jatropha curcas l transformation trial

Download jatropha curcas L transformation trial

Post on 08-Feb-2016

39 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

Respon Eksplant Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) pada perlakuan Transformasi Gen Acl menggunakan Agrobacterium Tumefaciens

Digunakan untuk melengkapi Skripsi Tahun Ajaran 2012/2013

Oleh :Fika Ayu SafitriNIM. 081510501027

PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGIFAKULTAS PERTANIANUNIVERSITAS JEMBER2012

BAB 1. PENDAHULUAN1.1. Latar BelakangTanaman Jarak pagar dengan nama ilmiah Jatropha curcas L. dapat dikategorikan sebagai salah satu sumber energi alternatif pengganti solar. Hal ini dikarenakan minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) dapat menghasilkan minyak biodiesel sebagai pengganti Bahan Bakar Minyak (Sudradjat, 2006) yang mendekati karakteristik diesel. Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif yang terbuat dari minyak nabati atau hewani, minyak tersebut dapat diubah menjadi bahan bakar mesin diesel melalui proses transesterifikasi agar sifat-sifatnya menyerupai minyak solar (Hidayat dan Sumangat, 2008), sehingga biodiesel bisa digunakan sebagai bahan bakar campuran solar. Keunggulan penggunaan minyak jarakya itu tidak bersaing dengan kebutuhan pangan, ditambah lagi penanaman jarak pagar yang dapat dilakukan di lahan lahan marginal. Namun, kendala yang dihadapi dalam pengembangan tanaman jarak pagar sebagai bahan bakar pengganti yaitu keterbatasan bahan baku untuk industri biodiesel (Syakir, 2010) karena tingkat rendemen minyak yang masih rendah sekitar 30 35 % (Raden, et. A.,. 2009).Akhir akhir ini, banyak metode rekayasa genetik yang digunakan untuk perbaikan sifat tanaman, seperti halnya untuk menaikkan rendemen. Salah satu metode yang digunakan yaitu teknik transformasi gen pada tanaman agar tanaman yang kita inginkan memiliki sifat sifat yang diharapkan. Pada tanaman jarak pagar, minyak terdiri dari dua komponen penyusun, yaitu gliserol dan asam lemak. Dalam sintesis asam lemak terdapat faktor yang mempengaruhinya, yaitu adanya protein ACP (Acyl Carrier Protein) yang dikode oleh gen Acl. Branen, et al. (2001) menyatakan bahwa Acyl Carrier Protein (ACP) adalah protein yang bersifat asam memiliki ukuran kecil (9 kD), dimana protein ini merupakan kofaktor penting dalam biosintesis asam lemak pada tanaman. Menurut Guerra (1986), protein ACP dibutuhkan dalam jumlah yang banyak pada sintesis asam lemak dan terjadi di plastida tanaman. ACP sering dianggap sebagai suatu bentuk protein koenzim A (Therisod dan Kennedy, 1987), sehingga semakin banyak gen Acl yang terkandung pada suatu siklus biosintesis, maka jumlah asam lemak yang dihasilkan oleh tanaman meningkat, sehingga rendemen minyak pada tanaman jarak pagar juga dapat meningkat. Gen Acl yang telah diketahui tersebut diligasi pada plasmid pBI 121 untuk dilakukan transformasi pada tanaman jarak pagar. Pada penelitian ini digunakan Agrobacterium tumefaciens sebagai media transformasi ke kromosom tanaman. Media transformasi ini dipilih karena lebih sederhana dan ekonomis. Disamping itu, Agrobacterium Tumefaciens memiliki efisiensi tinggi untuk mentransfer dengan baik gen yang diinginkan kedalam kromosom tanaman (Sheeba, 2010) serta jumlah kopi gen yang di masukkan kedalam kromosom tanaman relatif besar (Wunn, 1997). Transformasi menggunakan Agrobacterium tumefaciens lebih disenangi daripada menggunakan penembak biolistik karena penggunaan Agrobacterium menghasilkan proporsi yang lebih besar transgen terekspresi dengan jumlah lokus yang lebih rendah (Ishida et al., 1996; Zhao et al., 1998 dalam Utomo, D.S., 2004). Teknik transformasi gen menggunakan Agrobacterium Tumefaciens digunakan sebagai pendekatan molekuler yang ditujukan untuk peningkatan rendemen minyak pada tanaman jarak dengan memanfaatkan agrobacterium tumefaciens. Oleh karena itu, diperlukan penelitian ini untuk mendapatkan metode yang tepat pada transformasi gen Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) menggunakan Agrobacterium Tumefaciens.1.2. Rumusan MasalahPeningkatan rendemen minyak tanaman jarak dapat dilakukan dengan transformasi gen Acl ke dalam genom tanaman dengan harapan gen tersebut dapat terekspresi sehingga rendemen minyak tanaman jarak dapat meningkat. Metode transformasi melalui Agrobacterium tumefaciens ini memiliki perbedaan antara satu spesies tanaman ke spesies tanaman lainnya, serta antara kultivar satu dengan kultivar lainnya. Menurut Hiei et al. (1997) bahwa keberhasilan Agrobacterium dalam menginfeksi tanaman ditentukan oleh banyak faktor diantaranya adalah jenis dan perkembangan jaringan yang akan diinfeksi serta galur Agrobacterium yang digunakan. Oleh sebab itu, perlu dilakukan penelitian mengenai respon eksplan tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) pada perlakukan transformasi gen Acl menggunakan Agrobacterium Tumefaciens.1.3. Tujuan dan Manfaat1.3.1. TujuanPenelitian ini bertujuan untuk mengetahui respon eksplant tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) pada perlakukan transformasi gen Acl menggunakan Agrobacterium Tumefaciens.1.3.2. ManfaatManfaat dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang metode transformasi gen Acl menggunakan Agrobacterium Tumefaciens.

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA2.1. Jarak PagarTanaman Jarak Pagar (Jatropha Curcas L.) merupakan tanaman perdu yang termasuk dalam family Euphorbiaceae dan terdiri dari 170 spesies yang telah dikenal seperti karet dan singkong (Wudrack, 2008 dalam Carles, 2009). Menurut Hambali (2006) klasifikasi tanaman jarak pagar sebagai berikut :Divisi : SpermatophytaSubdivisi : AngiospermaeKelas : DicotyledonaeOrdo : EuphorboialesFamili : EuphorbiaceaeGenus : JatrophaSpesies : Jatropha curcas L.Tanaman jarak adalah salah satu tanaman penghasil bahan bakar alami dalam bentuk minyak diesel dan merupakan salah satu tanaman non-edible oil. Tanaman penghasil minyak, Bahan Bakar Nabati, terkadang menimbulkan masalah baru seperti persaingan dengan kebutuhan pangan yang penting bagi kehidupan manusia. Namun, tanaman jarak pagar ini merupakan tanaman non-edible oil dimana tanaman ini tidak akan bersaing dengan kebutuhan pangan. Hal ini disebabkan biji jarak mengandung racun sehingga tidak mungkin dikonsumsi oleh manusia. Selain itu, Jatropha curcas L. merupakan tanaman yang dapat tumbuh dilahan marginal sehingga dalam perawatannya tidak banyak membutuhkan banyak air dan pupuk (Siang, 2009).Indonesia dapat dikatakan sebagai salah satu daerah penyebaran tanaman jarak pagar selain India. Dengan kemampuan tanaman jarak pagar yang dapat tumbuh di lahan marginal, tanaman ini dapat dimanfaatkan untuk usaha konservasi lahan marginal sehingga dapat memberi manfaat dengan produksi minyak sebagai energi terbarukan. Menurut Siswadi (2006) Lahan kritis di Indonesia lebih dari 20 juta ha, sebagian besar berada di luar kawasan hutan dengan pemanfaatan yang belum optimal. Mengingat permintaan energi dan pangan yang naik pada tiap tahunnya, pemanfaatan lahan kritis dapat memenuhi kebutuhan energi tanpa bersaing dengan tanaman pangan, air dan sumber alam lainnya tidak terjadi jika pemanfaatan jarak pagar dilakukan secara optimal.

Gambar 1. Perkiraan penyebaran tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) (sumber : King, et al., 2009).2.2. Kultur JaringanSecara konvensional, perbanyakan tanaman jarak dilakukan dengan menggunakan benih dan stek. Namun, perbanyakan secara konvensional menimbulkan masalah seperti rendahnya viabilitas benih, perkecambahan yang rendah, terlambatnya pertumbuhan akar dan jumlah akar yang sedikit (Heller, 1996; Openshaw, 2000 dalam Shah, et. al., 2010). Pada umumnya tanaman jarak memulai berbuah pada tahun ke 2 3. Namun, sebagian kecil tanaman jarak dapat dilakukan pemanenanpada tahun pertama (setelah tanaman berumur 6 8 bulan) dengan produktivitas yang rendah sekitar 35-45 % (Arif dan Ahmed, 2009) 0,5 1,0 ton biji kering per hektar per tahun. Selain itu, rata - rata viabilitas dan tingkat perkecambahan tanaman jarak rendah (Kaewpoo dan Te-chato, 2009). Oleh karena itu, diperlukan pendekatan baru yang dapat digunakan sebagai cara perbanyakan tanaman jarak untuk meminimalisir menyelesaikan masalah pada tanaman jarak.Dalam perbanyakan tanaman jarak pagar juga dibutuhkan teknik yang dapat memudahkan dalam penyediaan bibit seperti kultur jaringan. Secara khusus, kultur jaringan dapat diartikan sebagai ilmu pengetahuan yang digunakan untuk menumbuhkan sel, jaringan atau organ tanaman yang telah dipisahkan dari tanaman induk pada media buatan (George, et al. 2008).Perbanyakan tanaman jarak menggunakan teknik kultur jaringan sudah sering dilakukan penelitian, akan tetapi perlu adanya perbaikan lebih lanjut mengingat tanaman jarak memiliki varietas yang berbeda sehingga dalam penggunaan teknik kultur jaringan diperlukan metode yang sesuai seperti penggunaan media, hormon serta bagian yang akan digunakan sebagai eksplan. Menurut Chaudhary, et al (1994) menyebutkan bahwa syarat yang optimum untuk pembentukan kalus atau pembentukan organ pada teknik kultur jaringan sangat beragam tidak hanya berasal dari perbedaan spesies namun juga perbedaan eksplan yang diambil pada tanaman yang sama akan menimbulkan hasil yang berbeda pula. 2.3. Tranformasi Gen dan Agrobacterium TumefaciensTransformasi merupakan upaya memanipulasi sifat gentik dan mentransfer gen- gen asing yang diisolasi dari tanaman, virus, bakteri atau hewan kedalam suatu latar belakang genetik baru. Pada metode transforamsi yang dilakukan pada penelitian ini digunakan bakteri pathogen tanah yang dapat menyebabkan crown-gall pada tanaman dikotil atau yang biasa disebut Agrobacterium Tumefaciens.Agrobacterium Tumefaciensmerupakan bakteri aerob obligat gram negatif (Mulyaningsih, 2009) dan merupakan bakteri pathogen tanah (Riva, et. al., 1998), dimana pada awalnya bakteri ini dapat merugikan bagi tanaman inang.Secara alami, A. tumefaciens dapat menginfeksi tanaman dikotiledon melalui bagian tanaman yang terluka sehingga menyebabkan tumor mahkota empedu (crown gall tumor) (Tzfira, et. al., 2004; Riva, et. al., 1998). Crown gall tumor ini merupakan hasil dari transfer dan ekspresi gen yang terdapat pada agrobacterium kedal