iv. gen-gen penyandi sifat unggul dan...

Pemuliaan Tanaman Menggunakan Rekayasa Genetik

63

IV. GEN-GEN PENYANDI SIFAT UNGGUL DANTANAMAN PRODUK REKAYASA GENETIK

YANG MEMBAWAGEN PENYANDI SIFAT UNGGUL

Dalam perakitan varietas unggul, teknologi DNA rekombinan atau

rekayasa genetik atau bioteknologi turut berperan dalam membangun atau

memperluas keragaman genetik. Untuk membangun atau memperluas

keragaman genetik menggunakan teknologi DNA rekombinan, gen sifat unggul

harus tersedia secara fisik berupa fragmen DNA. Jika posisi atau peta fisik suatu

gen dalam kromosom sudah diketahui, gen dapat dipisahkan atau diisolasi

menggunakan enzim restriksi untuk memotong DNA. Sebaliknya jika peta suatu

gen penyandi sifat unggul belum diketahui, perlu dilakukan pemetaan gen yang

dilanjutkan dengan isolasi gen.

Jika gen sudah berhasil diisolasi, gen bisa disisipkan atau ditransfer ke

dalam genom tanaman menggunakan prosedur transformasi genetik. Karena

prosedur transformasi genetik sebagian besar spesies tanaman sudah

dioptimalisasi, ketersediaan gen penyandi sifat unggul menjadi faktor penentu

kegiatan perakitan varietas unggul menggunakan teknologi DNA rekombinan.

Dengan demikian kegiatan pencarían gen-gen baru melalui kegiatan pemetaan

dan isolasi gen merupakan kegiatan yang sangat penting. Penemu gen berhak

atas paten untuk komersialisasi gen.

Bab ini menguraikan tentang beberapa gen penyandi sifat unggul atau gen

interes yang sudah diisolasi, ditransfer, dan/atau dikomersialisasikan dalam

pertanian. Gen-gen yang diuraikan meliputi gen penyandi toleransi terhadap

herbisida, ketahanan terhadap hama, ketahanan terhadap patogen, toleransi

terhadap cekaman abiotik, dan peningkatan kualitas produk.

Setyo Dwi Utomo

64

4.1 Gen penyandi toleransi terhadap herbisida

Di Amerika Serikat, penggunaan herbisida dalam pengendalian gulma

pada tanaman pertanian sudah sangat intensif, karena kerugian yang diakibatkan

oleh gulma rnencapai 3 – 4 miliar dolar AS (GEO-PIE,2003a dalam Herman,

2008). Penggunaan herbisida dapat menghemat biaya tenaga kerja dalam

pengendalian gulma. Berdasarkan saat pemberiannya (aplikasi), herbisida terdiri

atas herbisida pra-tumbuh dan pasca-tumbuh. Herbisida pra-tumbuh ber-

spektrum luas yang mematikan banyak/beberapa spesies gulma; sebaliknya

herbisida pasca-tumbuh ber-spektrum sempit atau spesifik untuk gulma tertentu.

Agar dapat mematikan beberapa spesies gulma, petani sering mencampur

herbisida pasca-tumbuh. Agar tanaman tidak mati atau tidak terganggu oleh

aplikasi herbisida pasca-tumbuh, diperlukan tanaman toleran terhadap herbisida;

dengan kata lain, tanaman yang toleran terhadap herbisida merupakan prasyarat

aplikasi herbisida pasca-tumbuh.

Perakitan varietas unggul tanaman toleran terhadap herbisida (TTH) sudah

dilakukan sebelum penerapan rekayasa genetika sehingga diperoleh varietas

kedelai toleran terhadap herbisida sulfonil urea, bunga matahari toleran terhadap

imazamox, dan jagung toleran terhadap imidazolinon (Thomson, 2006).

Setelah gen-gen TTH dikarakterisasi dan diisolasi secara fisik, dilakukan

perakitan varietas tanaman produk rekayasa genetik (TPRGTTH).

Toleransi varietas TPRGTTH diperoleh melalui salah satu dari dua

mekanisme yaitu a). Tanaman PRG rnemproduksi protein baru yang dapat

mendetoksifikasi herbisida; atau b) Protein di dalam tanaman yang menjadi

target kerja herbisida digantikan oleh protein baru yang tidak terpengaruh oleh

herbisida tersebut atau dengan kata lain menjadi toleran terhadap herbisida

tersebut (GEO-PIE, 2003b dalam Herman, 2008). Penelitian perakitan

TPRGTTH dirintis dan dilakukan oleh beberapa grup peneliti (Comai et al.,

1985; Della-Ciopaa et al., 1987; Mazur dan Falco 1989).


65

Comai el al. (1985) melaporkan hasil transformasi tanaman tembakau

toleran terhadap glifosat karena tanaman mengekspresikan gen aroA dari

Salmonella typhimurium. Tanaman tembakau PRG dapat tumbuh 70% pada 20

hari setelah penyemprotan glifosat dengan dosis 0,5 kg/ha dibandingkan dengan

hanya 10% tanaman kontrol (non-PRG). Gen EPSPS lainnya berhasil diisolasi

dari bakteri tanah Agrobacterium (Padgette et al., 1995) dan dari tanaman

jagung (Zenger, 1998; Office of Food Biotechnology - Health Canada, 1999).

Gen toleransi terhadap herbisida yang berhasil dikarakterisasi, diisolasi,

dan ditransfer ke dalam genom tanaman meliputi gen EPSPS (3-

enolpyruvylshikimate-5 –phosphate synthase) gen GOX (glyphosate

oxidoreducatuse) untuk toleransi terhadap glifosat dan gen bar untuk toleransi

terhadap glufosinat. Enzim EPSPS berperan dalam produksi asam amino

fenilalanin, tirosin, dan triptofan. Inaktivasi enzim EPSPS berakibat

terhambatnya pertumbuhan atau kematian tanaman. Pada tanaman yang sensitif

terhadap glifosat, herbisida tersebut menghambat atau meng-inaktivasi enzim

EPSPS (Gambar 4.1 sebelah kiri). Isolasi, pemetaan dan karakterisasi sudah

dilakukan sehingga diperoleh gen EPSPS yang insensitif terhadap glifosat.

Transformasi genetik tanaman untuk mentransfer gen EPSPS insensitif ke dalam

genom tanaman menghasilkan tanaman yang toleran terhadap herbisida glifosat

(Gambar 4.1 sebelah kanan).

Gen EPSPS sudah diisolasi dari mutan Agrobacterium strain CP4. Gen

tersebut menyandikan enzim EPSPS yang insensitif atau toleran terhadap

glifosat. Gen tersebut berhasil ditransfer melalui proses transformasi genetik ke

dalam genom kedelai sehingga diperoleh tanaman jagung dan kedelai yang

toleran terhadap glifosat (Padgette et al., 1995; Clemente et al., 2000; Querci

dan Mazzara, tanpa tahun). Clemente et al. (2000) menunjukkan bahwa

tanaman kedelai transgenik yang berasal dari tunas yang tumbuh pada medium

seleksi mengandung glifosat juga toleran terhadap glifosat di lapang.

Setyo Dwi Utomo

66

Mutasi menggunakan site-directed mutagenesis telah dilakukan terhadap

gen EPSPS jagung asli (endogenous) sehingga diperoleh gen EPSPS yang tidak

sensitif terhadap inaktivasi oleh glifosat. Gen tersebut sudah diklon dan

ditransformasikan ke dalam genom jagung sehingga diperoleh varietas jagung

PRG toleran terhadap herbisida glifosat, yaitu GA 21 (Zenger, 1998).

Herbisida ammonium glufosinat dikonversi oleh tanaman menjadi

phosphinothricin (PPT) yang bersifat fitotoksin yaitu menghambat glutamine

synthase. Tanaman transgenik toleran glufosinat berhasil dirakit dengan cara

mentransfer gen bar yang menyandikan phosphinothricin N-acetyltransferase

(PAT) yang men-detoxify PPT dengan cara mengasetilisasi grup NH2 pada PPT.

Gen bar diisolasi dari bakteri Streptomyces hygroscopicus (Thompson et al.,

1987). Hinchee et al. (1993) melaporkan tanaman kentang, tembakau, dan

tomat PRG toleran terhadap herbisida glufosinat karena mengekspresikan gen

tersebut Penulis (Dr. Setyo Dwi Utomo) melakukan penelitian untuk merakit

tanaman kedelai dan jagung toleran terhadap herbisida glufosinat (Utomo,

2004; dan Kim et al., 2009). Utomo (2004) dan Marveldani et al., (2007)

melaporkan tanaman kedelai PRG yang membawa gen bar.

Penelitian Dr. Setyo Dwi Utomo untuk mendapatkan tanaman transgenik

toleran terhadap dilaksanakan melalui kerjasama dengan Dr. Pil Son Choi (Dept.

Medicinal Plant Resources Nambu University, Gwangju, Korea Selatan) pada

tahun 2008. Transformasi genetik jagung tersebut menggunakan vektor

pPTF102 mengandung gen bar untuk toleransi terhadap herbisida glufosinat dan

gen EPSPS untuk toleransi terhadap herbisida glifosat. Hasil penelitian tersebut

diterbitkan dalam salah satu jurnal internasional yaitu Plant Biotechnology

Report (Kim et al., 2009 ). Toleransi terhadap herbisida glufosinat didasarkan

pada leaf painting assay.


67

+ Glyphosate

X

Tanaman sensitif thd. Herbisida glifosat

X

X

Shikimic acid + Phosphoenol pyruvate

3-Enolpyruvyl shikimic acid-5-phosphate(EPSP)

EPSP synthasetanaman

Asam amino aromatik

Tanpa asam amino,tanaman mati X

EPSP synthasebakteri

Shikimic acid + Phosphoenol pyruvate

3-enolpyruvyl shikimic acid-5-phosphate(EPSP)

Asamamino

aromatik

Tanaman toleran thd. glifosat

+ Glyphosate

Adanya asam amino,tanaman hidup

RoundUp tidak berpengaruh;Enzim resistan thd. herbisida

Gambar 4.1 Sebelah kiri: tanaman sensitif terhadap herbisida glifosat;enzim EPSP sintase diikat oleh herbisida glifosat sehinggaEPSP tidak terbentuk dan selanjutnya asam aromatik juga tidakterbentuk. Gambar sebelah kanan: tanaman toleran terhadapglifosat karena keberadaan transgene EPSP sintase dari bakteriyang menyebabkan glifosat tidak dapat mengikat EPSP sintase,sehingga asam amino aromatik terbentuk dan tanaman tetaphidup (Sumber: McClean, tanpa tahun)

Setyo Dwi Utomo

68

4.2 Gen penyandi ketahanan terhadap hama

4.2.1 Gen cry

Salah satu gen penyandi ketahanan terhadap serangga yang banyak

digunakan dalam rekayasa genetik tanaman berupa gen cry (crystal protein).

Tanaman produk rekayasa genetik (PRG) yang membawa dan mengekspresikan

gen penyandi δ-endotoksin dari Bacillus thuringiensis menjadi tahan terhadap

ulat (serangga hama). Tanaman PRG tersebut menghasilkan toksin berupa

protein kristal (Toksin Bt) yang menyebabkan terbentuknya pori-pori pada

membran sel saluran pencernaan hama yang menyerang tanaman, sehingga

mengganggu keseimbangan osmotik sel. Terganggunya tekanan osmosis

menyebabkan sel menjadi bengkak dan pecah, sehingga serangga mati (Gill et

al., 1992; Hofte dan Whiteley, 1989). Toksin Bt sudah sejak lama dimanfaatkan

sebagai insektisida hayati. Gen penyandi toksin Bt dipetakan, dikarakterisasi,

dan diisolasi dari bakteri B. thuringiensis dan kemudian disisipkan ke dalam

genom tanaman. Varietas tanaman PRG tahan serangga yang membawa gen cry

yang sudah dikomersialkan tercantum pada Tabel 4.1.

4.2.2 Gen ketahanan terhadap hama selain cry

Selain cry, gen penyandi ketahanan terhadap serangga yang dapat

digunakan untuk memperoleh tanaman PRG meliputi proteinase inhibitor II

(pin-II), alpha amylase inhibitor, lectin, kitinase, dll (Tabel 4.2) (Slater et al.,

2008). Gen pin-II yang diisolasi dari tanaman kentang dan ditransfer ke dalam

genom tanaman tembakau melalui transformasi genetik meningkatkan

ketahanan tembakau PRG terhadap serangga Manduca sexta (Johnson et al.,

1989). Pardal et al. (2005) melakukan rekayasa genetika kedelai untuk

mentranser gen pin-II ke dalam genom kedelai, dalam rangka mendapatkan

kedelai PRG tahan terhadap hama penggerek polong. Tanaman kacang azuki

PRG yang tahan terhadap kumbang Bruchus (Bruchus pisorum) berhasil


69

diperoleh dengan cara men-transfer gen alpha amylase inhibitor yang diisolasi

dari kacang buncis (Phaseolus vulgaris) ke dalam genom kacang azuki

(Ishimoto et al., 1996).

Galanthus nivalis agglutinin (GNA) atau agglutinin dari tanaman

Galanthus nivalis (snowdrop)merupakan senyawa lektin. Lektin merupakan

sekelompok protein yang berfungsi sebagai pengikat karbohidrat. Lektin yang

diekspresikan tanaman menunjukkan aktivitas insektisida. Padi PRG yang

membawa gen GNA telah dirakit menggunakan prosedur transformasi biolistik

pada embrio muda dan elektroprasi pada protoplas. Berdasarkan bioasai,

tanaman padi PRG tersebut menurunkan tingkat hidup dan keperidian, serta

memperlambat pertumbuhan wereng coklat (Rao et al., 1998). Padi tahan

terhadap wereng coklat karena membawa gen snowdrop lectin sudah diuji di

fasilitas uji terbatas di Pusat Penelitian LIPI (Amirhusin et al., 2008).

Setyo Dwi Utomo

70

Tabel 4.1 Contoh tanaman PRG tahan terhadap hama serangga yangmembawa gen cry

Perusahaan Nama dagangvarietastanaman

Bt Protein Tanaman Serangga hama

Monsanto Bollgard cry1Ac Kapas Tobaccobudworm,Cottonbollworm,Pink bollworm

Monsanto Bollgard II cry1Ac+cry2Ab kapas Tobaccobudworm,Cottonbollworm,Pink bollworm

Dow WideStrike cry1Ac+cry1Fa kapas Tobaccobudworm,Cottonbollworm,Pink bollworm

Monsanto YieldGard cry1Ab Jagung European cornborer

Syngenta Agrisure CB cry1Ab Jagung European cornborer

Aventis Starlink(discontinued)

cry9C Jagung European cornborer

Mycogen(Dow) Pioneer(DuPont)

Herculex I cry1Fa Jagung European cornborer

Dow/Pioneer Herculex RW cry34Ab+cry35Ab

Jagung Corn rootworm

Dow/Pioneer HerculexExtra

cry1Fa/cry34Ab/cry35Ab

Jagung European cornborer + Cornrootworm

Monsanto YieldGardRootworm

cry3Bb Jagung Corn rootworm

Monsanto YieldGardPlus

cry1Ab+cry3Bb

Jagung European cornborer + Cornrootworm

Syngenta Agrisure RW mcry3Aa Jagung Corn rootworm

Sumber: Slater et al. (2008)


71

Tabel 4.2 Gen-gen ketahanan terhadap hama yang berasal dari tanaman(Slater et al., 2008)

Gen tanaman Protein yangdikode

Tanamanasal

Ordo seranggatarget

Tanaman PRG

Proteaseinhibitors

Inhibitedprotease

C-II Serineprotease

Kedelai Coleoptera,Lepidoptera

rape, kentang

Cme Trypsin Barley Lepidoptera tembakauCMTI Trypsin Labu Lepidoptera tembakaucpTI Trypsin Cowpea Coleoptera,

LepidopteraApel, letus, rape,kentang, padi,strawberi, tomat,tembakau, gandum

14K-CI Bifunctionalserine

Sereal Tembakau

MTI-2 Serineprotease,

Mustard LepidopteraArahidopsis

Tembakau

OC-1 Cysteineprotease

Padi Coleoptera,Homoptera

Oilseed rape,poplar, tembakau

PI-IV Serineprotease

Kedelai Lepidoptera Kentang, tembakau

Pot PI-1 Proteinase Kentang Lepidoptera,Orthoptera

Petunia, tembakau

Pot PI-II Proteinase Kentang Orthoptera Padi, tembakauKti3, SKTI Kunitz

trypsinKedelai Lepidoptera Padi, kentang,

tembakauPI-I Proteinase Tomat Lepidoptera Alfalfa, tembakau,

tomatPI-II Proteinase Tomat Lepidoptera Tembakau, tomat

Setyo Dwi Utomo

72

α-Amylase inhibitorsα – Al-PV α-Amylase Buncis Coleoptera Azuki bean, pea,

tembakauWMAI-I α-Amylase Sereal Lepidoptera Tembakau14K-CI Bifunctional

serine,protease, andα-Amylase

Sereal Tembakau

Lectins

GNA Lectin Snowdrop HomopteraLepidoptera

Kentang, padi, ubijalar, tebu, bungamatahari,tembakau, tomat

p-lec LectinPotato,

Pea Homoptera,Lepidoptera

Tembakau

WGA Agglutinin Wheat germ Lepidoptera,Coleoptera

Jagung

Jacalin Lectin Nangka Lepidoptera,Coleoptera

Jagung

Rice-lectin Lectin Padi Lepidoptera,Coleoptera

Jagung


4.3 Gen ketahanan terhadap virus patogen tanaman

Virus patogen tanaman menurunkan produktivitas tanaman melalui

penghambatan laju fotosintesis dan penurunan vigor pertumbuhan.

Pengendalian penyakit tersebut dapat dilakukan melalui penggunaan varietas

tanaman yang tahan. Review komprehensif tentang ketahanan tanaman terhadap

virus dilakukan oleh Scholthof et al. (1993) dan Goldbach (2003). Ketahanan

tanaman terhadap virus dapat diperoleh melalui pathogen-derived resistance

(PDR), yaitu bahwa tanaman yang membawa gen atau sekuen DNA dari

parasit/patogen akan terlindungi dari serangan patogen yang bersangkutan

(Scholthof et al., 1993). PDR terdiri atas proteksi yang di-mediasi protein


73

selubung (coat-protein-mediated protection = CPMP), replicase-mediated

protein, RNA antisense, dan RNA satelit (satRNA). Tanaman dapat dilindungi

dari serangan virus dengan cara tanaman diinfeksi strain virus yang lemah.

Mekanisme proteksi silang didasarkan pada prinsip bahwa infeksi virus tidak

akan terjadi jika tanaman sudah diinfeksi virus tertentu. Diduga protein

selubung (coat protein) berperan penting dalam mekanisme proteksi silang.

Tanaman PRG tahan terhadap virus patogen yang mengandung protein selubung

antara lain ketahanan tanaman tembakau terhadap tobacco mosaic virus (TMV)

(Powell-Abel et al., 1986), tomat terhadap TMV (Nelson et al., 1988), dan

kacang tanah terhadap virus belang (peanut stripe virus (PStV) (Hapsoro et al.,

2005, 2007, 2008). Tabel 4.3 mencantumkan beberapa spesies tanaman tahan

terhadap virus yang di-mediasi protein selubung (Slater et al., 2008).

Papaya ringspot virus (PRSV) merupakan salah satu patogen penyebab

penyakit utama tanaman pepaya. Gen penyandi protein selubung berhasil di-

klon dan transformasi genetik pepaya menggunakan biolistik berhasil dilakukan

sehingga diperoleh tanaman pepaya PRG tahan PRSV (Fitch et al., 1990).

Tanaman PRG tersebut diuji di lapangan uji terbatas di Hawaii tahun 1992 dan

dibudidayakan secara komersial mulai tahun 1999 (Gonsalves, 2004).

Setyo Dwi Utomo

74

Table 4.3 Contoh-contoh sumber gen protein selubung (coat protein) dari virusdan tanaman yang menunjukkan ketahanan terhadap virus

Tanaman Nama virus sebagai sumber gen Tanaman PRG tahanterhadap virus dalamkolom ini

Alfalfa Alfalfa mosaic virus (AIMV) AIMVJeruk Citrus tristeza virus (CTV) CTVPepaya Papaya ringspot virus (PRSV) PRSVKacang tanah Tomato spotted wilt virus (TSWV) (N

gene)TSWV

Kentang Potato virus X (PVX)Potato virus Y (PVY)Potato leafroll virus (PLRV)

PVX, PVYPVYPLRV

Padi Rice stripe virus (RStV)RSV (N gene)RFBV (Ngene)Rice yellow mottle virus (RYMV)

RStVRSVRFBVRYMV

Squash Cucumber mosaic virus (CMV)Watermelon mosaic virus-2 (WMV 2)

CMV

WMV 2Tembakau Tobacco mosaic virus (TMV)

(CMV)AIMV

TMV, PVX, CMV,AIMVCMVAIMV


4.4 Gen ketahanan terhadap cendawan patogen tanaman

Gen-gen anti-cendawan atau anti-mikroba sudah berhasil diisolasi dari

tanaman, hewan, dan jasad renik. Gen-gen tersebut menyandikan protein

pathogenesis-related (PR) (Tabel 4.4). Protein PR terdiri atas 14 famili. Gen-

gen PR sudah diklon dan digunakan dalam transformasi genetik tanaman untuk

mendapatkan tanaman PRG tahan terhadap pathogen. Tanaman PRG tahan

terhadap cendawan patogen pertama kali dilaporkan oleh Broglie et al. (1991).

Kelompok peneliti tersebut melakukan transformasi genetik tanaman tembakau


75

dan Brassica napus menggunakan gen kitinase (PR-3) dari kacang buncis

(bean). Enzim kitinase menghidrolisis atau merusak kitin yang menjadi

penyusun dinding sel cendawan. Tanaman tembakau dan Brassica PRG

menunjukkan peningkatan ketahanan terhadap Rhizoctonia solani. Datta et al.

(2001) melaporkan transformasi genetik padi indica menggunakan gen kitinase

yang diisolasi dari padi. Tanaman padi indica tersebut menjadi tahan terhadap

cendawan Rhizoctonia

Tabel 4.4 Tipe-tipe protein pathogenesis-related (PR) yang merupakansenyawa anti-microbial

Famili Anggota tipe Ciri-ciriPR-1 Tobacco PR-Ia Antifungal, 14—17 kDaPR-2 Tobacco PR-2 Class I, II, III endo-β- 1,3-

glucanases, 25—35 kDaPR-3 Tobacco P. Q Class I, II, and IV endochitinases,

30 kDaPR-4 Tobacco R Antifungal, win-like proteins,

endochitinase activity,similar to prohevein C-terminaldomain, 13—19 kDa

PR-5 Tobacco S Antifungal, thaumatin-like proteins,osmotins, zeamatins,permeartins, similar to a-amylase/trypsin inhibitors

PR-6 Tomato inhibitor1 Protease inhibitors, 6—13 kDaPR-7 Tomato P EndoproteasePR-8 Cucumber chitinase Class III chitinases,

chitinases/lsozymePR-9 Lignin-forming peroxidase Peroxidases, peroxidase-like

proteinsPR-10 Parsley PR- 1 Ribonucleases, Bet v 1-related

proteinsPR-11 Tobacco class V Endochitinase activity

chitinasePR-12 Radish Ps-AFP3 Plant defensinsPR-13 Arabidopsis THI2. 1 ThioninsPR-14 Barley LTP4 Non-specific lipid-transfer proteins


Setyo Dwi Utomo

76

solani, yang ditunjukkan oleh jumlah bercak yang lebih sedikit dan ukurannya

lebih kecil daripada bercak pada padi non-PRG.

Gen RIP (ribosome in-activating protein) merupakan salah satu gen

anti-cendawan. RIP menunjukkan aktivitas N-glycosidase dan dapat

memindahkan residu adenine dari 28S rRNA sehingga subunit 60S ribosomal

tidak dapat menempel pada perpanjangan faktor 2 yang berakibat proses

perpanjangan protein menjadi terhambat. Leah et al. (1991) melaporkan

penghambatan pertumbuhan cendawan secara in vitro oleh RIP barley yang

dimurnikan. Ekspresi gen RIP barley pada tanaman tembakau PRG

menurunkan tingkat serangan Rhizoctonia solani (Logemann et al., 1992);

demikian pula ekspresi gen RIP dari jagung pada tanaman tembakau PRG

(Maddaloni et al., 1997).

4.5 Gen ketahanan terhadap bakteri patogen tanaman

Gen ketahanan terhadap bakteri atau gen anti-bakteri antara lain terdiri

atas gen penyandi peptida dan penyandi lisozim. Gen-gen yang menyandikan

peptida untuk ketahanan terhadap bakteri (anti-bakteri) sudah berhasil diisolasi

dari berbagai organisme, antara lain dari mamalia, cendawan, serangga, dan

tanaman (Sagi, 2004; Mourgues et al., 1998). Gen penyandi lisozim diisolasi

dari bakteriofag dan telur ayam (Sagi, 2004).

Cecropin P1 merupakan salah satu peptida anti-bakteri yang diisolasi dari

mamalia. Zakharchenko et al. (2005) melaporkan transformasi genetik tanaman

tembakau yang mengekspresikan gen cecropin P1. Tanaman tembakau PRG

hasil transformasi menunjukkan peningkatan ketahanan terhadap bakteri

patogen Pseudomonas syringae, P. marginata, dan Erwinia carotovora.

Gen yang menyandikan glucose oxidase sudah berhasil diisolasi dari

cendawan Aspergillus niger. Glucose oxidase merupakan biokatalisator

proses oksidasi glucose menjadi asam gluconic dan hidrogen peroksida. Gen


77

tersebut sudah ditransfer ke dalam genom tanaman kentang sehingga

diperoleh tanaman kentang PRG yang tahan terhadap bakteri Erwinia

carotovora ssp. carotovora (Wu et al., 1995). Terdapat korelasi atau

hubungan yang positif bahwa peningkatan ketahanan terjadi bersamaan

dengan kenaikan konsentrasi hidrogen peroksida. Transformasi juga

dilakukan terhadap tanaman kubis sehingga diperoleh tanaman kubis PRG

yang tahan terhadap bakteri Xanthomonas campestris pv. campestris (Lee et

al., 2002).

Gen attacin yang diisolasi dari serangga yaitu ulat sutera raksasa

menyandikan peptida lytic. Transformasi genetik tanaman apel sudah dilakukan

untuk mentransfer gen attacin E (Norelli et al., 1994). Berdasarkan bioasai di

rumah kaca, tanaman apel PRG yang membawa gen attacin E tahan terhadap

patogen Erwinia amylovora, penyebab penyakit hawar api (fire blight). Jika

dibandingkan dengan control, gejala serangan salah satu tanaman apel PRG

berkurang sampai 50%.

Sebelas gen anti-bakteri sudah diisolasi dari tanaman yaitu: dua gen dari

padi (Xa21 dan XaI) enam gen dari Arabidopsis (RPS2, RPS4, RPS5, PBSI,

RPMI, dan RRSI –R), satu gen dari cabai (bs2), dan dua gen dari tomat (Prf dan

66 protein kinase). Gen Xa21 yang diisolasi dari padi (Song et al., 1995)

merupakan salah satu gen yang paling sukses dan banyak dimanfaatkan dalam

perakitan varietas padi tahan terhadap bakteri Xanthornonas oryzae pv. Oryzae.

Tanaman padi PRG dari eksplan varietas IR 72 dan lima varietas Cina sudah

dirakit dan menunjukkan ketahanan terhadap semua ras Xanthornonas oryzae pv.

Oryzae (Tu et al., 1998; Tu et al., 2000; Zhai et al., 2000; Zhai et al., 2002).

Lisozim adalah protein anti-bakteri yang dapat diperoleh dari putih telur

ayam (hen egg white lysozyme = HEWL). Serrano et al. (2000) melakukan

transformasi genetik kentang untuk mentransfer gen HEWL. Tanaman kentang

PRG yang diperoleh tahan terhadap Erwinia carotovora ssp. Atroseptica.

Setyo Dwi Utomo

78

4.6 Gen toleransi terhadap cekaman abiotik

4.6.1. Toleransi terhadap keracunan aluminium

Keracunan aluminium merupakan salah satu permasalahan utama dalam

budidaya tanaman di lahan bereaksi asam. Konsentrasi aluminium pada taraf

yang meracuni tanaman mengakibatkan terganggunya pertumbuhan akar dan

penyerapan unsur hara. Untuk merakit varietas unggul tanaman toleran

terhadap keracunan aluminium (TTKA), perlu diisolasi gen TTKA. Gen

TTKA yang pertama diisolasi adalah gen citrate synthase (CSb) dari bakteri

Pseudomonas aeruginosa (De la Fuente et al., 1997). Gen tersebut

ditransfer ke dalam genom padi dan jagung sehingga diperoleh tanaman padi

dan jagung PRG yang toleran terhadap keracunan aluminium. Asam sitrat

yang dihasilkan oleh tanaman PRG tersebut akan mengikat ion aluminium

sehingga ion tidak masuk ke dalam akar. Jika tanaman PRG ditanam pada

media tanam yang mengandung Al tinggi, pertumbuhan akar tanaman PRG

lebih baik daripada tanaman pembanding non-PRG. Ezaki et al. (2000)

melaporkan tranformasi genetik Arabidopsis untuk mentrasfer gen blue-

copper-binding protein (AtBCB) dari Arabidopsis, gen glutathione S-

transferase (parB) dari tembakau, gen peroxidase (NtPox) dari tembakau,

dan gen GDP-dissociation inhibitor (NtGDII) dari tembakau. Tanaman

Arabidopsis PRG menunjukkan toleransi terhadap keracunan Al; kandungan

Al dalam akar lebih rendah daripada tanaman non-PRG. Gen-gen yang juga

terinduksi atau terekspresi pada saat tanaman tercekam aluminium

dirangkum pada Tabel 4.5 (Prasetiyono dan Tasliah, 2003).


79

Tabel 4.5 Gen-gen yang diinduksi oleh stress Al dalam tanaman

No Gen Spesies

1 Phenylalanine ammonia lyase Gandum

2 Metallothionein-like protein gandum, Arabidopsis

3 Bowman-Birk proteinase inhibitors gandum, Arabidopsis

4 Phatogenesis- related protein (PR2) Gandum5 glucanase Gandum6 Auxin-induced gene (par A) tembakau,

Arabidopsis

7 Glutathione-s-transferase tembakau,Arabidopsis

8 Peroxidase Arabidopsis

9 Superoxidase dismutase Arabidopsis, gandum10 Blue-copper binding protein Arabidopsis

11 Reticuline oxygen: oxidoreductase Tembakau

Sumber: Prasetiyono dan Tasliah (2003)

4.6.2 Gen toleransi terhadap cekaman-cekaman abiotik lainnya

Toleransi terhadap kekeringan merupakan salah satu karakter agronomi

tanaman yang penting, dan menjadi semakin penting dengan adanya fenomena

perubahan iklim. Indikator tanaman yang toleran terhadap kekeringan

ditunjukkan oleh senyawa trehalose, poliamin, prolin, glisin betain, atau

karbohidrat (Jiban, 2001). Metabolit tersebut telah menunjukkan asosiasi dengan

toleransi kekeringan. Tanaman sumber gen toleransi terhadap kekeringan adalah

resurrection (Xerophyta viscosa). Tanaman tersebut dapat bertahan hidup

walaupun kehilangan 95% kandungan air selama berbulan-bulan. Jika

ketersediaan air normal kembali, tanaman akan bangkit dan hidup normal dalam

beberapa hari (Thomson, 2006).

Setyo Dwi Utomo

80

Trehalose termasuk kelompok gula sederhana yang secara alamiah

diproduksi oleh berbagai organisme. Dalam kondisi tercekam, kebanyakan

tanaman secara alamiah akan mengakumulasi trehalose dan memproduksi gula

yang melibatkan enzim trehalose-6 -phosphate synthase (TPS) dan enzim

trehalose-6 -phosphate phosphatase (TPP). Gen penyandi enzim tersebut sudah

diisolasi dan di-transfer ke dalam genom tanaman padi indica (USAID, 2004

dalam Herman, 2008).

Gen-gen penyandi toleransi terhadap cekaman abiotik sudah banyak

diisolasi, dikarakterisasi, dan di-transfer ke dalam genom tanaman untuk

mendapatkan tanaman PRG. Slater et al. (2008) merangkum tanaman PRG

toleran terhadap kekeringan, salinitas, dan suhu dingin (Tabel 4.6).

4.7 Gen peningkatan kandungan vitamin A

Pro-vitamin A (beta-karoten) disintesis secara alamiah oleh tanaman padi

di dalam jaringan vegetatif, tidak di dalam bulir padi. Menggunakan rekayasa

genetik, jalur biosíntesis tersebut dapat dilakukan di dalam endosperma padi

(Beyer et al., 2002). Dua gen yang berperan dalam pembentukan beta-karoten

sudah diisolasi, yaitu gen yang menyandikan phytoene synthase (psy) dan gen

yang menyandikan phytoene desaturase (crt I). psy diisolasi dari tanaman

daffodil, sedangkan crt I dari bakteri Erwinia uredovor. Rekayasa genetika

menggunakan bantuan Agrobacterium sudah dilakukan untuk mentransfer dua

gen tersebut dalam rangka merakit varietas padi PRG yang mengandung beta-

karoten pada endosperma (padi emas atau golden rice) (Ye et al., 2000).

Penambahan dua gen tersebut mengubah jalur biokimia pembentukan beta-

karoten sehingga senyawa tersebut dapat berakumulasi di dalam endosperma.

Akumulasi beta-karoten dan santofil dalam endosperma mengakibatkan

padi/beras berwarna kuning seperti emas (Schaub et al., 2005) (Gambar 4.2).

Kandungan beta-karoten sebesar 6 ug/g biji sehingga diharapkan dapat


81

memenuhi kebutuhan vitamin A yang direkomendasikan untuk anak-anak.

Untuk lebih meningkatkan kandungan beta-karoten, gen psy berhasil diisolasi

dari jagung dan padi. Payne et al. (2005) melaporkan tanaman padi PRG yang

mengekspresikan gen psy dari jagung; kandungan beta-karoten sebesar 37 ug/g.

Sumber: IRRI ( 2011)

Gambar 4.2 Padi emas PRG kaya beta-karoten (kanan atas)dibandingkan dengan padi non-PRG (kiri).

Setyo Dwi Utomo

82

Tabel 4.6 Tanaman PRG yang membawa gen toleransi terhadap cekamanabiotik

Senyawa Transgen Spesiestanaman

Tingkatakumulasisenyawa

Toleran terhadapcekaman

Polyamines Argininedecarboxylase

Padi kekeringan

S-Adenosylrnethioninedecarboxylase

Padi salinitas

Spermidine synthase Arabidopsis Suhu renda,salinitas, dankekeringan

Proline Mothbean P5CS Tembakau SalinitasPadi Kekeringan,

salinitas danoksidasi

Kedelai Tekanan osmotikdan suhu tinggi

P5CS (feedback-inhibition-insensitive)

Tembakau 4 mg/g bobotsegar

Salinitas

Anti- ProDH Arabidopsis 0,6mg/gBobot segar

Salinitas, suhurendah

Mannitol E coli mt1D Arabidopsis 10 μg/gbobot segar

Salinitas

Tembakau 6 μmol/gbobot segar

Salinitas

Sorbitol Apple s6pdh Tembakau Oxidative stressTrehalose Yeast tps1 Tembakau 3.2 μg/g

bobot keringKekeringan

Potato KekeringanE. coli otsA + otsB Tembakau 90 μg /g

bobot segarKekeringan

D-Ononitol Ice plant imtl Tembakau 35 μmol gbobot segar0.35 mgbobot segar

Kekeringan,Salinitas

Fructans Bacillus subtilis sacB Tembakau 5 mg/g DW KekeringanOsmotin Osm1 — Osm4 Tembakau Kekeringan,

salinitasSumber: Slater et al. (2008)


83

4.8 Gen penundaan kemasakan buah

Nilai ekonomi buah dapat ditingkatkan dengan cara mengatur saat

pemasakan misalnya ditunda waktu masak. Penundaan kemasakan buah

memungkinkan buah tidak masak dan selanjutnya membusuk pada masa

penanganan dan transportasi; atau pemasakan dilakukan pada saat sudah akan

diperlukan untuk konsumsi. Tahap-tahap pemasakan buah dimulai dari perubahan

dinding buah yang menjadi lunak, diiringi dengan produksi komponen warna,

perubahan kandungan gula, dan flavor. Dalam proses pemasakan, dihasikan gas

etilen yang dilepas ke udara. Gas tersebut memicu dan mempercepat pemasakan

buah mentah yang berdekatan dengan buah masak.

Rekayasa genetik tanaman untuk menunda kemasakan buah dapat

dilakukan dengan cara mentransfer gen antisense ACC synthase pada tanaman

pepaya (Magdalita et al., 2001). ACC synthase bertanggung jawab dalam

tahapan sintesis etilen. Gen antisense menghambat atau mengurangi aktivitas

gen tersebut. Pepaya PRG dengan sifat penundaan kemasakan sudah diuji di

lapangan uji terbatas di Malaysia (Muda et al. (2003) dalam Herman (2008).

Penundaan kemasakan juga dapat dilakukan dengan cara mentransfer gen

antisense polygalacturonase (PG). Enzim PG berperan penting dalam pelunakan

dinding buah selama proses pemasakan. Tanaman tomat PRG hasil trasformasi

menggunakan gen antisense PG diberi nama tomat Flavr Savr. Tomat tersebut

sudah mendapat sertifikat keamanan lingkungan dan pangan (GEO-PIE, 2004a

dalam Herman, 2008).

4.9 Gen pembentukan buah partenokarpi

Partenokarpi adalah gejala terbentuknya buah tanpa melalui proses

pembuahan inti generatif terhadap sel telur. Gejala partenokarpi menunjukkan

bahwa pembuahan merupakan salah satu, tetapi bukan satu-satunya pemicu

http://id.wikipedia.org/wiki/Buah

http://id.wikipedia.org/wiki/Pembuahan

http://id.wikipedia.org/wiki/Sel_telur

Setyo Dwi Utomo

84

pembentukan buah. Buah partenokarpi dipicu oleh zat pengatur tumbuh (ZPT)

yang terdapat dalam bunga. Gejala partenokarpi terdapat pada buah pisang,

ketimun, terong, nanas, pir, sukun, jambu-jambuan, dan sejumlah tumbuhan

budidaya lainnya. Semangka tanpa biji juga produk dari gejala ini. Partenokarpi

merupakan karakter yang diinginkan dan penting pada tanaman yang produk

komersialnya berupa buah karena buah menjadi tanpa biji atau berbiji lunak.

Salah satu cara merangsang pembentukan buah partenokarpi adalah

melalui aplikasi ZPT auksin pada kuncup bunga. Kandungan auksin yang tinggi

pada bunga menginduksi pembentukan buah partenokarpi; buah terbentuk tanpa

polinasi dan fertilisasi. Meskipun demikian cara tersebut kurang praktis dan

memerlukan banyak tenaga kerja khususnya pada perkebunan skala besar

(Donzela et al., 2000). Rekayasa genetik untuk merakit tanaman berbuah

partenokarpi merupakan salah satu alternatif untuk mengatasi permasalahan

tersebut. Gen penyandi senyawa precursor pembentukan auksin, DefH9-iaaM,

telah diisolasi dan dikarakterisasi; gen DefH9 diisolasi dari bakteri

Pseudomonas syringae pv. savastanoi, dan gen iaaM dari tanaman Anthirrinum

majus. Gen iaaM menyandikan sintesis tryptophan monoxygenase dan

memproduksi indolacetamide yang kemudian berubah menjadi auxin indole-3-

acetic acid. Gen mengatur tempat ekspresi gen khususnya di dalam ovul dan

plasenta (Rotino et al., 1997). Tanaman tembakau dan terong PRG partenokarpi

(tanpa biji) dilaporkan oleh Rotino (1997). Menggunakan gen yang sama,

Retino et al. (2005) melaporkan tomat PRG partenokarpi. Perakitan galur atau

varietas tomat partenokarpi di Indonesia dilakukan oleh Purnamaningsih et al.

(2005) juga menggunakan gen DefH9-iaaM. Pada tahun 2007, pengujian tomat

PRG tanpa biji dilakukan di Fasilitas Uji Terbatas (FUT), BB-Biogen, Bogor.

Pardal et al. (2004) melaporkan regenerasi dan transformasi genetik salak

pondoh untuk mendapatkan salak partenokarpi.

http://id.wikipedia.org/wiki/Pisang

http://id.wikipedia.org/wiki/Ketimun

http://id.wikipedia.org/wiki/Terong

http://id.wikipedia.org/wiki/Nanas

http://id.wikipedia.org/wiki/Pir

http://id.wikipedia.org/wiki/Sukun

http://id.wikipedia.org/wiki/Jambu-jambuan


85

Daftar Pustaka

Amirhusin, B. 2004. Perakitan tanaman transgenic tahan hama. Jurnal LitbangPertanian, 23(1). http://www.pustaka-deptan.go.id/publikasi/p3231041.pdf,Diakses 20 Juni 2008

Amirhusin, B., E.M. Lokollo, Supriyati, and Sutrisno. 2008. The cost ofresearch and development for producing a transgenic crops and itsbiosafety regulation compliance in Indonesia. Asian Biotech. Dev. Rev.11(1):79-117.

Barinaga, M. 1997. Making plants alumunium tolerant. Science 276:1497.

Baulcombe, D.C. 1996. Mechanisms of pathogen-derived resistance to virusesin transgenic plants. Plant Cell 8:1833-1844.

Beyer, P., S. Al-Babili, X.Ye, P.Lucca, P.Schaub, R. Welsch, and I.Potrykus.2002. Golden Rice: Introducing the beta-carotene biosynthesis pathwayinto rice endosperm by genetic engineering to defeat vitamin A deficiency.J. Nutr. 132:506S-510.

Broglie K., I. Chet, M. Holliday, R. Cressman, P. Biddle, S. Knowlton, C.J.Mauvais, and R. Broglie. 1991. Transgenic plants with enhancedresistance to the fungal pathogen Rhizoctonia solani. Science 254:1194-1197.

Comai, L., D. Faccioti, W.R. Hiatt, G. Thompson, R.E. Rose, and D.M. Stalker.1985. Expression in plants of aroA gene from Salmonella tryphimuriumconfres tolerant to glyphosate. Nature 317:741-744.

Datta, K., J. Tu, N. Oliva, I. Ona, R. Valazhahan, T.W. Mew, S. Muthukrishnan,and S.K Datta. 2001. Enhanced resistance to shealth blight by constitutiveexpression of infection-related rice chitinase in transgenic elite indica ricecultivars. Plan Sci. 60:405-414.

De La Fuente, J.M., V. Ramirez-Rodriuez V., J.L. Cabrera-Ponce, and L.Herrera-Estrella. 1997. Alumunium tolerance in transgenic plants byalteration of citrate synthesis. Science 276:1566-1568

Della-Ciopaa, G., S.C. Bauer, M.L. Taylor, D.E. Rochester, B.K. Klein, D.M.Shah,R.T. Fraley, And G.M. Kishore. 1987. Targeting a herbicideresistance enzyme from Escherichia coli to chloroplast of higher plant.Bio/Technol. 5:579-584.

Donzela, G., A. Spena, and . I. Rotino. 2000. Transgenic parthenocarpiceggplants: superior germplasms for increased winter production. Mol.Breed. 6:79-86.

Setyo Dwi Utomo

86

Ezaki, B., R.C. Gardner, Y. Ezaki, and H. Matsumoto. 2000. Expression ofaluminum-induced genes in transgenic Arabidopsis plants can amelioratealuminum stress and/or oxidative stress. Plant Physiol. 122:657-666

Fitch, M.M., R.M. Manshardt, D. Gonsalves, J.L. Slightom, and J.C. Sanford.1990. Stable transformation of papaya via microprojectile bombardment.Plant Cell Rep. 9(4):189-194

Gill, S.S., E.A. Cowles, and F.V. Pietrantonio. 1992. The mode of action ofBacillus thuringiensis endotoxins. Annual Review of Entomology 37:615-636.

Goldbach, R., E. Bucher, and M. Prins M. 2003. Resistance mechanisms toplant viruses: an overview. Virus Res. 92:207–12

Gonsalves, D. 2004. Transgenic papaya in Hawaii and beyond. AgBioForum7(1-2):36-40.

Hapsoro, D., H. Aswidinnoor, Jumanto, R. Suseno, and Sudarsono. 2007.Transgene identity and number of integration sites and their correlationwith resistance to PStV in transgenic peanuts carrying Peanut Stripe Virus(PStV) coat protein gene. Jurnal Hama dan Penyakit Tumbuhan Tropika7(1):39-47.

Hapsoro, D., H. Aswidinnoor, Jumanto, R. Suseno, and Sudarsono. 2008.Inheritance of resistance to PStV in transgenic peanuts containing cp PStVgene. Jurnal Hama dan Penyakit Tumbuhan Tropika 8(1):31-38.

Hapsoro, D., H. Aswidinnoor, Jumanto, R. Suseno, and Sudarsono. 2005.Transformasi tanaman kacang tanah (Arachis hypogaea L.) dengan gen cpPStV dengan bantuan Agrobacterium. Jurnal Agrotropika 10(2):85-93.

Hemmenway, C., R.X. Fang, W.K. Kaniewksi, N.K. Chua, and N.E. Turner.1987. Analysis of the mechanism of protection in transgenic plantsexpressing the potato virus X coat protein or its antisense RNA. EMBO J.7:1273-1281.

Herman, M. 2008. Tanaman produk rekayasa genetik dan kebijakanpengembangannya. Vol. 1: teknologi rekayasa genetik dan statuspenelitiannya di Indonesia. Disunting oleh B. Purwantara dan M. Thohari.Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumber DayaGenetik Pertanian, Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian,Deptan. 106 hlm.


87

Hofte, H. and H. R. Whiteley. 1989. Insecticidal crystal protein of BacillusIhuringiensis. Microbiol. Rev. 53:42-255

Huang, J., R. Hu, S. Rozelle, and C. Pray. 2005. Insect-resistant GM rice infarmers’ fields, assessing productivity and health effects in China. Science308:688-690.

IRRI. 2011. Golden rice. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Golden_Rice.jpgAccessed 10 May 2012.

Ishimoto, M., J. Sato, M.J. Chrispeels, and K. Kitamura.v1996. v Bruchidsresistance of transgenic azuki bean expreesing seed α-amylase inhibitor inthe common bean. Entomol. Exper. Appl. 79:305-315.

James, C. 2010. Global Status of Commercialized Biotech/GM Crops: 2010.Presented by Randy A. Hautea in Public Forum on ScienceCommunication, April 6, 2011, Biopolis, Singapore www.isaaa.org/.../2011/ppts/Randy%20Hautea. Diakses 15 Maret 2012.

Jiban, M. 2001. Genetics ang genetic improvement of drought resistance incrop plants. Curr. Sci. 80(6):758-763.

Joko Prasetiyono dan Tasliah. 2003. Strategi pendekatan bioteknologi untukpemuliaan tanaman toleran keracunan aluminium. Ilmu Pertanian 10 (1):1-84

Kaniewski, W., C. Lawson, B. Sammons, L. Haley, J. Hart, X. Delannay, andN.E. Tunier. 1990. Field resistance of transgenic russet burbank potato toeffects of infection by potato virus X and potato virus Y. Bio/Technol.8:750-754.

Leah, R., H. Tommerup, I. Svendnsen and J. Mundy,. 1991. Biochemical andmolecular characterization of three barley seed proteins with antifungalproperties. J. Biol. Chem. 266:1464-1573.

Lee, Y.H., I.S. Yoon, S.C. Suh, and H.I. Kim. 2002. Enhanced resistance intransgenic cabbage and tobacco expressing a glucose oxidase gene fromAsperillus niger. Plant Cell Rep. 20:857-863.

Logemann, J., G. Jach, H. Tommerup, J. Mundy, and J. Schell. 1992.Expression of barley ribosom inactivating protein leads to fungalprotection in transgenic tobacco. Bio/Technol. 10:305-308.

Lucca, P., R.Hurrell, and I. Potrykus, 2001. Genetic engineering approaches toimprove the bioavailability and the level of iron in rice grains. Theor.Appl. Genet. 102: 392-397.

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Golden_Rice.jpg

http://www.isaaa.org/.../ 2011/ppts/Randy Hautea

http://www.isaaa.org/.../ 2011/ppts/Randy Hautea

Setyo Dwi Utomo

88

Maddaloni, M., F. Forlani, V. Balmas, G. Donini, L. Stasse, L. Corazza, and M.Motto. 1997. Tolerance to the fungal pathogen Rhizoctonia solani AG4 oftransgenic tobacco expressing the maize ribosome-inactivating protein b-32. Transgenic Res. 6:393-402.

Magdalita, P.M., A.C. Laurena, B.M. Yabut-Perez, V.N. Villeas, E.M.T.Mendoza, and J.R. Botella. 2001. Progress in the development oftransenic papaya: Transformation of Solo papaya using ACC synthaseantisense construct. Acta Hort. 575:171-176.

Mazur, B.J. and S.C. Falco. 1989. The development of herbicide resistant crops.Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 40:441-456.

McClean, P. Tanpa tahun. Biotechnology: Principles, Applications, and SocialImplications. From Protein to Product. The techniques used by thebiotechnology industry to modify genes and introduce them intotransgenic organisms. Power point. Department of Plant Science, NorthDakota State University. USA. www.ag.ndsu.nodak.edu/.../techniques-ofbiot. Diakses 15 Maret 2012.

Mourgues, F., M.N, Brisset, and E. Chevreau. 1998. Strategies to improveplant resistance to bacterial diseases through genetic engineering.TIBTECH 16:203-210.

Nelson R, S.M. McCormick , X. Delannay, P. Dube, J. Layton J, et al. 1988.Virus tolerance, plant growth and field performance of transgenic tomatoplants expressing the coat protein from tobacco mosaic virus.Bio/Technology 6:403–9.

Norelli, J.L., H.S. Aldwinckle, L. Destefano Beltran, and J.M. Jaynes. 1994.Transgenic ‘Mallling 26’ apple expressing the attacin E gene has increasedresistance to Erwinia amylovora. Euphtica 77: 123-128.

Office of Food Biotechnology-Health Canada. 1999. Glyphosate Tolerant Corn,GA21. www.hc-sc.gc.ca/fn-an/gmf-agm/appro/ofb-099-133-a-eng.php.Accessed 12 May, 2012.

Padgette, S.R., K.H. Kolacz, X. Delannay, D.B. Re, B.J. LaVallee, C.N.,Tinius,W.K. Rhodes, Y.I.Otero, G.F. Barry, D.A., Eichholtz, V.M., Peschke,D.L.,Nida N.B.Taylor, and G.M. Kishore. 1995. Development,identification, and characterization of a glyphosate-tolerant soybean line.Crop Sci. 35:1451–1461.

Paine, J.A., C.A. Shipton, S. Chaggar, R.M. Howells, M.J. Kennedy, G. Vernon,S.Y. Wright, E. Hinchliffe, J.L. Adams, A.L. Silverstone, and R. Drake.2005. A new version of golden rice with increased pro-vitamin A content.Nature Biotechnol. 23:482-487.

http://www.hc-sc.gc.ca/fn-an/gmf-agm/appro/ofb-099-133-a-eng.php


89

Pardal, S.J. , I. Mariska, E.G. Lestari, dan Slamet. 2004. Regenerasi tanamandan transformasi genetik salak pondoh untuk rekayasa buah partenokarpi(Plant regeneration and genetic transformation of salac cv. Pondoh forparthenocarpic fruits. Jurnal Biotek. Pertanian 9(2): 49-55.

Pardal, S.J., G.A. Wattimena, H. Aswidinnoor, dan M. Herman. 2005.Transformasi genetik kedelai dengan gen proteinase inhibitor IImenggunakan teknik penembakan partikel. Jurnal AgroBiogen 1(2):53-61.

Powell-Abel, P., R.S. Nelson, N. Hoffmann S.G. Rogers et al. 1986. Delayof disease development in transgenic plants that express the tobaccomosaic virus coat protein gene. Science 232:738–43.

Prasetiyono, J. dan Tasliah. 2003. Strategi pendekatan bioteknologi untukpemuliaan tanaman toleran keracunan aluminium. J. Ilmu Pertanian 10(1):81-84.

Querci, M. and M. Mazzara. No year. The analysis of food samples for thepresence of genetically modified organisms. Session 7. Characteristics ofRoundup Ready Soybean, MON810 Maize, and Bt-176 Maize. JRCEuropean Commission. www.gmo-crl.jrc.ec.europa.eu/capacitybuilding/manuals. Accessed 14 May 2012.

Rao, K.V., K. S. Rathore, T. K. Hodges, X. Fu, E. Stoger, D. Sudhakar, S.Williams, P. Christou, M. Bharati, D. P. Brown, K.S. Powell, J. Spence,A.M.R. Gatehouse, and J.A. Gatehouse. 1998. Expression of snowdroplectin (GNA) in transgenic rice plants confers resistance to rice brownplanthopper. Plant J. 15 (4):469-477.

Rotino, G.L., N. Acciarri, E. Sabatini, G. Mennella, R.L. Scalzo, A. Maestrelli,B. Molesini, T. Pandolfini, J. Scalzo, B. Mezzetti, and A. Spena. 2005.Open field trial of genetically modified parthenocarpic tomato:seedlessness and fruit quality. BMC Biotechnol. 5:32.

Sagi, L. 2004. Engineering resistance to pathogenic bacteria.http://www.promusa.org/research/genetic_transfo_strategies_bacteria.pdf.

Schaub, P., S. Al-Babili, R. Drake, and P.R. Beyer. 2005. Why is rice golden(yellow) instead of red? Plant Physiol. 138:441-450.

Scholthof, K.C., H.B. Scholthof, and A. O. Jackson. 1993. Control of PlantVirus Diseases by Pathogen-Derived Resistance in Transgenic Plants.Plant Physiol. 102: 7-12.

http://www.gmo-crl.jrc.ec.europa.eu/capacity

Setyo Dwi Utomo

90

Serrano, C., P. Arce –Johnson, H. Torres, M. Gebbauer, M. Gutierrez, M.Moreno, X. Jordana, A. Venegas, J. Kalazich, and L. Holoigue. 2000.Expression of the chichken lysozeme gene in potato enhances resistance toinfection by Erwinia carotobora subsp. Atroseptica. Amer. J. Potato Res.77:191-199.

Slater, A., N.W. Scott, and M. R. Fowler. 2008. Plant Biotechnology: theGenetic manipulation of Plants. Second Edition. Oxford Univ. Press.Oxford, United Kingdom.

Song, W. Y., G.L. Wang, L.L. Chen, H.S. Kim, L.Y. Pi, T. Holsten, J. Gardner,B. Wang, W.X. Zhai, L.H. Zhu, C. Fauquet, and P. Ronald. 1995. Areceptor kinase-like protein encoded by the rice resistance gene, Xa21.Science 270:804-1806

Thompson, C.J., N.R. Movva, R. Tizard, R. Crameri, J.E. Davies, M.Lauwereys, and J. Botterman. 1987. Characterization of the herbicide-resistance gene bar from Streptomyces hygroscopicus. EMBO J. 6:2519–2523.

Thomson, J.A. 2006. GM Crops: the Impact and the Potential. CSIRO Publ.,Collingwood, VIC, Australia.

Tu, J., K. Datta, G.S. Khush, Q. Zhang, and S.K. Datta. 2000. Field performanceof Xa21 transgenic indica rice (Oryza sativa L.), IR72. Theor. Appl.Genet. 101:15-20.

Tu, J., I. Ona, Q. Zhang, T.W. Mew, G.S. Khush, and S.K. Datta, 1998.Transgenic rice variety ‘IR72’ with Xa21 is resistance to bacterial blight.Theor. Appl. Genet. 97: 31036.

Wu, G., B.J. Shortt, E.B. Lawrenc, E. B. Levine, K.C. Fitzsimmons, and D. M.Shah. 1995. Disease resistance conferred by expression of a gene encodingH2O2-generating glucose oxidase in transgenic potato plants. Plant Cell7:1357-1368.

Xu, X., Q.Gan, R. C. Clough, K. M. Pappu, , J. A. Howard, J.A. Baez, K. Wang.2011. Hydroxylation of recombinant human collagen type I alpha 1 intransgenic maize co-expressed with a recombinant human prolyl 4-hydroxylase. BMC Biotechnology 11: 69-80.

Ye, X., Al-Babili, S., Kloeti, A., Zhang, J., Lucca, P., Beyer, P. & Potrykus, I.2000. Engineering provitamin A (b-carotene) biosynthetic pathway into(carotenoid-free) rice endosperm. Science 287:303-305.

http://www.agron.iastate.edu/ptf/publications/Xu_et_al_BMC_Biotech_2011.pdf




91

Zakharchenko, N.S., E.B. Rukavstova, A.T. Gudkov, and Y.I. Buryanov. 2005.Enhanced resistance to phytopathogenic bacteria in transgenic tobaccoplants with synthetic gene of antimicrobial peptide cecropin P1. RussianJ. Genetics 41(11): 1187-1193.

Zhai, W.X., W.M. Wang, Y.L.Zhou, X.B. Li, X.W. Zheng, Q. Zhang, G.L.Wang, and L.H. Zhu. 2002. Breeding bacterial blight-resistant hybrid ricewith the cloned bacterial blight resistance gene Xa21. Mol. Breed. 8:285-293.

Zhai, W.X., X.B. Li, W.Z. Tian, Y.L.Zhou, X.B. Pan, S.Y. Cao, X.F. Zhao, Q.Zhang, and L.H. Zhu. 2000. Introduction of a rice blight resistance gene,Xa21, into five Chinese rice varieties through an agrobacterium-mediatedsystem. Science in China Series C 43:361-368.

iv. gen-gen penyandi sifat unggul dan...

Documents