Induksi Poliploid InVivo, Analisa Ekspresi Gen FLOWERING LOCUS T-2 Serta Pengaruh Fotoperiodisme Pada Bawang Merah (Allium cepa var. aggregatum)
Abstract
kuran dan warna umbi menjadi preferensi konsumen, hal tersebut juga
menjadi faktor utama dalam usaha peningkatan kualitas bawang merah. True
shallot seed (TSS) yang dihasilkan dari bunga bawang memiliki keunggulan
karena benih bebas penyakit dan mampu meningkatkan produktivitas bawang
merah dibandingkan dengan budidaya menggunakan umbi. Namun varietas
bawang merah seperti Rubaru yang memiliki ukuran umbi lebih kecil
dibandingkan dengan varietas bawang merah lokal lain dan tidak dapat
menghasilkan bunga. Usaha mutasi dengan menggunakan kolkisina diharapkan
mampu meningkatkan ukuran dan kualitas umbi. Selain itu, pemahaman terkait
mekanisme kerja gen pada pembungaan juga penting untuk usaha pemuliaan
melalui teknik hibridisasi. Tujuan utama penelitian ini ialah: 1) Memperoleh
bawang merah kultivar Rubaru dengan ploidi yang lebih tinggi dari asalnya melalui
penggandaan secara in vivo. 2) Mengidentifikasi sikuen gen AcFT2 pada varietas
bawang merah Lokananta, Bima Brebes, Rubaru, Palasa, dan Biru Lancor. 3)
Mempelajari ekspresi relatif gen AcFT2 dan korelasinya terkait pembungaan pada lima
varietas bawang merah Lokananta dan Bima Brebes. 4) Mempelajari kemampuan
berbunga lima varietas bawang merah terhadap perbedaan fotoperiodisme.
Penelitian dilakukan pada tahun 2019–2020 yang terdiri atas tiga
percobaan, 1) Induksi poliploid bawang merah Rubaru dengan kolkisina, 2)
Isolasi dan analisa ekspresi relatif gen AcFT2 3) percobaan perlakuan
fotoperiodisme hari panjang dan hari pendek pada bawang merah. Percobaan
induksi poliploid dilakukan pada bawang merah Rubaru dengan menggunakan
Rancangan Kelompok Lengkap Teracak (RKLT) dengan 6 taraf perlakuan
konsentrasi kolkisina yaitu: 0, 0,01, 0,02, 0,05, 0,1 dan 0,2% serta 5 taraf lama
perendaman yaitu: 0, 3, 6, 12, dan 24 jam. Percobaan analisa ekspresi gen AcFT2
dilakukan dengan vernalisasi bawang merah varietas Lokananta dan Bima Brebes.
Percobaan fotoperiodisme dilakukan dengan penanaman bawang merah pada
kondisi natural (10 jam penyinaran) di Rumah Kaca Laboratorium Horticulture
Gifu University Jepang selama 60 hari kemudian sebagian di beri perlakuan
pemberian cahaya dengan lampu fluorescence selama 4 jam.
Aplikasi kolkisina pada umbi secara invivo menghasilkan peningkatan ploidi
terbatas hanya pada sel-sel tertentu. Sikuen fragmen gen AcFT2 dapat
diidentifikasi pada varietas bawang merah Lokananta, Bima Brebes, Palasa,
Rubaru dan Biru Lancor dengan tingkat homologi yang tinggi dengan sikuen gen
referensi AcFT2 CUDH2150 dan gen FT genus Allium lainnya. Ekspresi relatif
gen AcFT2 like shallot pada varietas bawang merah Lokananta dan Bima Brebes
berkorelasi terhadap tingkat pembungaan. Varietas Lokananta menunjukkan
ekspresi relatif gen dan jumlah umbel bunga yang tinggi. Perbedaan
fotoperiodisitas berpengaruh pada pada jumlah umbel bunga dan umbel bunga
terbuka varietas bawang merah Lokananta, Bima Brebes, Palasa, Rubaru dan Biru
Lancor. Varietas Lokananta mampu berbunga pembungaan baik pada hari pendek
(± 10 jam) maupun hari panjang. Ukuran dan warna umbi menjadi preferensi konsumen, hal tersebut juga
menjadi faktor utama dalam usaha peningkatan kualitas bawang merah. True
shallot seed (TSS) yang dihasilkan dari bunga bawang memiliki keunggulan
karena benih bebas penyakit dan mampu meningkatkan produktivitas bawang
merah dibandingkan dengan budidaya menggunakan umbi. Namun varietas
bawang merah seperti Rubaru yang memiliki ukuran umbi lebih kecil
dibandingkan dengan varietas bawang merah lokal lain dan tidak dapat
menghasilkan bunga. Usaha mutasi dengan menggunakan kolkisina diharapkan
mampu meningkatkan ukuran dan kualitas umbi. Selain itu, pemahaman terkait
mekanisme kerja gen pada pembungaan juga penting untuk usaha pemuliaan
melalui teknik hibridisasi. Tujuan utama penelitian ini ialah: 1) Memperoleh
bawang merah kultivar Rubaru dengan ploidi yang lebih tinggi dari asalnya melalui
penggandaan secara in vivo. 2) Mengidentifikasi sikuen gen AcFT2 pada varietas
bawang merah Lokananta, Bima Brebes, Rubaru, Palasa, dan Biru Lancor. 3)
Mempelajari ekspresi relatif gen AcFT2 dan korelasinya terkait pembungaan pada lima
varietas bawang merah Lokananta dan Bima Brebes. 4) Mempelajari kemampuan
berbunga lima varietas bawang merah terhadap perbedaan fotoperiodisme.
Penelitian dilakukan pada tahun 2019–2020 yang terdiri atas tiga
percobaan, 1) Induksi poliploid bawang merah Rubaru dengan kolkisina, 2)
Isolasi dan analisa ekspresi relatif gen AcFT2 3) percobaan perlakuan
fotoperiodisme hari panjang dan hari pendek pada bawang merah. Percobaan
induksi poliploid dilakukan pada bawang merah Rubaru dengan menggunakan
Rancangan Kelompok Lengkap Teracak (RKLT) dengan 6 taraf perlakuan
konsentrasi kolkisina yaitu: 0, 0,01, 0,02, 0,05, 0,1 dan 0,2% serta 5 taraf lama
perendaman yaitu: 0, 3, 6, 12, dan 24 jam. Percobaan analisa ekspresi gen AcFT2
dilakukan dengan vernalisasi bawang merah varietas Lokananta dan Bima Brebes.
Percobaan fotoperiodisme dilakukan dengan penanaman bawang merah pada
kondisi natural (10 jam penyinaran) di Rumah Kaca Laboratorium Horticulture
Gifu University Jepang selama 60 hari kemudian sebagian di beri perlakuan
pemberian cahaya dengan lampu fluorescence selama 4 jam.
Aplikasi kolkisina pada umbi secara invivo menghasilkan peningkatan ploidi
terbatas hanya pada sel-sel tertentu. Sikuen fragmen gen AcFT2 dapat
diidentifikasi pada varietas bawang merah Lokananta, Bima Brebes, Palasa,
Rubaru dan Biru Lancor dengan tingkat homologi yang tinggi dengan sikuen gen
referensi AcFT2 CUDH2150 dan gen FT genus Allium lainnya. Ekspresi relatif
gen AcFT2 like shallot pada varietas bawang merah Lokananta dan Bima Brebes
berkorelasi terhadap tingkat pembungaan. Varietas Lokananta menunjukkan
ekspresi relatif gen dan jumlah umbel bunga yang tinggi. Perbedaan
fotoperiodisitas berpengaruh pada pada jumlah umbel bunga dan umbel bunga
terbuka varietas bawang merah Lokananta, Bima Brebes, Palasa, Rubaru dan Biru
Lancor. Varietas Lokananta mampu berbunga pembungaan baik pada hari pendek
(± 10 jam) maupun hari panjang The size and colour of the tubers are consumer preferences, also a major
factor for quality and quality shallot production increment. True shallot seed
(TSS) which produced from shallot flowers has many advantages. Such as
disease-free seed, increase the productivity of shallots because shallot bulb size
resulting from TSS is larger compared to cultivation using tubers. However, some
variety such as Rubaru, has smaller bulb size compared to other local shallot
varieties and could not produce flower. So that, the mutation using colchicine
expected to increase tuber size and quality. Besides, understanding the gene
mechanism in flowering also important for breeding through hybridization. The
main objectives of this study were: 1) Obtaining Rubaru shallot variety with
higher ploidy than the origin through in vivo multiplication. 2) Identifying AcFT2
gene sequences in Lokananta, Bima Brebes, Rubaru, Palasa, and Biru Lancor
shallots varieties. 3) Studying the relative expression of the AcFT2 gene and its
correlation related to flowering in two shallots varieties, Lokananta and Bima
Brebes. 4) Studying the flowering ability of five shallot varieties under different
photoperiod.
The study was conducted in 2019-2020 which consisted of three
experiments, 1) Induction of Rubaru's ploidy with colchicine, 2) Isolation and
relative expression analysis of AcFT2 gene 3) long-day and short-day photoperiod
treatment on shallots. The polyploid induction experiment was carried out on
Rubaru's shallots using a completely randomized block design (RKLT) with two
factors, six levels colchicine concentrations: 0, 0,01, 0,02, 0,05, 0,1 and 0,2% and
five levels of immersion time: 0, 3, 6, 12, and 24 hours. The experiment to isolate
AcFT2 gene was using five shallot varieties, while the AcFT2 gene expression
the analysis was carried out using Lokananta and Bima Brebes varieties both of with
vernalisation and without vernalisation treatment. The photoperiod experiment
was carried out by planting shallots under natural conditions (10 hours of light) in
the greenhouse of Horticulture laboratory, Gifu University, Japan for 60 days,
then half of them were given light treatment with a fluorescence lamp for 4 hours.
The in vivo application of colchicine to shallot bulb results in increased ploidy limited to certain cells. The AcFT2 gene sequence fragments were
identified in the five shallot varieties Lokananta, Bima Brebes, Palasa, Rubaru and
Biru Lancor with high homology levels to the reference gene sequence of AcFT2
CUDH2150 and other FT genes in Allium genus. Relative expression of the AcFT2 like shallot gene in shallot varieties Lokananta and Bima Brebes correlated with the flowering. The Lokananta variety showed high gene relative expression and flower umbel number. The photoperiodicity differences affected
the flower umbel and open flower umbel number of Lokananta, Bima Brebes,
Palasa, Rubaru and Blue Lancor varieties. Lokananta variety was able to induce flowering both on short-days and long-days.
Collections
- MT - Agriculture [3771]