ANALISIS FUNGSI GEN PEMBUNGAAN Phalaenopsis aphrodite Flowering locus T1 PADA TANAMAN TEMBAKAU (Nicotiana tabacum L.)

Sri Wahyuningsih, Dr. Endang Semiarti, M.S., M.Sc.; Prof. Dr. Sukarti Moeljopawiro, M.App.Sc.; Dr. Budi Setiadi Daryono, M.Agr.Sc.

2018 | Disertasi | S3 Biologi

Gen pembungaan Phalaenopsis aphrodite Flowering locus T1 (PaFT1) merupakan gen homolog FT yang diisolasi dari Phalaenopsis aphrodite asal Taiwan. Gen ini diprediksi sebagai gen kunci dalam inisiasi pembungaan pada anggrek. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan informasi tentang fungsi gen PaFT1 dalam peningkatan kecepatan pembungaan, sehingga dapat digunakan untuk menginduksi pembungaan secara cepat pada tanaman anggrek dan tanaman hortikultura lainnya yang memiliki masa vegetatif yang panjang. Metode penelitian ini meliputi 7 tahapan, yaitu: 1) Isolasi p35S::PaFT1-35S::GFP dari sel-sel transforman E. coli DH5alfa yang mengandung gen PaFT1, GFP, dan NPT II; 2) Konfirmasi keberadaan gen PaFT1, GFP, dan NPT II pada p35S::PaFT1-35S::GFP dari E. coli DH5alfa; 3) Penyisipan konstruksi DNA 35S::PaFT1-35S::GFP ke dalam T-DNA pada Ti plasmid Agrobacterium tumefaciens EHA 101; 4) Konfirmasi hasil penyisipan plasmid pembawa 35S::PaFT1-35S::GFP hasil transformasi pada A. tumefaciens; 5) Analisis resistensi tanaman tembakau terhadap antibiotik kanamisin; 6) Infeksi A. tumefaciens EHA 101 pembawa 35S::PaFT1-35S::GFP ke dalam tanaman tembakau; 7) Analisis fenotip dan molekular tanaman transforman yang positif pembawa 35S::PaFT1-35S::GFP pada genomnya. Analisis resistensi tanaman terhadap kanamisin, yang ditentukan berdasarkan lethal doses (LD50) menggunakan variasi konsentrasi kanamisin 0, 25, 50, 75, 100, 150 mg.L-1. Pertumbuhan dan perkembangan tanaman transforman pembawa gen PaFT1 dianalisis fenotipnya (morfologi dan struktur anatomis) maupun molekularnya (ekspresi gen, analisis fluoresen) untuk mengetahui fungsi gen PaFT1 tersebut pada tanaman tembakau. Hasil penelitian menunjukkan bahwa tanaman tembakau non transforman yang berasal dari kultur in vitro daun pada medium MS dan dapat berbunga setelah 178 hari, sedangkan tanaman transforman pembawa T-DNA dengan 35S::PaFT1::GFP berbunga pada umur 154 hari setelah inokulasi eksplan. T-DNA pembawa konstruksi DNA 35S::PaFT1-35S::GFP telah terintegrasi ke dalam DNA genom tanaman tembakau dengan terdeteksinya keberadaan pita PaFT1 sebesar 600 bp, GFP 350 bp, dan NPT II 200 bp pada genom tembakau. LD50 diperoleh pada konsentrasi 50 mg.L-1 dan digunakan untuk seleksi tanaman kandidat transforman. Berdasarkan amplifikasi DNA genom tanaman tembakau transforman dengan primer spesifik untuk gen PaFT1, GFP, NPT II, dan analisis visualisasi fluoresen tanaman transforman dengan sinar UV, dideteksi frekuensi transformasinya sebesar 16 %. Ekspresi gen GFP pada tanaman transforman pembawa 35S::PaFT1-35S::GFP menunjukkan telah terjadi overekspresi gen pembungaan PaFT1. Hal ini dibuktikan dengan kecepatan pembungaan pada tanaman transforman 35S::PaFT1-35S::GFP 24 hari lebih cepat/awal dibandingkan tanaman non transforman. Transgen PaFT1 yang telah terintegrasi ke dalam DNA genom tembakau secara fungsional telah menunjukkan percepatan pembungaan.

Flowering gene Phalaenopsis aphrodite Flowering locus T1 (PaFT1) is an FT homologous gene isolated from Phalaenopsis aphrodite orchid that originally from Taiwan. This gene is predicted as the key genes for flowering initiation in orchids. This research was carried out to get more informations about the function of PaFT1 gene in accelerating flowering time, so it can be used to induce early flowering on orchid plants and other horticultural plants and shorten the long vegetative. The methods of this study include 7 steps as follows: 1) Isolation of p35S::PaFT1-35S::GFP from transformant cells of E. coli containing the 35S::PaFT1-35S::GFP construct harboring PaFT1, GFP, and NPT II gene; 2) Confirmation of PaFT1, GFP, and NPT II genes on p35S::PaFT1-35S::GFP from E. coli DH5alfa; 3) Insertion of 35S::PaFT1-35S::GFP DNA construct into T-DNA of Ti plasmid of A. tumefaciens EHA 101; 4) Confirmation of the insertion result of plasmid carrying 35S::PaFT1-35S::GFP from transformation result at A. tumefaciens. 5) Resistancy analysis of tobacco plant to kanamycin antibiotics; and 6) Infection of A. tumefaciens EHA 101 carrying 35S::PaFT1-35S::GFP into tobacco plant's leaves. 7) Analysis the phenotype and molecular of positive transformant plants that harbor 35S::PaFT1-35S::GFP in its genomes. The resistance of plants to kanamycin, determined by lethal doses (LD50) using kanamycin variations of 0, 25, 50, 75, 100, 150 mg.L-1. Growth and development of transformant plant containing PaFT1 gene were analyzed for their phenotype (morphology and anatomic structure) and molecular (gene expression, cell's fluorescency/glowing, and protein profile) to determine the function of PaFT1 gene in tobacco. The results showed that non tobacco plants derived from in vitro leaf culture on MS medium and flowered after 178 days, while the transformant plant of T-DNA carrier with 35S :: PaFT1 :: GFP flowered at 154 days after inoculation of explant. The T-DNA construct carrying 35S::PaFT1-35S::GFP has been integrated into the DNA of the tobacco plant genomes by the presence of 600 bp PaFT1, 350 bp GFP, and 200 bp NPT II bands. LD50 was obtained at concentration of 50 mg.L-1 and used for selection of plants of transformant candidates. Based on the amplification of genomic DNA of transformant plants by using specific primers for PaFT1, GFP, NPT II gene, and based on the fluorescent visualization analysis of transformants plant with UV light, it was detected that frequency of transformation was 16 %. GFP gene expression on a transformant plant carrying 35S::PaFT1-35S::GFP indicates that overexpression of PaFT1 flowering gene was occured. This was also proofed by the evidence that flowering rate of transformant plants carrying 35S::PaFT1-35S::GFP was 24 days faster/ earlier than that of non-transformant plants. The PaFT1 transgene has been integrated into tobacco genome and has functionally shown the acceleration of flowering.

Kata Kunci : PaFT1, GFP, Agrobacterium tumefaciens, flowering, Nicotiana tabacum L.