Analisis Ekspresi dan Deteksi Keberadaan Gen terkait Artemisinin pada Artemisia cina Berg ex Poljakov

RITA ELFIANIS, Dr. Ir. Aziz Purwantoro, M.Sc ; Dr. Panjisakti Basunanda, S.P., M.Sc

2015 | Tesis | S2 Pemuliaan Tanaman

INTISARI Artemisia cina (suku Asteraceae) merupakan salah satu tanaman alternatif sebagai sumber artemisinin yang penting untuk bahan baku obat malaria. Saat ini kandungan artemisinin pada tanaman A. cina tergolong rendah yaitu sekitar 0.1% - 1.4% dari berat kering tanaman, rendahnya kandungan artemisinin tersebut kurang menguntungkan untuk skala komersil, sementara itu permintaan dan kebutuhannya cenderung meningkat sehingga mengakibatkan harga artemisinin menjadi mahal. Oleh karena itu perlu dilakukan usaha peningkatan kandungan artemisinin, yaitu melalui poliploidisasi pada tanaman tersebut. Tanaman poliploid cenderung memiliki kandungan metabolit sekunder (artemisinin) yang lebih tinggi daripada tanaman diploid, penelitian ini bertujuan untuk (1) mendeteksi keberadaan gen terkait artemisinin yaitu gen HMGR, FPS, ADS, dan Aldh1 pada A. cina diploid dan tetraploid yang diinduksi dengan kolkisina dan zat pengatur tumbuh 2,4-D dan BA, (2) membandingkan ekspresi gen-gen yang terlibat dalam biosintesis artemisinin yaitu gen HMGR, FPS, ADS, dan Aldh1 pada daun A. cina diploid dan tetraploid yang diinduksi dengan kolkisina dan zat pengatur tumbuh 2,4-D dan BA, dan (3) membandingkan ekspresi gen-gen yang terlibat dalam biosintesis artemisinin yaitu gen HMGR, FPS, ADS, dan Aldh1 pada akar, batang dan daun A. cina dengan metode Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction (RT-PCR). Hasil penelitian menunjukkan bahwa analisis deteksi pada A. cina diploid dan tetraploid yang diinduksi kolkisina dan zat pengatur tumbuh 2,4-D dan BA menunjukkan bahwa primer HMGR menghasilkan pita berukuran 183 bp. Primer FPS menghasilkan pita dengan ukuran 100 bp, 200 bp, 300 bp, 435 bp, dan 1200 bp. Primer ADS menghasilkan pita dengan ukuran 252 bp dan 800 bp. Primer Aldh1 menghasilkan pita dengan ukuran 356 bp dan 600 bp. Hasil analisis ekspresi pada daun A. cina diploid dan tetraploid yang diinduksi kolkisina dan zat pengatur tumbuh 2,4-D dan BA menunjukkan bahwa ekspresi gen HMGR yang sama. Pada gen FPS, ekspresi A. cina tetraploid yang diinduksi zat pengatur tumbuh 2,4-D dan BA lebih tinggi daripada A. cina diploid dan tetraploid yang diinduksi kolkisina. Pada gen ADS, ekspresi A. cina diploid lebih tinggi daripada A. cina tetraploid yang diinduksi kolkisina dan zat pengatur tumbuh 2,4-D dan BA. Pada gen Aldh1, A. cina tetraploid yang diinduksi kolkisina menghasilkan ekspresi yang lebih tinggi daripada A. cina diploid dan tetraploid yang diinduksi zat pengatur tumbuh 2,4-D dan BA. Ekspresi gen - gen terkait artemisinin (HMGR, FPS, ADS, dan Aldh1) pada bagian daun lebih tinggi daripada akar dan batang.

ABSTRACT Artemisia cina (Asteraceae family) is one alternative crop an important as source of artemisinin raw material for malaria drug. Currently, artemisinin content in A. cina plants is relatively low around 0.1% - 1.4% of the dry weight of plants, the low content of artemisinin is less favorable to commercial scale, while the requests and needs are likely to increase, resulting in the price of artemisinin to be expensive. Therefore, it is required the effort to increase the artemisinin content, through polyploidization on these plants. Polyploidy plants tended to contain secondary metabolites (artemisinin) higher than diploid plants. The objective of this study was (1) to detect the presence of genes related to artemisinin that HMGR, FPS, ADS, and Aldh1 in diploid and tetraploid A. cina with colchicine and growth regulator of the 2,4-D and BA treatments, (2) to compare the genes expression of HMGR, FPS, ADS, and Aldh1 that involved in the artemisinin biosynthesis on leaves of diploid and tetraploid A. cina with colchicine and growth regulator of the 2,4-D and BA treatments, and (3) to compare the expression of genes HMGR, FPS, ADS, and Aldh1 that involved in the biosynthesis of artemisinin on roots, stems, and leaves with Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction (RT-PCR) method. The result of this study showed that detection analysis of A. cina diploid and tetraploid with colchicine and growth regulator of the 2,4-D and BA treatments, HMGR primer produced the fragment with size of 183 bp. FPS primer produced the fragments with size of 100 bp, 200 bp, 300 bp, 435 bp, and 1200 bp. ADS primer produced the fragments with size of 252 bp and 800 bp. Aldh1 primer produced the fragments with size of 356 bp and 600 bp. The results of the expression analysis in the leaves of A. cina diploid and tetraploid with colchicine and growth regulator of the 2,4-D and BA treatments showed that similar expression of HMGR gene. FPS gene produced higher expression in tetraploid A. cina with growth regulators of 2,4-D and BA treatments than diploid and tetraploid A. cina with colchicine treatment. ADS gene produced higher expression in diploid A. cina than tetraploid A. cina with colchicine and growth regulator of 2,4-D and BA treatments. Aldh1 gene produced higher expression in tetraploid A. cina with colchicine treatment than diploid and tetraploid A. cina with growth regulator of 2,4-D and BA treatments. The genes expression related to artemisinin (HMGR, FPS, ADS, and Aldh1) on the leaves were higher than roots and stems.

Kata Kunci : Artemisia cina, ekspresi gen, artemisinin, RT-PCR, Artemisia cina, gene expression, artemisinin, RT-PCR