Para ilmuwan di Universitas Maryland telah mengidentifikasi gen yang memungkinkan varietas gandum langka menghasilkan tiga ovarium per bunga, berpotensi meningkatkan hasil biji secara signifikan. Penemuan ini, yang dirinci dalam studi yang diterbitkan pada 14 Oktober 2025 di Proceedings of the National Academy of Sciences, menawarkan alat genetik untuk meningkatkan produksi pangan di tengah permintaan global yang meningkat. Penemuan ini menargetkan aktivasi gen WUSCHEL-D1 untuk menciptakan struktur pembawa biji tambahan di bunga gandum.
Terobosan ini berpusat pada mutan alami gandum roti biasa, yang membentuk tiga ovarium di setiap bunga alih-alih satu yang biasa. Setiap ovarium dapat berkembang menjadi biji, berpotensi melipatgandakan kernel per tanaman. Peneliti membuat peta genetik rinci dari gandum multi-ovarium ini dan membandingkannya dengan gandum biasa, menunjukkan gen WUSCHEL-D1 (WUS-D1) sebagai faktor kunci. Biasanya tidak aktif, WUS-D1 menjadi aktif pada mutan lebih awal selama pembentukan bunga, memperbesar jaringan bunga dan memungkinkan perkembangan struktur betina tambahan seperti putik atau ovarium.
"Menentukan dasar genetik sifat ini menawarkan jalan bagi peternak untuk mengintegrasikannya ke varietas gandum baru, berpotensi meningkatkan jumlah biji per tangkai dan hasil keseluruhan," kata Vijay Tiwari, Profesor Associate Ilmu Tanaman dan penulis bersama studi. Ia menambahkan, "Dengan menggunakan kit alat edit gen, kita sekarang dapat fokus pada perbaikan lebih lanjut sifat ini untuk meningkatkan hasil gandum. Penemuan ini memberikan rute menarik untuk mengembangkan gandum hibrida yang hemat biaya."
Gandum, tanaman pokok yang memberi makan miliaran orang setiap hari, menghadapi tantangan produksi dari perubahan iklim, lahan pertanian terbatas, pertumbuhan populasi, dan permintaan yang meningkat. Metode tradisional kesulitan mengikuti kecepatan, membuat peningkatan hasil menjadi krusial tanpa memerlukan lebih banyak lahan, air, atau pupuk. Wawasan genetik ini dapat memungkinkan peternak memicu aktivasi WUS-D1, menciptakan varietas berhasi lebih tinggi. Penemuan ini juga dapat diperluas ke tanaman biji-bijian lain, mendorong sifat multi-ovarium di tempat lain.
Studi ini, yang dipimpin oleh Adam Schoen dengan penulis bersama termasuk Yiping Qi, Angus Murphy, Nidhi Rawat, dan Daniel Rodriguez-Leal dari Departemen Ilmu Tanaman Universitas Maryland, didukung oleh Institut Nasional Pangan dan Pertanian Departemen Pertanian AS, Dewan Penelitian Australia, Royal Society, dan Yitpi Foundation.