Transformasi Genetik Padi Japonica (Oryza sativa L. subsp. japonica) dengan Gen Penyandi Superoksida Dismutase dari Melastoma malabathricum Menggunakan Perantara Agrobacterium tumefaciens

Abstract

Cekaman abiotik menginduksi cekaman oksidatif di dalam sel dan jaringan tanaman akibat produksi berlebih spesies oksigen reaktif (ROS) yang berdampak pada kerusakan dan kematian sel tanaman. Tanaman yang toleran terhadap cekaman menunjukkan peningkatan dalam ekspresi gen dan aktivitas protein antioksidan bila mendapat cekaman abiotik. Salah satu enzim antioksidan utama adalah superoksida dismutase (SOD). Beberapa penelitian sebelumnya telah melaporkan bahwa tanaman transgenik yang mengekspresikan secara berlebih (overexpression) gen SOD menunjukkan peningkatan dalam toleransi terhadap cekaman-cekaman abiotik. Tujuan penelitian ini adalah untuk melakukan transformasi genetik padi dengan gen penyandi superoksida dismutase dari Melastoma malabathricum (MmCu/Zn-SOD). Biji dewasa padi japonica cv. Kinmaze diinduksi untuk membentuk kalus pada media induksi kalus yang mengandung 4 mg/l 2,4-D. Sebanyak 604 kalus yang berumur 4 minggu diinokulasikan dengan Agrobacterium tumefaciens LBA4404 yang membawa plasmid pGWB-MmCu/Zn-SOD yang mengandung gen MmCu/ZnSOD di bawah kendali promoter 35S CaMV dan terminator Nos. Kokultivasi berlangsung selama 3 hari pada media yang mengandung 4 mg/l 2,4-D dan 200 mg/l asetosiringon. Kalus yang ditransformasi diseleksi pada media yang mengandung 50 mg/l higromisin dan diregenerasikan pada media yang mengandung 1 mg/l trans-zeatin dan 0,5 mg/l IAA. Jumlah kalus tahan higromisin yang dipindahkan ke media regenerasi adalah 214 kalus atau 35,43% dari jumlah kalus yang diinfeksi. Jumlah tunas transgenik putatif yang berhasil beregenerasi adalah 2 tunas, sehingga efisiensi regenerasi tunas dari kalus tahan higromisin adalah 0,9%. Analisis molekuler terhadap kedua tanaman padi transgenik putatif dengan PCR menggunakan primer spesifik untuk fragmen hibrid dari sekuen promoter 35SCaMV dan sekuen penyandi gen target MmCu/Zn-SOD menunjukkan bahwa seluruh tanaman mengandung gen target MmCuZn-SOD. Efisiensi transformasi dalam penelitian ini adalah 0,33%. Efisiensi regenerasi tunas transgenik putatif yang rendah dapat ditingkatkan dengan melakukan regenerasi kalus transgenik putatif di media regenerasi tanpa penambahan agen seleksi dan tunas yang terbentuk dianalisis secara ketat. Gen MmCu/Zn-SOD yang telah diintroduksikan ke dalam genom tanaman padi Japonica cv. Kinmaze dapat dipindahkan ke varietas-varietas padi Indica yang banyak dibudidayakan petani di Indonesia seperti IR64 dan Ciherang melalui silang balik (backcrossing) yang diikuti dengan seleksi menggunakan marka molekular (gen target) selama beberapa generasi.