J. Biol. Indon. Vol 7, No.2 (2011) ISSN 0854-4425 ISSN 0854-4425
JURNAL JURNAL BIOLOGI BIOLOGI INDONESIA INDONESIA Akreditasi: No 816/D/08/2009 Vol. 7, No. 2 Desember 2011 Deforestation in Bukit Barisan Selatan National Park, Sumatra, Indonesia Suyadi
195
Study of Pteridophyte Diversity and Vegetation Analysis in Jatikerep Legonlele and Nyamplung, Karimunjawa Island Central Jawa Fahreza Saputra & Labibah Qotrunnada
207
Javan Leaf Monkey (Trachypithecus auratus) Movement in a Fragmented Habitat, at Bromo Tengger Semeru National Park, East Java, Indonesia M.Hari Subarkah, Novianto Bambang Wawandono, Satyawan Pudyatmoko, Subeno , Sandy Nurvianto, & Arif Budiman
213
Impact of Invasive Ant Species in Shaping Ant Community Structure on Small Islands in Indonesia Akhmad Rizali, Abdul Rahim, Bandung Sahari, Lilik Budi Prasetyo, & Damayanti Buchori
221
Relationship Different Riparian Vegetation Cover with Stream Conditions in Cikapinis Stream, West Jawa Della Kemalasari & Devi N. Choesin
231
Affect of Canopy Stratum and Methods of Breaking Seed Dormancy on Seedling Growth of Calliandra tetragona Beth. and Acacia tamarindifolia (L.) Willd. Indriani Ekasari
243
Shoot Tip Culture of Nepenthes albomarginata Lobb ex Lindl. In Vitro Lazarus Agus Sukamto, Mujiono, Djukri, & Victoria Henuhili
251
Variasi Gen Mitokondria Cytochrome b pada Dua Jenis Burung Kakatua Putih (Cacatua alba dan C. moluccensis) Dwi Astuti
263
BOGOR, INDONESIA
J. Biol. Indon. Vol 7, No. 2 (2011) Jurnal Biologi Indonesia diterbitkan oleh Perhimpunan Biologi Indonesia. Jurnal ini memuat hasil penelitian ataupun kajian yang berkaitan dengan masalah biologi yang diterbitkan secara berkala dua kali setahun (Juni dan Desember). Editor Pengelola Dr. Ibnu Maryanto Dr. I Made Sudiana Deby Arifiani, S.P., M.Sc
Dr. Izu Andry Fijridiyanto Dewan Editor Ilmiah Dr. Abinawanto, F MIPA UI Dr. Achmad Farajalah, FMIPA IPB Dr. Ambariyanto, F. Perikanan dan Kelautan UNDIP Dr. Aswin Usup F. Pertanian Universitas Palangkaraya Dr. Didik Widiyatmoko, PK Tumbuhan, Kebun Raya Cibodas-LIPI Dr. Dwi Nugroho Wibowo, F. Biologi UNSOED Dr. Parikesit, F. MIPA UNPAD Prof. Dr. Mohd.Tajuddin Abdullah, Universiti Malaysia Sarawak Malaysia Assoc. Prof. Monica Suleiman, Universiti Malaysia Sabah, Malaysia Dr. Srihadi Agungpriyono, PAVet(K), F. Kedokteran Hewan IPB Y. Surjadi MSc, Pusat Penelitian ICABIOGRAD Drs. Suharjono, Pusat Penelitian Biologi-LIPI Dr. Tri Widianto, Pusat Penelitian Limnologi-LIPI Dr. Witjaksono Pusat Penelitian Biologi-LIPI Alamat Redaksi
Sekretariat d/a Pusat Penelitian Biologi - LIPI Jl. Ir. H. Juanda No. 18, Bogor 16002 , Telp. (021) 8765056 Fax. (021) 8765068 Email :
[email protected];
[email protected] Website : http://biologi.or.id Jurnal ini telah diakreditasi ulang dengan nilai A berdasarkan SK Kepala LIPI 816/ D/2009 tanggal 28 Agustus 2009.
J. Biol. Indon. Vol 7, No.2 (2011)
JURNAL BIOLOGI INDONESIA
Perhimpunan Biologi Indonesia.
J. Biol. Indon. Vol 7, No. 2 (2011)
J. Biol. Indon. Vol 7, No.2 (2011) KATA PENGANTAR
Jurnal Biologi Indonesia yang diterbitkan oleh PERHIMPUNAN BIOLOGI INDONESIA edisi volume 7 nomer 2 tahun 2011 memuat 17 artikel lengkap, tujuh artikel diantaranya telah dipresentasi pada seminar ATCBC di Bali 2010. Penulis pada edisi ini sangat beragam yaitu dari Balai Penelitian Besar Penelitian Bioteknologi dan Sumber daya Genetik Pertanian Bogor, Balai Tanaman Sayuran Lembang, Balai Besar Penelitian Veteriner Bogor Kementerian Pertanian, BATAN. Fak. MIPA-Biologi Universitas Indonesia, Fakultas Kehutanan UGM Yogyakarta, Fakultas Kehutanan dan Fakultas Pertanian IPB Bogor, Sekolah Tinggi Hayati dan Departemen Tehnik Kimia ITB Bandung, Fakultas Pertanian Universitas Borneo, Tarakan, Universitas Negeri Yogyakarta, Fakultas Sain dan Tehnologi Universitas Islam Hidayatullah Jakarta, Kebun Raya Cibodas LIPI, Puslit Biologi LIPI, Puslit Oseanografi LIPI, PEKA dan Asosiasi Pelestari Curik Bali, Taman Safari Cisarua Bogor. Topik yang dibahas pada edisi ini meliputi bidang Botani, mikrobiologi, zoologi, remote sensing. Editor
J. Biol. Indon. Vol 7, No. 2 (2011) UCAPAN TERIMA KASIH Jurnal Biologi Indonesia mengucapkan terima kasih dan penghargaan kepada para pakar yang telah turut sebagai penelaah dalam Volume 7, No 2, Juni 2011: Drs. Roemantyo, Puslit Biologi-LIPI Dr. Dwi Astuti, Puslit Biologi-LIPI M.Fathi Royani, MA., Puslit Biologi-LIPI Dr. Iwan Saskiawan, Puslit Biologi-LIPI Drs. Ary Wahyono, Puslit Kemasyarakatan-LIPI Muhamad Irham MSc., Puslit Biologi-LIPI Dr. Enung Fuad, Puslit Bioteknologi-LIPI Drs. Boeadi, Puslit Biologi LIPI (Purna Bakti) Dr. Edi Mirmanto, Puslit Biologi-LIPI
Sebagian dari edisi ini dibiayai oleh DIPA Puslit Biologi-LIPI 2011
J. Biol. Indon. Vol 7, No.2 (2011) DAFTAR ISI Deforestation in Bukit Barisan Selatan National Park, Sumatra, Indonesia Suyadi
195
Study of Pteridophyte Diversity and Vegetation Analysis in Jatikerep Legonlele and Nyamplung, Karimunjawa Island Central Jawa Fahreza Saputra & Labibah Qotrunnada
207
Javan Leaf Monkey (Trachypithecus auratus) Movement in a Fragmented Habitat, at Bromo Tengger Semeru National Park, East Java, Indonesia M.Hari Subarkah, Novianto Bambang Wawandono, Satyawan Pudyatmoko, Subeno , Sandy Nurvianto, & Arif Budiman
213
Impact of Invasive Ant Species in Shaping Ant Community Structure on Small Islands in Indonesia Akhmad Rizali, Abdul Rahim, Bandung Sahari, Lilik Budi Prasetyo, & Damayanti Buchori
221
Relationship Different Riparian Vegetation Cover with Stream Conditions in Cikapinis Stream, West Jawa Della Kemalasari & Devi N. Choesin
231
Affect of Canopy Stratum and Methods of Breaking Seed Dormancy on Seedling Growth of Calliandra tetragona Beth. and Acacia tamarindifolia (L.) Willd. Indriani Ekasari
243
Shoot Tip Culture of Nepenthes albomarginata Lobb ex Lindl. In Vitro Lazarus Agus Sukamto, Mujiono, Djukri, & Victoria Henuhili
251
Variasi Gen Mitokondria Cytochrome b pada Dua Jenis Burung Kakatua Putih (Cacatua alba dan C. moluccensis) Dwi Astuti
263
Kajian Pendahuluan: Perpindahan Gen dari Tanaman Kentang Transgenik Katahdin RB ke Tanaman Kentang Non Transgenik A. Dinar Ambarwati, M. Herman, Agus Purwito , Eri Sofiari,& Hajrial Aswidinoor
277
Virus Influenza Novel H1N1 Babi di Indonesia NLP Indi Dharmayanti, Atik Ratnawati, & Dyah Ayu Hewajuli
289
Karakterisasi Produk Biosolubilisasi Lignit oleh Kapang Indigenus dari Tanah Pertambangan Batubara di Sumatera Selatan Irawan Sugoro, Sandra Hermanto,D. Sasongko,D. Indriani & P. Aditiawati
299
J. Biol. Indon. Vol 7, No. 2 (2011) Potensi Virus Avian Influenza H5NI Isolat A/Ck/West Java/Pwt-Wij/2006 Sebagai Vaksin R. Indriani, NLP I Dharmayanti, R.M.A Adjid, & Darminto Variasi dan kekerabatan genetik pada dua jenis baru belimbing (Averrhoa leucopetala Rugayah et Sunarti sp nov dan A. dolichorpa Rugayah et Sunarti sp nov., Oxalidaceae) berdasarkan profil Random Amplified Polymorphic DNA Kusumadewi Sri Yulita Pengaruh Dinamika Faktor Lingkungan Terhadap Sebaran Horisontal dan Vertikal Katak Hellen Kurniati Merekonstruksi Habitat Curik Bali Leucopsar rothschildi Stresemann, 1912 di Bali Bagian Barat Mas Noerdjito, Roemantyo &Tony Sumampau Struktur dan Komposisi Vegetasi Hutan Semusim Habitat Curik Bali (Leucopsar rothschildi Stresemann, 1912) di Kawasan Labuan Lalang, Taman Nasional Bali Barat Roemantyo Sumbangan Ilmu Etnobotani dalam Memfasilitasi Hubungan Manusia dengan Tumbuhan dan Lingkungannya Eko Baroto Walujo
Jurnal Biologi Indonesia 7(2): 277-287 (2011)
Kajian Pendahuluan: Perpindahan Gen dari Tanaman Kentang Transgenik Katahdin RB ke Tanaman Kentang Non Transgenik A. Dinar Ambarwati1, M. Herman1, Agus Purwito2 , Eri Sofiari3, & Hajrial Aswidinnoor2 1
Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian, Jl. Tentara Pelajar 3A, Bogor 16111 2 Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Kampus Darmaga, Bogor 16680 3 Balai Penelitian Tanaman Sayuran, Lembang, Jl. Tangkuban Perahu 517, Lembang, Bandung 40391 ABSTRACT Preliminary study: Gene transfer from transgenic potato Katahdin RB to non transgenic potato. One of the concerns associated with the release of transgenic crops, is the possibility of the gene flow from transgenic crops to neighboring crops of the same species or to related species. In plants, gene flow is a routine process occur through the natural hybridization. The opportunity for gene flow occur depends principally on two factors, the degree of sexual compatibility between donor and recipient species, and the physical distance between the two. The experiment was conducted to determine whether the gene flow from transgenic potato Katahdin RB to non transgenic was occurred, based on selection using a 50 mg/l kanamycin, and to estimate gene flow mediated by natural hybridization at different isolation distances. Preliminary result indicated that a rapid and simple method using MS0 liquid media with kanamycin 50 mg/l was effective for screening the seeds. There was a gene flow from transgenic potato Katahdin RB to non transgenic, based on a rapid and simple selection method using 50 mg/l of kanamycin as selectable marker. The isolation distance used in the study were 0.8, 1.6, 2.4, 3.2, 4.0, 4.8, 5.6, 6.4, 7.2, 8.0, 8.8, 9.6, 10.4, and 11.2 m from the row of transgenic potato Katahdin RB. The gene flow through natural hybridization at a isolation distances of (0.8 - 1.6 m), (2.4 – 4 m), and (4.8 – 6.4 m) from transgenic to non transgenic plants were 13.78, 10.92, and 3.82%, respectively. At a distance of 7.2 – 8 m, the frequency of gene flow was declined to 0%. The frequency of gene flow from transgenic potatoes to non transgenic potatoes markedly decreased by increasing the isolation distance, and was negligible at 7.2 m. Key words : natural hybridization, transgenic potato RB, kanamycin selection
PENDAHULUAN Kentang transgenik pertama kali diuji di lapangan uji terbatas atau LUT (confined field trial) di United Kingdom pada tahun 1987. Selama
kurun waktu empat tahun berikutnya, terdapat lebih dari 70 permohonan uji kentang transgenik di LUT yang telah disetujui di seluruh dunia (Chasseray & Duesing 1992), hampir 2% dari seluruh percobaan LUT kentang transgenik di 277
Ambarwati dkk.
dunia dilakukan di Amerika Tengah dan Selatan, kurang lebih 8% adalah untuk sifat toleran herbisida, 58% untuk ketahanan terhadap serangga hama, bakteri, cendawan patogen, dan sisanya untuk sifat perbaikan kualitas dan gengen penanda (Goy & Duesing 1995). Untuk tanaman transgenik yang akan dikembangkan di Indonesia dan digunakan sebagai bahan pangan dan pakan seperti jagung, kedelai, kentang, harus memenuhi persyaratan keamanan hayati. Dalam rangka pengaturan keamanan hayati telah dikeluarkan Peraturan Pemerintah (PP) Nomor 21 Tahun 2005 tentang Keamanan Hayati Produk Rekayasa Genetik (Herman 2009). Dalam PP No. 21 Tahun 2005 yang dimaksud dengan keamanan hayati adalah keamanan lingkungan, keamanan pangan, dan/atau keamanan pakan. Salah satu aspek yang perlu dikaji sehubungan dengan tanaman transgenik adalah kemungkinan risiko terjadinya perpindahan gen (gene flow) ke tanaman sekerabat atau ke kerabat liar (McPartlan & Dale 1994; Messeguer 2003). Perpindahan gen merupakan suatu peristiwa yang terjadi secara rutin melalui persilangan alami. Kemungkinan terjadinya perpindahan gen tergantung dari dua faktor, yaitu tingkat kompatibilitas seksual dan jarak isolasi antara spesies donor dan spesies penerima (McPartlan & Dale 1994). Jarak isolasi adalah jarak tanam antara baris tanaman transgenik ke kentang non transgenik. Pada tanaman, perpindahan gen dapat terjadi melalui penyebaran serbuk sari (pollen), biji, atau organ vegetatif (Lu 2008). Perpindahan gen dapat diukur 278
dengan mengidentifikasi suatu tanaman dalam suatu populasi, dengan marka (marker) genetik (transgen) yang khas, dan mengikuti keberadaan marka tersebut pada generasi lebih lanjut melalui teknik molekuler (Latta et al.1998). Analisis perpindahan gen dengan metode seleksi secara cepat untuk suatu transgen, dianggap sebagai cara yang efisien untuk identifikasi tanaman. Analisis laboratorium seperti Southern Blot, ELISA, uji aktivitas enzim merupakan metode yang mahal, memerlukan waktu lama, terutama ketika menganalisis sejumlah besar populasi tanaman (Howe & Feng 2004). Seleksi cepat dan sederhana (simple) telah dilakukan oleh Weide et al. (1989); De Block et al. (1984) dan McPartlan & Dale (1994). Evaluasi perpindahan gen sehubungan dengan penanaman kentang transgenik telah dilakukan di Kanada dan Amerika Serikat (Love 1994). Pengujian tingkat penyerbukan silang pada berbagai jarak isolasi dari tanaman kentang transgenik toleran herbisida klorsulfuron dilakukan oleh Tynan et al. (1990); McPartlan & Dale (1994), sedangkan Skogsmyr (1994) mengkaji frekuensi penyebaran transgen dari tanaman kentang transgenik yang mengandung gen penanda gus dan nptII. Banyaknya faktor yang mempengaruhi terjadinya perpindahan gen menyebabkan kuantifikasi perpindahan gen tidak mudah dilakukan (Messeguer 2003). Informasi mengenai jarak isolasi minimal yang disyaratkan dari tanaman transgenik ke tanaman non transgenik diperlukan dalam strategi manajemen berkaitan dengan
Kajian Pendahuluan: Perpindahan Gen dari Tanaman Kentang
perpindahan gen (Conner 2006), disamping faktor lain seperti isolasi fisik atau biologis (Celis et al. 2004). Di Indonesia, kajian perpindahan gen dari tanaman kapas transgenik Bt (CryIAc) ke kapas non Bt sudah dilakukan di Sulawesi Selatan (Purwito et al. 2001), sedangkan analisis perpindahan gen untuk tanaman kentang transgenik RB belum pernah dilaporkan di Indonesia. Pada penelitian ini dilakukan studi pendahuluan untuk mengetahui terjadinya perpindahan dari tanaman kentang transgenik RB ke tanaman kentang non transgenik, menggunakan metode seleksi cepat dengan marka kanamisin 50 mg/l dan tingkat persilangan alami pada berbagai jarak isolasi antara tanaman kentang transge-nik RB dengan tanaman kentang non transgenik, yang berkaitan dengan perpindahan gen. BAHAN DAN CARA KERJA Kajian perpindahan gen dilakukan di Balai Penelitian Tanaman Sayuran, Lembang, Oktober 2008-Mei 2009. Materi genetik yang digunakan adalah tanaman kentang transgenik Katahdin SP951 yang membawa gen RB sebagai sumber serbuk sari, dan Katahdin non transgenik, Granola serta Atlantic. Transgenik Katahdin SP951 dan Katahdin non transgenik diperoleh dari Universitas Wisconsin, Amerika Serikat melalui kerjasama USAID - ABSP (Agricultural Biotechnology Support Project) II. Materi yang digunakan adalah biji hasil persilangan antara tanaman kentang transgenik Katahdin SP951 dengan Atlantic. Biji disterilisasi dengan alkohol
70% dan dikecambahkan dalam cawan petri yang berisi media MS0 (MS tanpa penambahan zat pengatur tumbuh). Biji yang berkecambah ± 0.3 – 0.5 cm diseleksi, baik pada media MS0 padat dengan penambahan 50, 75 dan 100 mg/ l kanamisin maupun pada media MS0 cair dengan penambahan kanamisin 50 dan 75 mg/l. Biji berkecambah yang dapat tahan atau lolos pada seleksi kanamisin, ditanam dalam pot kecil berisi media campuran arang sekam, tanah dan pupuk kandang dalam perbandingan volume 2:1:1. Untuk mengkonfirmasi terjadinya perpindahan gen pada tanaman yang lolos seleksi kanamisin, dilakukan analisis PCR. Daun tanaman diambil untuk diisolasi DNAnya (Fulton et al. 1995) kemudian dilakukan analisis molekuler PCR, dengan primer 1-5(5’-CTCATTTT ACCCCTACAA-3’) dan primer 3-5 (5’CGCAAAACCTGGGAAAAT-3’) serta primer cf1 (5’-TAAGCATGAGTT GGAATAACT-3’) dan primer cr1 (5’CGGTCAGAAGAGGATAAGGGA-3'). Umbi kentang transgenik Katahdin SP951, Katahdin non transgenik, Granola dan Atlantic ditumbuhkan sampai muncul tunas (± 2-3 cm) kemudian ditanam di lapang. Tanah diolah dalam bedengan berukuran 0.4 x 6 m untuk setiap baris nomor tanaman yang akan diuji, kemudian dibuat lubang tanam yang berjarak 40 cm pada tiap bedengan. Jarak antar baris bedengan adalah 0.8 m. Bibit tanaman ditanam pada setiap lubang, dan pemupukan dilakukan dengan pupuk kandang 30 ton/ha, NPK (15-15-15) 800 kg/ha, dengan dosis ¾ diberikan pada saat tanam dan 1/4 bagian pada saat tanaman berumur 30 hari. Pemeliharaan terhadap 279
Ambarwati dkk.
organisme pengganggu tumbuhan (OPT) dilakukan dengan penyemprotan insektisida maupun fungisida. Tanaman transgenik Katahdin SP951 ditanam dalam satu baris bedengan, ditengahtengah plot. Sedangkan tanaman non transgenik Katahdin, Granola, dan Atlantic ditanam secara berseling pada satu baris bedengan, dengan berbagai jarak isolasi mengikuti pola tanam pada budidaya kentang, yaitu 0.8, 1.6, 2.4, 3.2, 4.0, 4.8, 5.6, 6.4, 7.2, 8.0, 8.8, 9.6, 10.4, dan 11.2 m dari baris tanaman transgenik. Plot percobaan dan pertanaman di lapang disajikan pada Gambar 1. Seleksi secara cepat dilakukan menggunakan kanamisin sebagai marka seleksi. Semua buah yang terbentuk pada tanaman non transgenik pada berbagai jarak isolasi, diproses untuk mendapatkan biji. Semua biji disterilkan dengan alkohol 70% dan direndam dalam larutan GA3 1500 ppm selama satu malam untuk pematahan dormansi. Biji dikecambahkan dalam cawan petri yang berisi media MS0 (MS tanpa penambahan zat pengatur tumbuh) cair. Biji yang berkecambah ± 0.3 – 0.5 cm dipindahkan ke media seleksi yaitu MS0 cair dengan penambahan kanamisin 50 mg/l, sedangkan biji yang tidak berkecambah dianggap tidak mempunyai viabilitas untuk tumbuh sehingga tidak diseleksi. Biji yang tahan dan tumbuh membentuk tunas daun hijau atau tidak mengalami bleaching selama diseleksi dalam media kanamisin, dianggap telah lolos seleksi. Perpindahan gen melalui tingkat persilangan alami diamati pada jarak isolasi 0.8 – 1.6 m, 2.4 – 4 m, 4.8 – 6.4 m dan 7.2 – 8 m dari tanaman transgenik 280
ke tanaman non transgenik, berdasarkan biji berkecambah yang lolos seleksi kanamisin. HASIL Uji pendahuluan introgresi gen melalui persilangan alami dengan metode seleksi secara cepat Uji pendahuluan seleksi secara cepat untuk biji hasil persilangan, menunjukkan bahwa semua biji yang diseleksi ternyata semuanya tahan dan dapat tumbuh, setelah ± 3 minggu pada media MS0 padat dengan kanamisin 50, 75, maupun 100 mg/l (Gambar 2). Seleksi dengan cara ini ternyata tidak efektif karena tidak bisa menyeleksi biji tahan dan tidak tahan, sehingga perlu dicari alternatif lainnya. Seleksi pada media MS0 cair, baik dengan kanamisin 50 maupun 75 mg/l dapat menyeleksi biji berkecambah yang tahan dan tidak tahan. Biji berkecambah yang lolos seleksi kanamisin selanjutnya dianalisis secara molekuler untuk memastikan ada tidaknya introgresi gen RB. Dari semua tanaman yang lolos seleksi kanamisin 50 mg/l maupun 75 mg/ l ternyata positif mengandung gen RB, dengan munculnya produk amplifikasi berukuran 619 bp untuk produk N-term dan 840 bp untuk produk C-term (Gambar 3). Untuk tahap selanjutnya seleksi dilakukan menggunakan media MS0 cair dengan kanamisin 50 mg/l karena sudah bisa menyeleksi biji yang tahan dan tidak tahan. Kajian perpindahan gen Penelitian pada berbagai jarak isolasi yaitu 0.8 - 11.2 m antara tanaman
Kajian Pendahuluan: Perpindahan Gen dari Tanaman Kentang
0.8 m
0.8 m
4.0
3.2
2.4
1.6
0.8
40 cm
x x x x x x x x x xx x x x x x x x x xx
11.2 m
6m
0.8
1.6
2.4 3.2 4.0
…… 11.2 m
x : Transgenik Katahdin SP951 - : Non transgenik
Gambar 1 Plot percobaan (atas) dan penanaman di lapang pada analisis perpindahan gen (bawah)
transgenik Katahdin SP951 dengan non transgenik menunjukkan bahwa buah hanya terbentuk pada jarak isolasi 0.8 sampai 8 m (Tabel 1). Sebanyak 6 buah kentang sudah gugur sebelum masak sehingga tidak dapat diproses untuk seleksi lebih lanjut, karena belum terbentuk biji. Biji yang berasal dari 67 buah yaitu sebanyak 7772 biji diproses untuk diseleksi lebih lanjut. Seleksi biji hasil persilangan alami dalam media kanamisin 50mg/l ditampilkan pada Gambar 4. Biji dengan kecambah ± 0.3 sampai 0.5 cm (Gambar 4a) dipindahkan ke media seleksi. Setelah kurang lebih 4 – 6 minggu diseleksi, daun tanaman yang tahan akan tetap hijau segar dan dianggap telah lolos seleksi kanamisin,
sedangkan tunas daun yang tidak tahan, akan berubah warnanya menjadi kuning pucat atau putih (Gambar 4b) atau sama sekali tidak tumbuh tunas daun (Gambar 4 c) dan dianggap tidak lolos seleksi. Semaian tahan dapat ditanam dan dipelihara dalam media arang sekam dan pupuk kandang (Gambar 4d). Tidak semua biji yang diproses dapat berkecambah. Kemampuan biji untuk dapat berkecambah berkisar dari 35.08 sampai 60.52% (Tabel 1). Seleksi hanya dilakukan pada biji yang mempunyai viabilitas untuk berkecambah. Hasil seleksi dengan metode secara cepat menggunakan kanamisin 50 mg/l, menunjukkan bahwa 55 sampai 82% biji berkecambah tidak tahan dalam seleksi, 281
Ambarwati dkk.
a
b
c
Gambar 2 Seleksi biji pada media MS0 padat, semua dapat tumbuh pada kanamisin 50 mg/l (a), 75 mg/l (b) dan 100 mg/l (c). M
1
2
3
4
5
6
7
8
9
M 1
2
3 4
5
6
7
8
9
840 bp 619 bp
A
B
Gambar 3 Hasil amplifikasi PCR: A) N-term end dan B) C term-end pada biji hasil persilangan yang lolos seleksi kanamisin. M: 1 Kb DNA ladder, 1-3: biji lolos seleksi kanamisin 50 mg/l, 4 – 6: biji lolos seleksi kanamisin 75 mg/l, 7: transgenik Katahdin SP951, 8: Atlantic, 9: H2O. Tabel 1 Seleksi cepat biji hasil persilangan alami tanaman kentang transgenik dengan non transgenik pada berbagai jarak isolasi Seleksi kanamisin 50 mg/l Biji berkecambah yang diseleksi*
Tunas daun hijau**
Tunas daun kuning**
Tunas daun putih**
Tidak tumbuh tunas daun**
2234
1139 (50.98)
157 (13.78)
93 (8.17)
138 (12.12)
751 (65.94)
28
2708
1639 (60.52)
179 (10.92)
184 (11.23)
212 (12.93)
1064 (64.92)
4.8 - 6.4
24
2805
996 (35.08)
38 (3.82)
50 (5.02)
89 (8.94)
819 (82.23)
7.2 - 8.0
1
25
9 (36)
0 (0)
1 (11.11)
3 (33.33)
5 (55.56)
Jumlah buah
Jumlah biji
0.8 -1.6
20
2.4 - 4.0
Jarak isolasi (m)
*: Persentase dihitung dari jumlah biji, **: Persentase dihitung dari biji berkecambah yang diseleksi
282
Kajian Pendahuluan: Perpindahan Gen dari Tanaman Kentang
yang ditandai dengan tidak adanya pertumbuhan lebih lanjut, dan tidak dapat membentuk tunas daun. Sebanyak 5 sampai 33% biji dapat tumbuh membentuk tunas daun hijau, namun demikian dalam perkembangannya tunas daun mengalami bleaching menjadi kuning atau putih setelah 1 sampai 2 minggu dalam seleksi kanamisin. Hal ini mengindikasikan bahwa biji tersebut tidak tahan. Sebaliknya, biji berkecambah yang mampu bertahan, akan tumbuh membentuk tunas daun yang tetap berwarna hijau,
A
B
setelah 4 sampai 6 minggu dalam media seleksi kanamisin. Persentase tingkat persilangan alami untuk mengetahui terjadinya perpindahan gen dari tanaman kentang transgenik RB ke tanaman kentang non transgenik dengan metode seleksi cepat, ditentukan berdasarkan biji berkecambah yang dapat tahan atau lolos seleksi kanamisin dengan membentuk tunas daun hijau. Pada jarak isolasi 0.8 sampai 1.6 m dari tanaman transgenik ke tanaman non transgenik, terjadi persilangan alami sebesar 13.78% (Tabel 2). Pada jarak isolasi 2.4 - 4 m
D
C
Gambar 4. Seleksi biji hasil persilangan alami. Perkecambahan biji pada media MS0 cair (a), Biji berkecambah yang diseleksi dalam media MS0 cair + kanamisin 50 mg/l, dengan tunas daun hijau, kuning atau putih (b) atau tidak dapat membentuk tunas daun (c) dan semaian yang ditanam dan dipelihara dalam media arang sekam dan pupuk kandang (d). Tabel 2 Perpindahan gen melalui persilangan alami berdasarkan seleksi kanamisin pada berbagai jarak isolasi Jarak isolasi (m) 0.8 -1.6
Biji berkecambah yang diseleksi 1139
Lolos seleksi kanamisin* 157 (13.78)
Tumbuh jadi tanaman** 5 (3.18)
2.4 - 4.0
1639
179 (10.92)
4 (2.23)
4.8 - 6.4
996
38 (3.82)
1 (2.63)
7.2 - 8.0
9
0 (0)
0 (0)
*: Persentase dihitung dari biji berkecambah yang diseleksi, **: Tanaman berasal dari tunas lolos seleksi kanamisin
283
Ambarwati dkk.
dan 4.8 - 6.4 m, berturut-turut terjadi persilangan alami sebesar 10.92% dan 3.82%, dan pada jarak isolasi 7.2 - 8 m tidak ada lagi persilangan alami karena tidak ada biji berkecambah yang lolos seleksi kanamisin. Persentase tingkat persilangan alami semakin kecil dengan bertambah jauhnya jarak isolasi. Pada Tabel 2 dapat dilihat bahwa tidak semua biji berkecambah yang lolos seleksi kanamisin dapat tumbuh menjadi tanaman dengan akar dan daun. Dapat dikatakan bahwa terjadinya perpindahan gen melalui persilangan alami dapat mempengaruhi viabilitas dan menghambat pertumbuhan tanaman. PEMBAHASAN Seleksi introgresi gen melalui persilangan alami dilakukan menggunakan media MS0 cair dengan kanamisin 50 mg/l karena sudah bisa menyeleksi biji yang tahan dan tidak tahan. Pertimbangan pemakaian ini mengacu pada proses transformasi tanaman kentang. Seleksi transforman RB dilakukan dengan media ZIG (Cheng & Veilleux 1991) yang mengandung kanamisin 50 mg/l. Plasmid biner pCLD04541 yang digunakan untuk trans-formasi kentang, selain mengandung gen RB juga membawa gen nptII, sehingga tanaman yang lolos seleksi kanamisin akan mengandung gen RB (Song et al. 2003). Seleksi cepat dan simpel untuk introgresi gen dilakukan oleh Weide et al. (1989) di rumah kaca menggunakan marka seleksi kanamisin. Tanaman transgenik tomat muda dengan tiga sampai empat daun, disemprot larutan 284
kanamisin. Daun tanaman yang tidak tahan berubah menjadi putih dalam waktu 7 hari, sedangkan tanaman dengan daun tetap hijau dan tidak ada nekrosis menunjukkan tanaman tahan dan mengandung produk gen seleksi. De Block et al. (1984) menguji ketahanan biji F1 hasil penyerbukan tanaman tembakau transgenik, yang diseleksi pada media padat B5 dengan penambahan 100 mg/l kanamisin. Biji yang tahan dapat berkecambah dan membentuk semaian setelah 3 minggu,biji yang peka meskipun dapat berkecambah, tetapi setelah 1 minggu kecambah tidak dapat tumbuh, mengalami etiolasi dan mati setelah 2 minggu dalam media seleksi. Skrining ketahanan pada biji dari persilangan alami tanaman kentang transgenik varietas Desiree dengan non transgenik dilakukan oleh McPartlan & Dale (1994). Biji disterilisasi dan ditanam pada media MS0 padat dengan 200 mg/l kanamisin. Semaian dikategorikan sebagai peka apabila mengalami bleaching atau memutih, sedangkan tanaman yang tahan masih tetap hijau setelah 2 bulan dalam media seleksi. Perpindahan gen melalui persilangan alami pada penelitian ini adalah sebesar 0 – 13.78%. Menurut Plaisted (1980) perkiraan tingkat penyerbukan silang tanaman kentang pada kondisi lapang berkisar dari 0 sampai 20%, meskipun beberapa penelitian lain menunjukkan bahwa potensi terjadinya penyerbukan silang relatif kecil, dan penyebaran serbuk sari pada umumnya terbatas (Harding & Harris 1994). Kemungkinan terjadinya transfer gen melalui persilangan alami ditentukan oleh
Kajian Pendahuluan: Perpindahan Gen dari Tanaman Kentang
jarak fisik antara spesies donor dan spesies penerima (McPartlan & Dale 1994) serta sistem perkawinan dan model penyerbukan (Messeguer 2003; Lu 2008). Menurut Treu dan Emberlin (2000) tingkat penyebaran serbuk sari pada tanaman kentang berhubungan dengan jenis serangga penyerbuk atau polinator. Bumblebees, seperti Bombus funebris di Peru dan Bombus impatiens di Amerika Serikat merupakan polinator yang baik untuk kentang (OECD 1997), yang bergerak atau berpindah hanya pada jarak yang pendek diantara bunga, sehingga sebagian besar serbuk sari tertahan atau tersimpan disekitar sumber serbuk sari (Skogsmyr 1994). McPartlan & Dale (1994) mengamati frekuensi perpindahan gen pada berbagai jarak isolasi antara tanaman kentang transgenik Desiree toleran herbisida dengan non transgeniknya. Pada kentang transgenik ditanam secara berseling dengan non transgenik, atau pada jarak tanam dimana daunnya saling bersinggungan, frekuensi progeni tanaman non transgenik yang mengandung gen ketahanan kanamisin berkisar dari 23.1 sampai 28.8%. Pada jarak isolasi 3 dan 10 m, frekuensinya berkurang masing-masing menjadi 2% dan 0.017%. Dengan bertambah jauhnya jarak isolasi sampai 20 m, tidak lagi terjadi penyerbukan silang antara tanaman kentang transgenik dan non transgenik. Pengujian dispersal transgen melalui serbuk sari dari tanaman kentang transgenik toleran herbisida klorsulfuron ke tanaman non transgenik yang dilakukan di New Zealand (Tynan et al. 1990), menunjukkan pada jarak isolasi
1.5 sampai 3 m frekuensi hibrida yang mengandung marka transgen sebesar 1%, dan pada jarak 3-4.5 m, frekuensinya turun menjadi 0.05%. Pada jarak isolasi 4.5 - 6 m dan 9 sampai 10 m tidak dijumpai hibrida yang toleran klorsulfuron, atau tidak ada perpindahan gen. Beberapa penelitian lapang pada tanaman kentang transgenik yang mengandung transgen sebagai penanda, menunjukkan bahwa penyebaran transgen oleh serbuk sari ke tanaman kentang lainnya sangat terbatas dan tidak terjadi pada jarak lebih dari 10 m (Conner & Dale 1996). Tindakan manajemen untuk meminimalkan pindahnya transgen yang dimediasi serbuk sari, dapat dilakukan dengan pembatas fisik, meliputi isolasi spasial, yaitu menanam spesies lain diantara plot tanaman transgenik dengan non transgenik, isolasi temporal yaitu dengan perbedaan waktu tanam antara transgenik dengan non transgenik serta pembatas biologi, seperti penggunaan tanaman transgenik mandul jantan (Lu 2008). Disamping itu, informasi mengenai jarak isolasi minimal yang disyaratkan dari tanaman transgenik ke non transgenik, diperlukan untuk strategi manajemen perpindahan gen (Conner 2006). KESIMPULAN Perpindahan gen terjadi melalui persilangan alami dari tanaman kentang transgenik RB ke tanaman kentang non transgenik, berdasarkan metode seleksi secara cepat dengan marka kanamisin 50 mg/l. Perpindahan gen melalui persilangan alami pada jarak isolasi (0.8 - 1.6 m), (2.4285
Ambarwati dkk.
4 m), dan (4.8–6.4 m) dari tanaman kentang transgenik RB ke tanaman non transgenik, berturut- turut s 13.78, 10.92, dan 3.82%. Pada jarak isolasi (7.2 – 8 m) sudah tidak terjadi persilangan alami (0%). Persentase perpindahan gen melalui persilangan alami semakin menurun dengan bertambah jauhnya jarak isolasi. DAFTAR PUSTAKA Celis, C., M. Scurrah, S. Cowgill, S. Chumbiauca, J. Green, J. Franco, G. Main, D. Kilzebrink, RGF. Visser, & HJ. Atkinson. 2004. Environmental biosafety and transgenic potato in a centre of diversity for this crop. Nature 432: 222-225. Conner, AJ. & PJ. Dale. 1996. Reconsideration of pollen dispersal data from field trials of transgenic potatoes. Theor. Appl. Genet. 92(5): 505-508. Conner, AJ. 2006. Biosafety evaluation of transgenic potatoes: Gene flow from transgenic potatoes. International Symposium, Ecological and Environmental Biosafety of Transgenic Plants.127-140. Chasseray, E. & J. Duesing. 1992. Field trials of transgenic plants an overview. Agro-Food-Industry Hi-Tech 3(4):5-10. Cheng, J. & RE. Veilleux . 1991. Genetic analysis of protoplast cultureability in Solanum phureja. Plant Science. 75: 257-265. De-Block, M., L. Herrera-Estrella, M. Van Montagu, J. Schell, & P. 286
Zambryski. 1984. Expression of foreign genes in regenerated plants and in their progeny. The EMBO J. 3(8):16 81-1689. Fulton, TM., J. Chunwongse, & SD. Tanksley. 1995. Microprep protocol for extraction of DNA from plants. Plant Mol. Biol. Rep. 13(3):207209. Goy, PA. & JH. Duesing. 1995. From pots to plots: genetically modified plants on trial. Bio/Technology 13:454-458. Harding, K. & PS. Harris. 1994. Risk assessment of the release of genetically modified plants. A review. MAFF. Herman, M. 2009. Pengaturan keamanan tanaman PRG di Indonesia. Dalam: Purwantara B & M. Thohari (eds.). Tanaman Produk Rekayasa Genetik dan Kebijakan Pengembangannya. Volume 2. Status global tanaman produk rekayasa genetik dan regulasinya. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Biotekno-logi dan Sumber Daya Genetik Pertanian. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Departemen Pertanian. 105-132. Howe, AR. & PCC. Feng. 2004. Assay for the detection of selectable marker expression in plants. Patent Application Publication. 1-10. Latta, RG., YB. Linhart, D. Fleck, & M. Elliot. 1998. Direct and indirect estimates of seed versus pollen movement within a population of ponderosa pine. Evolution 52:61-67.
Kajian Pendahuluan: Perpindahan Gen dari Tanaman Kentang
Love, SL. 1994. Ecological risk of growing transgenic potatoes in the United States and Canada. Amer. Potato J. 71:647-658. Lu, BR. 2008. Transgene escape from GM crops and potential biosafety consequences: An environmental perspective. Collection of Biosafety Reviews 4:66-141. Messeguer, J. 2003. Gene flow assessment in transgenic plants. Plant Cell, Tissue and Organ Culture 73:201-212. McPartlan, HC. & PJ. Dale. 1994. An assessment of gene transfer by pollen from field grown transgenic potatoes to non transgenic potatoes and related species. Transgenic Research 3:216-225. [OECD] Organization for Economic Cooperation and Development. 1997. Consensus Document on the Biology of Solanum tuberosum subsp. tuberosum (Potato). OECD Environmental Health Safety Publications, Series on Harmonization of Regulatory Oversight in Biotechnology. No 8. Environment Directorate. Paris. 27. Purwito, A., H. Aswidinnoor, & N. Amin. 2001. Gene flow kapas transgenik di Sulawesi Selatan: Jarak dan frekuensi persilangan luar pada kapas transgenik. Laporan Kajian Kapas Bt sub bidang Analisis Risiko Lingkungan. Makalah dipresentasikan dalam Diskusi Ilmiah tentang Evaluasi Pelepasan Terbatas Kapas Bt di Sulawesi Selatan. Bogor, 21 November 2001.
Plaisted, RL. 1980. Potato. In : Fehr WR. & HH. Hadley (eds.). Hybridisation of crop plants. American Society of Agronomy, Madison. 483-494. Song, J., JM. Bradeen, SK. Naess, JA. Raasch, SW. Wielgus, GT. Haberlach, J. Liu, H. Kuang, S. Austin-Phillips, CR. Buell, JP. Helgeson, & J. Jiang. 2003. Gene RB cloned from Solanum bulbocastanum confers broad spectrum resistance to potato late blight. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100: 9128-9133. Skogsmyr, I. 1994. Gene dispersal from transgenic potatoes to conspecifics: A field trial. Theor. App. Gen. 88:770-774. Treu, R. & J. Emberlin. 2000. Pollen dispersal in the crops Maize (Zea mays), Oil seed rape (Brassica napus ssp oleifera), Potatoes (Solanum tuberosum), Sugar beet (Beta vulgaris ssp vulgaris) and Wheat (Triticum aestivum). Soil Association. Tynan, JL., MK. Williams, & AJ. Conner. 1990. Low frequency of pollen dispersal from a field trial of transgenic potatoes. J. Gen. Breed. 44:303-306. Weide, R., M. Koornneef, & P. Zabel. 1989. A simple, nondestructive spraying assay for the detection of an active kanamycin resistance gene in transgenic tomato plants. Theor. Appl. Genet.78:169-172. Memasukkan: Maret 2011 Diterima: Juni 2011 287
J. Biol. Indon. Vol 7, No.2 (2011) PANDUAN PENULIS
Naskah dapat ditulis dalam bahasa Indonesia atau bahasa Inggris. Naskah disusun dengan urutan: JUDUL (bahasa Indonesia dan Inggris), NAMA PENULIS (yang disertai dengan alamat Lembaga/ Instansi), ABSTRAK (bahasa Inggris, maksimal 250 kata), KATA KUNCI (maksimal 6 kata), PENDAHULUAN, BAHAN DAN CARA KERJA, HASIL, PEMBAHASAN, UCAPAN TERIMA KASIH (jika diperlukan) dan DAFTAR PUSTAKA. Naskah diketik dengan spasi ganda pada kertas HVS A4 maksimum 15 halaman termasuk gambar, foto, dan tabel disertai CD. Batas dari tepi kiri 3 cm, kanan, atas, dan bawah masingmasing 2,5 cm dengan program pengolah kata Microsoft Word dan tipe huruf Times New Roman berukuran 12 point. Setiap halaman diberi nomor halaman secara berurutan. Gambar dalam bentuk grafik/diagram harus asli (bukan fotokopi) dan foto (dicetak di kertas licin atau di scan). Gambar dan Tabel di tulis dan ditempatkan di halam terpisah di akhir naskah. Penulisan simbol α, β, χ, dan lain-lain dimasukkan melalui fasilitas insert, tanpa mengubah jenis huruf. Kata dalam bahasa asing dicetak miring. Naskah dikirimkan ke alamat Redaksi sebanyak 3 eksemplar (2 eksemplar tanpa nama dan lembaga penulis). Penggunaan nama suatu tumbuhan atau hewan dalam bahasa Indonesia/Daerah harus diikuti nama ilmiahnya (cetak miring) beserta Authornya pada pengungkapan pertama kali. Daftar pustaka ditulis secara abjad menggunakan sistem nama-tahun. Contoh penulisan pustaka acuan sebagai berikut : Jurnal : Hara, T., JR. Zhang, & S. Ueda. 1983. Identification of plasmids linked with polyglutamate production in B. subtilis. J. Gen. Apll. Microbiol. 29: 345-354. Buku : Chaplin, MF. & C. Bucke. 1990. Enzyme Technology. Cambridge University Press. Cambridge. Bab dalam Buku : Gerhart, P. & SW. Drew. 1994. Liquid culture. Dalam : Gerhart, P., R.G.E. Murray, W.A. Wood, & N.R. Krieg (eds.). Methods for General and Molecular Bacteriology. ASM., Washington. 248-277. Abstrak : Suryajaya, D. 1982. Perkembangan tanaman polong-polongan utama di Indonesia. Abstrak Pertemuan Ilmiah Mikrobiologi. Jakarta . 15 –18 Oktober 1982. 42. Prosiding : Mubarik, NR., A. Suwanto, & MT. Suhartono. 2000. Isolasi dan karakterisasi protease ekstrasellular dari bakteri isolat termofilik ekstrim. Prosiding Seminar nasional Industri Enzim dan Bioteknologi II. Jakarta, 15-16 Februari 2000. 151-158. Skripsi, Tesis, Disertasi : Kemala, S. 1987. Pola Pertanian, Industri Perdagangan Kelapa dan Kelapa Sawit di Indonesia.[Disertasi]. Bogor : Institut Pertanian Bogor. Informasi dari Internet : Schulze, H. 1999. Detection and Identification of Lories and Pottos in The Wild; Information for surveys/Estimated of population density. http//www.species.net/primates/loris/ lorCp.1.html.
J. Biol. Indon. Vol 7, No. 2 (2011)
Kajian Pendahuluan: Perpindahan Gen dari Tanaman Kentang Transgenik Katahdin RB ke Tanaman Kentang Non Transgenik A. Dinar Ambarwati, M. Herman, Agus Purwito , Eri Sofiari,& Hajrial Aswidinoor
277
Virus Influenza Novel H1N1 Babi di Indonesia NLP Indi Dharmayanti, Atik Ratnawati, & Dyah Ayu Hewajuli
289
Karakterisasi Produk Biosolubilisasi Lignit oleh Kapang Indigenus dari Tanah Pertambangan Batubara di Sumatera Selatan Irawan Sugoro, Sandra Hermanto,D. Sasongko,D. Indriani & P. Aditiawati
299
Potensi Virus Avian Influenza H5NI Isolat A/Ck/West Java/Pwt-Wij/2006 Sebagai Vaksin R. Indriani, NLP I Dharmayanti, R.M.A Adjid, & Darminto
309
Variasi dan kekerabatan genetik pada dua jenis baru belimbing (Averrhoa leucopetala Rugayah et Sunarti sp nov dan A. dolichorpa Rugayah et Sunarti sp nov., Oxalidaceae) berdasarkan profil Random Amplified Polymorphic DNA Kusumadewi Sri Yulita
321
Pengaruh Dinamika Faktor Lingkungan Terhadap Sebaran Horisontal dan Vertikal Katak Hellen Kurniati
331
Merekonstruksi Habitat Curik Bali Leucopsar rothschildi Stresemann, 1912 di Bali Bagian Barat Mas Noerdjito, Roemantyo &Tony Sumampau
341
Struktur dan Komposisi Vegetasi Hutan Semusim Habitat Curik Bali (Leucopsar rothschildi Stresemann, 1912) di Kawasan Labuan Lalang, Taman Nasional Bali Barat Roemantyo
361
Sumbangan Ilmu Etnobotani dalam Memfasilitasi Hubungan Manusia dengan Tumbuhan dan Lingkungannya Eko Baroto Walujo
375
