TINJAUAN PUSTAKA
HASIL Tingkat Kerusakan Eksplan
Pengaruh uji tantang salinitas terhadap tingkat kerusakan eksplan disajikan pada Gambar 15. Tingkat kerusakan eksplan pada tunas eksplan non- transgenik (NT) lebih parah daripada transgenik (T). Pada salinitas 15 g/L dengan lama uji tantang (UT) 7 hari, tingkat kerusakan eksplan sebesar 29,03% untuk eksplan NT, sedangkan untuk eksplan transgenik T30, T32, T36, T37 dan T38 nilai kerusakannya bervariasi, berturut-turut 17,35%, 26,46%, 23,27%, 15,64% dan 22,53%. Tingkat kerusakan eksplan non-transgenik menjadi lebih tinggi setelah 14 hari UT, yakni 82,4%. Pada eksplan transgenik T30, T32 dan T37 nilai kerusakannya berturut-turut sebesar 18,03%, 44,08% dan 29,82%.
Pada salinitas 30 g/L dengan lama UT 7 dan 14 hari, tingkat kerusakan eksplan non-transgenik dan transgenik relatif sama (Gambar 15). Tingkat kerusakan eksplan NT adalah sebesar 8,39%, sementara T30, T32, T36, T37 dan T38 berturut-turut sebesar 8,97%, 8,85%, 8,83%, 7,25% dan 8,67%. Dengan lama UT 14 hari, tingkat kerusakan eksplan NT sebesar 10,73%, sementara eksplan transgenik T30, T32 dan T37 berturut-turut sebesar 10,25%, 21,78% dan 10,61%.
Pada salinitas 45 g/L, tingkat kerusakan eksplan lebih rendah daripada cekaman salinitas 15 g/L (Gambar 15). Kerusakan eksplan NT pada salinitas 45 g/L adalah sebesar 17,75%, sedangkan pada eksplan T30, T32, T36, T37 dan T38 berturut-turut sebesar 5,77%, 15,70%, 10,48%, 9,87% dan 11,25% untuk lama UT 7 hari. Selanjutnya kerusakan eksplan pada UT 14 hari meningkat pada NT, yakni menjadi sebesar 35,06%. Kerusakan eksplan pada T30, T32 dan T37 masing- masing sebesar 9,92%, 28,56% dan 13,34%.
Gambar 15. Tingkat kerusakan eksplan Kappaphycus alvarezii transgenik
MmCu/Zn-SOD dan non-transgenik pada salinitas berbeda dengan lama uji tantang 7 hari (atas) dan 14 hari (bawah). NT: non- transgenik; T30, T32, T36, T37 dan T38: eksplan transgenik.
Kelangsungan Hidup Eksplan
Kelangsungan hidup eksplan selama mendapat cekaman salinitas tertera pada Gambar 16. Pada salinitas 15 g/L, kelangsungan hidup eksplan NT sebesar 33,33% dan pada eksplan T30, T32, T36, T37 dan T38 masing-masing sebesar 100%, 33,33%, 33,33%, 66,67% dan 33,33% untuk lama UT 7 hari. Pada 14 hari UT semua eksplan NT, T32 dan T37 mati, sedangkan eksplan T30 masih hidup sebanyak 66,67%.
Pada salinitas 30 g/L dengan lama UT 7 hari, kelangsungan hidup tunas eksplan NT sebesar 100%, begitu pula dengan eksplan T30, T32, T36, T37 dan T38 masing-masing 100%; dengan lama UT 14 hari kelangsungan hidup eksplan NT sebesar 100%, begitu juga pada T30 dan T37, sedangkan pada T32 sebesar 66,67%. Kelangsungan hidup eksplan pada salinitas 45 g/L lama UT 7 hari sebesar 66,67% untuk eksplan NT dan T32, sedangkan pada T30, T36, T37 dan
0 5 10 15 20 25 30 35 NT T30 T32 T36 T37 T38 K er usa ka n ekspla n ( % ) Jenis Eksplan
Salinitas 15 Salinitas 30 Salinitas 45
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 NT T30 T32 T37 K er usa k an ek spl an (% ) Jenis Eksplan
T38 kelangsungan hidupnya 100%. Pada UT 14 hari, semua eksplan NT mati, sedangkan kelangsungan hidup T30, T32 dan T37 berturut-turut sebesar 100%, 33,33%, dan 100%.
Gambar 16. Kelangsungan hidup Kappaphycus alvarezii transgenik MmCu/Zn- SOD dan non-transgenik pada salinitas berbeda dengan lama uji tantang 7 hari (atas) dan 14 hari (bawah). NT: non-transgenik; T30, T32, T36, T37 dan T38 : transgenik.
Secara visual tingkat kerusakan setiap perlakuan pada UT 14 hari dapat dilihat pada Gambar 17. Kerusakan eksplan terparah terjadi pada NT pada salinitas 15 g/L dengan memutihnya seluruh permukaan eksplan (Gambar 17A) dibandingkan eksplan T30 hanya mengalami perubahan warna menjadi hijau di bagian tengah dan warna putih di ujungnya (Gambar 17A). Pada salinitas 30 g/L (kontrol salinitas), eksplan tidak mengalami perubahan warna baik pada NT (Gambar 17B) maupun T30 (Gambar 17B). Pada salinitas 45 g/L, eksplan NT berubah menjadi hijau keputihan (Gambar 17C), sedangkan eksplan T30 tidak mengalami perubahan warna dan hanya sedikit mengalami kerusakan di bagian ujung kiri eksplan (Gambar 17C).
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 NT T30 T32 T36 T37 T38 K el ang sung an hi dup (% ) Jenis eksplan Salintas 15 Salintas 30 Salintas 45 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 NT T30 T32 T36 T37 T38 K el ang sung an hi dup (% ) Jenis Eksplan Salintas 15 Salintas 30 Salintas 45
(A)
(B)
(C)
Gambar 17. Penampilan visual eksplan pada salinitas 15 g/L (A), 30 g/L (B) dan 45 g/L (C) dengan lama cekaman salinitas 14 hari. NT: non- transgenik; T30: transgenik galur no. 30; ukuran skala warna kuning: 0,5 cm, panah menunjukkan eksplan.
PEMBAHASAN
Secara umum, pengaruh salinitas terhadap tingkat kerusakan eksplan antara transgenik dan non-transgenik terjadi pada salinitas 15 dan 45 g/L, sedangkan pada 30 g/L tidak tampak adanya perbedaan antara NT dengan T30, T32, T36, T37 dan T38 baik pada UT 7 hari maupun UT 14 hari, kecuali eksplan T32 mengalami kerusakan lebih parah dibandingkan yang lainnya. Pada salinitas 45 g/L, kerusakan eksplan yang terjadi lebih parah pada T30 dan NT untuk lama UT 7 hari, sedangkan pada UT 14 hari terjadi perbedaan antara T30 dan T32. Pada UT 7 hari, kerusakan eksplan terparah terjadi pada eksplan NT disusul T32, T36 dan T38, yang paling ringan kerusakannya adalah eksplan T30. Pada lama UT 14 hari, kerusakan eksplan paling berat dialami NT disusul T32 lalu T37, dan paling ringan kerusakannnya adalah T30. Hal ini membuktikan bahwa rumput laut
NT
T30
NT
T30
transgenik MmCu/Zn-SOD mampu beradaptasi dan hidup pada salinitas rendah (15 g/L) dan juga pada salinitas tinggi (45 g/L). Namun demikian, daya tahan antar eksplan transgenik bervariasi. Variasi tersebut diduga karena perbedaan tingkat ekspresi MmCu/Zn-SOD, dan hal ini perlu dibuktikan pada riset selanjutnya.
Demikian juga halnya bila ditinjau dari kelangsungan hidupnya bahwa eksplan transgenik terutama T30 dan T37. Kedua galur tersebut mampu hidup dan beradaptasi sehingga mampu bertahan hidup baik pada salinitas tinggi maupun rendah pada UT 7 hari dengan kelangsungan hidup 100%, namun pada salinitas 15 g/L dengan lama UT 14 hari T37 mengalami penurunan kelangsungan hidup menjadi 66,67%. Eksplan NT tidak mampu bertahan hidup pada UT 7 hari pada salinitas 15 g/L karena tingkat kelangsungan hidupnya hanya mencapai 33,33%, dan bahkan semuanya mati pada UT 14 hari. Sama halnya pada salinitas 45 g/L, eksplan NT hanya bertahan hidup 66,67% pada UT 7 hari, sedangkan pada lama UT 14 hari semuanya mati. Hal ini didukung oleh penemuan Hayashi et al. (2011) bahwa rumput laut K. alvarezii non-transgenik mati setelah 3 hari dipelihara pada salinitas 15 g/L.
Pada salinitas 30 g/L, baik eksplan transgenik maupun NT semuanya hidup (100%). Pada salinitas 45 g/L, eksplan transgenik mampu bertahan hidup terutama pada galur T30 dan T37, sedangkan galur T32 hanya mampu hidup sebesar 33,33%. Hasil ini menunjukkan bahwa introduksi gen MmCu/Zn-SOD
mampu meningkatkan daya tahan K. alvarezii terhadap cekaman salinitas. Hal yang sama telah dilaporkan oleh Hannum (2011) dan Darko et al. (2004) bahwa tanaman yang toleran terhadap cekaman abiotik menunjukkan peningkatan ekspresi gen dan aktivitas protein antioksidan. Ekspresi berlebih gen SOD pada berbagai tanaman transgenik memberikan resistensi terhadap salinitas tinggi (Tanaka et al. 1999; Wang et al. 2010c).
Bila ditinjau dari lama waktu UT, maka persentase kerusakan eksplan makin besar dengan semakin lamanya waktu UT. Begitu juga dengan kelangsungan hidup eksplan NT, kematian 100% terjadi pada salinitas 15 dan 45 g/L pada 14 hari UT, akan tetapi pada UT 7 hari kelangsungan hidup masing- masing sebesar 33,33% dan 66,67%. Hal ini menandakan bahwa eksplan NT tidak toleran pada salinitas 15 dan 45 g/L, berbeda halnya dengan eksplan T30 dan T37 yang mampu hidup dan beradaptasi dengan dengan salinitas rendah maupun tinggi. Hal ini berbeda dengan pernyataan Kaliaperumal (2001) bahwa semua alga tipe-liar (wild-type) toleran pada salinitas 25-35 g/L. Senada dengan pernyataan Doty (1970) bahwa rumput laut K. alvarezii mempunyai salinitas optimum berkisar antara 29-34 g/L.
Kemampuan tanaman transgenik toleran terhadap salinitas rendah dan tinggi tidak terlepas dari peranan gen MmCu/Zn-SOD yang sudah masuk ke dalam eksplan K. alvarezii yang berperan sebagai antioksidan yang menangkal produksi
reactive oxygen species (ROS) berlebih pada saat terjadinya cekaman. Adanya gen MmCu/Zn-SOD mengakibatkan terjadinya ekspresi berlebih sehingga mampu mengimbangi produksi (ROS) tersebut, karena ROS dalam konsentrasi tinggi dapat mengakibatkan toksisitas dan kematian tanaman (Gill dan Tuteja, 2010). Kemungkinan hal ini disebabkan pada saat K. alvarezii mendapat cekaman salinitas terjadi defisit air didalam jaringan sehingga akan memicu cekaman oksidatif. Dengan adanya gen MmCu/Zn-SOD eksogen sebagai antioksidan akan
meningkatkan ekspresi transkrip gen penyandi MmCu/Zn-SOD sehingga aktivitas enzim SOD juga meningkat yang berakibat terjadinya ekspresi berlebih pada K. alvarezii.
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa tanaman transgenik yang mengekspresikan gen penyandi SOD mengalami peningkatan toleransi terhadap cekaman abiotik. Menurut Pitcher dan Zilinskas (1996) bahwa ekspresi Cu/Zn- SOD sitosolik pada tanaman tembakau memberikan resistensi parsial terhadap toksisitas ozon. Over-ekspresi Cu/Zn-SOD memberikan peningkatan toleransi terhadap metilviologen, garam dan defisiensi air (Gupta et al. 1993). Over- ekspresi gen Cu/Zn-SOD Avecennia marina pada padi varietas Pusa Basmati-1 menghasilkan padi transgenik yang lebih toleran terhadap cekaman salinitas, kekeringan, dan metilviologen. Cekaman salinitas memicu peningkatan ekspresi transkriptom (mRNA) gen-gen SOD. Borsani et al. (2001) melaporkan defisit air pada tanaman Lotus corniculatus meningkatkan ekspresi transkrip gen Cu/Zn- SOD pada daun. Peningkatan ekspresi gen penyandi Cu/Zn-SOD dan Mn-SOD
juga terjadi pada daun tanaman legum Lotus japonicus (Rubio et al. 2009). SIMPULAN
Eksplan transgenik yang membawa gen penyandi MmCu/Zn-SOD toleran terhadap salinitas 15 g/L dan salinitas 45 g/L sehingga semua bertahan hidup, sedangkan non-transgenik mati semua. Tingkat daya terhadap cekaman salinitas bervariasi antar galur transgenik.