Analisis Ekspresi Gen dan Profil Metabolit pada Kultivar Padi Lokal Terpilih selama Cekaman Kekeringan

EKA OKTAVIANI, Dr. Widodo, M.Sc; Dr. Tutik Dwi Wahyuningsih, M.Si

2016 | Tesis | S2 Bioteknologi

Perubahan iklim global merupakan tantangan dalam mencapai peningkatan hasil pertanian. Cekaman faktor abiotik tertentu, khususnya cekaman kekeringan dapat mempengaruhi respon molekuler, seluler hingga tingkat organ tanaman sehingga mengurangi hasil panen. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perubahan level ekspresi gen dan profil metabolit pada dua kultivar padi lokal Indonesia (Mekongga dan Inpari 17), yang dipilih berdasarkan nilai Drought Resistance Index. Gen-gen yang dianalisis adalah gen DREB2, NAC6, dan P5CS. Analisis level ekspresi gen dilakukan menggunakan metode delta delta Ct, dengan amplifikasi gen menggunakan reaksi One Step qRT-PCR. Profil metabolit dianalisis menggunakan teknik Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) dengan analisis data statistik Principal Component Analysis (PCA). Hasil penelitian lapangan menggunakan pendekatan DRI menghasilkan kultivar Mekongga sebagai tanaman padi yang paling tahan (indeks DRI tertinggi) sedangkan kultivar Inpari 17 sebagai tanaman padi yang paling rentan terhadap kekeringan. Hasil penelitian lanjutan menunjukkan bahwa perbedaan respon kultivar tanaman padi terpilih yang memiliki perbedaan tingkat ketahanan terhadap kekeringan disebabkan oleh perbedaan profil metabolit yang disintesis. Level ekspresi gen NAC6, DREB2, dan P5CS pada kultivar padi lokal terpilih menunjukkan perbedaan yang tidak signifikan.

Climate change is the challenge in increasing agricultural yield, especially for rice production. Abiotic stress, in particular drought stress, triggers molecular and celluler responses in plants to withstand and survive from stress condition. The study is aimed to analyze gene expression and metabolite profiles in two Indonesia local rice cultivars (Mekongga and Inpari 17), that had been selected based on Drought Resistance Index (DRI) value. The genes analyzed were DREB2, NAC6, and P5CS. Gene expression analysis was carried out using One Step qRT-PCR and was analyzed using delta delta Ct method. Metabolite profiles were analyzed using Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS), followed by a multivariate data analysis using Principal Component Analysis (PCA). Field research using DRI approach showed Mekongga cultivar as the most tolerant rice plant (highest DRI index), while Inpari 17 cultivar as the most susceptible rice plant (lowest DRI index) toward drought. The advanced research showed that the difference responses in selected Indonesia local rice cultivars is associated with different metabolite profiles. Mekongga as drought tolerant cultivar synthesized sucrose and maltose under drought stress, while Inpari 17 cultivar synthesized salycilic acid and myo-inositol. Level of gene expression of DREB2, NAC6, and P5CS in selected Indonesia rice cultivar under drought stress was statistically not different.

Kata Kunci : Mekongga, Inpari 17, DREB2, NAC6, P5CS, metabolit