DESAIN ULANG FOTOSINTESIS

Populasi dunia semakin hari semakin mengalami kenaikan, sehingga pada tahun 2050 diperkirakan populasi mencapai 9,6 miliar. Dampak dari peningkatan populasi ini akan diikuti dengan peningkatan jumlah permintaan dan konsumsi pangan global. Namun, untuk mengimbangi peningkatan jumlah permintaan tersebut, terdapat 2 cara dalam meningkatkan hasil panen, yaitu dengan ekstensifikasi (perluasan lahan) dan intensifikasi (peningkatan produktivitas lahan yang telah tersedia). Kedua cara tersebut memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Akan tetapi, intensifikasi dapat dikatakan lebih baik karena emisi gas rumah kaca dan gangguan ekosistem lebih dapat dihindari. Dalam mengatasi masalah dampak lingkungan terdapat ide baru yang masih dalam proses penelitian dan perkembangan, yaitu dengan melakukan desain ulang fotosintesis.

Desain ulang fotosintesis dapat dilakukan dengan rekayasa genetika ataupun penyisipan gen, sehingga proses fotosintesis dapat berjalan dengan lebih efisien. Rekayasa genetika tersebut bertujuan untuk:

1. Mengurangi jumlah light-harvesting pigment
• Mengurangi pigmen (klorofil dan karotenoid) sehingga dapat mengefisienkan jumlah cahaya yang diserap agar sesuai dengan kebutuhan untuk produksi. Apabila terjadi penyerapan cahaya yang berlebihan dapat menyebabkan fotooksidasi yang dapat merusak daun. Penerapan sistem ini telah sukses pada alga dan cyanobacteria.
2. Mengganti fotosistem yang bertugas melakukan konversi energi cahaya
• Secara alami, terdapat fotosistem I (PSI) dan fotosistem II (PSII) yang berfungsi untuk mengubah energi cahaya menjadi energi yang diperlukan pada proses metabolisme siklus Krebs.
• PSI dan klorofil a dalam PSII diganti oleh bakterioklorofil b dan klorofil d. Penggantian ini berfungsi agar proses konversi cahaya dapat berjalan bersamaan sehingga lebih efisien dalam menghasilkan energi metabolisme. Karena pada sistem PSI dan PSII, konversi cahaya dilakukan secara bertahap, yaitu hasil PSI merupakan "bahan" bagi PSII.
3. Penangkapan dan konversi karbon
• Meningkatkan serapan karbon: memberikan saluran karbon dioksida dan transporter bikarbonat ke sel fotosintetik tanaman sehingga mengurangi jumlah kebutuhan Rubisco dan meningkatkan efisiensi penggunaan nitrogen.
• Meningkatkan konversi karbon: penggantian tanaman C4 menjadi tanaman C3 yang lebih efisien dalam konversi karbon
4. Smart Canopy
• Interaksi kooperatif tanaman untuk memaksimalkan penerimaan cahaya dan produksi biomassa per satuan luas tanah.
• Memastikan agar jumlah cahaya yang dapat diterima oleh daun pada posisi paling bawah sekalipun sama dengan daun yang posisinya paling atas.