Introduksi Gen LYZ-C Penyandi Lisozim ke dalam Tanaman Kentang (Solanum tuberosum L.) Kultivar IPB CP3

Abstract

Kentang merupakan salah satu komoditas tanaman pangan utama ketiga dunia berdasarkan jumlah konsumsi setelah padi dan gandum. Di Indonesia, kentang dibudidayakan dan dimanfaatkan sebagai bahan sayuran maupun bahan kentang olahan seperti kentang goreng (french fries) dan kripik (chip). Kendala utama produksi kentang adalah ketersediaan bibit yang bermutu rendah, kurang terjangkau, iklim yang kurang mendukung dan tingginya gangguan penyakit. Penyebab utama penyakit pada tanaman kentang adalah bakteri patogen Ralstonia solanacearum yang menyebabkan penyakit layu bakteri. Merakit kultivar tahan merupakan salah satu upaya yang dilakukan untuk meningkatkan ketahanan tanaman kentang terhadap infeksi penyakit bakteri. Lisozim merupakan protein antimikroba yang memiliki aktivitas bakteriolitik mampu menghidrolisis ikatan β-1,4-glikosida dari peptidoglikan antara asam N-asetil glukosamin dan asam N-asetil muramat yang merupakan penyusun dinding sel bakteri baik pada bakteri gram positif maupun bakteri gram negatif. Oleh karena itu, ekspresi berlebih gen LYZ-C penyandi lisozim pada tanaman kentang mampu meningkatkan resistensi terhadap infeksi bakteri. Kentang kultivar IPB CP3 merupakan hasil mutasi kultivar Agria yang dirilis oleh Pusat Penelitian Sumberdaya Hayati (PPSHB) IPB. Kentang kultivar IPB CP3 memiliki produksi umbi tinggi, daging umbi berwarna kuning, mampu beradaptasi dengan baik di dataran tinggi pada musim kemarau dan dapat dimanfaatkan sebagai bahan kentang olahan baik kripik maupun kentang goreng. Akan tetapi kentang kultivar IPB CP3 agak rentan terhadap infeksi penyakit. Oleh karena itu, pada penelitian ini dilakukan introduksi gen LYZ-C penyandi lisozim ke dalam tanaman kentang kultivar IPB CP3 untuk meningkatkan resistensinya terhadap penyakit bakteri. Introduksi gen telah dilakukan pada sebanyak 372 eksplan ruas batang melalui perantara A. tumefaciens strain LBA4404 yang membawa pCXSN-Lyz. Efisiensi transformasi dan efisiensi regenerasi diperoleh sebesar 47,61 % dan 30,59 %. Hasil analisis pada 16 klon tanaman transgenik yang resisten terhadap higromisin sebagai penanda seleksi dengan PCR menggunakan primer Lyz114-F dan Nost2-R menunjukkan adanya pita berukuran 574 bp. Hasil ini menunjukkan bahwa gen LYZ-C telah berhasil diintroduksikan ke dalam genom tanaman kentang kultivar IPB CP3. Uji resistensi secara in vitro pada tiga klon tanaman transgenik terhadap bakteri patogen R. solanacearum menunjukkan bahwa klon tanaman transgenik CP3lyz1, CP3lyz2 dan CP3lyz6 lebih resisten terhadap R. solanacearum dibandingkan dengan tanaman CP3 non-transgenik

Potatoes are one of the third main food crop commodities in the world based on total consumption after rice and wheat. In Indonesia, potatoes are cultivated and used as vegetables or processed potato fries and chips. The main obstacles to potato production are the population of low quality, less affordable, unfavorable climate and disease disorders. The main cause of disease in potatoes is the pathogenic bacteria Ralstonia solanacearum which causes bacterial wilt disease. Assembling resistant cultivars is one of the efforts made to increase the resistance of potato plants to bacterial infection. Lysozyme is an antimicrobial protein that has a bacteriolytic activity that can hydrolyze the β-1,4-glycoside bonds of peptidoglycan between N-acetyl glucosamine acid and N-acetyl muramic acid which is a constituent of bacterial cell walls in both gram-positive and gram-negative bacteria. Therefore, the overexpression of the LYZ-C gene encoding for lysozyme in potato plants can increase resistance to bacterial infection. The IPB CP3 cultivar potato is a mutant of the Agria cultivar released by The Center for Biological Resources Research (PPSHB) IPB. The Potato cultivar IPB CP3 has high tuber production, has yellow tuber flesh, can adapt well to the highlands in the dry season and can be used as an ingredient in processed potatoes both chips and fried potatoes. However, the IPB CP3 cultivar potato was somewhat susceptible to disease attacks. Therefore in this study, the introduction of the LYZ-C gene encoding for lysozyme was carried out in the IPB CP3 cultivar potato plant to increase resistance to bacterial diseases. Gene introduction was carried out on 372 stem explants via Agrobacterium tumefaciens strain LBA4404 carrying pCXSN-Lyz. The transformation efficiency and regeneration efficiency were obtained at 47,61 % and 30,59 %. The results of analysis on 16 clones of transgenic plants that were resistant to hygromycin as a marker for selection by PCR using Lyz114-F and Nost2-R primers showed a band measuring 574 bp. These results indicate that LYZ-C gene has been successfully introduced into the potato cultivar IPB CP3. In vitro resistance assay on four transgenic plant clones against pathogenic bacteria, R. solanacearum showed that the transgenic CP3lyz1, CP3lyz2, and CP3lyz6 clones were more resistant to R. solanacearum than non-transgenic CP3 plants.