PROSES PEMBENTUKAN AKAR RAMBUT

satunya Cucurbitaceae yang diperbanyak melalui stek. Daun dan buah muda biasanya dimanfaatkan sebagai sayuran Boonkerd et al. 1994.

4. Trichosanthes cucumirena L. var anguina L. Haines

Trichosanthes cucumirena L. var anguina L. Haines, di Indonesia ada yang menyebutnya paria belut atau paria ular. Tempat tumbuh pada dataran rendah tropis, tidak tahan kekeringan, perlu kelembaban tinggi, dan tidak tahan genangan. Tanaman ini merupakan tanaman tahunan, berumah satu, berbatang lunak, dan tumbuh menjalar. Daunnya sederhana dengan 5-7 lobi, berukuran 7-25cm x 8-20 cm, berambut halus, panjang tangkai daun 2-10 cm. Bunga jantan terdiri dari 5 bunga atau lebih, panjang tangkai bunga 10-30 cm. Buah silindris memanjang, berukuran 30-180 cm x 2-10 cm, berwarna hijau keputihan saat masih muda dan berubah kemerahan setelah tua. Biji tebal, berwarna cokelat, panjang 1-1,5 cm. Berbunga sekitar 5 minggu setelah tanam, bunga jantan muncul lebih dulu, kira- kira tiga hari kemudian diikuti bunga betina, penyerbukan dibantu serangga. Buah muda berwarna hijau, dipanen 12-20 hari setelah berbunga atau setelah mencapai panjang 30-60 cm, sedangkan buah tua 1-2 bulan kemudian. Perbanyakan tanaman melalui biji, yang dipanen setelah buah benar-benar masak. Bagian tanaman yang dimanfaatkan buahnya, digunakan sebagai sayuran Gildemacher et al. 1994.

B. PROSES PEMBENTUKAN AKAR RAMBUT

Agrobacterium adalah genus bakteri tanah familia Rhizobiaceae yang bersifat gram negatif. Spesies Agrobacterium yang bersifat parasit pada tanaman dan sudah dikenal luas adalah Agrobacterium tumefaciens dan Agrobacterium rhizogenes . Kedua Agrobacterium tersebut dapat menginfeksi berbagai tanaman spesies dikotil serta beberapa monokotil. A. tumefaciens menyebabkan timbulnya tumor, sedangkan A. rhizogenes menyebabkan tumbuhnya akar adventif pada tanaman yang terinfeksi. Timbulnya tumor maupun akar adventif tersebut akibat ditransfernya sebagian materi genetik T-DNA dari Ti-plasmid A. tumefaciens atau Ri-plasmid A. rhizogenes ke genom tanaman. Menurut McClean 1998 pada proses transfer T-DNA terdapat dua tahap penting yaitu terjadinya kontak antara Agrobacterium dengan sel tanaman dan proses transfer T-DNA, dimana masing-masing tahap melibatkan sekelompok gen yang berbeda. Selanjutnya adalah proses integrasi T-DNA didalam kromosom tanaman. a Kontak antara Agrobacterium dengan sel tanaman Dalam tahap ini diperlukan peranan dari gen-gen kromosom antara lain dua lokus yang saling berpautan yaitu chvA dan chvB, dimana chvB berfungsi mensintesis β-1-2glukan dan chvA mensekresikan senyawa tersebut. Mutasi pada dua lokus tersebut menurunkan kemampuan Agrobacterium untuk kontak dengan sel tanaman. Gen lainnya adalah pscA ExoC berperan dalam sintesis polisakarida ekstraseluler. b Proses transfer DNA ke sel tanaman Didalam proses transfer melibatkan berbagai gen vir yang terdiri dari virA, virB, virD dan virG yang berpenanan dalam proses transfer, virC dan virE untuk meningkatkan efisiensi transfer. Pada sel tanaman terluka mengeluarkan suatu senyawa fenol dengan BM rendah yaitu asetosiringone AS atau hidroksi asetosiringone OH-AS. AS akan menginduksi ekspresi gen vir pada Agrobacterium melalui dua sistem komponen yaitu komponen sensor disandi oleh gen virA, dan komponen regulator oleh gen virG. VirA merupakan protein membran dalam, berfungsi sebagai khemoreseptor untuk menangkap AS. Dengan terdeteksinya senyawa AS oleh reseptor virA, AS ditransduksikan dari sensor virA ke regulator virG, mengakibatkan terjadinya aktivasi virG. Selanjutnya virG mengaktivasi ekspresi gen vir lainnya, diikuti terjadinya perubahan pada elemen T-DNA. Gen virD memproduksi protein virD1 dan virD2 yang berfungsi sebagai endonuklease untuk memotong kedua border dari T-DNA sehingga dihasilkan utas T T-strand, yaitu molekul intermediet yang ditransfer dari Agrobacterium ke sel tanaman. Gen virC menghasilkan dua polipeptida yang berfungsi meningkatkan aktivitas virD1 dan virD2 sebagai nuklease pada T-DNA border. Gen virE memproduksi protein virE2 yang berperan dalam memproses utas T menjadi DNA utas tunggal dan berikatan dengan T-DNA utas tunggal tersebut membentuk ”ssDNA binding protein”. Selain virE2 protein lainnya yang berikatan dengan DNA utas tunggal adalah protein virD2 yang berikatan pada ujung 5 , kedua protein tersebut berfungsi melindungi utas T dari degradasi nuklease. Fungsi virD2 lainnya adalah sebagai helikase yang menjaga agar utas T tidak menggulung sehingga tetap dalam posisinya, dan sebagai pilot yang memandu transfer utas T dari Agrobacterium ke sel tanaman. Protein produk dari gen virB diduga berfungsi mengarahkan transfer T-DNA melalui membran Agrobacterium. Selanjutnya transfer T-DNA dari Agrobacterium ke sel tanaman dipandu oleh protein virD2. c Integrasi T-DNA ke genom tanaman Tahap ini diawali dengan interaksi antara protein virD2 yang terdapat pada ujung 5’ dari T -DNA dengan titik potong nick pada DNA tanaman. DNA utas tunggal menempel pada suatu utas DNA tanaman dan terjadi pemilinan pada DNA tanaman yang menghasilkan titik potong kedua. Masing-masing utas dari T-DNA berligasi dengan DNA tanaman dan menghasilkan utas homolog. Penyusunan kembali dan replikasi dari titik potong yang berturutan pada DNA tanaman menghasilkan duplikasi dan perubahan susunan pada DNA target. A. rhizogenes mentransfer T-DNA dari Ri root inducing plasmid ke sel tanaman yang diinfeksinya. Didalam Ri plasmid terdapat gen yang berfungsi mendorong pertumbuhan akar adventif. Ri plasmid. membawa satu atau beberapa T-DNA, dan dapat mentransfernya satu persatu atau beberapa T-DNA sekaligus. Ri plasmid selain membawa gen yang mendorong pertumbuhan akar adventif, juga membawa gen penyandi enzim yang memproduksi dan mensekresikan opin. Senyawa opin merupakan substrat pertumbuhan bagi Agrobacterium. Berdasarkan jenis opin yang diproduksi, antara lain terdapat A. rhizogenes strain mannopin dan A. rhizogenes strain agropin. A. rhizogenes strain manopin hanya mempunyai satu T-DNA. Sedangkan strain agropin mempunyai dua T-DNA yaitu TL-DNA dan TR-DNA. Salah satu dari T-DNA yaitu TR-DNA mempunyai homologi dengan T-DNA A. tumefaciens, yaitu gen iaaM dan iaaH yang meregulasi biosintesis auksin, dan gen penyandi sintase yaitu gen ags yang menyandi agropin. Sedangkan TL-DNA mempunyai beberapa homologi dengan T-DNA dari strain manopin. Pada kondisi tertentu TL-DNA tanpa TR-DNA dapat menginduksi pembentukan akar rambut, tetapi pada kondisi lainnya memerlukan TR-DNA, diduga meningkatnya biosintesis auksin endogen memacu kerja gen TL-DNA Nilsson dan Olsson, 1997. Analisis sekuens terhadap TL-DNA mengindikasikan adanya 18 open reading frame ORF, tetapi dari 18 ORF tersebut hanya 4 lokus yang berpengaruh terhadap morfologi akar rambut yang dihasilkan. Lokus tersebut adalah root locus A-D rolA-D, yaitu rolA ORF 10, rolB ORF11, rolC ORF12 dan rolD ORF15. Akar yang diinduksi oleh oleh T-DNA mutant rolA mempunyai fenotipe lurus. Mutan rolB menyebabkan A. rhizogenes tidak virulen, menunjukkan begitu pentingnya lokus rolB pada induksi akar. Mutant rolC terjadi penghambatan pertumbuhan akar, sedangkan mutant rolD meningkatkan pembentukan kalus sehingga menghambat pertumbuhan akar Oono et al. 1993. Pada pembentukan akar rambut yang paling berpengaruh adalah gen rolA dan gen rolB, dimana gen rolA diduga berpengaruh terhadap rasio sitokininauksin. Sedangkan gen rolB bekerja melalui dua mekanisme, yaitu : 1 meningkatkan pool auksin aktif bebas dengan memediasi terjadinya hidrolisis IAA konjugat yang tidak aktif, 2 meningkatkan sensitivitas sel terhadap IAA. Nilsson dan Olsson, 1997. Selain itu gen rolB diduga mendorong pembentukan meristem. Gen rolA maupun rolB secara tunggal mampu menginduksi pertumbuhan akar rambut, sedangkan gen rol C memerlukan promoter yang kuat 35S promoter. Tetapi bila semua gen rol berada bersama-sama akan bekerja secara sinergis dan cenderung mempunyai efek lebih kuat dibanding dalam keadaan tunggal Nilsson dan Olsson, 1997. Meskipun produksi akar rambut akibat infeksi A. rhizogenes merupakan hasil proses transfer gen seperti pada tumor akibat infeksi A. tumefaciens, tetapi proses yang terjadi pasca infeksi sangat berbeda. Selain itu sejumlah gen yang terlibat juga berbeda, dalam hal ini ekspresi gen rol terutama gen rolB sangat penting untuk terjadinya akar rambut. Sedangkan ORF lainnya seperti gen iaaM dan iaaH hanya merupakan faktor pelengkap yang diperlukan untuk terbentuknya akar rambut. Perbedaan lainnya antara crown gall dan akar rambut adalah crown gall terdiri dari sel yang tidak terdeferensiasi, tumbuh dengan cepat membentuk tumor yang terdiri dari sel-sel tertransformasi dan sel-sel non-transformasi. Karena pada crown gall seringkali terjadi difusi auksin dan sitokinin yang disintesis oleh sel tertransformasi ke sel sekitar yang tidak tertransformasi. Sebaliknya akar rambut terdiri dari sel-sel yang terdeferensiasi dan tertransformasi, karena akar rambut berasal dari sel tunggal yang tertransformasi Nilsson dan Olsson, 1997. Pola ekspresi gen rol menunjukkan sel target pada proses infeksi dan hampir semua gen rol mempunyai persamaan pola ekspresi yaitu pada jaringan tertentu tissue specific expression terutama meristem akar dan floem. Kecuali gen rolD ekspresinya diregulasi oleh perkembangan tanaman developmentally regulated expression , terjadi pada fase elongasiekspansi dan pemasakan jaringan. Promoter rolB terekspresi pada parenkhim floem dan sel ray, demikian pula promoter rol C diekspresikan pada sel floem Nilsson et al. 1997. Altamura et al. 1991 melaporkan ada korelasi tinggi antara ekspresi gen rol dan inisiasi akar, yang ditunjukkan dengan diekspresikannya promoter rolB dan rolC pada sel-sel pericycle sebelum dan selama inisiasi serta pertumbuhan akar adventif. Menurut Maurel et al. 1994, promoter rolB diaktivasi oleh auksin, sedangkan aktivitas rolC dimodulasi oleh sukrosa. Kandungan sukrosa paling tinggi terdapat didalam floem dimana sukrosa ditransportasikan. Sedangkan konsentrasi IAA maksimal terdapat didalam pembuluh kambium, tetapi sejumlah IAA juga ditransportasikan melalui floem. Pengaturan promoter rolB dan rolC oleh sukrosa dan auksin menunjukkan pentingnya peranan kedua senyawa tersebut selama inisiasi akar, keduanya merupakan komponen yang diperlukan dalam induksi akar adventif. Oleh karena itu sel-sel dengan kandungan sukrosa dan auksin tinggi kompeten sebagai asal meristem akar dan merupakan sel target yang ideal untuk infeksi A. rhizogenes, sel-sel tersebut adalah sel ray dan sel floem.

C. BIOSINTESIS PROTEIN PADA TANAMAN