IV. GEN-GEN PENYANDI SIFAT UNGGUL DAN TANAMAN PRODUK REKAYASA GENETIK YANG MEMBAWA GEN PENYANDI SIFAT UNGGUL

Pemuliaan Tanaman Menggunakan Rekayasa Genetik

IV. GEN-GEN PENYANDI SIFAT UNGGUL DAN TANAMAN PRODUK REKAYASA GENETIK YANG MEMBAWA GEN PENYANDI SIFAT UNGGUL Dalam perakitan varietas unggul, teknologi DNA rekombinan atau rekayasa genetik atau bioteknologi turut berperan dalam membangun atau memperluas keragaman genetik. Untuk membangun atau memperluas keragaman genetik menggunakan teknologi DNA rekombinan, gen sifat unggul harus tersedia secara fisik berupa fragmen DNA. Jika posisi atau peta fisik suatu gen dalam kromosom sudah diketahui, gen dapat dipisahkan atau diisolasi menggunakan enzim restriksi untuk memotong DNA. Sebaliknya jika peta suatu gen penyandi sifat unggul belum diketahui, perlu dilakukan pemetaan gen yang dilanjutkan dengan isolasi gen. Jika gen sudah berhasil diisolasi, gen bisa disisipkan atau ditransfer ke dalam genom tanaman menggunakan prosedur transformasi genetik. Karena prosedur transformasi genetik sebagian besar spesies tanaman sudah dioptimalisasi, ketersediaan gen penyandi sifat unggul menjadi faktor penentu kegiatan perakitan varietas unggul menggunakan teknologi DNA rekombinan. Dengan demikian kegiatan pencarían gen-gen baru melalui kegiatan pemetaan dan isolasi gen merupakan kegiatan yang sangat penting. Penemu gen berhak atas paten untuk komersialisasi gen. Bab ini menguraikan tentang beberapa gen penyandi sifat unggul atau gen interes yang sudah diisolasi, ditransfer, dan/atau dikomersialisasikan dalam pertanian. Gen-gen yang diuraikan meliputi gen penyandi toleransi terhadap herbisida, ketahanan terhadap hama, ketahanan terhadap patogen, toleransi terhadap cekaman abiotik, dan peningkatan kualitas produk.

63

Setyo Dwi Utomo

4.1 Gen penyandi toleransi terhadap herbisida Di Amerika Serikat, penggunaan herbisida dalam pengendalian gulma pada tanaman pertanian sudah sangat intensif, karena kerugian yang diakibatkan oleh gulma rnencapai 3 – 4 miliar dolar AS (GEO-PIE,2003a dalam Herman, 2008). Penggunaan herbisida dapat menghemat biaya tenaga kerja dalam pengendalian gulma. Berdasarkan saat pemberiannya (aplikasi), herbisida terdiri atas herbisida pra-tumbuh dan pasca-tumbuh. Herbisida pra-tumbuh berspektrum luas yang mematikan banyak/beberapa spesies gulma; sebaliknya herbisida pasca-tumbuh ber-spektrum sempit atau spesifik untuk gulma tertentu. Agar dapat mematikan beberapa spesies gulma, petani sering mencampur herbisida pasca-tumbuh. Agar tanaman tidak mati atau tidak terganggu oleh aplikasi herbisida pasca-tumbuh, diperlukan tanaman toleran terhadap herbisida; dengan kata lain, tanaman yang toleran terhadap herbisida merupakan prasyarat aplikasi herbisida pasca-tumbuh. Perakitan varietas unggul tanaman toleran terhadap herbisida (TTH) sudah dilakukan sebelum penerapan rekayasa genetika sehingga diperoleh varietas kedelai toleran terhadap herbisida sulfonil urea, bunga matahari toleran terhadap imazamox, dan jagung toleran terhadap imidazolinon (Thomson, 2006). Setelah gen-gen TTH dikarakterisasi dan diisolasi secara fisik, dilakukan perakitan varietas tanaman produk rekayasa genetik (TPRGTTH). Toleransi varietas TPRGTTH diperoleh melalui salah satu dari dua mekanisme yaitu a). Tanaman PRG rnemproduksi protein baru yang dapat mendetoksifikasi herbisida; atau b) Protein di dalam tanaman yang menjadi target kerja herbisida digantikan oleh protein baru yang tidak terpengaruh oleh herbisida tersebut atau dengan kata lain menjadi toleran terhadap herbisida tersebut (GEO-PIE, 2003b dalam Herman, 2008). Penelitian perakitan TPRGTTH dirintis dan dilakukan oleh beberapa grup peneliti (Comai et al., 1985; Della-Ciopaa et al., 1987; Mazur dan Falco 1989). 64


Comai el al. (1985) melaporkan hasil transformasi tanaman tembakau toleran terhadap glifosat karena tanaman mengekspresikan gen aroA dari Salmonella typhimurium. Tanaman tembakau PRG dapat tumbuh 70% pada 20 hari setelah penyemprotan glifosat dengan dosis 0,5 kg/ha dibandingkan dengan hanya 10% tanaman kontrol (non-PRG). Gen EPSPS lainnya berhasil diisolasi dari bakteri tanah Agrobacterium (Padgette et al., 1995) dan dari tanaman jagung (Zenger, 1998; Office of Food Biotechnology - Health Canada, 1999). Gen toleransi terhadap herbisida yang berhasil dikarakterisasi, diisolasi, dan ditransfer ke dalam genom tanaman meliputi gen EPSPS (3enolpyruvylshikimate-5

–phosphate

synthase)

gen

GOX

(glyphosate

oxidoreducatuse) untuk toleransi terhadap glifosat dan gen bar untuk toleransi terhadap glufosinat.

Enzim EPSPS berperan dalam produksi asam amino

fenilalanin, tirosin, dan triptofan.

Inaktivasi enzim EPSPS berakibat

terhambatnya pertumbuhan atau kematian tanaman. Pada tanaman yang sensitif terhadap glifosat, herbisida tersebut menghambat atau meng-inaktivasi enzim EPSPS (Gambar 4.1 sebelah kiri). Isolasi, pemetaan dan karakterisasi sudah dilakukan sehingga diperoleh gen EPSPS yang insensitif terhadap glifosat. Transformasi genetik tanaman untuk mentransfer gen EPSPS insensitif ke dalam genom tanaman menghasilkan tanaman yang toleran terhadap herbisida glifosat (Gambar 4.1 sebelah kanan). Gen EPSPS sudah diisolasi dari mutan Agrobacterium strain CP4. Gen tersebut menyandikan enzim EPSPS yang insensitif atau toleran terhadap glifosat. Gen tersebut berhasil ditransfer melalui proses transformasi genetik ke dalam genom kedelai sehingga diperoleh tanaman jagung dan kedelai yang toleran terhadap glifosat (Padgette et al., 1995; Clemente et al., 2000; Querci dan Mazzara, tanpa tahun).

Clemente et al. (2000) menunjukkan bahwa

tanaman kedelai transgenik yang berasal dari tunas yang tumbuh pada medium seleksi mengandung glifosat juga toleran terhadap glifosat di lapang. 65

Setyo Dwi Utomo

Mutasi menggunakan site-directed mutagenesis telah dilakukan terhadap gen EPSPS jagung asli (endogenous) sehingga diperoleh gen EPSPS yang tidak sensitif terhadap inaktivasi oleh glifosat.

Gen tersebut sudah diklon dan

ditransformasikan ke dalam genom jagung sehingga diperoleh varietas jagung PRG toleran terhadap herbisida glifosat, yaitu GA 21 (Zenger, 1998). Herbisida ammonium glufosinat dikonversi oleh tanaman menjadi phosphinothricin (PPT) yang bersifat fitotoksin yaitu menghambat glutamine synthase. Tanaman transgenik toleran glufosinat berhasil dirakit dengan cara mentransfer gen bar yang menyandikan phosphinothricin N-acetyltransferase (PAT) yang men-detoxify PPT dengan cara mengasetilisasi grup NH2 pada PPT. Gen bar diisolasi dari bakteri Streptomyces hygroscopicus (Thompson et al., 1987). Hinchee et al. (1993) melaporkan tanaman kentang, tembakau, dan tomat PRG toleran terhadap herbisida glufosinat karena mengekspresikan gen tersebut

Penulis (Dr. Setyo Dwi Utomo) melakukan penelitian untuk merakit

tanaman kedelai dan 2004;

jagung toleran terhadap herbisida glufosinat (Utomo,

dan Kim et al., 2009). Utomo (2004) dan Marveldani et al., (2007)

melaporkan tanaman kedelai PRG yang membawa gen bar. Penelitian Dr. Setyo Dwi Utomo untuk mendapatkan tanaman transgenik toleran terhadap dilaksanakan melalui kerjasama dengan Dr. Pil Son Choi (Dept. Medicinal Plant Resources Nambu University, Gwangju, Korea Selatan) pada tahun 2008. Transformasi genetik jagung tersebut menggunakan vektor pPTF102 mengandung gen bar untuk toleransi terhadap herbisida glufosinat dan gen EPSPS untuk toleransi terhadap herbisida glifosat. Hasil penelitian tersebut diterbitkan dalam salah satu jurnal internasional yaitu Plant Biotechnology Report (Kim et al., 2009 ). Toleransi terhadap herbisida glufosinat didasarkan pada leaf painting assay.

66


Tanaman sensitif thd. Herbisida glifosat Shikimic acid + Phosphoenol pyruvate + Glyphosate

X

EPSP synthase tanaman

X

3-Enolpyruvyl shikimic acid-5-phosphate (EPSP) Tanpa asam amino, tanaman mati

X Asam amino aromatik X

Tanaman toleran thd. glifosat Shikimic acid + Phosphoenol pyruvate + Glyphosate EPSP synthase bakteri

RoundUp tidak berpengaruh; Enzim resistan thd. herbisida

3-enolpyruvyl shikimic acid-5-phosphate (EPSP)

Adanya asam amino, tanaman hidup

Asam amino aromatik

Gambar 4.1

Sebelah kiri: tanaman sensitif terhadap herbisida glifosat; enzim EPSP sintase diikat oleh herbisida glifosat sehingga EPSP tidak terbentuk dan selanjutnya asam aromatik juga tidak terbentuk. Gambar sebelah kanan: tanaman toleran terhadap glifosat karena keberadaan transgene EPSP sintase dari bakteri yang menyebabkan glifosat tidak dapat mengikat EPSP sintase, sehingga asam amino aromatik terbentuk dan tanaman tetap hidup (Sumber: McClean, tanpa tahun)

67

Setyo Dwi Utomo

4.2 Gen penyandi ketahanan terhadap hama 4.2.1 Gen cry Salah satu gen penyandi ketahanan terhadap serangga yang banyak digunakan dalam rekayasa genetik tanaman berupa gen cry (crystal protein). Tanaman produk rekayasa genetik (PRG) yang membawa dan mengekspresikan gen penyandi δ-endotoksin dari Bacillus thuringiensis menjadi tahan terhadap ulat (serangga hama).

Tanaman PRG tersebut menghasilkan toksin berupa

protein kristal (Toksin Bt) yang menyebabkan terbentuknya pori-pori pada membran sel saluran pencernaan hama yang menyerang tanaman, sehingga mengganggu keseimbangan osmotik sel. Terganggunya tekanan osmosis menyebabkan sel menjadi bengkak dan pecah, sehingga serangga mati (Gill et al., 1992; Hofte dan Whiteley, 1989). Toksin Bt sudah sejak lama dimanfaatkan sebagai insektisida hayati. Gen penyandi toksin Bt dipetakan, dikarakterisasi, dan diisolasi dari bakteri B. thuringiensis dan kemudian disisipkan ke dalam genom tanaman. Varietas tanaman PRG tahan serangga yang membawa gen cry yang sudah dikomersialkan tercantum pada Tabel 4.1. 4.2.2 Gen ketahanan terhadap hama selain cry Selain cry, gen penyandi ketahanan terhadap serangga yang dapat digunakan untuk memperoleh tanaman PRG meliputi proteinase inhibitor II (pin-II), alpha amylase inhibitor, lectin, kitinase, dll (Tabel 4.2) (Slater et al., 2008). Gen pin-II yang diisolasi dari tanaman kentang dan ditransfer ke dalam genom tanaman tembakau melalui transformasi genetik meningkatkan ketahanan tembakau PRG terhadap serangga Manduca sexta (Johnson et al., 1989). Pardal et al. (2005) melakukan rekayasa genetika kedelai untuk mentranser gen pin-II ke dalam genom kedelai, dalam rangka mendapatkan kedelai PRG tahan terhadap hama penggerek polong. Tanaman kacang azuki PRG yang tahan terhadap kumbang Bruchus 68

(Bruchus pisorum) berhasil


diperoleh dengan cara men-transfer gen alpha amylase inhibitor yang diisolasi dari kacang buncis (Phaseolus vulgaris) ke dalam genom kacang azuki (Ishimoto et al., 1996). Galanthus nivalis agglutinin (GNA) atau agglutinin dari tanaman Galanthus nivalis (snowdrop)merupakan senyawa lektin. Lektin merupakan sekelompok protein yang berfungsi sebagai pengikat karbohidrat. Lektin yang diekspresikan tanaman menunjukkan aktivitas insektisida.

Padi PRG yang

membawa gen GNA telah dirakit menggunakan prosedur transformasi biolistik pada embrio muda dan elektroprasi pada protoplas.

Berdasarkan bioasai,

tanaman padi PRG tersebut menurunkan tingkat hidup dan keperidian, serta memperlambat pertumbuhan wereng coklat (Rao et al., 1998).

Padi tahan

terhadap wereng coklat karena membawa gen snowdrop lectin sudah diuji di fasilitas uji terbatas di Pusat Penelitian LIPI (Amirhusin et al., 2008).

69

Setyo Dwi Utomo

Tabel 4.1

Contoh tanaman PRG tahan terhadap hama serangga yang membawa gen cry

Perusahaan Monsanto

Nama dagang Bt Protein varietas tanaman Bollgard cry1Ac

Monsanto

Bollgard II

cry1Ac+cry2Ab kapas

Dow

WideStrike

cry1Ac+cry1Fa

kapas

Monsanto

YieldGard

cry1Ab

Jagung

Syngenta

Agrisure CB

cry1Ab

Jagung

Aventis

Starlink cry9C (discontinued) Herculex I cry1Fa

Jagung

Herculex RW cry34Ab+cry35 Ab Herculex cry1Fa/ Extra cry34Ab/ cry35Ab YieldGard cry3Bb Rootworm YieldGard cry1Ab+ Plus cry3Bb

Jagung

Corn rootworm

Jagung

European corn borer + Corn rootworm Corn rootworm

Agrisure RW

Jagung

Mycogen (Dow) Pioneer (DuPont) Dow/Pioneer Dow/Pioneer Monsanto Monsanto Syngenta

Sumber: Slater et al. (2008) 70

mcry3Aa

Tanaman

Serangga hama

Kapas

Tobacco budworm, Cotton bollworm, Pink bollworm Tobacco budworm, Cotton bollworm, Pink bollworm Tobacco budworm, Cotton bollworm, Pink bollworm European corn borer European corn borer European corn borer European corn borer

Jagung

Jagung Jagung

European corn borer + Corn rootworm Corn rootworm


Tabel 4.2 Gen-gen ketahanan terhadap hama yang berasal dari tanaman (Slater et al., 2008) Gen tanaman Protein yang dikode Protease Inhibited inhibitors protease C-II Serine protease Cme Trypsin CMTI Trypsin cpTI Trypsin

Tanaman asal

Ordo serangga Tanaman PRG target

Kedelai

Coleoptera, Lepidoptera Lepidoptera Lepidoptera Coleoptera, Lepidoptera

rape, kentang

14K-CI

Bifunctional serine Serine protease, Cysteine protease Serine protease Proteinase

Sereal Lepidoptera Arahidopsis Coleoptera, Homoptera Lepidoptera

Tembakau

Petunia, tembakau

Kentang Kedelai

PI-I

Proteinase Kunitz trypsin Proteinase

Lepidoptera, Orthoptera Orthoptera Lepidoptera

Tomat

Lepidoptera

PI-II

Proteinase

Tomat

Lepidoptera

MTI-2 OC-1 PI-IV Pot PI-1 Pot PI-II Kti3, SKTI

Barley Labu Cowpea

Mustard Padi Kedelai Kentang

tembakau tembakau Apel, letus, rape, kentang, padi, strawberi, tomat, tembakau, gandum Tembakau

Oilseed rape, poplar, tembakau Kentang, tembakau

Padi, tembakau Padi, kentang, tembakau Alfalfa, tembakau, tomat Tembakau, tomat

71

Setyo Dwi Utomo

α-Amylase inhibitors α – Al-PV α-Amylase WMAI-I 14K-CI

Buncis

Coleoptera

α-Amylase Sereal Bifunctional Sereal serine, protease, and α-Amylase

Lepidoptera

Azuki bean, pea, tembakau Tembakau Tembakau

Lectins GNA

Lectin

Snowdrop

p-lec

Pea

WGA

Lectin Potato, Agglutinin

Jacalin

Lectin

Rice-lectin

Lectin

Homoptera Lepidoptera

Homoptera, Lepidoptera Wheat germ Lepidoptera, Coleoptera Nangka Lepidoptera, Coleoptera Padi Lepidoptera, Coleoptera

Kentang, padi, ubi jalar, tebu, bunga matahari, tembakau, tomat Tembakau Jagung Jagung Jagung

Sumber: Slater et al. (2008) 4.3

Gen ketahanan terhadap virus patogen tanaman Virus patogen tanaman menurunkan produktivitas tanaman melalui

penghambatan

laju

fotosintesis

dan

penurunan

vigor

pertumbuhan.

Pengendalian penyakit tersebut dapat dilakukan melalui penggunaan varietas tanaman yang tahan. Review komprehensif tentang ketahanan tanaman terhadap virus dilakukan oleh Scholthof et al. (1993) dan Goldbach (2003). Ketahanan tanaman terhadap virus dapat diperoleh melalui pathogen-derived resistance (PDR), yaitu bahwa tanaman yang membawa gen atau sekuen DNA dari parasit/patogen akan terlindungi dari serangan patogen yang bersangkutan (Scholthof et al., 1993). PDR terdiri atas proteksi yang di-mediasi protein

72


selubung (coat-protein-mediated protection = CPMP), replicase-mediated protein, RNA antisense, dan RNA satelit (satRNA). Tanaman dapat dilindungi dari serangan virus dengan cara tanaman diinfeksi strain virus yang lemah. Mekanisme proteksi silang didasarkan pada prinsip bahwa infeksi virus tidak akan terjadi jika tanaman sudah diinfeksi virus tertentu.

Diduga protein

selubung (coat protein) berperan penting dalam mekanisme proteksi silang. Tanaman PRG tahan terhadap virus patogen yang mengandung protein selubung antara lain ketahanan tanaman tembakau terhadap tobacco mosaic virus (TMV) (Powell-Abel et al., 1986), tomat terhadap TMV (Nelson

et al., 1988), dan

kacang tanah terhadap virus belang (peanut stripe virus (PStV) (Hapsoro et al., 2005, 2007, 2008). Tabel 4.3 mencantumkan beberapa spesies tanaman tahan terhadap virus yang di-mediasi protein selubung (Slater et al., 2008). Papaya ringspot virus (PRSV) merupakan salah satu patogen penyebab penyakit utama tanaman pepaya. Gen penyandi protein selubung berhasil diklon dan transformasi genetik pepaya menggunakan biolistik berhasil dilakukan sehingga diperoleh tanaman pepaya PRG tahan PRSV (Fitch et al., 1990). Tanaman PRG tersebut diuji di lapangan uji terbatas di Hawaii tahun 1992 dan dibudidayakan secara komersial mulai tahun 1999 (Gonsalves, 2004).

73

Setyo Dwi Utomo

Table 4.3 Contoh-contoh sumber gen protein selubung (coat protein) dari virus dan tanaman yang menunjukkan ketahanan terhadap virus Tanaman

Nama virus sebagai sumber gen

Tanaman PRG tahan terhadap virus dalam kolom ini

Alfalfa Jeruk Pepaya Kacang tanah

Alfalfa mosaic virus (AIMV) Citrus tristeza virus (CTV) Papaya ringspot virus (PRSV) Tomato spotted wilt virus (TSWV) (N gene) Potato virus X (PVX) Potato virus Y (PVY) Potato leafroll virus (PLRV) Rice stripe virus (RStV) RSV (N gene) RFBV (Ngene) Rice yellow mottle virus (RYMV) Cucumber mosaic virus (CMV) Watermelon mosaic virus-2 (WMV 2)

AIMV CTV PRSV TSWV

Kentang Padi

Squash Tembakau

Tobacco mosaic virus (TMV) (CMV) AIMV

PVX, PVY PVY PLRV RStV RSV RFBV RYMV CMV WMV 2 TMV, PVX, CMV, AIMV CMV AIMV

Sumber: Slater et al. (2008) 4.4

Gen ketahanan terhadap cendawan patogen tanaman Gen-gen anti-cendawan atau anti-mikroba sudah berhasil diisolasi dari

tanaman, hewan, dan jasad renik. pathogenesis-related (PR) (Tabel 4.4).

Gen-gen tersebut menyandikan protein Protein PR terdiri atas 14 famili. Gen-

gen PR sudah diklon dan digunakan dalam transformasi genetik tanaman untuk mendapatkan tanaman PRG tahan terhadap pathogen. Tanaman PRG tahan terhadap cendawan patogen pertama kali dilaporkan oleh Broglie et al. (1991). Kelompok peneliti tersebut melakukan transformasi genetik tanaman tembakau 74


dan Brassica napus menggunakan gen kitinase (PR-3) dari

kacang buncis

(bean). Enzim kitinase menghidrolisis atau merusak kitin yang menjadi penyusun dinding sel cendawan. Tanaman tembakau dan Brassica PRG menunjukkan peningkatan ketahanan terhadap Rhizoctonia solani. Datta et al. (2001) melaporkan transformasi genetik padi indica menggunakan gen kitinase yang diisolasi dari padi. Tanaman padi indica tersebut menjadi tahan terhadap cendawan Rhizoctonia Tabel 4.4 Tipe-tipe protein pathogenesis-related (PR) yang merupakan senyawa anti-microbial Famili PR-1 PR-2

Anggota tipe Tobacco PR-Ia Tobacco PR-2

PR-3

Tobacco P. Q

PR-4

Tobacco R

PR-5

Tobacco S

PR-6 PR-7 PR-8

Tomato inhibitor1 Tomato P Cucumber chitinase

PR-9

Lignin-forming peroxidase

PR-10

Parsley PR- 1

PR-11

Tobacco class V

PR-12 PR-13 PR-14

Radish Ps-AFP3 Arabidopsis THI2. 1 Barley LTP4

Ciri-ciri Antifungal, 14—17 kDa Class I, II, III endo-β- 1,3glucanases, 25—35 kDa Class I, II, and IV endochitinases, 30 kDa Antifungal, win-like proteins, endochitinase activity, similar to prohevein C-terminal domain, 13—19 kDa Antifungal, thaumatin-like proteins, osmotins, zeamatins, permeartins, similar to aamylase/trypsin inhibitors Protease inhibitors, 6—13 kDa Endoprotease Class III chitinases, chitinases/lsozyme Peroxidases, peroxidase-like proteins Ribonucleases, Bet v 1-related proteins Endochitinase activity chitinase Plant defensins Thionins Non-specific lipid-transfer proteins

Sumber: Slater et al. (2008) 75

Setyo Dwi Utomo

solani, yang ditunjukkan oleh jumlah bercak yang lebih sedikit dan ukurannya lebih kecil daripada bercak pada padi non-PRG. Gen RIP (ribosome in-activating protein) merupakan salah satu gen anti-cendawan.

RIP

menunjukkan

aktivitas

N-glycosidase

dan

dapat

memindahkan residu adenine dari 28S rRNA sehingga subunit 60S ribosomal tidak dapat menempel pada perpanjangan faktor 2 yang berakibat proses perpanjangan protein menjadi terhambat. Leah et al. (1991) melaporkan penghambatan pertumbuhan cendawan secara in vitro oleh RIP barley yang dimurnikan. Ekspresi gen RIP barley pada tanaman tembakau PRG menurunkan tingkat serangan Rhizoctonia solani (Logemann et al., 1992); demikian pula ekspresi gen RIP dari jagung pada tanaman tembakau PRG (Maddaloni et al., 1997).

4.5 Gen ketahanan terhadap bakteri patogen tanaman Gen ketahanan terhadap bakteri atau gen anti-bakteri antara lain terdiri atas gen penyandi peptida dan penyandi lisozim. Gen-gen yang menyandikan peptida untuk ketahanan terhadap bakteri (anti-bakteri) sudah berhasil diisolasi dari berbagai organisme, antara lain dari mamalia, cendawan, serangga, dan tanaman (Sagi, 2004; Mourgues et al., 1998). Gen penyandi lisozim diisolasi dari bakteriofag dan telur ayam (Sagi, 2004). Cecropin P1 merupakan salah satu peptida anti-bakteri yang diisolasi dari mamalia. Zakharchenko et al. (2005) melaporkan transformasi genetik tanaman tembakau yang mengekspresikan gen cecropin P1. Tanaman tembakau PRG hasil transformasi menunjukkan peningkatan ketahanan terhadap bakteri patogen Pseudomonas syringae, P. marginata, dan Erwinia carotovora. Gen yang menyandikan glucose oxidase sudah berhasil diisolasi dari cendawan Aspergillus niger.

Glucose oxidase merupakan biokatalisator

proses oksidasi glucose menjadi asam gluconic dan hidrogen peroksida. Gen 76


tersebut sudah ditransfer ke dalam genom tanaman kentang sehingga diperoleh tanaman kentang PRG yang tahan terhadap bakteri Erwinia carotovora ssp. carotovora

(Wu et al., 1995). Terdapat korelasi atau

hubungan yang positif bahwa peningkatan ketahanan terjadi bersamaan dengan kenaikan konsentrasi hidrogen peroksida. Transformasi juga dilakukan terhadap tanaman kubis sehingga diperoleh tanaman kubis PRG yang tahan terhadap bakteri Xanthomonas campestris pv. campestris (Lee et al., 2002). Gen attacin yang diisolasi dari serangga yaitu ulat sutera raksasa menyandikan peptida lytic. Transformasi genetik tanaman apel sudah dilakukan untuk mentransfer gen attacin E (Norelli et al., 1994). Berdasarkan bioasai di rumah kaca, tanaman apel PRG yang membawa gen attacin E tahan terhadap patogen Erwinia amylovora, penyebab penyakit hawar api (fire blight). Jika dibandingkan dengan control, gejala serangan salah satu tanaman apel PRG berkurang sampai 50%. Sebelas gen anti-bakteri sudah diisolasi dari tanaman yaitu: dua gen dari padi (Xa21 dan XaI) enam gen dari Arabidopsis (RPS2, RPS4, RPS5, PBSI, RPMI, dan RRSI –R), satu gen dari cabai (bs2), dan dua gen dari tomat (Prf dan 66 protein kinase).

Gen Xa21 yang diisolasi dari padi (Song et al., 1995)

merupakan salah satu gen yang paling sukses dan banyak dimanfaatkan dalam perakitan varietas padi tahan terhadap bakteri Xanthornonas oryzae pv. Oryzae. Tanaman padi PRG dari eksplan varietas IR 72 dan lima varietas Cina sudah dirakit dan menunjukkan ketahanan terhadap semua ras Xanthornonas oryzae pv. Oryzae (Tu et al., 1998; Tu et al., 2000; Zhai et al., 2000; Zhai et al., 2002). Lisozim adalah protein anti-bakteri yang dapat diperoleh dari putih telur ayam (hen egg white lysozyme = HEWL). Serrano et al. (2000) melakukan transformasi genetik kentang untuk mentransfer gen HEWL. Tanaman kentang PRG yang diperoleh tahan terhadap Erwinia carotovora ssp. Atroseptica. 77

Setyo Dwi Utomo

4.6 Gen toleransi terhadap cekaman abiotik 4.6.1. Toleransi terhadap keracunan aluminium Keracunan aluminium merupakan salah satu permasalahan utama dalam budidaya tanaman di lahan bereaksi asam. Konsentrasi aluminium pada taraf yang meracuni tanaman mengakibatkan terganggunya pertumbuhan akar dan penyerapan unsur hara.

Untuk merakit varietas unggul tanaman toleran

terhadap keracunan aluminium (TTKA), perlu diisolasi gen TTKA. Gen TTKA yang pertama diisolasi adalah gen citrate synthase (CSb) dari bakteri Pseudomonas aeruginosa

(De la Fuente et al., 1997).

Gen tersebut

ditransfer ke dalam genom padi dan jagung sehingga diperoleh tanaman padi dan jagung PRG yang toleran terhadap keracunan aluminium. Asam sitrat yang dihasilkan oleh tanaman PRG tersebut akan mengikat ion aluminium sehingga ion tidak masuk ke dalam akar. Jika tanaman PRG ditanam pada media tanam yang mengandung Al tinggi, pertumbuhan akar tanaman PRG lebih baik daripada tanaman pembanding non-PRG. Ezaki et al. (2000) melaporkan tranformasi genetik Arabidopsis untuk mentrasfer gen bluecopper-binding protein (AtBCB) dari Arabidopsis, gen glutathione Stransferase (parB) dari tembakau, gen peroxidase (NtPox) dari tembakau, dan gen GDP-dissociation inhibitor (NtGDII) dari tembakau. Tanaman Arabidopsis PRG menunjukkan toleransi terhadap keracunan Al; kandungan Al dalam akar lebih rendah daripada tanaman non-PRG. Gen-gen yang juga terinduksi atau terekspresi pada saat tanaman tercekam aluminium dirangkum pada Tabel 4.5 (Prasetiyono dan Tasliah, 2003).

78


Tabel 4.5 Gen-gen yang diinduksi oleh stress Al dalam tanaman No

Gen

Spesies

1

Phenylalanine ammonia lyase

Gandum

2

Metallothionein-like protein

gandum, Arabidopsis

3

Bowman-Birk proteinase inhibitors

gandum, Arabidopsis

4 5 6

Phatogenesis- related protein (PR2) glucanase Auxin-induced gene (par A)

Gandum Gandum tembakau, Arabidopsis

7

Glutathione-s-transferase

8

Peroxidase

tembakau, Arabidopsis Arabidopsis

9 10

Superoxidase dismutase Blue-copper binding protein

Arabidopsis, gandum Arabidopsis

11

Reticuline oxygen: oxidoreductase

Tembakau

Sumber: Prasetiyono dan Tasliah (2003) 4.6.2 Gen toleransi terhadap cekaman-cekaman abiotik lainnya Toleransi terhadap kekeringan merupakan salah satu karakter agronomi tanaman yang penting, dan menjadi semakin penting dengan adanya fenomena perubahan iklim. Indikator tanaman yang toleran terhadap kekeringan ditunjukkan oleh senyawa trehalose, poliamin, prolin, glisin betain, atau karbohidrat (Jiban, 2001). Metabolit tersebut telah menunjukkan asosiasi dengan toleransi kekeringan. Tanaman sumber gen toleransi terhadap kekeringan adalah resurrection (Xerophyta viscosa). Tanaman tersebut dapat bertahan hidup walaupun kehilangan 95% kandungan air selama berbulan-bulan.

Jika

ketersediaan air normal kembali, tanaman akan bangkit dan hidup normal dalam beberapa hari (Thomson, 2006). 79

Setyo Dwi Utomo

Trehalose termasuk kelompok gula sederhana yang secara alamiah diproduksi oleh berbagai organisme. Dalam kondisi tercekam, kebanyakan tanaman secara alamiah akan mengakumulasi trehalose dan memproduksi gula yang melibatkan enzim trehalose-6 -phosphate synthase (TPS) dan enzim trehalose-6 -phosphate phosphatase (TPP). Gen penyandi enzim tersebut sudah diisolasi dan di-transfer ke dalam genom tanaman padi indica (USAID, 2004 dalam Herman, 2008). Gen-gen penyandi toleransi terhadap cekaman abiotik sudah banyak diisolasi, dikarakterisasi, dan di-transfer ke dalam genom tanaman untuk mendapatkan tanaman PRG. Slater et al. (2008) merangkum tanaman PRG toleran terhadap kekeringan, salinitas, dan suhu dingin (Tabel 4.6). 4.7 Gen peningkatan kandungan vitamin A Pro-vitamin A (beta-karoten) disintesis secara alamiah oleh tanaman padi di dalam jaringan vegetatif, tidak di dalam bulir padi. Menggunakan rekayasa genetik, jalur biosíntesis tersebut dapat dilakukan di dalam endosperma padi (Beyer et al., 2002). Dua gen yang berperan dalam pembentukan beta-karoten sudah diisolasi, yaitu gen yang menyandikan phytoene synthase (psy) dan gen yang menyandikan phytoene desaturase (crt I).

psy diisolasi dari tanaman

daffodil, sedangkan crt I dari bakteri Erwinia uredovor. Rekayasa genetika menggunakan bantuan Agrobacterium sudah dilakukan untuk mentransfer dua gen tersebut dalam rangka merakit varietas padi PRG yang mengandung betakaroten pada endosperma (padi emas atau golden rice) (Ye et al., 2000). Penambahan dua gen tersebut mengubah jalur biokimia pembentukan betakaroten sehingga senyawa tersebut dapat berakumulasi di dalam endosperma. Akumulasi beta-karoten dan santofil

dalam endosperma mengakibatkan

padi/beras berwarna kuning seperti emas (Schaub et al., 2005) (Gambar 4.2). Kandungan beta-karoten sebesar 6 ug/g biji sehingga diharapkan dapat 80


memenuhi kebutuhan vitamin A yang direkomendasikan untuk anak-anak. Untuk lebih meningkatkan kandungan beta-karoten, gen psy berhasil diisolasi dari jagung dan padi. Payne et al. (2005) melaporkan tanaman padi PRG yang mengekspresikan gen psy dari jagung; kandungan beta-karoten sebesar 37 ug/g.

Sumber: IRRI ( 2011) Gambar 4.2

Padi emas PRG kaya beta-karoten (kanan atas) dibandingkan dengan padi non-PRG (kiri).

81

Setyo Dwi Utomo

Tabel 4.6 Tanaman PRG yang membawa gen toleransi terhadap cekaman abiotik Senyawa

Transgen

Polyamines Arginine decarboxylase S-Adenosylrnethionine decarboxylase Spermidine synthase Proline

Mothbean P5CS

Spesies tanaman Padi

Tingkat akumulasi senyawa

salinitas

Arabidopsis

Suhu renda, salinitas, dan kekeringan Salinitas Kekeringan, salinitas dan oksidasi Tekanan osmotik dan suhu tinggi Salinitas

Tembakau Padi

P5CS (feedbackinhibition-insensitive) Anti- ProDH

Tembakau

E coli mt1D

Arabidopsis

Arabidopsis

Tembakau Apple s6pdh Yeast tps1

Tembakau Tembakau

E. coli otsA + otsB

Potato Tembakau

D-Ononitol

Ice plant imtl

Tembakau

Fructans Osmotin

Bacillus subtilis sacB Osm1 — Osm4

Tembakau Tembakau

Sorbitol Trehalose

Sumber: Slater et al. (2008)

82

kekeringan

Padi

Kedelai

Mannitol

Toleran terhadap cekaman

4 mg/g bobot segar 0,6mg/g Bobot segar 10 μg/g bobot segar 6 μmol/g bobot segar 3.2 μg/g bobot kering 90 μg /g bobot segar 35 μmol g bobot segar 0.35 mg bobot segar 5 mg/g DW

Salinitas, suhu rendah Salinitas Salinitas Oxidative stress Kekeringan Kekeringan Kekeringan Kekeringan, Salinitas Kekeringan Kekeringan, salinitas


4.8 Gen penundaan kemasakan buah Nilai ekonomi buah dapat ditingkatkan dengan cara mengatur saat pemasakan misalnya ditunda waktu masak. Penundaan kemasakan buah memungkinkan buah tidak masak dan selanjutnya membusuk pada masa penanganan dan transportasi; atau pemasakan dilakukan pada saat sudah akan diperlukan untuk konsumsi. Tahap-tahap pemasakan buah dimulai dari perubahan dinding buah yang menjadi lunak, diiringi dengan produksi komponen warna, perubahan kandungan gula, dan flavor. Dalam proses pemasakan, dihasikan gas etilen yang dilepas ke udara. Gas tersebut memicu dan mempercepat pemasakan buah mentah yang berdekatan dengan buah masak. Rekayasa genetik tanaman untuk menunda kemasakan buah dapat dilakukan dengan cara mentransfer gen antisense ACC synthase pada tanaman pepaya (Magdalita et al., 2001). ACC synthase bertanggung jawab dalam tahapan sintesis etilen. Gen antisense menghambat atau mengurangi aktivitas gen tersebut. Pepaya PRG dengan sifat penundaan kemasakan sudah diuji di lapangan uji terbatas di Malaysia (Muda et al. (2003) dalam Herman (2008). Penundaan kemasakan juga dapat dilakukan dengan cara mentransfer gen antisense polygalacturonase (PG). Enzim PG berperan penting dalam pelunakan dinding buah selama proses pemasakan. Tanaman tomat PRG hasil trasformasi menggunakan gen antisense PG diberi nama tomat Flavr Savr. Tomat tersebut sudah mendapat sertifikat keamanan lingkungan dan pangan (GEO-PIE, 2004a dalam Herman, 2008). 4.9 Gen pembentukan buah partenokarpi Partenokarpi adalah gejala terbentuknya buah tanpa melalui proses pembuahan inti generatif terhadap sel telur. Gejala partenokarpi menunjukkan bahwa pembuahan merupakan salah satu, tetapi bukan satu-satunya pemicu 83

Setyo Dwi Utomo

pembentukan buah. Buah partenokarpi dipicu oleh zat pengatur tumbuh (ZPT) yang terdapat dalam bunga. Gejala partenokarpi terdapat pada buah pisang, ketimun, terong, nanas, pir, sukun, jambu-jambuan, dan sejumlah tumbuhan budidaya lainnya. Semangka tanpa biji juga produk dari gejala ini.

Partenokarpi

merupakan karakter yang diinginkan dan penting pada tanaman yang produk komersialnya berupa buah karena buah menjadi tanpa biji atau berbiji lunak. Salah satu cara merangsang pembentukan buah partenokarpi adalah melalui aplikasi ZPT auksin pada kuncup bunga. Kandungan auksin yang tinggi pada bunga menginduksi pembentukan buah partenokarpi; buah terbentuk tanpa polinasi dan fertilisasi. Meskipun demikian cara tersebut kurang praktis dan memerlukan banyak tenaga kerja khususnya pada perkebunan skala besar (Donzela et al., 2000). Rekayasa genetik untuk merakit tanaman berbuah partenokarpi merupakan salah satu alternatif untuk mengatasi permasalahan tersebut. Gen penyandi senyawa precursor pembentukan auksin, DefH9-iaaM, telah diisolasi dan dikarakterisasi; gen DefH9 diisolasi dari bakteri Pseudomonas syringae pv. savastanoi, dan gen iaaM dari tanaman Anthirrinum majus. Gen iaaM menyandikan sintesis tryptophan monoxygenase dan memproduksi indolacetamide yang kemudian berubah menjadi auxin indole-3acetic acid. Gen mengatur tempat ekspresi gen khususnya di dalam ovul dan plasenta (Rotino et al., 1997). Tanaman tembakau dan terong PRG partenokarpi (tanpa biji) dilaporkan oleh Rotino (1997). Menggunakan gen yang sama, Retino et al. (2005) melaporkan tomat PRG partenokarpi. Perakitan galur atau varietas tomat partenokarpi di Indonesia dilakukan oleh Purnamaningsih et al. (2005) juga menggunakan gen DefH9-iaaM. Pada tahun 2007, pengujian tomat PRG tanpa biji dilakukan di Fasilitas Uji Terbatas (FUT), BB-Biogen, Bogor. Pardal et al. (2004) melaporkan regenerasi dan transformasi genetik salak pondoh untuk mendapatkan salak partenokarpi.

84


Daftar Pustaka Amirhusin, B. 2004. Perakitan tanaman transgenic tahan hama. Jurnal Litbang Pertanian, 23(1). http://www.pustaka-deptan.go.id/publikasi/p3231041.pdf, Diakses 20 Juni 2008 Amirhusin, B., E.M. Lokollo, Supriyati, and Sutrisno. 2008. The cost of research and development for producing a transgenic crops and its biosafety regulation compliance in Indonesia. Asian Biotech. Dev. Rev. 11(1):79-117. Barinaga, M. 1997. Making plants alumunium tolerant. Science 276:1497. Baulcombe, D.C. 1996. Mechanisms of pathogen-derived resistance to viruses in transgenic plants. Plant Cell 8:1833-1844. Beyer, P., S. Al-Babili, X.Ye, P.Lucca, P.Schaub, R. Welsch, and I.Potrykus. 2002. Golden Rice: Introducing the beta-carotene biosynthesis pathway into rice endosperm by genetic engineering to defeat vitamin A deficiency. J. Nutr. 132:506S-510. Broglie K., I. Chet, M. Holliday, R. Cressman, P. Biddle, S. Knowlton, C.J. Mauvais, and R. Broglie. 1991. Transgenic plants with enhanced resistance to the fungal pathogen Rhizoctonia solani. Science 254:11941197. Comai, L., D. Faccioti, W.R. Hiatt, G. Thompson, R.E. Rose, and D.M. Stalker. 1985. Expression in plants of aroA gene from Salmonella tryphimurium confres tolerant to glyphosate. Nature 317:741-744. Datta, K., J. Tu, N. Oliva, I. Ona, R. Valazhahan, T.W. Mew, S. Muthukrishnan, and S.K Datta. 2001. Enhanced resistance to shealth blight by constitutive expression of infection-related rice chitinase in transgenic elite indica rice cultivars. Plan Sci. 60:405-414. De La Fuente, J.M., V. Ramirez-Rodriuez V., J.L. Cabrera-Ponce, and L. Herrera-Estrella. 1997. Alumunium tolerance in transgenic plants by alteration of citrate synthesis. Science 276:1566-1568 Della-Ciopaa, G., S.C. Bauer, M.L. Taylor, D.E. Rochester, B.K. Klein, D.M. Shah,R.T. Fraley, And G.M. Kishore. 1987. Targeting a herbicide resistance enzyme from Escherichia coli to chloroplast of higher plant. Bio/Technol. 5:579-584. Donzela, G., A. Spena, and . I. Rotino. 2000. Transgenic parthenocarpic eggplants: superior germplasms for increased winter production. Mol. Breed. 6:79-86. 85

Setyo Dwi Utomo

Ezaki, B., R.C. Gardner, Y. Ezaki, and H. Matsumoto. 2000. Expression of aluminum-induced genes in transgenic Arabidopsis plants can ameliorate aluminum stress and/or oxidative stress. Plant Physiol. 122:657-666 Fitch, M.M., R.M. Manshardt, D. Gonsalves, J.L. Slightom, and J.C. Sanford. 1990. Stable transformation of papaya via microprojectile bombardment. Plant Cell Rep. 9(4):189-194 Gill, S.S., E.A. Cowles, and F.V. Pietrantonio. 1992. The mode of action of Bacillus thuringiensis endotoxins. Annual Review of Entomology 37:615636. Goldbach, R., E. Bucher, and M. Prins M. 2003. Resistance mechanisms to plant viruses: an overview. Virus Res. 92:207–12 Gonsalves, D. 2004. Transgenic papaya in Hawaii and beyond. AgBioForum 7(1-2):36-40. Hapsoro, D., H. Aswidinnoor, Jumanto, R. Suseno, and Sudarsono. 2007. Transgene identity and number of integration sites and their correlation with resistance to PStV in transgenic peanuts carrying Peanut Stripe Virus (PStV) coat protein gene. Jurnal Hama dan Penyakit Tumbuhan Tropika 7(1):39-47. Hapsoro, D., H. Aswidinnoor, Jumanto, R. Suseno, and Sudarsono. 2008. Inheritance of resistance to PStV in transgenic peanuts containing cp PStV gene. Jurnal Hama dan Penyakit Tumbuhan Tropika 8(1):31-38. Hapsoro, D., H. Aswidinnoor, Jumanto, R. Suseno, and Sudarsono. 2005. Transformasi tanaman kacang tanah (Arachis hypogaea L.) dengan gen cp PStV dengan bantuan Agrobacterium. Jurnal Agrotropika 10(2):85-93. Hemmenway, C., R.X. Fang, W.K. Kaniewksi, N.K. Chua, and N.E. Turner. 1987. Analysis of the mechanism of protection in transgenic plants expressing the potato virus X coat protein or its antisense RNA. EMBO J. 7:1273-1281. Herman, M. 2008. Tanaman produk rekayasa genetik dan kebijakan pengembangannya. Vol. 1: teknologi rekayasa genetik dan status penelitiannya di Indonesia. Disunting oleh B. Purwantara dan M. Thohari. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumber Daya Genetik Pertanian, Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Deptan. 106 hlm.

86


Hofte, H. and H. R. Whiteley. 1989. Insecticidal crystal protein of Bacillus Ihuringiensis. Microbiol. Rev. 53:42-255 Huang, J., R. Hu, S. Rozelle, and C. Pray. 2005. Insect-resistant GM rice in farmers’ fields, assessing productivity and health effects in China. Science 308:688-690. IRRI. 2011. Golden rice. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Golden_Rice.jpg Accessed 10 May 2012. Ishimoto, M., J. Sato, M.J. Chrispeels, and K. Kitamura.v1996. v Bruchids resistance of transgenic azuki bean expreesing seed α-amylase inhibitor in the common bean. Entomol. Exper. Appl. 79:305-315. James, C. 2010. Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2010. Presented by Randy A. Hautea in Public Forum on Science Communication, April 6, 2011, Biopolis, Singapore www.isaaa.org/.../ 2011/ppts/Randy%20Hautea. Diakses 15 Maret 2012. Jiban, M. 2001. Genetics ang genetic improvement of drought resistance in crop plants. Curr. Sci. 80(6):758-763. Joko Prasetiyono dan Tasliah. 2003. Strategi pendekatan bioteknologi untuk pemuliaan tanaman toleran keracunan aluminium. Ilmu Pertanian 10 (1): 1-84 Kaniewski, W., C. Lawson, B. Sammons, L. Haley, J. Hart, X. Delannay, and N.E. Tunier. 1990. Field resistance of transgenic russet burbank potato to effects of infection by potato virus X and potato virus Y. Bio/Technol. 8:750-754. Leah, R., H. Tommerup, I. Svendnsen and J. Mundy,. 1991. Biochemical and molecular characterization of three barley seed proteins with antifungal properties. J. Biol. Chem. 266:1464-1573. Lee, Y.H., I.S. Yoon, S.C. Suh, and H.I. Kim. 2002. Enhanced resistance in transgenic cabbage and tobacco expressing a glucose oxidase gene from Asperillus niger. Plant Cell Rep. 20:857-863. Logemann, J., G. Jach, H. Tommerup, J. Mundy, and J. Schell. 1992. Expression of barley ribosom inactivating protein leads to fungal protection in transgenic tobacco. Bio/Technol. 10:305-308. Lucca, P., R.Hurrell, and I. Potrykus, 2001. Genetic engineering approaches to improve the bioavailability and the level of iron in rice grains. Theor. Appl. Genet. 102: 392-397.

87

Setyo Dwi Utomo

Maddaloni, M., F. Forlani, V. Balmas, G. Donini, L. Stasse, L. Corazza, and M. Motto. 1997. Tolerance to the fungal pathogen Rhizoctonia solani AG4 of transgenic tobacco expressing the maize ribosome-inactivating protein b32. Transgenic Res. 6:393-402. Magdalita, P.M., A.C. Laurena, B.M. Yabut-Perez, V.N. Villeas, E.M.T. Mendoza, and J.R. Botella. 2001. Progress in the development of transenic papaya: Transformation of Solo papaya using ACC synthase antisense construct. Acta Hort. 575:171-176. Mazur, B.J. and S.C. Falco. 1989. The development of herbicide resistant crops. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 40:441-456. McClean, P. Tanpa tahun. Biotechnology: Principles, Applications, and Social Implications. From Protein to Product. The techniques used by the biotechnology industry to modify genes and introduce them into transgenic organisms. Power point. Department of Plant Science, North Dakota State University. USA. www.ag.ndsu.nodak.edu/.../techniques-of biot. Diakses 15 Maret 2012. Mourgues, F., M.N, Brisset, and E. Chevreau. 1998. Strategies to improve plant resistance to bacterial diseases through genetic engineering. TIBTECH 16:203-210. Nelson R, S.M. McCormick , X. Delannay, P. Dube, J. Layton J, et al. 1988. Virus tolerance, plant growth and field performance of transgenic tomato plants expressing the coat protein from tobacco mosaic virus. Bio/Technology 6:403–9. Norelli, J.L., H.S. Aldwinckle, L. Destefano Beltran, and J.M. Jaynes. 1994. Transgenic ‘Mallling 26’ apple expressing the attacin E gene has increased resistance to Erwinia amylovora. Euphtica 77: 123-128. Office of Food Biotechnology-Health Canada. 1999. Glyphosate Tolerant Corn, GA21. www.hc-sc.gc.ca/fn-an/gmf-agm/appro/ofb-099-133-a-eng.php. Accessed 12 May, 2012. Padgette, S.R., K.H. Kolacz, X. Delannay, D.B. Re, B.J. LaVallee, C.N.,Tinius, W.K. Rhodes, Y.I.Otero, G.F. Barry, D.A., Eichholtz, V.M., Peschke, D.L.,Nida N.B.Taylor, and G.M. Kishore. 1995. Development, identification, and characterization of a glyphosate-tolerant soybean line. Crop Sci. 35:1451–1461. Paine, J.A., C.A. Shipton, S. Chaggar, R.M. Howells, M.J. Kennedy, G. Vernon, S.Y. Wright, E. Hinchliffe, J.L. Adams, A.L. Silverstone, and R. Drake. 2005. A new version of golden rice with increased pro-vitamin A content. Nature Biotechnol. 23:482-487. 88


Pardal, S.J. , I. Mariska, E.G. Lestari, dan Slamet. 2004. Regenerasi tanaman dan transformasi genetik salak pondoh untuk rekayasa buah partenokarpi (Plant regeneration and genetic transformation of salac cv. Pondoh for parthenocarpic fruits. Jurnal Biotek. Pertanian 9(2): 49-55. Pardal, S.J., G.A. Wattimena, H. Aswidinnoor, dan M. Herman. 2005. Transformasi genetik kedelai dengan gen proteinase inhibitor II menggunakan teknik penembakan partikel. Jurnal AgroBiogen 1(2):53-61. Powell-Abel, P., R.S. Nelson, N. Hoffmann S.G. Rogers et al. 1986. Delay of disease development in transgenic plants that express the tobacco mosaic virus coat protein gene. Science 232:738–43. Prasetiyono, J. dan Tasliah. 2003. Strategi pendekatan bioteknologi untuk pemuliaan tanaman toleran keracunan aluminium. J. Ilmu Pertanian 10 (1):81-84. Querci, M. and M. Mazzara. No year. The analysis of food samples for the presence of genetically modified organisms. Session 7. Characteristics of Roundup Ready Soybean, MON810 Maize, and Bt-176 Maize. JRC European Commission. www.gmo-crl.jrc.ec.europa.eu/capacitybuilding/ manuals. Accessed 14 May 2012. Rao, K.V., K. S. Rathore, T. K. Hodges, X. Fu, E. Stoger, D. Sudhakar, S. Williams, P. Christou, M. Bharati, D. P. Brown, K.S. Powell, J. Spence, A.M.R. Gatehouse, and J.A. Gatehouse. 1998. Expression of snowdrop lectin (GNA) in transgenic rice plants confers resistance to rice brown planthopper. Plant J. 15 (4):469-477. Rotino, G.L., N. Acciarri, E. Sabatini, G. Mennella, R.L. Scalzo, A. Maestrelli, B. Molesini, T. Pandolfini, J. Scalzo, B. Mezzetti, and A. Spena. 2005. Open field trial of genetically modified parthenocarpic tomato: seedlessness and fruit quality. BMC Biotechnol. 5:32. Sagi,

L. 2004. Engineering resistance to pathogenic bacteria. http://www.promusa.org/research/genetic_transfo_strategies_bacteria.pdf.

Schaub, P., S. Al-Babili, R. Drake, and P.R. Beyer. 2005. Why is rice golden (yellow) instead of red? Plant Physiol. 138:441-450. Scholthof, K.C., H.B. Scholthof, and A. O. Jackson. 1993. Control of Plant Virus Diseases by Pathogen-Derived Resistance in Transgenic Plants. Plant Physiol. 102: 7-12.

89

Setyo Dwi Utomo

Serrano, C., P. Arce –Johnson, H. Torres, M. Gebbauer, M. Gutierrez, M. Moreno, X. Jordana, A. Venegas, J. Kalazich, and L. Holoigue. 2000. Expression of the chichken lysozeme gene in potato enhances resistance to infection by Erwinia carotobora subsp. Atroseptica. Amer. J. Potato Res. 77:191-199. Slater, A., N.W. Scott, and M. R. Fowler. 2008. Plant Biotechnology: the Genetic manipulation of Plants. Second Edition. Oxford Univ. Press. Oxford, United Kingdom. Song, W. Y., G.L. Wang, L.L. Chen, H.S. Kim, L.Y. Pi, T. Holsten, J. Gardner, B. Wang, W.X. Zhai, L.H. Zhu, C. Fauquet, and P. Ronald. 1995. A receptor kinase-like protein encoded by the rice resistance gene, Xa21. Science 270:804-1806 Thompson, C.J., N.R. Movva, R. Tizard, R. Crameri, J.E. Davies, M. Lauwereys, and J. Botterman. 1987. Characterization of the herbicideresistance gene bar from Streptomyces hygroscopicus. EMBO J. 6:2519– 2523. Thomson, J.A. 2006. GM Crops: the Impact and the Potential. CSIRO Publ., Collingwood, VIC, Australia. Tu, J., K. Datta, G.S. Khush, Q. Zhang, and S.K. Datta. 2000. Field performance of Xa21 transgenic indica rice (Oryza sativa L.), IR72. Theor. Appl. Genet. 101:15-20. Tu, J., I. Ona, Q. Zhang, T.W. Mew, G.S. Khush, and S.K. Datta, 1998. Transgenic rice variety ‘IR72’ with Xa21 is resistance to bacterial blight. Theor. Appl. Genet. 97: 31036. Wu, G., B.J. Shortt, E.B. Lawrenc, E. B. Levine, K.C. Fitzsimmons, and D. M. Shah. 1995. Disease resistance conferred by expression of a gene encoding H2O2-generating glucose oxidase in transgenic potato plants. Plant Cell 7:1357-1368. Xu, X., Q.Gan, R. C. Clough, K. M. Pappu, , J. A. Howard, J.A. Baez, K. Wang. 2011. Hydroxylation of recombinant human collagen type I alpha 1 in transgenic maize co-expressed with a recombinant human prolyl 4hydroxylase. BMC Biotechnology 11: 69-80. Ye, X., Al-Babili, S., Kloeti, A., Zhang, J., Lucca, P., Beyer, P. & Potrykus, I. 2000. Engineering provitamin A (b-carotene) biosynthetic pathway into (carotenoid-free) rice endosperm. Science 287:303-305.

90


Zakharchenko, N.S., E.B. Rukavstova, A.T. Gudkov, and Y.I. Buryanov. 2005. Enhanced resistance to phytopathogenic bacteria in transgenic tobacco plants with synthetic gene of antimicrobial peptide cecropin P1. Russian J. Genetics 41(11): 1187-1193. Zhai, W.X., W.M. Wang, Y.L.Zhou, X.B. Li, X.W. Zheng, Q. Zhang, G.L. Wang, and L.H. Zhu. 2002. Breeding bacterial blight-resistant hybrid rice with the cloned bacterial blight resistance gene Xa21. Mol. Breed. 8:285293. Zhai, W.X., X.B. Li, W.Z. Tian, Y.L.Zhou, X.B. Pan, S.Y. Cao, X.F. Zhao, Q. Zhang, and L.H. Zhu. 2000. Introduction of a rice blight resistance gene, Xa21, into five Chinese rice varieties through an agrobacterium-mediated system. Science in China Series C 43:361-368.

91

IV. GEN-GEN PENYANDI SIFAT UNGGUL DAN TANAMAN PRODUK REKAYASA GENETIK YANG MEMBAWA GEN PENYANDI SIFAT UNGGUL

Recommend Documents