| dc.description.abstract | Indonesia merupakan negara importir gula terbesar di dunia dalam 5 tahun terakhir. Tuntutan pemenuhan kebutuhan gula nasional semakin meningkat seiring dengan pertumbuhan penduduk dan pertumbuhan ekonomi nasional. Meskipun upaya peningkatan produksi gula nasional telah dilakukan melalui program ekstensifikasi lahan tebu dan revitalisasi pabrik gula, kurangnya ketersediaan bibit tebu unggul masih menjadi kendala yang perlu diatasi. Pengembangan bibit unggul melalui program pemuliaan tanaman telah dilakukan, namun belum cukup memenuhi kebutuhan bibit tebu unggul rendemen tinggi yang sesuai dengan berbagai kondisi lahan di Indonesia. Upaya pengembangan varietas tebu unggul melalui pendekatan modifikasi gen dapat menjadi alternatif untuk mempercepat pengembangan berbagai varietas unggul baru di Indonesia. Gen cwinv9 merupakan gen penyandi protein cell wall invertase yang berperan dalam hidrolisis sukrosa menjadi heksosa, serta salah satu gen invertase gene family yang meregulasi akumulasi sukrosa pada batang tebu. Pemecahan sukrosa menjadi heksosa akan menghambat laju akumulasi sukrosa pada batang tebu sehingga menurunkan produktivitas tebu. Upaya pengendalian reaksi hidrolisis sukrosa melalui penghambatan gen cwinv9 dilakukan dengan asumsi penurunan laju hidrolisis sukrosa pada batang. Tujuan umum dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan bibit klonal tanaman tebu yang memiliki peningkatan akumulasi sukrosa pada batang, mendapatkan metode perakitannya dengan teknologi hpRNAi, dan mendapatkan metode optimum regenerasinya. Adapun tujuan khusus yang ingin dicapai dan dianggap penting dalam penelitian ini antara lain: untuk mendapatkan formulasi media optimum untuk tahap induksi embriogenesis somatik untuk metode perbiakan bibit klonal tebu, untuk mengkonstruksi vektor RNAi untuk penghambatan gen cwinv9 dan melakukan transformasinya ke dalam tebu, untuk mempelajari pengaruh penghambatan (knockdown) dari ekspresi gen cwinv9 pada tebu secara in vitro pada berbagai kondisi lingkungan, untuk mempelajari pengaruh penghambatan produksi cell wall invertase (CWINV9) terhadap performa pertumbuhan tanaman tebu dalam kondisi cekaman kekeringan, dan untuk mempelajari pengaruh penghambatan produksi enzim cell wall invertase (CWINV9) tanaman tebu terhadap kondisi lingkungan perakaran (rhizosfer).
Penghambatan gen cwinv9 dilakukan dengan teknologi hpRNAi yang didesain berbasis informasi gen cwinv9 dari tebu PSJT941 dan PS881, dan disisipkan ke dalam kedua varietas tersebut sehingga menghasilkan tebu cisgenik. Adapun tahapan yang dilaksanakan pada penelitian ini meliputi: 1) embriogenesis somatik tanaman tebu (S. officinarum L.) menggunakan kombinasi perlakuan hormon 2,4-dichlorophenoxyacetic (2,4-D) dan kinetin untuk tujuh varietas tebu meliputi PSJT941, PSJT9460, PS881, PS882, PS864, Kidang Kencana (KK), dan Bululawang (BL), 2) pendewasaan embrio somatik tanaman tebu (S. officinarum L.) dengan kombinasi hormon kinetin dan 1-Naphtalenaacetic acid (NAA), 3) konstruksi vektor RNAi untuk penghambatan ekspresi gen cwinv9 dan transformasinya pada tanaman tebu, 4) uji efisiensi RNAi dalam penghambatan ekspresi gen cwinv9 pada klon tebu secara in vitro dalam berbagai kondisi lingkungan, 5) uji pengaruh penghambatan produksi enzim cell wall invertase (CWINV9) terhadap performa pertumbuhan dan akumulasi sukrosa, dan 6) pengaruh penghambatan produksi enzim cell wall invertase (CWINV9) terhadap kondisi lingkungan dan komunitas bakteri pada daerah perakaran.
Pengembangan metode regenerasi PS881, BL, KK, PS882, PSJT941, PSJT9640 dan PS 864 menunjukan adanya 3 klusterisasi medium optimum pada tahap induksi kalus embriogenik, dimana PSJT941 dan PS881 memiliki media optimum induksi kalus embriogenik medium MS ditambah 1 mg/L 2,4 D, 3 mg/l kinetin, 100 mg/L glutamin, dan 500 mg/L kasein hidrolisat; varietas Bululawang (BL), Kidang Kencana (KK), dan PS862 memiliki media optimum induksi kalus embriogenik medium MS ditambah 3 mg/L 2,4 D, 3 mg/l kinetin, 100 mg/L glutamin, dan 500 mg/L kasein hidrolisat; varietas PSJT9460 memiliki media optimum induksi kalus embriogenik medium MS ditambah 3 mg/L 2,4 D, 3 mg/L kinetin; dan varietas PS 882 memiliki media optimum induksi kalus embriogenik medium MS ditambah 3 mg/L 2,4 D, 1 mg/L kinetin. Sementara medium optimum tahap pendewasaan embrio somatik dapat diklasterisasi menjadi 2 dosis meliputi media MS ditambahkan 1 mg/L NAA dan 0.1 mg/L kinetin untuk varietas PS862, PSJT941, PS881, PS882, dan BL; dan media MS ditambahkan 1 mg/L NAA dan 1 mg/L kinetin untuk varietas KK, PSJT9460, PS881, PS882, dan BL. Tahap perkecambahan dari ketujuh varietas tebu dapat menggunakan medium optimum dengan komposisi medium MS ditambah 0.1 mg/L NAA, 1 mg/L IBA, dan 100 mg/L kasein. Kontruk hpRNAi-cwinv9-PS881 dan hpRNAi-cwinv9-PSJT941 berhasil dikontruksi melalui mekanisme gateway cloning dan menghasilkan klon tebu cisgenik PSJT941 dan PS881. Karakter planlet tebu cisgenik menunjukan memiliki perbedaan karakter dengan tebu isogeniknya dengan penurunan tingkat ketahanan planlet tebu cisgenik pada kondisi cekaman kekeringan, suhu rendah, dan kondisi masam. Planlet tebu cisgenik memiliki efisiensi penggunaan glukosa secara lebih baik dibandingkan isogeniknya secara in vitro. Selain itu, planlet tebu cisgenik memiliki efisiensi penggunaan sukrosa secara lebih rendah dibandingkan isogeniknya. Berdasarkan pengujian tebu cisgenik di rumah kaca, cell wall invertase terkonfirmasi memiliki peran penting dalam regulasi akumulasi sukrosa dan respon fisiologis tebu dalam menghadapi cekaman kekeringan. Klon tebu cisgenik memiliki potensi peningkatan efisiensi akumulasi sukrosa hingga 30% pada kondisi lingkungan optimum. Akan tetapi klon tebu cisgenik mengalami penurunan ketahanan terhadap cekaman kekeringan dibandingkan dengan isogeniknya. Berdasarkan data metagenom, cell wall invertase memiliki peran dalam mekanisme interaksi tebu dengan komunitas bakteri pada sekitar perakaran sebagai holobiont-nya. Penurunan aktivitas invertase pada jaringan akar tebu berpengaruh terhadap kenaikan aktivitas invertase pada tanah sekitar perakaran tebu yang dihasilkan oleh bakteri tanah. Perubahan komunitas bakteri pada area perakaran tebu cisgenik dengan adanya kenaikan proporsi proteobacteria dan penurunan terrabacteria group mengkonfirmasi perubahan tersebut berhubungan dengan perubahan komunitas bakteri, serta interaksi bakteri dengan akar yang berjalan melalui berbagai reaksi biokimia. | id |
