Stabilitas Karakter Morfo-fisiologi, Karakter Produksi, dan Ekspresi Gen FBpase Pada Kentang (Solanum tuberosum L.)

Abstract

Kentang menjadi salah satu komoditas pertanian yang penting setelah padi dan gandum dalam pemenuhan kebutuhan pangan masyarakat Indonesia. Sistem pemupukan yang kurang optimal, irigasi yang tidak memadai, musim tanam yang tidak menentu, serta kondisi air tanah yang kurang baik berkontribusi terhadap penurunan produksi umbi kentang hingga 16,99% pada tahun 2023. Perbaikan sifat fotosintesis tanaman kentang dengan introduksi gen FBPase melalui pendekatan rekayasa genetika dinilai dapat meningkatkan hasil produksi umbi kentang. Peningkatan ekspresi gen FBPase di kloroplas akan mendukung proses fotosintesis yang mengarah kepada pembentukan pati. Introduksi gen FBPase dan ClRan1 ke dalam kentang kultivar IPB-CP3 melalui Agrobacterium tumefaciens diketahui dapat meningkatkan pertumbuhan dan perkembangan pada kentang transgenik generasi klonal G0. Namun, analisis lebih lanjut tentang stabilitas karakter morfo-fisiologi, karakter produksi, dan ekspresi transgen pada generasi G1 belum dilakukan. Tujuan penelitian ini menganalisis stabilitas karakter morfo-fisiologi, karakter produksi, dan ekspresi gen FBPase pada tanaman kentang IPB-CP3 transgenik. Penelitian ini terdiri dari lima tahapan yaitu, 1) perbanyakan kentang secara in vitro dan stek; 2) penanaman stek dan umbi pada polybag di rumah kaca; 3) analisis integrasi transgen; 4) pengamatan morfo-fisiologi; dan 5) analisis ekspresi gen FBPase.

Satu klon tanaman kentang non-transgenik IPB-CP3 (C3NT) dan 4 klon tanaman transgenik, yaitu C3FB1, C3FB2, C3FB3, dan C3FB4 diperbanyak secara in vitro pada media Murashige & Skoog (MS). Planlet yang dihasilkan kemudian dipindahkan ke bak berisi media cocopeat di rumah kaca untuk aklimatisasi dan pembuatan tanaman mother stock. Stek dari tanaman mother stock digunakan sebagai bahan percobaan generasi G0 yang ditanam di polybag dalam rumah kaca. Umbi yang dihasilkan dari tanaman G0 kemudian digunakan sebagai bibit generasi G1 yang ditanam kembali di polybag untuk percobaan selanjutnya. Sampel daun dari tanaman G0 diambil dan digunakan sebagai bahan isolasi DNA untuk uji integrasi transgen menggunakan teknik PCR. Pengamatan morfo-fisiologi yang meliputi tinggi tanaman, diameter batang, jumlah daun, jumlah buku, panjang akar, laju fotosintesis, konduktansi stomata, dan CO2 interselular dilakukan terhadap tanaman G0 dan G1. Perhitungan biomassa basah dan kering tajuk, jumlah umbi, dan bobot umbi per tanaman juga diamati pada saat panen. Analisis ekspresi relatif dari gen FBPase dilakukan terhadap tanaman G0 dan G1 menggunakan metode 2-??Ct.

Analisis integrasi gen FBPase diperoleh pada generasi G0 menggunakan metode PCR menunjukkan bahwa transgen FBPase telah terintegrasi ke dalam genom kentang IPB-CP3 transgenik. Hasil pengamatan terhadap karakter morfologi generasi G0 dan G1 menunjukkan bahwa tanaman transgenik lebih baik daripada non-transgenik dalam hal diameter batang, jumlah buku, jumlah daun, bobot kering dan basah tajuk. Hasil analisis fisiologis menunjukkan bahwa tanaman transgenik lebih baik daripada non-transgenik dalam hal laju fotosintesis dan konduktansi stomata. Pengamatan terhadap akar memperoleh data bahwa 3 dari 4 klon transgenik memiliki akar yang lebih panjang di kedua generasi dibandingkan tanaman non-transgenik. Hasil penelitian ini menunjukkan semua tanaman transgenik menghasilkan jumlah umbi yang lebih tinggi 1,3 hingga 3 kali lipat dibandingkan tanaman non-transgenik pada kedua generasi. Analisis statistik menunjukkan bahwa peningkatan jumlah umbi tersebut signifikan secara statistik (a=0,05). Klon C3FB3 dan C3FB4 memiliki jumlah umbi tertinggi dibandingkan tanaman non-transgenik serta tanaman transgenik lainnya. Bobot umbi tanaman transgenik G0 lebih tinggi 2 hingga 4 kali lipat dibandingkan tanaman non-transgenik, sedangkan umbi generasi G1 transgenik menghasilkan umbi kurang dari 2 kali lipat dibandingkan non-transgenik. Klon C3FB3 dan C3FB4 secara konsisten menunjukkan bobot umbi tertinggi di generasi G0 maupun G1. Nilai ekspresi relatif dari gen FBPase pada tanaman transgenik lebih tinggi dibandingkan tanaman non-transgenik di kedua generasi. Nilai ekspresi relatif tertinggi ditemukan pada klon C3FB4. Hal ini mengkonfirmasi bahwa peningkatan ekspresi gen FBPase pada tanaman transgenik berkontribusi terhadap peningkatan nilai karakter morfo-fisiologi dan karakter produksi pada tanaman kentang IPB CP3 transgenik.