Karakterisasi Tanaman Sorgum Hasil Rekayasa Genetik Delesi N-Terminal Sucrose Phosphate Synthase

Xena Widya Iswara, Sorghum, Sucrose Metabolism, Sucrose Phosphate Synthase, N-Terminal Domain, Gene Expression

2025 | Tesis | S2 Ilmu Pemuliaan Tanaman

Produktivitas tanaman sangat dipengaruhi oleh metabolisme sukrosa, di mana enzim sucrose phosphate synthase (SPS) memegang peran kunci dalam sintesis sukrosa. Pada penelitian sebelumnya, telah dilakukan rekayasa enzim SPS secara in-vitro dengan menghilangkan daerah N-terminal. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi pengaruh overekspresi full-length SPS (FL-SPS) dan ?N-terminal SPS (?N-SPS) terhadap karakter agronomi serta level ekspresi gen-gen metabolisme sukrosa pada tanaman. Pada penelitian ini, tanaman sorgum (Sorghum bicolor) digunakan sebagai tanaman model untuk dioverekspresikan gen pengkode FL-SPS dan ?-SPS. Penelitian dilakukan menggunakan galur (1) transgenik FL-SPS, (2) ?N-SPS, dan (3) wild type (WT) sebagai kontrol. Karakter agronomi yang diamati meliputi tinggi tanaman, diameter batang, bobot basah tajuk, panjang malai, jumlah biji per tanaman, dan bobot biji. Selain itu, analisis ekspresi gen SPS, soluble acid invertase (SAI), dan sucrose synthase (SuSy) dilakukan pada empat fase pertumbuhan yaitu perkecambahan, pemanjangan batang, pembungaan, dan panen. Hasil penelitian menunjukkan bahwa overekspresi ?N-SPS meningkatkan pertumbuhan vegetatif dan produktivitas biji secara signifikan dibandingkan FL-SPS dan WT. Galur ?N-SPS juga menunjukkan peningkatan ekspresi gen SPS, SAI, dan SuSy terutama pada fase seedling dan panen dibanding FL-SPS dan WT. Penelitian ini menunjukkan bahwa pemotongan domain N-terminal pada SPS dapat meningkatkan akumulasi sukrosa dibadingkan dengan FL-SPS dan WT serta, diasumsikan dapat meningkatkan efisiensi alokasi karbon menuju pertumbuhan dan produksi biji.

The productivity is strongly influenced by sucrose metabolism, in which the enzyme sucrose phosphate synthase (SPS) plays a key role in sucrose synthesis. In previous studies, in vitro engineering of SPS was performed by removing the N-terminal domain. This study aimed to evaluate the effects of overexpression of full-length SPS (FL-SPS) and N-terminal-deletion SPS (?N-SPS) on agronomic traits and the expression levels of sucrose metabolism-related genes in plants. In this study, sorghum (Sorghum bicolor) was used as a model plant for the overexpression of genes encoding FL-SPS and ?N-SPS. The experiment employed three plant lines: (1) FL-SPS transgenic line, (2) ?N-SPS transgenic line, and (3) wild type (WT) as a control. The observed agronomic traits included plant height, stem diameter, fresh shoot biomass, panicle length, number of seeds per plant, and seed weight. In addition, gene expression analysis of SPS, soluble acid invertase (SAI), and sucrose synthase (SuSy) was conducted at four growth stages: 

Kata Kunci : Sorgum, Metabolisme Sukrosa, Sucrose Phosphate Synthase, N-Terminal Domain, Ekspresi gen