Perpustakaan Digital ITB

Kunyit (Curcuma longa L.) merupakan tanaman obat Indonesia yang memiliki nilai ekonomi penting dengan ekstrak kurkumin sebagai senyawa unggulan dari rimpang kunyit. Kurkumin merupakan salah satu jenis senyawa metabolit sekunder kurkuminoid yang kaya akan potensi farmakologis, di antaranya menunjukkan aktivitas antioksidan, antibakteri, antiinflamasi, antivirus, antidiabetik, hingga antikanker. Namun demikian, kadar kurkumin dalam ekstrak rimpang kunyit secara alami rendah (±3–8% berat kering) dengan jumlah yang bervariasi antar varietas. Kondisi ini disebabkan oleh biosintesis kurkumin yang sangat bergantung pada faktor genetik maupun lingkungan. Akibatnya, produksi obat-obatan yang membutuhkan ekstrak kurkumin mengalami kendala dalam memenuhi konsistensi dosis dan kualitas. Selain itu, rendahnya kadar kurkumin menyebabkan kebutuhan rimpang kunyit lebih besar sehingga meningkatkan biaya produksi. Upaya peningkatan kadar kurkumin melalui pemuliaan konvensional seringkali menghadapi hambatan karena kondisi keanekaragaman genetik kunyit yang rendah serta sifat steril kunyit akibat status triploid (3n). Maka dari itu, pengembangan metode pemuliaan molekuler diperlukan sebagai solusi perbaikan sifat tanaman yang lebih tepat sasaran dan efisien. Salah satu pendekatan rekayasa genetik, yakni genome editing dapat digunakan untuk menarget sistem regulasi ekspresi gen jalur biosintesis kurkumin. Regulasi ekspresi gen dikendalikan oleh peran microRNA dan faktor transkripsi (TF). Dalam konteks ini, miRNA dan faktor transkripsi (TF) bekerja dalam jaringan regulasi yang saling berinteraksi untuk mengontrol perkembangan dan adaptasi tanaman. Oleh sebab itu, penelitian ini bertujuan untuk (1) membandingkan ekspresi diferensial miRNA kunyit pada dua aksesi kunyit dengan kadar kurkumin lebih tinggi dan lebih rendah, (2) mengidentifikasi jenis- jenis miRNA yang menarget faktor transkripsi terkait regulasi ekspresi gen jalur biosintesis kurkumin, dan (3) menentukan gen-gen yang ditarget oleh faktor transkripsi dari miRNA berkaitan dengan regulasi biosintesis kurkumin. Penelitian ini menggunakan dua sampel rimpang kunyit yaitu aksesi kunyit dengan kadar kurkumin lebih tinggi (No. aksesi CL?82: 4,94% b/b kurkuminoid) dan aksesi kunyit berkadar kurkumin lebih rendah (No. aksesi CL?61: 2,51% b/b kurkuminoid), masing-masing dilakukan pengujian dengan dua ulangan. MiRNA dari rimpang kunyit diekstraksi menggunakan kit isolasi microRNA, kemudian kualitas hasil isolasi divalidasi melalui pengukuran kemurnian dan konsentrasi miRNA serta visualisasi pita miRNA pada gel elektroforesis. Pengurutan basa miRNA pada kedua kelompok sampel dilakukan dengan small RNA sequencing menggunakan platform Illumina NovaSeq 6000. Ekstraksi miRNA menghasilkan miRNA murni yang terkonfirmasi melalui pengukuran rasio kemurnian serta visualisasi pita dengan ukuran sesuai karakteristik miRNA. Hasil pembacaan sekuens miRNA dari masing-masing sampel diperoleh bacaan mentah sejumlah 11 – 16 juta reads. Melalui tahap quality control hasil akhir diperoleh bacaan bersih miRNA (18 – 28 bp) sejumlah 5 – 12 juta reads. Identifikasi novel dan known miRNA menghasilkan 154 known miRNA dan 85 novel miRNA. Dari jumlah tersebut, 21 miRNA dilaporkan terekspresi signifikan melalui analisis ekspresi diferensial miRNA di mana 14 miRNA mengalami kenaikan ekspresi (upregulated) dan tujuh miRNA mengalami penurunan ekspresi (downregulated). Analisis prediksi target miRNA menggunakan psRNAtarget menunjukkan tujuh jenis miRNA menarget faktor transkripsi. Empat miRNA yaitu novel-miR99, zma-miR156b, novel-miR7, dan novel-miR92 terekspresi naik sementara tiga miRNA lainnya, yaitu ath-miR158, novel-miR29, dan osa-miR159 terekspresi turun. Analisis Gene Ontology dari gen target faktor transkripsi ditemukan berperan dalam regulasi transkripsi, aktivasi faktor transkripsi, pengikatan DNA serta respons terhadap cekaman dan sinyal hormon sehingga berpotensi dalam regulasi tingkat atas biosintesis kurkumin. Penelitian ini diharapkan dapat menjadi landasan bagi pengembangan varietas C. longa unggul melalui pendekatan genome editing yang menargetkan miRNA pada masa mendatang.