Agrobacterium tumefaciens

Agrobacterium tumefaciens
Agrobacterium tumefaciens adalah bakteri patogen pada tanaman yang banyak digunakan untuk
memasukkan gen asing ke dalam sel tanaman untuk menghasilkan suatu tanaman transgenik. Secara alami, A.
tumefaciens dapat menginfeksi tanaman dikotiledon melalui bagian tanaman yang terluka sehingga
menyebabkan tumor mahkota empedu (crown gall tumor).
Bakteri yang tergolong ke dalam gram negatif ini memiliki sebuah plasmid besar yang disebut plasmid-Ti
yang berisi gen penyandi faktor virulensi penyebab infeksi bakteri ini pada tanaman. Untuk memulai
pembentukan tumor, A. tumefaciens harus menempel terlebih dahulu pada permukaan sel inang dengan
memanfaatkan polisakarida asam yang akan digunakan untuk mengkoloniasi/menguasai sel tanaman. Selain
tanaman dikotiledon, tanaman monokotiledon seperti jagung, gandum, dan tebutelah digunakan untuk
memasukkan sel asing ke dalam genom tanaman. Agrobacterium tumefaciens adalah bakteri patogen pada
tanaman yang banyak digunakan untuk memasukkan gen asing ke dalam sel tanaman untuk menghasilkan suatu
tanaman transgenik.
Sebagian besar genus Agrobacterium menyebabkan tumor pada tanaman dikotil. Species
Agrobacterium tergolong bakteri gram negatif yang tergolong bakteri aerob dan mampu hidup baik sebagai
saprofit maupun parasit. Agrobacterium berbentuk batang, berukuran 0,6 – 1,0 µm sampai 1,5 – 3,0 µm, dalam
bentuk tunggal atau berpasangan. Agrobacterium merupakan bakteri yang mudah bergerak (motile) dan
memiliki 1-6 flagela peritrichous serta merupakan bakteri tak berspora. Suhu optimal pertumbuhan bakteri ini
adalah 25-28°C. Kumpulan bakteri ini biasanya berbentuk cembung, bulat, lembut, dan tak berpigmen.
Agrobacterium diisolasi dari tanaman yang terinfeksi Crown Gall. Tumor Crown Gall adalah jaringan tanaman
yang pertumbuhannya tidak terdiferensiasi akibat adanya interaksi antara tanaman-tanaman yang rentan dengan
strain virulen Agrobacterium tumefaciens.
Agrobacterium tumefaciens
Agrobacterium dan Peranannya dalam Transfer Gen
Transformasi gen adalah proses dimana DNA asing dimasukkan kedalam sel tanaman, dimana para
pemulian tanaman dapat memasukkan gen asing kedalam sel atau jaringan tanaman, baik secara langsung
maupun tak langsung tanpa merujuk kepada tingkat hubungan genetik atau kompatibelilitas suatu jenis.
Teknologi pemindahan gen atau transfer gen dapat dibedakan menjadi dua, yaitu langsung dan tidak langsung.
Contoh transfer gen secara langsung adalah perlakuan pada protoplas tanaman dengan eletroporasi atau dengan
polyethyleneglycol (PEG), penembakan eksplan gen dengan gene gun atau di vortex dengan karbit silikon.
Teknik pemindahan gen secara tak langsung dilakukan dengan bantuan bakteri Agrobacterium. Dari banyak
teknik transfer gen yang berkembang, teknik melalui media vektorA. tumefaciens paling sering digunakan untuk
metransformasi tanaman, terutama tanaman kelompok dikotil. Bakteri ini mampu mentransfer gen kedalam
genom tanaman melalui eksplan baik yang berupa potongan daun (leaf disc ) atau bagain lain dari jaringan
tanaman yang mempunyai potensi beregenerasi tinggi.(Adis.2010.)
Gen yang ditransfer terletak pada plasmid Ti (tumor inducing ). Segmen spesifik DNA plasmid Ti
disebut T-DNA (transfer DNA ) yang berpindah dari bakteri ke inti sel tanaman dan berintegrasi kedalam
genom tanamn. Karena A. tumefaciens merupakan patogen tanaman maka Agrobacterium sebagai vektor yang
digunakan untuk transformasi tanaman adalah bakteri dari jenis plasmid Ti yang dilucuti virulensinya
(disarmed), sehingga sel tanaman yang ditransformasi oleh Agrobacterium dan yang mampu beregenerasi akan
membentuk suatu tanaman sehat hasil rekayasa genetik. Teknik transformasi melalui media vektor
Agrobacterium pada tanaman dikotil telah berhasil dengan baik tetapi sebaliknya tidak umum digunakan pada
tanaman monokotil. Namun beberapa peneliti telah melaporkan bahwa beberapa strain Agrobacterium berhasil
metransformasi tanaman monokotil seperti jagung dan padi.
Proses Transformasi Gen oleh Agrobacterium tumefaciens
Dasar dari transformasi genetik oleh Agrobacterium adalah transfer dan integrasi T-DNA ke dalam
genom di dalam inti sel tanaman. T-DNA adalah suatu bagian pada tumor inducing (Ti) plasmid yang terdapat
di dalam sel Agrobacterium. Ti-plasmid berukuran sekitar 200-800 kbp dan T-region (T-DNA)nya sendiri
berukuran sekitar 10% nya (10-30 kbp). T-region ini dibatasi oleh dua sekuen pembatas (border) yaitu right
border dan left border yang mengapit T-region. Bagian lain dari Ti-plasmid yang tidak kalah pentingnya adalah
vir-region yang mengandung sejumlah gen-gen virulen (virA, virB, virC, virD, virE, virF,virG dan virH) yang
berfungsi didalam proses transfer T-DNA ke dalam sel tanaman.
Proses transformasi dimulai dengan melekatnya Agrobacterium pada sel tanaman. Kejadian awal ini
dimediasi oleh gen-gen yang berlokasi pada kromosom bakteri (gen chvA, chvB dan att). Langkah berikutnya
adalah terinduksinya gen-gen pada vir-region oleh suatu signal yang spesifik didalam sel bakteri sehingga
dihasilkan produk dari expresi gen-gen virulen untuk memproses T-DNA dan mentransfernya dari dalam sel
bakteri. Prosesing dan transfer T-DNA dimediasi oleh berbagai protein yang dikode pembentukannya oleh gengen virulen. Prosesing T-DNA dimulai dari suatu kejadian memproduksi T-DNA untai tunggal yang disebut Tstrand yang ditransfer ke dalam sel tanaman. Kejadian ini dimediasi oleh produk dari genvirD1 dan virD2 yang
berfungsi memotong T-DNA di bagian left border dan right border. Salah satu produk yaitu molekul VirD2
tetap melekat secara kovalen pada 5’ end dari T-strand dan membentuk apa yang disebut T-complex yang masih
setengah jadi. Pembentukan T-complex ini dilaporkan berfungsi untuk menjaga T-DNA dalam perjalanannya
menuju inti sel tanaman inang. Tahap akhir dari transformasi genetik oleh Agrobacterium adalah integrasi TDNA ke dalam genom sel tanaman inang.
Transfer T-DNA oleh A. Tumefaciens kedalam sel tanaman.
Agrobacterium tumefaciens adalah bakteri tanah yang dapat menyebabkan penyakit tumor pada
beberapa tanaman. Bakteri menginfeksi melalui bagian yang luka pada batang tanaman dan mengakibatkan
tumor pada daerah sekitar akar dan batang tanaman. Penyebab pembentukan tumor bukan berasal dari bakteri
itu sendiri tetapi dari plasmid yang dikenal dengan plasmid Ti. Ukuran DNA plasmid Ti cukup besar, berkisar
antara 140-235 kb (1 kb = 1000 pasang basa). Selama menginfeksi, sebagian kecil dari DNA plasmid Ti (15-30
kb), disebut T-DNA, ditransfer kedalam inti sel tanaman dan tersisipi kedalam DNA inti sel tanaman. Dari sini
T-DNA sudah terintegrasi dan stabil terpelihara dalam genom sel.
T-DNA membawa gen yang bertangung jawab terhadap pembentukan tumor dan sintesa asam amino
yang dikenal sebagai opine. Gen-gen yang bertanggungjawab untuk transfer T-DNA juga terdapat dalam
plasmid Ti yang disebut gen-gen virulen (gen vir). Infeksi Agrobakterium memerlukan jaringan tanaman yang
luka karena gen vir dapat terinduksi oleh senyawa fenolik yang dilepaskan ole sel-sel tanaman yang terluka.
Daerah ini merupakan potongan DNA berukuran relatif pendek berisi urutan 25 pasang basa yang
berulang. Setiap potongan DNA yang tersisipi diantara kedua batas T-DNA akan ditransfer dan diintegrasikan
kedalam genom tanaman. Oleh karena itu plasmid Ti merupakan vektor yang sangat cocok untuk
mengintroduksi gen-gen asing ke dalam sel tanaman.
Gambar J-10.4. Ilustrasi transfer T-DNA oleh A. Tumefaciens kedalam sel tanaman.
KESIMPULAN
Agrobacterium tumefaciens adalah bakteri patogen pada tanaman yang banyak digunakan untuk
memasukkan gen asing ke dalam sel tanaman untuk menghasilkan suatu tanaman transgenik. Secara alami, A.
tumefaciens dapat menginfeksi tanaman dikotiledon melalui bagian tanaman yang terluka sehingga
menyebabkan tumor mahkota empedu (crown gall tumor).
Metode transformasi yang diperantarai oleh Agrobacterium tumefaciens. Bakteri Agrobacterium
tumefaciens dapat menginfeksi tanaman secara alami karena memiliki plasmid Ti, suatu vektor (pembawa
DNA) untuk menyisipkan gen asing. Di dalam plasmid Ti terdapat gen yang menyandikan sifat virulensi untuk
menyebabkan penyakit tanaman tertentu. Gen asing yang ingin dimasukkan ke dalam tanaman dapat disisipkan
di dalam plasmid Ti. Selanjutnya, A. tumefaciens secara langsung dapat memindahkan gen pada plasmid
tersebut ke dalam genom (DNA) tanaman. Setelah DNA asing menyatu dengan DNA tanaman maka sifat-sifat
yang diinginkan dapat diekspresikan tumbuhan.
Di era transformasi genetik sekarang ini, peran Agrobacterium sangat besar dalam menghasilkan
tanaman yang dimodifikasi untuk mendapatkan sifat yang diinginkan. Peran Agrobacterium dalam hal ini ialah
sebagai pembawa gen (DNA) yang diinginkan. Agrobacterium tumefaciens merupakan bakteri aerob obligat
gram negatif yang hidup alami di tanah. Bakteri ini banyak menyebabkan penyakit crown gall (tumor) pada
tanaman dikotil. Kemampuannya dalam menyebabkan penyakit ini berhubungan dengan gen penginduksi tumor
yang ada pada plasmid (Ti) yang dijumpai dalam bakteri tersebut. Dalam sel tumor yang terbentuk terkandung
enzim-enzim yang tidak tampak pada tanaman normal, karena enzim tersebut hanya dihasilkan oleh sel
Agrobacterium. Enzim-enzim tersebut menghasilkan suatu senyawa gula spesifik yang dinamakan opin.
Senyawa opin ini merupakan makanan bagi Agrobacterium itu sendiri.
*)Anonymousa.2012.Transformasi gen oleh bacteri agrobacterium tumefaciens.http:// anggunhannes.
blogspot.com /2011/ 05/ transformasi-gen-oleh-bakteri.html (03-06-2012)
*sumber gambar : http://www.sciencephoto.com/image/13176/530wm/B2420004Agrobacterium_tumefaciens-SPL.jpg