EKSPRESI GEN WAK, ERF, WRKY76 DAN WRKY70 TERKAIT KETAHANAN PENYAKIT BLAS PADA TANAMAN PADI HITAM KULTIVAR CEMPO IRENG YANG TERINFEKSI Pyricularia grisea ras 173

ANGGA PRASETYO, Dr. Tri Rini Nuringtyas, M.Sc; Dr. Yekti Asih Purwestri, M.Si

2020 | Tesis | MAGISTER BIOTEKNOLOGI

Ekspresi gen WAK, ERF, WRKY76 dan WRKY70 serta aktivitas enzim peroksidase dilaporkan terlibat dalam mekanisme pertahanan tanaman padi terhadap penyakit blas. Gen WAK berperan dalam signal perception, sedangkan gen ERF, WRKY76 dan WRKY70 berperan mengkode faktor transkripsi. Enzim peroksidase sendiri terlibat dalam produksi reactive oxygen species. Penelitian ini bertujuan mengevaluasi ekspresi gen WAK, ERF, WRKY76 dan WRKY70 serta aktivitas enzim peroksidase pada tanaman padi berpigmen kultivar Cempo Ireng setelah diinfeksi jamur Pyricularia grisea. Tanaman padi yang digunakan pada penelitian ini adalah kultivar Cempo Ireng, Kencana Bali sebagai kultivar rentan dan Asahan sebagai kultivar tahan. Tanaman padi berumur 35 hari diinfeksi dengan spora jamur P. grisea ras 173. Evaluasi ketahanan dilakukan dengan pengamatan lesi khas blas pada daun. Sampel daun untuk analisis ekspresi gen diambil pada jam ke-0, 5, 10, 24, 72 dan hari ke-7, sedangkan untuk aktivitas enzim diambil pada hari ke-0, 3 dan 7. Analisis ekspresi gen dilakukan dengan metode two-step RT-PCR, sedangkan pengukuran aktivitas enzim peroksidase dilakukan dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 420 nm. Hasil penelitian menunjukkan ekspresi gen WAK, ERF dan WRKY76 pada kultivar Cempo Ireng meningkat secara signifikan pada jam ke-24 dengan fold change secara berurutan 4,8; 63,5 dan 2 kali lipat lebih tinggi dibandingkan jam ke-0 dan menurun setelah jam ke-24, sedangkan ekspresi gen WRKY70 mengalami peningkatan hingga hari ke-7 dengan fold change 12,7 kali lipat lebih tinggi dibandingkan jam ke-0. Kultivar Cempo Ireng juga menunjukkan ekspresi gen WRKY70 yang lebih tinggi pada semua perlakuan waktu dan ekspresi gen ERF yang lebih tinggi pada hari ke-72 dibandingkan kultivar Asahan. Respon aktivitas enzim peroksidase pada kultivar Cempo Ireng meningkat secara signifikan pada hari ke-3 sebesar 10,15 Unit/g. Pada kultivar Cempo Ireng terlihat ekspresi gen WAK, ERF, WRKY76 dan aktivitas enzim peroksidase lebih tinggi dibandingkan kultivar Kencana Bali serta ekspresi gen WRKY70 yang lebih tinggi dibandingkan kultivar Kencana Bali dan Asahan.

Expression of WAK, ERF, WRKY76 and WRKY70, as well as peroxidase enzyme activity, was reported to be involved in the defense mechanism of rice against blast disease. The WAK gene plays a role in signal perception, while ERF, WRKY76 and WRKY70 genes play a role in coding transcription factors related to defense mechanisms. Peroxidase enzyme is involved in the production of reactive oxygen species. This research aimed to evaluate the expression of WAK, ERF, WRKY76 and WRKY70 genes and the activity of peroxidase enzyme in pigmented rice cultivar Cempo Ireng after infection with Pyricularia grisea. The cultivar used in this study was pigmented rice Cempo Ireng, Kencana Bali as a susceptible cultivar and Asahan as a resistant cultivar. Rice plants at 35 days old were infected by spores of P. grisea race 173. The evaluation of resistance was carried out by observing typical lesions of leaf blast. Leaf samples for gene expression analysis were collected at 0, 5, 10, 24, 72 and 168 hours after infection, while for enzyme activity were taken on 0, 3 and 7 days after infection. Gene expression analysis was carried out using the two-step method RT-PCR, while the measurement of peroxidase activity was measured using a spectrophotometer at wavelength 420 nm. The results showed that the expression of WAK, ERF and WRKY76 genes in cultivar Cempo Ireng increased significantly at 24 h with fold change, respectively 4.8; 63.5 and 2 times higher than at 0 hours and decrease after 24 hours, while WRKY70 gene expression increased until 168 hours with fold change 12.7 higher than 0 hours. Cempo Ireng cultivar showed higher gene expression of WRKY70 at all time treatments and higher ERF gene expression on 72 hours than Asahan. The response of peroxidase enzyme activity in Cempo Ireng cultivar increased significantly on day 3 with a value of 10.15 Unit/g. Expression of WAK, ERF, WRKY76 and peroxidase enzyme in Cempo Ireng was higher than Kencana Bali and expression of WRKY70 in Cempo Ireng was higher than Kencana Bali and Asahan.

Kata Kunci : Cempo Ireng, blast disease, signal perception, transcription factor