Beras ( Oryza sativa L.) merupakan sumber energi makanan utama (30–60% kalori dalam makanan) dan makanan pokok bagi lebih dari 4 miliar orang di Asia. Sekitar 70 sampai 90% berat kering pati dalam endosperma beras terdiri dari amilosa dan amilopektin. Rasio amilosa dan amilopektin sering diukur untuk mengevaluasi karakteristik fisikokimia dan kualitas gizi beras. Enzim metabolisme pati (UKM) mendorong akumulasi amilosa dan amilopektin dan termasuk ADP-glukosa pirofosforilase ( AGPase ), sintase pati terikat granula (GBBS), enzim percabangan pati (SBE), enzim debranching pati (DBE), sintase pati larut ( SSS), dan pati sintase (SS).
Enzim ini sangat positif terkait dengan kandungan amilosa dan komposisi pati. Pemantauan aktivitas UKM ini dan ekspresi gen terkait di bawah aplikasi biochar yang dikombinasikan dengan pupuk nitrogen (N) dapat memberikan wawasan tentang akumulasi pati dan amilosa dalam beras selama tahap pengisian gabah. Namun, sebelumnya didokumentasikan bahwa amandemen biochar tunggal meningkatkan sifat pati beras, enzim metabolisme pati di bawah eksperimen pot, dan meningkatkan level transkrip gen yang mengkode sintase pati. Tetapi informasi tentang efek aplikasi biochar bersama dengan tingkat N yang berbeda pada UKM, ekspresi gen terkait, hasil dan hubungannya dengan kandungan pati dan amilase tidak dilaporkan dengan baik.
Ketertarikan pada aplikasi biochar sebagai amandemen tanah untuk pertanian berkelanjutan telah meningkat secara signifikan dalam beberapa dekade terakhir. Biochar adalah bahan karbon yang terbuat dari pembakaran tidak sempurna dari berbagai bahan organik, seperti jerami tanaman, dan telah dilaporkan secara luas untuk merangsang pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Dipercayai bahwa biochar memiliki rata-rata waktu tinggal yang lama di dalam tanah, mulai dari 1000 hingga 10.000 tahun, dengan rata-rata 5000 tahun.
Oleh karena itu, aplikasi biochar sekali pakai untuk keluaran jangka panjang dalam pertanian berkelanjutan layak secara ekonomi dan dapat diadopsi dalam skala massal. Sebelumnya didokumentasikan bahwa biochar dikombinasikan dengan pupuk N meningkatkan produktivitas tanaman, mengurangi emisi gas rumah kaca, meningkatkan sifat fisiokimia tanah, dan mendorong pertumbuhan biota tanah yang bermanfaat. Biochar adalah pembenah tanah yang mempromosikan aktivitas mikroba tanah dan meningkatkan kualitas gabah, meningkatkan aksesibilitas dan retensi N tanah, menurunkan kepadatan tanah, meningkatkan kapasitas penahan air tanah, meningkatkan pH dan kapasitas tukar kation, meningkatkan kelimpahan mikroorganisme menguntungkan, dan mengurangi bioavailabilitas logam berat, yang semuanya meningkatkan fotosintesis tanaman.
Studi sebelumnya meneliti ekspresi gen pada tanaman diperlakukan dengan biochar telah menunjukkan bahwa aplikasi biochar dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman. Gen metabolisme pati diekspresikan diatur dalam jagung transgenik, daun padi, kentang, dan anggur sebagai respons terhadap pupuk N dibandingkan dengan perlakuan kontrol. Selain itu, beberapa penelitian telah menguji pengaruh suhu dan pupuk organik terhadap aktivitas enzim terkait biosintesis pati. Namun, beberapa penelitian telah mengkarakterisasi aktivitas UKM dan ekspresi gen terkait dalam gabah mie sebagai respons terhadap aplikasi gabungan biochar dan pupuk N di bawah percobaan pot.
English