Teknologi Baru Pengubah Warna Bunga

Teknologi yang dikembangkan ilmuwan sangat berguna untuk mengonfirmasi fungsi gen pada tanaman.

Riset ini merupakan sebuah penelitian bersama yang dilakukan oleh sejumlah ilmuan dari beberapa universitas di Jepang. Riset kolaboratif ini melibatkan periset dari University of Tsukuba, Jepang, National Agriculture and Food Research Organization (NARO) dan Yokohama City University. Para ilmuwan ini menggunakan alat CRISPR revolusioner CRISPR, atau CRISPR / Cas9, untuk mengubah warna pada salah satu tanaman bunga tradisional Jepang yakni Japanese morning glory (Ipomoea nil atau Pharbitis nihil) dari ungu ke putih dengan mengganggu gen tunggal. Penelitian ini sekaligus menyoroti potensi besar sistem CRISPR / Cas9 untuk mempelajari dan memanipulasi gen pada tanaman hortikultura.

Para peneliti sengaja memilih Japanese morning glory atau Asagao pada penelitian mereka karena bunga ini merupakan salah satu dari dua model hortikultura tradisional pada National BioResource Project (NBPR) di Jepang. Studi genetik ekstensif terhadap tanaman ini sudah dilakukan sebelumnya, genomnya diurutkan dan metode transfer DNA sudah tetap. Alasan lain dari pemilihan tanaman Japanese Morning Glory adalah untuk menggugah keperdulian masyarakat akan teknologi genetika seperti CRISPR / Cas9 yang saat ini merupakan isu sosial di Jepang. Dengan menggunakan tanaman yang populer dan banyak ditanam ini, peneliti berharap dapat membantu mendidik masyarakat mengenai isu teknologi genetika ini.

Tim peneliti menargetkan gen tunggal, dihydroflavonol-4-reduktase- B (DFR-B), yang mengkodekan enzim biosintesis antosianin, yang bertanggung jawab atas warna batang tanaman, daun dan bunga. Dua gen lain yang sangat terkait erat (DFR-A dan DRF-C) duduk berdampingan, di samping DFR-B. Oleh karena itu, tantangannya adalah dimana secara khusus dan akurat menargetkan gen DFR-B tanpa mengubah gen lainnya. Sistem CRISPR / Cas9 digunakan karena saat ini merupakan salah satu metode pengeditan gen yang paling tepat.

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) / Cas9 system didasarkan pada mekanisme pertahanan bakteri. Ini terdiri dari dua molekul yang mengubah urutan DNA. Cas9, sebuah enzim yang memotong dua helai DNA di lokasi yang tepat. Kemudian DNA dapat ditambahkan atau dihilangkan. Cas9 dipandu ke lokasi yang benar dengan gRNA, atau membimbing RNA, sepotong kecil RNA yang telah dirancang untuk melengkapi urutan DNA target. Cas9 memotong dua helai DNA di lokasi sasaran, membiarkan DNA dikeluarkan atau malah ditambahkan.

Seperti dilansir dari Scientific Reports, urutan DNA pendek di Japanese Morning Glory, gen DFR-B dipilih sebagai target sistem CRISPR / Cas9. Urutan ini berisi situs aktif enzim yang dihasilkan oleh gen DFR-B. Gangguan urutan ini karenanya harus mengaktifkan enzim, sehingga tidak adanya pigmen warna, antosianin. Sistem CRISPR / Cas9 dimasukkan ke dalam embrio kultur jaringan tanaman Japanese morning glory dengan menggunakan kemampuan pengikatan DNA dari bakteri tanaman Rhizobium. Seperti yang diharapkan, enzim DFR-B berhasil dilumpuhkan, menghasilkan sekitar 75 persen tanaman transgenik dengan batang hijau dan bunga putih.

Tanaman yang tidak bertransformasi dengan enzim aktif memiliki batang dan bunga ungu. Perubahan warna batang ini sejak awal dalam proses kultur jaringan. Serangkaian analisis genetik mengkonfirmasikan bahwa urutan target DNA telah diubah pada tanaman transgenik, dengan penyisipan atau penghapusan DNA. Penghapusan ini baik pada kedua salinan gen DFR-B (yang disebut mutan bi-allellic). Gen terkait lainnya, DFR-A dan DFR-C, diperiksa dan tidak ada mutasi yang ditemukan, yang mengkonfirmasikan spesifisitas tinggi dari sistem CRISPR / Cas9.

Selanjutnya, para peneliti memeriksa pewarisan mutasi CRISPR / Cas9 yang diinduksi dengan menganalisis tanaman dari generasi berikutnya. Tanaman ini terlihat persis seperti orang tua mereka. Di antara tanaman ini ada beberapa yang tidak memiliki tanda DNA yang dikenalkan. Hal ini menimbulkan beberapa pertanyaan menarik sehubungan dengan regulasi organisme hasil rekayasa genetika, karena tanaman generasi berikutnya dianggap transgenik, berdasarkan definisi berbasis proses (bagaimana pembuatannya), dan non-transgenik, berdasarkan produk- berdasarkan definisi (adanya DNA asing di produk akhir).

Teknologi ini juga sangat berguna untuk mengkonfirmasikan fungsi gen. Percobaan pada tahun 1930an dan 1990an menggunakan teknik penyaringan genetik' untuk menemukan gen yang bertanggung jawab untuk produksi warna pada bunga Japanese Morning Glory. Sistem CRISPR / Cas9 yang digambarkan di sini adalah pendekatan genetik 'terbalik', yang digunakan untuk mengetahui seperti apa organisme terbentuk setelah gen yang diketahui terganggu, dan menegaskan bahwa gen DFR-B adalah gen utama yang bertanggung jawab untuk warna dalam Morning Glory.

Saat ini, teknologi CRISPR / Cas9 tidak 100 persen efisien, dimana tidak semua tanaman target akan transgenik. Tingkat mutasi dalam penelitian ini, 75 persen. Tapi bagaimanapun ini termasuk relatif tinggi. Inilah salah satu alasan mengapa penelitian ini akan sangat memudahkan mereka yang tertarik dengan modifikasi warna dan bentuk bunga dengan menggunakan sistem CRISPR / Cas9 pada tanaman bunga hias atau sayuran. Kisah tentang Japanese Morning Glory dimulai pada abad ke 8 Masehi, dengan diperkenalkannya tanaman bunga biru liar ke Jepang dari China. Pada tahun 1631, Bunga Japanese Morning Glory yang berwarna putih ini di lukis pertama kali di Jepang. Capaian yang dihasilkan hari ini setelah beratus-ratus tahun menunjukan sebuah kekuatan dan potensi baru. n nik/berbagai sumber/E-6