Respon Akar terhadap Salinitas dan Karakterisasi Gen SiNAC110 dari Genotipe Hotong [Setaria italica (L.) Beauv].
View/ Open
Date
2017Author
Fauziah, Nurul
Ardie, Sintho Wahyuning
Khumaida, Nurul
Metadata
Show full item recordAbstract
Foxtail millet [Setaria italica (L.) Beauv.] atau yang lebih dikenal dengan
nama hotong merupakan salah satu tanaman serealia yang dapat dikembangkan
sebagai sumber karbohidrat alternatif sekaligus sebagai pangan fungsional dan
dapat dibudidayakan pada lahan sub-optimal karena toleransinya terhadap salinitas.
Akar merupakan organ tanaman yang pertama kali terpapar cekaman pada cekaman
salinitas dan modifikasi akar merupakan respon yang menentukan toleransi
tanaman terhadap cekaman salinitas sehingga identifikasi karakter-karakter penting
untuk dilakukan pada tingkat morfologi, anatomi, fisiologi dan molekuler. Oleh
karena itu, tujuan dari penelitian ini adalah untuk (1) mengidentifikasi tingkat
toleransi genotipe hotong terhadap cekaman salinitas di media kultur hara, (2)
mempelajari respon anatomi dan morfologi akar pada genotipe hotong toleran dan
peka terhadap cekaman salinitas di media root box dan (3) mengisolasi dan
mengkarakterisasi gen SiNAC110 terkait toleransi terhadap cekaman salinitas pada
empat genotipe hotong. Penelitan ini terdiri atas tiga percobaan yang berkelanjutan
untuk mencapai tujuan penelitian.
Percobaan 1 dilakukan di rumah kaca di Kebun Percobaan Cikabayan
(240 m dpl) dari bulan Maret sampai Mei 2016. Empat genotipe hotong yaitu
ICERI-4, ICERI-5, ICERI-6, dan ICERI-10, ditumbuhkan secara hidroponik
dalam media kultur hara yang mengandung 0, 60 dan 120 mM NaCl selama dua
minggu. Pengamatan dilakukan pada kandungan malondialdehid (MDA) pada 3
dan 9 hari setelah perlakuan (HSP), peubah anatomi akar pada 5 HSP, arsitektur
akar pada 5, 10 dan 15 HSP, dan peubah pertumbuhan pada 15 HSP. Salinitas
(60 dan 120 mM NaCl) secara signifikan menghambat pertumbuhan,
menurunkan jumlah dan panjang akar seminal, ukuran diameter akar, diameter
stele, diameter metaxylem, dan jumlah protoxylem. Berdasarkan indeks toleransi
cekaman (STI), genotipe ICERI-5 dan ICERI-6 lebih toleran terhadap salinitas
dibandingkan dengan genotipe ICERI-4 dan ICERI-10. Genotipe toleran (ICERI-
5 dan ICERI-6) memiliki diameter akar dan tebal korteks yang lebih tinggi
dibandingkan dengan genotipe peka (ICERI-4 dan ICERI-10). Peningkatan
kandungan MDA yang disebabkan oleh salinitas terjadi pada semua genotipe
yang dianalisis. Perubahan anatomi dan arsitektur akar terhadap cekaman
salinitas antara genotipe toleran dan peka mengindikasikan bahwa karakter akar
dapat menentukan tingkat toleransi hotong terhadap cekaman salinitas.
Untuk lebih memahami respon akar terhadap salinitas di media tanam yang
berbeda akibat salinitas dilakukan penelitian menggunakan sistem root box pada
Percobaan 2. Percobaan 2 dilakukan di rumah kaca di Kebun Percobaan Cikabayan
mulai Mei hingga September 2016. Penanaman dilakukan secara langsung di dalam
root box yang berisi media tanam tanah dan pasir dengan perbandingan 1:1 (v/v).
Percobaan disusun berdasarkan rancangan kelompok lengkap teracak dengan dua
faktor dan tiga ulangan. Faktor pertama adalah dua genotipe berpotensi toleran
(ICERI-5 dan ICERI-6) dan dua genotipe berpotensi peka (ICERI-4 dan ICERI-10)
berdasarkan Percobaan 1 di kultur hara. Faktor kedua adalah konsentrasi NaCl
dengan dua taraf yaitu 0 dan 60mM NaCl. Pengamatan dilakukan terhadap peubah
pertumbuhan sampai 10 minggu setelah tanam (MST), peubah anatomi akar pada
4 dan 8 MST, dan peubah komponen hasil. Hasil penelitian menunjukkan bahwa
cekaman salinitas 60 mM NaCl dapat menghambat laju pertumbuhan hotong
hingga 10 MST yaitu tinggi tajuk, jumlah daun dan diameter batang lebih rendah
dibandingkan pertumbuhan hotong pada kondisi 0 mM NaCl. Seiring dengan
penurunan laju pertumbuhan, komponen hasil hotong menurun pada panjang
malai utama, jumlah malai, bobot malai utama dan bobot biji malai utama.
Genotipe ICERI-5 memiliki waktu muncul malai dan umur panen yang lebih
cepat pada awal muncul malai dan umur panen dibandingkan genotipe ICERI-
10. Genotipe ICERI-5 memiliki toleransi yang lebih baik terhadap cekaman
salinitas dibandingkan genotipe-10. Cekaman salinitas menyebabkan perubahan
pada seluruh peubah anatomi akar kecuali diameter stele dan metaxylem pada 8
MST. Genotipe ICERI-5 memiliki diameter akar, tebal korteks, jumlah lapisan
korteks, diameter stele, diameter metaxylem, jumlah metaxylem dan protoxylem
lebih banyak dibandingkan genotipe ICERI-10 pada 4 dan 8 MST. Kerapatan
stomata pada kondisi 60 mM NaCl lebih banyak dibandingkan pada 0 mM NaCl.
Respon tanaman secara morfologi dan fisiologi terhadap cekaman salinitas
ditentukan oleh sejumlah gen regulator (regulatory genes, up-stream genes) yang
disebut faktor transkripsi (transcription factor). Faktor transkripsi dari famili gen
NAC (NAM, ATAF, CUC) merupakan salah satu faktor transkripsi yang terlibat
erat dalam respon terhadap cekaman salinitas. Dengan demikian, dilakukan isolasi
dari homolog gen NAC pada empat genotipe hotong dilakukan pada percobaan 3.
DNA genom diisolasi dari daun bibit berumur 21 hari setelah semai dari empat
genotipe (ICERI-4, ICERI-5, ICERI-6 and ICERI-10) menggunakan metode
CTAB. Empat fragmen telah berhasil teramplifikasi dari DNA genom keempat
genotipe hotong menggunakan primer spesifik gen SiNAC110 dan menghasilkan
pita tunggal (± 1300 pb). Perunutan basa nukleotida menggunakan metode direct
sequencing pada keempat fragmen gen SiNAC110 yang teramplifikasi dan analisis
BLAST menunjukkan bahwa fragmen tersebut merupakan homolog gen
SiNAC110. Metode direct sequencing tidak dapat membaca seluruh sekuen gen,
oleh karena itu sub-cloning ke dalam plasmid pMD20 dilakukan untuk membaca
sekuen full length dari keempat fragmen tersebut. Gen SiNAC110 telah berhasil
teramplifikasi dari genom empat genotipe dan memiliki panjang fragmen 1104 pb.
Gen tersebut hanya memiliki satu exon yang menyandikan 367 asam amino. Letak
daerah terkonservasi terletak pada asam amino 11-302. Protein dari SiNAC110 telah
teridentifikasi memiliki delapan motif daerah terkonservasi yang termasuk ke
dalam kelompok gen SNAC (stress responsive NACs) yang terlibat dalam respon
terhadap cekaman abiotik.
Collections
- MT - Agriculture [3780]