Induksi Poliploid InVivo, Analisa Ekspresi Gen FLOWERING LOCUS T-2 Serta Pengaruh Fotoperiodisme Pada Bawang Merah (Allium cepa var. aggregatum)

Abstract

kuran dan warna umbi menjadi preferensi konsumen, hal tersebut juga menjadi faktor utama dalam usaha peningkatan kualitas bawang merah. True shallot seed (TSS) yang dihasilkan dari bunga bawang memiliki keunggulan karena benih bebas penyakit dan mampu meningkatkan produktivitas bawang merah dibandingkan dengan budidaya menggunakan umbi. Namun varietas bawang merah seperti Rubaru yang memiliki ukuran umbi lebih kecil dibandingkan dengan varietas bawang merah lokal lain dan tidak dapat menghasilkan bunga. Usaha mutasi dengan menggunakan kolkisina diharapkan mampu meningkatkan ukuran dan kualitas umbi. Selain itu, pemahaman terkait mekanisme kerja gen pada pembungaan juga penting untuk usaha pemuliaan melalui teknik hibridisasi. Tujuan utama penelitian ini ialah: 1) Memperoleh bawang merah kultivar Rubaru dengan ploidi yang lebih tinggi dari asalnya melalui penggandaan secara in vivo. 2) Mengidentifikasi sikuen gen AcFT2 pada varietas bawang merah Lokananta, Bima Brebes, Rubaru, Palasa, dan Biru Lancor. 3) Mempelajari ekspresi relatif gen AcFT2 dan korelasinya terkait pembungaan pada lima varietas bawang merah Lokananta dan Bima Brebes. 4) Mempelajari kemampuan berbunga lima varietas bawang merah terhadap perbedaan fotoperiodisme. Penelitian dilakukan pada tahun 2019–2020 yang terdiri atas tiga percobaan, 1) Induksi poliploid bawang merah Rubaru dengan kolkisina, 2) Isolasi dan analisa ekspresi relatif gen AcFT2 3) percobaan perlakuan fotoperiodisme hari panjang dan hari pendek pada bawang merah. Percobaan induksi poliploid dilakukan pada bawang merah Rubaru dengan menggunakan Rancangan Kelompok Lengkap Teracak (RKLT) dengan 6 taraf perlakuan konsentrasi kolkisina yaitu: 0, 0,01, 0,02, 0,05, 0,1 dan 0,2% serta 5 taraf lama perendaman yaitu: 0, 3, 6, 12, dan 24 jam. Percobaan analisa ekspresi gen AcFT2 dilakukan dengan vernalisasi bawang merah varietas Lokananta dan Bima Brebes. Percobaan fotoperiodisme dilakukan dengan penanaman bawang merah pada kondisi natural (10 jam penyinaran) di Rumah Kaca Laboratorium Horticulture Gifu University Jepang selama 60 hari kemudian sebagian di beri perlakuan pemberian cahaya dengan lampu fluorescence selama 4 jam. Aplikasi kolkisina pada umbi secara invivo menghasilkan peningkatan ploidi terbatas hanya pada sel-sel tertentu. Sikuen fragmen gen AcFT2 dapat diidentifikasi pada varietas bawang merah Lokananta, Bima Brebes, Palasa, Rubaru dan Biru Lancor dengan tingkat homologi yang tinggi dengan sikuen gen referensi AcFT2 CUDH2150 dan gen FT genus Allium lainnya. Ekspresi relatif gen AcFT2 like shallot pada varietas bawang merah Lokananta dan Bima Brebes berkorelasi terhadap tingkat pembungaan. Varietas Lokananta menunjukkan ekspresi relatif gen dan jumlah umbel bunga yang tinggi. Perbedaan fotoperiodisitas berpengaruh pada pada jumlah umbel bunga dan umbel bunga terbuka varietas bawang merah Lokananta, Bima Brebes, Palasa, Rubaru dan Biru Lancor. Varietas Lokananta mampu berbunga pembungaan baik pada hari pendek (± 10 jam) maupun hari panjang.

Ukuran dan warna umbi menjadi preferensi konsumen, hal tersebut juga menjadi faktor utama dalam usaha peningkatan kualitas bawang merah. True shallot seed (TSS) yang dihasilkan dari bunga bawang memiliki keunggulan karena benih bebas penyakit dan mampu meningkatkan produktivitas bawang merah dibandingkan dengan budidaya menggunakan umbi. Namun varietas bawang merah seperti Rubaru yang memiliki ukuran umbi lebih kecil dibandingkan dengan varietas bawang merah lokal lain dan tidak dapat menghasilkan bunga. Usaha mutasi dengan menggunakan kolkisina diharapkan mampu meningkatkan ukuran dan kualitas umbi. Selain itu, pemahaman terkait mekanisme kerja gen pada pembungaan juga penting untuk usaha pemuliaan melalui teknik hibridisasi. Tujuan utama penelitian ini ialah: 1) Memperoleh bawang merah kultivar Rubaru dengan ploidi yang lebih tinggi dari asalnya melalui penggandaan secara in vivo. 2) Mengidentifikasi sikuen gen AcFT2 pada varietas bawang merah Lokananta, Bima Brebes, Rubaru, Palasa, dan Biru Lancor. 3) Mempelajari ekspresi relatif gen AcFT2 dan korelasinya terkait pembungaan pada lima varietas bawang merah Lokananta dan Bima Brebes. 4) Mempelajari kemampuan berbunga lima varietas bawang merah terhadap perbedaan fotoperiodisme. Penelitian dilakukan pada tahun 2019–2020 yang terdiri atas tiga percobaan, 1) Induksi poliploid bawang merah Rubaru dengan kolkisina, 2) Isolasi dan analisa ekspresi relatif gen AcFT2 3) percobaan perlakuan fotoperiodisme hari panjang dan hari pendek pada bawang merah. Percobaan induksi poliploid dilakukan pada bawang merah Rubaru dengan menggunakan Rancangan Kelompok Lengkap Teracak (RKLT) dengan 6 taraf perlakuan konsentrasi kolkisina yaitu: 0, 0,01, 0,02, 0,05, 0,1 dan 0,2% serta 5 taraf lama perendaman yaitu: 0, 3, 6, 12, dan 24 jam. Percobaan analisa ekspresi gen AcFT2 dilakukan dengan vernalisasi bawang merah varietas Lokananta dan Bima Brebes. Percobaan fotoperiodisme dilakukan dengan penanaman bawang merah pada kondisi natural (10 jam penyinaran) di Rumah Kaca Laboratorium Horticulture Gifu University Jepang selama 60 hari kemudian sebagian di beri perlakuan pemberian cahaya dengan lampu fluorescence selama 4 jam. Aplikasi kolkisina pada umbi secara invivo menghasilkan peningkatan ploidi terbatas hanya pada sel-sel tertentu. Sikuen fragmen gen AcFT2 dapat diidentifikasi pada varietas bawang merah Lokananta, Bima Brebes, Palasa, Rubaru dan Biru Lancor dengan tingkat homologi yang tinggi dengan sikuen gen referensi AcFT2 CUDH2150 dan gen FT genus Allium lainnya. Ekspresi relatif gen AcFT2 like shallot pada varietas bawang merah Lokananta dan Bima Brebes berkorelasi terhadap tingkat pembungaan. Varietas Lokananta menunjukkan ekspresi relatif gen dan jumlah umbel bunga yang tinggi. Perbedaan fotoperiodisitas berpengaruh pada pada jumlah umbel bunga dan umbel bunga terbuka varietas bawang merah Lokananta, Bima Brebes, Palasa, Rubaru dan Biru Lancor. Varietas Lokananta mampu berbunga pembungaan baik pada hari pendek (± 10 jam) maupun hari panjang

The size and colour of the tubers are consumer preferences, also a major factor for quality and quality shallot production increment. True shallot seed (TSS) which produced from shallot flowers has many advantages. Such as disease-free seed, increase the productivity of shallots because shallot bulb size resulting from TSS is larger compared to cultivation using tubers. However, some variety such as Rubaru, has smaller bulb size compared to other local shallot varieties and could not produce flower. So that, the mutation using colchicine expected to increase tuber size and quality. Besides, understanding the gene mechanism in flowering also important for breeding through hybridization. The main objectives of this study were: 1) Obtaining Rubaru shallot variety with higher ploidy than the origin through in vivo multiplication. 2) Identifying AcFT2 gene sequences in Lokananta, Bima Brebes, Rubaru, Palasa, and Biru Lancor shallots varieties. 3) Studying the relative expression of the AcFT2 gene and its correlation related to flowering in two shallots varieties, Lokananta and Bima Brebes. 4) Studying the flowering ability of five shallot varieties under different photoperiod. The study was conducted in 2019-2020 which consisted of three experiments, 1) Induction of Rubaru's ploidy with colchicine, 2) Isolation and relative expression analysis of AcFT2 gene 3) long-day and short-day photoperiod treatment on shallots. The polyploid induction experiment was carried out on Rubaru's shallots using a completely randomized block design (RKLT) with two factors, six levels colchicine concentrations: 0, 0,01, 0,02, 0,05, 0,1 and 0,2% and five levels of immersion time: 0, 3, 6, 12, and 24 hours. The experiment to isolate AcFT2 gene was using five shallot varieties, while the AcFT2 gene expression the analysis was carried out using Lokananta and Bima Brebes varieties both of with vernalisation and without vernalisation treatment. The photoperiod experiment was carried out by planting shallots under natural conditions (10 hours of light) in the greenhouse of Horticulture laboratory, Gifu University, Japan for 60 days, then half of them were given light treatment with a fluorescence lamp for 4 hours. The in vivo application of colchicine to shallot bulb results in increased ploidy limited to certain cells. The AcFT2 gene sequence fragments were identified in the five shallot varieties Lokananta, Bima Brebes, Palasa, Rubaru and Biru Lancor with high homology levels to the reference gene sequence of AcFT2 CUDH2150 and other FT genes in Allium genus. Relative expression of the AcFT2 like shallot gene in shallot varieties Lokananta and Bima Brebes correlated with the flowering. The Lokananta variety showed high gene relative expression and flower umbel number. The photoperiodicity differences affected the flower umbel and open flower umbel number of Lokananta, Bima Brebes, Palasa, Rubaru and Blue Lancor varieties. Lokananta variety was able to induce flowering both on short-days and long-days.