Karakterisasi Gen Embrio dan Induksi Embriogenesis Somatik pada Anggrek Dendrobium lasianthera J.J. Sm. secara In Vitro

Lulu Fatikhatul Maryamah, Prof. Dr. Endang Semiarti, M.S., M.Sc; Dr. Yekti Asih Purwestri, S.Si., M.Si.

2024 | Tesis | S2 Bioteknologi

Dendrobium lasianthera J.J. Sm. merupakan anggrek spesies Indonesia yang berasal dari Papua Nugini. Tidak hanya digunakan sebagai tanaman hias, anggrek ini juga memiliki potensi sebagai obat. Organ vegetatif D. lasianthera, yaitu bagian akar, batang dan daunnya bersifat toksik dan memiliki aktivitas antikanker. Hal ini membuat D. lasianthera perlu dibudidayakan secara massal. Namun, perbanyakan secara konvensional tidak cukup efektif karena ukuran bijinya yang mikroskopis sehingga sulit untuk tumbuh di alam bebas. Perbanyakan secara in vitro dianggap sebagai metode perbanyakan yang lebih efektif. Penelitian ini bertujuan untuk mengkarakterisasi morfologi tanaman D. lasianthera, melakukan metode perbanyakan secara massal dan mengkarakterisasi gen RKD4 homolog yang merupakan gen kunci embriogenesis. Metode yang digunakan dalam penelitian ini meliputi beberapa tahap: (1) penaburan biji dari buah hasil penyerbukan sendiri yang berumur 5 bulan dalam medium VW dengan suplementasi pepton 2 g/L dalam kondisi pencahayaan terang pada temperatur 25 ± 1 °C; (2) induksi embriogenesis somatik D. lasianthera melalui penggoyangan pada medium VW cair menggunakan shaker dengan kecepatan 100 rpm selama 2X24 jam dengan suplementasi air kelapa 15?n sukrosa 2%; (3) pengamatan pertumbuhan pada embrio somatik; (4) analisis struktur DNA dari gen RKD4 homolog pada D. lasianthera hasil amplifikasi genom dengan PCR menggunakan degenerated-primer RKD4. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggoyangan protokorm berumur 8 minggu dalam medium cair selama 2X24 jam mampu memicu pembentukan embrio somatik pada protokorm sebanyak 6,2%. Setelah pengamatan selama 8 minggu, embrio somatik  yang terbentuk mampu tumbuh menjadi planlet yang utuh. Jumlah planlet terbanyak yang dapat dihasilkan dari satu  protokorm adalah 22. Fragmen gen RKD4 homolog berhasil diisolasi secara parsial dari D. lasianthera yang menunjukkan adanya motif protein RWP-RK pada fragmen DNA hasil PCR. Analisis filogenetik menunjukkan bahwa gen RKD4 pada D. lasianthera memiliki kekerabatan paling dekat dengan RKD4 yang ada di D. catenatum.

Dendrobium lasianthera J.J. Sm. is an Indonesian orchid species originally from Papua New Guinea. In addition to its use as an ornamental plant, this orchid can also be used as medicine. The vegetative organs of D. lasianthera: the roots, stems, and leaves, are toxic and have anticancer activity. This makes D. lasianthera worth to cultivate massively. However, conventional propagation is ineffective because the seeds are microscopic, making them difficult to grow in the wild. In vitro propagation is a more effective method for mass propagation. This research aims to characterize the morphology of D. lasianthera plants, mass propagation methods, and characterize the homologous RKD4 gene which is a key gene for embryogenesis. The method used in this research includes several stages: (1) sowing of mature seeds from the 5-month-old self-pollinated silique in VW medium with 2 g/L peptone supplementation under full bright light conditions at a temperature of 25 ± 1 °C; (2) induction of somatic embryos of D. lasianthera by shaking in liquid VW medium at a speed of 100 rpm for 2X24 hours with supplementation of 15% coconut water and 2% sucrose;  (3) observation of the growth of somatic embryos; (4) DNA structure analysis of the RKD4 homologous gene in D. lasianthera genome amplified by PCR using degenerated-primer RKD4. The results showed that shaking of 8-week-old protocorms in a liquid medium at a speed of 100 rpm for 2X24 hours was able to induce somatic embryos in protocorms of 6.2% of the total protocorms. After 8 weeks of observation, somatic embryos were able to grow into completely new plantlets. The highest number of plantlets that can be produced from protocorm is 22. The homologous RKD4 gene fragment was partially isolated from D. lasianthera, indicated by the presence of the RWP-RK motif protein in the DNA fragment obtained by PCR. Phylogenetic analysis showed that the RKD4 gene of D. lasianthera is most closely related to RKD4 in D. catenatum.

Kata Kunci : Dendrobium lasianthera, kultur in vitro, gen homolog, gen RKD4.