Perpustakaan Digital ITB

Pemanis Stevia merupakan salah satu pemanis alternatif dan mulai banyak digunakan dalam industri makanan, minuman, atau obat-obatan. Pemanis ini merupakan senyawa turunan steviol glikosida yang dihasilkan dari tanaman Stevia rebaudiana, antara lain steviosida dan rebaudiosida A. Steviol glikosida memiliki jalur biosintesis yang sama dengan jalur biosintesis hormon giberelin (GA). Hormon GA telah diketahui berperan sebagai hormon pertumbuhan dan perkembangan pada tanaman sehingga antara keduanya seringkali terjadi ketidak- seimbangan antara pertumbuhan dan produksi biosintesis steviol glikosida. Di lain pihak, kebutuhan metabolit ini terus meningkat di industri sehingga dibutuhkan supply dengan jumlah ‘yield’ yang besar. Dengan demikian, penelitian mengenai keseimbangan antara pertumbuhan dan produksi steviol glikosida menjadi menarik untuk dilakukan. Metil jasmonat (MeJa) merupakan salah satu agen kimia yang cukup sering digunakan dalam proses elisitasi dan mampu meningkatkan kadar metabolit sekunder dari berbagai kelompok. Oleh sebab itu, mekanisme pensinyalan MeJa dalam mempengaruhi metabolisme steviol glikosida dan GA perlu dipelajari melalui analisis transkriptomik dan ekspresi gen. Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk mengidentifikasi pengaruh MeJa pada kondisi fisiologis pucuk in vitro S. rebaudiana, baik pada aspek pertumbuhan dan perkembangan, kandungan steviosida dan rebaudiosida A, serta kandungan ROS (H2O2) dan aktivitas enzim antioksidan. Selain itu juga untuk mengidentifikasi pengaruh MeJa pada pucuk in vitro S. rebaudiana melalui analisis transkriptomik dan analisis ekspresi gen terkait biosintesis steviol glikosida dan pertumbuhan yang terkait biosintesis gibberellin. Penelitian ini dilakukan melalui beberapa tahapan, antara lain: (1) inisiasi dan perbanyakan kultur pucuk Stevia, elisitasi MeJa, analisis pertumbuhan; (2) analisis fisiologi melalui analisis kadar steviosida serta rebaudiosida A, analisis kadar H2O2 dan aktivitas enzim antioksidan; dan analisis molekuler melalui (3) analisis transkriptomik dan (4) analisis ekspresi gen. Hasil analisis pertumbuhan menunjukkan bahwa MeJa dengan berbagai konsentrasi dan durasi memberikan pengaruh negatif secara signifikan pada pertumbuhan Stevia pada parameter tinggi, luas daun, dan pembentukan tunas adventif. Perlakuan MeJa 100 ?M MeJa selama 24 jam dan 50 ?M MeJa selama 48 jam mampu menghasikan steviosida dan rebaudiosida A yang tinggi. Pendedahan MeJa 50 ?M dengan waktu 48 jam merupakan perlakuan yang memberikan hasil keseimbangan antara pertumbuhan dan produksi steviosida maupun rebaudiosida A. Hasil tersebut kemudian digunakan untuk analisis transkriptomik. Selain itu, MeJa mampu meningkatkan kadar H2O2, aktivitas enzim APX, dan CAT, terutama pada konsentrasi 50 dan 100 ?M MeJa, sedangkan aktivitas SOD tidak terjadi perbedaan. Analisis transkriptomik menunjukkan bahwa sebanyak 874 gen teridentifikasi sebagai gen yang terekspresi secara diferensial (DEG) akibat elisitasi MeJa. Anotasi fungsional dari 20 gen yang paling signifikan diferensial adalah gen yang berperan dalam biosintesis MeJa, protein terkain auksin, peroksidase, dan beberapa faktor transkripsi. Penelitian ini menunjukkan bahwa MeJa dapat mempengaruhi metabolisme dan pertumbuhan dari kultur pucuk Stevia melalui peningkatan gen RBOH untuk produksi ROS, peningkatan beberapa enzim antioksidan (katalase dan peroksidase), peningkatan biosintesis jasmonat (upregulated gen enzim fosfolipase A1 (PLA1), enzim 13-Lipoxygenase (LOX), dan Allene Oxide Sintase (AOS), peningkatan katalisis hormon GA (upregulated Ga2ox1), down regulated domain F-Box protein SNE, penurunan ekspresi gen terkait siklus sel (CYC D3, MAP, dan Mad2), dan peningkatan gen terkait penuaan daun melalui upregulated WRKY dan NAC. Pengaruh MeJa terhadap gen terkait biosintesis SG bervariasi dan bergantung pada gen yang terlibat. Ekspresi gen yang mengalami peningkatan antara lain KA13H yang berperan dalam sintesis steviol dan UGT74G1 yang berperan dalam sintesis steviosida, baik pada hasil transkriptomik maupun analisis ekspresi gen melalui qRT-PCR. Penelitian ini dapat memberikan pengetahuan mengenai respons Stevia terhadap MeJa dan dapat berimplikasi untuk kultivasi Stevia selanjutnya. Mekanisme pensinyalan MeJa pada kultur pucuk Stevia diduga sebagai berikut: MeJa akan dikenali oleh reseptor dan mengaktifkan influx Ca2+, yang selanjutnya dikenali oleh sensor Ca2+ seperti CML dan CDPK dan mengaktifkan NADPH oksidase (RBOH) dan protein MAPK. CML juga meregulasi produksi ROS melalui pengikatan NADPH oksidase. Anion superoksida kemudian akan diubah menjadi hidrogen peroksida (H2O2) oleh enzim SOD. ROS kemudian dapat didetoksifikasi dengan menggunakan enzim antioksidan, antara lain: CAT, APX, thioredoxin-dependent peroxiredoxin dan thioredoxin domain containing protein, monodehydroascorbate reductase (MDAR). Aktivasi PLA dilakukan untuk meningkatkan biosintesis JA endogen dengan beberapa gen dalam biosintesis JA mengalami upregulated antara lain PLA, LOX, AOS, dan AOC. Ekspresi gen JAZ, COI1, serta MYC yang mengalami peningkatan akibat diduga berkaitan dengan aktivasi dari gen terkait JA. Pada tahap akhir pensinyalan, terjadi aktivasi berbagai faktor transkripsi, baik yang berperan dalam biosintesis metabolit sekunder, pertumbuhan maupun morfogenesis.