Peneliti di University of Kansas menemukan bahwa mikroba tanah di Kansas membawa 'kenangan' kekeringan masa lalu, memengaruhi pertumbuhan dan ketahanan tanaman. Tanaman asli merespons lebih kuat terhadap warisan mikroba ini daripada tanaman seperti jagung, menunjukkan adaptasi ko-evolusioner. Penemuan ini, yang diterbitkan di Nature Microbiology, menyoroti aplikasi potensial untuk pertanian di tengah perubahan iklim.
Sebuah studi yang diterbitkan di Nature Microbiology memeriksa tanah dari enam lokasi di Kansas, mulai dari wilayah timur yang lebih basah hingga High Plains yang lebih kering di barat, dipengaruhi oleh bayangan hujan Pegunungan Rocky. Penelitian ini menguji 'efek warisan', di mana mikroba yang beradaptasi dengan iklim lokal selama bertahun-tahun membentuk sifat tanah dan kinerja tanaman.
"Bakteri dan jamur serta organisme lain yang hidup di tanah sebenarnya bisa berakhir memiliki efek penting pada hal-hal yang penting, seperti penyerapan karbon, pergerakan nutrisi, dan yang paling menarik bagi kami -- efek warisan pada tanaman," kata penulis bersama Maggie Wagner, profesor associate ekologi dan biologi evolusioner di University of Kansas.
Tim, bekerja sama dengan University of Nottingham di Inggris, melakukan eksperimen di University of Kansas. Mereka mengekspos komunitas mikroba dari tanah ini ke air yang melimpah atau terbatas selama lima bulan, menciptakan sejarah kelembaban yang kontras. Bahkan setelah ribuan generasi bakteri, ingatan kekeringan tetap terdeteksi.
Tanaman asli, seperti gamagrass, menunjukkan respons yang lebih kuat terhadap warisan ini dibandingkan jagung, tanaman yang didomestikasi di Amerika Tengah dan diperkenalkan ke wilayah tersebut hanya beberapa ribu tahun yang lalu. "Kami pikir ini ada hubungannya dengan sejarah ko-evolusi tanaman tersebut, artinya selama periode yang sangat panjang, gamagrass telah hidup dengan komunitas mikroba ini secara tepat, tapi jagung tidak," jelas Wagner.
Analisis genetik mengungkapkan aktivitas yang meningkat dari gen sintase nicotianamine pada tanaman di bawah kondisi kekeringan, tapi hanya ketika dipasangkan dengan mikroba yang berpengalaman kekeringan. Gen ini membantu perolehan besi dari tanah dan memengaruhi toleransi kekeringan. Temuan ini menunjukkan bahwa gen gamagrass bisa meningkatkan ketahanan jagung, memberi informasi bagi upaya bioteknologi di industri pertanian mikroba bernilai miliaran dolar.
Penulis utama Nichole Ginnan, sekarang di University of California-Riverside, dan kolaborator lain termasuk Natalie Ford, sekarang di Pennsylvania State University, berkontribusi pada karya interdisipliner ini yang didanai oleh Divisi Sistem Organisme Integratif National Science Foundation.