Mahasiswa Sekolah Pasca Sarjana Universitas Sumatera Utara STATUS PERKEMBANGAN PERBAIKAN SIFAT GENETIK PADI MENGGUNAKAN TRANSFORMASI AGROBACTERIUM Syamsidah Rahmawati Pusat Penelitian LIPI, jl. Raya Bogor Km 46, Cibinong Dipresentasikan : WIJIYONO Mikrobiologi Mahasiswa Sekolah Pasca Sarjana Universitas Sumatera Utara

Latar belakang Produktivitas beras rendah Produks gen: -nutrisi padi (golden rice) -tahan kering Produktivitas beras rendah Tidak seimbang antara produksi beras dengan konsumen Perbaikan genetik padi Dengan menggunakan Agrobacterium tumifacien Terobosan baru Tehnik transfer gen langsung Secara tak langsung Peran mikroba tanah

Bakteri Agrobacterium tumifacien Kemampuan menstranfer potongan DNA (T-DNA) ke genom tanaman Komponen genetik Gen virulen kromosom (kromosomal virulence (chv) Kelompok gen virulen (vir) yang terdapat pada plasmid Ti Daerah T-DNA dibatasi : LB (left border), RB (right border yang merupakan gen Bakteri Gen T-DNA : Gen ia aH, gen ia aM, dan ipt enzim

Mekanisme integrasi T-DNA dalam genom Tanaman (Inland (1996), Sheng dan Citovsky (1996), de la Riva et al.(1998)

Hoekema et al (1984) T-DNA dapat ditransfer meskipun terletak pada plasmid yang berbeda (plasmid ganda) binnary vektor.

Faktor yang mempengaruhi transformasi Agrobacterium Genotip dan jaringan tanaman/eksplan (Azhakanandam et al (2000) : keberhasilan transformasi agrobacterium sangat tergantung pada genotip tanaman. Jaringan yang baik : jaringan yang memberikan respon yang baik terhadap kultur jaringan.

Strain Agrobacterium dan Plasmid/vektor Adanya penggunaan A. tumifaciens strain biasa (LBA) 4404) dikombinasikan dengan vektor super biner dengan gen ekstra gen virB, C dan G sangat efektif untuk menstranfer padi.

Strain Agrobacterium dan Plasmid/vektor - Adanya penggunaan A. tumifaciens strain biassa (LBA) 4404) dikombinasikan dengan vektor super biner dengan gen ekstra gen virB, C dan G sangat efektif untuk menstranfer padi. Berpengaruh terhadap efisiensi transformasi Kelemahannya terbatas pada inang yang diinfeksi

Asetosiringon dan Ph Senyawa fenolik yang berperanan dalam mekanisme transfer gen Kondisi Ph berpengaruh terhadap gen vir. Gen vir dapat diekspresiksn pada pH 5 -8 . Ph 5,2 adalah Ph yang paling baik untuk digunakan dalam transfer genetik.

Antibiotik untuk eliminasi Agrobakterium Setelah diko-kultivasi kalus direndam dalam larutan antibiotik : untuk menghindari berkembangnya bakteri Agrobakterium Dilanjutkan penggunaan antibiotik pada media regenerasi ( Yara et al.2001 )

Kondisi infeksi dan kokultur Bakteri yang digunakan untuk infeksi sel tanaman adalah bakteri yang sedang tumbuh aktif ( fase logaritma ) Sebelum inokulasi bakteri ditumbuhkan pada media yang mengandung asetosiringon

Media induksi, Ko-kultivasi, regenerasi Media induksi N6 sedangkan media regenerasi adalah MS ( hiei et al.1994;Rashid et al.1996;Toki 1997; Yara et al. 2001; cao et al.2004). Toki 1997 : Penambahan casamino acids dan prolin dapat meningkatkan kemampuan regenerasi tanaman dan dapat menghasilkan tanaman trasgenik dalam waktu 2 bulan sejak induksi.

Bahan Penyeleksi Higromisin(hpt), fostinotrisin (bar) (Hiei et al.1994;rashid et al. 2003; Saharan et al. 2004; Jin et al, 2004). Kanamisin (nptII) atau G418 tapi penggunaannya sangat terbatas karena dapat menghambat pertumbuhan sel ( Azhakanandam et al. 2000)

Ekspresi dan Stabilitas Gen Penyisipan gen ke genom tanaman harus dapat diekspresikan. Espresikan gen dapat ditingkatkan dengan penambahan enhancer dikombinasikan dengan penggunaan promoter yang kuat atau promoter spesifik.

Stabilitas Gen Gen yang telah terintegrasi pada genom tanaman, maka gen tersebut akan stabil diwariskan ke generasi berikutnya. Hiei dan Komari (1996) melaporkan trasgen stabil diwariskan hingga generasi ke 4. Wu et al.(2002) melaporkan trasgen stabil diwariskan hingga generasi ke 6. Rashid et al (1996) melaporkan kegagalan mengekspresikan gen disebabkan karena ada pebungkaman gen.

Prospek Tanaman padi yang mengandung gen : Tahan penggerek batang Penyakit blas Hawar daun Kekeringan, salinitas dan herbisida Tanaman padi dengan daya hasil tinggi, kandungan zat besi dan vitamin A yang tinggi

Tabel1. Beberapa gen yang telah diintroduksi ke dalam tanaman menggunakan transformasi Agrobacterium Asal Promotor S.Sasaran Varitas Pustaka crylAb,crylAc B. Thuriengiensis Ubi,CaMV35S,BrassicaBp10 Tahan PBK dan PBP Nipponbare(Japonica)’ Cheng et al.(1998) Ferritin Kedelai GluB-1 Padi mengandung zat besi dan zink Indica (IR68144) Goto et al (1999); Vasconcelos et al.(2003) Psy,lyc,crt1 Bunga daffodil Bakteri Erwinia uredovora Gt1,35s CaMV Padi mengandung Pro Vitamin A Japonica(TP309) Yeetal (2000) rhLF(lactoferrin) Manusia Ubiquitin jagung Padi mengandungg lactoferin Javanica(rojolele) Rahmawati dan slamet ledin (2004) Ech42, nag 70,glue48 Trichoderma atriviride Act1 Tahan Rhizoctonia solani dan magnaphore grisea Ishikari-shiroge(japonica) Mei et al.9200020 Crylb-crylaa hybrid Bt Ubiquiin jagung Tahan pbk Japonica(rojolele0 Rahmawati dan slamet Loedin (2004) VHb dan EPsps Bakteri vitreoscilla dan slmonella typhimurium Pistilspesifik dari kentang da CaMV35S Hasil tinggi dan tahan herbisida Japonica(Xius 11,Qiufeng,youfeng, dan Hanfeng) Cao et al.(2004) Chitinasel Padi CaMV Tahan jamur penyebab blas Magnaporthe grisea dan Rhizoctonia Solani Indica(vaidehi,tulsi) Nishizawa et al.(2002) Hva1 Barley Promtor terinduksi ABA, promotor konstitutive actin 1 padi Osmoprotektan Indica(Basmati0 Rohila et al.(2002) otsA-otsB Bakteri E coli Promotor terinduksi ABA dan stres,rbcS Tahan salinitas dan kekeringan indica9PB-1) Gang et al.(2002)

Kesimpulan Transformasi agrobacterium telah berhasl dilakukan pada berbagai kultivar padi japonica, indica dan javanica Keberhasilan trasformasi ditentukan oleh :pemilihan genotip, jaringan tanaman, umur eksplan, strain agrobacterium, vektor, konsentrasi asetosiringon dan Ph, kerapatan sel bakteri, lama dan suhu kokultivasi, antibiotik, bahan penyeleksi, komposisi media kultur .

Peningkatan efisiensi transformasi disebabkan : penggunaan asetosiringon dan bahan pemadat yang tinggi, pengeringan kalus secara perlahan atau penambahan antinekrotik pasca ko kultivasi . Peningkatan ekspresi gen : pemilihan promoter, penggunaan kodon yang sesuai, penambahan enhancer Gen tunggal dan poligenik telah berhasil diintroduksikan ke dalam tanaman padi dalam upaya perbaikan mutu genetik padi Kemampuan transformasi Agrobakterium menghasilkan tanaman transgenik dengan salinan tunggal.