TRANSFORMASI GENETlKA PADA PADl (Oryza sativa L.) KULTIVAR RAJALELE (JAVANICA) MELALUI Agrobacterium tume!aciells
MAYA FIRDAUSI PRAYUDHANI
JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 1998
RlNGKASAN MA YA FIRDAUSI PRAYUDHANI. Trunsformnsi Gcnctiku pndn Padi (O(l'za saril'a L.) Kultivar RajaJclc (Juvanica) Mclalui Agrobacleriul1I fllme/aciells (Genetic Trans/ormation of 11ldolleS;11l1 JlIl'lInica Rice (Orrza sativa L.) CI'. Raja/ele Mediatell by Agrohacterilll11 tllmefacien.\'). Dibimbing oleh
PUSPA DEWI TJONDRONEGORO dan INEZ HORTENSE SLAMET-LOE)))N. Transformasi genetika melalui Agrobaclerium lume/llciens telah banyak dilakukan pada lanaman dikoti!. Dengan penyesuaian kondisi kokultivasi. transfom,"si genetika melalui A. /umejaciens dapal dilakukan pada tanaman monokotil termasuk padi (Oryza sa/iva L.). Pada penclitian ini transformas; genetika dilakukan pada kultivar padi lokallndonesia (Rajalele) melalui A. IUmejaciens. Padi kultivar Rajalele transgenik telah berhasil dirakit melalui A. lume/aciens yang mengandung vektor ganda (biner) dan penyesuaian kondisi kokultivasi berupa penambahan senyawa fenolik acelmyringone, glukosa dan pH ekstraseluler 5.2. Sebagai pembanding, transformasi juga berhasil dilakukan pada kultivar koshihikari (ras Japonica). Gen-gen penyandi enzim hygromycin phosphotransferase (HPT) dan I)-glucuronidase yang terdapat di dalam vektor ganda pIG 121 Hm berhasil disisipkan ke kromosom padi kultivar Raja1ele melalui A. lum~raciens strain super virulen EHA 101 pada kerapatan 2.10', 5. 10' dan 10· sel/ml dengan hasil yang tidak berbeda nyata dcngan kultivar Koshihikari. Kerapatan 2. 10' sel/m! memberikan hasil kalus transgenik tertinggi, sedangkan jumlab tanaman transgenik tertinggi dilmsilkan dari kalus yang dikokultivasi pada kerapatan 5. 10' sellm!. Uji GUS menunjukkan babwa kalus transgenik mengekspresikan gen gus, sedangkan analisis DNA total tanaman transgenik dengan PCR menunjukkan babwa gen hpl telab tersisip di kromosom tanaman padi.
TRANSFORMASI GENETIKA PADA PADI (Oryza sativa L.) KULTIVAR RAJALELE (JA V ANICA) MELALUI Agrobacterium tumefaciells
MAYA FIRDAUSI PRAYUDHANI
Skripsi sebagai salab satu syarat untuk memperoleh gelar Srujana Sains pada Jurusan Biologi
JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERT ANIAN BOGOR BOGOR 1998
Judul
Transformasi Genetika pada Padi (O/yza sativa L.) Kultivar Rajalele (Javanica) Melalui Agrobaclerillm Illmefaciells
Nama
Maya Firdausi Prayudhani
NIM
G29.0399
Menyetujui,
I ~-i I ')"-;" ~~,;-- ,( ())/(,/
.----
Dr. Ir. Puspa Dewi Tjondronegoro
Dr. Ir. Inez Hortense Slamet Loedin
Pembimbing I
Pembimbing II
Ketua Jurusan
Tanggal Lulus : 15 Januari 1998
RIWAYATHIDUP
Penulis Dilahirkan di Jakarta pada tanggal 22 Marct 1974 sebagai anak pcrtama dari cmral bersaudara, anak dari pasangan Hambali Mansur dan Sofiyah. Tahun 1992 penulis lulus dari SMA Negeri Bangil dan kemudian masuk ke IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB pada tahun yang sarna. Tahun 1993 penulis memilih Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan I1mu Pengetahuan Alam. Selama masa perkuliahan, penulis pemah menjadi asisten mata ajaran Biologi 1994-1995, asisten mata ajaran Genetika Dasar 1996, dan asisten mata ajaran Fisiologi Tumbuhan 1997. Selain itu penulis juga berkesempatan menjadi pegawai honorer di Pusat Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi LIPI.
PRAKATA
Syukul' Alhamdulillah, penulis pan.iatkan kehadirnt Allah SWT. yang telah memberikan rahmat, hidayah dan karunia-Nya sehingga penulis dapal menyelesaikan karya ilmiah yang ber.iudul Transformasi Genetik pada Padi (Oryza saliva L) Kultivar Rajalele (Javaniea) Melalui Agrobaelerium
lum~faciens.
Shalawat serta salam selalu lereurah kepada Nabi Muhammad SAW. yang lelah menyampaikan keagungan Islam kepada umalnya lidak lerkeeuali akan lingginya penghargaan Islam lerhadap I1mu Pengetahuan. Karya i1miah ini merupakan hasil penelilian yang dilaksanakan di Laboralorium Fisiologi Tumbuhan Jurusan Biologi FMIPA IPB dan di Pusal Penelitian dan Pengembangan Bioleknologi LlPI (Puslitbang Bioteknologi LlPI) Cibinong dari bulan Mei 1996 sampai bulan Seplember 1997. Dalam kesempalan illi penulis menyampaikan penghargaan dan terima kasih yang mendalam lerutama kepada Ibu Dr. 11'. Puspa Dewi Tjondronegoro dan Ibu Dr. Ir. Inez Hortense Slamel-Loedin selaku pembimbing alas segala bimbingan, nasehal serta saran-saran maupun kritik beliau, Bapak Dr. Jr. Suharsono, DEA dari komisi pendidikan Jurusan Biologi alas saran dan kritik beHau. Terima kasih juga penulis ueapkan
kepada Mbak Wuryan serta rekan-rekan kerja kelompok Padi, staf dan tekIDsi
Puslitbang Bioteknologi LIPI, Mbak Neni serta slaf dan lekIDsi Laboratorium Fisiologi Tumbuhan Jurusan Biologi FMlPA IPB, Laboralorium Biologi Terpadu Jurusan Biologi FMIPA IPB dan Bapak Tri Atmowidi (Laboralorium Zoologi Jurusan Biologi FMIPA IPB) atas segala bantuan lekIDs selama penelilian, kepada rekan-rekan di Jurusan Biologi, Imapas, Cikabuyutan IA dan semua pihak yang tidak dapal disebutkan satu persatu alas semua bantuannya. Curahan dan limpahan lerima kasih yang lak lerhingga juga penulis ueapkan kepada Ayahanda Hambali Mansur, Ibunda Sofiyah Hambali, Masila, Wirda, Mawdudi, Pak Nur, Keluarga Hj. Rahayu Ningsih dan Keluarga H. Mansur Moekri alas segala do'a dan dukungannya kepada penulis. Penulis menyadari bahwa dalam tulisan ini masih ada kekurangannya, namun demikian penulis berharap semoga karya ilmiah illi bermanfaat. Amin. Bogor, Januari 1998
Maya Firdausi Prayudhani
DAFTARISI l-Ialaman DAFTAR GAM BAR ____________________ ...................................................................... vi DAFTAR T ABEL ............................................................................................ _ vi DAFT AR LAMPIRAN .......................................................................................
vii
PENDAHULUAN Latar Belakang ............................................................................................. Tujuan .......................................................................................................
I 3
BAHAN DAN METODE ~~
......................................................................................................
Pembentuk~
4
Kalus ....................................................................................... Kultur Bakteri .............................................................................................. Kokultivasi ................................................................................................. Seleksi Kalus ............................................................................................ ... Uji GUS ..................................................................................................... Isolasi DNA untuk PCR .................................................................................. Perb~yakan DNA deng~ PCR (Polymerase Chain Reaction) .................................... Analisis Data ...............................................................................................
4 4 4 4 4 5 5 5
BASIL ...........................................................................................................
6
PEMBAHASAN ............................................................................................ ....
9
KESIMPULAN ................................................................................................. I I DAFTARPUSTAKA .......................................................................................... 12 LAMPIRAN ..................................................................................................... 14
DAFTAR GAMBAR No
Halaman Tell.,
I. Seleksi kalus pada media higromisin ....... .......... ...... ... ................. ......... ...... ....... ... 6
" Ekspresi geo gus pada salah satu kalus (A) dan daun (B) ............................................. 7 3. Hasil analisis PCR . ... .... ................................ .......... ........ ... ......................... .... 8
Lampiran 1. 1alur evolusi dua varietas terbudidaya (Lu dan Chang, 1980) ........................................ 15 2. Peta genetika A. lumefaciens EHA 101 (piG 121 Hm) (Hiei el aJ., 1994) ..........................
15
3. Perkembangan kalus ................................... .............. ................... ..... ..............
16
4. Perkembangan kalus sampai planlet ..................................................................... 17
DAFT AR TABEL Halaman
No
Tel<s
I. Kondisi PCR ................................................................................................ 5 2. Basil seleksi dan uji keberhasilan transformasi . .......... ......... ........ ............. ........ .... ... 6 3. Persentase rata-rata kalus resisten antibiotik higromisin pada kultivar Rajalele dan Koshihikari .................................................................................................. 7 4. Persentase rata-rata kalus resisten antibiotik higromisin pada rnasing-rnasing kerapatan ..... .... 7 5. Persentase rata-rata kalus yang beregenerasi .. ....... .... ......... ...... ......... .......... ........ .... 7 Lampiran
5. Perbandingan beberapa sifat-sifat morfologi dan fisiologi spesies 0. saliva L. (Chang & Bardenas, 1976).................................................................. ........................... 17 6. Media ......................................................... .'.............................................. 18 7. Analisis data ................................................................................................ I 8 8. Daftar nornor tanaman yang menunjukkan hasil positifterhadap uji GUS dan PCR .. :.......... 19
DAFTAR LAMPIRAN No
J·Julaman
1. Julur cvousi dua varietas terbudidaya (Lu & Chang, 1980) .......................................... IS
2. Peta genctika A. illlllejaciens EHA 101 (pIG 121 Hm) (Hiei et aI., 1994) ........................... IS 3. Perkembangan kalus ....................................................................................... 16 4. Pcrkembangan kalus sampai planle! ..................................................................... 17 5. Perbandingan beberapa sifat-sifa! morfologi dan fisiologi spesies 0. saliva L. (Chang & Bardenas, 1976) ............................................................................................. 17 6. Media ......................................................................................................... 18 7. Analisisdata ................................................................................................ 18 8. Daftar nomortanaman yang menunjukkan hasil positifterhadap uji GUS dan PCR ............. J 9
