Analisis Fungsi Gen OsNAC6 yang Berasal dari Padi (Oryza sativa L.) Kultivar Batutegi untuk Meningkatkan Ketahanan terhadap Kekeringan

Abstract

Beras merupakan salah satu bahan pokok untuk kebutuhan pangan bagi masyarakat pada umumnya. Produksi beras perlu terus ditingkatkan untuk mengimbangi laju pertumbuhan penduduk. Produktivitas padi seringkali mengalami kegagalan karena adanya kendala faktor biotik dan abiotik. Tuntutan produksi yang besar tidak lepas dari berbagai permasalahan yang seringkali menyebabkan turunnya produktivitas padi secara nasional, salah satu kendala dalam produksi padi adalah semakin sempitnya luas lahan pertanian produktif dan kondisi iklim yang sulit diprediksi. Kekeringan merupakan bencana alam yang berpengaruh langsung pada produksi hasil pertanian. Kemajuan teknologi memungkinkan pendekatan molekuler untuk meningkatkan ketahanan tanaman terhadap cekaman biotik dan abiotik dengan memperbaiki ekspresi gen-gen terkait ketahanan terhadap cekaman lingkungan. Faktor transkripsi mempunyai peranan penting dalam regulasi selular dan perubahan fisik sebagai respon terhadap cekaman lingkungan pada tanaman. C-repeat binding factor/dehydration responsive element binding factor (CBF/DREB), faktor transkripsi NAM, ATAF, dan CUC, zinc finger protein dan faktor transkripsi lainnya merupakan regulator yang penting pada respon tanaman terhadap cekaman lingkungan. Faktor transkripsi OsNAC6 merupakan salah satu gen yang berperan dalam cekaman kekeringan dengan cara mempengaruhi ekspresi beberapa gen pengkode protein yang berperan dalam kondisi cekaman. Serangkaian penelitian telah dilakukan dengan tujuan untuk mengkarakterisasi faktor transkripsi OsNAC6 yang berasal dari kultivar Rojolele, Batutegi dan Nipponbare serta mempelajari mekanisme fungsi faktor transkripsi OsNAC6 terhadap cekaman kekeringan dan salinitas. Karakterisasi faktor transkripsi OsNAC6 yang berasal dari ketiga kultivar dibandingkan dengan aksesi yang terdeposit dalam pangkalan data GenBank menggunakan BLASTn dan BLASTp. Translasi runutan DNA menjadi asam amino menggunakan perangkat lunak Geneious Pro 5.6.6 (Biomatters, USA) dan ClustalW2. Hasil analisis BLASTn dan BLASTp faktor transkripsi OsNAC6 asal tiga kultivar Rojolele, Batutegi, Nipponbare menunjukan kesamaan identitas yang tinggi dengan faktor transkripsi OsNAC6 aksesi AB028185 yang terdeposit pada pangkalan data GenBank, mempunyai motif EVQSQPK pada daerah TAR, sehingga dapat disimpulkan bahwa fragmen gen tersebut adalah OsNAC6 dan termasuk dalam subfamili ATAF. Introduksi faktor transkripsi OsNAC6 ke kultivar Ciherang dilakukan dengan metode transformasi menggunakan Agrobacterium. Perlakuan cekaman PEG, NaCl dan ABA dilakukan selama 21 hari dan ekspresi OsNAC6 diukur pada 0 dan 24 jam setelah perlakuan, sedangkan perlakuan kekeringan dilakukan selama 7 hari pada umur tanaman 4 minggu. Ekspresi OsNAC6 dianalisis menggunakan kuantitatif Real Time PCR (Eco Illumina real time PCR System). Pembentukan kalus embriogenik yang rendah dan pencoklatan jaringan adalah masalah utama pada transformasi padi kultivar Ciherang. Rendahnya efisiensi transformasi diduga karena kultivar ini rekalsitran untuk kegiatan transformasi. Jumlah plantlet putatif transforman yang dihasilkan 39 plantlet, hasil analisis PCR menunjukkan 21 tanaman positif hpt. Keberadaan gen hpt dalam genom dapat menjadi indikasi keberadaan gen target OsNAC6. Analisis jumlah salinan transgen dengan Southern blot menunjukkan tanaman transgenik memiliki jumlah salinan antara 1 - 3. Ekspresi OsNAC6 di bawah kondisi perlakuan ABA, PEG dan NaCl memperlihatkan peningkatan, baik pada tanaman kontrol maupun tanaman transgenik. Pada tanaman kontrol peningkatan ekspresi lebih rendah dibanding pada tanaman transgenik. Ekspresi OsNAC6 pada tanaman transgenik dengan perlakuan PEG dan salinitas pada 0 jam maupun 24 jam tidak menunjukkan adanya perbedaan. Hal ini diduga disebabkan oleh penggunaan promoter konstitutif CAMV 35S yang berekspresi terus menerus baik ada maupun tidak ada cekaman. Hasil evaluasi terhadap tanaman transgenik selain meningkatkan ekspresi OsNAC6 juga meningkatkan ekspresi relatif gen responsif lainnya seperti AP2, Zincfinger protein dan MYB. Faktor transkripsi AP2 merupakan famili yang cukup besar pada tanaman dan mempunyai peranan penting terhadap cekaman lingkungan atau cekaman biotik.