Perpustakaan Digital ITB

Kekeringan merupakan salah satu cekaman abiotik yang dapat menurunkan hasil panen dalam budidaya pisang. Namun demikian, mekanisme fisiologi dan molekuler tanaman pisang dalam merespon cekaman kekeringan belum sepenuhnya dimengerti. Penelitian sebelumnya telah menghasilkan data transkriptom dari empat pustaka cDNA pinak tanaman pisang (Musa acuminata Colla) cv ‘Pisang Barangan Merah’ (PBM) yang didedahkan pada kondisi kekeringan dengan pemberian PEG (polyethyleneglycol-6000) dan disekuens menggunakan Illumina MiSeqTM 2000. Tiga level konsentrasi PEG yang digunakan pada penelitian sebelumnya adalah 2,5% (BP2), 7,5% (BP7), 10% (BP10), yang ekuivalen dengan potential osmotik (PO) pada -0,19; -0,93; dan -1,48 bar. Pinak tanaman pisang yang dipelihara dan diregenerasikan pada medium kultur tanpa PEG digunakan sebagai kontrol/pembanding (BK). Pada penelitian ini, data transkriptom dari empat pustaka cDNA (BK; BP2; BP7 dan BP10) yang diperoleh dari penelitian sebelumnya digunakan untuk mengungkap perubahan profil ekpresi gen-gen fotosintetik pada pinak tanaman pisang sebagai respon terhadap cekaman kekeringan. Pada studi ini, analisis lanjut transkriptom telah dilakukan untuk tujuan mengidentifikasi gen-gen fotosintetik, menentukan level ekspresi relatif (relative expression levels) dan mengevaluasi pola interaksi protein. Analisis transkriptom telah dilakukan dengan pendekatan bioinformatik menggunakan beberapa perangkat lunak (software) seperti DAVID v6.7 (Database for Annotation, Visualization and Integrated Discovery), AgriGO V.2 (Agriculture Gene Ontology), KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes), DESeq and STRING v.11 (Search Tool for the Retrieval of Interacting Genes). Hasil analisis memperlihatkan sebanyak 52 gen fotosintetik teridentifikasi terpengaruh cekaman kekeringan berdasarkan GO enrichment analysis menggunakan perangkat lunak DAVID. Hasil pemetaan (mapping) pada KEGG pathway mengindikasikan bahwa terdapat 48 dari 52 gen-gen yang berperan dalam proses fotosintesis pada pisang. Gen-gen tersebut terdiri dari 15 gen pada light harvesting complex, 21 gen pada photosystem-electron transfer, 9 gen pada siklus Calvin, dan 3 gen pada jalur biosintesis klorofil. Sebanyak 43 gen terindikasi mengalami downregulated (penurunan level ekspresi gen), 4 gen mengalami upregulated (peningkatan level ekspresi), dan 1 gen down dan upregulated pada level cekaman yang berbeda. Dibandingkan dengan yang lain, gen pigment defective 345 (PDE345), fructose 1,6-bisphosphate aldolase 8 (FBA8), fructose 1,6-bisphosphate aldolase (FBA6), glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase C2 (GAPC2) dan glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase of plastid 1 (GAPCP1) memperlihatkan nilai level ekspresi relatif yang tinggi dan diduga berperan dalam mekanisme toleransi pinak tanaman pisang terhadap cekaman kekeringan, sementara gen light harvesting complex b 4 subunit 1 (LHCB4.1), transketolase 2 (TKL2), protochlorophyllide oxidoreductase B (PORB), dan photosystem I subunit G (PSAG) menunjukan nilai level ekspresi relatif yang rendah. Analisis interaksi protein memperlihatkan bahwa protein-protein yang dikode oleh gen-gen fotosintetik membentuk tiga klaster yang berkaitan erat dengan fungsi fotosintesis. Protein-protein dari gen LHCB4.1, gen PSAG, dan gen TKL2 memiliki interaksi yang paling kompleks dibandingkan protein lainnya.