KLONING FRAGMEN DNA GENOM YANG TERLIBAT DALAM TOLERANSI ASAM-ALUMINIUM PADA BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM

dokumen-dokumen yang mirip
KLONING FRAGMEN DNA GENOM YANG TERLIBAT DALAM TOLERANSI ASAM-ALUMINIUM PADA Bradyrhizobium japonicum MELALUI MUTAGENESIS DENGAN TRANSPOSON.

HASIL. Tabel 1 Pertumbuhan galur B. japonicum dan E. coli pada media agar yang mengandung antibiotik

TINJAUAN PUSTAKA Bakteri Bintil Akar

BAB III METODE PENELITIAN. Jenis penelitian yang dilakukan termasuk dalam penelitian dasar yang. dilakukan dengan metode deskriptif (Nazir, 1998).

ANALISIS FRAGMEN DNA GENOM YANG TERLIBAT DALAM TOLERANSI ASAM-ALUMINIUM PADA Bradyrhizobium japonicum DINI NURDIANI

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pembuatan Media Kultur Bakteri Pemanenan sel bakteri. Isolasi DNA kromosom bakteri. Kloning DNA

Kloning Domain KS dan Domain A ke dalam Sel E. coli DH5α. Analisis Bioinformatika. HASIL Penapisan Bakteri Penghasil Senyawa Antibakteri

BAB 4 HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

BAB III METODE PENELITIAN

BAHAN DAN METODE. Hrp -, IAA +, BPF Hrp -, IAA + + , BPF Hrp. , BPF Hrp -, IAA +, BPF + Hrp. , BPF Hrp. , BPF Hrp. Penambat Nitrogen Penambat Nitrogen

HASIL DAN PEMBAHASAN bp bp bp

TUGAS TERSTRUKTUR BIOTEKNOLOGI PERTANIAN VEKTOR DNA

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

ANALISA HASIL TRANSFORMASI DENGAN MENGGUNAKAN PCR KOLONI DAN RESTRIKSI

BAB 4 HASIL PERCOBAAN DAN BAHASAN. Oligonukleotida sintetis daerah pengkode IFNα2b sintetis dirancang menggunakan

Gambar 1. Struktur organisasi promoter pada organisme prokariot [Sumber: University of Miami 2008: 1.]

4 HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB 4 HASIL PERCOBAAN DAN BAHASAN

FAKULTAS BIOLOGI LABORATORIUM GENETIKA & PEMULIAAN INSTRUKSI KERJA UJI

III. METODE PENELITIAN

KLONING DAN OVEREKSPRESI GEN celd DARI Clostridium thermocellum ATCC DALAM pet-blue VECTOR 1

HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Konstruksi vektor over-ekspresi gen OsWRKY 1.1 Amplifikasi dan purifikasi fragmen gen OsWRKY76

HASIL DAN PEMBAHASAN Isolasi DNA Genomik Sengon

ABSTRAK. ISOLASI, OPTIMASI AMPLIFIKASI DAN KLONING GEN phoq PADA Salmonella typhi

ISOLASI GEN YANG TERLIBAT DALAM PELARUTAN FOSFAT DARI Pseudomonas sp.azm-1 MELALUI MUTAGENESIS DENGAN TRANSPOSON ALI ZUM MASHAR

URAIAN MATERI 1. Pengertian dan prinsip kloning DNA Dalam genom sel eukariotik, gen hanya menempati sebagian kecil DNA kromosom, selain itu merupakan

BAB 3 PERCOBAAN. Alat elektroforesis agarosa (Biorad), autoklaf, cawan Petri, GeneAid High Speed Plasmid

DASAR REKAYASA GENETIKA

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. A. ISOLASI DNA GENOM PADI (Oryza sativa L.) KULTIVAR ROJOLELE,

Identifikasi Gen Abnormal Oleh : Nella ( )

BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat Penelitian Bahan Penelitian

TINJAUAN PUSTAKA Kedelai Toleran Asam Bakteri Bintil Akar

HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB in. METODE PENELITIAN

HASIL DAN PEMBAHASAN

SINTESIS DAN PENGKLONAAN FRAGMEN GEN tat (TRANSAKTIVATOR) HIV-1 KE DALAM VEKTOR EKSPRESI PROKARIOT pqe-80l EKAWATI BETTY PRATIWI

BAB 3 PERCOBAAN 3.1 Bahan 3.2 Alat

BAHAN DAN METODE. 1. Waktu dan Tempat penelitian

BAHAN DAN METODE. Produksi Protein Rekombinan Hormon Pertumbuhan (rgh)

FAKULTAS BIOLOGI LABORATORIUM GENETIKA & PEMULIAAN INSTRUKSI KERJA UJI

Kloning dan Sekuensing Gen Xilanase dengan Produk Gen Berukuran 30 kda dari Bacillus halodurans CM1 pada Escherichia coli DH5α. Abstract.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Rekombinasi Gen Penyandi -xilosidase asal Geobacillus Thermoleovorans IT-08 dalam Plasmid Phis1525

Keragaman Hayati merupakan cerminan dari keragaman genetik Keragaman Genetik mahluk hidup merupakan hasil perubahan struktur gen yang berlangsung

(Plasmid Construction Containing PacI and PmeI Sites for Transposon Mutagenesis in Xanthomonas campestris)

BAHAN DAN METODE. ditranskipsi dan produk translasi yang dikode oleh gen (Nasution 1999).

TINJAUAN PUSTAKA. Mobilitas Unsur Fosfat. Tanah asam adalah pembatas bagi pertumbuhan tanaman karena

III. BAHAN DAN METODE

HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB III METODE PENELITIAN. Jenis penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah deskriptif.

Pengertian TEKNOLOGI DNA REKOMBINAN. Cloning DNA. Proses rekayasa genetik pada prokariot. Pemuliaan tanaman konvensional: TeknologiDNA rekombinan:

HASIL DAN PEMBAHASAN. Hasil konfirmasi dicek dengan elektroforesis gel agarosa 1%.

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 2 Vektor pengklonan pgem T Easy

Rekayasa genetika. Bio-mol kul ke Erlindha Gangga A

BAB III METODE PENELITIAN

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB IX. DASAR-DASAR TEKNOLOGI DNA REKOMBINAN

ABSTRAK. OPTIMASI AMPLIFIKASI DAN KLONING GEN Chaperonin 60.1 PADA Mycobacterium tuberculosis

GENETIKA DASAR Rekayasa Genetika Tanaman. Definisi. Definisi. Definisi. Rekayasa Genetika atau Teknik DNA Rekombinan atau Manipulasi genetik

BIO306. Prinsip Bioteknologi

REKAYASA GENETIKA. Genetika. Rekayasa. Sukarti Moeljopawiro. Laboratorium Biokimia Fakultas Biologi Universitas Gadjah Mada

BAHAN DAN METODE. Tempat dan Waktu Penelitian

BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat Bahan dan Alat

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. A. SINTESIS DAN AMPLIFIKASI FRAGMEN GEN tat HIV-1 MELALUI

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN MENENGAH DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH ATAS

I. PENDAHULUAN. protein dalam jumlah besar (Reece dkk., 2011). kompeten biasanya dibuat dari inokulum awal dengan konsentrasi 2% ( v / v )

BAB III METODE PENELITIAN. amplifikasi daerah HVI mtdna sampel dengan menggunakan teknik PCR;

Di dalam bab ini akan dibicarakan pengertian teknologi DNA rekombinan. beserta tahapan-tahapan kloning gen, yang secara garis besar meliputi

KONSTRUKSI DNA REKOMBINAN pcambia STILBENA SINTASE PENCEGAH BUSUK AKAR KELAPA SAWIT EMBI LILIS

BAB III METODE PENELITIAN Bagan Alir Penelitian ini secara umum dapat digambarkan pada skema berikut:

REKAYASA GENETIKA. By: Ace Baehaki, S.Pi, M.Si

VII. UJI EKSPRESI GEN TcAP1 (APETALA1 KAKAO) PADA TANAMAN MODEL. Abstrak

PETUNJUK PRAKTIKUM BIOLOGI SEL DAN MOLEKULER Oleh: Ixora Sartika M ISOLASI DNA PLASMID

Transformasi Plasmid Dengan Sel Bakteri Escherichia coli Menggunakan Metode Heat Shock ISSN: Maya Ekaningtias

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN. Pengambilan sampel. Penyiapan templat mtdna dengan metode lisis sel

BIO306. Prinsip Bioteknologi

BAB III METODE PENELITIAN. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental dengan 7 sampel dari 7

RNA (Ribonucleic acid)

LAPORAN PRAKTIKUM REKAYASA GENETIKA

DAFTAR ISI DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN...

HASIL. Bj 11 (wt) Bj 11 (19) Bj 11 (5) 6 mm 6 mm

HASIL DAN PEMBAHASAN. divisualisasikan padaa gel agarose seperti terlihat pada Gambar 4.1. Ukuran pita

KLONING. dari kata clone yang diturunkan dari bahasa Yunani klon, artinya potongan yang digunakan untuk memperbanyak tanaman.

MATERI DAN METODE. Lokasi dan Waktu. Materi. Tabel 1. Jumah Sampel Darah Ternak Sapi Indonesia Ternak n Asal Sapi Bali 2 4

BAB III BAHAN DAN CARA KERJA. Penelitian dilakukan di Laboratorium Biologi Molekuler, Pusat

BAB III METODE PENELITIAN. Secara garis besar langkah-langkah yang dilakukan dalam penelitian ini

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. Isolasi DNA genom tanaman padi T0 telah dilakukan pada 118

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN

o C 1 menit, penempelan 50 o C 1 menit, polimerisasi 72 o C 1 menit (tiga tahap ini

HASIL DAN PEMBAHASAN. Hasil

Pengertian TEKNOLOGI DNA REKOMBINAN. Cloning DNA. Proses rekayasa genetik pada prokariot. Pemuliaan tanaman konvensional: TeknologiDNA rekombinan:

3. METODE PENELITIAN

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

TINJAUAN PUSTAKA Bradyrhizobium japonicum Penambat Nitrogen

BAB 3 PERCOBAAN Mikroba C. violaceum, Bacillus cereus dan E. coli JM 109

LAPORAN PRAKTIKUM REKAYASA GENETIKA

BAB III METODE PENELITIAN. Penelitian ini merupakan penelitian yang dilakukan dengan metode

LAPORAN II (ISOLASI DNA GENOM)

Transkripsi:

PKMI-1-04-1 KLONING FRAGMEN DNA GENOM YANG TERLIBAT DALAM TOLERANSI ASAM-ALUMINIUM PADA BRADYRHIZOBIUM JAPONICUM Rika Indri Astuti, Dewi Monasari, Sarah Asih Faulina Departemen Biologi, Fakultas MIPA, Institut Pertanian Bogor. Jl. Raya Pajajaran Bogor 16144 ABSTRAK Mutan sensitif asam-aluminium dari bakteri Bradyrhizobium japonicum galur 38 (AAS38) berhasil dikonstruksi melalui mutagenesis transposon untuk mengidentifikasi gen yang terlibat dalam sifat toleransi asam-aluminium pada bakteri bintil akar kedelai, B. japonicum. Transposon ditransfer ke dalam sel B. japonicum toleran asam-al melalui proses konjugasi antara sel Escherichia coli S17-1 (λ pir) yang membawa putmini-tn5km1 dengan B. japonicum toleran asam-al pada tiga waktu inkubasi mating yang berbeda. Frekuensi transkonjugasi tertinggi sebesar 6.5 x 10-7 cell tiap resipiennya setelah inkubasi mating selama 18 jam. AAS38 tidak mampu tumbuh pada media Ayanaba (ph 4.5) yang ditambahkan 50 μm aluminium. Fragmen DNA sebesar 0.8 kb berhasil diisolasi dengan teknik inverse polymerase chain reaction (Inverse PCR) dari genom AAS38. Fragmen tersebut berhasil diklon ke dalam pgem-t Easy (~3 kb) untuk mendapatkan plasmid rekombinan yang didesain sebagai pgemt-38 (~3.8 kb). Kata kunci: Bradyrhizobium japonicum, Toleran asam-aluminium, Transposon Mutagenesis, Kloning PENDAHULUAN Efektivitas sistem simbiosis antara bakteri bintil akar (BBA) dengan tanaman legum sangat dipengaruhi oleh kondisi tanah. Keyser & Munns (1979) menyatakan bahwa aluminium dengan konsentrasi tinggi (50 µm) merupakan salah satu faktor cekaman yang dapat menghambat pertumbuhan dan memperpanjang fase lag BBA. Richardson et al. (1988) juga menyatakan bahwa konsentrasi Al sebesar 7.5 µm pada ph 4.8 dapat menghambat ekspresi gen nod yang berperan untuk nodulasi. Lebih jauh Johnson & Wood (1990) menyatakan bahwa kation Al 3+ 3- dapat mengikat PO 4 pada DNA sehingga menghambat proses replikasi maupun transkripsi DNA. Oleh karena itu, galur BBA yang toleran terhadap asam dan Al tinggi penting digunakan sebagai inokulan tanaman legum sehingga dapat meningkatkan produksi kedelai secara keseluruhan. Dalam simbiosisnya dengan tanaman legum, BBA berperan untuk memfiksasi nitrogen dan mengubahnya menjadi amonia yang dapat digunakan oleh tanaman. Beberapa galur BBA kedelai tumbuh lambat, Bradyrhizobium japonicum, yang efektif dalam menambat nitrogen dapat memenuhi lebih kurang 74% pasokan nitrogen yang dibutuhkan tanaman kedelai tanaman kedelai (Yutono 1985). Beberapa di antaranya diketahui mampu tumbuh pada media Keyser dan Munns (ph 4.5) dan toleran terhadap konsentrasi Al yang cukup tinggi (50µM). Oleh karena itu, telaah mengenai gen yang bertanggung jawab terhadap sifat toleransi asam-al tersebut penting diketahui untuk menelaah lebih lanjut respons

PKMI-1-04-2 fisiologi dan karakter molekuler yang berperan dalam sifat toleransi asam-al pada B. japonicum. Mutagenesis transposon merupakan teknik yang banyak digunakan untuk analisis genetika molekuler pada berbagai macam bakteri (Voelker & Dybvig 1998). Transposon merupakan elemen DNA yang dapat berpindah dan menyisip dari satu tempat ke tempat lainnya dalam suatu genom (Snyder & Champness 2003). Transposon yang sering digunakan untuk mutagenesis pada bakteri gram negatif adalah Tn5 (Bruijn & Lupski 1984). Transposon yang digunakan dalam penelitian ini ialah mini-tn5km1 yang membawa gen penanda resistensi terhadap kanamisin. Transposon ini merupakan salah satu turunan dari Tn5 (de Lorenzo et al. 1990) yang dapat menyisip secara acak pada genom bakteri dan penyisipannya bersifat stabil (Herero et al. 1990). Penyisipan mini-tn5km1 ke dalam genom akan menjadikan bakteri tersebut memiliki sifat resisten terhadap kanamisin. Dalam penelitian ini, mutagenesis transposon Mini-Tn5Km1 dan inverse PCR dilakukan untuk mengidentifikasi gen atau fragmen DNA genom yang terlibat dalam toleransi asam-al pada B. japonicum. Penelitian ini bertujuan mengklon fragmen DNA genom yang terlibat dalam sistem toleransi asam-aluminium pada B. japonicum melalui mutagenesis transposon. BAHAN DAN METODE Galur Bakteri, Plasmid, dan Kondisi Pertumbuhan. Galur B. japonicum 38 (Endarini et al. 1995) secara rutin ditumbuhkan pada media yeast mannitol agar-agar dengan komposisi manitol 10 g/l, K 2 HPO 4 0.5 g/l, MgSO 4.7H 2 O 0.2 g/l, NaCl 0.2 g/l, ekstrak khamir 5 g/l, Congo Red (CR) 0.0025%) ditambah rifampisin (Rif) 100 μg/ml dan diinkubasi pada suhu ruang. Galur Escherichia coli DH5α ditumbuhkan pada media Luria broth (LB) (tripton 10 g/l, NaCl 10 g/l, ekstrak khamir 5 g/l) pada suhu 37 o C dan E. coli S17-1 (λ pir) yang membawa plasmid putmini-tn5km1 ditumbuhkan pada media Luria broth yang ditambah kanamisin (Km) 50 μg/ml dan ampisilin 50 μg/ml (Herrerro et al. 1990). Plasmid pgem-t Easy (~3 kb) (Promega) digunakan sebagai vektor dalam kegiatan kloning hasil inverse PCR (TA Cloning). Mutagenesis transposon. Mutagenesis dilakukan dengan konjugasi menggunakan membran filter (Wahyudi et al. 1998) yang dimodifikasi. Konjugasi antara B. japonicum 38 sebagai resipien dan E. coli S 17-1 (λ pir) pembawa plasmid put-minitn5km1 yang membawa tansposon Mini-Tn5Km1 sebagai donor, dilakukan dengan perbandingan 1:1 (jumlah sel sekitar 10 8 ). Perkawinan antara kedua galur tersebut dilakukan dengan lama waktu yang berbeda-beda, selama 12, 18 dan 24 jam, di atas membran filter (0.45 μm) pada media Luria agar-agar modifikasi dengan kandungan NaCl 10 % dari komposisi NaCl pada media LA biasa. Inkubasi dilakukan pada suhu ruang (Wahyudi et al. 1998). Hasil konjugasi disebar pada media YMA yang ditambah rifampisin (50 μg/ml) dan kanamisin (50 μg/ml) dan diinkubasi pada suhu ruang selama 5-7 hari. Seleksi Mutan

PKMI-1-04-3 Mutan yang tumbuh pada masing-masing cawan YMA + CR 0.0025% + Rif 50 μg/ml + Km 50 μg/ml dibuat replikanya pada media yang sama. Setiap koloni pada cawan ditumbuhkan pada media Ayanaba (ph 4.5) yang ditambahkan 50 μm Al (Ayanaba et al. 1983) dan diinkubasi pada suhu ruang selama 10 hari. Koloni yang tidak menampakkan adanya pertumbuhan diduga merupakan koloni B. japonicum 38 yang sensitif terhadap asam-al. Isolasi DNA Genom Mutan B. japonicum Sensitif Asam-Al Sel mutan B. japonicum 38 sensitif asam-al ditumbuhkan dalam 25 ml media cair YMB + Rif (50 μg/ml) + Km (50 μg/m) dan diinkubasi pada inkubator bergoyang dengan kecepatan 140 rpm selama 4-5 hari pada suhu ruang. Isolasi DNA genom dilakukan mengikuti metode standar seperti yang diterangkan oleh Sambrook & Russel (2001). Amplifikasi Fragmen DNA Genom Pengapit Transposon dengan Inverse PCR Strategi untuk melakukan inverse PCR mengikuti metode seperti yang diterangkan Wahyudi et al. (2001). DNA genom mutan sensitif asam-al dipotong dengan EcoRV (enzim ini diketahui tidak memotong transposon mini-tn5km1), selanjutnya diekstraksi dengan menggunakan metode ekstraksi fenol/khloroform (Sambrook & Russell 2001). DNA yang telah dipotong kemudian diligasikan kembali (sirkularisasi) menggunakan enzim DNA ligase T4 untuk membentuk lingkaran monomerik. Untuk mengamplifikasi DNA genom yang mengapit transposon mini-tn5km1, DNA yang telah disirkularisasi tersebut diamplifikasi dengan menggunakan mesin PCR 2400 (Perkin Elmer, USA) pada reaksi campuran yang mengandung 8 µl dntp, 25 µl GC buffer II, 0.5 µl LA Taq Polymerase, 1 µl primer Km (I) dan Km (0) dengan konsentrasi masing-masing 10 pmol, kemudian ditambahkan DNA (hasil ligasi) sebanyak 5 µl. Campuran ditera dengan ddh 2 O hingga volume akhir 50 µl. Sekuens primer Km (I) yang digunakan adalah :5 -ACACTGATGAATGTTCCGTTG-3 dan primer Km (O) adalah :5 -ACCTGCAGGCATG- CAAGCTTC-3 (Wahyudi et al. 2001). Proses denaturasi DNA cetakan dilakukan pada suhu 95 o C selama 2 menit, annealing pada 58 o C selama 1 menit dan elongasi pada suhu 72 o C selama 1 menit dan 10 menit untuk siklus terakhir. DNA diamplifikasi sebanyak 30 siklus. Fragmen DNA produk PCR kemudian dipisahkan dengan elektroforesis gel agarosa 1%. Kloning Fragmen DNA Genom Pengapit Transposon Fragmen DNA genom pengapit transposon hasil inverse PCR dipurifikasi menggunakan Gene clean II kit (Bio 101) dan diligasikan ke dalam plasmid pgemt Easy (~3 kb; Promega) membentuk plasmid rekombinan pgemt-38. Plasmid rekombinan ini kemudian ditransformasi ke dalam sel E.coli DH5α dengan metode heat shock (Sambrook & Russell 2001). Transforman diseleksi menggunakan media LA yang ditambah ampisilin 50 μg/ml dan X-Gal 40 μg/ml. Koloni putih yang tumbuh pada media tersebut selanjutnya dikultur dan diisolasi plasmid rekombinannya, dipotong dengan EcoRI, dan dipisahkan dengan elektroforesis gel agarosa 1%.

PKMI-1-04-4 HASIL Mutagenesis transposon dan Seleksi Mutan Transkonjugan atau sel mutan merupakan sel B. japonicum yang genomnya tersisipi transposon mini-tn5km1 sehingga memiliki sifat resistensi kanamisin. Sifat resisten ini dibawa oleh transposon mini-tn5km1. Frekuensi transkonjugasi yang didapatkan dari konjugasi B. japonicum 38 dengan E. coli S17-1 (λ pir) tertera pada Tabel 1. Waktu inkubasi mating 18 dan 24 jam tidak terlalu berbeda yakni berada pada kisaran 10-7 sel/resipien. Dari proses seleksi mutan didapatkan satu mutan sensitif asam-al dari B. japonicum 38 yakni AAS38. AAS38 kemudian digunakan untuk analisis genetika sifat toleransi asam-al pada B. japonicum Tabel 1. Frekuensi transkonjugasi transposon mini-tn5km1 dari E. coli S17-1 (λ pir) ke B. japonicum 38 pada berbagai waktu inkubasi mating Lama mating (jam) Frekuensi transkonjugasi 12 6.7 x 10-8 18 6.5 x 10-7 24 1.3 x 10-7 Amplifikasi DNA Genom Pengapit Transposon dengan Inverse PCR Hasil inverse PCR fragmen DNA genom pengapit transposon dari genom mutan AAS38 menunjukkan ukuran fragmen DNA hasil amplifikasi berukuran sekitar 0.8 kilo pasang basa (kpb), seperti terlihat pada Gambar 1A. Kloning Fragmen DNA Genom Pengapit Transposon Fragmen DNA genom pengapit transposon telah berhasil diligasi kedalam vektor plasmid pgem-t Easy membentuk plasmid rekombinan pgemt-38 dan ditransformasi ke dalam sel E. coli DH5α. Koloni putih hasil transformasi setelah diekstrak plasmid rekombinannya, dipotong dengan EcoRI, dan dipisahkan dengan elektroforesis gel agarosa 1%, hasilnya tertera pada Gambar 1B. A kb 1 2 12 kb B 12 1 2 3 ~ 3kb (pgemt-easy) 3 2 1.65 1 0.85 ~ 0.8 kb 3 2 1.65 ~ 0.8 kb transposon) 1 0.85 Gambar 1. A) Hasil elektroforesis gel agarosa 1% dari DNA genom pengapit transposon yang diamplifikasi dengan inverse PCR dari genom mutan AAS38.

PKMI-1-04-5 Sumur 1: marker DNA (1 kb ladder plus), sumur 2: DNA hasil inverse PCR. B) Hasil elektroforesis plasmid pgemt-38 yang dipotong dengan enzim EcoRI. Sumur 2 dan 3 terdapat dua pita yang berukuran ~3 kb (pgemt-easy) dan ~0.8 kb (DNA genom pengapit transposon) hasil pemotongan EcoRI. Hasil pemotongan dengan enzim EcoRI didapatkan dua pita yang menunjukkan adanya plasmid vektor pgem-t (~3 kb) dan DNA sisipan yaitu fragmen DNA genom pengapit transposon yang terlibat dalam toleransi asam-al (0.8 kb). Peta plasmid rekombinan pgemt-38 (~3.8 kb) dapat dilihat pada Gambar 2. Gambar 8. Peta Plasmid rekombinan pgemt-38 (~3.8 kb) hasil ligasi fragmen DNA genom yang terlibat dalam toleransi asam-al (~0.8 kb) dengan pgemt- Easy (~3kb). PEMBAHASAN Koloni B. japonicum 38 berbentuk bulat, berwarna putih, elevasi cembung, dengan diameter koloni melebihi 1 mm setelah inkubasi 10 hari pada suhu ruang. Selain itu, B. japonicum 38 ini memiliki konsistensi lengket dan berlendir. Tipe koloni BJ 38 umumnya disebut dengan tipe large watery (Endarini et al. 1995). Menurut Keyser & Munns (1979) galur-galur B. japonicum yang menghasilkan lendir banyak atau memiliki tipe koloni large watery lebih memiliki sifat toleran terhadap kondisi asam dibandingkan tipe koloni yang sedikit menghasilkan lendir atau yang biasa disebut dengan tipe koloni small dry (kering). B. japonicum telah diketahui memiliki sifat resistensi terhadap antibiotik rifampisin (100 µg/ml), tetrasiklin (100 µg/ml) dan ampisilin (100 µg/ml). Namun demikian, B. japonicum tersebut tidak mampu tumbuh pada media yang mengandung antibiotik kanamisin (50 µg/ml) (Wahyudi 1998). Sifat sensitivitas terhadap kanamisin ini merupakan salah satu alasan penggunaan transposon mini-tn5km1, sehingga kanamisin dapat digunakan sebagai penanda seleksi transkonjugan. Frekuensi konjugasi B. japonicum 38 berkisar 10-8 hingga 10-7 sel per resipien. Waktu inkubasi mating 18 jam memberikan frekuensi konjugasi yang

PKMI-1-04-6 lebih besar dibandingkan mating selama 12 jam dan 24 jam. Namun demikian, frekuensi konjugasi pada waktu inkubasi 18 dan 24 jam tidak berbeda jauh yakni pada kisaran 10-7 sel per resipien. Dalam hal ini waktu inkubasi 18 jam merupakan waktu mating yang dianggap cukup untuk mendapatkan koloni mutan dari B. japonicum 38 jika dibandingkan penggunaan waktu mating 24 jam. Wahyudi et al. (1998) yang juga telah melakukan konjugasi pada B. japonicum BJ 11 mendapatkan frekuensi konjugasi sebesar 3.6 x 10-9 sel per resipien. Frekuensi konjugasi ini didapatkan dengan melakukan proses konjugasi menggunakan perbandingan konsentrasi sel E. coli S 17-1 (λ pir) dengan B. japonicum sebesar 1:10. Pada penelitian ini digunakan perbandingan E. coli S 17-1 (λ pir) dengan B. japonicum sebesar 1:1, dan memperlihatkan frekuensi konjugasi yang lebih besar. Hal ini memperlihatkan bahwa perbandingan donor dan resipien nampaknya mempengaruhi hasil konjugasi. Perbedaan frekuensi transkonjugasi berdasarkan waktu inkubasi mating, juga dapat disebabkan keberhasilan transposisi yang dipengaruhi oleh DNA polimerase I, faktor terminasi transkripsi (Rho) dan protein serupa histon (Berg 1989). Menurut Braam et al. (1999) frekuensi transposisi juga ditentukan oleh aktivitas gen tnp yang menyandikan enzim transposase (53 kda; 476 aa) yang berperan dalam proses eksisi transposon dari plasmid pembawanya. Waktu inkubasi mating yang lebih lama dan tepat dapat menghasilkan frekuensi konjugasi yang besar karena dapat mempengaruhi keberhasilan transfer put minitn5 Km1 ke dalam sel B. japonicum. Telaah molekuler genom mutan AAS38 memperlihatkan hasil inverse PCR sebesar 0.8 kb yang merupakan fragmen DNA genom yang terlibat dalam toleransi asam-al kemungkinan besar belum mengindikasikan sekuen gen lengkap yang berperan dalam sifat toleransi asam-al. Hal ini karena tidak menutup kemungkinan adanya sistem operon yang berperan dalam sifat toleransi ini. Namun demikian, hasil inverse PCR ini merupakan bukti kuat adanya keterlibatan fragmen DNA genom/gen dalam toleransi asam-al pada B. japonicum 38, karena dengan adanya penyisipan mini-tn5km1 pada fragmen genom tersebut menyebabkan terganggunya sistem fisiologis yang berperan dalam sifat toleransi terhadap asam-al. Studi genetik pada sel rhizobia toleran asam memperkirakan sedikitnya dua lokus dari megaplasmid atau kromosom dalam hal ini gen pengatur ph yang diperlukan dalam pertumbuhan rhizobia toleran pada ph rendah (Chen et al. 1991; 1993). Pada R. loti, sifat toleran ph rendah berhubungan dengan komposisi dan struktur membran. Pada galur R. loti yang toleran asam terdapat satu protein membran dengan ukuran 49.5 kda dan tiga protein terlarut dengan ukuran 66.0, 85.0, dan 44.0 kda. Protein-protein tersebut yang merupakan hasil ekspresi gen yang meningkat ketika sel ditumbuhkan pada ph 4.0. Sifat toleransi R. loti pada kondisi asam diperkirakan melibatkan mekanisme yang bersifat konstitutif seperti permeabilitas membran luar dengan respon adaptif termasuk fase pertumbuhan sel dan perubahan ekspresi protein (Correa & Borneix 1997). Flis et al. (1992) juga menyatakan beberapa fungsi fisiologis untuk ketahanan rhizobia terhadap asam-al diantaranya ialah pengikatan ion Al 3+ oleh eksopolisakarida untuk meminimalkan toksisitas Al. Pada sel B. japonicum yang tidak toleran asam-al umumnya memiliki kandungan posfat yang lebih rendah dibandingkan sel toleran. Posfat merupakan

PKMI-1-04-7 salah satu molekul anion yang dapat mengikat Al 3+ sehingga mengurangi toksisitas Al (Flis et al. 1992). Dari kondisi tersebut mungkin dapat dihipotesiskan adanya mekanisme antiport H + /posfat sebagai salah satu mekanisme toleransi asam-al pada B. japonicum. Adanya penyisipan transposon pada gen yang menyandikan protein permease yang berperan dalam sistem antiport tersebut dapat menyebakan B. japonicum menjadi sensitif terhadap asam-al. Plasmid rekombinan hasil ligasi antara vektor pgemt-easy dengan DNA sisipan merupakan alat penting untuk telaah molekuler lebih lanjut. Plasmid rekombinan yang ditransformasi ke dalam sel E. coli DH5α ini dimaksudkan untuk pembentukan klon, yaitu sel-sel individu yang mengandung molekul DNA rekombinan yang dapat dipropagasi dan disimpan untuk memproduksi molekul DNA rekombinan dalam jumlah besar sehingga dapat digunakan untuk mempelajari karakter fisiologis tertentu ataupun untuk mengkonservasi molekul DNA rekombinan dalam keadaan stabil (Dawson et al. 1996). Plasmid rekombinan ini juga dapat digunakan untuk menganalisis sekuen DNA sisipan (DNA yang terlibat dalam toleransi asam-al), sehingga dapat ditemukan sekuen homologinya dengan sekuen organisme lain pada database GeneBank. Selain itu juga dapat digunakan untuk mengetahui protein yang disandikan oleh sekuen gen tersebut dengan cara membandingkan dan mensejajarkan data urutan asam amino DNA sisipan dengan data GeneBank. KESIMPULAN Fragmen DNA genom sebesar 0.8 kb yang terlibat dalam toleran asam-al pada B. japonicum 38 telah berhasil diisolasi dengan menggunakan teknik inverse PCR, melalui mutagenesis transposon mini-tn5km1. Fragmen DNA tersebut berhasil diklon ke dalam plasmid vector pgemt-easy (~3kb) menghasilkan plasmid rekombinan pgemt-38 yang berukuran ~ 3.8 kb. DAFTAR PUSTAKA Ayanaba A, Asanuma S, Munns DN. 1983. An Agar plaete method for rapid screening of Rhizobium for tolerance to acid-aluminium stress. Soil Sci Soc Am J 47: 256-258. Berg DE. 1989. Transposon Tn5. Di dalam Berg DE, Howe MM (editor). Mobile DNA. Washington: Washington Press. hlm 185-210. Braam LAM, Goryshin IY, Reznikoff WS. 1999. A Mechanism for Tn5 Inhibition carboxyl-terminal dimerization. J Biol Chem 274: 86-92. Bruijn FJ, Lupski JR. 1984. The use of transposon Tn 5mutagenesis in the rapid generation of correlated physical and geneticalmaps of DNA segments cloned into multicopy plasmids. A review. Gene 27:131-149. Chen H, Gartner E, Rolfe BG. 1991. Involvement of genes on a megaplasmid in the acid-tolerant phenotype of Rhizobium leguminosarum biovar trifolii. Appl Environ Microbiol 59:1058-1064 [Abstrak]. Chen H, Richardson AE, Rolfe BG. 1993. Studies on the physiological and genetic basis of acid tolerance in Rhizobium leguminosarum biovar trifolii. Appl Environ Microbiol 59:1798-1800 [Abstrak].

PKMI-1-04-8 Correa OS, Barneix AJ. 1997. Cellular mechanisms of ph tolerance in Rhizobium loti. World J Microbiol Biotechnol 13:153-157. Dawson MT, Powell R, Gannon F. 1996. Gene Technology. Graham JM, Billington D, Gilmartin PM, editor. Oxford: BIOS Scientific Publ. Ltd. hlm 91-95. De Lorenzo V, Herrero M, Jakubzik U, Timmis KN. 1990. Mini -Tn5 Transposon derivatives for insertion mutagenesis, promoter probing, and chromosomal insertion of cloned DNA in gram negative eubacteria. J Bacteriol 172: 6568-6572. Endarini T. Wahyudi AT, Imas T. 1995. Seleksi galur-galur Bradyrhizobium japonicum indigenus toleran medium asam-al. Hayati 2: 15-18. Flis SE, Glenn AR, Dilworth MJ. 1992. The interaction between aluminium and root nodule bacteria. Soil Biol Biochem 25:403-417. Herrero M, de Lorenzo V, Timmis KN.1990. Transposon vectors containing nonantibiotic resistance selestion markers for cloning and stable chromosomal insertion of foreign genes in gram negative bacteria. J bacteriol 172:6557-6567. Johnson AC,Wood M. 1990. DNA, a possible site of action of aluminum in Rhizobium spp. Appl Environ Microbiol 56:3629-3633. Keyser HH, Munns DN. 1979. Tolerance of Rhizobia to acidity, aluminum and phospate. Soil Sci Soc Am J 43:519-523. Richardson AE, Simpson RJ, Djordjevic MA, Rolfe BJ. 1988. Expression of nodulation genes in Rhizobium leguminosarum bv. trifolii is affected by low ph and by Ca 2+ and Al ions. Appl Environ Microbiol 54:2541-2548. Sambrook W, Russel DW. 2001. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Vol 1. Ed ke-3. New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press. Snyder L, Champness W. 2003. Molecular Genetics of Bacteria. Washington DC: ASM Press. Voelker LL, Dybvig K. 1998. Transposon mutagenesis. Methods Mol Biol 104:235-238. Wahyudi AT, Suwanto A, Tedja-Imas T, Tjahjoleksono A. 1998. Screening of acid-aluminium tolerant Bradyrhizobium japonicum strains: analysis of marker genes and competition in planta. Aspac J Mol Biol Biotechnol 6 : 13-20. Wahyudi AT, Matsunaga T, Takeyama H. 2001. Isolation of Magnetospirillum magneticum AMB-1 Mutants Defective in Bacterial Magnetic Particle Synthesis by Transposon Mutagenesis. Appl Biochem Biotechnol 91-93:147-154. Yutono.1985. Inokulasi Rhizobium pada kedelai. Di dalam: Somaatmadja et al. (editor). Kedelai. Balai Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Bogor: Puslitbangtan

PKMI-1-04-8