Isolasi, Kloning, dan Analisis Ekspresi Gen Penyandi Sucrose Transporter (SoSUT4) pada Tebu (Saccharum officinarum L.)

Abstract

Protein sucrose transporter (SUT) terlibat dalam translokasi sukrosa melalui floem. Protein ini merupakan salah satu kunci akumulasi sukrosa pada tanaman. Peningkatan kandungan sukrosa pada batang tebu dapat dilakukan melalui pendekatan ekspresi berlebih atau pembungkaman gen untuk anggota gen penyandi sucrose transporter yang berkorelasi negatif dengan kandungan sukrosa. Penelitian ini bertujuan mengkloning dan menganalisis ekspresi gen penyandi sucrose transporter (SoSUT4) pada berbagai varietas tebu komersil di Indonesia. Studi ini mencakup isolasi gen, kloning, sekuensing, analisis bioinformatika, analisis ekspresi gen, dan analisis kadar brix tebu. Penelitian ini telah berhasil mengisolasi serta mengklon fragmen gen putatif SoSUT4 tebu varietas Bululawang pada plasmid pTA2 kemudian mengintroduksikan plasmid rekombinan tersebut ke dalam bakteri E. coli DH10B. Proses sekuensing menghasilkan fragmen gen putatif SoSUT4 sepanjang 802 nukleotida. Gen tersebut menyandikan protein yang terdiri atas 267 asam amino dengan komposisi 39,7% asam amino nonpolar; 25,8% asam amino hidrofobik; 29,9% asam amino polar; dan 14,6% asam amino aromatik serta sistein. Hasil analisis secara in silico menunjukkan bahwa sekuens nukleotida SoSUT4 Bululawang memiliki homologi yang tinggi berturut-turut dengan ShSUT4 sebesar 98,38%, SbSUT4 sebesar 98,25%, dan ZmSUT4 sebesar 96,00% dengan E-value sebesar 0,00. Protein SoSUT4 Bululawang juga diprediksi memiliki enam segmen heliks transmembran dengan probabilitas rata-rata sebesar 0,94. Hasil analisis filogenetik menunjukkan bahwa protein SoSUT4 Bululawang memiliki hubungan evolusi yang paling dekat dengan Saccharum spontaneum dan Saccharum hybrid. Protein SoSUT4 Bululawang diperkirakan memiliki bobot molekul 28,97 kDa, titik isoelektrik teoritis 4,76, nilai kelarutan 0,350, dan menunjukkan potensi signifikan untuk terlokalisasi pada membran sel. Protein ini diduga memiliki instability index II sebesar 31,27 dan indeks alifatik sebesar 100,90 sehingga dikategorikan protein yang stabil. Protein SoSUT4 Bululawang memiliki komposisi domain yang mirip dengan GPH_sucrose dan solute carrier family 45. Ekspresi relatif SoSUT4 pada kondisi normal lebih tinggi pada batang dibandingkan dengan daun varietas Bululawang (±5 bulan) dan PS 881 (±10 bulan) serta berbeda signifikan pada taraf nyata 5%. Kadar brix daun dan batang ketiga varietas tebu berkisar antara 19,16 hingga 19,61% dan berbeda signifikan antarvarietas pada taraf 5%. Kadar brix tertinggi terdapat pada tebu varietas Bululawang baik pada daun maupun batang. Terdapat korelasi negatif yang kuat antara tingkat ekspresi relatif SoSUT4 batang dan daun (-0,97), dan korelasi positif yang antara kuat kadar brix antara batang dan daun tebu (0,81). Temuan penelitian ini membuka peluang baru untuk menganalisis famili gen SUT pada tanaman tebu sehingga dapat dilakukan manipulasi genetik yang tepat untuk mengembangkan varietas tebu unggul dan berdaya hasil tinggi di Indonesia.