Perpustakaan Digital ITB

Kekeringan merupakan salah satu masalah utama yang dapat menurunkan performa/kinerja tanaman pisang (Musa spp). Saat tanaman pisang mengalami cekaman kekeringan, tanaman tersebut akan menunjukkan berbagai respons, diantaranya penurunan pertumbuhan, perubahan warna dan tekstur daun, penurunan fotosintesis, dan penurunan produksi buah. Namun, respons pinak tanaman pisang Barangan Merah terhadap kekeringan secara molekuler belum sepenuhnya dipahami. Pada penelitian pendahuluan, telah teridentifikasi beberapa bioproses utama yang terpengaruh pada pinak tanaman pisang akibat cekaman kekeringan, namun belum ada pembahasan yang mendalam terkait modulasi ekspresi gen-gen yang teridentifikasi. Pada penelitian ini profil ekspresi gen-gen pada bioproses respons terhadap cekaman, fotosintesis, respirasi seluler, serta morfogenesis dan perkembangan organ dipelajari untuk mengungkap respons molekuler pinak tanaman pisang terhadap kekeringan berdasarkan data transkriptom dari NCBI BioProject (PRJNA970186). Data transkriptom diperoleh dari sampel pinak tanaman pisang Musa acuminata Colla (AAA genome; cv. Barangan Merah) yang dikondisikan pada cekaman kekeringan dengan menggunakan polietilen glikol (PEG6000) pada konsentrasi 2,5%; 7,5%; dan 10% (kode BP2, BP7, dan BP10). Pinak pisang yang dipelihara secara in vitro tanpa pemberian PEG digunakan sebagai kontrol pembanding (kode BK). Analisis lanjut transkriptom dimulai dari ontologi gen menggunakan perangkat lunak DAVID v6.7 (Database for Annotation, Visualization, and Integrated Discovery) dan analisis differential expressed genes dengan DEseq. Pathway prediction dianalisis dengan menggunakan KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes). Validasi ekspresi gen dilakukan pada gen-gen target yang mewakilkan setiap bioproses respons terhadap cekaman, fotosintesis, respirasi seluler, serta morfogenesis dan perkembangan organ menggunakan metoda qRT-PCR. Analisis lanjutan dilakukan dengan STRING v11.5 (Search Tool for the Retrieval of Interacting Genes/Proteins) untuk memprediksi interaksi antarprotein pada setiap level cekaman kekeringan. Hasil analisis gen ontologi menggunakan DAVID memperlihatkan adanya beberapa proses biologis utama yang terpengaruh akibat cekaman kekeringan. Gen-gen yang teridentifikasi sebagai respons terhadap cekaman terdiri dari gen-gen yang memiliki peranan sebagai faktor transkripsi dalam upaya untuk bertahan dalam kondisi kekeringan. Selain merespons, pinak tanaman pisang juga mengalami dampak akibat kekeringan yang mengganggu proses biologis lainnya, seperti fotosintesis, respirasi seluler, morfologi dan perkembangan organ. Gen-gen pada jalur bioproses fotosintesis dikelompokkan dalam empat grup; tiga grup merupakan gen-gen yang terlibat dalam biosintesis klorofil, light harvesting complex, dan photosystem-electron transfer chain memiliki modulasi ekspresi gen yang cenderung menurun sedangkan grup lainnya (siklus Calvin) memiliki modulasi ekspresi gen yang cenderung meningkat. Kondisi ini juga didukung dengan kandungan klorofil yang rendah pada sampel daun pinak tanaman pisang dengan level cekaman kekeringan tertinggi (BP10). Gen-gen pada jalur respirasi seluler hanya berpusat pada bioproses glikolisis dengan modulasi ekspresi gen yang meningkat. Pada bioproses morfogenesis dan perkembangan organ, gen-gen terkait photomorfogenesis, perkembangan daun dan akar cenderung memiliki modulasi ekspresi gen yang menurun. Analisis in silico yang telah dilakukan juga didukung dengan hasil konfirmasi ekspresi gen dengan qPCR. Hasil qPCR menunjukkan sekuens dari gen-gen target yang digunakan mewakili setiap bioproses yang dianalisis dapat divalidasi kebenarannya. Hasil analisis prediksi interaksi antarprotein menunjukkan adanya respons bertingkat sesuai dengan level cekaman kekeringan. Hal ini mengindikasikan bahwa semakin tinggi tingkat cekaman kekeringan, maka pinak tanaman pisang akan berusaha untuk menjaga kondisi homeostasisnya dengan memberikan respons berupa perubahan ekspresi gen-gen yang lebih beragam.