anneke pesik komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman....

66
PENYISIPAN GEN FITASE (pBINPI-II EC) KE KALUS TEBU ( Saccharum officinarum L.) DENGAN BANTUAN Agrobacterium tumefaciens GV2260 DAN REGENERASINYA ANNEKE PESIK SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2005

Upload: hakiet

Post on 16-Mar-2019

223 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

PENYISIPAN GEN FITASE (pBINPI-II EC) KE KALUS TEBU

(Saccharum off ic inarum L.) DENGAN BANTUAN

Agrobacterium tumefaciens GV2260 DAN REGENERASINYA

ANNEKE PESIK

SEKOLAH PASCASARJANAINSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR2005

Page 2: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

SURAT PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa Tesis yang berjudul: “Penyisipan Gen

Fitase (pBINPI-II EC) ke Kalus Tebu (Saccharum officinarum L.) dengan

Bantuan Agrobacterium tumefaciens GV2260 dan Regenerasinya” adalah

benar merupakan hasil karya saya sendiri dan belum pernah dipublikasikan.

Tesis ini belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar pada program

sejenis di perguruan tinggi lain. Semua sumber data dan informasi yang

digunakan telah dinyatakan secara jelas dan dapat diperiksa kebenarannya.

Penelitian ini didanai oleh Kementerian Pendidikan dan Riset Jerman

(Bundesministerium für Bildung und Forschung Germany, BMBF) melalui

kerjasama bilateral Indonesia-Jerman untuk konstruksi tebu transgenik dan proyek

Riset Andalan Perguruan Tinggi dan Industri (RAPID), dengan peneliti utama Dr.

Ir. Dwi Andreas Santosa, MS. Sebagian pendanaan juga diperoleh dari

Indonesian Center for Biodiversity and Biotechnology (ICBB) Bogor.

Bogor, September 2005

ANNEKE PESIK

NRP: P055010121/BTK

Page 3: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

ABSTRAK

ANNEKE PESIK. Penyisipan Gen Fitase (pBINPI-II EC) ke Kalus Tebu(Saccharum officinarum L.) dengan Bantuan Agrobacterium tumefaciens GV2260dan Regenerasinya. Dibimbing oleh DWI ANDREAS SANTOSA danSUDARSONO.

Rekayasa genetik digunakan untuk meningkatkan karakter tebu yang padaumumnya memiliki fertilitas rendah dan polihibrid. Kami melaporkan introduksigen fitase yang berasal dari bakteri ke dalam genom beberapa kultivar kalus tebumelalui Agrobacterium tumefaciens GV2260. Penelitian ini bertujuan untukmendapatkan komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transformandan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT94-33, dan PS 851 digunakan dalam uji regenerasi dan transformasi. Komposisimedia regenerasi yang baik untuk menginduksi tunas, daun, dan akar dari duakultivar PA 117 dan PSJT 94-33 berturut-turut adalah media R10 (yaitu mediaMS yang ditambahkan 2 mg/L + 57 mg/L dalapon) dan media R4 (yaitu mediaMS yang ditambahkan 1 mg/L IAA dan 57 mg/L dalapon). Regenerasi kalustransforman PSJT 94-33 mampu menghasilkan tunas dan daun. Sedangkan duakultivar transforman lain, yaitu PA 117 dan PS 851 (dalam media MS denganpenambahan 2 mg/L IAA dan 59 mg/L dalapon yang dimodifikasi (denganpenambahan glukosa 1%, 2.5 mg/L asam sitrat dan 2 mg/L asam askosbat) hanyamenghasilkan tunas. Reaksi PCR untuk amplifikasi gen fitase dari kalustransforman menunjukkan hasil positif. Dengan demikian, kalus transformandapat terus ditumbuhkan menjadi tanaman transgenik yang lengkap.

Kata kunci: kultivar tebu, transformasi gen fitase, Agrobacterium tumefaciens,IAA, dalapon

Page 4: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

ABSTRACT

ANNEKE PESIK. Insertion of Phytase Gene (pBINPI-II EC) into Callus ofSugarcane (Saccharum officinarum L.) by Agrobacterium tumefaciens GV2260and Its Regeneration. Under the direction of DWI ANDREAS SANTOSA andSUDARSONO.

Genetic engineering can be used to improve the characteristic of sugarcanewhich much of them are infertile and polyhybrid. We report introducing ofphytase gene derived from bacteria into the genome of several cultivar ofsugarcane callus via Agrobacterium tumefaciens GV2260. This research werealso conducted to find out the composition of regeneration media suitable forboth nontransformant and transformant calli. Meristematic explants and calliof sugarcane var. PA 117, PSJT 94-33, and PS 851 were used for regenerationand transformation experiment. The best composition of regeneration media toinduced buds, leaves, and roots of both var. PA 117 and PSJT 94-33 are R10(MS media suplemented with IAA 2 mg/L + dalapon 57 mg/L) and R4 (MSmedia suplemented with IAA 1 mg/L + dalapon 57 mg/L), respectively.Regeneration of transformant calli of PSJT 94-33 produced buds and leaves.Another two transformant cultivar PA 117 and PS 851 (in MS media with IAA2 mg/L + dalapon 59 mg/L modified by adding glucose 1%, citric acid 2.5mg/L and ascorbic acid 2.5 mg/L) were only became bud. Positive result werealso revealed by using polimerase chain reaction of phytase gene ontotransformant calli. Therefore, transformant calli can be established intotransgenic plants.

Key words: sugarcane cultivar, transformation phytase gene, Agrobacteriumtumefaciens, IAA, dalapon

Page 5: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

© Hak cipta milik Anneke Pesik, tahun 2005Hak cipta dilindungi

Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dariInstitut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk

apapun, baik cetak, foto kopi, mikrofilm, dan sebagainya.

Page 6: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

PENYISIPAN GEN FITASE (pBINPI-II EC) KE KALUS TEBU

(Saccharum off ic inarum L.) DENGAN BANTUAN

Agrobacterium tumefaciens GV2260 DAN REGENERASINYA

ANNEKE PESIK

Tesissebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Magister Sains padaProgram Studi Bioteknologi

SEKOLAH PASCASARJANAINSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR2005

Page 7: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

Judul Tesis : Penyisipan Gen Fitase (pBINPI-II EC) ke Kalus Tebu(Saccharum officinarum L.) dengan Bantuan Agrobacteriumtumefaciens GV2260 dan Regenerasinya

Nama : Anneke PesikNomor Pokok : P055010121Program Studi : Bioteknologi

Disetujui,

Komisi Pembimbing

Dr. Ir. Dwi Andreas Santosa, MS Prof. Dr. Ir. Sudarsono, MScKetua Anggota

Diketahui,

Ketua Program Studi Bioteknologi Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr. Ir. Muhammad Jusuf, DEA Prof. Dr. Ir. Hj. Syafrida Manuwoto, MSc

Tanggal Ujian: 14 September 2005 Tanggal Lulus: …………………

Page 8: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

PRAKATA

Segala hormat dan puji dinaikkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, karena

berkat kasih karuniaNya yang berlimpah dan tak berkesudahan ini, penulis telah

menyelesaikan penelitian dan penulisan tesis yang berjudul “Penyisipan Gen

Fitase (pBINPI-II EC) ke Kalus Tebu (Saccharum officinarum L.) dengan

Bantuan Agrobacterium tumefaciens GV2260 dan Regenerasinya”.

Dengan penuh kerendahan hati, kesempatan ini penulis menyampaikan terima

kasih kepada Bapak Dr. Ir. Dwi Andreas Santosa, MS, Prof. Dr. Ir. Sudarsono,

MSc, dan Dr. Ir. Utut Widyastuti, serta Dr. Ir. Agus Purwito, MSc, yang dengan

sabar dan tak henti-hentinya telah memberikan banyak pengarahan dan saran

selama penelitian dan penulisan tesis ini.

Ucapan terima kasih yang tulus penulis sampaikan pula kepada:

1. Kepala Lab. Mikrobiologi & Bioteknologi Lingkungan PPLH, dan Lab.

Bioteknologi Tanaman Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor, dan Direktur

PT. Saraswanti Indo Genetech Bogor, yang telah mengizinkan penelitian ini

berlangsung. Kepala Lab. Kultur Jaringan PT. Pabrik Gula Rajawali Nusantara

Indonesia II di Cirebon yang telah memberikan bahan eksplan dan kalus tebu.

2. Bapak, Ibu, Suami, saudara kakak-beradik sepupu, dan keponakan atas

dukungan doa dan materil yang diberikan bagi penulis.

3. Kementerian Pendidikan dan Riset Jerman (BMBF), Proyek RAPID, ICBB

Bogor, dan Yayasan Dana Beasiswa Maluku (YDBM) Jakarta atas bantuan

dana sehingga penelitian dan penulisan tesis ini dapat berlangsung.

4. Rekan-rekan kerja di Lab. MBL PPLH, Lab. Bioteknologi Tanaman Fakultas

Pertanian IPB, dan Lab. PT Saraswanti Indo Genetech, atas dukungan dan

kebersamaan.

5. Teman-teman Bioteknologi 2001 dan kepada semua pihak yang tidak

disebutkan satu-persatu atas bantuan dan dorongannya kepada penulis selama

studi sampai dengan penulisan tesis ini.

Akhirnya, penulis menyadari bahwa tulisan ini masih jauh dari sempurna.

Namun penulis berharap tesis ini bermanfaat bagi kepentingan semua pihak.

Bogor, September 2005

Penulis

Page 9: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Manado, Sulawesi Utara pada tanggal 1 Agustus 1978sebagai anak tunggal dari ayah Herling Pesik dan ibu Hetty Waworga (†).

Pendidikan Sarjana Pertanian ditempuh di Fakultas Pertanian, Jurusan Hamadan Penyakit Tanaman, Universitas Sam Ratulangi, Manado, dan lulus pada tahun2001.

Penulis mendapat kesempatan untuk melanjutkan pendidikan Magister diProgram Studi Bioteknologi Institut Pertanian Bogor pada tahun 2001.

Page 10: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL ....................................................................................... xDAFTAR GAMBAR .................................................................................. xiDAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... xii

PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

Latar Belakang ...................................................................................... 1Tujuan Penelitian .................................................................................. 3

TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................. 4

Perbaikan Genetik Tebu ........................................................................ 4Kultur Jaringan Tanaman Tebu ............................................................. 5Gen Fitase ............................................................................................. 10Konstruksi Vektor pBINPI-II EC ......................................................... 11Transformasi dengan Bantuan Agrobakterium ..................................... 14Analisis Tanaman Transgenik ............................................................... 15

BAHAN DAN METODE ........................................................................... 17

Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................... 17Metode Penelitian ................................................................................. 17

Kultur jaringan tanaman tebu .......................................................... 17Transformasi tebu dengan gen fitase ............................................... 19

HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................... 23

Kultur Jaringan Tanaman Tebu ............................................................. 23Transformasi Tebu dengan Gen Fitase ................................................. 34

SIMPULAN DAN SARAN ........................................................................ 39

Simpulan ............................................................................................... 39Saran ...................................................................................................... 39

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 40LAMPIRAN ................................................................................................ 44

Page 11: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

DAFTAR TABEL

No. Halaman

1 Empat metode transformasi gen fitase pada eksplan tebu ................. 34

Page 12: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

DAFTAR GAMBAR

No. Halaman

1 Konstruksi kaset gen fitase appA dalam vektor pBINPI-II EC ......... 13

2 Inisiasi dan proliferasi kalus .............................................................. 23

3 Grafik rataan jumlah tunas tebu kultivar PA 117 yang terbentuksampai dengan minggu ke-4 ............................................................... 24

4 Grafik rataan jumlah daun tebu kultivar PA 117 yang terbentuksampai dengan minggu ke-4 ............................................................. 25

5 Hasil optimasi media regenerasi tebu kultivar PA 117 sampaidengan minggu ke-4 ........................................................................... 26

6 Grafik rataan jumlah akar tebu kultivar PA 117 yang terbentuksampai dengan minggu ke-4 pada media regenerasi R10 .................. 27

7 Hasil induksi akar tebu kultivar PA 117 pada media regenerasiR10 ..................................................................................................... 27

8 Grafik rataan jumlah tunas tebu kultivar PSJT 94-33 yangterbentuk sampai dengan minggu ke-4 .............................................. 28

9 Grafik rataan jumlah daun tebu kultivar PSJT 94-33 yang terbentuksampai dengan minggu ke-4 .............................................................. 29

10 Hasil optimasi media regenerasi tebu kultivar PSJT 94-33 sampaidengan minggu ke-4 ........................................................................... 30

11 Grafik rataan jumlah akar tebu kultivar PSJT 94-33 yang terbentuksampai dengan minggu ke-4 117 pada media regenerasi R4 .............. 30

12 Hasil induksi akar tebu kultivar PSJT 94-33 pada mediaregenerasi R10 .................................................................................... 31

13 Regenerasi tebu transforman PSJT 94-33, PA 117, dan PS 851 ......... 32

14 Grafik rataan tunas transforman kultivar PA 117 pada mediaregenerasi R10 .................................................................................... 33

15 Grafik rataan tunas dan daun yang terbentuk dari regenerasi kalustransforman kultivar PSJT 94-33 pada media regenerasi R4 ............. 33

16 Grafik rataan tunas transforman yang terbentuk dari regenerasi kalustransforman kultivar PS 851 pada media regenerasi Modifikasi P3GI ...... 34

17 Kalus tebu transforman yang dihasilkan dari beberapa metodetransformasi ........................................................................................ 37

18 Hasil PCR gen fitase dari kalus transforman yang berumur 4 minggusetelah transformasi ............................................................................. 38

Page 13: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

DAFTAR LAMPIRAN

No. Halaman

1 Komposisi media MS untuk induksi kalus dan regenerasi

planlet yang telah dimodifikasi .......................................................... 44

2 Peta plasmid pBINPI-II EC ................................................................ 45

3 Komposisi media transformasi metode Enriquez-Obregón et al (1997) 45

4 Komposisi media transformasi metode Minarsih (2003) ................... 45

5 Komposisi media transformasi metode Santosa et al (2004) ............. 46

6 Komposisi media transformasi metode Modifikasi ........................... 46

7 Analisis data statistik ......................................................................... 47

Page 14: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

L A M P I R A N

Page 15: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Konsumsi gula nasional meningkat seiring dengan pertambahan penduduk

Indonesia. Swasembada gula makin menurun karena industri gula dalam negeri

tidak dapat memenuhi kebutuhan nasional. Tanaman tebu (Saccharum officinarum

L.) sebagai bahan baku pembuatan gula adalah komoditi utama yang harus

mampu berperan terhadap permasalahan kebutuhan gula.

Penyebab utama turunnya produksi tebu karena mutu bibit yang buruk.

Petani tidak mengganti bibitnya dengan kultivar yang lebih baik, karena tidak

memiliki daya beli. Kebanyakan petani menerapkan sistem keprasan. Sistem

tersebut mempertahankan tunas baru pada pangkal tanaman setelah penebangan

untuk berproduksi lagi. Cara ini beresiko terhadap penyakit busuk batang yang

dapat menurunkan produksi hingga 30%. Produktivitas lahan juga berkurang

akibat tidak efisiennya pemakaian pupuk fosfat (Hidayat 2002).

Pertanaman tebu yang bergeser dari lahan basah ke kering juga

menyebabkan rendahnya efisiensi produksi gula. Oleh karena, lahan kering lebih

banyak membutuhkan pupuk fosfat yang memerlukan biaya tinggi. Luas areal

pertanaman tebu pada masa tanam 2002/2003 sebesar 351.472 ha yang terdiri dari

lahan sawah sebesar 105.412 ha (30%) dan lahan kering (tegalan) mencapai

245.960 ha (70%), yang tersebar di Jawa seluas 121.738 ha dan di luar Jawa

124.222 ha (Hadi & Sutrisno 2003).

Setiap tahun terjadi peningkatan kebutuhan gula nasional yang cukup nyata.

Peningkatan kebutuhan gula ini ternyata tidak diimbangi oleh peningkatan

produksinya. Terjadi produksi dari 2,091 juta ton pada tahun 1996 menjadi 1,725

juta ton pada 2001 (P3GI 1997; Erwidodo 2002). Untuk memenuhi kebutuhan

gula, pemerintah melakukan impor gula yang beberapa tahun terakhir ini telah

terjadi peningkatan impor. Impor gula meningkat dari 1,233 juta ton pada tahun

1998 menjadi 1,475 juta ton pada tahun 2001 (Erwidodo 2002). Deperindag

merealisasikan impor gula selama tahun 2003 dan 2004 sebesar 0,731 juta ton

sebagai tambahan dengan stok gula lokal (KCM 2005).

Page 16: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

2

Pemuliaan tanaman perkebunan, termasuk tebu menggunakan metode

konvensional dengan penyilangan menghadapi dua kendala utama. Kendala

pertama adalah terbatasnya sumberdaya genetik yang secara seksual kompatibel

dengan tanaman tebu induknya. Kendala kedua adalah siklus pemuliaan dengan

metode ini dianggap terlalu lama (Minarsih 2003).

Menurut Hartatik (2000) peningkatan produksi gula secara menyeluruh

dapat dilakukan dengan cara meningkatkan teknik budidaya, mengatur pola

“tebang muat angkut”, meningkatkan efisiensi pabrik gula, dan menggunakan

kultivar unggul baru. Usaha untuk mendapatkan kultivar tebu yang unggul

terutama ditujukan untuk perbaikan kuantitas (bobot tebu per hektar) dan kualitas

(rendemen gula). Usaha tersebut dilakukan dengan perbaikan genetik tanaman,

salah satunya melalui rekayasa genetik yang terbukti manfaatnya dalam

memperbaiki sifat tanaman. Contohnya teknik transformasi gen dengan bantuan

agrobakterium yang merupakan cara alternatif untuk memperoleh tanaman dengan

sifat yang diinginkan.

Keberhasilan perakitan kultivar tebu yang unggul ditentukan oleh berbagai

faktor, antara lain adanya teknik transformasi dan regenerasi yang sesuai,

konstruksi gen pembawa sifat unggul yang berfungsi dengan baik, dan karakter

agronomis klon tanaman dan kemudahan teknis (Minarsih 1999).

Menurut Santosa (2002), salah satu upaya meningkatkan produktivitas tebu

unggul dilakukan dengan transformasi gen fitase dari bakteri tanah sehingga

meningkatkan ketersediaan fosfat ke dalam jaringan maupun sekitar perakaran,

meningkatkan efisiensi pemupukan fosfat sehingga sedikit membutuhkan pupuk

fosfat, meningkatkan jumlah klorofil dan laju fotosintesis. Ekspresi gen fitase di

jaringan tebu diharapkan juga meningkatkan mutu daun tebu untuk pakan ternak.

Gen fitase dipilih untuk disisipkan ke dalam tanaman tebu karena gen ini

menghasilkan enzim yang dapat merombak senyawa fitat yaitu senyawa organik

yang menyimpan unsur fosfat di dalam sel tanaman. Perombakan fosfat organik

dalam sel tanaman memberikan pengaruh positif pada proses pembentukan

klorofil sehingga meningkatkan fotosintesis dan metabolisme tanaman tebu. Di

samping itu, fitase dapat meningkatkan ketersediaan mineral-mineral lainnya,

Page 17: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

3

seperti kalsium, magnesium dan kalium di dalam jaringan tanaman sehingga dapat

mengurangi kebutuhan pupuk.

Vektor gen fitase untuk penyisipan ke dalam genom tanaman tebu telah

dikonstruksi sebagai plasmid pBINPI-II EC. Plasmid pBINPI-II EC merupakan

hasil konstruksi dan modifikasi melalui penelitian bersama antara Federal

Research Centre for Nutrition, Centre for Molecular Biology Germany dan

Fakultas Pertanian IPB. Plasmid pBINPI-II EC memiliki beberapa kelebihan, di

antaranya mempunyai jumlah salinan yang banyak dalam Escherichia coli, dan

mempunyai ori sehingga dapat bereplikasi pada E. coli dan Agrobacterium

tumefaciens, serta membawa gen penyeleksi antibiotik nptII yang menyandikan

enzim neomisin fosfotransferase yang tahan terhadap kanamisin.

Keberhasilan teknik transformasi genetik sangat dipengaruhi oleh

kemampuan regenerasi yang baik dari eksplan yang digunakan untuk menjadi

planlet yang utuh. Dalam hal ini teknik kultur jaringan sangat berperan penting

untuk mendapatkan planlet atau tanaman transgenik yang diinginkan. Misalnya

dengan memperhatikan berbagai faktor pendukung seperti media tumbuh, zat

pengatur tumbuh (ZPT) yang seimbang, dan kondisi lingkungan kultur. Bahan

eksplan dan genotipe tanaman juga merupakan faktor penting dalam menentukan

regenerasi suatu eksplan (Trigiano & Dennis 2000).

Dengan demikian aplikasi bioteknologi untuk tanaman tebu berperan

penting dalam meningkatkan produktivitas tebu unggul, mengurangi biaya untuk

pemupukan dan menambah nilai tanaman tebu sebagai pakan ternak.

Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk:

1. Mendapatkan media yang optimum untuk regenerasi tanaman tebu.

2. Menyisipkan gen fitase yang berada dalam kaset pBINPI-II EC ke dalam

genom kalus tebu melalui bantuan Agrobacterium tumefaciens GV2260 serta

regenerasi kalus transformannya.

Page 18: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

TINJAUAN PUSTAKA

Perbaikan Genetik Tebu

Tanaman tebu (Saccharum officinarum L.) merupakan tanaman perkebunan

bernilai ekonomi tinggi karena selain menghasilkan gula juga mendukung

berbagai industri lain. Tanaman tebu dapat tumbuh pada daerah tropis dan

subtropis di seluruh dunia. Tebu pertama kali diketahui berasal dari daratan Indo-

Gangetic India. Tebu termasuk genus Saccharum dari salah satu anggota

kelompok Andropogoneae, famili Graminae. Dalam genus Saccharum ada tiga

spesies yang dibudidayakan (S. officinarum L., S. barberi Jesw. dan S. sinense

Roxb) dan dua spesies liar (S. robustum Brandes dan Jeswier ex Grassl, dan S.

spontaneum L.) (Naik 2001).

Diketahui tanaman tebu merupakan bahan baku pembuatan gula pasir di

samping berperan juga sebagai bahan baku dalam bidang industri seperti asam

amino, asam organik dan bahan pangan. Beberapa industri gula mampu

menghasilkan berbagai senyawa kimia tertentu seperti furfural, dextran, alkohol

yang sangat tergantung pada tanaman ini (Enriquez-Obregón et al. 1997). Selain

itu produk gula dapat dikembangkan menjadi bahan nutrisi pakan ternak,

prosesing bahan makanan, pembuatan kertas dan sebagai sumber energi bahan

bakar (Patrau 1989). Menurut Nonato et al. (2001) di Brazil tebu dikembangkan

sebagai salah satu sumber energi penting (produksi etanol) serta untuk produksi

bioplastik.

Perbaikan genetik pada tanaman tebu telah lama dilakukan dan belum

menunjukkan hasil yang berarti, sehingga memasukkan gen tertentu dengan

transformasi genetik merupakan salah satu cara penting untuk manipulasi genetik

secara langsung pada tanaman. Transfer gen pada tanaman akan menghasilkan

tanaman transgenik. Istilah transgenik dalam pengertian luas dipakai untuk

tanaman yang memiliki gen asing yang berfungsi dan terintergrasi ke dalam

genom tanaman (Uchimiya et al. 1989).

Pada awalnya gen yang banyak dipakai dalam transformasi tanaman adalah

gen-gen reporter. Fungsinya lebih banyak untuk pengembangan teknik transfor-

masi itu sendiri atau mempelajari sekuen-sekuen pengendali dalam mempelajari

Page 19: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

5

ekspresi suatu gen di dalam sel tanaman. Perkembangannya kemudian dilakukan

transfer gen yang mengendalikan karakter-karakter yang bernilai ekonomis

sejalan dengan ketersediaan klon-klon gen tersebut. Beberapa faktor yang

berperan dalam menghasilkan tanaman transgenik antara lain metode yang efisien

dalam kloning gen, ketersediaan konstruksi gen-gen baru, teknik transformasi,

regenerasi tanaman, sistem vektor yang terus dikembangkan dan promotor yang

spesifik untuk ekspresi gen pada organ tertentu (Aswidinoor 1995).

Teknik transformasi genetik tanaman tebu pertama kali dilakukan oleh

Hauptmann et al. (1986) menggunakan penanda seleksi gen CAT (chloramphe-

nicol-acetyltransferase) yang berasal dari promotor CaMV 35S untuk mendapat-

kan tanaman tebu yang tahan virus. Bower dan Birch (1992) menggunakan

partikel bombardment untuk suspensi sel dan kalus embriogenik dengan

memasukkan gen neomycin phosphotransferase. Gallo dan Irvine (1993) mem-

pelajari faktor fisik dan biologi yang berpengaruh terhadap ekspresi gen GUS

secara transien pada tebu menggunakan teknik penembakan partikel. Hingga saat

ini telah dilakukan penelitian tebu transgenik dengan sifat tertentu antara lain

tahan terhadap insektisida dan beberapa herbisida yang lain, dan tahan terhadap

serangan penyakit busuk batang (Arencibia et al. 1997). Wall dan Birch (1997)

berhasil melakukan karakterisasi gen ketahanan albicidin dan ekspresinya pada

tanaman tebu transgenik untuk ketahanan penyakit bercak daun. Pada tahun yang

sama transformasi genetik tebu dengan bantuan Agrobacterium tumefaciens

menggunakan antioksidan berhasil dilakukan oleh Enriquez-Obregón et al.

(1997). Pada tahun 1998, Arencibia et al. melaporkan protokol yang efisien untuk

transformasi tebu melalui A. tumefaciens EHA 101. Selain itu, Minarsih (2003)

telah melakukan penelitian transformasi gen P5CS ke dalam sel tanaman tebu

secara efektif dan efisien tanpa mengurangi kemampuan regenerasi dan ekspresi

sel. Penelitian ini menghasilkan tanaman tebu dengan sifat toleransi terhadap

kondisi kering.

Kultur Jaringan Tanaman Tebu

Teknik kultur jaringan adalah suatu metode mengisolasi bagian tanaman

seperti protoplas, sel, sekelompok sel, jaringan dan organ, kemudian menumbuh-

Page 20: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

6

kan dalam media buatan dengan kondisi aseptik dan lingkungan yang terkendali,

sehingga bagian-bagian tanaman tersebut mampu memperbanyak diri dan

beregenerasi menjadi tanaman baru (Gunawan 1992). Menurut Suryowinoto

(1991), kultur jaringan berarti membudidayakan suatu jaringan tanaman menjadi

tanaman utuh yang mempunyai sifat seperti induknya. Ada empat aplikasi metode

kultur jaringan dalam bidang pertanian, di antaranya adalah: 1) untuk produksi

bahan-bahan fermentasi, 2) perbaikan sifat tanaman, 3) memelihara plasma

nutfah, dan 4) pelipatgandaan hasil klon dari seleksi kultivar.

Dalam usaha peningkatan produktivitas tanaman tebu secara cepat pada

tingkat petani awalnya digunakan teknik kultur jaringan tapi saat ini telah

berkembang sebagai sarana pendukung program perbaikan sifat tanaman,

misalnya mendapatkan sifat ketahanan penyakit, stres lingkungan atau perbaikan

genetik lainnya.

Penelitian kultur jaringan tanaman tebu pertama kali dilakukan oleh Nickell

di Hawai tahun 1961 dan dilanjutkan pada tahun 1977 oleh Heinz et al yang

menjadi perintis teknik kultur jaringan tebu pertama di dunia, mereka berhasil

mendapatkan planlet utuh yang berkembang dari kultur kalus dan menunjukkan

variasi yang luas pada jumlah kromosom juga beberapa karakter penting dari

tanaman tebu. Sejak saat itu berkembanglah teknik kultur jaringan tebu ini ke

beberapa negara di dunia (Naik 2001).

Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam teknik kultur jaringan

tanaman tebu, yaitu: 1) komposisi media tumbuh, 2) bahan eksplan, 3) zat

pengatur tumbuh tanaman, dan 4) kondisi lingkungan kultur.

Media tumbuh

Penggunaan teknik kultur jaringan tebu dibuat untuk mengamati

pertumbuhan dan reorganisasinya. Dalam media tumbuh tanaman terdiri dari 95%

air, nutrisi makro dan nutrisi mikro, vitamin serta gula. Nutrisi makro biasanya

dibutuhkan dalam jumlah banyak sedangkan nutrisi mikro dalam jumlah sedikit.

Vitamin merupakan komponen enzim atau kofaktor esensial untuk fungsi

metabolik, yang dibutuhkan dalam jumlah sangat sedikit dan berperan penting

dalam pertumbuhan tanaman. Gula juga merupakan zat penting dari nutrisi media

esensial untuk pertumbuhan dan perkembangan kultur (Trigiano & Dennis 2000).

Page 21: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

7

Media yang umum dipakai untuk memelihara pertumbuhan kultur sel atau

jaringan tebu adalah variasi dari media White atau media Murashige dan Skoog

(MS). Menurut Heinz et al. (1977), media White lebih baik untuk mendorong per-

tumbuhan kalus tapi tidak untuk totipotensinya sedangkan media MS lebih unggul

dari media White dalam menginduksi diferensiasi kalus dan perkembangan

selanjutnya. Murashige (1978) menekankan perlunya perimbangan tertentu dalam

pemberian campuran garam-garam mineral, gula, vitamin dan ZPT. Naik (2001)

menjelaskan nutrisi yang esensial terdiri dari garam anorganik dan sumber karbon

(energi), vitamin, dan hormon tanaman serta bahan lain seperti nitrogen organik

yang mengandung asam organik dan substansinya. Media kultur tersebut dapat

ditambah dengan bahan-bahan seperti air kelapa, ekstrak khamir, sari buah tomat

dan ekstrak malt. Ekstrak malt atau khamir lebih cocok untuk pertumbuhan kultur

suspensi tebu dibandingkan dengan air kelapa. Sebagai sumber energi, sukrosa

dan glukosa dapat dipilih di antara jenis gula yang ada karena pada tahap-tahap

permulaan, eksplan baru tumbuh membentuk kalus yang belum mengadakan

fotosintesis atau cara hidupnya belum autotrofik (Pierik 1987). Liu (1981)

menyebutkan bahwa untuk menstimulasi pembentukan kalus lebih baik digunakan

air kelapa dan mio-inositol yang ditambahkan pada media MS. Namun menurut

Apriyanti (1990) bahwa pertumbuhan kalus menjadi planlet lebih baik dalam

media dengan air kelapa dari pada ekstrak malt. Pierik (1987) menyatakan bahwa

berhasil tidaknya suatu media untuk menumbuhkan eksplan menjadi kalus

embriogenik atau planlet yang utuh tergantung pada genotip atau sifat eksplan itu

sendiri dan interaksi antara faktor luar dan komponen medianya.

Pusat Penelitian Perkebunan Gula Indonesia (P3GI) pada tahun 1999 telah

berhasil mengembangkan media MS yang dimodifikasi untuk perbanyakan

tanaman tebu secara cepat melalui teknik kultur jaringan. Induksi kalus tanaman

tebu, digunakan media MS-I yaitu media dasar yang dimodifikasi dengan vitamin

dan ditambah 3 mg/L 2,4-D. Untuk diferensiasi kalus menjadi planlet digunakan

media MS-II dengan media dasar MS yang telah dimodifikasi dan ditambahkan

zat pengatur tumbuh IAA dan dalapon. Komposisi lengkap media MS-I dan MS-II

disajikan dalam Lampiran 1.

Page 22: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

8

Bahan eksplan

Dalam kultur jaringan tanaman tebu untuk mempercepat penampilan sifat

totipotensi sangat dianjurkan menggunakan eksplan sebagai bahan tanam yaitu

organ atau jaringan muda yang masih dalam keadaan meristematis. Pierik (1987)

menyatakan bahwa meristem adalah sekelompok sel-sel yang mempunyai sifat

selalu membelah, sel-selnya kecil dengan dinding tipis dan penuh plasma. Dalam

tanaman ada suatu zone atau daerah yang secara permanen bersifat embriogenik.

Penggunaan eksplan dari jaringan muda lebih berhasil daripada jaringan tua,

hal ini disebabkan jaringan muda lebih responsif terhadap hormon tumbuh pada

media. Menurut Gunawan (1992), eksplan sebaiknya diambil dari bagian-bagian

tanaman yang belum banyak mengalami perubahan bentuk dan kekhususan fungsi

seperti meristem batang dan akar, meristem kambium, meristem interkalar,

meristem daun dan fellogen. Hal-hal penting yang harus diperhatikan dalam

pemilihan eksplan yaitu sumber eksplan, ukuran dan umur fisiologi.

Bahan eksplan dari kultivar tebu yang berumur 3-4 bulan dan bebas penyakit

sering dipakai dalam penelitian kultur jaringan tebu, dengan memperhatikan cara

sterilisasinya karena permukaan bagian eksplan umumnya mengandung sejumlah

mikroba kontaminan sehingga sterilisasi permukaan perlu dilakukan sebelum

ditanam pada media (Naik, 2001).

Blanco et al. (1999) menggunakan bagian daun yang masih hijau sebagai

sumber eksplan yang dipotong 3–5 mm. Minarsih (2003), untuk inisiasi kalus

jaringan meristem yang belum mengalami diferensiasi menggunakan eksplan

meristem daun atau jaringan muda yang masih menggulung.

Zat Pengatur Tumbuh tanaman (ZPT)

Zat pengatur tumbuh tanaman merupakan senyawa terpenting dalam kultur

jaringan tebu karena zat-zat endogen dan eksogennya berperan langsung terutama

dalam pembelahan dan pertumbuhan sel untuk pembentukan kalus maupun rege-

nerasi tanaman. ZPT dibutuhkan dalam konsentrasi yang rendah sekitar 0,001-10

µM. ZPT yang sering digunakan yaitu auksin dan sitokinin untuk diferensiasi

menjadi bertunas atau berakar atau regenerasi bagian tanaman terutama dari

eksplan yang tumbuh menjadi kalus dan berdiferensiasi menjadi bertunas dan

Page 23: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

9

berakar baik pada media cair maupun media padat (Trigiano & Dennis 2000).

Kelompok auksin menyebabkan perpanjangan sel, pembelahan sel, pembentukan

akar samping, menghambat pembentukan tunas aksilar. Kelompok sitokinin dapat

memacu pertumbuhan sel bila dipakai bersama auksin, dalam konsentrasi 1-10

mg/L dapat menghindari pembentukan tunas samping sehingga menurunkan

dominansi pertumbuhan apikal, menghambat pertumbuhan akar (Sastrowijono

1991).

Auksin dapat menginduksi diferensiasi pembentukan kalus dan pembelahansel secara cepat. Heinz et al. (1977) menggunakan 2,4-D 3 mg/L untuk induksikalus dengan penambahan air kelapa dan mio-inositol. Modifikasi media MSdengan kinetin 1 mg/L, NAA (naphtahlene acetic acid) 1 mg/L dan kaseinhidrolisat 400 mg/L memberikan hasil yang baik untuk diferensiasi planlet darikalus. Ahloowalia dan Maretzki (1983) berhasil mendapatkan kalus yang bersifatembriogenik dengan menggunakan medium MS ditambah 2,4-D 3 mg/L dan airkelapa 10%. Irvine et al. (1983) telah mencoba 79 macam bahan kimia untukmenginduksi pembentukan kalus tebu, yang diketahui efektif adalah 2,4-D,picloram dan dicamba dengan konsentrasi 2–20 mg/L. Falco et al. (1996) berhasilmelakukan inisiasi kultur suspensi sel dengan media MS cair ditambah 2,4-D 3mg/L, air kelapa 5% dan kasein hidrolisat 500 mg/L. Perbandingan pengaruhbeberapa auksin seperti picloram, dicamba dan 2,4-D untuk induksi kalus jugadilakukan oleh Blanco et al. (1999) dengan media dasar MS, hasilnya picloram8,2 µM, dicamba 22,6 µM dan 2,4-D 4,5 µM yang optimum untuk pembentukankalus embriogenik dan embriogenesis somatik pada tanaman tebu kultivar CP5243. Minarsih (2003) berhasil mendapatkan kalus dari jaringan parenkimatisyang belum mengalami diferensiasi dengan media MS ditambah air kelapa 10%,sukrosa 30 g/L dan 2,4-D 3 mg/L.

Kondisi lingkungan kultur

Keberhasilan teknik kultur jaringan tidak lepas dari kondisi lingkungan

kulturnya, yaitu cahaya, suhu dan kelembaban ruang kultur. Adanya cahaya dalam

ruang kultur dapat memperbaiki pertumbuhan kultur terutama dalam pembentuk-

an klorofil dan pertumbuhan normal. Pengaruh cahaya dibedakan atas masa

periodisitas, kualitas dan intensitas cahaya (Minarsih 2003). Kondisi lingkungan

kultur yang ideal pada suhu 25 ± 2 oC dilengkapi dengan cahaya lampu flouresens

Page 24: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

10

5000–10000 lux, kelembaban relatif ruang inkubasi diatur sekitar 70–80%, bila

kurang dari 50% maka media yang disimpan akan cepat mengering sedangkan

kelembaban yang terlalu tinggi meningkatkan kontaminan seperti jamur dan

bakteri (Sugiyarta 1991). Arencibia et al. (1992) menggunakan lingkungan kultur

untuk inkubasi kalus transgenik pada suhu 25 oC di bawah cahaya selama 16 jam

dengan intensitas cahaya 2000 lux. Menurut Naik (2001), regenerasi tanaman tebu

dari kultur meristem apikal dapat dilakukan pada suhu 20-26 oC dengan waktu

cahaya 16 jam 5000-8000 lux.

Gen Fitase

Fitase (mio-inositol heksakisfosfat fosfohidrolase) merupakan suatu fosfo-

monoesterase yang mampu menghidrolisis asam fitat menjadi ortofosfat

anorganik dan ester-ester fosfat dari mio-inositol yang lebih rendah. Pada kondisi

tertentu bahkan menjadi fosfat dan mio-inositol bebas. Menurut IUPAC-IUB, ada

dua jenis enzim fitase yaitu:

a. 3-fitase (EC 3.1.3.8) yang mengkatalisis reaksi: mio-inositol heksakisfosfat +

H2O → mio-inositol-1,2,4,5,6-pentakisfosfat + Pi

b. 6-fitase (EC 3.1.3.26) yang mengkatalisis reaksi: mio-inositol heksakisfosfat +

H2O → mio-inositol-1,2,3,4,5-pentakisfosfat + Pi

Jenis 3-fitase umumnya terdapat pada mikroba, sedangkan 6-fitase

umumnya terdapat pada biji-bijian. Greiner et al. (1993) menjelaskan bahwa 6-

fitase ditemukan pula pada Escherichia coli. Sumber fitase bervariasi mulai dari

berbagai jenis mikroba seperti jamur dari genus Aspergillus (A. ficuum, A. oryzae,

A. carbonarius dan A. niger), ragi (Saccharomyces cerevisiae, Schwanniomyces

castellii) dan bakteri (Klebsiella aerogenes, Streptococcus bovis, Bacillus subtilis,

E. coli) hingga jaringan hewan mammalia atau usus halus (Gargova & Sariyska

2003).

Eechout dan de Paepe (1994) melaporkan adanya fitase dalam bahan

makanan yang berasal dari tumbuhan seperti gandum, gandum hitam, barley,

jagung, padi dan hasil sampingan. Akan tetapi, menurut Lolas dan Markakis

(1977) enzim fitase tidak stabil dalam bahan makanan sehingga tidak dapat

diharapkan sebagai sumber enzim fitase. Distribusi enzim fitase dalam tanaman

Page 25: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

11

tidak seimbang dengan kandungan fitatnya dan ada kemungkinan aktivitas enzim

fitase dihambat oleh kandungan fitatnya yang tinggi.

Fitase juga merupakan enzim yang banyak digunakan sebagai bahan

tambahan pada pakan ternak, yang dapat mengkatalisis pembebasan fosfat dari

asam fitat yang menghasilkan mio-inositol, mio-inositol penta, tetra, tri, di dan

monofosfat. Enzim ini sangat penting karena secara alami fosfor dalam pakan

mengandung bentuk fitat yang tidak dapat dihidrolisis dalam sistem pencernaan

tanpa tambahan enzim atau mikrobia mammalia yang menghasilkan fitase yang

dapat digunakan sebagai probiotik (Purwadaria 2002).

Gen fitase dipilih untuk disisipkan ke dalam tanaman tebu karena gen ini

menghasilkan enzim yang dapat mengubah senyawa fitat yaitu senyawa organik

yang menyimpan unsur fosfat di dalam sel tanaman. Unsur fosfat yang tersimpan

dalam fitat ini tidak dapat dimanfaatkan oleh tanaman. Namun jika senyawa fitat

dihidrolisis akan menghasilkan ester yang berfosfat rendah dan melepaskan unsur

fosfat anorganik. Gen fitase diharapkan dapat membuat tebu lebih efisien

memanfaatkan fosfat, yang sebelumnya terikat dalam wujud senyawa organik di

dalam jaringan tanaman dan tanah. Di dalam tanah senyawa fosfat organik

mencapai hampir 50% yang seluruhnya tidak dapat dimanfaatkan oleh tanaman.

Fosfat anorganik yang tersedia di dalam sel tanaman memberikan pengaruh positif

pada proses pembentukan klorofil sehingga meningkatkan fotosintensis dan

metabolisme tanaman tebu. Hasil fotosintesis ini disimpan menjadi gula tebu yang

kadarnya disebut rendemen. Di samping itu, fitase juga meningkatkan

ketersediaan mineral-mineral lainnya, seperti kalsium, magnesium dan kalium di

dalam jaringan tanaman sehingga tanaman dapat mengurangi kebutuhan pupuk

(Santosa 2002).

Konstruksi Vektor pBINPI-II EC

Vektor adalah molekul DNA yang diperlukan untuk membawa dan

memperbanyak fragmen DNA yang dibawanya. Saat konstruksi DNA rekom-

binan, vektor sirkuler harus dipotong terlebih dahulu dengan enzim pemotong.

Dengan demikian fragmen DNA dimungkinkan untuk diklon ke dalamnya. Ada

tiga syarat yang memungkinkan kloning dilakukan yaitu: 1) memiliki beberapa

Page 26: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

12

cara transformasi DNA ke dalam sel; 2) vektor harus mampu bereplikasi dalam

sel inangnya (umumnya E. coli, Agrobacterium dan khamir) meskipun beberapa

vektor kloning dapat terintegrasi ke dalam sel mamalia; dan 3) integrasi gen dapat

dideteksi pada media seleksi (Freifelder 1987; Kleinsmith & Kish 1995).

Beberapa jenis vektor dapat digunakan sebagai vektor rekombinan di

antaranya adalah plasmid, virus, dan cosmid. Pertama, plasmid yaitu molekul

DNA berbentuk sirkuler yang mampu bereplikasi dalam sitoplasma bakteri secara

bebas. Plasmid juga membawa gen-gen ketahanan terhadap antibiotik yang

berguna sebagai penyeleksi sel-sel bakteri yang mengandung plasmid

rekombinan. Kedua, virus biasanya berasal dari bacteriofage λ, DNA yang dapat

disisipkan sekitar 15 kb. Vektor rekombinan bakteriofage ini dapat ditransformasi

ke dalam sel bakteri. Ketiga, cosmid yaitu DNA plasmid yang juga memiliki

vektor kloning λ. Cosmid memiliki satu atau lebih gen penyeleksi antibiotik dan

membawa sisi cos dari λ. DNA sisipan yang dapat diklon ke dalamnya berukuran

relatif besar (40-45 kb). Terakhir, shuttle vector ialah molekul DNA yang mampu

bereplikasi di dalam dua jenis sel berbeda atau lebih. Beberapa jenis shuttle vector

yang banyak digunakan ialah molekul DNA yang mampu bereplikasi dalam

sitoplasma bakteri atau khamir (Kleinsmith & Kish 1995).

Menurut Sambrook (2001), plasmid yang dijadikan vektor harus berukuran

kecil. Ukuran kecil memungkinkan untuk disisipi fragmen DNA asing yang besar,

mudah dikenali dengan peta restriksi, menghasilkan jumlah salinan relatif lebih

banyak dibandingkan dengan plasmid berukuran besar. Brown (1996)

menyarankan agar ukuran plasmid tidak lebih dari 10 kb. Semakin besar ukuran

molekul, semakin sulit dilakukan pemurnian dan manipulasi DNA.

Plasmid dapat dibedakan berdasarkan sifat utama yang dikode oleh gen-gen

di dalamnya, yaitu 1) Plasmid F atau plasmid fertilitas yaitu hanya membawa gen

tra yang berfungsi untuk melakukan transfer plasmid secara konjugasi; 2) Plasmid

R atau plasmid ketahanan yang membawa gen ketahanan bagi sel inang terhadap

satu atau lebih gen antibakteri; 3) Plasmid Col yang mengkode kolkisin yaitu

protein yang mampu membunuh bakteri lain (Freifelder 1987) sedangkan Brown

(1996) menambahkan dua klasifikasi lainnya, yaitu 4) Plasmid degradatif, yang

memungkinkan bakteri melakukan metabolisme tidak biasa; 5) Plasmid virulensi,

Page 27: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

13

menyebabkan patogenesis pada bakteri inang, misalnya plasmid Ti pada

Agrobacterium. Plasmid Ti dapat menyebabkan penyakit crown gall pada

tanaman dikotil. Rekombinasi DNA saat ini banyak menggunakan plasmid alami

yang dimodifikasi. Plasmid tersebut telah ditambah atau dikurangi gen-gen

tertentunya dengan tujuan memudahkan rekombinasi. Dalam penelitian digunakan

konstruksi gen kaset (Gambar 1) dalam plasmid pBINPI-II EC berukuran 11.810

bp (Lampiran 2). Plasmid pBINPI-II EC merupakan plasmid hasil konstruksi dan

modifikasi yang dapat digunakan sebagai vektor bagi tanaman tebu. Plasmid ini

memiliki signal peptide. Signal peptide merupakan suatu segmen yang terdiri dari

15–30 asam amino pada ujung N protein yang memungkinkan protein

disekresikan melalui membran sel.

CaMV 35S SP phytase gene appA of E. coli900 bp OCS nptII (Kan r )

EcoRI Asp718 BamHI/BglII SalI HindIII

Gambar 1. Konstruksi kaset gen fitase appA dalam vektor pBINPI-II EC.Keterangan: CaMV 35S: promotor dari virus Cauliflower mosaik35S, SP: proteinase inhibitor II signal peptide, OCS: oktopin sintase(enhancer). Tanda panah menunjukkan situs enzim-enzim restriksiyang penting (Santosa et al. in press). Peta plasmid pBINPI-II ECdisajikan dalam Lampiran 2.

Plasmid pBINPI-II EC membawa gen penyeleksi antibiotik nptII yang

menyandikan enzim neomysin phosphotransferase (kanamisin). Kanamisin ber-

guna sebagai penyeleksi di tingkat bakteri. Antibiotik ini tergolong amino-

glikosida yang memiliki target ribosom bakteri. Golongan aminoglikosida dapat

mengikat sub unit kecil ribosom (30S) bakteri. Akibat pengikatan ini, penempelan

sub unit besar ribosom (50S) menjadi terhalang sehingga protein tidak dapat

ditranslasi. Bakteri yang membawa plasmid dengan penyeleksi kanamisin,

menyebabkan enzim yang disandikannya aktif dan mampu memecah kanamisin

sehingga bakteri menjadi resisten (Salyers & Whitt 1994).

Plasmid pBINPI-II EC dilengkapi dengan sekuen T-DNA, yaitu untaian

DNA yang akan ditransfer ke dalam sel tanaman. Susunan gen-gen yang berada

dalam T-DNA mulai dari batas kiri ke batas kanan ialah: 1) promotor Cauliflower

Mosaic Virus 35S (CaMV 35S), 2) gen appA of E. coli dengan ukuran 900 bp

yang mengandung gen fitase, dan 3) memiliki 10 sisi unik enzim restriksi. Sisi

Page 28: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

14

unik tersebut merupakan suatu segmen pada plasmid yang besarnya antara

puluhan hingga ratusan pasang basa sebagai sekuen pengenal enzim restriksi.

Sekuen pengenal ini tidak terdapat di bagian lain pada molekul plasmid. DNA

sisipan biasanya diklon ke dalam sisi unik (Brown 1996).

Transformasi dengan Bantuan Agrobakterium

Agrobacterium tumefaciens merupakan bakteri aerob obligat Gram negatif

yang hidup alami di tanah dan banyak menyebabkan penyakit crown gall pada

tanaman dikotil. Kemampuan untuk menyebabkan penyakit ini ada hubungannya

dengan gen penginduksi tumor (tumor inducing / Ti) dalam sel bakteri

(Beijersbergen dan Hooykaas 1993; Sheng & Citovsky 1996; Hiei et al. 1997).

Terdapat tiga komponen utama pada agrobakterium yang berperan dalam

transfer DNA ke dalam sel tanaman (Sheng & Citovsky 1996). Komponen

pertama ialah daerah T-DNA yaitu fragmen yang ditransfer ke sel tanaman. T-

DNA terletak pada plasmid Ti (200 kb) dari agrobakterium yang diapit oleh

sekuen berulang DNA (25 kb) sebagai batas T-DNA. Komponen kedua ialah

daerah virulence (vir) yang berukuran 35 kb dalam plasmid Ti. Sedangkan

menurut Beijersbergen dan Hooykaas (1993) gen vir berukuran sekitar 40 kb,

letaknya bersebelahan dengan batas kiri T-DNA. Gen-gen vir ini terbagi atas 7

yaitu vir A, B, C, D, E, G, dan vir H. Gen vir mensintesis protein virulensi yang

berperan menginduksi terjadinya transfer dan integrasi T-DNA ke dalam tanaman.

Empat gen vir yang paling penting mensintesis protein virulensi ini ialah vir A, B,

D dan G. Jika ada induser, vir A dan G yang terekspresi mampu mengaktifkan

operon vir lainnya. Induser tersebut antara lain monosiklik fenolik acetosyringone

dan monosakarida seperti glukosa dan galaktosa (Beijersbergen dan Hooykaas

1993). Selain induser, kondisi pH juga mempengaruhi kondisi gen vir. pH

optimum untuk gen vir berkisar antara 5-5,8 (Hiei et al 1997). Senyawa fenolik

dan monosakarida terbentuk pada saat tanaman dikotil luka dan mengeluarkan

getah. Proses tersebut jarang terjadi pada tanaman monokotil, sehingga saat ko-

kultivasi tanaman monokotil perlu dikondisikan. Penyesuaian kondisi dapat

berupa penambahan fenolik, monosakarida dan pengaturan pH (Hiei et al. 1994).

Komponen ketiga adalah gen chromosomal virulence (chv) yang terdiri atas chvA,

Page 29: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

15

chvB, pscA (atau exoC) dan att. Gen-gen tersebut terletak di kromosom

agrobakterium dan berfungsi untuk pelekatan bakteri ke dalam sel tanaman

dengan membentuk senyawa protein β-1,2-glukan (Beijersbergen dan Hooykaas

1993).

Berdasarkan sifat alamiah agrobakterium tersebut, pada dasawarsa terakhir

ini telah diupayakan pemindahan gen komersial untuk tanaman monokotil dengan

cara menyisipkan gen tersebut ke daerah T-DNA.

Penyisipan T-DNA ke dalam plasmid Ti yang besar (200 kb) menghadapi

masalah utama yaitu besarnya ukuran pTi sehingga menyulitkan dalam manipulasi

dan menentukan tempat pemotongan yang khas pada plasmid Ti. Secara umum

ada dua macam strategi menyisipkan DNA yaitu sistem vektor kointegrasi dan

vektor ganda (Cramer & Radin 1990).

Walkerpeach dan Velten (1994) berpendapat bahwa syarat dari vektor ko-

integrasi adalah 1) mempunyai tempat yang tepat untuk menyisipkan fragmen

DNA, 2) memiliki gen penyeleksi antibiotik yang aktif pada E. coli maupun

agrobakterium, 3) memiliki gen penanda untuk tanaman dan 4) memiliki ori yang

berfungsi di E. coli tapi tidak di agrobakterium. Sistem vektor ganda (biner)

membutuhkan 2 plasmid di dalam agrobakterium yaitu 1) plasmid vektor yang

mengandung fragmen DNA, dan 2) plasmid penolong (helper) Ti yang

menyediakan gen vir sebagai fasilitator transfer gen ke sel tanaman. Kedua

plasmid dapat bereplikasi pada agrobakterium.

Perkembangan terakhir menunjukkan bahwa umumnya vektor yang

digunakan untuk transformasi tanaman dikotil maupun monokotil adalah vektor

ganda. Dengan menggunakan vektor penyisipan gen (kloning) menjadi lebih

mudah, karena vektor yang mengandung batas T-DNA berukuran lebih kecil dari

plasmid Ti yang sesungguhnya. Ukuran plasmid yang kecil memungkinkan lebih

banyak penyisipan gen pada sisi unik enzim restriksi (Slamet-Loedin 1994).

Analisis Tanaman Transgenik

Analisis tanaman transgenik dapat dilakukan dengan beberapa cara antara

lain visual, histokimia dan molekuler. Pengamatan secara visual dilakukan jika T-

DNA yang terintegrasi memiliki gen pelapor seperti gfp. Pengamatan dapat

Page 30: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

16

dilakukan mulai fase kalus hingga tanaman dewasa, dengan tidak merusak

jaringan atau sel.

Integrasi gen sisipan pada kalus atau planlet hasil transformasi dapat

dianalisa secara molekuler menggunakan teknik PCR (Polymerase Chain

Reaction) yaitu amplifikasi fragmen spesifik dari DNA total genom. Keuntungan

teknik ini antara lain: cepat, DNA yang diperlukan sedikit, dapat dilakukan pada

tahap dini dan teknik isolasi DNA sederhana. Amplifikasi DNA terjadi karena

adanya enzim polimerase yang dihasilkan oleh bakteri termofilik Thermus

aquaticus. Hal-hal yang menentukan keberhasilan amplifikasi antara lain adalah

desain primer dan suhu yang digunakan selama proses PCR. Sekuen primer yang

tepat memungkinkan amplifikasi hanya terjadi tepat pada fragmen spesifik.

Primer harus bersifat komplemen terhadap DNA target. Semakin pendek ukuran

primer (8-mer) maka semakin tidak spesifik fragmen yang dihasilkan. Sebaliknya

semakin panjang primer (20-mer) akan semakin spesifik fragmen yang dihasilkan.

Ukuran primer yang lebih besar dari 30-mer sangat jarang digunakan. DNA target

yang diamplifikasi hendaknya tidak lebih dari 3 kb, karena ukuran ideal untuk

PCR ini kurang dari 1 kb (Brown 1996).

Selama amplifikasi dalam setiap siklus terjadi tiga perubahan suhu. Tahap

pertama DNA didenaturasi, umumnya pada suhu 94 oC. Saat denaturasi, DNA

yang semula utas ganda terurai menjadi utas tunggal karena ikatan hidrogennya

lepas. Tahap kedua suhu diturunkan sehingga memungkinkan primer menempel

(annealing) pada DNA cetakan. Tahap ketiga terjadi pemanjangan DNA

(sintesis), biasanya pada suhu 72 oC sehingga memungkinkan enzim DNA poli-

merase bekerja.

Menurut Brown (1996), optimasi suhu annealing sangat penting agar primer

menempel pada DNA cetakan. Suhu annealing diduga berdasarkan suhu melting

Tm antara primer dengan DNA cetakan. Suhu annealing biasanya lebih rendah 1–

2 oC dari suhu melting. Dengan memperhatikan jumlah dan jenis basa dalam

primer yang akan digunakan nilai Tm dapat ditentukan dengan rumus berikut:

Tm = (4[G+C]) + (2[A+T]) oC.

Page 31: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

BAHAN DAN METODE

Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi dan Bioteknologi

Lingkungan Pusat Penelitian Lingkungan Hidup (PPLH) IPB dari bulan Februari

2003, Laboratorium Bioteknologi Tanaman Fakultas Pertanian IPB dari bulan

Juni 2004, dan Laboratorium Molekuler PT. Saraswanti Indo Genetech di Bogor

dari bulan Januari 2005 hingga bulan Mei 2005.

Metode Penelitian

Penelitian ini terdiri atas dua bagian yaitu: 1) Kultur jaringan tanaman tebu, dan 2)

Transformasi tebu dengan gen fitase.

1. Kultur jaringan tanaman tebu

Sterilisasi dan penanaman eksplan

Eksplan tebu kultivar PA 117 dan PSJT 94-33 berasal dari daun muda dan

sehat yang masih menggulung berumur 4–6 bulan. Pucuk tebu dipotong 20 cm di

atas jaringan meristem. Secara aseptik, pucuk tebu dicelupkan ke dalam alkohol

70% lalu dibakar di atas api bunsen. Lapisan pucuk daun dibuka dan dibuang,

diulang sebanyak tiga kali atau sampai kelihatan warna merah muda pada pucuk

tebu. Media MS-I disiapkan lebih dahulu melalui sterilisasi dengan autoklaf 121oC selama 10 menit pada tekanan 1,5 atm. Selanjutnya untuk induksi kalus, bagian

pucuk dipotong sepanjang 2–3 mm sebanyak 12 potong kemudian ditanam pada

media MS-I (RNI 1999). Setiap petridis diisi 5-6 potong kemudian diinkubasi

dalam ruang gelap bersuhu ±22 oC. Selama 1 bulan dapat diperoleh kalus dari

jaringan parenkimatis yang mempunyai struktur kompak dan mampu berproli-

ferasi. Untuk mempertahankan kalus dalam status embriogenik maka setiap 2-3

minggu kalus disubkulturkan pada media yang sama. Kalus embriogenik di-

regenerasikan menjadi planlet pada media MS-II (P3GI 1999). Khusus untuk tebu

kultivar PS 851 diberikan oleh RNI Cirebon dalam bentuk kalus sehingga siap

digunakan untuk transformasi.

Regenerasi tanaman tebu

Ada dua tahap regenerasi tebu, yaitu: 1) optimasi media regenerasi kalus PA

117 dan PSJT 94-33; dan 2) regenerasi kalus transforman PSJT 94-33 pBINPI-II

Page 32: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

18

EC dan PA 117 pBINPI-II EC pada media optimasi regenerasi, dan regenerasi

kalus transforman PS 851 pBINPI-II EC pada media Modifikasi P3GI.

Tahap pertama, sebanyak enambelas perlakuan optimasi media regenerasi

kalus PA 117 dan PSJT 94-33 adalah kombinasi media yang terdiri dari media

dasar MS-II (P3GI 1999) dengan penambahan zat pengatur tumbuh IAA (β-

indoleacetic acid) dan dalapon (2,2-dichloropropionic acid). Secara berurutan,

perlakuan tersebut diberi prelabel R dan angka perbandingan dalam kurung

menunjukan kombinasi IAA dan dalapon (mg/L). Label R1 (1:55), R2 (1:57), R3

(1:59), R4 (1:61), R5 (1,5:55), R6 (1,5:57), R7 (1,5:59), R8 (1,5:61), R9 (2:55),

R10 (2:57), R11 (2:59), R12 (2:61), R13 (2,5:55), R14 (2,5:57), R15 (2,5:59),

dan R16 (2,5:61). Kultur ditumbuhkan pada kondisi terang dengan suhu 22 oC.

Setiap perlakuan diulang sebanyak 10 kali, pengamatan jumlah tunas dan daun

dilakukan selama 4 minggu. Pada minggu berikutnya, kultur dipindahkan ke

media cair yang sesuai dengan media optimum berdasarkan respon kultivar.

Sebelum dipindahkan, bagian basalnya dipotong untuk induksi akar. Jumlah akar

diamati selama 4 minggu.

Tahap kedua, regenerasi kalus transforman PA 117 pBINPI-II EC dan PSJT

94-33 pBINPI-II EC pada media optimasi regenerasi dilakukan berdasarkan hasil

pada tahap pertama. Perbedaan respon kultivar terhadap kombinasi media

mengakibatkan regenerasi kalus transforman kedua kultivar tersebut mengguna-

kan media yang berbeda pula. Di bagian lain, regenerasi kalus transforman PS 851

pBINPI-II EC pada media Modifikasi (2 mg/L IAA + 59 mg/L dalapon)

menggunakan media dengan penambahan glukosa 1%, asam sitrat dan asam

askorbat masing-masing 2,5 mg/L (P3GI 1999).

Analisis data penelitian disusun menggunakan Rancangan Petak Terbagi (split

plot experiment) dan Rancangan Acak Lengkap. Perhitungan statistik

menggunakan SAS v8.2 Statistics Software (SAS Institute, NC-USA) dengan

prosedur General Linier Model. Uji lanjut signifikansi menggunakan uji beda

nyata jujur (BNJ/Tukey) dengan α 5% (Steel & Torrie 1993).

Optimasi media regenerasi kalus PA 117 dan PSJT 94-33 dilakukan meng-

gunakan Rancangan Faktorial Petak Terbagi dengan 10 ulangan. Pengamatan

variabel respon terjadi berulang selama empat minggu, sehingga koreksi karena

Page 33: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

19

faktor pengamatan berulang adalah rancangan petak terbagi. Model rancangan

petak terbagi adalah:

Yijk = µ + ρk + αi + δik + βj + (αβ)ij + εijk

µ : Nilai rataan umum

ρk : Pengaruh kelompok (ulangan) ke-k (k = 1-10)

αi : Pengaruh perlakuan, yaitu kombinasi IAA dan dalapon pada media

regenerasi

δik : Galat a, interaksi kelompok dan perlakuan.

βj : Pengaruh minggu pengamatan media regenerasi ke-j (j = 1, 2, 3, 4)

(αβ)ij: Pengaruh interaksi antara minggu dan perlakuan pada media

regenerasi.

εijk : Galat percobaan (b)

Yijk : Nilai pengamatan

Analisis statistik regenerasi kalus transforman PA 117 dan PSJT 94-33 pada

media hasil optimasi dilakukan menggunakan Rancangan Acak Lengkap dengan

10 ulangan dan waktu pengamatan 4 minggu. Rancangan yang sama digunakan

pada hasil regenerasi kalus transforman PS 851 dalam media Modifikasi P3GI.

Variabel respon yang dianalisis adalah jumlah tunas, daun dan akar yang

terbentuk. Model rancangan acak lengkap adalah:

Yij = µ + αi + εij

µ : Nilai rataan umum

αi : Pengaruh minggu ke-i (i = 1, 2, 3, 4)

εij : Galat percobaan pada minggu ke-i ulangan ke-j (j = 1-10)

Yij : Nilai pengamatan

2. Transformasi tebu dengan gen fitase

Bagian ini terdiri atas tiga tahap yaitu: 1) transformasi kalus tebu dengan

bantuan A. tumefaciens GV2260 pBINPI-II EC; 2) isolasi DNA genom total; dan

3) analisis gen fitase dengan PCR.

Transformasi kalus tebu dengan bantuan A. tumefaciens GV2260 pBINPI-II EC

Percobaan transformasi dilakukan menggunakan empat metode yaitu: 1)

metode Enriquez-Obregón et al. (1997); 2) metode Minarsih (2003); 3) metode

Page 34: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

20

Santosa et al. (2004); dan 4) metode Modifikasi yang merupakan modifikasi

antara metode Minarsih (2003) dan metode Santosa et al. (2004).

Metode pertama, eksplan berasal dari jaringan meristem pucuk daun tebu.

Sebelum kokultivasi eksplan diberi antioksidan (L-sistein 40 mg/L; asam askorbat

15 mg/L; perak nitrat 2 mg/L). Kultur A. tumefaciens ditumbuhkan pada media

Luria Broth (tripton 10 g/L, ekstrak yeast 5 g/L, NaCl 5 g/L, sukrosa 5 g/L, dan

H2O sampai tera) yang mengandung rifampisin 100 mg/L sampai diperoleh OD620

(optical density) = 0,6 kemudian disentrifugasi selama 5 menit pada 5000 rpm.

Pelet yang didapatkan dicuci dengan MS cair yang ditambah dengan antioksidan.

Kokultivasi selama 10 menit dan selanjutnya eksplan dipindahkan pada media

MS-I yang ditambah dengan antioksidan, dan kemudian ditutup dengan kertas

saring untuk mengurangi infeksi agrobakterium. Kokultur ini dilakukan selama 3

hari kemudian dicuci dengan aquades steril dan cefotaxime 500 mg/L. Setelah

pencucian, eksplan ditanam pada media MS-I padat yang mengandung kanamisin

50 mg/L dan cefotaxime 500 mg/L selama 10 hari. Pucuk daun yang tidak

ditumbuhi oleh agrobakterium dipindahkan pada media seleksi MS-I yang

mengandung kanamisin 100 mg/L. Komposisi media metode ini disajikan dalam

Lampiran 3.

Kedua, metode Minarsih (2003) hampir sama dengan metode yang dilakukan

oleh Enriquez-Obregón et al. (1997). Namun eksplan yang digunakan adalah

eksplan kalus dan densitas kultur A. tumefaciens untuk kokultivasi yaitu OD620 =

0,6 dengan pengenceran sepuluh kalinya. Komposisi media metode ini disajikan

dalam Lampiran 4.

Ketiga, metode Santosa et al. (2004), kalus tebu dimasukkan ke dalam 2 mL

eppendorf dan diinokulasi dengan 0,5 mL kultur suspensi A. tumefaciens (OD578 =

0,2), dibiarkan 5–10 menit pada suhu ruang. Kemudian, kalus dikeringkan dengan

kertas saring steril untuk mengurangi cairan suspensi bakteri. Kalus yang telah

dikeringkan tadi dimasukkan ke dalam 30 mL media MS yang mengandung 0,5

g/L kasein hidrolisat, 100 mg/L asetosiringon dan 50 mg/L kanamisin, inkubasi

dengan kondisi gelap pada 28 oC sambil dishaking 60 rpm selama 2 hari, jika ada

pertumbuhan agrobakterium media diganti dengan media baru. Setelah ko-

kultivasi kalus dicuci dengan air steril sebanyak 2 kali lalu dikeringkan pada

Page 35: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

21

kertas saring steril, kemudian kalus dipindahkan pada ke media MS cair sebanyak

25 mL yang mengandung 0,5 g/L kasein hidrolisat, cefotaxime 1000 mg/L dan

inkubasi pada kondisi gelap 28 oC sambil dishaking pada 60 rpm selama 2 jam.

Perlakuan diulang kembali. Kalus ditransfer ke dalam 30 mL media MS yang

mengandung 0,5 mg/L kasein hidrolisat, 500 mg/L cefotaxime, lalu diinkubasi

dengan kondisi gelap pada 28 oC sambil dishaking 60 rpm selama 2 hari. Jika ada

pertumbuhan agrobakterium media diganti dengan media baru. Kemudian

dipindahkan pada media MS yang mengandung 0,5 mg/L kasein hidrolisat, 500

mg/L cefotaxime, 100 mg/L kanamisin dan diinkubasi selama seminggu untuk

memastikan tidak ada pertumbuhan bakteri. Setelah seminggu kalus dikeringkan

lagi dengan kertas saring steril dan dipindahkan ke media MS padat yang mengan-

dung 500 mg/L cefotaxime, 100 mg/L kanamisin, dengan kondisi gelap 28 oC

selama 2 minggu atau lebih untuk memastikan tidak ada pertumbuhan

agrobakterium. Selanjutnya, kalus ditanam pada media MS-I dengan kanamisin

100 mg/L untuk mendapatkan struktur yang kompak dan mampu berproliferasi.

Komposisi media metode ini disajikan dalam Lampiran 5.

Keempat, metode Modifikasi (Minarsih 2003 dan Santosa et al. 2004) yang

dilakukan adalah memodifikasi perlakuan pasca pencucian A. tumefaciens selama

dua jam yang dilakukan oleh Santosa et al. (2004) kemudian tidak dipindahkan

pada perlakuan inkubasi media cair selama satu minggu melainkan langsung

dipindahkan pada media padat yang mengandung cefotaxime 500 mg/L (Minarsih

2003). Komposisi media metode ini disajikan dalam Lampiran 6.

Isolasi DNA genom total

DNA total diisolasi dari kalus yang berumur 4 minggu setelah transformasi

pada kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 dengan metode DNeasy Plant

Mini Kit (Qiagen). Setelah preparasi kit isolasi, sebanyak 100 mg sampel digerus

menggunakan nitrogen cair dalam mortar untuk menghancurkan dinding sel

menjadi bubuk. Segera setelah sampel berbentuk bubuk dilanjutkan menurut

petunjuk kit isolasi.

Analisis gen fitase dengan PCR

DNA genom total digunakan untuk amplifikasi gen dengan teknik PCR

(Sambrook & Russel 2001). Primer yang digunakan adalah primer spesifik untuk

Page 36: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

22

gen fitase EC1: 5’–CAGGCTCTATCCGCTAATCG–3’ dan EC3: 5’–

GGCGCGGTGGGGCAATAATC–3’ yang setiap reaksi diatur sebagai berikut;

pre-start 95 oC selama 10 menit, denaturasi pada 95 oC selama 30 detik, annealing

pada 50 oC selama 30 detik dan sintesis pada 72 oC selama 1 menit, dan stop 72oC selama 5 menit. Jumlah setiap campuran reaksi sebanyak 20 µL yang terdiri

dari 10 µL Master Mix, 1 µL [0,5 µM/µL] masing-masing primer spesifik untuk

gen fitase, 1 µL DNA [0,5 µg/mL] dari tanaman transforman dan kontrol dan 7

µL ddH2O. Reaksi dijalankan sebanyak 40 siklus setelah pre-start menggunakan

mesin PCR Eppendorf Mastercycler Personal. Kontrol negatif (tanpa DNA

cetakan) selalu digunakan tiap kali mengerjakan PCR. Selanjutnya DNA hasil

amplifikasi dimasukkan dalam sumur pada gel agarose 2% (b/v). Elektroforesis

dijalankan selama 30 menit pada 100 volt dalam bufer 1x TAE (4.84 g Tris-base;

0.186 g Na2EDTA; 1,142 ml asam asetat glasial; 1 L dH2O) pada perangkat

elektroforesis mini submarine. Kemudian gel direndam dalam ethidium bromida

10 µg/mL selama 10 menit lalu dibilas dengan dH2O. Gel dilihat pada GelDoc

2000 (Biorad, Richmond, CA-USA) dan didokumentasikan.

Page 37: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

HASIL DAN PEMBAHASAN

Kultur Jaringan Tanaman Tebu

Sterilisasi dan penanaman eksplan

Sterilisasi bahan tanaman (eksplan) tebu dalam kultur jaringan ditujukan

untuk memperoleh kalus embriogenik steril. Kalus ini akan digunakan untuk

mendapatkan media yang optimum dalam regenerasi tanaman tebu, dan untuk

transformasi gen fitase ke dalam genom tebu melalui A. tumefaciens GV2260.

Cara sterilisasi yang dipakai dalam percobaan ini berturut-turut adalah dengan

pencelupan alkohol 70%, pembakaran di atas nyala api spiritus, dan pengambilan

eksplan yang agak jauh dari pucuk apikal sehingga eksplan menjadi steril, segar

dan dapat tumbuh dengan baik dalam media MS-I (RNI 1999).

Kalus yang diinduksi dari eksplan daun menggulung (jaringan meristem)

mulai terbentuk setelah 4 minggu pada media kultur MS-I. Berdasarkan

teksturnya kalus yang dihasilkan bersifat kompak, viabel atau kombinasi antara

keduanya. Umumnya tingkat viabilitas mengikuti tingkat konsentrasi auksin yang

digunakan dan dalam percobaan ini auksin yang dipakai yaitu 2,4-D dengan

konsentrasi 3 mg/L mampu membentuk kalus yang kompak. Warna kalus

beragam mulai dari putih dan putih kekuningan. Inisisasi kalus dan hasil

proliferasinya dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Inisiasi dan proliferasi kalus. a) Eksplan jaringan meristem b) Inisiasikalus c) Hasil proliferasi setelah 4 minggu.

a b

c

Page 38: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

24

Regenerasi tanaman tebu kultivar PA 117 dan PSJT 94-33

Regenerasi tanaman tebu nontransforman kultivar PA 117 dan PSJT 94-33

bertujuan untuk mendapatkan media yang optimum untuk induksi tunas, daun,

dan akar. Media yang digunakan adalah MS yang ditambahkan dengan zat

pengatur tumbuh IAA dan dalapon dalam beberapa kombinasi konsentrasi.

Induksi tunas dan daun dilakukan pada media padat. Jumlah tunas dan daun yang

tumbuh sampai dengan minggu ke-4 dari kultivar PA 117 dapat dilihat berturut-

turut pada Gambar 3 dan 4. Hasil optimasi media regenerasi untuk induksi tunas

dan daun dapat dilihat pada Gambar 5. Sedangkan induksi akar dilakukan pada

media cair dengan waktu pengamatan sampai dengan minggu ke-4. Jumlah akar

yang terbentuk ditampilkan dalam Gambar 6.

Gambar 3. Grafik rataan jumlah tunas tebu kultivar PA 117 yang terbentuksampai dengan minggu ke-4.

Pada Gambar 3, media yang optimum untuk regenerasi tebu kultivar PA 117

adalah R10 dengan kombinasi IAA 2 mg/L + dalapon 57 mg/L. Hal ini

menunjukkan bahwa penambahan IAA dan dalapon berpengaruh nyata terhadap

induksi jumlah tunas. Media regenerasi R10 hingga minggu ke-4 merupakan

komposisi media yang menghasilkan jumlah tunas terbanyak (27 tunas) bila

dibandingkan dengan R9 (23 tunas) yang komposisi IAA sama, namun komposisi

dalaponnya lebih rendah. Hal ini tidak berarti bahwa IAA tidak diperlukan,

karena perbandingan konsentrasi IAA dan dalapon tetap diperlukan untuk

menginduksi tunas secara optimum.

Page 39: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

25

Gambar 4. Grafik rataan jumlah daun tebu kultivar PA 117 yang terbentuksampai dengan minggu ke-4.

Variasi penambahan dalapon berpengaruh nyata terhadap rata-rata jumlah

daun kultivar PA 117 yang diamati sampai dengan minggu ke-4. Media regenerasi

R10 merupakan komposisi media yang menghasilkan jumlah daun terbanyak (32

daun) dibandingkan dengan media regenerasi R9 (25 daun). Hasil ini

menunjukkan bahwa konsentrasi dalapon yang optimum adalah sama, baik untuk

induksi daun maupun tunas.

Page 40: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

26

R1 R2 R3 R4

R5 R6 R7 R8

R9 R10 R11 R12

R13 R14 R15 R16

Gambar 5. Hasil optimasi media regenerasi tanaman tebu kultivar PA 117sampai dengan minggu ke-4. Nomor gambar adalah tanaman hasilregenerasi berdasarkan kombinasi media yang ditambahkanIAA:dalapon [mg/L]. Secara berurut dari nomor R1 = 1:55; R2 =1:57; R3 = 1:59; R4 = 1:61; R5 = 1,5:55; R6 = 1,5:57 mg/L; R7 =1,5:59; R8 = 1,5:61; R9 = 2:55; R10 = 2:57; R11 = 2:59; R12 =2:61; R13 = 2,5:55; R14 = 2,5:57; R15 = 2,5:59; dan R16 = 2,5:61.Optimasi media regenerasi terbaik terlihat pada gambar bernomorR10.

Page 41: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

27

Gambar 6. Grafik rataan jumlah akar tebu kultivar PA 117 yang terbentuksampai dengan minggu ke-4 pada media regenerasi R10.

Rata-rata jumlah akar yang terbentuk pada kultivar PA 117 yang diamati

sampai dengan minggu ke-4 dapat dilihat pada Gambar 6. Pada minggu pertama

induksi akar langsung terbentuk walaupun jumlahnya masih sedikit. Jumlah akar

terbanyak berada pada minggu ke-4 ini berarti bahwa media induksi akar yang

digunakan yaitu media cair dengan komposisi IAA 2 mg/L, dalapon 57 mg/L

mampu menginduksi akar kultivar PA 117. Media cair yang digunakan sangat

efektif untuk induksi akar sehingga akar yang terbentuk sangat kuat dan kokoh

seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.

Gambar 7. Hasil induksi akar tebu kultivar PA 117 pada media regenerasi R10.

Page 42: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

28

Kedua jenis zat pengatur tumbuh yaitu IAA dan dalapon berperan sangat

penting dalam regenerasi kalus menjadi planlet. IAA termasuk dalam kelompok

auksin alamiah yang banyak terdapat pada tanaman. Sedangkan dalapon secara

komersial termasuk dalam kelompok herbisida. Penambahan IAA dan dalapon

dalam regenerasi kalus tanaman tebu kultivar PA 117 terbukti mampu meng-

induksi tunas, daun, dan akar. Konsentrasi kedua zat pengatur tumbuh adalah

sebanyak 2 mg/L IAA, dan 57 mg/L dalapon.

Gambar 8. Grafik rataan jumlah tunas tebu kultivar PSJT 94-33 yang terbentuksampai dengan minggu ke-4.

Berbeda dengan PA 117, pada Gambar 8, terlihat jelas bahwa media yang

optimum untuk induksi tunas kultivar PSJT 94-33 adalah R4 (IAA 1 mg/L,

dalapon 61 mg/L), dibandingkan dengan R3 yang jumlah IAAnya sama. Ini

menunjukkan bahwa konsentrasi dalapon berpengaruh nyata terhadap induksi

tunas kultivar PSJT 94-33 namun tidak berarti konsentrasi IAA tidak

berpengaruh. Diduga jumlah IAA yang tersedia secara endogen mampu

berinteraksi dengan dalapon sehingga dengan konsentrasi IAA 1 mg/L mampu

menginduksi tunas.

Page 43: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

29

Gambar 9. Grafik rataan jumlah daun tebu kultivar PSJT 94-33 yang terbentuksampai dengan minggu ke-4.

Dari gambar di atas terlihat bahwa kombinasi media R4 (IAA 1 mg/L,

dalapon 61 mg/L) merupakan media yang optimum untuk pembentukan daun

kultivar PSJT 94-33 dibanding dengan kombinasi media yang lain. Konsentrasi

IAA 1 mg/L tidak hanya menginduksi tunas tapi juga mampu berperan dalam

pembentukan daun. Ini menunjukkan bahwa kombinasi media R4 terbukti dapat

menginduksi tunas dan daun kultivar PSJT 94-33. Hasil optimasi berbagai

kombinasi media regenerasi dapat dilihat pada Gambar 10.

Page 44: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

30

Gambar 10. Hasil optimasi media regenerasi tanaman tebu kultivar PSJT 94-33sampai dengan minggu ke-4. Keterangan nomor sama seperti yangdijelaskan dalam Gambar 5. Untuk nomor R13-R16 tidak disajikankarena kalus tidak mampu tumbuh. Optimasi media terbaik tampakpada gambar bernomor R4.

Gambar 11. Grafik rataan jumlah akar tebu kultivar PSJT 94-33 yang terbentuksampai dengan minggu ke-4 pada media regenerasi R4.

R1 R2 R3 R4

R5 R6 R7 R8

R9 R10 R11 R12

Page 45: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

31

Jumlah akar kultivar PSJT 94-33 yang terbentuk pada media cair dengan

kombinasi IAA 1 mg/L, dalapon 61 mg/L sangat nyata pada minggu pengamatan

yang ke-4. Pada minggu pertama pembentukan akar sangat sedikit dan masih

sangat lemah dibandingkan dengan minggu keempat yang struktur akarnya lebih

kokoh, seperti ditunjukan pada Gambar 12.

Gambar 12. Hasil induksi akar tebu kultivar PSJT 94-33 pada media regenerasiR4.

Secara menyeluruh, regenerasi tanaman tebu kultivar PA 117 dan PSJT 94-

33 dengan kombinasi IAA dan dalapon berhasil dilakukan dengan baik. Respon

regenerasi yang optimum antar kedua kultivar berbeda pada kombinasi kedua zat

pengatur tumbuh yang digunakan. Dari laporan penelitian yang ada ternyata untuk

pertumbuhan dan perkembangan kultur jaringan diperlukan komposisi atau

konsentrasi zat pengatur tumbuh yang berbeda untuk satu kultivar dengan kultivar

lain dari suatu jenis tanaman (Wattimena 1992).

Regenerasi kalus transforman

Hasil regenerasi kalus transforman kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851

menunjukkan respons yang berbeda. Kultivar PSJT 94-33 pada media regenerasi

R4 (IAA 1 mg/L dan dalapon 61 mg/L) dapat menginduksi tunas dan daun.

Sedangkan kultivar PA 117 yang ditanam pada media regenerasi R10 (IAA 1,5

mg/L dan dalapon 57 mg/L) dan PS 851 pada media regenerasi P3GI modifikasi

(IAA 2 mg/L dan dalapon 59 mg/L) hanya mampu menginduksi tunas dengan

struktur yang lemah, seperti terlihat pada Gambar 13. Hal ini diduga karena kalus

hasil transformasi memiliki kemampuan regenerasi yang rendah akibat berbagai

Page 46: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

32

perlakuan pada saat transformasi. Selain itu, respon masing-masing kultivar

terhadap zat pengatur tumbuh pada media regenerasi juga berbeda karena genotip

sumber jaringan atau organ yang digunakan (Wattimena et al. 1992).

Gambar 13. Regenerasi tebu transforman PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851.

Rendahnya hasil regenerasi kalus transforman menjadi tanaman hijau sangat

berbeda dengan kalus nontransforman. Chung (1992) dan Chen (1983)

menyatakan proporsi tanaman hijau dan albino tersebut selain tergantung pada

genotipa tanaman juga pada kondisi kultur, misalnya suhu inkubasi. Dari studi

molekuler, gen inti maupun sitoplasmik dan interaksinya mungkin mempengaruhi

produksi tanaman albino.

Rataan tunas transforman kultivar PA 117 yang terbentuk selama

pengamatan sampai dengan minggu keempat disajikan dalam Gambar 14. Sejak

minggu pertama, telah terbentuk tunas meskipun dalam jumlah sangat sedikit

dengan struktur yang lemah. Struktur tunas yang kokoh mulai terbentuk pada

minggu keempat. Hal ini diduga karena kemampuan regenerasi kalus transforman

yang berkurang akibat sub kultur yang dilakukan.

Rataan tunas dan daun hasil regenerasi kalus transforman kultivar PSJT 94-

33 disajikan dalam Gambar 15. Pada minggu pertama, tunas sudah dapat

dibentuk, sedangkan daun belum terbentuk. Namun pada perkembangan minggu-

minggu berikutnya, jumlah tunas dan daun hampir sebanding, yaitu dapat

mencapai rata-rata 12. Rata-rata regenerasi kalus transforman yang dapat

membentuk tunas dan daun masih sangat kurang dibandingkan dengan rata-rata

regenerasi kalus nontransforman.

Page 47: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

33

Gambar 14. Grafik rataan jumlah tunas transforman kultivar PA 117 pada mediaregenerasi R10.

Gambar 15. Grafik rataan jumlah tunas dan daun yang terbentuk dari regenerasikalus transforman kultivar PSJT 94-33 pada media regenerasi R4.

Rataan tunas transforman pada kultivar PS 851 yang ditanam pada mediaregenerasi Modifikasi P3GI (IAA 2 mg/L dan dalapon 59 mg/L) ditampilkan padaGambar 16. Pada minggu pertama, tidak ada tunas yang terbentuk. Tunasterbentuk pada minggu kedua dengan struktur yang sangat lemah. Akan tetapisampai dengan minggu keempat struktur tunas masih lemah sehingga tidakmampu membentuk daun. Diduga karena adanya perlakuan transformasi yangmenimbulkan stress pada kalus sehingga kemampuan regenerasi berkurang.

Page 48: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

34

Gambar 16. Grafik rataan tunas transforman yang terbentuk dari regenerasi kalustransforman kultivar PS 851 pada media regenerasi Modifikasi P3GI.

Transformasi Tebu dengan Gen Fitase

Transformasi tanaman tebu dengan gen fitase dilakukan menggunakan empat

metode transformasi, yaitu: Metode Enriquez-Obregón et al. (1997), metode

Minarsih (2003), metode Santosa et al. (2004) dan metode Modifikasi dari metode

Minarsih (2003) dan Santosa et al. (2004). Transformasi gen fitase ke dalam

genom tebu menggunakan eksplan jaringan meristem dan kalus. Keempat metode

transformasi dan hasil transformasinya disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Empat metode transformasi gen fitase pada eksplan tebu

Metode Transformasi Kultivar KeteranganEnriquez-Obregón et al(1997)

PSJT 94-33CB 6979BR 194

Sumber eksplan pucuk daun tebu(jaringan meristem), kontaminasiA.tumefaciens 100%, jaringan rusak.

Minarsih (2003) BR 194PA 183

Sumber eksplan kalus, kontaminasiA.tumefaciens 10%, lolos mediaseleksi 50%.

Santosa et al (2004) PSJT 94-33PA 183

Sumber eksplan kalus, kontaminasiA.tumefaciens 50%, lolos mediaseleksi 80%.

Modifikasi PA117PSJT 94-33PS 851

Sumber eksplan kalus, kontaminasiA.tumefaciens 10%, lolos mediaseleksi 80%.

Page 49: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

35

Pada metode Enriquez-Obregón (1997), eksplan yang digunakan adalah

jaringan meristem dari tiga kultivar tanaman tebu (PSJT 94-33, CB 6979 dan BR

194). Pada tahapan setelah kokultivasi eksplan dengan A. tumefaciens terjadi

kontaminasi agrobakterium pada semua eksplan. Usaha untuk menghilangkan

kontaminan dilakukan pencucian dengan aquades dan media MS-I yang

mengandung cefotaxime 500–750 mg/L secara berulang-ulang, tetapi kontaminan

tidak dapat dihilangkan. Pengaruh selanjutnya karena pencucian berulang-ulang

tersebut, maka eksplan jaringan meristem mengalami kerusakan yang

mengakibatkan daya tumbuhnya berkurang.

Metode kedua yang dilakukan yaitu metode Minarsih (2003). Tahapan kerja

metode ini hampir sama dengan metode Enriquez-Obregón (1997) perbedaannya

pada sumber eksplan yang digunakan yaitu kalus dan adanya pengenceran kultur

A. tumefaciens sebelum kokultivasi. Hasil transformasi pada media seleksi dengan

metode ini disajikan pada Gambar 17a dan b. Pada tahapan kerja yang dilakukan,

kontaminan agrobakterium dapat dihilangkan dengan pencucian menggunakan

media MS-I yang mengandung cefotaxime 500 mg/L dan kalus sebagai

eksplannya tidak mudah rusak karena struktur kalusnya lebih kompak

dibandingkan dengan eksplan pada metode yang pertama. Pengenceran kultur A.

tumefaciens yang dilakukan sebelum kokultivasi menyebabkan makin kecilnya

kemungkinan gen fitase masuk ke dalam genom tanaman, hal ini nampak pada

kalus transforman yang dapat tumbuh di media seleksi sekitar 50%.

Metode transformasi menurut Santosa et al (2004), kultur A. tumefaciens

diencerkan sampai OD = 0,2 dan pencucian kalus transforman dilakukan beberapa

tahap. Pertama, pencucian kalus menggunakan media MS-I yang mengandung

cefotaxime 1000 mg/L selama 2 jam dengan cara dishaking agar dapat

menghambat pertumbuhan sel A. tumefaciens. Kedua, setelah dishaking selama 2

jam, kalus diinkubasi dengan media MS-I yang mengandung cefotaxime 500

mg/L selama dua hari untuk memastikan bahwa kalus tidak tumbuh bakteri. Pada

metode ini kalus diyakini tidak terkontaminasi lagi jika masa inkubasi selama satu

minggu tidak ada pertumbuhan A. tumefaciens, hasil transformasi disajikan pada

Gambar 17c dan d. Keberhasilan metode transformasi ini sangat tinggi, hal ini

ditunjukkan oleh Santosa et al (2004) yang berhasil mendapatkan kalus

Page 50: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

36

transforman yang bebas dari kontaminan bakteri sebesar 100%. Akan tetapi

metode ini memiliki kendala yaitu pada saat pencucian dengan cara dishaking bila

tidak dilakukan secara hati–hati dapat menyebabkan over growth population yang

penanganannya akan lebih sulit. Pada penelitian yang dilakukan, kontaminan A.

tumefaciens masih tinggi sekitar 50% hal ini disebabkan oleh kondisi lingkungan

kultur yang mempengaruhi pertumbuhan A. tumefaciens. Optical Density (OD) A.

tumefaciens yang diinkubasi selama tujuh jam OD578 = 1,9. Sedangkan Santosa et

al (2004) mendapatkan OD578 = 0,5 untuk inkubasi selama tujuh jam. Hal ini

menunjukkan bahwa kecepatan pertumbuhan, jumlah sel yang ditumbuhkan dan

kecepatan agitasi pada masing–masing kondisi kultur berbeda. Dengan demikian

metode ini dapat dipakai dengan mempertimbangkan OD dari kultur A.

tumefaciens yang akan digunakan pada saat kokultivasi.

Metode yang keempat yaitu metode Modifikasi dari metode Minarsih (2003)

dan Santosa et al. (2004). Modifikasi yang dilakukan yaitu pada tahap setelah

pencucian kalus dengan media MS-I yang mengandung cefotaxime 1000 mg/L

selama dua jam pada rotary shaker, kalus tidak lagi di inkubasi selama dua hari

pada media yang sama tapi langsung dipindahkan ke media MS-I padat yang

mengandung cefotaxime 500 mg/L. Dengan cara demikian dapat menghilangkan

kontaminasi A. tumefaciens yang tumbuh berlebihan karena kalus transforman

langsung dipindahkan dari media cair ke media padat. Metode ini berhasil

dilakukan sehingga kalus transforman kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851

tidak terjadi kontaminasi setelah pencucian dengan media cair MS-I yang

ditambah dengan cefotaxime 1000 mg/L. Hasil kalus yang dapat tumbuh di media

seleksi dapat dilihat pada Gambar 17e-g.

Page 51: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

37

Gambar 17. Kalus tebu transforman yang dihasilkan dari beberapa metodetransformasi. Keterangan: a & b = Minarsih pada kultivar BR 194 &PA 183; c & d = Santosa pada kultivar PSJT 94-33 & PA 183; e, f &g = Modifikasi pada kultivar PSJT 94-33, PA 117 & PS 851.

a b

c d

e f

g

Page 52: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

38

Analisis Gen Fitase dengan PCR

Verifikasi introduksi gen fitase ke dalam genom tanaman tebu hanya dapat

dilakukan pada kalus. Hal ini disebabkan karena kesulitan untuk meregenerasikan

kalus transforman menjadi planlet utuh. Setelah isolasi DNA dilakukan, analisis

gen fitase dilakukan amplifikasi gen fitase dengan teknik PCR menggunakan

primer EC1 dan EC3 berhasil dilakukan. Pada Gambar 18 ditampilkan hasil

elektroforesis produk PCR gen fitase.

Gambar 18. Hasil PCR gen fitase dari kalus transforman yang berumur 4 minggusetelah transformasi. Keterangan: M = Marker 100 bp InvitrogenTM, K+= Kontrol positif pBINPI-II EC, 1 = Kultivar PSJT 94-33, 2 = KultivarPA117, 3 = Kultivar PS 851, 4 = Kultivar PS 851 (negatif), 5 = KultivarPA117 (negatif), K─ = Kontrol negatif, tanpa DNA cetakan.

Pada Gambar 18 di atas menunjukkan bahwa ketiga kalus transforman

terbukti memiliki gen fitase dengan ukuran fragmen hasil amplifikasi kurang lebih

900 bp (sumur gel 1-3). Beberapa kalus lain yang diuji hasilnya negatif (sumur gel

4 dan 5) mungkin disebabkan oleh kualitas hasil isolasi DNA, antara lain karena

jumlah kalus sedikit sehingga DNA yang dihasilkan terlalu sedikit.

2072 bp1500

900 600

100

M K+ 1 2 3 4 5 K-

Page 53: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Simpulan penelitian ini adalah:

1. Optimasi media regenerasi untuk kultivar PA 117 dan PSJT 94-33 berbeda.

Media regenerasi untuk induksi tunas, daun, dan akar dari kalus kultivar PA

117, dan untuk induksi tunas dan akar kalus kultivar PSJT 94-33 berturut-turut

adalah R10 (IAA 2 mg/L, dalapon 57 mg/L) dan R4 (IAA 1 mg/L, dalapon 57

mg/L).

2. Regenerasi kalus transforman tiga kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851

berbeda. Kalus kultivar PSJT 94-33 pada media R4 mampu membentuk tunas

dan daun, sedangkan kultivar PA 117 (pada media R10) dan PS 851 (pada

media Modifikasi P3GI) hanya membentuk tunas.

3. Metode transformasi terbaik yang digunakan adalah metode Santosa dan

Modifikasi.

4. Uji keberadaan gen fitase dalam kalus transforman berhasil diamplifikasi

menggunakan primer spesifik dengan ukuran fragmen hasil PCR sebesar ±

900 bp.

Saran

Perlu dilakukan penelitian lanjutan tentang optimasi media regenerasi

kalus transforman untuk mendapatkan planlet. Untuk selanjutnya, pengujian

stabilitas dan ekspresi gen fitase dalam tanaman transforman dilakukan.

Page 54: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

DAFTAR PUSTAKA

Ahloowalia BS, Maretzki A. 1983. Plant regeneration via somatic embryogenesisin sugarcane. Plant Cell Reports 2:19-20.

Apriyanti A. 1990. Percobaan sterilisasi jaringan tebu (Saccharum officinarum L.)var. F 154. [skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor.

Arencibia A, et al. 1997. Transgenic sugarcane plants resistant to stem-borerattack. Mol Breed 3:247-255.

Arencibia A, et al. 1998. An efficient protocol for sugarcane (Saccharum spp.)transformation mediated by Agrobacterium tumefaciens. Transgenic Res7:213-222.

Aswidinoor H. 1995. Transformasi gen: sumber baru keragamaan genetik dalampemuliaan tanaman. Zuriat 6:56-67.

Beijersbergen A, Hooykaas PJL. 1993. Transkingdom promiscuty similaritiesbetween T-DNA transfer by A. tumefaciens and bacteria conjugation.[disertation]. pp 9-26.

Blanco MA, Magdalena SN, Ramiro C, Nadina N. 1999. Storage protein in sugarcane: aninteresting exception in monocots. Plant Cell Tissue Organ Cult 59:217-218.

Bower R, Birch RG. 1992. Transgenic sugarcane plants via microprojectilebombardment. Plant J 2:409-416.

Brown TA. 1996. Gene cloning: an introduction. Chapman & Hall.

Chen Y. 1983. Cell And Tissue Culture Techniques for Cereal CropImprovement. Proceedings of a Workshop Cosponsored by the Institute ofGenetics, Academia Sinica and the International Rice Institute. China: Sci. Pr.pp 11-26.

Chung GS. 1992. Anther culture for rice improvement in Korea. In: Zheng K,Murashige T (Eds.). Anther culture for rice breeders. Seminar and training forrice anther culture at Hangzhou, China. pp 8-37.

Cramer CL, Radin DN. 1990. Molecular biology of plants. In: Nakas JP,Hagedorn C (Eds.). Biotechnology of Plant Microbes Interaction. New York:McGraw-Hill. pp 1-49.

Eechout W, de Paepe M. 1994. Total phosphorus, phytate-phosphorus and phytaseactivity in plant foodstuff. Feed Sci Tech 47:19-29.

Enriquez-Obregón GA, Vázquez-Padrón RI, Prieto-Samsónov DL, Pérez M,Selman-Housein G. 1997. Genetic transformation of sugarcane byAgrobacterium tumefaciens using antioxidant compounds. Biotechnol Aplle14:169-174.

Page 55: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

41

Erwidodo. 2002. Getting sugar policy right. Jakarta: Dewan Ketahanan Pangan.Brief Policy 1-7.

Falco MC, Neto AT, Mendes BMJ, Arias FJZ. 1996. Histological characterizationof in vitro regeneration of Saccharum sp. R Bras Fisiol Veg 8:93-97.

Freifelder D. 1987. Molecular Biology. Boston: Jones and Bartlett Pubs. Inc.

Gallo MM, Irvine JE. 1993. Physical and biological factors affecting transientGUS expression in sugarcane following particle bombardment. Plant Physiol102 Suppl 165.

Gargova S, Sariyska M. 2003. Effect of culture conditions on the biosynthesis ofAspergillus niger phytase and acid phosphatase. Enzyme Microbial Tech32:231-235

Greiner R, Konietzny U, Jany KD. 1993. Purification and characterization of twophytases from Escherichia coli. Arch Biochem Biophys 303:107-113.

Gunawan LW. 1992. Teknik kultur jaringan tumbuhan. Bogor: Institut PertanianBogor, Pusat Antar Universitas Bioteknologi.

Hadi S, Sutrisno. 2003. Ikhtisar angka perusahaan pada masa giling tahun 2003.Pasuruan: P3GI.

Hartatik S. 2000. Studi genetik plasma nutfah tebu (Saccharum spp) berdasarkanpenanda morfologi, agronomi dan isozim [disertasi]. Bogor: Institut PertanianBogor.

Hauptmann et al. 1986. Expression of electroporated DNA in gramineousmonocots and dicotyledonous species. Int Congr Plant Tissue Cell Cult. 16Meet 18.

Heinz DJ, Krishnamurthi M, Nickell LG, Maretzki A. 1977. In: Reinert J, BajajYPS (Eds.). Applied and fundamental aspects of plant cell, tissue and organculture. Berlin: Springer.

Hidayat D. 29 Sep 2002. Tawaran manis tebu transgenik. Tempo:11 (kolom 1-5).

Hiei Y, Otha S, Komari T, Kumashiro T. 1994. Efficient transformation of rice(Oryza sativa L.) mediated by Agrobacterium and sequence analysis of theboundaries of the T-DNA. Plant J 6:271–282.

Hiei Y, Komari T, Kubo T. 1997. Transformation of rice mediated by Agro-bacterium tumefaciens. Plant Mol Biol 35:205–218.

[HKTI] Himpunan Kerukunan Tani Indonesia. 1999. Permasalahan produksi dantataniaga gula di akhir abad XX. Gula Indonesia XXIV:7-11.

Irvine JE, Fitch C, Moore PH. 1983. The induction of callus in sugarcane tissuecultures by selected chemicals. Plant Cell Tissue Organ Cult 2:141-149.

Page 56: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

42

Kleinsmith LJ, Kish VM. 1995. Principles of cell and molecular biology. NewYork: Harper Coliins College Pubs.

[KCM] Kompas Cyber Media. 2005. Menperindag siap dipanggil polisi.http://www.kompas.co.id. [15 Agustus 2005].

Liu MC. 1981. In vitro methods applied to sugarcane improvement. In: ThorpeTA (Eds.). Plant Tissue Culture Methods and Application in Agriculture. NewYork: Academic Pr. p 23.

Lolas MG, Markakis G. 1977. The phytase of nary beans (Phaseolus vulgaris).J Food Sci 42:1094–1101.

Minarsih H. 1999. Transformasi melalui Agrobacterium pada tanaman monokotildan prospeknya pada tanaman tebu. Bul P3GI 151:13-23.

Minarsih H. 2003. Rekayasa genetik tebu (Saccharum officinarum L.) untuktoleransi kekeringan. [laporan riset]. Riset Unggulan Terpadu VIII BidangBioteknologi. Kementerian Riset dan Teknologi RI Lembaga IlmuPengetahuan Indonesia.

Murashige T. 1978. In: Frontiers of plant tissue culture. Thorpe TA, (Eds.).Canada: University of Calgary, Calgary.

Naik GR. 2001. Sugarcane biotechnology. Enfield NH: Science Pub.

Nonato RV, Mantelatto PE, Rossel CEV. 2001. Integrated production of bio-degradable plastic, sugar and ethanol. App Microbiol Biotechnol 57:1-5.

[P3GI] Pusat Penelitian Perkebunan Gula Indonesia. 1997. Data produksi gulatahun giling 1997. Pasuruan.

[P3GI] Pusat Penelitian Perkebunan Gula Indonesia. 1999. Petunjuk pembuatanmedia untuk kultur jaringan tebu. Pasuruan.

Patrau JM. 1989. By-products of the cane sugar industry: an introduction to theirindustrial utilization. Sugar Series 11. Amsterdam: Elsevier Science.

Pierik RLM. 1987. In vitro culture of higher plants. Dordrecht: Martinus NijhoffPubs.

Purwadaria T. 2002. Application of hydrolityc enzymes to improve the quality offeed. Third International Training Course on Advances in Molecular BiologyTechniques to Assess Microbial Diversity, Bogor 17-27 Sep 2002.

[RNI] Rajawali Nusantara Indonesia. 1999. Metode kultur jaringan. Puslitagro,PT Pabrik Gula RNI II. Cirebon.

Salyers AA, Whitt DD. 1994. Bacterial pathogenesis molecular approach.Washington: ASM Pr.

Page 57: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

43

Sambrook J, Russell DW. 2001. Molecular cloning. A laboratory manual. Ed ke-3. New York: Cold Spring Harbor Laboratory Pr.

Santosa DA. 24 Sep 2002. IPB meneliti tebu transgenik. Kompas:11 (kolom 1-5).

Santosa DA, Hendroko R, Farouk A, Greiner R. 2004. A rapid and high efficientmethod for transformation of sugarcane callus. Mol Biotech 28:113-119.

Santosa DA, Hendroko R, Farouk A, Greiner R. Agrobacterium-mediatedtransformation of sugarcane (Saccharum officinarum L.) with bacterialphytase gene. Sugar Cane International. In press.

Sastrowijono S. 1991. Aspek fisiologis dalam mikropropagasi tebu. Di dalam:Diktat pelatihan penanganan mikropropagasi tanaman tebu, Pasuruan 4-9 Feb1991. Pasuruan: P3GI.

Sheng J, Citovsky V. 1996. Agrobacterium-plant cell DNA transport: havevirulence proteins will travel. Plant Cell 8:1699-1710.

Slamet-Loedin IH. 1994. Transformasi genetik beberapa tanaman: beberapa aspekpenting. Hayati 1:66-67.

Soeponohardjo. 1997. Produktivitas gula Indonesia vs dunia. Majalah GulaIndonesia XXII:51-53.

Steel RGD, Torrie JH. 1993. Prinsip dan pendekatan statistika: suatu pendekatanbiometrika. Jakarta: PT. Gramedia.

Sugiyarta E. 1991. Persyaratan laboratorium dan penetapan media pada teknikkultur jaringan tebu. Di dalam: Diktat pelatihan penanganan mikropropagasitanaman tebu, Pasuruan 4-9 Feb 1991. Pasuruan: P3GI.

Suryowinoto M. 1991. Budidaya jaringan terobosan bermanfaat dalam biotekno-logi. Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada, Fakultas Biologi.

Trigiano RN, Dennis JG. 2000. Plant tissue culture concepts and laboratoryexercises. Ed ke-2. Florida: CRC Pr., Boca Raton.

Uchimiya H, Handa T, Brar DS. 1989. Transgenic plant. J Biotechnol 12:1-20.

Walkerpeach CR, Velten J. 1994. Agrobacterium mediated gene transfer to plantcells: cointegrated and binary vector system. Plant Mol Biol 12:1-19.

Wall MK, Birch RG. 1997. Genes for albicidin biosynthesis and at least 69 kb inthe genome of Xanthomonas albilineans. Lett Appl Microbial 24:256-260.

Wattimena et al. 1992. Bioteknologi tanaman. Bogor: Pusat Antar UniversitasBioteknologi Institut Pertanian Bogor.

Page 58: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

44

Lampiran 1. Komposisi media MS untuk induksi kalus dan regenerasi planlet

yang telah dimodifikasi.

Induksi Kalus1 Regenerasi Plantlet2

PersenyawaanMS-I mg/L MS-II mg/L MS-R mg/L

A. NH4NO3 1650 1650 1650B. KNO3 1900 1900 1900C. CaCl2.2H2O 440 440 440D. H3BO4 6.2 6.2 6.2

KH2PO4 170 170 170CoCl2.6H2O 0.025 0.025 0.025KI 0.83 0.83 0.83Na2Mo4.2H2O 0.25 0.25 0.25

E. MgSO4.7H2O 370 370 370ZnSO4.7H2O 8.6 8.6 8.6

F. Na2EDTA 37.3 37.3 37.3FeSO4.2H2O 27.8 27.8 27.8

G. Glycine 2Thiamine HCl 0.1 0.1 0.1Pyrodoxine HCl 0.5 0.5 0.5Niacin 0.5Biotine 0.4 0.4

Mio-inositol 1 1 1Air kelapa* 100 100Sukrosa 30000 30000 45000Agar 8000Gelrite 2500 25002,4-D 3Kinetin 0,1IAA 2000 2000Dalapon 50000 50000Keterangan: 1 = Bersumber dari RNI 1999 2 = Bersumber dari P3GI 1999 * = mL/L

Page 59: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

45

Lampiran 2. Peta plasmid pBINPI-II EC.

Lampiran 3. Komposisi media transformasi metode Enrique

Media Komposisi

MS MS salts; 1 mg/L asam nikotinat; 0,mg/L vitamin B6; 100 mg/L mio-sukrosa

MS Induksi Kalus MS salts; 1 mg/L asam nikotinat; 0,mg/L vitamin B6; 100 mg/L mio-500 mg/L kasein hidrolisat; 5 mg/

MS-AO MS induksi kalus ditambah dengan 40 mg/L sistein; 2 mg/L perak nit

MS Seleksi MS salts; 1 mg/L asam nikotinat; 0,mg/L vitamin B6; 100 mg/L mio-mg/L 2,4-D dan 100 mg/L kanam

Lampiran 4. Komposisi media transformasi metode Mi

Media Komposisi

MS MS (RNI 1999)

MS Induksi Kalus MS 3 mg/L 2,4-D

MS ko-kultivasi MS (RNI 1999), 100 mg/L asetosir

MS Seleksi MS; 100 mg/L kanamisin

Keterangan:CaMV 35S: promotor dari virusCauliflower mosaik 35S, SP:proteinase inhibitor II signal peptide,appA: gen fitase dari E. coli, OCS:oktopin sintase (enhancer) (Santosa etal. in press).

z-Obregón et al (1997).

8 mg/L vitamin B1; 0,5inositol dan 20 g/L

8 mg/L vitamin B1; 0,5inositol; 20 g/L sukrosa;L 2,4-D15 mg/L asam askorbat;rat8 mg/L vitamin B1; 0,5inositol; 20g/L sukrosa; 5isin

narsih (2003)

ingon

Page 60: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

46

Lampiran 5. Komposisi media transformasi metode Santosa et al. (2004).

Media Komposisi

MS MS salts; 1 mg/L asam nikotinat; 0,8 mg/L vitamin B1; 0,5mg/L vitamin B6; 100 mg/L mio-inositol dan 20 g/Lsukrosa

MS Induksi Kalus MS salts; 1 mg/L asam nikotinat; 0,8 mg/L vitamin B1; 0,5mg/L vitamin B6; 100 mg/L mio-inositol; 20 g/Lsukrosa; 500 mg/L kasein hidrolisat; 3 mg/L 2,4-D

MS-AO MS induksi kalus ditambah dengan 15 mg/L asamaskorbat; 40 mg/L sistein; 2 mg/L perak nitrat

MS Seleksi MS salts; 1 mg/L asam nikotinat; 0,8 mg/L vitamin B1; 0,5mg/L vitamin B6; 100 mg/L mio-inositol; 20g/Lsukrosa; 3 mg/L 2,4-D dan 100 mg/L kanamisin

Lampiran 6. Komposisi media transformasi metode Modifikasi.

Media KomposisiMS MS; 1 mg/L asam nikotinat; 0,8 mg/L vitamin B1; 0,5

mg/L vitamin B6; 100 mg/L mio-inositol dan 20 g/Lsukrosa

MS Induksi Kalus MS; 1 mg/L asam nikotinat; 0,8 mg/L vitamin B1; 0,5mg/L vitamin B6; 100 mg/L mio-inositol; 20 g/Lsukrosa; 3 mg/L 2,4-D

MS-AO MS induksi kalus ditambah dengan 15 mg/L asamaskorbat; 40 mg/L sistein; 2 mg/L perak nitrat

MS Seleksi MS; 3 mg/L 2,4-D; 20 g/L sukrosa; 100 mg/L kanamisin

Page 61: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

47

Lampiran 7. Analisis data statistik. Sebagian data mentah, statistik diskriptif, dan uji lanjut tidakdisajikan atas pertimbangan tataletak.

General Linear Models Procedure Class Level Information

Class Levels Values

MINGGU 4 1 2 3 4 PRLK 16 R1 R10 R11 R12 R13 R14 R15 R16 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 BLOK 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Number of observations in data set = 600

Dependent Variable: JTPA117 Jumlah tunas tebu kultivar PA 117

Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Pr > F

BLOK 9 44.62666667 4.95851852 2.24 0.0191PRLK 15 6196.07083333 413.07138889 55.41 0.0001PRLK*BLOK(a) 135 1006.48166667 7.45541975 3.36 0.0001MINGGU 3 17910.47291667 5970.15763889 2693.64 0.0001MINGGU*PRLK 41 1853.25208333 45.20127033 20.39 0.0001Error(b) 396 877.69166667 2.21639310Corrected Total 599 25871.46000000

R-Square C.V. Root MSE JTPA117 Mean 0.966075 19.77099 1.48875555 7.53000000

General Linear Models Procedure Class Level Information

Class Levels Values

MINGGU 5 1 2 3 4 PRLK 16 R1 R10 R11 R12 R13 R14 R15 R16 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 BLOK 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Number of observations in data set = 560

Dependent Variable: JDPA117 Jumlah daun tebu kultivar PA 117

Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Pr > F

BLOK 9 454.93035714 50.54781746 9.95 0.0001PRLK 15 6268.79687500 417.91979167 15.36 0.0001PRLK*BLOK(a) 135 3673.06130952 27.20786155 5.35 0.0001MINGGU 3 25311.73020833 8437.24340278 1660.59 0.0001MINGGU*PRLK 37 768.07812500 20.75886824 4.09 0.0001Error(b) 360 1829.10833333 5.08085648Corrected Total 559 35641.05535714

R-Square C.V. Root MSE JDPA117 Mean 0.948680 19.67091 2.25407553 11.45892857

Page 62: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

48

General Linear Models Procedure Class Level Information

Class Levels Values

MINGGU 4 1 2 3 4 PRLK 16 R1 R10 R11 R12 R13 R14 R15 R16 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 BLOK 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Number of observations in data set = 440

Dependent Variable: JTPSJT Jumlah tunas tebu kultivar PSJT 94-33

Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Pr > F

BLOK 9 86.13863636 9.57095960 5.14 0.0001PRLK 11 6148.84166667 558.98560606 90.13 0.0001PRLK*BLOK(a) 99 614.01136364 6.20213499 3.33 0.0001MINGGU 3 22326.52083333 7442.17361111 3996.17 0.0001MINGGU*PRLK 29 656.12916667 22.62514368 12.15 0.0001Error(b) 288 536.35000000 1.86232639Corrected Total 439 27576.79772727

R-Square C.V. Root MSE JTPSJT Mean 0.980551 12.75664 1.36467080 10.69772727

General Linear Models Procedure Class Level Information

Class Levels Values

MINGGU 4 1 2 3 4 PRLK 16 R1 R10 R11 R12 R13 R14 R15 R16 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 BLOK 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Number of observations in data set = 400

Dependent Variable: JDPSJT Jumlah daun tebu kultivar PSJT 94-33

Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Pr > F

BLOK 9 38.59000000 4.28777778 4.52 0.0001PRLK 11 11607.11145833 1055.19195076 154.26 0.0001PRLK*BLOK(a) 99 677.18500000 6.84025253 7.21 0.0001MINGGU 3 20589.06979167 6863.02326389 7229.52 0.0001MINGGU*PRLK 25 637.95520833 25.51820833 26.88 0.0001Error(b) 252 239.22500000 0.94930556Corrected Total 399 26617.44000000

R-Square C.V. Root MSE JDPSJT Mean 0.991012 8.413844 0.97432313 11.58000000

Page 63: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

49

General Linear Models Procedure Class Level Information

Class Levels Values MINGGU 4 1 2 3 4

Number of observations in data set = 40

Dependent Variable: JAPA117 Jumlah akar kultivar PA 117

Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Pr > F

MINGGU 3 3667.27500000 1222.42500000 737.14 0.0001Error 36 59.70000000 1.65833333Corrected Total 39 3726.97500000

R-Square C.V. Root MSE JAPA117 Mean 0.983982 7.144316 1.28776292 18.02500000

General Linear Models Procedure Class Level Information

Class Levels Values MINGGU 4 1 2 3 4

Number of observations in data set = 40

Dependent Variable: JAPSJT Jumlah akar kultivar PSJT 94-33

Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Pr > F

MINGGU 3 3512.60000000 1170.86666667 422.36 0.0001Error 36 99.80000000 2.77222222Corrected Total 39 3612.40000000

R-Square C.V. Root MSE JAPSJT Mean 0.972373 8.626939 1.66499917 19.30000000

Page 64: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

50

Data Mentah Jumlah Tunas, Daun & Akar dari kalus transforman

OBS MINGGU ULG JTPSJT_T JDPSJT_T JTPA117T JTPS851T

1 1 1 1 0 0 0 2 1 2 1 0 1 0 3 1 3 2 0 1 0 4 1 4 1 0 2 0 5 1 5 0 0 2 0 6 1 6 1 0 1 0 7 1 7 1 0 1 0 8 1 8 2 0 1 0 9 1 9 1 0 0 0 10 1 10 1 0 0 0 11 2 1 3 3 3 1 12 2 2 4 4 6 3 13 2 3 3 3 5 2 14 2 4 4 3 7 2 15 2 5 2 4 6 2 16 2 6 5 5 5 3 17 2 7 4 4 6 3 18 2 8 3 4 5 2 19 2 9 3 3 3 2 20 2 10 4 5 3 3 21 3 1 7 7 7 4 22 3 2 8 8 10 5 23 3 3 6 8 10 7 24 3 4 7 7 11 5 25 3 5 5 9 10 7 26 3 6 8 10 11 8 27 3 7 7 8 10 5 28 3 8 6 7 12 7 29 3 9 7 7 9 6 30 3 10 8 8 10 9 31 4 1 13 13 11 8 32 4 2 14 12 16 9 33 4 3 11 13 15 10 34 4 4 13 11 16 10 35 4 5 10 15 17 10 36 4 6 13 16 17 12 37 4 7 12 12 14 9 38 4 8 10 13 19 10 39 4 9 11 10 16 10 40 4 10 14 14 15 15

Keterangan: jtpsjt_t = Jumlah tunas kultivar PSJT 94-33 transforman pd media R4 jdpsjt_t = Jumlah daun kultivar PSJT 94-33 transforman pd media R4 jtpa117t = Jumlah tunas kultivar PA 117 transforman pd media R10 jtps851t = Jumlah tunas kultivar PS 851 transforman pd media Modifikasi P3GI

Page 65: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

51

General Linear Models Procedure Class Level Information

Class Levels Values MINGGU 4 1 2 3 4

Number of observations in data set = 40

Dependent Variable: JTPSJT_T Jumlah tunas kultivar PSJT 94-33 transforman pd media R4

Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Pr > F

MINGGU 3 682.40000000 227.46666667 208.90 0.0001Error 36 39.20000000 1.08888889Corrected Total 39 721.60000000

R-Square C.V. Root MSE JTPSJT_T Mean 0.945676 17.68641 1.04349839 5.90000000

General Linear Models Procedure Class Level Information

Class Levels Values MINGGU 4 1 2 3 4

Number of observations in data set = 40

Dependent Variable: JDPSJT_T Jumlah daun kultivar PSJT 94-33 transforman pd media R4

Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Pr > F

MINGGU 3 919.70000000 306.56666667 254.29 0.0001Error 36 43.40000000 1.20555556Corrected Total 39 963.10000000

R-Square C.V. Root MSE JDPSJT_T Mean 0.954937 17.85330 1.09797794 6.15000000

General Linear Models Procedure Class Level Information

Class Levels Values MINGGU 4 1 2 3 4

Number of observations in data set = 40

Dependent Variable: JTPA117T Jumlah tunas kultivar PA 117 transforman pd media R10

Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Pr > F

MINGGU 3 1216.90000000 405.63333333 182.08 0.0001Error 36 80.20000000 2.22777778Corrected Total 39 1297.10000000

R-Square C.V. Root MSE JTPA117T Mean 0.938170 19.01368 1.49257421 7.85000000

Page 66: ANNEKE PESIK komposisi media regenerasi yang sesuai untuk kalus transforman dan nontransforman. Eksplan meristem dan kalus dari tebu kultivar PA 117, PSJT 94-33, dan PS 851 digunakan

52

General Linear Models Procedure Class Level Information

Class Levels Values MINGGU 4 1 2 3 4

Number of observations in data set = 40

Dependent Variable: JTPS851T Jumlah tunas kultivar PS 851 transforman pd media Modifikasi P3GI

Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Pr > F

MINGGU 3 617.67500000 205.89166667 122.92 0.0001Error 36 60.30000000 1.67500000Corrected Total 39 677.97500000

R-Square C.V. Root MSE JTPS851T Mean 0.911059 27.39086 1.29421791 4.72500000