Fraxinus mandshurica, spesies pohon yang memiliki nilai ekonomi dan ekologis tinggi, telah menjadi fokus utama dalam penelitian genetika dan pemuliaan tanaman. Namun, keterbatasan dalam teknik manipulasi genetik telah menghambat kemajuan dalam pengembangan varietas unggul. Studi terbaru memperkenalkan sistem ekspresi protoplas berbasis xilem untuk analisis fungsi gen dan penyuntingan genom pada F. mandshurica memberikan pendekatan inovatif dalam penelitian molekuler tanaman berkayu.
Metode isolasi dan transfeksi protoplas dari xilem yang terdiferensiasi dikembangkan dengan mengoptimalkan komposisi enzim dan kondisi osmotik. Protokol yang digunakan menghasilkan jumlah maksimum protoplas sebesar 7,35 × 10⁶/g dengan viabilitas mencapai 81,8%, serta efisiensi transfeksi sebesar 64,71%. Sistem ini memungkinkan analisis subselular protein secara sementara, dengan pemanfaatan teknik Virus-Induced Gene Silencing (VIGS) yang menunjukkan efisiensi peredaman gen berkisar antara 64,5% hingga 70,3%. Selain itu, interaksi protein antara Glycogen Synthase Kinase 3 (GSK3) dan BRI1-EMS-Suppressor1 (BES1) berhasil dikonfirmasi melalui uji ko-imunopresipitasi dan bimolecular fluorescence complementation.
Teknologi penyuntingan genom berbasis Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR)/Cas9 diterapkan dalam protoplas F. mandshurica, dengan efisiensi penyuntingan mencapai 8,6%. Selain itu, penggunaan penyuntingan basa adenine (Adenine Base Editing/ABE) yang memanfaatkan Cas9 nickase (nCas9) memungkinkan konversi nukleotida A ke G pada gen target FmBES1 dengan efisiensi antara 1,05% hingga 3,4%. Hasil ini menunjukkan potensi sistem protoplas berbasis xilem sebagai platform yang andal untuk rekayasa genetika dan studi genomik fungsional pada spesies pohon berkayu.
Keunggulan sistem ekspresi protoplas ini mencakup peningkatan efisiensi isolasi sel serta kemampuan untuk melakukan ekspresi gen sementara, yang menjadi alat penting dalam memahami mekanisme regulasi genetik pada F. mandshurica. Selain itu, sistem ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi elemen pengatur gen, memvalidasi fungsi gen dalam respon lingkungan, serta mempercepat pemuliaan tanaman melalui manipulasi genom. Integrasi teknologi ini dengan metode pemuliaan konvensional dapat memperpendek siklus pemuliaan dan meningkatkan sifat unggul seperti kualitas kayu dan produksi bioenergi. Penelitian ini memberikan kontribusi signifikan dalam bidang bioteknologi tanaman dengan mengembangkan platform inovatif yang dapat diterapkan dalam berbagai studi genetika molekuler. Dengan semakin berkembangnya teknik penyuntingan genom dan pemahaman terhadap regulasi genetik, prospek pemanfaatan sistem ekspresi protoplas pada spesies pohon berkayu semakin menjanjikan dalam upaya konservasi dan peningkatan produktivitas tanaman hutan.
Sumber:
Leave a Reply