Pengaruh induksi mutasi Ethyl Methane Sulfonate (EMS) terhadap ekspresi gen penyandi stres oksidatif pada porang (Amorphophallus muelleri Blume)

INDONESIA

Ethyl Methane Sulfonate (EMS) merupakan mutagen kimia yang banyak digunakan untuk induksi mutasi pada beberapa jenis tanaman khususnya porang. Namun demikian, induksi EMS diketahui dapat memicu stres oksidatif melalui peningkatan produksi reactive oxygen species (ROS). Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh induksi EMS terhadap ekspresi gen penyandi stres oksidatif pada porang. Eksplan porang hasil kultur in vitro di induksi mutasi EMS dengan konsentrasi 0%, 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%, dan 0,5% selama tujuh hari, kemudian dipindahkan ke dalam media MS dan BA selama 35 hari untuk dilakukan isolasi RNA dan sintesis cDNA. Analisis ekspresi gen dilakukan dengan RT-qPCR menggunakan gen CSD, MSD, CAT dan POD sebagai penyandi stress oksidatif. Data ekspresi relatif gen target yang sudah dinyatakan dalam bentuk fold change, dianalisis secara statistik one-way ANOVA. Induksi mutasi Ethyl Methane Sulfonate (EMS) memengaruhi pola ekspresi gen CSD, MSD, CAT, dan POD yang berperan dalam sistem pertahanan stres oksidatif pada porang. Perlakuan EMS 0,2% menunjukkan potensi sebagai konsentrasi yang lebih adaptif, yang ditunjukkan oleh perubahan ekspresi gen antioksidan yang relatif lebih stabil dibandingkan perlakuan lainnya.

ENGLISH

Ethyl Methane Sulfonate (EMS) is a chemical mutagen widely used to induce mutations in various plant species, particularly Amorphophallus muelleri (porang). However, EMS treatment is known to trigger oxidative stress by increasing the production of reactive oxygen species (ROS). Therefore, this study aimed to analyze the effect of EMS induction on the expression of genes encoding oxidative stress responses in porang. In vitro-derived porang explants were subjected to EMS mutation induction at concentrations of 0%, 0.1%, 0.2%, 0.3%, 0.4%, and 0.5% for seven days; they were subsequently transferred to MS and BA media for 35 days prior to RNA isolation and cDNA synthesis. Gene expression analysis was performed via RT-qPCR, targeting the CSD, MSD, CAT, and POD genes associated with oxidative stress. Relative expression data for the target genes, expressed as fold changes, were analyzed statistically using one-way ANOVA. EMS mutation induction influenced the expression patterns of the CSD, MSD, CAT, and POD genes, which play roles in the oxidative stress defense system of porang. The 0.2% EMS treatment demonstrated potential as a more adaptive concentration, evidenced by relatively more stable changes in antioxidant gene expression compared to the other treatments.

ARABIC

يُعد إيثيل ميثان سلفونات (EMS) عاملاً كيميائياً مُحدثاً للطفرات، ويُستخدم على نطاق واسع لاستحداث طفرات في أنواع نباتية مختلفة، ولا سيما نبات Amorphophallus muelleri (المعروف محلياً باسم "بورانغ"). ومع ذلك، من المعروف أن المعالجة بـ EMS تؤدي إلى حدوث إجهاد تأكسدي من خلال زيادة إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS). ولذلك، هدفت هذه الدراسة إلى تحليل تأثير المعالجة بـ EMS على التعبير الجيني للجينات المسؤولة عن الاستجابة للإجهاد التأكسدي في نبات البورانغ. خضعت عينات نباتية (أجزاء مستأصلة) من البورانغ -التي تم الحصول عليها عبر الزراعة النسيجية (in vitro)- لعملية استحداث الطفرات باستخدام EMS بتركيزات بلغت 0% و0.1% و0.2% و0.3% و0.4% و0.5% لمدة سبعة أيام؛ ثم نُقلت العينات إلى أوساط زراعية من نوعي MS وBA لمدة 35 يوماً قبل إجراء عمليات استخلاص الحمض النووي الريبي (RNA) وتخليق الحمض النووي المتمم (cDNA). أُجري تحليل التعبير الجيني باستخدام تقنية RT-qPCR، مع استهداف الجينات CSD وMSD وCAT وPOD المرتبطة بالإجهاد التأكسدي. وجرى تحليل بيانات التعبير النسبي للجينات المستهدفة -المُعبّر عنها في صورة تغيرات طيّة (fold changes)- إحصائياً باستخدام اختبار تحليل التباين أحادي الاتجاه (one-way ANOVA). وقد أثرت عملية استحداث الطفرات بـ EMS على أنماط التعبير للجينات CSD وMSD وCAT وPOD، التي تؤدي أدواراً حيوية في نظام الدفاع ضد الإجهاد التأكسدي في نبات البورانغ. وأظهرت المعالجة بتركيز 0.2% من EMS إمكانات واعدة كتركيز أكثر ملاءمة للتكيف، حيث لوحظت تغيرات أكثر استقراراً نسبياً في التعبير عن الجينات المضادة للأكسدة مقارنةً بالمعالجات الأخرى.