Vernalisasi

Vernalisasi (dari Bahasa Latin vernus, yang berarti ”Musim semi”) adalah induksi pada proses pembungaan tanaman dengan cara memberikan paparan dingin berkepanjangan atau dengan cara artifisial lain yang setara. Setelah vernalisasi tanaman akan mampu untuk berbunga tetapi tanaman mungkin membutuhkan seasonal cues tambahan atau mebutuhkan waktu beberapa minggu untuk tumbuh hingga akhirnya berbunga. Vernalisasi juga terkadang digunakan untuk merujuk pada tanaman herba ( tanaman non kayu) yang membutuhkan dormansi suhu dingin untuk memproduksi tunas dan daun baru, tetapi penggunaan ini kurang disarankan.

Banyak tanaman yang tumbuh di daerah beriklim sedang membutuhkan vernalisasi dan harus melewati periode suhu dingin yang rendah untuk menginisiasi atau mempercepat proses pembungaan. Hal ini membuat perkembangan reproduksi dan produksi biji terjadi saat musim semi dan musim dingin bukan saat musim gugur. Suhu dingin tersebut sering kali diterapkan dalam chill hours. Suhu yang biasa digunakan untuk vernalisasi sekitar 5 sampai 10 derajat Celcius (40 sampai 50 derajat Fahrenheit).

Pada tanaman perennial ( tanaman tahunan) —seperti beberapa spesies pohon buah, periode suhu dingin dibutuhkan pada saat awal—untuk menimbulkan dormansi— dan setelahnya. Setelah menjalani periode waktu yang dibutuhkan, muncul kembali dari masa dormansi hingga pembungaan. Beberapa tanaman  monocarpic musim dingin,baik tanaman tahunan, termasuk beberapa ekotipe dari Arabidopsis thaliana  dan tanaman serealia musim dingin seperti gandum, harus melewati periode dingin yang berkepanjangan sebelum pembungaan terjadi.

 Sejarah Penelitian Vernalisasi 
Dalam Sejarah Pertanian, petani telah mengamati perbedaan tradisional antara “serealia musim dingin”—yang bijinya membutuhkan proses chilling (untuk memicu kelanjutan perkembangan dan pertumbuhan)---dengan serealia musim semi, yang bijinya dapat ditanam di musim semi kemudian berkecambah dan berbunga setelahnya. Ilmuwan pada awal abad 19 telah mendiskusikan bagaimana beberapa tanaman membutuhkan suhu dingin untuk berbunga. Pada tahun 1857 seorang ahli pertanian Amerika John Hancock Klippart, Sekretaris dari Ohio Bord of Agriculture, melaporkan efek dan pentingnya temperatur musim dingin pada perkecambahan gandum. Salah satu karya yang paling berpengaruh adalah penelitian oleh Gustav Gassner seorang ilmuwan fisiologi tanaman German yang memasukkan perundingan detil dalam karya tulisnya pada tahun 1918. Gassner adalah orang pertama yang membedakan secara sistematis kebutuhan spesifik  beberapa tanaman musim dingin dengan beberapa tanaman musim panas, serta menjelaskan bahwa tahap awal imbibisi perkecambahan tanaman musim dingin sensitif terhadap suhu dingin. Pada tahun 1928 ilmuwan genetika Rusia Trofim Lysenko memublikasikan karya ilmiahnya tentang efek suhu dingin pada biji tanaman serealia, serta menciptakan istilah "яровизация" (‘Jarovization’) untuk menjelaskan proses chilling yang ia gunakan untuk membuat biji serealia musim dingin beroperasi seperti serealia musim semi (Jarovoe dalam bahasa rusia, berasal dari kata jar yang berarti api atau dewa musim semi). Lynsenko sendiri yang menerjemahkan istilah tersebut menjadi “vernalisasi” (dari Bahasa latin yang berarti musim semi). Karena  Lysenko istilah ini digunakan  untuk menjelaskan  kemampuan untuk berbunga pada beberapa tanaman setelah perlakuan chilling karena perubahan fisiologi dan faktor eksternal. Definisi formal diberikan pada tahun 1960 oleh seorang ahli botani Prancis P. Chouard, sebagai "perolehan atau percepatan kemampuan berbunga dengan perlakuan dingin".

Makalah Lyseko tentang vernalisasi dan fisiologi tanaman pada tahun 1928 menarik perhatian luas karena dampaknya yang bermanfaat bagi pertanian Rusia. Suhu dingin yang parah dan minimnya salju musim dingin telah menghancurkan banyak bibit "gandum musim dingin" muda. Dengan memberikan air dan juga suhu dingin pada biji gandum, Lysenko menginduksi biji tersebut utuk tumbuh menjadi tanaman ketika musim semi. Namun kemudian, Lysenko menyatakan hal yang tidak akurat bahwa kondisi vernalisasi dapat diwariskan. Contohnya anakan dari tanaman yang sudah divernalisasi akan mempunyai kemampuan seperti anakan tersebut menjalani proses vernalisasi serta tidak perlu menjalani vernalisasi supaya dapat berbunga dengan cepat.

Penelitian awal tentang vernalisasi berfokus pada fisiologi tanamannya. Adanya kemajuan pada bidang biologi molekular telah menjadikan mungkin untuk mengurai  mekanisme  dasar dari vernalisasi. Sebagai contoh, periode panjang hari (hari yang lebih panjang) dan juga suhu dingin dibutuhkan agar tanaman gandum musim dingin beralih dari fase vegetatif ke fase reproduktif. Tiga gen yang berinteraksi dinamakan vrn1, VRN2, dan FT ( VRN3 ).

Karena pembungaan tanaman membutuhkan kerja sama yang sukses dari beberapa lintasan metabolisme, telah dibuat model komputer yang memasukkan vernalisasi sebagai salah satu faktornya.

 Pada Arabidopsis thaliana 
jmpl| Serangkaian Arabidopsis thaliana sebelum vernalisasi, tanpa kuncup bunga 
Arabidopsis thaliana ("thale cress") adalah tanaman model yang banyak dipelajari untuk proses vernalisasi. Beberapa ecotypes (verietas),yang dijuluki “tanaman tahunan musim dingin” menunda pembungaan tanpa proses vernalisasi. Beberapa lainnya (tanaman tahunan musim panas) tidak menunda pembungaan. Gen-gen yang mendasari perbedaan ini dalam fisiologi tanaman telah dipelajari secara intensif.

Perubahan fase reproduktif tanaman A. thaliana terjadi dengan dua proses saling berhubungan. Proses pertama adalah transisi bolting ( pemanjangan tangkai bunga),Pouteau, Sylvie; Albertini, Catherine (2009). "The significance of bolting and floral transitions as indicators of reproductive phase change in Arabidopsis". Journal of Experimental Botany. 60 (12): 3367–77. doi:10.1093/jxb/erp173. PMID 19502535 kemudian transisi bunga (kemunculan kuncup bunga pertama). Bolting adalah penanda kuat terjadinya pembentukan bunga, sehingga menjadi indikator yang baik untuk penelitian vernalisasi.

Pada Arabidopsis musim dingin, venalisasi  meristem terlihat memberikan kemampuan untuk merespon sinyal induksi pembungaan. Jaringan yang telah divernalisasi  mempertahankan kemampuannya mungkin sampai 300 hari saat tidak adanya sinyal induksi.

Pada tingkatl molekuler, pembungaan ditekan oleh protein Flowering Locus C (FLC), yang mengikat gen dan menahan gen yang mendorong pembungaan, sehingga mencegah pembungaan. Tanaman ekotipe musim dingin tahunan  dari Arabidopsis mempunyai salinan aktif dari gen FRIGIDA (FRI), yang mendorong ekspresi gen FLC, sehingga pembungaan tertahan. Paparan suhu dingin berkepanjangan (vernalisasi) menimbulkan ekspresi dari VERNALIZATIN INSENTIVE3, yang berinteraksi dengan VERNALIZATION2 berbentuk seperti  komplek polycomb, berinteraksi untuk mengurangi ekspresi FLC melalui pemodelan ulang kromatin. Peristiwa deacetylation dari benang histon pada protein lisin 9 dan 14 diikuti oleh methylation pada protein lisin 9 dan 27 diasosiasikan dengan respon vernalisasi. Proses silencing epigenetik dari FLC oleh pemodelan kromatik juga diperkirakan melibatkan ekspresi induksi suhu dingin dari antisense transkrip FLC COOLAIR http://www.jic.ac.uk/news/2014/10/plants-require-coolair-flower-spring  atau COLDAIR . Vernalisasi tercatat oleh tanaman dengan silencing tetap dari lokus individu FLC. Penghilangan tanda silent chromatin pada FLC saat embriogenesis mencegah terwarisinya kondisi vernalisasi.

Karena vernalisasi juga muncul pada gen mutasi flc (tidak terdapat gen FLC), vernalisasi  juga harus mengaktifkan lajur non- FLC. Mekanisme panjang hari juga penting dalam hal ini. Respon vernalisasi bekerja dalam sebuah keselarasan dengan gen fotoperiodik CO, FT, PHYA, CRY2 untuk menginduksi pembungaan.

 Devernalisasi 
Sangat memungkinkan untuk mendevernalisasi sebuah tanaman dengan memberi paparan suhu yang kadang rendah atau tinggi setelah proses vernalisasi. Sebagai contoh, gudang petani bawang bombay komersial diatur pada suhu rendah, kemudian dilakukan devernalisasi pada bawang Bombay tersebut sebelum penanaman. Hal ini dilakukan agar energi tanaman disalurkan untuk pembesaran umbi (batang yang berada di bawah tanah) bukan untuk pembungaan.

 Catatan kaki 

 https://www.jic.ac.uk/staff/caroline-dean/vernalization.htm
 Artikel dalam Ilmuwan Baru

Kategori:Fisiologi tumbuhan
Kategori:Istilah pertanian