PENGARUH GA3 TERHADAP PRODUKSI ARTEMISININ MELALUI KULTUR PUCUK Artemisia annua L. The effect of GA3 to artemisinin content of Artemisia annua L. by in vitro culture

  

PENGARUH GA3 TERHADAP PRODUKSI ARTEMISININ

MELALUI KULTUR PUCUK Artemisia annua L.

  

The effect of GA3 to artemisinin content of Artemisia annua L. by in vitro culture

Nita Supriyati, Harto Widodo

  Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Tanaman Obat dan Obat Tradisional Badan Litbang Kesehatan Kementerian Kesehatan RI

  Jl. Raya Lawu Tawangmangu, Surakarta 57792 e-mail : nita_supriyati@yahoo.com

  

ABSTRAK

Malaria sampai saat ini masih menjadi masalah kesehatan terutama di daerah tropis karena tingkat morbi-

ditas dan mortalitasnya cukup tinggi. Artemisinin senyawa yang dihasilkan oleh tanaman Artemisia annua L.

merupakan obat harapan baru untuk mengatasi permasalahan malaria terutama yang disebabkan resisten-

si Plasmodium falciparum terhadap klorokuin. Penyediaan artemisinin masíh mengalami kendala produksi

secara sintesa karena memerlukan biaya yang besar dan sulit dilakukan. Kandungan artemisinin dalam ta-

naman sangat sedikit dan bervariasi, percobaan kultur tunas kemungkinan dapat meningkatkan kandungan

artemisinin. Kandungan nutrisi pada media tumbuh dapat mempengaruhi kandungan senyawa-senyawa yang

dihasilkan tanaman. Asam giberelat (GA3) merupakan zat pengatur tumbuh yang dapat mempengaruhi pem-

bentukan senyawa sesquiterpen lakton seperti halnya artemisinin. Untuk itu perlu dikembangkan percobaan

kultur in vitro A. annua L dengan pemberian GA3 sehingga diperoleh kandungan artemisinin yang lebih tinggi.

  

Penelitian ekperimental di laboraturium ini menggunakan Rancangan Acak lengkap (RAL), dengan 4 taraf

konsentrasi GA3, yaitu: 0; 0,01; 0,1; dan 1 mg/L. Eksplan ditumbuhkan pada media MS cair setalah umur 30

hari disubkultur pada medium padat sesuai perlakuan. Pemberian GA3 dengan konsentrasi 0,01, 0,1, dan 1

mg/L pada media berpengaruh penurunan berat basah dan berat kering secara nyata namun berpengaruh

tidak nyata terhadap penurunan kandungan artemisinin kultur pucuk A. annua L. (p=0,05).

  Kata kunci: Artemisia annua L., artemisinin, kultur pucuk, GA3

ABSTRACT

Malaria still becomes a global health problem due to its high morbidity and mortality, mostly in tropic countries.

  

Artemisinin, the active compound produced by Artemisia annua L., is a promising drug to treat malaria, especially

which caused by the resistant of Plasmodium falciparum against chloroquin. There are obstacles in production

of artemisinin supplies because its synthesis needed a large manufacturing cost and complicated to accomplish.

The artemisinin content in plants is very low and varies, so that in vitro culture technique is expected to be an

alternate production of artemisinin. Nutrients in growth medium could influence the content of active compounds

produced. One of the nutrients is gibberelin acid (GA3). It could influence the synthesis of sesquiterpene lactone,

including artemisinin. Therefore the in vitro culture experiment of A. annua with adding GA3 is needed to develop

in order to increase the content of artemisinin. Complete Randomized Design (CRD) was applied to this study

with GA3 concentration used were 0; 0,01; 0,1 and 1 mg/L. Sterilized explants from A. annua were grown on liq-

uid Murshige Skoog (MS) medium for 30 days, then subcultured on agar MS which contained GA3 with various

concentration. The result showed that the concentrations of GA3 applied on this study (ie: 0,01; 0,1 and 1 mg/L)

could decreased wet and dry weight of A. annua shoot, although the artemisinin content was not influenced sig-

nificantly by the adding of GA3.

  Key words: Artemisia annua L., artemisinin, shoot, GA3

  PENGARUH GA3 TERHADAP PRODUKSI ARTEMISININ MELALUI KULTUR PUCUK Artemisia annua L.

  Artemisinin dapat diproduksi dengan cara sintesa, namun memerlukan biaya yang besar dan sulit dilakukan (Geldre et al., 1997), sehing- ga bahan baku utama untuk artemisinin tetap bersumber dari tanaman. Kandungan artemisi- nin dalam tanaman sangat sedikit dan bervariasi yaitu sekitar 0,01-0,11% dapat ditingkatan men- jadi 0,03-0,11% pada kultur tunasnya (Gupta et

  annua melalui teknik kultur in vitro perlu dila-

  Memperhatikan hal tersebut di atas maka dalam rangka mendapatkan arteminisin dari A.

  Hasil penelitian menyebutkan bahwa penambahan gibberelic acid, casein hydrolisat dan naftitin dalam medium dapat meningkatkan kandungan artemisinin pada A. annua (Woeden- berg et al., 1993). Penggunaan GA3 0,01 mg/L pada medium Gamborg cair menghasilkan arte- minisin sebesar 4 ug/flash. Menurut pustaka GA3 memiliki pengaruh terhadap produksi terpenoid (Liu et al., 1998). Penambahan GA3 dalam kultur pucuk A. annua diharapkan dapat meningkatkan kadar arteminisin juga termasuk golongan ses- quiterpen lakton.

  A. annua.

  Produksi senyawa metabolit sekunder (ar- temisinin) juga dapat dilakukan dengan modifi- kasi in vitro melalui kultur jaringan. Dengan latar belakang tersebut maka perlu dilakukan peneli- tian dengan penerapan teknik kultur in vitro un- tuk mengoptimasi kandungan artemisinin pada

  tunasnya yang kemudian ditingkatkan lagi deng- an mengembangkan usaha budidaya.

  al., 1995). Perlu dikembangkan melalui kultur

  parum baik yang peka maupun kebal terhadap klorokuin (Anonim, 1979).

  The effect of GA3 to artemisinin content of Artemisia annua L. by in vitro culture PENDAHULUAN

  (QACRG) telah berhasil mengisolasi zat aktif anti- malaria dari Artemisia annua yang kemudian di- sebut artemisinin. Senyawa tersebut merupakan kelompok seskuiterpen lakton dengan jembatan peroksida yang jarang dijumpai di alam. Hasil uji secara in vitro maupun in vivo menunjukkan bahwa artemisinin mampu bereaksi cepat deng- an daya bunuh tinggi dalam memerangi P. falci-

  haosu Antimalaria Coordinating Research Group

  Herba Artemisia annua telah lama diman- faatkan sebagai obat tradisional untuk menga- tasi penyakit demam dan malaria di Cina. Qing-

  al., 2005).

  hadap klorokuin dan derivat quinine. Oleh sebab itu diperlukan obat alternatif yang lebih ampuh untuk mengatasi malaria, termasuk malaria re- sisten multidrugs (Geldre et al., 1997; Ferreira et

  Plasmodium falciparum menjadi resisten ter-

  Obat antimalaria yang pertama kali diguna- kan adalah kinina, suatu alkaloid yang diekstrak dari kulit batang pohon kina. Pada saat ini lebih banyak digunakan obat-obat sintetik seperti klorokuin, meflokuin, primakuin, halofantrin, dan sebagainya. Kasus resistensi parasit mun- cul sekitar tahun 1930, dimana beberapa strain

  Malaria merupakan masalah kesehatan yang hingga kini belum sepenuhnya bisa diatasi. Keadaan malaria di seluruh dunia, terutama di negara-negara tropis cukup mengkhawatirkan karena tingkat morbiditas dan mortalitasnya cu- kup tinggi. Dilaporkan kasus malaria mencapai 100 juta per tahun, di Afrika saja kematian anak karena malaria mencapai 1 juta setahun (Robert, 1993).

  kukan penelitian konsentrasi GA3 yang tepat sehingga dihasilkan kadar arteminisin yang opti- Nita Supriyati, Harto Widodo

  mal. Manfaat penelitian ini adalah diperolehnya lah menunjukkan adanya perbanyakan berupa kandungan artemisinin yang lebih tinggi dari tunas-tunas kecil berwarna hijau. Eksplan umur

  

A. annua L. menggunakan teknik kultur in vitro satu bulan dipindahkan ke media sesuai per-

dalam usaha memenuhi kebutuhan akan bahan lakuan (Gambar 1.).

  baku obat anti malaria.

  Penelitian dilaksanakan di laboratorium kultur jaringan Balai Besar Litbang Tanaman Obat dan Obat Tradisional (B2P2TO-OT), Tawangman- gu pada Mei sampai dengan Desember 2006. Ar-

  temisia annua L. berasal dari koleksi B2P2TO-OT

  Tawangmangu. Penelitian ini menggunakan ran- cangan acak lengkap konsentrasi GA3 yang digu- nakan: 0; 0,01; 0,1; dan 1 mg/L, setiap perlakuan

  Gambar 1. Kultur pucuk Artemisia annua L. pada me- diulang tiga kali dengan tiap ulangan 30 botol. dia cair MS dengan masa inkubasi satu bu-

  Eksplan yang tumbuh pada media MS cair yang lan. diperkaya Benzyl Adenine (BA) 2 mg/l, tinggi pu- cuk seragam dan sehat. Eksplan disubkultur pada

  Berat Segar dan berat kering kultur

  media yang sesuai dengan perlakuan kemudian Konsentrasi GA3 yang digunakan berpen- diinkubasi selama 30 hari. Deteksi artemisinin garuh (p= 0,01) terhadap pertumbuhan kultur dilakukan dengan cara kromatografi lapis tipis pucuk A. annua Pemberian GA3 0,01 mg/l men-

  (KLT, plat GF ) dengan elusi dengan fase gerak ₂₅₄ ingkatkan berat segar, tetapi konsentrasi 0,1 dan n-heksan:dietil eter (1:1). Hasil elusi disemprot 1 mg/l justru berpengaruh sebaliknya (Tabel 1). dengan penampak noda asam asetat:asam sulfat

  Hal ini dapat dipahami karena suatu zat pengatur pekat:anisaldehida (50:1:0,5), lalu dipanaskan tumbuh tanaman pada kadar rendah tertentu pada suhu 105

  C. Kadar artemisinin diukur den- akan dapat mendorong pertumbuhan tanaman gan High Performance Liquid Chromatography sedangkan pada kadar lebih tinggi akan meng- (HPLC Shimadzu LC, 10AD-VP UV-Vis dengan ko- hambat pertumbuhan, meracuni bahkan dapat lom C-18 panjang 25 cm diameter 4,6 mm), pro- mematikan tanaman. duk hidrolisis artemisinin dengan alkali, panjang

  Tabel 1. Pertambahan berat segar dan berat kering gelombang 260 nm dan waktu retensi 4 menit. kultur pucuk Artemisia annua L. (g) dengan Per- lakuan Jenis Media dan Konsentrasi GA3

  HASIL DAN PEMBAHASAN Pertumbuhan Kultur

  Inkubasi selama satu minggu pucuk te-

  PENGARUH GA3 TERHADAP PRODUKSI ARTEMISININ MELALUI KULTUR PUCUK Artemisia annua L.

  The effect of GA3 to artemisinin content of Artemisia annua L. by in vitro culture Uraian Berat (g)

  (G0: 0 mg/L) (G1: 0.01mg/L) (G2: 0.1 (G3: 1 mg/L) mg/L) Berat segar 2,0250 a 1,4261 b 1,0195 b 1,3863 b Berat kering 0,2716 a 0,1435 b 0,1435 b 0,1632 b

  

Keterangan: angka pada baris yang sama dan diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata pada uji Dun’can

pada taraf 5%

  Perlakuan konsentrasi GA3 berpengaruh

  0.57. Spot hasil penyemprotan dengan penampak nyata terhadap berat kering kultur pucuk A an- noda pada kultur pucuk A. annua pada berbagai

  nua Pemberian GA3 pada berbagai konsentrasi perlakuan dapat diamati pada Gambar 2.

  yang dicobakan ternyata menurunkan berat ke-

  1,00

  ring dari kultur pucuk A. annua Hal ini kemun- gkinan disebabkan konsentrasi GA3 yang di- gunakan masih terlalu tinggi. Hal ini didukung dengan hasil penelitian kultur akar rambut A. _{-4 -2}

  Annua bahwa dengan konsentrasi GA3 10 -10

  mg/L telah menunjukkan peningkatan biomassa yang nyata (Woedenberg et al., 1993).

  0,38

  Hasil perlakuan juga menunjukkan bahwa konsentrasi GA3 awal pada bahan pucuk (GA3 endogen) sudah mencukupi jumlahnya sehingga

  0,00

  tidak memerlukan penambahan dari luar, karena pucuk dan daun muda diduga merupakan tem- pat utama sintesis asam giberelat. Jika diperlu- Gambar 2. Spot hasil kultur Artemisia annua L. dan standar artemisinin pada plat TLC dengan kan penambahan GA3 dari luar kemungkinan fase gerak n-heksan dan dietil eter (1:1) dalam konsentrasi yang lebih rendah dari pada

  Keterangan: 0,01 mg/L, sebab seringkali tanaman telah mem-

  1. Standar artemisinin; berikan respon yang positif terhadap pemberian 2. konsentrasi GA3 0 mg/l 3. konsentrasi GA3 1 mg/l

  GA3 pada konsentrasi yang sangat rendah (Salis- 4. konsentrasi GA3 0,1 mg/l bury et al., 1995).

  5. konsentrasi GA3 0,01 mg/l

  Kandungan artemisinin

  Artemisinin yang diperoleh dari kultur pu- Kadar artemisinin terkandung dalam ma- cuk A. annua dideteksi dengan menggunakan TLC sing-masing perlakuan dihitung dari persamaan menunjukkan hasil yang positif. Hal ini ditunjuk- regresi linear antara kadar artemisinin dengan kan dengan harga Rf (retension factor) yang sama luas area kurva artemisinin yang terbaca dari ha- antara sampel dengan artemisinin standar yaitu Nita Supriyati, Harto Widodo sil HPLC. y = 39888,48 x - 2501690 (r = 0,9928; y: luas area kurva artemisinin pada HPLC; dan x: kadar artemisinin)

  Perlakuan konsentrasi GA3 tidak berpenga- ruh nyata terhadap kadar artemisinin. GA3 pada semua konsentrasi yang dicobakan tidak mampu meningkatkan kadar artemisinin (Gambar 3.), dengan meningkatnya konsentrasi GA3 kadar artemisinin semakin mengalami penurunan walaupun secara statistik tidak menunjukkan

  Gambar 4. Kromatogram hasil pengukuran kadar

  perbedaan. Penelitian yang lain menunjukkan artemisinin kultur pucuk Artemisia annua L. bahwa konsentrasi GA3 di atas 0,1 mg/ produksi

  pada GA3 0,1 mg/L

  artemisinin dari kultur akar rambut mengalami hambatan. Pada konsentrasi 0,01-0,001 mg/L

  KESIMPULAN

  pertumbuhan kultur rambut akar umur 14 hari Konsentrasi GA3 0,01; 0,1 dan 1 mg/l ber- meningkat 50% (Liu et al., 1998). Produksi ar- pengaruh terhadap terhadap penurunan berat temisinin tertinggi pada penelitian ini diperoleh segar, berat kering dan kandungan artemisinin. pada media tanpa penambahan GA3. _1.1 DAFTAR PUSTAKA ₁ Anonim. 1979. Qinghaosu Antimalaria Coordi- nating Research Group. Antimalaria Stud- _0.9 ies on Qinghaosu. Chinese Medical Journal, _0.8 92(12): 811-6.

  Ferreira J., Laughlin J., Delabays N., Magalhaes P. _{0.7 0.01 0.1 1} 2005. Cultivation and Genetics of Artemisia _{k o n s e n t r a s i G A 3 ( ( m} Annua L. for the Increased Production of Antimalarial Artemisinin. Plant Genetic Re-

  sources., 3(2): 206-229

Gambar 3. Grafik kadar artemisinin kultur pucuk

  Geldre E, Van AV., Van den Eechout. 1997. State Artemisia annua L. pada berbagai konsentrasi GA3. of Art of the Production of Antimalarial Compound Artemisinin in Plants. Planta Molecular Biology, 33:199-209.

  Gupta MM., Jain DC., Mathur AK., Singh AK., Ver- ma RK., Kumar S. 1995. Isolation of High PENGARUH GA3 TERHADAP PRODUKSI ARTEMISININ MELALUI KULTUR PUCUK Artemisia annua L.

  The effect of GA3 to artemisinin content of Artemisia annua L. by in vitro culture

  Artemisinic Acid Containing Plant of Ar-

  temisia annua. Planta Medica, 62:280-1 Liu CH., Wang YC., Guo C., Quyang F., Ye HC., Li GF.

  1998. Production of Artemisinin by Shoot Cultures of Artemisia annua

  L. in a Modified Inner-loop Mist Bioreaktor. Plant Science, 135:211-7

  Robert SA. 1993. Malaria. In: Mahmoud Adel AF,

  editor. Tropical and Geographical Medecine: Protozoan Diseases, Companion. Handbook:

  McGraw-Hill. p. 3-12. New York Salisbury FB., Cleon W., Ross. 1995. Fisiologi Tum- buhan, Jilid III. Penerbit ITB. Bandung.

  Smith TC., Weather PJ., Ceetham RD. 1997. Effects of Gibberelic Acid on Hairy Root Culture of

  Artemisia annua: Growth and Artemisinin Production. In Vitro Cell Dev. Biol, 33:75-9.

  Woedenberg HJ., Luers JFJ., Van Uden W., Pras N., Malin TM., Altermann AW. 1993. Produc- tion of the New Antimalarial of Artemisinin in Shoot Culture of Artemisia annua L. Plant

  Tiss Org Cult, 32:347-57