Molecular Analysis of Oil Palm (Elaeis guineensis Jacq.) Flowering Associated Genes and their Potential Application in Breeding Programmes

Abstract

Kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) adalah tanaman tropis yang digunakan dalam industri makanan, kosmetik dan bio-diesel. Tujuan utama dalam pemuliaan kelapa sawit adalah menaikan sex ratio bunga betina terhadap bunga jantan. Faktor lingkungan dan genetik mempunyai peran besar dalam produktivitas kelapa sawit. Ketersediaan air, terutuma di Afrika, dan ketersediaan kandungan kabohidrat mempengaruhi sex ratio kelapa sawit. Pemangkasan daun sawit adalah salah satu cara untuk menginduksi bunga jantan di kelapa sawit namun masih ada beberapa hal terkait efisiensi teknik tersebut, apalagi gen-gen yang berperan dalam proses ini belum diketahui. Penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki perubahan fenotipe dan menentukan gen-gen yang terekspresi akibat pemangkasan daun sawit. Dalam disertasi ini, diberikan informasi tentang berapa jumlah faktor lingkungan yang dibutuhkan untuk menginduksi bunga jantan pada kelapa sawit secara efisien. Selain itu, diberitahukan juga berapa waktu yang dibutuhkan oleh kelapa sawit sebelum merespon terhadap stres pemangkasan daun. Informasi ini digunakan untuk pelajari ekspresi gen terkait pembungaan dalam kelapa sawit yang diakibatkan oleh stres pemangkasan daun. Data menunjukan bahwa teknik pemangkasan daun bisa menaikan produksi bunga jantan kelapa sawit sampai 104%. Teknik ini paling efisien di musim kering dan optimum saat cekaman air sama dengan 16.8 mm dalam waktu 60 hari pertama setelah pemangkasan daun. Analisis regresi menunjukan bahwa tanaman kelapa sawit akan memberikan respon terhadap cekaman kabohidrat yang diakibatkan oleh pemangkasan daun merupakan ekspresi gen dalam waktu 30 sampai 60 hari setelah pemangkasan. Kadar gula yang diambil dari jaringan bunga dan daun kelapa sawit 45 hari setelah pemangkasan menunjukan bahwa kadar gula menurun 21% di jaringan bunga dan 55% di jaringan daun dibanding kontrol. Ekspresi gen di jaringan bunga kelapa sawit mengunakan Next Generation Sequencing (NGS) menujukan bahwa mayoritas gen gen yang berperan dalam regulasi cekaman kabohidrat di kelapa sawit terletak di kloroplas dan mitokondria. Analisis fungsi menggunakan Gene Ontology, menujukan bahwa gen gen tersebut berperan dalam metabolisme kabohidrat dan fotosintesis. Analisis ko-ekspresi menujukan keterkaitan antara cekaman kabohidrat dan induksi bunga serta peran zat pertumbuhan tanaman seperti auxin, gibberellin dan jasmonic acid. Ini membuktikan bahwa gen gen dalam lintasan cekaman kabihidrat yang diakibatkan oleh pemangkasan daun berperan dalam induksi bunga di jantan tanaman kelapa sawit.