12

BAB IPENDAHULUAN

A. Latar belakang

Ubi kayu (Manihot esculenta Crantz) juga dikenal masyarakat sebagai singkong

dan merupakan bahan pangan dengan berbagai macam pengolahan. Peningkatan

produksi dan kualitasnya banyak dikaji sejak era 2000-an, khususnya ketahanan

terhadap kekeringan yang bervariasi pada level genotip walaupun secara umum tanaman

ini dikategorikan sebagai tanaman yang tahan kekeringan (Nassar and Ortiz 2007). Gen

tahan terhadap kekeringan pada ubi kayu, sekuen genomik-nya secara lengkap telah

dipetakan oleh DNA Data Bank Of Japan (DDBJ) (Sakurai et al, 2007). Studi genetika

molekuler mengenai induksi cekaman kekeringan ubi kayu juga telah menghasilkan

beberapa gen yang terlibat dalam mekanisme ketahanan kekeringan diantaranya gen

Aquaporin.

Indonesia memiliki berbagai jenis ubi kayu, 3 diantaranya yaitu Ubi kuning,

Roti dan Adira 4 yang berdasarkan studi awal Laboratorium Genetika Molekular

Tanaman dan Modifikasi Jalur Biosintesa P2 Bioteknologi LIPI (unpublished) diketahui

memiliki ketahanan kekeringan yang berbeda. Pada tanaman, kemampuan merespon

cekaman kekeringan umumnya disebabkan adanya ekspresi gen aquaporin (Johansson

et al, 2000). Oleh karena itu diperlukan uji homologi struktur gen aquaporin dan

ekspresinya pada berbagai jenis ubi kayu, khususnya jenis ubi kayu yang resisten

cekaman kekeringan, yang memiliki toleransi tinggi terhadap kekeringan Upaya

manipulasi respon stress abiotik dan pemuliaan tanaman di Indonesia melalui rekayasa

genetika (genetic engineering), sangat mendukung perkembangan riset bioteknologi di

Indonesia, untuk merakit kultivar tanaman unggul baru yang tahan terhadap stress

abiotik. Riset mengenai karakterisasi dan identifikasi berbagai macam gen ketahanan

13

stress abiotik akan sangat mendukung upaya perakitan tanaman unggul melalui rekayasa

genetika, mengingat bahwa gen adalah pembawa informasi genetik yang bersama faktor

lingkungan menentukan karakter setiap aktivitas fisiologis tumbuhan.

Gen AQP (aquaporin) berperan membantu tanaman dalam respon pertahanan

menanggapi cekaman kering dengan mengekspresikan water channel proteins (AQPs)

yang dibutuhkan dalam permeabilitas membran sel terhadap air (Tyerman et al, 2002).

Laju inflow dan outflow air melalui membran sel, sangat mempengaruhi pertumbuhan

dan perkembangan tumbuhan tersebut. AQPs sebagian besar diekspresikan pada aerial

organ dan akar serta bertindak sebagai sensor turgor, dan ekspresi gen-gen AQP

tergantung pada organ, perlakuan hormon, dan stres abiotik (Alexandersson, et al.,

2005).

Informasi genetik yang diperoleh dari penelitian isolasi dan karakterisasi gen

menjadi kunci penting dalam penemuan kelompok gen yang terlibat dalam toleransi

stress abiotik. Mekanisme ketahanan kekeringan ubi kayu asal Indonesia perlu dikaji

lebih mendalam guna mendapatkan ubi kayu unggul yang sangat toleran terhadap

kekeringan untuk menunjang diversifikasi pangan dan optimalisasi produksi ubi kayu

dilahan kering seperti Gunung Kidul dan Nusa Tenggara Timur.

B. Permasalahan

Berdasarkan latar belakang diatas, maka dapat dirumuskan suatu permasalahan

yaitu :

1) bagaimana cara meng-isolasi fragmen gen aquaporin, pada ubi kayu tahan cekaman

kekeringan ?.

2) bagaimanakah homologi kandidat fragmen gen aquaporin dari ubi kayu tahan

cekaman kekeringan berdasarkan referensi Gene Bank ?.

14

C. Tujuan

Penelitian ini bertujuan untuk

1) Mengisolasi gen aquaporin pada ubi kayu tahan cekaman kekeringan

menggunakan teknik RT-PCR (reverse transcription-polymerase chain reaction)

dengan primer spesifik pada cDNA ubi kayu yang diperlakukan dengan cekaman

kekeringan.

2) Menguji homologi kandidat fragmen gen aquaporin ubi kayu tahan cekaman

kekeringan berdasarkan referensi Gene Bank.

D.Manfaat

Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah memberikan informasi ilmiah

tentang gen aquaporin dari ubi kayu asal Indonesia yang memiliki resistensi kekeringan

tinggi. Selain itu hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai acuan untuk mengisolasi

gen aquaporin utuh sebagai bahan konstruksi gen ketahanan kekeringan untuk

transformasi genetik guna meningkatkan produktivitas ubi kayu nasional di lahan kering

atau saat terjadi cekaman kekeringan.