Pengembangan Marka SNP Berbasis Gen Faktor Transkripsi untuk Toleransi Kekeringan atau Salinitas pada Tanaman Hotong [Setaria italica (L.) Beauv].
View/ Open
Date
2018Author
Widyawan, Muhammad Habib
Ardie, Sintho Wahyuning
Khumaida, Nurul
Metadata
Show full item recordAbstract
Hotong [Setaria italica (L.) BEAUV] merupakan tanaman serealia dengan
kandungan protein yang tinggi dan kaya akan manfaat kesehatan pada bijinya.
Tanaman ini memiliki tingkat toleransi terhadap cekaman kekeringan atau salinitas
yang relatif lebih baik dibandingkan dengan tanaman serealia lainnya, sehingga
berpotensi untuk dikembangkan sebagai tanaman pangan alternatif dan fungsional
pada lahan-lahan sub-optimal. Keragaman dalam tingkat toleransi kekeringan atau
salinitas dijumpai pada genotipe hotong. Perbaikan sifat diperlukan untuk
meningkatkan tingkat toleransi genotipe hotong yang peka terhadap kekeringan
atau salinitas. Salah satu usaha yang dapat ditempuh untuk meningkatkan toleransi
hotong terhadap kekeringan atau salinitas adalah melalui pemanfaatan marka DNA
berbasis Single Nucleotide Polymorphism (SNP).
Pemilihan kandidat gen merupakan hal yang terpenting dalam
pengembangan marka berbasis SNP. Gen faktor transkripsi merupakan kelas gen
yang berfungsi sebagai regulator terhadap ekspresi gen-gen lain yang terlibat secara
dalam mekanisme adaptasi tanaman terhadap cekaman kekeringan atau salinitas.
DREB2 (Dehydration Responsive Element Binding 2) dan NAC (NAM, ATAF, dan
CUC) merupakan dua gen faktor transkripsi yang terregulasi pada saat tanaman
berada pada kondisi tercekam kekeringan atau salinitas. Kedua gen tersebut
berpotensi untuk digunakan sebagai dasar pengembangan marka molekuler berbasis
SNP. Deteksi SNP dapat dilakukan melalu berbagai macam teknik. Analisis dotblot
SNP dan marka Single Nucleotide Amplified Polymorphism (SNAP)
merupakan dua teknik deteksi SNP yang sederhana dan berpotensi untuk
diaplikasikan dalam pemuliaan hotong. Tujuan dari penelitian ini adalah
mengembangkan marka SNP berbasis gen faktor transkripsi untuk toleransi
kekeringan atau salinitas pada tanaman hotong. SNP akan dideteksi menggunakan
analisis dot-blot SNP dan marka SNAP. Kondisi optimum dari setiap teknik akan
diaplikasikan untuk mendeteksi 26 genotipe hotong hasil eksplorasi yang belum
diketahui tingkat toleransinya terhadap cekaman kekeringan atau salinitas.
Penelitian terdiri atas tiga percobaan. Percobaan pertama adalah
Karakterisasi dan Analisis Situs SNP pada Gen SiDREB2, SiNAC065, dan
SiNAC110. Tujuan dari percobaan pertama adalah mendapatkan informasi
mengenai karakteristik gen dan SNP pada ketiga gen faktor transkripsi dengan alel
spesifik untuk toleransi kekeringan atau salinitas pada hotong. Materi yang
digunakan adalah sekuen gen faktor transkripsi SiDREB2, SiNAC065, dan
SiNAC110 dari empat genotipe hotong yang telah diketahui tingkat toleransinya
terhadap cekaman kekeringan atau salinitas, yaitu ICERI-5, ICERI-6 (toleran),
ICERI-4, dan ICERI-10 (peka). Hasil percobaan menunjukkan bahwa terdapat
domain terkonservasi yang teridentifikasi pada ketiga sekuen asam amino faktor
transkripsi dan terdapat satu SNP yang memiliki alel spesifik untuk toleransi
kekeringan atau salinitas pada hotong. Genotipe toleran memiliki alel A, sedangkan
genotipe peka memiliki alel G. SNP tersebut terletak pada nukleotida ke 558 pada
gen SiDREB2 dan kemudian digunakan sebagai dasar pengembangan marka SNP.
Percobaan kedua adalah Deteksi Alel SNP pada Gen SIDREB2 yang
Spesifik Terhadap Toleransi Kekeringan atau Salinitas pada Hotong menggunakan
Analisis Dot-blot SNP. Tujuan dari percobaan ini adalah menentukan kondisi
optimum untuk mendeteksi SNP pada nukleotida ke 558 di gen SiDREB2 yang
spesifik terhadap toleransi kekeringan atau salinitas pada hotong. Dua faktor yang
mempengaruhi keberhasilan analisis dot-blot SNP untuk mendeteksi SNP secara
spesifik dioptimasi dalam percobaan ini, yaitu temperatur hibridisasi dan rasio
probe kompetitif. Empat kondisi hibridisasi yang terdiri atas kombinasi antara dua
suhu hibridisasi (50 dan 55 ºC) dan dua rasio probe kompetitif (1:5 dan 1:10)
dioptimasi. Kondisi hibridsasi kedua (suhu hibridisasi 50 ºC dan rasio probe
kompetitif 1:10) memberikan hasil terbaik untuk mendeteksi SNP.
Percobaan ketiga adalah Deteksi Alel SNP pada Gen SIDREB2 yang
Spesifik Terhadap Toleransi Kekeringan atau Salinitas pada Hotong menggunakan
Marka SNAP. Tujuan dari percobaan ini adalah mengembangkan dan
mengoptimasi marka SNAP untuk mendeteksi SNP pada nukleotida ke 558 di gen
SiDREB2 yang memiliki alel spesifik untuk toleransi kekeringan atau salinitas pada
hotong. Tiga faktor yang mempengaruhi amplifikasi spesifik menggunakan marka
SNAP dioptimasi dalam percobaan ini. Faktor tersebut adalah jenis DNA
polimerase, banyaknya siklus PCR, dan konsentrasi DNA cetakan. Hasil percobaan
menunjukkan bahwa jenis DNA polimerase merupakan faktor yang paling
berpengaruh terhadap keberhasilan deteksi SNP menggunakan marka SNAP. DNA
polimerase tanpa aktivitas proofreading merupakan jenis terbaik untuk
mengamplifikasi marka SNAP.
Kondisi optimum dari analisis dot-blot SNP dan marka SNAP diaplikasikan
untuk mendeteksi SNP pada 26 genotipe hotong hasil eksplorasi yang belum
diketahui tingkat toleransinya terhadap cekaman kekeringan atau salinitas. Deteksi
SNP yang bersifat spesifik terhadap alel dapat dilakukan menggunakan kondisi
optimum dari setiap teknik. Hasil deteksi SNP menggunakan analisis dot-blot SNP
dan marka SNAP menunjukkan bahwa keduapuluh enam genotipe hotong memiliki
alel G. Alel G merupakan alel spesifik untuk sifat peka terhadap cekaman
kekeringan atau salinitas, sehingga keduapuluh enam genotipe hotong diprediksi
peka terhadap cekaman kekeringan atau salinitas. Hasil prediksi tingkat toleransi
hotong terhadap toleransi cekaman kekeringan atau salinitas akan bermanfaat
dalam program pemuliaan hotong terhadap cekaman kekeringan atau salinitas.
Collections
- MT - Agriculture [3772]