Penyuntingan Genom Tanaman Anggrek Phalaenopsis ‘OX Queen’ pada Gen CHS dengan CRISPR/Cas9 untuk Pembuatan Bunga Berpola Varigata

Elke Gildantia, Prof. Dr. Endang Semiarti, M.S., M.Sc. ;Prof. Dr. Ir. Aziz Purwantoro, M.Sc.

2024 | Tesis | S2 Bioteknologi

Phalaenopsis 'OX Queen' adalah tanaman hias populer yang dikenal karena bunganya yang berwarna ungu tua, yang terkait dengan keberadaan pigmen antosianin dalam jalur biosintesis flavonoid. Gen Chalcone Synthase (CHS) berperan penting dalam pengaturan pigmentasi tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan penyuntingan gen CHS pada tanaman anggrek P. 'OX Queen' menggunakan teknologi CRISPR/Cas9 untuk menghasilkan pola warna bunga varigata, serta meningkatkan nilai komersial. Metodologi penelitian meliputi isolasi DNA dari jaringan bunga, pengurutan sekuen basa nukleotida untuk konfirmasi motif CHS, desain sgRNA spesifik yang menargetkan gen CHS, konstruksi plasmid pRGEB32 dengan sgRNA, serta transformasi genetik menggunakan agroinfiltrasi dengan strain Agrobacterium tumefaciens GV3101 yang membawa konstruksi plasmid UBI::Cas9::U3::CHS. Hasil menunjukkan bahwa warna ungu bunga yang dievaluasi menggunakan bagan warna RHS mengklasifikasikan P. 'OX Queen' sebagai Deep Purple Pink (N73A). Gen CHS berhasil diisolasi pada panjang 1.287 bp, dengan motif CHS yang konservatif berukuran 50 bp (1193 bp – 1243 bp), mengandung domain PLN03172 dan PLN03170. Gen CHS berhasil disisipkan ke dalam plasmid pRGEB32 dan ditransformasikan ke A. tumefaciens GV3101 melalui teknik freeze thaw. Hasil transformasi yang dilakukan secara agroinfiltrasi pada tangkai bunga menunjukkan perubahan pola warna bunga pada perlakuan PT1 dan PT2, dengan kode warna Moderate Purplish Red (N70 A) di tengah bunga dan Very Light Purple (N76 B) di tepi bunga. Keberhasilan penyuntingan gen melalui PCR untuk mengetahui keberadaan gen ACTIN, Cas9, serta CHS. Variasi warna yang dihasilkan menunjukkan bahwa teknologi CRISPR/Cas9 dalam modifikasi genetik dapat dimanfaatkan untuk pembuatan bunga berpola varigata.

Phalaenopsis 'OX Queen' is a popular ornamental plant known for its dark purple flowers, which are associated with the presence of anthocyanin pigments in flavonoid biosynthesis pathways. The Chalcone Synthase (CHS) gene plays an important role in the regulation of pigmentation. This study aims to edit the CHS gene in the orchid plant P. 'OX Queen' using CRISPR/Cas9 technology to produce varigate flower color patterns, as well as increase commercial value. The research methodology included DNA isolation from flower tissue, nucleotide base sequence sequencing for CHS motive confirmation, specific sgRNA design targeting CHS genes, construction of pRGEB32 plasmid with sgRNA, and genetic transformation using agroinfiltration with Agrobacterium tumefaciens strain GV3101 carrying the construction of plasmid UBI::Cas9::U3::CHS. The results showed that the purple color of the flowers evaluated using the RHS color chart classified P. 'OX Queen' as Deep Purple Pink (N73A). The CHS gene was successfully isolated at a length of 1,287 bp, with a conservative CHS motif measuring 50 bp (1193 bp – 1243 bp), containing the PLN03172 and PLN03170 domains.  The CHS gene was successfully inserted into the pRGEB32 plasmid and transformed into A. tumefaciens GV3101 through the freeze thaw technique. The results of the transformation carried out by agroinfiltration on the flower stalks showed a change in the flower color pattern in the treatment of PT1 and PT2, with the color code of Moderate Purplish Red (N70 A) in the middle of the flower and Very Light Purple (N76 B) at the edge of the flower. Successful gene editing through PCR to determine the presence of ACTIN, Cas9, and CHS genes. The resulting color variation shows that CRISPR/Cas9 technology in genetic modification can be used for the manufacture of varigate-patterned flowers.

Kata Kunci : Phalaenopsis 'OX Queen', CRISPR/Cas9, gen Chalcone Synthase (CHS), bunga varigata, pengeditan genom, agroinfiltrasi