Judul: Molecular Identification and Characterization of Flowering Regulator Genes in Oil Palm (Elaeis guineensis Jacq.)
Abstrak: Kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) adalah tanaman penghasil minyak nabati utama yang dapat digunakan sebagai bahan pangan maupun bahan bakar. Produktivitas perkebunan kelapa sawit Indonesia masih rendah dengan hanya 3,9 ton/hektar/tahun dibandingkan dengan potensi hasil yang dapat mencapai 7,4 ton/hektar/tahun, sehingga perlu adanya percepatan program pemuliaan. Fase vegetatif yang memakan waktu sekitar tiga sampai empat tahun menyebabkan proses pemuliaan kelapa sawit berjalan sangat lambat. Teknologi FasTrack breeding, yang memanfaatkan gen-gen pengontrol pembungaan, menawarkan solusi potensial untuk mempercepat pembungaan. Akan tetapi, informasi tentang gen-gen tersebut pada kelapa sawit sangat terbatas, sehingga diperlukan penelitian lebih lanjut. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi gen pengontrol pembungaan pada kelapa sawit. Hasil penelitian diharapkan dapat memberikan informasi tentang jalur metabolisme hulu dalam induksi pembungaan kelapa sawit. Pemahaman atas mekanisme dan gen-gen yang terlibat dalam pembungaan dapat memfasilitasi pembentukan galur-galur kelapa sawit yang berbunga lebih cepat melalui rekayasa genetika, sehingga dapat diaplikasikan dalam proses percepatan pemuliaan kelapa sawit. Tahapan penelitian meliputi: (1) Studi in silico kandidat gen-gen pengontrol pembungaan dengan menggunakan pemodelan protein; (2) Kloning, transformasi, dan karakterisasi kandidat gen terpilih ke dalam tanaman model (Arabidopsis thaliana) serta evaluasi genotipe dan fenotipe tanaman hasil transformasi. (3) Evaluasi ekspresi kandidat gen pembungaan kelapa sawit di daun dan organ reproduksi. (4) Karakterisasi promotor gen pembungaan. Protein homolog Flowering Locus T (FT) / Heading date 3a (Hd3a) dari kelapa sawit berhasil diidentifikasi melalui pemodelan protein berdasarkan struktur protein FT dari A. thaliana dan padi. Dengan memanfaatkan model protein dan informasi mengenai residu asam amino penting, fungsi dari protein homolog dapat diprediksi. Analisis BLASTp pada basis data NCBI berhasil mengidentifikasi delapan belas kandidat protein dari keluarga phosphatidylethanolamine-binding protein (PEBP). Tiga belas protein menunjukkan tingkat homologi sekuen yang tinggi dan cakupan kueri yang luas terhadap sekuen AtFT/OsHd3a. Analisis filogenetik berhasil mengelompokkan protein-protein tersebut menjadi tiga sub-famili: FT, Terminal Flower 1 (TFL1), dan Mother of FT and TFL1 (MFT). Kesamaan struktural ditemukan di antara protein kelompok FT, namun variasi residu asam amino di lokasi penting mengubah aktivitasnya. Tiga protein diidentifikasi sebagai florigen potensial: EgHd3a-1, EgHd3a-2, dan EgHd3a-3. Dua dari tiga gen, EgHd3a-1 and EgHd3a-2, yang diidentifikasi berhasil dikloning ke vektor ekspresi pCAMBIA 1300. Gen EgHd3a-3 tidak dapat terdeteksi pada seluruh jaringan yang diperiksa sehingga tidak dapat diinvestigasi lebih lanjut. Gen EgHd3a-1 dan EgHd3a-2 berhasil ditransformasikan ke A. thaliana melalui metode floral drip. Hasil dari overekspresi tersebut menunjukkan bahwa A. thaliana transgenik berbunga lebih cepat dibandingkan A. thaliana tipe liar, sehingga EgHd3a-1 dan EgHd3a-2 terindikasi berperan sebagai florigen dengan mempercepat proses pembungaan. Tingkat ekspresi gen EgHd3a-1 dan EgHd3a-2 berhasil diukur menggunakan quatitative PCR (qPCR). Primer yang dirancang dengan mempertimbangkan batas ekson-intron-ekson terbukti spesifik dan tervalidasi. Hasil qPCR menunjukkan bahwa gen EgHd3a-1 terekspresi tinggi pada bunga, terutama pada bunga jantan matang, tetapi rendah pada bunga betina, daun, dan pelepah. Gen EgHd3a-2 menunjukkan ekspresi tinggi pada bunga betina muda, tetapi sangat rendah pada bunga jantan, daun, dan pelepah. Tidak ada perbedaan pola signifikan dalam ekspresi penyambungan alternatif (alternative splicing) pada kedua gen ini di antara sampel yang diuji. Promotor gen EgHd3a-1 dan EgHd3a-2 telah berhasil dikloning, disambungkan ke gen ß-glucuronidase (GUS), dan ditransformasikan ke tanaman A. thaliana. Uji
Keyword: oil palm, FasTrack breeding, Hd3a, PEBP, promoter