KERAGAAN FENOTIPIK GALUR KENTANG ATLANTIC
TRANSGENIK cp-PVY
(Phenotypic performance of cp-PVY Transgenic Lines of Potato cv. Atlantic)
Irfan Suliansyah*)
ABSTRACT
The potato cultivar Atlantic was transformed through cocultivation Agrobacterium tumefaciens strain LBH 4404 carrying plasmid pRAL 4404 and biner plasmid pBICH 491. The T-DNA of the biner plasmid carrying nptII gene and cp-PVY gene. These cocultivation yield seven different transgenic plants. The different types of cp-PVY transgenic Atlantic were tested for their field perform-ance. The transgenic plants were grown in insect proof screenhouse. The objective of the experiment was to evaluate cp-PVY expression and field performance of seven cp-PVY transgenic line. The experiment were held at the Ornamental Experiment Station, Cipanas, West Java.
The result indicated that cp-PVY gene did not transcript or translate coat protein of PVY; all the transgenic lines tested were free of PVX, but showed positive to PVY; the transgenic lines and cv. Atlantic respons were not different in morphology characters, growth components, as well as starch and reduced sugar; all the transgenic lines and cv. Atlantic showed were not different in weight and number of tuber.
Key words: phenotypic performance, cp-PVY, transgenic line
PENDAHULUAN
Tanaman kentang (Solanum tuberosum L.) kulti-var Atlantic merupakan salah satu kultikulti-var ken-tang yang memiliki keunggulan komparatif di-bandingkan kultivar kentang lainnya yang dibu-didayakan di Indonesia. Kultivar Atlantic yang dilepas tahun 1976 memiliki beberapa keunggul-an, antara lain mampu beradaptasi di berbagai area pertanaman, berproduktivitas tinggi, dan me-miliki karakteristik yang baik sebagai kentang olahan. Di samping itu, kultivar Atlantic dilepas sebagai kultivar yang imun terhadap infeksi
potato virus X/PVX (Webb, et al., 1978).
Kultivar Atlantic secara fungsional imun ter-hadap PVX, akan tetapi sensitif terter-hadap bebera-pa hama dan penyakit (Plaisted, et al., 1994). Kultivar Atlantic amat rentan terhadap beberapa infeksi virus kentang, seperti potato virus S/PVS,
potato virus M/PVM, dan potato virus Y/PVY. Hasil penelitian Goth dan Webb (1985) di tiga daerah pertanaman kentang (Maine, Nebraska, dan Colorado) menunjukkan bahwa seluruh contoh tanaman kentang kultivar Atlantic
terin-feksi oleh PVS dan interin-feksi PVM adalah 20% pa-da benih pa-dasar hingga 95% papa-da benih komersial. Hasil penelitian Suliansyah (1999) terhadap kul-tivar Atlantic yang dibudidayakan petani di untuk mendapatkan ketahanan terhadap infeksi PVY. Dari hasil penelitiannya diperoleh tujuh ga-lur tanaman transgenik yang menghasilkan am-plifikasi fragmen DNA 0.9 kb (fragmen gen pro-tein selubung PVY). Perbedaan galur transgenik didasarkan atas jenis eksplan yang digunakan sebagai bahan dalam proses transformasi dan regenerasi serta perbedaan letak dan jumlah gen protein selubung PVY yang menyisip dalam genom tanaman. Eksplan yang digunakan terdiri atas daun (E, Eo, Eg, dan Ep) dan ruas batang (D, B1, dan B2). Jumlah gen protein selubung yang menyisip dalam galur tanaman E, Eo, Eg, dan Ep masing-masing adalah 2 lokasi, 3 lokasi, 4 lokasi, dan 1 lokasi. Sedangkan yang menyisip dalam galur D, B1, dan B2 masing-masing adalah 2 lokasi, 4 lokasi, dan 2 lokasi.
Selanjutnya hasil penelitian Tan (1997) me-nunjukkan bahwa umbi mikro, umbi mini, dan masa dormansi umbi mini ketujuh galur trans-genik tersebut tidak menunjukkan perbedaan yang nyata dibandingkan kultivar Atlantic non-transforman. Sedangkan hasil penelitian Ivy (1997) terhadap daya regenerasi dan pengumbian mikro menunjukkan adanya perbedaan respon masing-masing galur transgenik yang diuji.
Untuk memperoleh data tambahan penelitian sebelumnya, maka dilakukan pengamatan keraga-an ketujuh galur tkeraga-anamkeraga-an trkeraga-ansgenik di lapkeraga-ang. Penelitian dilakukan di dalam rumah kasa kedap serangga (Screen House).
*) Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Andalas
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat
Penelitian dilaksanakan di Intalasi Penelitian Tanaman Hias Cipanas, Jawa Barat, yang ber-langsung pada 1999. Bahan tanaman kentang yang digunakan pada percobaan ini adalah tujuh galur tanaman transgenik dan kultivar Atlantic. Bahan tanaman berupa setek mikro diperoleh dari Laboratorium Biomolekuler dan Seluler Tanam-an PAU-Bioteknologi IPB. BahTanam-an lain yTanam-ang digu-nakan adalah isolat virus (PVY dan PVX), sapro-tan (pupuk dan pestisida), bahan untuk inokulasi virus (bufer fosfat dan Carborundum), bahan untuk analisis virus (ELISA), serta bahan untuk analisis kandungan pati dan gula reduksi.
Alat-alat yang digunakan terdiri atas alat un-tuk produksi umbi mini, alat unun-tuk keperluan ino-kulasi virus, alat pendeteksi keberadaan virus (ELISA kit, AGDIA Inc. dan ELISA reader, Dynatech Lab.), alat timbang, serta alat untuk pengukuran pati, dan gula (spektrofotometer). Sebagai tempat penanaman digunakan pot pelas-tik berdiameter ± 32 cm dan tinggi 25 cm. Setiap unit percobaan diletakkan di atas rak bambu da-lam rumah kasa kedap serangga (screenhouse).
Metode
Ekspresi gen protein selubung.
Galur kentang transgenik in vitro diaklimati-sasi di rumah kasa kedap serangga. Tanaman di-perbanyak melalui stek pucuk dan dipelihara hingga umur 4 minggu. Sampel tanaman diper-siapkan sesuai dengan prosedur Elisa. Keberada-an coat protein ditunjukkan dengan reaksi positif Elisa (van den Heuvel dan Peter, 1989).
Keragaan Fenotipik Galur Transgenik. Bahan tanaman yang digunakan adalah umbi G0. Umbi mini (G0) yang diperoleh setelah ber-tunas kurang lebih 1 cm ditanam pada pot pelas-tik yang berisi media campuran tanah dan pupuk kandang (3 : 1, v/v), berbobot sekitar 10 kg yang telah disterilisasi dengan Basamid. Rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap. Setiap satuan percobaan terdiri atas dua pot tanaman dan diulang empat kali.
Pemeliharaan Tanaman
Pemeliharaan meliputi pemupukan, penyi-raman, dan penyemprotan pestisida. Pada saat ta-nam masing-masing lubang tata-nam ditaburi Fura-dan 3G sebanyak 2 g/lubang. Pupuk dasar yang diberikan adalah Urea, TSP, dan KCl, masing-masing sebanyak 4 gram (setengah dosis), 12 gram, dan 9 gram per tanaman. Pemupukan urea kedua dilakukan empat minggu setelah tanam.
Penyemprotan pestisida dilakukan secara berkala sesuai dengan dosis rekomendasi. Penyiraman dilakukan sekali sehari, yaitu pada pagi hari.
Pengamatan
Peubah yang diamati pada percobaan ini ter-diri atas pengujian keberadaan virus dengan me-tode ELISA, pengukuran komponen pertumbuh-an dpertumbuh-an produksi, pengukurpertumbuh-an kpertumbuh-andungpertumbuh-an pati dpertumbuh-an gula, serta pengamatan fenotipik tanaman. Masing-masing metode pengukuran diuraikan sebagai berikut.
Deteksi Virus. Deteksi keberadaan virus di-lakukan dengan metode double antibody sandwich ELISA (DAS-ELISA) sesuai dengan prosedur Goth dan Web (1985) dan protokol ELISA (AGDIA Inc.). Deteksi virus dilakukan pada saat tanaman berumur 8 minggu setelah ta-nam. Sampel daun tanaman masing-masing per-lakuan diambil dari daun pertama yang telah berkembang sempurna.
Pertumbuhan dan Produksi. Peubah per-tumbuhan yang diamati meliputi tinggi tanaman, jumlah cabang utama, jumlah buku, bobot kering berangkasan, bobot umbi, dan jumlah umbi. Panen dilakukan setelah daun-daun tanaman terli-hat sudah menguning. Umbi hasil panenan dike-lompokkan menjadi tiga (3) kelas berdasarkan bobotnya, yaitu: 1) < 20 g, 2) 20 - 50 g, dan 3) > 50 g.
Kandungan Pati dan Gula. Metode yang digunakan untuk pengukuran kandungan pati adalah metode hidrolisis asam dan metode untuk pengukuran kandungan gula adalah metode DNS (Apriyantono, et al., 1989).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Ekspresi Gen Protein Selubung pada Galur Kentang Transgenik
Galur tanaman transgenik yang diuji diharap-kan mampu mengekspresidiharap-kan/menghasildiharap-kan pro-tein selubung PVY. Dengan demikian, akumulasi protein selubung dapat diukur dengan mengguna-kan metode ELISA. Hasil ELISA terhadap ketu-juh galur tanaman transgenik yang diuji ternyata tidak ada yang menunjukkan reaksi yang positif (Tabel 1). Hal ini menunjukkan bahwa tidak ada satu galurpun yang mengekspresikan/menghasil-kan protein selubung PVY.
tiga dimensi protein selubung PLRV yang tidak terlalu berpengaruh terhadap kestabilan protein-nya (van der Wilk, et al., 1991), protein selubung PVY sangat bergantung pada struktur tiga dimen-sinya (Park dan Dougherty, 1991).
Tabel 1. Nilai OD490 nm PVY galur kentang transgenik
dan kultivar Atlantic
Galur Transgenik OD490 nm PVY Status
Galur E 0.0595
-Karakter morfologi yang diamati terdiri atas morfologi batang, daun, bunga, stolon, dan umbi. Dari seluruh karakter morfologi yang diuji ternyata hampir tidak terlihat adanya perbedaan antara galur tanaman transgenik dengan kultivar Atlantic. Terdapat satu karakter morfologi daun (ukuran daun primer) yang menunjukkan sedikit perbedaan. Daun primer galur Ep dan B2 ber-ukuran lebih kecil dibandingkan galur tanaman transgenik lainnya atau dengan kultivar Atlantic.
2. Pertumbuhan dan Produksi
Komponen pertumbuhan tinggi tanaman, jumlah cabang, jumlah buku, dan bobot kering berangkasan tidak menunjukkan perbedaan yang nyata antara masing-masing galur tanaman trans-genik atau dengan kultivar Atlantic (Tabel 2). Fenomena ini menunjukkan bahwa penampakan morfologi pertumbuhan tanaman antara galur tanaman transgenik tidak berbeda dengan kultivar Atlantic.
Tabel 2. Tinggi tanaman (cm), jumlah cabang, jumlah buku, dan bobot kering berangkasan galur kentang transgenik dan kultivar Atlantic
Galur Transgenik Tinggi Tanaman (cm) Jumlah Cabang* Jumlah Buku* Bobot Kering Berangkasan (g)
Atlantic 62.00 a 8.75 a 13.50 a 19.50 a
Angka-angka pada kolom yang diikuti huruf sama tidak berbeda nyata pada taraf uji BNJ 0.05 *: data ditransformasi (√x + 0.5)
Bobot umbi dan jumlah umbi galur tanaman transgenik menunjukkan perbedaan yang nyata, baik antara galur tanaman transgenik maupun di-bandingkan dengan kultivar Atlantic (Tabel 3). Bobot umbi per tanaman terendah dicapai oleh galur B2, akan tetapi galur B2 memiliki jumlah umbi yang terbanyak. Ini menunjukkan bahwa umbi yang dihasilkan galur B2 berukuran kecil. Sebaliknya, meskipun bobot umbi galur Eo juga rendah, akan tetapi jumlah umbi yang dihasilkan juga sedikit. Sehingga rata-rata bobot umbinya lebih tinggi dibandingkan galur B2.
Persentase bobot umbi berdasarkan kelas umbi galur tanaman transgenik secara umum ti-dak berbeda dengan kultivar Atlantic. Perbedaan yang sedikit mencolok hanya terjadi pada galur B2 yang terlihat lebih banyak memiliki jumlah umbi berukuran < 20 gram dan antara 20 - 50 gram (Tabel 4). Kultivar Atlantic memiliki per-sentase jumlah umbi berukuran < 20 gram
terse-dikit dan memiliki persentase jumlah umbi ber-ukuran > 50 gram terbanyak.
Kandungan pati dan gula reduksi antara galur tanaman transgenik dan kultivar Atlantic tidak menunjukkan adanya perbedaan (Tabel 5). Ini menunjukkan bahwa tidak terdapat proses perubahan fisiologi pada galur transgenik akibat adanya penyisipan gen protein selubung PVY.
terhidrolisis. Hanya saja, metode ini mempunyai tingkat ketepatan yang rendah.
Tabel 3. Bobot umbi (gram) dan jumlah umbi galur kentang transgenik dan kultivar Atlantic
Galur Transgenik
Bobot Umbi (g) Jumlah Umbi
Galur E 534.79 c 9.63 bc
Angka-angka pada kolom yang diikuti huruf sama tidak berbeda nyata pada taraf uji BNJ 0.05
Tabel 4. Persentase bobot umbi kentang berdasarkan kelas umbi galur kentang transgenik dan kulti-var Atlantic
Atlantic 29.17 a 22.92 a 4792 a
Angka-angka yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji BNJ 0.05
Tabel 5. Kandungan pati (ppm) dan gula reduksi (ppm) umbi galur kentang transgenik dan kultivar
Galur E 2852.590 a 3040.705 a
Galur Eo 1763.980 a 1714.635 a
Galur Eg 2590.460 a 2824.835 a
Galur Ep 2895.765 a 3750.000 a
Galur B1 2732.320 a 1622.120 a
Galur B2 2698.400 a 3194.905 a
Galur D 2096.990 a 3043.795 a
Atlantic 1918.175 a 1344.570 a
Angka-angka pada kolom yang diikuti huruf sama tidak berbeda nyata pada taraf uji BNJ 0.05
KESIMPULAN
Dari percobaan keragaan fenotipik galur tanaman transgenik ini dapat ditarik beberapa kesimpulan, yaitu:
1. Seluruh galur tanaman transgenik yang diuji tidak mampu mengekspresikan protein selu-bung PVY.
2. Seluruh galur yang diuji menunjukkan keta-hanan terhadap infeksi PVX, akan tetapi seluruh galur terinfeksi oleh PVY.
3. Galur tanaman transgenik tidak menunjuk-kan karakter morfologi, komponen pertum-buhan, serta kandungan pati dan gula reduksi yang berbeda dibandingkan dengan kultivar Atlantic.
4. Bobot umbi dan jumlah umbi galur tanaman transgenik menunjukkan perbedaan yang nyata, baik antara galur tanaman transgenik maupun dengan kultivar Atlantic.
DAFTAR PUSTAKA
Apriyantono, A., D. Fardiaz, Ni Luh Puspitasari, Sedarnawati, dan S. Budiyanto. 1989. Petunjuk Laboratorium: Anali-sis Pangan. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan, Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi, IPB, Bogor. 228 hal. Goth, R. W. and R. E. Webb. 1985. Detection and distribution
of latent viruses in potato cultivar Atlantic. Plant Disease 69 (10): 851-853.
Ivy. 1997. Keragaan tujuh kentang transgenik coat protein kultivar Atlantic melalui daya regenerasi dan pengumbi-an mikro secara in vitro. Thesis. Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Bogor. 59 hal.
Park, T. D. and W. G. Dougherty. 1991. Substrate recognition by the Nla proteinase of two potyviruses involves multiple domain: Characterization using genetically engineered hybrid proteinase molecules. Virol. 182:17-27.
Plaisted, R. L., M. W. Bonierbale, G. C. Yencho, O. Pineda, W. M. Tingey, J. van den Berg, E. E. Ewing, and B. B. Brodie. 1994. Potato improvement by traditional breed-ing and opportunities for new technologies, p. 1-19. In
The Molecular and cellular biology of the potato. W. R. Belknap, M. E. Vayda, and W. D. Park (Eds.). CAB International, Walling Ford, UK.
Siswoputranto. L. L. D. 1989. Teknologi pascapanen, hal. 164-183. Dalam Asandhi, A.A., S. Sastrosiswojo, Suhardi, Z, Abidin, Subhan (Eds.). Kentang. Badan Pe-nelitian dan Pengembangan Pertanian, Balai PePe-nelitian Hortikultura Lembang, Lembang.
Suliansyah, I. 1999. Kecepatan Degenerasi oleh Virus pada Kentang Nontransformasi dan Transformasi Protein Selubung. Disertasi S3. Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor, Bogor.
Tan, F. 1997. Transformasi kentang kultivar Atlantic dengan gen protein selubung Potato Virus X dan kloning gen protein selubung Potato Virus X. Disertasi. Program Pascasarjana, Insitut Pertanian Bogor, Bogor. 130 hal. van der Vlugt. 1993. Engineering resistance against potato
virus Y. Wageningen.
van der Wilk, F., D. Posthumus-Lutke Wilink, M. J. Huisman, H. Huttings, and R. Goldbach. 1991. Expression of the potato leaf roll luteovirus coat protein gene in transgenic potato plants inhibits viral infection. Pl. Mol. Biol. 17:431-439.
