Transformasi Genetik Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) Melalui Jalur Tabung Polen.

Abstract

Jarak pagar merupakan tanaman potensial penghasil bahan bakar nabati maupun untuk keperluan bidang farmasi, kosmetik dan lainnya. Upaya peningkatan produksi melalui perbaikan genetik, teknik budidaya dan sistem usaha tani lainnya perlu terus dilakukan. Pengembangan jarak pagar masih menghadapi banyak kendala antara lain belum tersedianya varietas dengan produktivitas tinggi, karena itu, upaya perbaikan genetik perlu terus dilakukan baik menggunakan metode pemuliaan konvensional maupun bioteknologi. Transformasi jarak pagar dengan media Agrobacterium maupun particle bombardment telah banyak dilakukan, namun keberhasilan memperoleh tanaman transgenik dewasa masih rendah akibat hambatan regenerasi pada kultur jaringannya. Transformasi tanaman melalui jalur tabung polen merupakan metode alternatif untuk mengatasi kendala rendahnya keberhasilan transformasi tanaman-tanaman tertentu yang sulit diperbanyak melalui kultur in vitro. Tujuan utama penelitian ini ialah untuk memperoleh metode transformasi genetik secara langsung melalui jalur tabung polen pada tanaman jarak pagar. Penelitian terdiri atas tiga percobaan. Percobaan I terdiri atas dua tahap percobaan, bertujuan untuk memperoleh informasi pengaruh perlakuan konsentrasi dan waktu penetesan DNA plasmid pCAMBIA1301 pada proses transformasi langsung melalui jalur tabung polen terhadap pembentukan buah, biji dan perkecambahan tiga genotipe tanaman jarak pagar. Percobaan I tahap pertama disusun dalam rancangan petak terbagi. Konsentrasi DNA plasmid sebagai petak utama (0.05, 0.25, 0.50 μg μL-1) dan waktu penetesan plasmid DNA sebagai anak petak (1, 2, 4, 7 dan 10 jam setelah polinasi). Percobaan I tahap kedua disusun dalam rancangan kelompok lengkap teracak faktor tunggal dengan 15 kombinasi perlakuan konsentrasi dengan waktu tetes DNA plasmid dan 1 kontrol wild type. Percobaan II merupakan kelanjutan percobaan I tahap kedua yang bertujuan untuk memperoleh informasi keberhasilan transformasi berdasarkan pengujian secara histokimia dan molekuler pada tanaman-tanaman transgenik putatif generasi T0. Percobaan III terdiri atas dua tahap bertujuan untuk memperoleh informasi pembentukan buah dan biji jarak pagar pada transformasi langsung melalui jalur tabung polen menggunakan plasmid pCAMBIA1301 yang membawa gen OsDREB1A serta efisiensi keberhasilannya berdasarkan analisis histokimia dan molekuler pada tanaman-tanaman transgenik putatif generasi T0. Percobaan III tahap pertama disusun dalam rancangan petak terbagi. Konsentrasi DNA plasmid pCAMBIA1301-OsDREB1A sebagai petak utama (0.05, 0.25, 0.50 μg μL-1) dan waktu penetesan plasmid DNA sebagai anak petak (1, 2, 4, 7 dan 10 jam setelah polinasi). Percobaan III tahap kedua disusun dalam rancangan kelompok lengkap teracak faktor tunggal dengan 15 kombinasi perlakuan konsentrasi dengan waktu tetes DNA plasmid pCAMBIA1301-OsDREB1A dan 1 kontrol wild type. Hasil penelitian menunjukkan bahwa konsentrasi dan waktu pemberian DNA plasmid tidak berpengaruh nyata terhadap pembentukan buah dan biji serta perkecambahan jarak pagar IP3A, IP3P dan JcUMM18. Namun, konsentrasi DNA plasmid berpengaruh nyata terhadap persentase buah panen jarak pagar JcUMM18 dan waktu aplikasi DNA plasmid berpengaruh nyata terhadap persentase buah dipanen dan berat biji per buah jarak pagar IP3A. Kombinasi konsentrasi DNA plasmid dan waktu tetes berpengaruh nyata terhadap tingkat perkecambahan benih genotipe IP3A, tetapi tidak berpengaruh nyata terhadap peubah-peubah lain pada tiga genotipe jarak pagar yang diujikan. Konsentrasi DNA plasmid 0.05-0.5 μg μL- 1 dan waktu penetesan plasmid 1-10 jam setelah polinasi dapat diterapkan pada transformasi genetik jarak pagar melalui jalur tabung polen. Efisiensi transformasi melalui jalur tabung polen tiga genotipe jarak pagar (IP3A, IP3P dan JcUMM18) berkisar antara 1.5-16.7% berdasarkan analisis histokimia dan molekuler. Secara berurutan berdasarkan analisis PCR dengan primer spesifik gen hptII dan gus, tanaman transgenik diperoleh pada 1-3 dan 3-7 perlakuan dari 15 kombinasi perlakuan konsentrasi dengan waktu penetesan DNA plasmid. Efisiensi transformasi melalui jalur tabung polen relatif berbeda pada masing-masing genotipe jarak pagar. Perlakuan konsentrasi dan waktu penetesan plasmid pCAMBIA1301 yang membawa gen OsDREB1A pada transformasi langsung melalui jalur tabung polen tidak berpengaruh nyata terhadap pembentukan buah dan biji jarak pagar. Berdasarkan analisis histokimia terhadap ekspresi gen hptII dan gus diperoleh efisiensi keberhasilan transformasi antara 25-100%, tetapi berdasarkan PCR dengan primer spesifik hptII dan gus efisiensinya sebesar 25% (1 tanaman positif PCR hptII dan gus diperoleh dari 4 tanaman yang diuji).