pendahuluan - IPB Repository

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tanaman memiliki beberapa mekanisme
toleransi terhadap Al antara lain melalui
immobilisasi Al di dinding sel, induksi pH di
daerah rizosfer, permeabilitas selektif
membran sel, kompartementasi Al di
vakuola, eksudasi ligan dan asam organik
pengkelat, dan induksi sintesis protein
pengkelat Al (Taylor 1991). Richards et al.
(1998) berhasil mengisolasi gen-gen dari
Arabidopsis thaliana yang ekspresinya
terinduksi oleh cekaman Al, yaitu gen-gen
penyandi glutathione s transferase (GST),
peroksidase, superoksida dismutase (SOD),
dan metallothionein.
Metallothionein
(MT)
merupakan
protein dengan berat molekul rendah (4-8
kDa), kaya akan sistein (25-33%), tidak
memiliki asam amino aromatik, bersifat
mengikat logam berat, serta diketahui
berperan dalam homeostasis dan detoksifikasi
ion-ion logam (Wong et al. 2004). Pada
tanaman, pengaruh ion logam pada ekspresi
gen Mt bervariasi tergantung jenis tanaman
dan tipe protein MT (Garcia-Hernandez et al.
1998). Berdasarkan klasifikasi Cobbet dan
Goldsbrough (2002), MT dibagi menjadi
empat tipe berdasarkan komposisi urutan
asam amino sistein (Cys). MT tipe 1 terdiri
atas dua domain dengan motif pengikatan
logam Cys-X-Cys (-X- merupakan asam
amino selain Cys). Pada Arabidopsis, MT1
berperan dalam homeostasis Cu pada akar
(Guo et al. 2008). MT tipe 2 memiliki
komposisi Cys-Cys pada asam amino ketiga
dan keempat dari sekuen asam aminonya,
serta memiliki motif Cys-Gly-Gly-Cys pada
ujung N-terminal dan motif Cys-X-Cys pada
ujung C-teminal. MT2 merupakan MT
pertama pada tanaman yang diisolasi (Kagi
1991). Pada tanaman Arabidopsis, MT2
ditemukan terutama pada daun tua dan
terlibat dalam mekaninsme sinyal ROS
(Reactive Oxygen Species) (Wong et al.
2004). Perlakuan menggunakan tembaga (Cu)
meningkatkan transkripsi MT2 ini (van Hoof
et al. 2001). Begitu pula pada Piper nigrum
(black pepper), transkripsi MT2 dideteksi
terutama pada daun tuanya. Ekspresi Mt2
yang tinggi pada daun terutama pada trikoma
yang berhubungan dengan fungsi sekretori
adalah untuk mengeksudasi kelebihan
akumulasi logam berat di daun (GarciaHernandez et al. 1998). Transkripsi MT2 P.
nigrum ini meningkat dengan perlakuan
menggunakan Cd, Fe, Cu, Mn, dan Zn
(Ozkuthu et al. 2006). MT tipe 3 yang sering
disebut sebagai fitokelatin (PC) memiliki
empat asam amino Cys pada N-terminal. Tiga
Cys pertama membentuk motif Cys-GlyAsn-Cys-Asp-Cys. Sedangkan Cys keempat
membentuk motif Gln-Cys-X-Lys-Lys-Gly.
Pada C-terminal terdapat enam asam amino
Cys yang membentuk tiga motif Cys-X-Cys.
MT3 berperan dalam transpor Cd dari akar ke
pucuk dalam mekanisme pengurangan
kelebihan akumulasi Cd di akar (Guo et al.
2008). Sedangkan MT tipe 4 memiliki tiga
wilayah yang masing-masing memiliki 5
sampai 6 Cys dan biasanya membentuk motif
Cys-X-Cys. MT4 berperan dalam toleransi
dan akumulasi yang tinggi terhadap Zn (Guo
et al. 2008).
Melastoma malabathricum L. merupakan
tumbuhan yang tersebar di hutan hujan tropis
di Asia Tenggara. Tumbuhan ini dapat
menyerap dan mengakumulasi
Al pada
jaringan mesofil dan epidermis atas daun,
serta pada seluruh jaringan akar terutama
pada sel-sel epidermis dan endodermisnya
(Watanabe et al. 1998). Menurut Chenery
(1948) dalam Watanabe et al. (1998),
tumbuhan yang dapat mengembangkan
mekanisme pertahanan dan mengakumulasi
lebih dari 1000 mg/kg Al didefinisikan
sebagai akumulator Al. Watanabe et al.
(1998) juga berhasil mengukur akumulasi Al
dalam pucuk daun, daun muda, daun tua, dan
ujung akar M. malabathricum, yaitu masingmasing sebesar 8.0, 9.2, 14.4, dan 10.1 mg/g
berat basah daun.
Pada M. malabatrichum, MT diduga
berperan dalam detoksifikasi ion logamlogam berat, termasuk Al. Berdasarkan
peranan MT tersebut, maka isolasi dan
karakterisasi dari cDNA gen penyandi Mt2
dari tanaman M. malabatrichum penting
dilakukan untuk memahami peran MT2
khususnya dalam ketahanan terhadap
cekaman Al. Suharsono et al. (in press) telah
berhasil mengisolasi metallothionein tipe 2
dari
Melastoma
affine.
MT2
M.
malabatrichum diduga memiliki fungsi yang
sama dengan MT2 M. affine karena kedua
tumbuhan ini toleran terhadap cekaman Al.
Tujuan
Penelitian ini bertujuan mengisolasi dan
mengkarakterisasi cDNA dari gen penyandi
metallothionein tipe 2 dari tumbuhan M.
malabathricum.