BAB VII PEMBAHASAN UMUM. Proses pef1(embangan dan djferenslasi pada tanaman dlatur secara

Transkripsi

1 BAB VII PEMBAHASAN UMUM Proses pef1(embangan dan djferenslasi pada tanaman dlatur secara molekuler melalui regulasi yang sangat ketal. Sejumlah gen hanya terekspresi atau meningkat ekspresinya pada organ tertentu dan pada tahapan perxembangan yang tertentu pula. Regulasi dapat terjadi pada setiap step selama ekspresi gen tersebut. Pemahaman mengenai regulasi ekspresi suatu gen sangat diperfukan baik untuk mempelajari bagaimana gen tersebut berfungslmaupun untuk tujuan komersial. Biosintesis minyak merupakan suatu proses yang melibatkan sejumlah enzim. Pemahaman mengenai regulasi ekspresi gen-gen yang menyandikan enzim-enzim bk>sintesis minyak merupakan bagisn penting dalam rekayasa metabolisme untuk meningkatkan kualitas dan kuantitas minyak. Beberapa gen yang terfibat dalam biosintesis minyak telah diklon dari berbagai organisme. Studi mengenai regulasi ekspresi sebagian gen tersebut juga sudah dipublikasl Podkowinski et al. (2003) mempelajari ekspresi dari ACCase homomerik dan heteromerik pada tanaman muda T. a6st;vum. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa bagian tanaman yang berbeda mengekspresikan ht-accase (mrna dan protein) pada level yang berbeda pula. Ditemukan adanya dua isoform hm--accase yang nampaknya masing-masing mempunyai promoter yang berbeda. Heath & Rock. (1995) melapof1(an regulasi metabolisme malonil-coa dalam E.coli yang mengindikasikan adanya feedback f9(julatory loop yang berfungsi mendaur ulang malonil CoA menjadi asetil-coa. Penghambatan sintesis

2 104 phospholipids dan asam lemak menyebabkan ttdak terakumulasinya rna Ion ii..coa, sebaliknya inaktivasi ~etoasil-acp sintase I dan II mentriger peningkatan akumulasi malonil-coa. Sasaki et a/. (2001) menunjukkan bahwa editing RNA pada subunit karboksil transferase (CT) ht-accase dari codon serin ke leusin diperlukan untuk aktivitas ACCase. Upaya rekayasa genetika untuk merubah komposisi asam lemak pada biji berbagai tanaman juga tefah banyak dilakukan. Knutzon et al. (1992) melakukan modifikasi minyak biji canola melalui ekspresi antisense dari gen stearoil-acp desaturase untuk mereduksi aktivitas enzim tersebut pada em brio yang sedang bef1(embang. Perubahan komposisi asam lemak melalui rekayasa genetika telah dilaporkan pula pada beberapa tanaman lain, di antaranya pada A. thaliana (Dormann at al. 2000), kapas (Liu at al. 2000) dan kedele (Cahoon et al. 2000). Usaha meningkatkan kandungan asam oleat pada minyak sawit melalui rekayasa genetika dilakukan oleh BPPT bekerja sarna dengan Bakrie & Brothers dan Mitsubishi Chemical Corporation. Dalam proyek tersebut telah diisolasi gen penyandi asil-acp tioesterase dan B Ketoacyl-ACP Synthetase (KAS /I) (Tanaka et ). Untuk tujuan yang sarna, Parveez et al. (2003) mengintroduksikan konstruk antisense gen penyandi palmitoil-acp tioeste rase, namun belum ada laporan mengenai hasil transformasi tersebut. Pada penelitian ini telah terkonfirmasi bahwa pada mesokarp buah sawit terdapat kedua jenis ACCase (ht-accase dan hm-accase), peningkatan aktivitas ACCase lerjadi sangat tinggi pada buah yang aktif

3 105 mensintesis minyak, dan terklonnya gan penyandi subunit biotin karboksilase (BC) ht-accase serta gen penyandi enoil-acp reduktase (ENR). Di sam ping itu juga diketahui bahwa salah satu protein yang terdeteksi meningkat ekspresinya menjelang dan saat buah aktif mensintesis minyak temyata mempunyai homologi dengan enzim gliseraldehid-3p dehidrogenase. Kecuali fami/i Graminaae, adanya 2 jenis ACCase (heteromerik dan homomerik) talah diketahui pad a tanaman. Ketompok tanaman jenis rumput-rumputan ini hanya mengandung hm-accase baik pada plastid maupun sitosol. Tidak adanya ht-accase pada famili Gramineae dalam plastid, merupakan penyebab sensitivitas tanaman tersebut terhadap herbisida tertentu (Graminisida), Dengan kata lain hanya plastidial hm ACCase yang dihambat oleh graminisida (Sasaki et a/. 1995; Herbert at al. 1997; Delye et a/ ). Tanaman lain pada umumnya memiliki ht-accase dalam plastidnya dan hm-accase pada soosol. Peningkatan aktivitas ACCase dan akumulasi transkrip mrnanya sejalan dengan akumulasi minyak telah dilaporkan pada beberapa tanaman. Aktivitas ACCase juga dilaporkan berkorelasi dengan kandungan minyak antara dua spesies Lupin yang berbeda kandungan rninyaknya (Francki et al. 2002). Meskipun demikian, berlawanan dengan publikasi lain pada umumnya, Kang et a/. (1994) menyatakan bahwa aktivitas ACCase tidak berkorelasi dengan kecepatan sintesis minyak selama perkembangan em brio pada B. napus. Pentingnya peran ACCase sebagai enzim regulator kunci dalam biosintasis minyak pada

4 106 mesokarp buah kelapa sawit pada penelitian ini dibuktikan baik oleh aktivitasnya yang meningkat sejalan dengan peningkatan kandungan minyak maupun peningkatan ekspresi subunit BC (hasil SOS-PAGE) dan BCCP (Westem Blot). Pads penelitian ini ekspresi subunit BCCP ht-acgase diregulasi sesuai tahapan perkembangan buah. Pada buah muda ekspresi BCCP rendah, sebafiknya pada buah yang sedang aktif mensintesis minyak ekspresinya sangat tinggi. Adanya homologi antara protein yang meningkat ekspresinya sejalan dengan peningkatan kandungan minyak dengan subunit biotin karboksilase (BC) dan enoil-acp reduktase (ENR). juga menunjukkan bahwa kedua enzim (BC dan ENR) diregulasi ekspresinya mengikuti perkembangan buah. Hasil penetitian Ke at a/. (2000) pada Arabidopsis tetah membuktikan bahwa mrna dari keempat subunit (BCCP, BC, act dan JJCT) ht-accase meningkat dan mencapai maksimum pada sel-sel yang aktif mensintesis asam lemak. Perubahan akumulasi transkrip keempat subunit ACCase tersebut tetjadi secara terkoordinasi sedemikian sehingga rasio molaritas keempatnya tetap (konstan). Sajalan dengan hasil penelitian Ke at al. (2000), O'Hara at 81. (2002) melaporkan bahwa rnrna dari gen-gen biosintesis asam lernak dan minyak (subunit BC ht-accase. 3-Oxoacy/-acy/ carrier protein (ACP) red u ktase, enoil-acp reduktase. asil-acp tioesterase dan stearoil-acp d esatu rase ) terakumulasi secara terkoordinasi sehingga mrna kelima gen tersebut berada pada rasio molar stokiometrik yang konstan. Hasil

5 107 dan penelitian ini juga mengindikasikan bahwa selain gen-gen btosintesis minyak (yang diwakili oleh subunit BC dan BCCP dan ht-accase dan ENR). kemungkinan terjadi pula peningkatan aktivitas enzim atau transkrip mrna dan gen-gen pada lintasan biokimia yang mendahuluinya, yaitu gliseraldehid-3p dehidrogenase, salah satu enzim yang terlibat dalam glikolisis. Dugaan-dugaan ini masih membutuhkan pembuktian lebih lanjut. Atas dasar hasil yang dicapai pada penelitian ini, terbuka peluang untuk melakukan penelitian lanjutan, salah satunya adalah mempelajari aktivitas ACCase dan ekspresi gen-gen penyandinya pada varietas kelapa sawit yang berbeda kandungan minyaknya. Informasi tersebut akan berguna untuk pembuatan marks rendemen minyak tinggi. Ketersediaan mar1<a tersebut sangat membantu program pemuliaan tanaman kelapa sawit, dengan mempercepat masa seleksi. Kedua gen yang diklon (BC dan ENR) juga dapat digunakan untuk mempelajari regulasi gan biosintesis minyak pada mesokarp buah sawit sebagai bagian dan upaya perakitan tanaman kelapa sawit yang tinggi rendemen minyaknya. Oi sam ping itu, gen yang barhasil dikjon, setejah disambungkan sehingga diperoleh gan lengkapnya, juga dapat diaplikasikan pada tanaman lain untuk meningkatkan kandungan minyak/lemaknya, seperti pada kelapa, kakao, kedele dan jagung.