#NOPUBLISH 24/7/2024# Deteksi ekspresi gen Cellulose Synthase Like-D (CSLD) dan UDP-Glucose Pyrophosphorylase (UGP) pengkode glukomanan pada porang (Amorphophallus muelleri Blume) hasil induksi mutasi dengan kolkisin

ABSTRAK:

Porang (Amorphophallus muelleri Blume) adalah tanaman umbi dari famili Araceae yang mengandung glukomanan tertinggi dibandingkan Amorphophallus lain. Budidaya porang secara generatif dilakukan menggunakan biji yang sebagian bersifat apomiksis, menyebabkan keragaman genetik yang rendah. Salah satu upaya meningkatkan keanekaragaman genetik porang adalah melalui induksi mutasi. Induksi mutasi kolkisin terbukti mempengaruhi karakter morfologi, anatomi, sitologi, dan fisiologi. Namun, perubahan aktivitas fisiologi pada porang pasca mutasi kolkisin belum diketahui, terutama peningkatan aktivitas gen penyandi glukomanan yang sangat diharapkan. Glukomanan porang disintesis melalui dua jalur, yaitu invertase dan sucrose, melibatkan gen CSLA, CSLD, GMPP, dan UGP yang penting untuk sintesis β-glukan pada rantai glukomanan. Penelitian ini bertujuan untuk mendeteksi aktivitas dan pengaruh kolkisin terhadap gen penyandi glukomanan jalur sucrose (CSLD dan UGP). Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan perlakuan konsentrasi kolkisin 0%, 0,01%, 0,02%, 0,03%, dan 0,04%. Setiap perlakuan diulang 3 kali, menghasilkan 15 satuan percobaan. Analisis aktivitas dan ekspresi gen dilakukan dengan metode RT-qPCR. Data RT-qPCR berupa konsentrasi relatif dianalisis dengan uji One Way ANOVA dan dilanjutkan dengan uji Duncan Multiple Range Test (DMRT) pada taraf signifikansi 5%. Analisis statistik menunjukkan bahwa kolkisin 0,01% menghasilkan aktivitas terbaik untuk gen CSLD (p<0,05), sementara gen UGP menunjukkan aktivitas tertinggi pada kolkisin 0,04% (p>0,05). Data ekspresi gen menunjukkan bahwa kolkisin meningkatkan ekspresi gen pada konsentrasi 0,01%, 0,02%, 0,03%, dan 0,04%, sedangkan pada perlakuan kontrol terjadi penurunan ekspresi gen. Peningkatan ekspresi gen CSLD dan UGP memungkinkan adanya peningkatan glukomanan pada porang hasil mutasi kolkisin.

ABSTRACT:

Porang (Amorphophallus muelleri Blume) is a tuberous plant from the Araceae family that contains the highest glucomannan content compared to other Amorphophallus species. Porang cultivation is generatively carried out using seeds, which are partially apomictic, resulting in low genetic diversity. One approach to increase genetic diversity in porang is through mutation induction. Colchicine-induced mutation has been shown to affect morphological, anatomical, cytological, and physiological characteristics. However, the changes in physiological activity, particularly the increased activity of glucomannan-encoding genes, post-colchicine mutation are not yet known. Porang glucomannan is synthesized via two pathways, invertase and sucrose, involving the genes CSLA, CSLD, GMPP, and UGP, which are important for β-glucan synthesis in the glucomannan chain. This study aims to detect the activity and influence of colchicine on the sucrose pathway glucomannan-encoding genes (CSLD and UGP). The study used a Completely Randomized Design (CRD) with colchicine concentration treatments of 0%, 0.01%, 0.02%, 0.03%, and 0.04%. Each treatment was repeated three times, resulting in 15 experimental units. Gene activity and expression analysis were performed using the RT-qPCR method. RT-qPCR data, in the form of relative concentrations, were analyzed using One Way ANOVA followed by Duncan's Multiple Range Test (DMRT) at a 5% significance level. Statistical analysis indicates that 0.01% colchicine produced the highest activity for the CSLD gene (p<0.05), while the UGP gene showed the highest activity at 0.04% colchicine (p>0.05). Gene expression data indicated that colchicine increased gene expression at concentrations of 0.01%, 0.02%, 0.03%, and 0.04%, while the control treatment showed a decrease in gene expression. The increased expression of the CSLD and UGP genes enables higher levels of glucomannan in colchicine-mutated porang.

مستخلص البحث:
البورانج ) Amorphophallus muelleri Blume ( هو نبات درني من عائلة القلقاسية، ويحتوي على أعلى نسبة من الجلوكومانانمقارنةً بأنواع Amorphophallus ا لأخرى. تتم زراعة البورانج باستخدام البذور، التي تكون جزئيًا بكرية، مما يؤدي إلى انخفاض التنوعالجيني. إحدى الطرق لزيادة التنوع الجيني في البورانج هي من خلال تحريض الطفرات. لقد ثبت أن الطفرة الناتجة عن الكولشيسين تؤثر ع لىالخصائص المورفولوجية والتشريحية والسيتولوجية والفسيولوجية. ومع ذلك، فإن التغيرات في النشاط الفسيولوجي، وخاصة زيادة نشاط الجيناتالمشفرة للجلوكومانان بعد الطفرة بالكولشيسين، لم تُعرف بعد. يتم تخليق الجلوكومانان في البورانج عبر مسارين، الإنفرتاز والسكروز، وتشملالجينات CSLA و CSLD و GMPP و UGP ، والتي تعتبر مهمة لتخليق β-glucan في سلسلة الجلوكومانان. تهدف هذه الدراسةإلى كشف النشاط والتأثير الناتج عن الكولشيسين على الجينات المشفرة للجلوكومانان في مسار السكروز ) CSLD و UGP (. استخدمتالدراسة تصميمًا عشوائيًا كاملاً ) CRD ( مع معالجات الكولشيسين بتركيزات 0 ٪ و 0.01 ٪ و 0.02 ٪ و 0.03 ٪ و 0.04 ٪. تم تكرار كلمعالجة ثلاث مرات، مما أسفر عن 15 وحدة تجريبية. تم تحليل نشاط الجينات وتعبيرها باستخدام طريقة RT-qPCR . تم تحليل بياناتRT-qPCR ، التي على شكل تراكيز نسبية، باستخدام تحليل التباين الأحادي ) One Way ANOVA ( تبعه اختبار Duncanللفروق المتعددة ) DMRT ( عند مستوى دلالة 5٪. تشير التحليلات الإحصائية إلى أن تركيز 0.01 ٪ من الكولشيسين أعطى أعلى نشاطلجين CSLD (p<0.05) ، بينما أظهر جين UGP أعلى نشاط عند تركيز 0.04 ٪ من الكولشيسين ) p>0.05 (. أشارت بياناتتعبير الجينات إلى أن الكولشيسين زاد من تعبير الجينات عند تركيزات 0.01 ٪ و 0.02 ٪ و 0.03 ٪ و 0.04 ٪، في حين أظهرت المعالجةالضابطة انخفاضًا في تعبير الجينات.إن زيادة التعبير عن جيني CSLD و UGP تُُ كِّن من زيادة مستويات الجلوكومانان في نبات البورانالمتحور بواسطة الكولشيسين .