Peran Agrobacterium tumefaciens dalam pembuatan tanaman transgenik

  Peran Agrobacterium tumefaciens  dalam pembuatan tanaman transgenik

1.      Karakteristik bakteri Agrobacterium tumefaciens 

Agrobacterium tumefaciens adalah bakteri patogen pada tanaman yang banyak digunakan untuk memasukkan gen asing ke dalam sel tanaman untuk menghasilkan suatu tanaman transgenik. Secara alami, A. tumefaciens dapat menginfeksi tanaman dikotiledon melalui bagian tanaman yang terluka sehingga menyebabkan tumor mahkota empedu (crown gall tumor).

o      Bakteri yang tergolong ke dalam gram negatif ini

o      Memiliki sebuah plasmid besar yang disebut plasmid-Ti yang berisi gen penyandi faktor virulensi penyebab infeksi bakteri ini pada tanaman. 

o      Menyerang tanaman dikotiledon serta  naman monokotiledon seperti jagung, gandum, dan tebutelah digunakan untuk memasukkan sel asing ke dalam genom tanaman.

o      Agrobacterium tumefaciens adalah bakteri patogen pada tanaman yang banyak digunakan untuk memasukkan gen asing ke dalam sel tanaman untuk menghasilkan suatu tanaman transgenik.

o      Agrobacterium berbentuk batang, berukuran 0,6 – 1,0 µm sampai 1,5 – 3,0 µm, dalam bentuk tunggal atau berpasangan.

o       Agrobacterium merupakan bakteri yang mudah bergerak (motile) dan memiliki 1-6 flagela peritrichous serta merupakan bakteri tak berspora.

o      Suhu optimal pertumbuhan bakteri ini adalah 25-28°C.

o       Kumpulan bakteri ini biasanya berbentuk cembung, bulat, lembut, dan tak berpigmen. Agrobacterium diisolasi dari tanaman yang terinfeksi Crown Gall.

2.      Agrobacterium dan Peranannya dalam Transfer Gen

Transformasi gen adalah proses dimana DNA asing dimasukkan kedalam sel tanaman, dimanapara pemulian tanaman dapat memasukkan gen asing kedalam sel atau jaringan tanaman, baik secara langsung maupun tak langsung tanpa merujuk kepada tingkat hubungan genetik atau kompatibelilitas suatu jenis. Teknologi pemindahan gen atau transfer gen dapat dibedakan menjadi dua, yaitu langsung dan tidak langsung. Contoh transfer gen secara langsung adalah perlakuan pada protoplas tanaman dengan eletroporasi atau dengan polyethyleneglycol (PEG), penembakan eksplan gen dengan gene gun atau di vortex dengan karbit silikon. Teknik pemindahan gen secara tak langsung dilakukan dengan bantuan bakteri Agrobacterium. Dari banyak teknik transfer gen yang berkembang, teknik melalui media vektorA. tumefaciens paling sering digunakan untuk metransformasi tanaman, terutama tanaman kelompok dikotil. Bakteri ini mampu mentransfer gen kedalam genom tanaman melalui eksplan baik yang berupa potongan daun (leaf disc ) atau bagain lain dari jaringan tanaman yang mempunyai potensi beregenerasi tingg.

Gen yang ditransfer terletak pada plasmid Ti (tumor inducing ). Segmen spesifik DNA plasmid Ti disebut T-DNA (transfer DNA ) yang berpindah dari bakteri ke inti sel tanaman dan berintegrasi kedalam genom tanamn. Karena A. tumefaciens merupakan patogen tanaman maka Agrobacterium sebagai vektor yang digunakan untuk transformasi tanaman adalah bakteri dari jenis plasmid Ti yang dilucuti virulensinya (disarmed), sehingga sel tanaman yang ditransformasi oleh Agrobacterium dan yang mampu beregenerasi akan membentuk suatu tanaman sehat hasil rekayasa genetik. Teknik transformasi melalui media vektor Agrobacterium pada tanaman dikotil telah berhasil dengan baik tetapi sebaliknya tidak umum digunakan pada tanaman monokotil. Namun beberapa peneliti telah melaporkan bahwa beberapa strain Agrobacterium berhasil metransformasi tanaman monokotil seperti jagung dan padi.

3.      Mekanisme Proses Transformasi Gen oleh Agrobacterium tumefaciens

            Dasar dari transformasi genetik oleh Agrobacterium adalah transfer dan integrasi T-DNA ke dalam genom di dalam inti sel tanaman. T-DNA adalah suatu bagian pada tumor inducing (Ti) plasmid yang terdapat di dalam sel Agrobacterium. Ti-plasmid berukuran sekitar 200-800 kbp dan T-region (T-DNA)nya sendiri berukuran sekitar 10% nya (10-30 kbp). T-region ini dibatasi oleh dua sekuen pembatas (border) yaitu right border dan left border yang mengapit T-region. Bagian lain dari Ti-plasmid yang tidak kalah pentingnya adalah vir-region yang mengandung sejumlah gen-gen virulen (virA, virB, virC, virD, virE, virF,virG dan virH) yang berfungsi didalam proses transfer T-DNA ke dalam sel tanaman.

            Proses transformasi dimulai dengan melekatnya Agrobacterium pada sel tanaman. Kejadian awal ini dimediasi oleh gen-gen yang berlokasi pada kromosom bakteri (gen chvA, chvB dan att). Langkah berikutnya adalah terinduksinya gen-gen pada vir-region oleh suatu signal yang spesifik didalam sel bakteri sehingga dihasilkan produk dari expresi gen-gen virulen untuk memproses T-DNA dan mentransfernya dari dalam sel bakteri. Prosesing dan transfer T-DNA dimediasi oleh berbagai protein yang dikode pembentukannya oleh gen-gen virulen. Prosesing T-DNA dimulai dari suatu kejadian memproduksi T-DNA untai tunggal yang disebut T-strand yang ditransfer ke dalam sel tanaman. Kejadian ini dimediasi oleh produk dari genvirD1 dan virD2 yang berfungsi memotong T-DNA di bagian left border dan right border. Salah satu produk yaitu molekul VirD2 tetap melekat secara kovalen pada 5’ end dari T-strand dan membentuk apa yang disebut T-complex yang masih setengah jadi. Pembentukan T-complex ini dilaporkan berfungsi untuk menjaga T-DNA dalam perjalanannya menuju inti sel tanaman inang. Tahap akhir dari transformasi genetik oleh Agrobacterium adalah integrasi T-DNA ke dalam genom sel tanaman inang. 

Contoh tanaman hasil transgenik

 Metode pembuatan tnaman transgenik

1.         Kultur bakteri A. Tumefaciens

2.         Transformasi genetik dan regenerasi

3.        Isolasi DNA Total

4.      Uji kuantitatif dan kualitatif DNA

5.         Uji Insersi dengan PCR

DAFTAR PUSTAKA

Buckle K A., Edwards R.A., Fleet G.H. & Wooton M.. 1986. Ilmu Pangan. Terjemahan: H.Purnomo & Adiono. Univ. Indonesia Press. Jakarta.

Dwidjoseputro. 2005. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Djambatan. Malang.

Jawetz, et al., 1995, Mikrobiologi Kedokteran, 218-228, Penerbit Buku Kedokteran

EGC, Jakarta

Johnson, G., et al., 1994, Mikrobiologi dan Imunologi, 32-35, Binarupa Aksara,

Jakarta

Irianto Koes. 2007. Mikrobiologi : Menguak Dunia Mikroorganisme. Yrama Widya. Bandung.

Pelczar, M.J. dan Chan, E.C.S. 1986. Dasar-Dasar Mikrobiologi. UI-Press. Jakarta.

Pelczar MJ dan Chan ECS. 2005. Dasar-Dasar Mikrobiologi (2). UI Press. Jakarta.

Volk WA and Wheeler. 1988. Mikrobiologi DasarJilid I Edisi kelima. Diterjemahkan olehMarkham. Penerbit Erlangga. Jakarta.

Wahyuni,A.E.T.H. 2003. Karakteristik antigen protein X Spteptococcus agalitica pada sapi perah sebagai landasan pencegahan mastitis subklinis  (online:http://repository .ipb. ac.id/ bitstream/handle/123456789/ 46657/2011ehh.pdf?sequence=1)

Diakses 20 Mei 2013
Wijaya, Cinthya. 2007. Streptococcus agalitica. (onlene: http://mikrobia. files.wordpress.      com  /2008 /05 /ini-aja1.pdf)

Diakses 20 Mei 2013