Perpustakaan Digital ITB

Pertumbuhan tanaman conspecific dihambat oleh fragmen ekstraseluler dengan cara yang bergantung pada konsentrasi. Meskipun beberapa laporan telah membahas penghambatan pertumbuhan oleh extracellular-self DNA (esDNA), mekanisme yang mendasarinya masih belum jelas. Dalam penelitian ini, dievaluasi progresi siklus sel akar padi sebagai respon terhadap extracellular self-DNA (esDNA). Parameter yang dianalisis yaitu pertumbuhan akar, produksi H2O2, aktivitas enzim katalase (CAT) dan askorbat peroksidase (APX), ekspresi gen terkait DNA Damage Response (DDR), progresi siklus sel dan status metilasi DNA CpG. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penghambatan pertumbuhan akar yang diinduksi oleh esDNA pada hari ke-7 dan ke-10 berkorelasi dengan penghentian siklus sel sementara (cell cycle arrest) yang dimulai beberapa jam setelah perlakuan esDNA. Penghentian siklus sel sementara yang diinduksi esDNA difasilitasi melalui jalur DDR, yang diaktifkan oleh kerusakan DNA akibat peningkatan reactive oxygen species (ROS) dipicu oleh esDNA. Secara spesifik, esDNA meningkatkan ekspresi gen terkait DDR (OsATM, OsATR, OsSOG1), yang mengarah pada terjadinya pengehentian siklus sel sementara. Hal ini dibuktikan dengan peningkatan ekspresi gen pengkode CDK inhibitor pada fase G2/M seperti OsSMR4 dan OsWEE1 dan penurunan ekspresi gen siklin G2/M seperti OsCDKB2;1, OsCYCB2;1, dan OsCYCB1;1. Selain itu, peningkatan awal konsentrasi sel fase S pada akar yang terpapar esDNA 300 ?g mL-1 juga mengindikasikan terjadinya pengehntian siklus sel pada fase S, yang berpotensi menghambat replikasi DNA dan mencegah progresi ke fase G2/M. Selain itu, hasil analisis Methylation-Sensitive Polymerase Chain Reaction (MS-PCR) menunjukkan bahwa modifikasi epigenetik, terutama demetilasi CpG pada promoter juga berperan dalam regulasi ekspresi gen terkait G2/M seperti OsCYCB1;1. Hasil ini menekankan pentingnya sinyal DDR dalam respon tanaman terhadap esDNA. Akhirnya, disimpulkan bahwa penghentian siklus sel sementara dapat menjadi penjelasan yang masuk akal untuk fenomena penghambatan pertumbuhan akar oleh esDNA. Penelitian ini menyediakan landasan awal dalam memahami mekanisme molekuler penghambatan pertumbuhan oleh esDNA, yang dapat dieksplorasi lebih lanjut untuk aplikasi agronomis, termasuk sebagai bioherbisida untuk pengendalian pertumbuhan gulma.