Kultur Akar Transgenik dari Trichosanthes cucumerina L.: Beberapa

.
.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia memiliki kekayaan alam berupa berbagai jenis plasmanutfah
tumbuhan. Sebagian besar dari plasmanutfah tersebut sudah diketahui kegunaan
dan manfaatnya, namun tidak sedikit juga yang masih belum diketahui
kegunaannya atau masih sedikit informasi mengenai kegunaannya. Salah satu di
antaranya adalah Trichosanthes cucumerina L.
Trichosantes cucumerina L. termasuk dalam famili Cucurbitaceae.
Tanaman ini terkenal di Indonesia dengan nama lokal paria belut ataupun paria
ular, karena bentuk buahnya yang memanjang dan belang-belang putih kehijauan.
Bagian tanaman yang dimanfaatkan adalah buah muda yang biasanya dimasak
untuk sayuran. Tanaman ini juga sangat jarang dibudidayakan secara intensif
karena belum begitu meluas pemanfaatannya di masyarakat. Di Indonesia,
tanaman ini banyak ditanam di Jawa Tengah dan Yogyakarta.
Protein aktif yang bersifat anticendawan, antivirus, anti tumor, antiknker
bahkan anti-HIV telah dilaporkan terdapat pada beberapa spesies dari famili
Cucurbitaceae. Protein aktif tersebut diantaranya termasuk protein yang
berhubungan dengan adanya infeksi patogen pada tanaman (patogenesis- related
(PR) proteins). Disamping itu ada juga yang termasuk kelompok enzim seperti
Chitinuse yang ditemukan pada akar Trichosanthes kirilowii (Savary dan Flores,
1994).
Kelompok protein aktif lainnya dikenal sebagai Protein Pengnaktif
Ribosom (Ribosom Inactivating Proteins -RIPS). RIP'S merupakan protein
tanaman dengan &vitas N-glycosidase pada rRNA dari ribosom mamalia, fungi,
tanaman, dan bakteri yang secara irreversibel merusak sintesis protein dan diduga
berfungsi sebagai defensive protein bagi tanaman penghasilnya (Stirpe et al.,
1992). Beberapa peneliti melaporkan bahwa RIPS terdapat pada beberapa tanaman
Cucurbitaceae seperti paria (Momordica charantia L.) oleh Dong et a1 (1994),
blestru (Luffa qllindrica L.) oleh Toppi et al. (1996), dan Trichosanthes sp. oleh
Savary dan Flores (1994).
Protein aktif dari tanaman dapat diperoleh melalui ekstraksi langsung dari
bagian-bagian tanarnan in vivo. Ekstraksi senyawa target dari bagian tanaman in
vivo mempunyai beberapa kelemahan, seperti kondisi bahan yang tidak steril,
kondisi lingkungan dan iklim yang berubah-ubah mempengaruhi kandungan
senyawa sehingga produksi tidak stabil, buddaya tanaman memerlukan lahan
yang luas dan dipengaruhi musim sehingga tidak dapat dihasilkan sepanjang
waktu.
Alternatif lain untuk menghasilkan senyawa yang diinginkan adalah
melalui kultur in vitro. Kultur in vitro merupakan t e h k untuk memelihara bagian
tertentu dari tanaman baik sel, jaringan maupun organ dalam wadah tertutup yang
aseptik dengan media pertumbuhan dan kondisi lingkungan yang terkontrol.
Produksi senyawa metabolit sekunder secara in vitro antara lain
menggunakan kultur sel, kultur suspensi sel, kultur kalus, kultur embrio maupun
kultur akar transgenik(akar berambut). Produksi senyawa metabolit melalui kultur
in vitro mempunyai beberapa kelebihan dan kelemahan. Kelebihannya adalah
tidak tergantung faktor-faktor lingkungan seperti iklim, dan hambatan-hambatan
geografi serta musim, sistem produksinya dapat diatur, kualitas produk lebih
konsisten, dan tidak memerlukan lahan yang luas. Kelemahannya adalah
dibutuhkan investasi awal yang sangat besar, kesulitan untuk mendapatkan lini
sel, kalus, ataupun akar berambut yang menghasilkan senyawa yang diinginkan
dalam jumlah yang memadai.
Akar berambut merupakan istilah untuk akar transgenik yang dihasilkan
melalui infeksi tanaman in vitro dengan Agrobacterium rhizogenes. Kultur akar
transgenik secara stabil mengekspresikan lintasan biosintetik spesifik akar. Akar
tanaman secara spesifik juga mensintesis dan mengakumulasikan makromolekul
seperti protein cadangan dan protein yang berhubungan dengan sifat ketahanan
(Maeshima, et al. 1985; Bowles et al. 1990) seperti enzim glucanohydralase,
chitinase, dan P-1,3 glucanase (Neale et al. 1990). Dengan demikian kultur akar
transgenik merupakan alternatif yang baik untuk studi berbagai metabolit yang
dihasilkan akar tanarnan.
Kelebihan akar berambut dibandingkan kultur sel maupun suspensi sel
adalah cenderung lebih mudah untuk dilaksanakan, mampu tumbuh stabil dalam
media tanpa penambahan zat pengatur tumbuh, pertumbuhan akar berambut yang
relatif cepat sehngga memungkinkan untuk menghasilkan sejumlah besar
biomassa dalam waktu singkat, serta sifat genetik dan kemampuan menghasilkan
senyawa yang lebih stabil (Savary dan Flores, 1994).
Kultur akar berambut dari tanaman Trichosanthes sp. yang menghasilkan
protein aktif berupa RIP yang disebut trichosantin dan Class III Chitinases telah
dilaporkan oleh Savary dan Flores (1994). Sementara itu Kondo et al. (1994)
menginduksi akar berambut dari Trichosanthes kirilowii untuk studi senyawa
triterpen yang disebut asam brionolik.
Keberhasilan produksi senyawa target dalam kultur akar berambut sangat
ditentukan oleh kapasitas produksi biomassa akar berambut dan kapasitas sintesis
senyawa yang diinginkan dalam akar berambut. Berbagai faktor yang
mempengaruhi produksi biomassa maupun biosintesis senyawa target dapat
dimanipulasi untuk mengoptimalkan kondisi kultur sehingga dihasilkan senyawa
yang diinginkan dalam jurnlah yang sebanyak-banyaknya. Faktor-faktor yang
dapat dimanipulasi diantaranya adalah kondisi fisik dan kimia serta kondisi
lingkungan kultur.
Penelitian ini merupakan studi untuk mempelajari kapasitas produksi
biomassa dan protein total pada akar berambut dari Trichosanthes cucumerina L.
Beberapa faktor penting dalam kultur seperti eksplan, sukrosa, dan sumber asam
amino berupa kasein hidrolisat diuji pengaruhnya terhadap perturnbuhan, produksi
biomassa dan protein total dari akar berambut.
Tujuan Penelitian
1. Mendapatkan kultur akar berambut yang tumbuh stabil dalam media tanpa
penambahan zat pengatur tumbuh eksogen dari Trichosanthes cucumerina L.
melalui infeksi kecambah in vitro dengan Agrobacterium rhizogenes strain
9457.
2. Mempelajari pengaruh densitas eksplan awal, umur panen, kasein hidrolisat,
sukrosa dan sub kultur terhadap pertumbuhan, produksi biomassa, dan protein
total dari akar berambut
3. Mempelajari aktivitas anticendawan dari protein total akar berambut terhadap
beberapa cendawan patogen tanaman dalam uji in vitro.
Hipotesis
Hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini adalah :
1.
Akar berambut dapat chperoleh dari kecambah in vitro tanaman
Trichosanthes cucumerina L. clan dapat tumbuh stabil dl media tanpa zat
pengatur tumbuh.
2.
Densitas eksplan awal, umur panen dan kasein hidrolisat berpengaruh
terhadap pertumbuhan, produksi biomassa, kadar dan hasil protein total dari
akar berambut..
3.
Sukrosa dan sub kultur berpengaruh terhadap produksi biomassa, kadar serta
hasil protein total dari akar berambut.
4.
Protein kemungkinan berpengaruh terhadap pertumbuhan cendawan dalam
uji in vitro.
Manfaat Penelitian
Beberapa manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Dapat
diketahui efisiensi
induksi
akar
berambut
dengan
infeksi
Agrobacterium rhizogenes pada Trichosanthes cucumerina L. Kultur akar
rambut yang autotrof hormon dan tumbuh cepat memungkinkan untuk
diperbanyak dalam jurnlah besar sehingga menjamin ketersediaan bahan
untuk ekstraksi protein ataupun metabolit sekunder lainnya.
2. Produksi protein yang stabil dari akar berambut memungkinkan untuk
mempurifikasi dan mengkarakterisasi protein lebih lanjut serta menguji
aktivitas protein terhadap berbagai patogen tanaman baik secara in vitro
maupun in vivo.