Rekayasa Genetika Tanaman Kentang (Solanum tuberosum L.) kultivar IPB CP2 dengan Gen FBPase/ClRan1

Abstract

Kentang (Solanum tuberosum L.) merupakan salah satu komoditas pangan pokok yang diproduksi terbanyak secara global dengan jumlah 390,4 juta ton di dunia pada tahun 2024. Indonesia menjadi salah satu negara yang memproduksi kentang kurang lebih 1,23 juta ton di tahun 2025. Namun, produksi umbi kentang di Indonesia belum dapat memenuhi kebutuhan khususnya kebutuhan industri kentang olahan. Oleh karena itu, sebagian besar kebutuhan kentang industri masih diimpor. Impor kentang industri menunjukkan peningkatan dalam beberapa tahun terakhir, yaitu dari 71,2 ribu ton pada tahun 2022 menjadi 96,3 ribu ton per tahun 2025. Salah satu upaya dalam meningkatkan produksi kentang dalam negeri adalah menggunakan kultivar kentang unggul dengan produktivitas tinggi. Salah satu upaya untuk menghasilkan kultivar unggul adalah perbaikan genetik dengan menggunakan teknik rekayasa genetik. Kentang kultivar IPB CP2 merupakan salah satu kultivar kentang lokal yang dikembangkan oleh Pusat Bioteknologi IPB yang memiliki karakter sesuai untuk bahan baku industri kentang olahan, seperti keripik dan kentang goreng. Kultivar tersebut masih perlu ditingkatkan produktivitasnya dengan memasukkan gen Fructose-1,6-bisphosphatase dan gen Citrullus lanatus Ran 1. Gen Fructose-1,6-bisphosphatase (FBPase) merupakan gen yang berperan dalam percepatan akumulasi karbon dalam siklus Calvin yang mempengaruhi biosintesis pati dan sukrosa, sedangkan gen Citrullus lanatus Ran 1 (ClRan1) merupakan gen yang berperan dalam pembentukan mikrotubulus selama fase mitosis dan pemanjangan akar yang mempengaruhi penyerapan unsur hara secara optimal dan pembentukan umbi yang lebih cepat. Tujuan dari penelitian ini yaitu menghasilkan kentang kultivar IPB CP2 transgenik yang membawa gen FBPase/ClRan1, menganalisis karakter pertumbuhan dan produksi tanaman transgenik IPB CP2, menganalisis kandungan pati dan gula total pada umbi mikro tanaman transgenik IPB CP2, dan menganalisis ekspresi gen FBPase dan ClRan1. Gen FBPase/ClRan1 diintegrasikan ke dalam kultivar IPB CP2 dengan transformasi genetik tanaman menggunakan Agrobacterium tumefaciens yang membawa gen FBPase/ClRan1. Bahan tanaman yang digunakan pada transformasi genetik tanaman adalah potongan batang tanpa buku tunas. Kalus dan tunas yang dihasilkan dikultivasi pada media seleksi kanamisin selama 2-4 minggu, dan dihitung persentase efisiensi transformasi dan regenerasi tanaman. Analisis integrasi gen dilakukan untuk memastikan keberadaan gen FBPase/ClRan1 di dalam genom tanaman transgenik dengan cara melakukan amplifikasi gen FBPase/ClRan1 menggunakan PCR. Untuk analisis produksi umbi, gula dan pati, klon IPB CP2 transgenik dan non-transgenik ditumbuhkan pada media induksi umbi mikro selama 8 minggu. Metode kolorimetri digunakan untuk mengukur kandungan gula total pada umbi menggunakan fenol-H2SO4, dan kandungan pati dengan menggunakan ?-amilase dan DNS. Ekspresi relatif gen FBPase dan ClRan1 dilakukan menggunakan qPCR. Berdasarkan jumlah eksplan yang ditransformasikan hingga menghasilkan kalus yang resisten pada media seleksi kanamisin 100 mg/L, hasil penelitian ini menunjukkan efisiensi transformasi sebesar 55,1%. Sebagian kalus yang resisten mampu beregenerasi menghasilkan tunas dengan efisiensi regenerasi sebesar 43,1%. Keberhasilan transfer gen dikonfirmasi berdasarkan analisis integrasi dengan PCR menggunakan primer spesifik yang menghasilkan amplikon gen FBPase berukuran 581 pasang basa dan ClRan1 berukuran 798 pasang basa. Dari 44 tunas transgenik putatif, dihasilkan 4 klon transgenik. Pengamatan dilakukan terhadap pertumbuhan planlet meliputi tinggi tajuk, panjang akar, jumlah akar, bobot tajuk dan akar, karakter produksi planlet meliputi jumlah umbi, bobot umbi, serta kandungan gula dan pati pada umbi. Klon transgenik menunjukkan peningkatan tinggi tajuk, namun tidak diikuti oleh peningkatan bobot segar dan bobot kering tajuk yang mengindikasikan peralihan alokasi karbon menuju pembentukan organ penyimpanan. Jumlah akar klon transgenik CP2FB2, CP2FB3, dan CP2FB4 berbeda nyata dibandingkan klon non-transgenik, dengan bobot segar dan kering akar yang meningkat signifikan pada klon CP2FB4. Jumlah umbi mikro tidak berbeda nyata antarklon, namun klon CP2FB4 menunjukkan bobot umbi tertinggi. Umbi klon CP2FB3 dan CP2FB4 memiliki kadar gula total dan pati tertinggi dibandingkan non-transgenik dan klon transgenik lainnya. Ekspresi relatif gen FBPase klon transgenik lebih tinggi pada tajuk dibandingkan non-transgenik. Sedangkan pada ekspresi relatif gen ClRan1 cenderung meningkat pada klon transgenik, baik pada tajuk maupun akar.