Transformasi Genetika Pada Padi (Oryza sativa L.) Kultivar Rajalele (Javanica) Melalui Agrobacterium tumefaciens

(1)

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 PERT ANIAN BOGOR

(2)

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.

ｬｵｭｾｲ｡｣ｩ･ｮｳ＠ 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!.

(3)

TRANSFORMASI GENETIKA PADA PADI (Oryza sativa L.)

KULTIVAR RAJALELE (JA V ANICA)

MELALUI

Agrobacterium tumefaciells

Skripsi

sebagai salab satu syarat untuk memperoleh gelar

Srujana Sains

pada

Jurusan Biologi

JURUSAN BIOLOGI

BOGOR

(4)

Judul

Transformasi Genetika pada Padi

(O/yza sativa

L.)

Kultivar Rajalele

(Java-nica) Melalui

Agrobaclerillm Illmefaciells

Nama

Maya Firdausi Prayudhani

NIM

G29.0399

Menyetujui,

Dr. Ir. Puspa Dewi Tjondronegoro

Pembimbing I

Ketua Jurusan

Tanggal Lulus : 15 Januari 1998

I

ｾＭｩ＠

_{ｾｾＬ［ＭＭ}

I ')"-;"

,(

_())/(,/

.----Dr. Ir. Inez Hortense Slamet Loedin

(5)

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

(6)

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 ｬｵｭｾｦ｡｣ｩ･ｮｳＮ＠

Shalawat serta salam selalu lereurah kepada Nabi Muhammad SAW. yang lelah menyampaikan

keagung-an Islam kepada umalnya lidak lerkeeuali akkeagung-an lingginya penghargakeagung-an Islam lerhadap I1mu Pengetahukeagung-an.

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

(7)

DAFTARISI

l-Ialaman

DAFTAR GAM BAR ____________________ ... vi

DAFTAR T ABEL ... _ vi DAFT AR LAMPIRAN ... vii

PENDAHULUAN Latar Belakang ... I Tujuan ... 3

BAHAN DAN METODE ｾｾ＠

... 4

ｐ･ｭ｢･ｮｴｵｫｾ＠ Kalus ... 4

Kultur Bakteri ... 4

Kokultivasi ... 4

Seleksi Kalus ... ... 4

Uji GUS ... 4

Isolasi DNA untuk PCR ... 5

ｐ･ｲ｢ｾｹ｡ｫ｡ｮ＠ DNA ､･ｮｧｾ＠ PCR (Polymerase Chain Reaction) ... 5

Analisis Data ... 5

BASIL ... 6

PEMBAHASAN ... .... 9

KESIMPULAN ... I I DAFTARPUSTAKA ... 12

(8)

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

(9)

DAFT AR T ABEL

No Halaman

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

(10)

DAFT AR 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

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

(25)

(26)

(27)

TRANSFORMASI GENETlKA PADA PADl

(Oryza sativa

L.)

KULTIVAR RAJALELE (JAVANICA)

MELALUI

Agrobacterium tume!aciells

JURUSAN BIOLOGI

(28)

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.

ｬｵｭｾｲ｡｣ｩ･ｮｳ＠ 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!.

(29)

TRANSFORMASI GENETIKA PADA PADI (Oryza sativa L.)

KULTIVAR RAJALELE (JA V ANICA)

MELALUI

Agrobacterium tumefaciells

Skripsi

sebagai salab satu syarat untuk memperoleh gelar

Srujana Sains

pada

Jurusan Biologi

JURUSAN BIOLOGI

BOGOR

(30)

Judul

Transformasi Genetika pada Padi

(O/yza sativa

L.)

Kultivar Rajalele

(Java-nica) Melalui

Agrobaclerillm Illmefaciells

Nama

Maya Firdausi Prayudhani

NIM

G29.0399

Menyetujui,

Dr. Ir. Puspa Dewi Tjondronegoro

Pembimbing I

Ketua Jurusan

Tanggal Lulus : 15 Januari 1998

I

ｾＭｩ＠

_{ｾｾＬ［ＭＭ}

I ')"-;"

,(

_())/(,/

.----Dr. Ir. Inez Hortense Slamet Loedin

(31)

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

(32)