Identification of p5cs gene on sugarcane by PCR using heterologous primer Identifikasi gen p5cs tebu dengan PCR menggunakan penanda heterologous

Abstract

Summary
An attempt toward increasing the sugar
production by using marginal land requires
sugarcane (Saccharum officinarum L.) cultivars
which tolerant to drought or osmotic stress.
Development of such plant through modern
biotechnology needs a gene carrying drought
tolerance and the pertinent molecular information.
When the gene is indigenous property, the
planting materials developed will be more
valuable. This report describes research result
from identification the presence of p5cs
(pyrroline-5-carboxylate synthetase) gene in
sugarcane and limited molecular characteristics
related to an attempt to develop sugarcane
tolerant to water stress. Identification of the gene
in sugarcane was conducted by PCR using
specific primers. The homology to other species
was qualitatively predicted with hybridization
using heterologous probe of Vigna aconitifolia.
Proline contents were examined on the stress-
treated and untreated plants as well, to estimate
proline accumulated by the induction. The
amplified DNA fragment demonstrated that the
sugarcane possesses p5cs with at least two highly
conserved regions as the others reported. The
same sizes of amplified DNA fragment suggested
that the position of the conserved regions in the
tested and reported species is very similar. No
amplification using primers of non-conserved
regions indicates that the p5cs gene of sugarcane
was not fully homologous to the gene of the
others. Higher content of proline in the stress-
treated plants implies that the p5cs gene was
inducible.

Ringkasan
Usaha peningkatan produktivitas gula
dengan pemanfaatan lahan kering, memerlukan
tersedianya bibit tanaman tebu (Saccharum
officinarum L.) unggul yang toleran terhadap
cekaman kekeringan. Perakitan tanaman tersebut
melalui bioteknologi modern memerlukan
ketersediaan gen pembawa sifat ketahanan
kekeringan yang sesuai dan informasi
molekulernya. Penelitian ini bertujuan untuk
mengidentifikasi adanya gen p5cs (pyrroline-5-
carboxylate synthetase) pada tanaman tebu dan
karakteristik molekulernya secara terbatas dalam
perspektif usaha perakitan tanaman tebu tahan
kekeringan. Identifikasi gen pembawa sifat
ketahanan tersebut pada tanaman tebu dilakukan
dengan teknik PCR menggunakan primer spesifik.
Tingkat homologinya terhadap gen dari spesies
lainnya, secara kualitatif diprediksi dengan teknik
hibridisasi menggunakan pelacak heterologus
yang berasal dari gen p5cs tanaman V.
aconitifolia. Kandungan prolin tanaman yang
mendapat perlakuan cekaman kekeringan secara
in vitro, ditetapkan untuk melihat seberapa tinggi
akumulasi prolin dapat terjadi oleh induksi
ekspresi gen endogenous. Adanya fragmen DNA
hasil amplifikasi dengan primer spesifik p5CS,
membuktikan bahwa pada tanaman tebu terdapat
gen p5cs yang pada daerah terkonservasi
memiliki tingkat homologi yang tinggi.
Diperolehnya ukuran yang sama dengan control
plasmid pBI-p5cs membuktikan bahwa
sebagaimana spesies tanaman lainnya, posisi
daerah tersebut pada tebu adalah tertentu dan
sama. Tidak terjadinya amplifikasi dengan primer
dari daerah di luar daerah terkonservasi,
menunjukkan bahwa gen p5cs tebu tidak
sepenuhnya homologous dengan yang berasal
dari tanaman V. aconitifolia. Terjadinya
peningkatan akumulasi prolin pada perlakuan
cekaman kekeringan mengindikasikan bahwa gen
p5cs tersebut juga dapat diinduksi (inducible)
oleh stress air.