Judul: Perbaikan Tinggi Tanaman Padi IPB3S dan PR135 dengan Aplikasi Penyuntingan Genom CRISPR Cas9/GA20ox2
Abstrak: IPB3S adalah padi sawah unggul Indonesia, dan PR135 adalah padi rawa lokal Indoneisa. Keduanya memiliki produktivitas tinggi dan tengah dikembangkan. Namun, keragaannya yang tinggi menyebabkan kedua genotipe ini mudah rebah dan dapat mengurangi hasil panen. Penelitian ini bertujuan untuk menyunting gen GA20ox2 melalui transformasi genetik konstruk CRISPR/Cas9 GA20ox2 ke dalam genom padi IPB3S dan PR135 untuk mengembangkan mutan-mutan padi semi-kerdil. Eksplan embrio muda dari masing-masing genotipe digunakan sebagai eksplan transformasi genetik yang diperantarai oleh Agrobacterium tumefaciens strain EHA105 membawa vektor ekspresi pC1300-Cas9/ GA20ox2 serta dengan mengubah komposisi media regenerasi yang digunakan. Mutan yang diperoleh diaklimatisasi dan dievaluasi secara molekuler dengan teknik PCR untuk mendeteksi keberadaan gen penanda hpt pada daerah T-DNA serta teknik perunutan DNA untuk mengetahui mutasi yang terjadi pada daerah target gen GA20ox2. Persentase pertumbuhan yang diperoleh pada genotipe IPB3S dan PR135 berturut-turut 47,9% dan 51,8%, sedangkan persentase transformasi yang diperoleh pada genotipe IPB3S dan PR135 berturut-turut 19,3% dan 47,8%. Media terbaik untuk regenerasi genotipe IPB3S adalah media A (persentase regenerasi sebesar 73,3%) sedangkan pada PR135 adalah media C (persentase regenerasi sebesar 46,7%). Analisis molekuler berbasis PCR untuk mengidentifikasi integrasi gen hpt menunjukkan bahwa pada genotipe IPB3S diperoleh 24 tanaman mutan T0, sedangkan pada genotipe PR135 diperoleh 102 tanaman mutan T0. Pengamatan lebih lanjut dilakukan dengan memilih tanaman T0 potensial untuk dievaluasi pada generasi T1 dengan mengukur karakter agronomi yang meliputi tinggi tanaman, jumlah anakan, panjang aksersi, panjang malai, jumlah gabah dan bobot 100 butir. Tinggi tanaman merupakan karakter penting yang berkaitan langsung terhadap kemampuan tanaman untuk beradaptasi dengan lingkungan dan potensi hasil. Upaya perbaikan sifat-sifat penting tanaman dapat dilakukan dengan penyuntingan genom. Penyuntingan genom merupakan suatu teknologi yang memanfaatkan aktivitas enzim nuklease buatan untuk menginduksi mutasi pada genom target. Pada tahapan kedua penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi perubahan fenotipe mutan pada generasi T1 di rumah kaca dan mengidentifikasi perubahan susunan basa nitrogen melalui analisis molekuler berbasis PCR dan perunutan DNA. Benih tanaman generasi T0 dengan keragaan lebih pendek dibandingkan tipe liar dan transforman negatif serta membawa gen hpt dievaluasi lebih lanjut pada generasi T1. Dua pasang primer GA20 yang mengamplifikasi sekuen DNA target digunakan untuk analisis perunutan DNA. Individu yang diamati pada generasi T1 sebanyak 200 individu. Pengamatan pada karakter tinggi tanaman menunjukan sebanyak 5 individu IPB3S dan 16 individu PR135 mengalami penurunan tinggi tanaman dan diikuti perubahan pada karakter lainnya seperti panjang batang, jumlah anakan, jumlah internodus, panjang aksersi, panjang malai, jumlah gabah dan bobot 100 butir. Analisis perunutan DNA dengan primer GA20 yang mengapit sekuen gen GA20ox2 pada ekson 1 berhasil mengamplifikasi sebanyak 2 individu IPB3S dan 9 individu PR135. Hasil analisis perunutan DNA dengan software Genious 10.0.3 menunjukan mutasi yang terjadi pada sekuen gen target (gRNA 1 dan gRNA2) berupa mutasi subtitusi, insersi dan delesi. Mutasi terbesar dialami oleh mutan genotipe IPB 14-10 (69,7%; meliputi 9 insersi basa, 9 delesi basa, dan 43 subtitusi basa), diikuti oleh genotipe PR 3I-21 (48,3%; 10 insersi basa, dan 33 subtitusi basa) dan PR 53-2 (41,6%; 14 delesi basa dan 20 subtitusi basa). Mutasi subtitusi merupakan mutasi yang paling banyak banyak pada kedua genotipe yang diamati apabila dibandingkan dengan mutasi
Keyword: Agrobacterium tumefaciens, CRISPR/Cas9, GA20ox2, IPB3S, mutation, plant height, PR135