![Page 1: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/1.jpg)
PRINSIP REKAYASA GENETIKA PADA TANAMAN
Suharsono- Pusat Penelitian Sumberdaya Hayati dan Bioteknologi, IPB
- Departemen Biologi, IPBE-mail: [email protected]; [email protected]
![Page 2: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/2.jpg)
Transformasi Tanaman dengan Agrobacterium tumefaciens
Agrobacterium tumefaciens:- gram negatif- fitopatogen- mentransformasi sel tanaman tumor
Tumor:transfer, integrasi dan ekspresi gen yang terdapat di T-DNA ke dalam genom sel tanaman
![Page 3: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/3.jpg)
Proses pembentukan tumor
Tanaman luka acetosyringone,hydroxyacetosyringone induksi gen vir
Vir: •25 gen di dalam 7 operon•di luar T-DNA•fungsi: transfer & integrasi T-DNA di genom tanaman
![Page 4: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/4.jpg)
Plasmid TiT-DNA1. iaaM (tms1)2. iaaH (tms2) 3. tmr (ipt)4. gen-gen penyandi opine •diekspresikan setelah terintegrasi ke genom tanaman•ditransfer dalam bentuk utas tunggal linier, ujung 5’membawa RB dan ujung 3’ LB
sekuen spesifik RB: 25 pb
![Page 5: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/5.jpg)
Sintesis auxin dan sitokinine
trp 2-monooxygenase
iaaM (tms1)
i-3-a hydrolase
iaaH (tms2)
isopentenyl transferase
tmr (ipt)
isopentenyl adenosine monophosphate
isopentenyl diphosphate
![Page 6: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/6.jpg)
Opine
• Sumber N dan C bagi A.tumefaciens
• Beberapa jenis• Tidak bermanfaat bagi
tanaman
![Page 7: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/7.jpg)
Kendala pemanfaatan pTi alami
1. Sel tidak dapat diregenerasigen fitohormon harus dibuang
2. Regenerasi sel terhambat karena N, dan Cdigunakan untuk membentuk opine
gen opine harus dibuang3. Ukuran pTi terlalu besar
segmen DNA yang tidak penting harus dibuang4. Tidak dapat melakukan replikasi di E. coli
Ori dari E. coli harus disisipkan ke pTi
![Page 8: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/8.jpg)
Vektor derivatif dari pTi
Mengandung1. gen penanda seleksi (hpt, npt)2. Ori di E. coli (kadang: + Ori di A. t)3. RB dari T-DNA (sering: + LB)4. Situs pengklonan (MCS)
Vektor ekspresi pTi-tidak mempunyai vir1. Vektor biner2. vektor kointegrasi
![Page 9: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/9.jpg)
1. Vektor biner•Ori E. coli, A.t•Tidak ada vir•A.t resipien:-disarmed pTi: tidak ada T-DNA,ada vir
2. Vektor kointegrasiRekombinasi vektor pengklonan + disarmed pTi vektor (vir, T-DNA)
Vektor ekspresi pTi
![Page 10: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/10.jpg)
Transfer gen dengan A. tumefaciens
![Page 11: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/11.jpg)
Metode fisik untuk mentransfer gen ke tanaman
![Page 12: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/12.jpg)
Tanaman yang telah ditransformasi secara genetik
![Page 13: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/13.jpg)
Biolistik
•partikel diselimuti DNA+ CaCl, spermidine/PEG•efisiensi: DNA linier>sirkuler; besar<kecil (plasmid besar terfragmentasi YAC)
![Page 14: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/14.jpg)
Tanaman transgenik menggunakan biolistik
![Page 15: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/15.jpg)
Biolistik dengan YAC
GOI= 150 kb (beberapa gen) dapat diintegrasikan ke genom tanaman
![Page 16: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/16.jpg)
GEN REPORTER• menyeleksi sel yang tertransformasi• kuantifikasi ekspresi gen2 macam:• gen penanda seleksi dominan• gen yang produknya dapat dideteksi:
#β-D-glucuronidase:*5-bromo-4-chloro-3-indolyl β-D-glucuronideacid biru*4-methylumbelliferyl β-D-glucuronidefluorescent (fluorometer)
#GFP (green fluorescent protein): penanda in vivo; sinar UV atau biru (tanpa substrat) fluorescent hijau (tanaman tipe liar fluorescent merah keunguan)
![Page 17: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/17.jpg)
Gen reporter dan penanda seleksi di tanaman
![Page 18: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/18.jpg)
Manipulasi ekspresi gen di tanaman
•Pilih PromoterPromoter 35S CaMV: konstitutif kuat, di seluruh jaringan, sepanjang hidupPromoter SSU rubisco: aktif di daun (jaringan fotosintetik)Pathogenesis-related promoter
![Page 19: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/19.jpg)
Faktor penentu tingkat ekspresi lainnya•enhancer: terletak di hulu promoter (1-ratusan bp)•intron: stabilitas mRNA•terminator
Perbandingan promoter 35S dengan promoter komposit
Promoter komposit: p35S+7 enhancer+ Ω TMV+tnosGen reporter: β-glucuronase
![Page 20: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/20.jpg)
Produksi protein di kloroplast/mitokondria
Strategi:•Gen penyandi fusi protein sasaran+peptida signal inti sel•Gen penyandi protein sasaran kloroplast/mitokondria
Sel daun: 50-100 kloroplast @ 10-100 kopi DNAinsersi gen di kloroplast produksi protein > insersi di kromosomCara: GOI+marker diapit oleh sekuen DNA kloroplast microprojectile bombardment. Rekombinasi GOI terintegrasi ke genom kloroplat
![Page 21: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/21.jpg)
Sekresi protein
Produksi protein di tanaman mahaluntuk purifikasi (90%)Tanaman sebagai bioreaktor eksudasi protein
lewat (apoplast) akar
![Page 22: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/22.jpg)
APLIKASI REKAYASA GENETIKA TANAMAN
Tujuan utama bioteknologi tanaman: merakit kultivar baru
Perakitan tanaman resisten terhadap seranggaStrategi:•insektisidal protoksin oleh Bacillus thuringiensis•inhibitor α-amilase•inhibitor protease•lektin
![Page 23: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/23.jpg)
Contoh sifat yang diperbaiki
Kapas-BtKapas biasa
Ulat menyerang tongkol jagung Penggerek batang
![Page 24: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/24.jpg)
![Page 25: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/25.jpg)
BtNon Bt
Kapas
![Page 26: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/26.jpg)
Pepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus
![Page 27: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/27.jpg)
Meningkatkan ekspresi
•memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin)
•menggunakan promoter kuat
Perbandingan aa protoksin dari berbagai strain B.t:98% ujung N terkonservasi; ujung C bervariasiaktivitas: 646 aa pertama dari ujung N (protoxin: 1156 aa)
Gen protoxin yang dipotong tomat
![Page 28: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/28.jpg)
Ekspresi toxin Bt
Manduca sextaHeliothis zeaKeiferia lycopersicella
![Page 29: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/29.jpg)
Usaha menaikkan ekspresi protoksin
1.Mutagenesis situs terarah: mengubah sekuen yang menghambat transkripsi dan translasi 95.6% smdg WT 10 x produk WT
2.Modifikasi sekuen sintesis secara kimia kodon yang biasa di tanaman 78.9% smdg WT
100 x produk WT3.Menggunakan promoter SSU rubisco + peptida
transit + sekuen termodifikasi over produksi di kloroplast produk sangat tinggi (1% protein daun)
4. Introduksi gen protoksin ke kloroplast 2-3% protein daun
![Page 30: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/30.jpg)
Keuntungan ekspresi protoksin di kloroplast
1. Jumlah kloroplast tiap sel banyak multi kopi gen protoksin produk tinggi
2. Tidak ada resiko penyebaran gen ke lingkungannya melalui polen
Kerugian:Serangga dapat menyerang akar, buah, bunga, batang yang tidak mempunyai kloroplast
![Page 31: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/31.jpg)
Ekspresi gen penyandi protoksin B. thuringiensis di tanaman
![Page 32: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/32.jpg)
Strategi lain mencegah serangan serangga
- Cowpea trypsin inhibitor•menghambat H. virescens
- Potato proteinase inhibitor II•penggerek batang merah muda (Sesamia inferens)
- Inhibitor α-amylase•kumbang Callosobruchus maculatus, C. chinensis
-Cholesterol oxidase•Anthonomus grandis grandis (coleoptera)
-Lektin-Tryptophan decarboxylase•kupu putih (Bemisia tabaci)
-Avidin
![Page 33: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/33.jpg)
Strategi lainnya untuk mencegah serangan serangga
![Page 34: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/34.jpg)
Pencegahan resistensi serangga terhadap B.t
B.t. sebagai agen seleksi serangga resisten Cara pencegahan:•Ekspresi protoksin Bt dibatasi pada waktu singkat
promoter PR-1a Bt diinduksi oleh pathogen atau asam salisilat atau asam poliakrilat•Fusi 2 gen toksin protein toksin hibrid•Kombinasi: Bt + insektisida lain (inhibitor α-amilase)•Kombinasi: Bt + insektisida kimiawi dosis rendah•Strategi pengungsian (refuge). 20% area non-Bt. Serangga yang tahan di area Bt (80%) jumlahnyasedikit (99.9% mati) kawin dengan serangga sensitif di area 20% non-Bt dilusi ketahanan
![Page 35: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/35.jpg)
Tanaman resisten terhadap virus
Resistensi alami:•mencegah transmisi virus•mencegah terbentuknya virus•mengatasi gejala virus
![Page 36: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/36.jpg)
Proteksi dengan protein mantel virus
![Page 37: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/37.jpg)
Ekspresi protein mantel
Tanaman transgenik:•mengekspresikan protein mantel (RNA sense) resisten•dengan antisense resisten pada dosis virus rendah
![Page 38: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/38.jpg)
Resistensi terhadap banyak virusProtein mantel CuMV, Zucchini yellow mosaic virus, WMV2 Cucurbita pepo resisten terhadap ketiga virus
![Page 39: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/39.jpg)
Tanaman resisten terhadap herbisida
Tanaman resisten herbisida:1. Menghambat penyerapan herbisida2. Produksi protein sasaran herbisida secara
berlebihan protein aktif masih ada 3. Mengurangi kemampuan protein sasaran
mengikat herbisida4. Menginaktivasi herbisida melalui metabolisme2-4: melalui perakitan tanaman transgenik
EPSPS (5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase) aa aromatik; sasaran glyphosateEPSPS mutan E. coli tanaman tanaman resisten terhadap glyphosate
![Page 40: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/40.jpg)
Perakitan tanaman resisten terhadap herbisida
![Page 41: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/41.jpg)
•Nitrilase (dari Klebsiella ozaenae) menginaktivasi herbisida bromoxynile tanaman resisten•Herbisida bromoxynil (3,5-dibromo-4-hydroxybenzonitrile) menghambat fotosintesis
Resisten herbisida bromoxynil
![Page 42: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/42.jpg)
Tanaman resisten terhadap fungi dan bakteriekspresi pathogenesis-related (PR) protein:
β-1,3-glukanase, chitinase, thaumatin-like protein, protease inhibitor, asam salisilat
•chitinase menghidrolisis β-1,4 dari chitin N-acetyl-D-glucosamine (dinding sel fungi)
![Page 43: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/43.jpg)
Ekspresi asam salisilat di tanaman•Resisten terhadap fungi dan bakteri•Cara: Ekspresi gen penyandi enzim isochorismate synthase dan isochorismate lyase
![Page 44: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/44.jpg)
Tanaman toleran terhadap cekaman dan senesen
Ekspresi SOD:•tahan panas, herbisida methyl viologen (paraquat), layu (bunga potong)
Ekspresi glutation peroksidase (-s-transferase):•tahan garam, beku
![Page 45: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/45.jpg)
Toleran terhadap cekaman garam/kering
•perlu osmoprotectant: gula, alkohol, prolin, trehalose, D-ononitol, mannitol, sorbitol, glisin betain, 3-methylsulfoniopropionate
•ekspresi choline dehydrogenase (betA) betain
![Page 46: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/46.jpg)
Penundaan buah masak dan bunga layuBuah masak:•ekspresi polygalacturonase dan cellulase•diinduksi
dihambat: masak buah tertunda (layu bunga, gugur daun tertunda)
Bagaimana menghambat ekspresi?•RNA antisense thd gen penyandi•mengalihkan jalur sintesis
![Page 47: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/47.jpg)
Mengalihkan jalur sintesis etilenuntuk menghambat sintesis etilen
![Page 48: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/48.jpg)
Degradasi ACC sintesis etilen dihambat
![Page 49: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/49.jpg)
Manipulasi genetik pigmentasi bunga
Antosianin (flavonoid) pigmen bungaChrysanthemum + cDNA CHS sense/antisense bunga putih
Astaxanthin:•pink (salmon, udang)•dari bakteri & mikroalga•mencegah telur rusak karena UV•meningkatkan daya hidup & laju tumbuh antioksidan
Produksi astaxanthin:-ekspresi cDNA β-caroten ketolase (β-C-4 oxygenase) alga hijau (Haematococcus pluvialis)
![Page 50: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/50.jpg)
Modifikasi kandungan nutrisi tanaman
memperbaiki:-kualitas nutrisi: jagung, kacang polong (kandungan aa di biji)-komposisi asam lemak dari tanaman penghasil minyak-rasa buah dan sayuran
![Page 51: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/51.jpg)
Meningkatkan kandungan lisin
Over produksi lisin: menghentikan feedback inhibition oleh aspartokinase & dihydrodipicolinic acid synthase
ekspresi gen DHDPS lysin-feedback-insensitive dari Corynebacterium & AK lysin-feedback-insensitive dari E. colidikendalikan promoter biji biji mengandung 2-5 x lisin
![Page 52: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/52.jpg)
Kandungan lipid
Kanola transgenik: antisense gen stearate desaturase dari Brasicca akumulasi asam stearat(tidak menjadi asam oleat)
![Page 53: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/53.jpg)
Mengganggu RNA tanamanModifikasi fenotipe: downregulation dari ekspresi gen menghambat mRNACara:•ekspresi kopi tambahan (cosuppression)•ekspresi antisens•ribozim molekul kecil RNA endoribonuklease spesifik
stearoyl-ACP 9 desaturase: asam stearat asam oleat;stearat meningkat margarin dan minyak goreng
+ ribozim: asam oleat dihambat akumulasi asam stearat
![Page 54: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/54.jpg)
Vitamin AMamalia: β-carotene (provitamin A) vitamin Aβ-carotene: pigmen karotenoid pada membran tanaman fotosintetik
Ekspresi β-carotene di beras via A. t:1: Phytoene synthase (psy) (pglutellin) & phytoene desaturase (crt) (p35S) tanpa smg + peptidatransit plastid2: Lycopene b-cyclase (lcy) (pglutellin) + peptida transit plastid1+2 padi beras mengandung β-carotene shg berwarna kuning/emas
golden rice
![Page 55: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/55.jpg)
Modifikasi rasa dan tampilan tanaman
Polifenol oksidase: oksidasi monofenol/o-difenol o-quinon perubahan warna buah/sayuran
Perubahan warna dihambat dengan menghambat sintesis polifenol oksidase
Kentang:antisense polifenol oksidase +p35S/pGBSS
resisten thd black spotSense polifenol oksidase tidak tahan
(Granule-bound starch synthase)
Mencegah perubahan warna
![Page 56: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/56.jpg)
PemanisMonellin: -Dioscoreophyllum cumminsii-3000 x lebih manis darpd sukrosa-Dimer: rantai A 45 aa, B 50 aa dengan ikatan lemah nonkovalen-Rusak oleh: panas, asam
Pemanis rendah kalori
![Page 57: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/57.jpg)
Kandungan pati
Kentang: 20-30 amilosa (rantai lurus); 70-80% amilopektin (rantai bercabang) rasio keduanya: perubahan sifat fisik & kimia pati
Amilosa: ikatan α-1,4
Amilopektin: ikatan α-1,4 dan α-1,6
Biosintesis pati
Glukan+glukan α-1,6 amilopektin
p35S + antisense startch branching enzyme amilosa naik: 28% 60-80%
![Page 58: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/58.jpg)
Tanaman sebagai bioreaktor
Produksi agen terapetik di tanaman transgenik (skala lab)
![Page 59: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/59.jpg)
Antibodi
Keunggulan tanaman drpd bakteri: integrasi DNA di genom tanaman lebih stabil, protein mengalami pemrosesan spt di sel hewan, lebih murah (produksi antobodi per gram di sel hibridoma: $ 5000, bakteri: $ 1000, tanaman: $ 10-100), dapat disimpan di biji shg tahan lama pada suhu ruang
![Page 60: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/60.jpg)
Produksi biopolimer
Biosintesis poly (3-hydroxybutyric acid) dari acetyl-CoA Alcaligenes eutrophus
Acetyl Co-A Acetoacetyl Co-A D-3-Hydroxybutyryl co-A PHA
Acetoacetyl Co-A reductase Poly(3-hydroxybutyric acid) synthase3-ketothiolase
PHA: bioplastik, di A. eutrophus 1 operon tidak dikenal tanaman ekspresi 3 gen terpisah: A. thaliana target ke kloroplast@ gen + peptida transit di kloroplast ssu rubisco + p35S pTi biner1 x 2 tanaman (1+2) x 3 tanaman (1+2+3) 1 mg /g daun segar PHA
![Page 61: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/61.jpg)
Mengubah kandungan ligninLignin:tinggi mutu pulp dan hijauan pakan rendahrendah: antisense 4-Coumarate:coenzyme A ligase
![Page 62: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/62.jpg)
PERKEMBANGAN REKAYASA GENETIKA TANAMAN
• Adopsi tanaman transgenik pesat– 1996: 2.8 jt ha (AS, Kanada, Argentina,
Brasil, Afsel, China) 2003: 67.7 jt ha (18 negara)
– 4 komoditas penting: kedelai, jagung, kapas, kanola
– 2 sifat: resisten herbisida, resisten hama(penggerek)
• 2006: + negara, + komoditas (pepaya, padi, alfalfa, labu), + sifat (toleran virus
![Page 63: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/63.jpg)
![Page 64: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/64.jpg)
Tahun Jumlah negara Luas (juta ha)1996 6 1.71997 8 11.01998 8 27.81999 14 39.92000 13 44.22001 13 52.62002 16 58.72003 18 67.72004 20 81.02005 21 90.02006 22 102.0
Jumlah negara dan luas tanaman transgenik(James 1996-2006)
![Page 65: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/65.jpg)
Melibatkan > 10 jt petani (90% petani kecil)
![Page 66: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/66.jpg)
No Crop 2002 (%)
2005 (million ha) % 2006
(million ha) %
1 Soybean 62
21
12
5
-
-
-
100
54.4 50 58.6 57
2 Maize 21.2 24 25.2 25
3 Cotton 9.8 11 13.4 13
4 Canola 4.6 5 4.8 5
5 Alfalfa - - <0.1 <1
6 Rice <0.1 <1 <0.1 <1
7 Others <0.1 <1 <0.1 <1
TOTAL 90.0 100 102.0 100
Luas tanaman transgenik di dunia, berdasarkan jenis tanaman
![Page 67: REKAYASA GENETIKA TANAMAN - ordinary words · PDF filePepaya resisten Vs peka Ring Spot Virus. Meningkatkan ekspresi •memotong gen (tersisa N-terminal yang mengandung toksin) •menggunakan](https://reader034.vdokumen.com/reader034/viewer/2022051507/5a78bea37f8b9ae6228c5bd5/html5/thumbnails/67.jpg)
No Trait 2005 (million ha) % 2006
(million ha) %
1 Herbicide Tolerance (HT) 63.7 71 69.9 68
2 Insect Resistance (Bt) 16.2 18 19.0 19
3 Bt/HT 10.1 11 13.1 13
4 Virus Resistance <0.1 <1 <0.1 <1
TOTAL 90.0 100 102.0 100
James 2006
Luas tanaman transgenik dunia, berdasarkan sifat