Peristiwa pendinginan dunia 4.200 tahun yang lalu telah memicu evolusi varietas padi baru dan penyebaran tanaman ini di Asia utara dan selatan, menurut temuan sebuah tim peneliti internasional.
Studi mereka, yang diterbitkan di Nature Plants dan dipimpin oleh NYU (New York University) Center for Genomics and Systems Biology, menggunakan pendekatan multidisiplin untuk merekonstruksi sejarah padi dan melacak migrasinya di seluruh Asia.
Padi adalah salah satu tanaman terpenting di dunia, menjadi makanan pokok bagi lebih dari setengah populasi dunia. Pertama kalinya dibudidayakan 9.000 tahun yang lalu di Lembah Yangtze di Cina dan kemudian menyebar di Asia Timur, Tenggara, dan Selatan, selanjutnya menuju Timur Tengah, Afrika, Eropa, dan Amerika. Dalam prosesnya, padi telah berevolusi dan beradaptasi dengan lingkungan yang berbeda-beda. Tetapi, hanya sedikit saja yang diketahui tentang rute, waktu, dan kekuatan lingkungan yang telah turut berperan dalam penyebarannya.
Dalam studi mereka, para peneliti merekonstruksi bagaimana sejarah penyebaran padi di seluruh Asia, menggunakan rangkaian genom lebih dari 1.400 varietas padi — termasuk varietas japonica dan indica, dua subspesies utama dari beras Asia — ditambah dengan data-data geografi, arkeologi, dan historis iklim.
Untuk 4.000 tahun pertama dalam sejarahnya, pertanian padi sebagian besar terbatas di Cina, dan japonica adalah subspesies padi yang ditanam saat itu. Kemudian, peristiwa pendinginan global 4.200 tahun yang lalu — juga dikenal sebagai peristiwa 4.2k, yang dianggap memiliki konsekuensi secara luas, termasuk runtuhnya berbagai peradaban dari Mesopotamia hingga Cina — bertepatan dengan padi japonica yang terdiversifikasi menjadi varietas dan beriklim tropis. Varietas beriklim sedang yang baru berkembang menyebar di Cina utara, Korea dan Jepang, sedangkan berbagai varietas tropis menyebar menuju Asia Tenggara.
“Perubahan iklim yang tiba-tiba ini memaksa berbagai tanaman, termasuk tanaman hasil panen, untuk beradaptasi,” kata Rafal M. Gutaker, penulis utama studi tersebut dari NYU. “Data-data genom kami, serta pemodelan paleoklimat oleh kolaborator kami, menunjukkan bahwa peristiwa pendinginan terjadi pada saat yang sama dengan munculnya japonica beriklim sedang, yang tumbuh di daerah yang lebih ringan. Peristiwa pendinginan ini juga mungkin telah menyebabkan migrasi pertanian padi dan komunitas petani menuju Asia Tenggara.”
“Temuan ini kemudian didukung oleh data-data dari sisa-sisa arkeologis padi yang telah digali di Asia, yang juga menunjukkan bahwa setelah peristiwa 4.2k, padi tropis bermigrasi ke selatan sementara padi juga beradaptasi dengan garis lintang utara sebagai varietas beriklim sedang,” kata Michael D. Purugganan, dari NYU, yang memimpin penelitian
Setelah peristiwa pendinginan iklim dunia, padi tropis japonica terus melakukan diversifikasi. Ia mencapai pulau-pulau di Asia Tenggara sekitar 2.500 tahun yang lalu, kemungkinan karena jaringan perdagangan yang luas dan pergerakan berbagai objek dan orang-orang di kawasan itu — sebuah temuan yang juga didukung oleh data arkeologis.
Penyebaran beras indica lebih baru dan lebih rumit; setelah berasal dari Lembah Gangga rendah India sekitar 4.000 tahun yang lalu, para peneliti melacak migrasi dari India ke Cina sekitar 2.000 tahun yang lalu.
Sementara para peneliti berpikir bahwa curah hujan dan air akan menjadi faktor lingkungan yang paling membatasi keanekaragaman padi, mereka menemukan suhu sebagai faktor kunci. Analisis mereka mengungkapkan bahwa akumulasi panas dan suhu sangat kuat terkait dengan perbedaan genom antara varietas padi tropis dan japonica beriklim sedang.
“Studi ini menggambarkan nilai penelitian multidisiplin. Data-data genom yang kami peroleh memberikan kepada kami sebuah model untuk di mana dan kapan padi menyebar ke berbagai bagian Asia, arkeologi memberi tahu kami kapan dan di mana padi muncul di berbagai tempat, pemodelan lingkungan dan iklim memberi kami konteks ekologis,” kata Purugganan.
“Selain itu, pendekatan ini memungkinkan kita untuk menulis draf pertama dari kisah tentang bagaimana padi menyebar di seluruh Asia.”
Memahami penyebaran beras dan tekanan lingkungan terkait juga dapat membantu para ilmuwan mengembangkan varietas baru yang memenuhi tantangan lingkungan di masa depan, seperti perubahan iklim dan kekeringan — yang dapat membantu mengatasi permasalahan keamanan pangan global.
“Berbekal pengetahuan tentang pola penyebaran padi dan faktor-faktor lingkungan yang memengaruhi migrasinya, kita dapat memeriksa adaptasi evolusi padi ketika menyebar pada lingkungan baru, yang dapat memungkinkan kita mengidentifikasi ciri-ciri dan gen untuk membantu upaya pemuliaan di masa depan,” kata Talang.
