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

H. MINARSIH MINARSIH
D. SANTOSO SANTOSO
N. FITRANTY FITRANTY

Menara Perkebunan
Vol. 69 No. 1: 69 (1), 2001

SummaryAn attempt toward increasing the sugarproduction by using marginal land requiressugarcane (Saccharum officinarum L.) cultivarswhich tolerant to drought or osmotic stress.Development of such plant through modernbiotechnology needs a gene carrying droughttolerance and the pertinent molecular information.When the gene is indigenous property, theplanting materials developed will be morevaluable. This report describes research resultfrom identification the presence of p5cs(pyrroline-5-carboxylate synthetase) gene insugarcane and limited molecular characteristicsrelated to an attempt to develop sugarcanetolerant to water stress. Identification of the genein sugarcane was conducted by PCR usingspecific primers. The homology to other specieswas qualitatively predicted with hybridizationusing heterologous probe of Vigna aconitifolia.Proline contents were examined on the stress-treated and untreated plants as well, to estimateproline accumulated by the induction. Theamplified DNA fragment demonstrated that thesugarcane possesses p5cs with at least two highlyconserved regions as the others reported. Thesame sizes of amplified DNA fragment suggestedthat the position of the conserved regions in thetested and reported species is very similar. Noamplification using primers of non-conservedregions indicates that the p5cs gene of sugarcanewas not fully homologous to the gene of theothers. Higher content of proline in the stress-treated plants implies that the p5cs gene wasinducible.RingkasanUsaha peningkatan produktivitas guladengan pemanfaatan lahan kering, memerlukantersedianya bibit tanaman tebu (Saccharumofficinarum L.) unggul yang toleran terhadapcekaman kekeringan. Perakitan tanaman tersebutmelalui bioteknologi modern memerlukanketersediaan gen pembawa sifat ketahanankekeringan yang sesuai dan informasimolekulernya. Penelitian ini bertujuan untukmengidentifikasi adanya gen p5cs (pyrroline-5-carboxylate synthetase) pada tanaman tebu dankarakteristik molekulernya secara terbatas dalamperspektif usaha perakitan tanaman tebu tahankekeringan. Identifikasi gen pembawa sifatketahanan tersebut pada tanaman tebu dilakukandengan teknik PCR menggunakan primer spesifik.Tingkat homologinya terhadap gen dari spesieslainnya, secara kualitatif diprediksi dengan teknikhibridisasi menggunakan pelacak heterologusyang berasal dari gen p5cs tanaman V.aconitifolia. Kandungan prolin tanaman yangmendapat perlakuan cekaman kekeringan secarain vitro, ditetapkan untuk melihat seberapa tinggiakumulasi prolin dapat terjadi oleh induksiekspresi gen endogenous. Adanya fragmen DNAhasil amplifikasi dengan primer spesifik p5CS,membuktikan bahwa pada tanaman tebu terdapatgen p5cs yang pada daerah terkonservasimemiliki tingkat homologi yang tinggi.Diperolehnya ukuran yang sama dengan controlplasmid pBI-p5cs membuktikan bahwasebagaimana spesies tanaman lainnya, posisidaerah tersebut pada tebu adalah tertentu dansama. Tidak terjadinya amplifikasi dengan primerdari daerah di luar daerah terkonservasi,menunjukkan bahwa gen p5cs tebu tidaksepenuhnya homologous dengan yang berasaldari tanaman V. aconitifolia. Terjadinyapeningkatan akumulasi prolin pada perlakuancekaman kekeringan mengindikasikan bahwa genp5cs tersebut juga dapat diinduksi (inducible)oleh stress air.