Transformasi Genetika Pada Padi (Oryza sativa L.) Kultivar Rajalele (Javanica) Melalui Agrobacterium tumefaciens
TRANSFORMASI GENETlKA PADA PADl (Oryza sativa L.)
KULTIVAR RAJALELE (JAVANICA)
MELALUI Agrobacterium tume!aciells
MAYA FIRDAUSI PRAYUDHANI
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
1998
RlNGKASAN
MA YA FIRDAUSI PRAYUDHANI. Trunsformnsi Gcnctiku pndn Padi (O(l'za saril'a L.) Kultivar
RajaJclc (Juvanica) Mclalui Agrobacleriul1I fllme/aciells (Genetic Trans/ormation of 11ldolleS;11l1
JlIl'lInica Rice (Orrza sativa L.) CI'. Raja/ele Mediatell by Agrohacterilll11 tllmefacien.\'). Dibimbing oleh
PUSPA DEWI TJONDRONEGORO dan INEZ HORTENSE SLAMET-LOE)))N.
Transformasi genetika melalui Agrobaclerium lume/llciens telah banyak dilakukan pada lanaman
dikoti!. Dengan penyesuaian kondisi kokultivasi. transfom,"si genetika melalui A. /umejaciens dapal
dilakukan pada tanaman monokotil termasuk padi (Oryza sa/iva L.). Pada penclitian ini transformas;
genetika dilakukan pada kultivar padi lokallndonesia (Rajalele) melalui A. IUmejaciens.
Padi kultivar Rajalele transgenik telah berhasil dirakit melalui A. lume/aciens yang mengandung vektor
ganda (biner) dan penyesuaian kondisi kokultivasi berupa penambahan senyawa fenolik acelmyringone,
glukosa dan pH ekstraseluler 5.2. Sebagai pembanding, transformasi juga berhasil dilakukan pada kultivar
koshihikari (ras Japonica).
Gen-gen penyandi enzim hygromycin phosphotransferase (HPT) dan I)-glucuronidase yang terdapat
di dalam vektor ganda pIG 121 Hm berhasil disisipkan ke kromosom padi kultivar Raja1ele melalui A.
ｬｵｭｾｲ｡｣ｩ･ｮｳ＠
strain super virulen EHA 101 pada kerapatan 2.10', 5. 10' dan 10· sel/ml dengan hasil yang
tidak berbeda nyata dcngan kultivar Koshihikari.
Kerapatan 2. 10' sel/m! memberikan hasil kalus transgenik tertinggi, sedangkan jumlab tanaman
transgenik tertinggi dilmsilkan dari kalus yang dikokultivasi pada kerapatan 5. 10' sellm!.
Uji GUS menunjukkan babwa kalus transgenik mengekspresikan gen gus, sedangkan analisis DNA
total tanaman transgenik dengan PCR menunjukkan babwa gen hpl telab tersisip di kromosom tanaman
padi.
TRANSFORMASI GENETIKA PADA PADI (Oryza sativa L.)
KULTIVAR RAJALELE (JA V ANICA)
MELALUI Agrobacterium tumefaciells
MAYA FIRDAUSI PRAYUDHANI
Skripsi
sebagai salab satu syarat untuk memperoleh gelar
Srujana Sains
pada
Jurusan Biologi
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERT ANIAN BOGOR
BOGOR
1998
Judul
Transformasi Genetika pada Padi (O/yza sativa L.) Kultivar Rajalele (Javanica) Melalui Agrobaclerillm Illmefaciells
Nama
Maya Firdausi Prayudhani
NIM
G29.0399
Menyetujui,
ｾＭｩ＠
Dr. Ir. Puspa Dewi Tjondronegoro
.----
Dr. Ir. Inez Hortense Slamet Loedin
Pembimbing II
Pembimbing I
Ketua Jurusan
Tanggal Lulus : 15 Januari 1998
ｾＬ［Ｍ
I
I ')"-;"
,( ())/(,/
RIWAYATHIDUP
Penulis Dilahirkan di Jakarta pada tanggal 22 Marct 1974 sebagai anak pcrtama dari cmral
bersaudara, anak dari pasangan Hambali Mansur dan Sofiyah.
Tahun 1992 penulis lulus dari SMA Negeri Bangil dan kemudian masuk ke IPB melalui jalur
Undangan Seleksi Masuk IPB pada tahun yang sarna. Tahun 1993 penulis memilih Jurusan Biologi
Fakultas Matematika dan I1mu Pengetahuan Alam.
Selama masa perkuliahan, penulis pemah menjadi asisten mata ajaran Biologi 1994-1995, asisten
mata ajaran Genetika Dasar 1996, dan asisten mata ajaran Fisiologi Tumbuhan 1997. Selain itu penulis
juga berkesempatan menjadi pegawai honorer di Pusat Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi LIPI.
PRAKATA
Syukul' Alhamdulillah, penulis pan.iatkan kehadirnt Allah SWT. yang telah memberikan rahmat,
hidayah dan karunia-Nya sehingga penulis dapal menyelesaikan karya ilmiah yang ber.iudul Transformasi
Genetik pada Padi (Oryza saliva L) Kultivar Rajalele (Javaniea) Melalui Agrobaelerium
ｬｵｭｾｦ｡｣ｩ･ｮｳＮ＠
Shalawat serta salam selalu lereurah kepada Nabi Muhammad SAW. yang lelah menyampaikan keagungan Islam kepada umalnya lidak lerkeeuali akan lingginya penghargaan Islam lerhadap I1mu Pengetahuan.
Karya i1miah ini merupakan hasil penelilian yang dilaksanakan di Laboralorium Fisiologi
Tumbuhan Jurusan Biologi FMIPA IPB dan di Pusal Penelitian dan Pengembangan Bioleknologi LlPI
(Puslitbang Bioteknologi LlPI) Cibinong dari bulan Mei 1996 sampai bulan Seplember 1997.
Dalam kesempalan illi penulis menyampaikan penghargaan dan terima kasih yang mendalam
lerutama kepada Ibu Dr. 11'. Puspa Dewi Tjondronegoro dan Ibu Dr. Ir. Inez Hortense Slamel-Loedin
selaku pembimbing alas segala bimbingan, nasehal serta saran-saran maupun kritik beliau, Bapak Dr. Jr.
Suharsono, DEA dari komisi pendidikan Jurusan Biologi alas saran dan kritik beHau. Terima kasih juga
penulis ueapkan
kepada Mbak Wuryan serta rekan-rekan kerja kelompok Padi, staf dan tekIDsi
Puslitbang Bioteknologi LIPI, Mbak Neni serta slaf dan lekIDsi Laboratorium Fisiologi Tumbuhan
Jurusan Biologi FMlPA IPB, Laboralorium Biologi Terpadu Jurusan Biologi FMIPA IPB dan Bapak Tri
Atmowidi (Laboralorium Zoologi Jurusan Biologi FMIPA IPB) atas segala bantuan lekIDs selama
penelilian, kepada rekan-rekan di Jurusan Biologi, Imapas, Cikabuyutan IA dan semua pihak yang tidak
dapal disebutkan satu persatu alas semua bantuannya.
Curahan dan limpahan lerima kasih yang lak lerhingga juga penulis ueapkan kepada Ayahanda
Hambali Mansur, Ibunda Sofiyah Hambali, Masila, Wirda, Mawdudi, Pak Nur, Keluarga Hj. Rahayu
Ningsih dan Keluarga H. Mansur Moekri alas segala do'a dan dukungannya kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa dalam tulisan ini masih ada kekurangannya, namun demikian penulis
berharap semoga karya ilmiah illi bermanfaat. Amin.
Bogor, Januari 1998
Maya Firdausi Prayudhani
DAFTARISI
l-Ialaman
DAFTAR GAM BAR ____________________ ...................................................................... vi
DAFTAR T ABEL ............................................................................................ _ vi
DAFT AR LAMPIRAN .......................................................................................
vii
PENDAHULUAN
Latar Belakang .............................................................................................
Tujuan .......................................................................................................
I
3
BAHAN DAN METODE
ｾ＠
......................................................................................................
4
ｐ･ｭ｢ｮｴｵｫｾ＠
Kalus .......................................................................................
Kultur Bakteri ..............................................................................................
Kokultivasi .................................................................................................
Seleksi Kalus ............................................................................................ ...
Uji GUS .....................................................................................................
Isolasi DNA untuk PCR ..................................................................................
ｐ･ｲ｢ｾｹ｡ｫｮ＠
DNA ､･ｮｧｾ＠
PCR (Polymerase Chain Reaction) ....................................
Analisis Data ...............................................................................................
4
4
4
4
4
5
5
5
BASIL ...........................................................................................................
6
PEMBAHASAN ............................................................................................ ....
9
KESIMPULAN ................................................................................................. I I
DAFTARPUSTAKA .......................................................................................... 12
LAMPIRAN ..................................................................................................... 14
DAFTAR GAMBAR
No
Halaman
Tell.,
I. Seleksi kalus pada media higromisin ....... .......... ...... ... ................. ......... ...... ....... ... 6
" Ekspresi geo gus pada salah satu kalus (A) dan daun (B) ............................................. 7
3. Hasil analisis PCR . ... .... ................................ .......... ........ ... ......................... .... 8
Lampiran
1. 1alur evolusi dua varietas terbudidaya (Lu dan Chang, 1980) ........................................ 15
2. Peta genetika A. lumefaciens EHA 101 (piG 121 Hm) (Hiei el aJ., 1994) ..........................
15
3. Perkembangan kalus ................................... .............. ................... ..... ..............
16
4. Perkembangan kalus sampai planlet ..................................................................... 17
DAFT AR TABEL
Halaman
No
Tel
KULTIVAR RAJALELE (JAVANICA)
MELALUI Agrobacterium tume!aciells
MAYA FIRDAUSI PRAYUDHANI
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
1998
RlNGKASAN
MA YA FIRDAUSI PRAYUDHANI. Trunsformnsi Gcnctiku pndn Padi (O(l'za saril'a L.) Kultivar
RajaJclc (Juvanica) Mclalui Agrobacleriul1I fllme/aciells (Genetic Trans/ormation of 11ldolleS;11l1
JlIl'lInica Rice (Orrza sativa L.) CI'. Raja/ele Mediatell by Agrohacterilll11 tllmefacien.\'). Dibimbing oleh
PUSPA DEWI TJONDRONEGORO dan INEZ HORTENSE SLAMET-LOE)))N.
Transformasi genetika melalui Agrobaclerium lume/llciens telah banyak dilakukan pada lanaman
dikoti!. Dengan penyesuaian kondisi kokultivasi. transfom,"si genetika melalui A. /umejaciens dapal
dilakukan pada tanaman monokotil termasuk padi (Oryza sa/iva L.). Pada penclitian ini transformas;
genetika dilakukan pada kultivar padi lokallndonesia (Rajalele) melalui A. IUmejaciens.
Padi kultivar Rajalele transgenik telah berhasil dirakit melalui A. lume/aciens yang mengandung vektor
ganda (biner) dan penyesuaian kondisi kokultivasi berupa penambahan senyawa fenolik acelmyringone,
glukosa dan pH ekstraseluler 5.2. Sebagai pembanding, transformasi juga berhasil dilakukan pada kultivar
koshihikari (ras Japonica).
Gen-gen penyandi enzim hygromycin phosphotransferase (HPT) dan I)-glucuronidase yang terdapat
di dalam vektor ganda pIG 121 Hm berhasil disisipkan ke kromosom padi kultivar Raja1ele melalui A.
ｬｵｭｾｲ｡｣ｩ･ｮｳ＠
strain super virulen EHA 101 pada kerapatan 2.10', 5. 10' dan 10· sel/ml dengan hasil yang
tidak berbeda nyata dcngan kultivar Koshihikari.
Kerapatan 2. 10' sel/m! memberikan hasil kalus transgenik tertinggi, sedangkan jumlab tanaman
transgenik tertinggi dilmsilkan dari kalus yang dikokultivasi pada kerapatan 5. 10' sellm!.
Uji GUS menunjukkan babwa kalus transgenik mengekspresikan gen gus, sedangkan analisis DNA
total tanaman transgenik dengan PCR menunjukkan babwa gen hpl telab tersisip di kromosom tanaman
padi.
TRANSFORMASI GENETIKA PADA PADI (Oryza sativa L.)
KULTIVAR RAJALELE (JA V ANICA)
MELALUI Agrobacterium tumefaciells
MAYA FIRDAUSI PRAYUDHANI
Skripsi
sebagai salab satu syarat untuk memperoleh gelar
Srujana Sains
pada
Jurusan Biologi
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERT ANIAN BOGOR
BOGOR
1998
Judul
Transformasi Genetika pada Padi (O/yza sativa L.) Kultivar Rajalele (Javanica) Melalui Agrobaclerillm Illmefaciells
Nama
Maya Firdausi Prayudhani
NIM
G29.0399
Menyetujui,
ｾＭｩ＠
Dr. Ir. Puspa Dewi Tjondronegoro
.----
Dr. Ir. Inez Hortense Slamet Loedin
Pembimbing II
Pembimbing I
Ketua Jurusan
Tanggal Lulus : 15 Januari 1998
ｾＬ［Ｍ
I
I ')"-;"
,( ())/(,/
RIWAYATHIDUP
Penulis Dilahirkan di Jakarta pada tanggal 22 Marct 1974 sebagai anak pcrtama dari cmral
bersaudara, anak dari pasangan Hambali Mansur dan Sofiyah.
Tahun 1992 penulis lulus dari SMA Negeri Bangil dan kemudian masuk ke IPB melalui jalur
Undangan Seleksi Masuk IPB pada tahun yang sarna. Tahun 1993 penulis memilih Jurusan Biologi
Fakultas Matematika dan I1mu Pengetahuan Alam.
Selama masa perkuliahan, penulis pemah menjadi asisten mata ajaran Biologi 1994-1995, asisten
mata ajaran Genetika Dasar 1996, dan asisten mata ajaran Fisiologi Tumbuhan 1997. Selain itu penulis
juga berkesempatan menjadi pegawai honorer di Pusat Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi LIPI.
PRAKATA
Syukul' Alhamdulillah, penulis pan.iatkan kehadirnt Allah SWT. yang telah memberikan rahmat,
hidayah dan karunia-Nya sehingga penulis dapal menyelesaikan karya ilmiah yang ber.iudul Transformasi
Genetik pada Padi (Oryza saliva L) Kultivar Rajalele (Javaniea) Melalui Agrobaelerium
ｬｵｭｾｦ｡｣ｩ･ｮｳＮ＠
Shalawat serta salam selalu lereurah kepada Nabi Muhammad SAW. yang lelah menyampaikan keagungan Islam kepada umalnya lidak lerkeeuali akan lingginya penghargaan Islam lerhadap I1mu Pengetahuan.
Karya i1miah ini merupakan hasil penelilian yang dilaksanakan di Laboralorium Fisiologi
Tumbuhan Jurusan Biologi FMIPA IPB dan di Pusal Penelitian dan Pengembangan Bioleknologi LlPI
(Puslitbang Bioteknologi LlPI) Cibinong dari bulan Mei 1996 sampai bulan Seplember 1997.
Dalam kesempalan illi penulis menyampaikan penghargaan dan terima kasih yang mendalam
lerutama kepada Ibu Dr. 11'. Puspa Dewi Tjondronegoro dan Ibu Dr. Ir. Inez Hortense Slamel-Loedin
selaku pembimbing alas segala bimbingan, nasehal serta saran-saran maupun kritik beliau, Bapak Dr. Jr.
Suharsono, DEA dari komisi pendidikan Jurusan Biologi alas saran dan kritik beHau. Terima kasih juga
penulis ueapkan
kepada Mbak Wuryan serta rekan-rekan kerja kelompok Padi, staf dan tekIDsi
Puslitbang Bioteknologi LIPI, Mbak Neni serta slaf dan lekIDsi Laboratorium Fisiologi Tumbuhan
Jurusan Biologi FMlPA IPB, Laboralorium Biologi Terpadu Jurusan Biologi FMIPA IPB dan Bapak Tri
Atmowidi (Laboralorium Zoologi Jurusan Biologi FMIPA IPB) atas segala bantuan lekIDs selama
penelilian, kepada rekan-rekan di Jurusan Biologi, Imapas, Cikabuyutan IA dan semua pihak yang tidak
dapal disebutkan satu persatu alas semua bantuannya.
Curahan dan limpahan lerima kasih yang lak lerhingga juga penulis ueapkan kepada Ayahanda
Hambali Mansur, Ibunda Sofiyah Hambali, Masila, Wirda, Mawdudi, Pak Nur, Keluarga Hj. Rahayu
Ningsih dan Keluarga H. Mansur Moekri alas segala do'a dan dukungannya kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa dalam tulisan ini masih ada kekurangannya, namun demikian penulis
berharap semoga karya ilmiah illi bermanfaat. Amin.
Bogor, Januari 1998
Maya Firdausi Prayudhani
DAFTARISI
l-Ialaman
DAFTAR GAM BAR ____________________ ...................................................................... vi
DAFTAR T ABEL ............................................................................................ _ vi
DAFT AR LAMPIRAN .......................................................................................
vii
PENDAHULUAN
Latar Belakang .............................................................................................
Tujuan .......................................................................................................
I
3
BAHAN DAN METODE
ｾ＠
......................................................................................................
4
ｐ･ｭ｢ｮｴｵｫｾ＠
Kalus .......................................................................................
Kultur Bakteri ..............................................................................................
Kokultivasi .................................................................................................
Seleksi Kalus ............................................................................................ ...
Uji GUS .....................................................................................................
Isolasi DNA untuk PCR ..................................................................................
ｐ･ｲ｢ｾｹ｡ｫｮ＠
DNA ､･ｮｧｾ＠
PCR (Polymerase Chain Reaction) ....................................
Analisis Data ...............................................................................................
4
4
4
4
4
5
5
5
BASIL ...........................................................................................................
6
PEMBAHASAN ............................................................................................ ....
9
KESIMPULAN ................................................................................................. I I
DAFTARPUSTAKA .......................................................................................... 12
LAMPIRAN ..................................................................................................... 14
DAFTAR GAMBAR
No
Halaman
Tell.,
I. Seleksi kalus pada media higromisin ....... .......... ...... ... ................. ......... ...... ....... ... 6
" Ekspresi geo gus pada salah satu kalus (A) dan daun (B) ............................................. 7
3. Hasil analisis PCR . ... .... ................................ .......... ........ ... ......................... .... 8
Lampiran
1. 1alur evolusi dua varietas terbudidaya (Lu dan Chang, 1980) ........................................ 15
2. Peta genetika A. lumefaciens EHA 101 (piG 121 Hm) (Hiei el aJ., 1994) ..........................
15
3. Perkembangan kalus ................................... .............. ................... ..... ..............
16
4. Perkembangan kalus sampai planlet ..................................................................... 17
DAFT AR TABEL
Halaman
No
Tel