Rekayasa genetik tembakau dan jarak pagar dengan gen penyandi H+-ATPase Membran Plasma dari Melastoma malabathricum L.

Abstract

Pengembangan komoditas penghasil bioenergi sangat penting untuk mengantisipasi kelangkaan bahan bakar berbasis fosil di masa yang akan datang. Jarak pagar (Jatropha curcas L) mendapat perhatian khusus sebagai sumber biodiesel karena tingginya kandungan minyak dan kualitas minyak bijinya. Pengembangan jarak pagar sebagai sumber biodiesel tidak berkompetisi dengan produksi bahan makanan karena jarak pagar merupakan tanaman non edible. Jarak pagar dapat tumbuh di lahan marginal yang tidak produktif bila digunakan untuk tanaman pangan atau perkebunan. Namun, pertumbuhan jarak pagar pada lahan marginal kurang optimal sehingga tidak dapat memenuhi kebutuhan bahan baku secara komersial. Oleh karena itu, diperlukan pengembangan jarak pagar yang berproduksi tinggi, menggunakan teknik biologi molekuler yang memanfaatkan gen H+-ATPase membran plasma. H+-ATPase membran plasma (plasma membrane ATPase, PMA) adalah protein di dalam membran plasma yang merupakan transporter utama yang memompa proton keluar dari sel. H+-ATPase membran plasma memainkan peranan kunci dalam banyak proses fisiologi yaitu aktivasi transport sekunder, penyerapan hara tanaman, pengaturan pH intraseluler dan adaptasi terhadap salinitas. H+-ATPase membran plasma juga berperan dalam pertumbuhan tanaman, dan regulasi pembukaan stomata sebagai respon terhadap berbagai pengaruh lingkungan. Gen penyandi MmPMA telah diisolasi dari Melastoma malabathricum L., yaitu tanaman akumulator aluminum di daerah tropis yang tahan hidup pada tanah masam. Vektor RNAi dari fragmen 3’ UTR MmPMA yang diintroduksi kembali ke tanaman M. malabathricum L. menyebabkan pembungkaman gen MmPMA dan menghasilkan tanaman transgenik yang peka terhadap cekaman Al. Konstruksi vektor ekspresi berlebih gen penyandi H+-ATPase membran plasma yang diisolasi dari M. malabathricum L. belum dilakukan. Konstruksi vektor ekspresi berlebih gen penyandi H+-ATPase menggunakan promoter konstitutif 35S CaMV diharapkan dapat meningkatkan produksi tanaman. Untuk mengetahui peran gen MmPMA pada tanaman maka dilakukan penelitian yang bertujuan mengkonstruksi vektor ekspresi berlebih gen MmPMA; mengintroduksikan gen MmPMA ke tanaman model tembakau dan tanaman target jarak pagar; dan menganalisis pewarisan, morfologi tanaman, dan ekspresi gen MmPMA pada tanaman tembakau transgenik. Gen MmPMA telah berhasil dikonstruksi ke dalam vektor biner pGWB502 menggunakan teknologi gateway dan diintroduksikan ke dalam Escherichia coli strain DH5α. Vektor ekspresi pGWB502-MmPMA telah berhasil diintroduksikan ke dalam Agrobacterium tumefaciens LBA 4044 menggunakan metode triparental mating (TPM). Analisis PCR pada plasmid pGWB502-MmPMA dari sel E coli dan Agrobacterium tumefaciens LBA 4044 menggunakan primer 35S-F dan PMA-R menghasilkan pita DNA berukuran 3.2 kb. dst...