biowidhi’s blog

UJI KETAHANAN BERBAGAI HIBRIDA TANAMAN KUBIS (Brassica oleracea cv. capitata L.) TERHADAP INFEKSI JAMUR PATOGEN

Y.Sri Wulan Manuhara¹⁾,Ni Nyoman Tri Puspaningsih²⁾,Sri Puji Astuti W.¹⁾,Widhi Dyah Sawitri.¹⁾

¹⁾Departemen Biologi Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga

²⁾Departemen Kimia Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga

——————————————————————————————————————————————-

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk membandingkan ketahanan berbagai hibrida tanaman kubis asal impor dan lokal terhadap infeksi jamur patogen dilihat dari besarnya nekrosis daun dan profil proteinnya. Sebagai bahan penelitian digunakan 6 jenis hibrida tanaman kubis yaitu hibrida K-K Cross, Ishito, Sinjuku, Gloria osena, Rotan osena, dan Investor, sedangkan jamur patogen yang digunakan adalah Penicillium sp., Mucor sp., Aspergillus sp dan Alternaria sp. Uji ketahanan dilakukan dengan cara menginokulasikan miselium-disk (diameter 5 mm) yang telah ditumbuhi jamur patogen di permukaan atas daun tanaman kubis. Tanaman kemudian dipelihara dalam keadaan lembap dan gelap. Tiga hari sesudah inokulasi diukur diameter nekrosis yang terjadi pada daun. Untuk mengetahui profil proteinnya dilakukan SDS-PAGE. Hasil penelitian menunjukkan tingkat ketahanan enam hibrida tanaman kubis terhadap infeksi berbagai macam jamur berbeda-beda, tetapi berdasarkan besarnya nekrosis akibat infeksi jamur diperoleh bahwa tanaman kubis lokal (Gloria osena, Rotan osena dan Investor) lebih tahan dibanding tanaman kubis impor (K-K Cross, Ishito, Sinjuku). Profil protein dari enam hibrida tanaman kubis yang digunakan dalam penelitian ini sama, yaitu terdiri dari enam pita dengan berat molekul 200 kDa, 150 kDa, 100 kDa, 50 kDa, 40 Da, 30 kDa. Di antara pita protein tersebut terdapat pita dengan berat molekul 33 kDa yang menunjukkan berat molekul dari protein enzim -1,3-endoglukanase.

Keywords: Brassica oleracea cv. capitata L., ketahanan tanaman, infeksi, jamur patogen

Widhi Dyah Sawitri, 2008. Identification of β-1,3-endoglukanase Protein in Cabbage Cultivars (Brassica oleracea var. capitata L.) after Infected Some Pathogen Fungal. The Script is under guidance by Dr. Y. Sri Wulan Manuhara, M.Si and Dra. Sri Puji Astuti Wahyuningsih, M.Si. Department of Biology, Faculty of Science and Technology, Airlangga University.

—————————————————————————————————————————————–

ABSTRACT

Cabbage (Brassica oleracea var. capitata L.) is one of agricultural important crop that has some cultivars. Productivity of the crop is affected by some factors. One of disadvantage that can decrease the productivity is presence of disease caused by fungal pathogen infection. Some cabbage cultivars had been identified to possess defence system for pathogen infection. β-1,3-endoglukanase is one of enzyme which has a function to defence against pathogen fungal infection. This enzyme catalyzes the hydrolysis of β-1,3-glukan which is a major component of cell wall of most fungi and it has a molecule weight of 33 kDa. The hydrolyze yields elicitors and it then induces production of phytoalexins antifungal. This research was conducted for early identification of β-1,3-endoglukanase protein based on its molecular weight in SDS-PAGE (Sodium Dodecyl Sulphonat Polyacrylamide Gel Electrophoresis). The identification was carried out after cabbage cultivars (KK Cross, Gloria Osena, Ishito 3, Shinjuku, Rotan Osena, dan Investor 369) were infected by four fungal pathogens that are Penicillium sp., Mucor sp., Aspergillus sp., and Alternaria sp. One week after infection, the presence of necrotic on surface of leaves was observed. Result of necrotic observation showed that some of the cabbage cultivar was susceptible to the fungal pathogen infections, that were KK Cross and Shinjuku cultivars. However, Gloria Osena, Ishito 3, Rotan Osena, and Investor 369, were more resistance to fungal pathogen infection than KK Cross and Shinjuku. The SDS-PAGE analysis showed that the cultivars which were infected by Alternaria sp. and Aspergillus sp. could not produce β-1,3-endoglukanase protein band. These results showed that cabbage cultivars were susceptible when they were infected by Alternaria sp. and Aspergillus sp.

Keywords : β-1,3-endoglukanase, Brassica oleracea var. capitata L., pathogen fungal, necrotic, SDS-PAGE, resistance

Bahasan yang akan saya paparkan di sini memang tidak termasuk dalam bidang biologi molekuler. Akan tetapi, ini adalah pengetahuan dasar yang harus kita ketahui apabila kita akan mengklon manusia misalnya. Karena dengan mengetahui proses fertilisasi, kita akan dapat memperkirakan bagian mana atau pada tahap apa kita dapat melakukan klon.

Fertilisasi adalah proses fusi atau peleburan spermatozoa dan ovum.

Sekedar informasi sebelum saya menjelaskan lebih lanjut adalah :

• Sperma manusia yang dikeluarkan saat ejakulasi sekitar 120 – 140 juta/ml.

• Pada manusia, ovum yang siap dimasuki spermatozoa pada saat pembelahan kromosom di dalam ovum mengalami metafase (pada meiosis I). Sebelum metafase sperma masih belum bisa masuk. Dan pada saat metafase, sperma baru bisa menempel pada ovum, kemudian spermatozoa memberi rangsangan pada ovum agar dapat masuk ke dalam ovum dan menyempurnakan prosesnya menjadi anafase, telofase, yang nantinya sperma akan bertemu dengan inti ovum.

• Fertilisasi hingga dapat menjadi suatu embrio harus dilakukan oleh satu sperma. Lebih dari satu sperma tidak dapat membuahi satu ovum. Apabila hal itu terjadi embrio tidak akan terbentuk dan mengalami degradasi. Mengapa hal itu terjadi? Kita akan mengetahuinya nanti.

Tahapan-tahapan yang terjadi pada fertilisasi adalah sebagai berikut :

Kapasitasi Spermatozoa dan Pematangan Spermatozoa
Kapasitasi Spermatozoa merupakan tahapan awal sebelum fertilisasi. Sperma yang dikeluarkan dalam tubuh (fresh ejaculate) belum dapat dikatakan fertil atau dapat membuahi ovum apabila belum terjadi proses kapasitasi. Proses ini ditandai pula dengan adanya perubahan protein pada seminal plasma, reorganisasi lipid dan protein membran plasma, Influx Ca, AMP meningkat, dan pH intrasel menurun.

Perlekatan spermatozoa dengan Zona Pelucida
Zona pelucida merupakan zona terluar dalam ovum. Syarat agar sperma dapat menempel pada zona pelucida adalah jumlah kromosom harus sama, baik sperma maupun ovum, karena hal ini menunjukkan salah satu ciri apabila keduanya adalah individu yang sejenis. Perlekatan sperma dan ovum dipengaruhi adanya reseptor pada sperma yaitu berupa protein. Sementara itu suatu glikoprotein pada zona pelucida berfungsi seperti reseptor sperma yaitu menstimulasi fusi membran plasma dengan membran akrosom (kepala anterior sperma) luar. Sehingga terjadi interaksi antara reseptor dan ligand. Hal ini terjadi pada spesies yang spesifik.

Reaksi Akrosom
Reaksi tersebut terjadi sebelum sperma masuk ke dalam ovum. Reaksi akrosom terjadi pada pangkal akrosom, karena pada lisosom anterior kepala sperma terdapat enzim digesti yang berfungsi penetrasi zona pelucida. Mekanismenya adalah reseptor pada sperma akan membuat lisosom dan inti keluar sehingga akan merusak zona pelucida. Reaksi tersebut menjadikan akrosom sperma hilang sehingga fusi sperma dan zona pelucida sukses.

Penetrasi Zona Pelucida
Setelah reaksi akrosom, proses selanjutnya adalah penetrasi zona pelucida yaitu proses dimana sperma menembus zona pelucida. Hal ini ditandai dengan adanya jembatan dan membentuk protein actin, kemudian inti sperma dapat masuk. Hal yang mempengaruhi keberhasilan proses ini adalah kekuatan ekor sperma (motilitas), dan kombinasi enzim akrosomal.

Bertemunya Sperma dan Oosit
Apabila sperma telah berhasil menembus zona pelucida, sperma akan menenempel pada membran oosit. Penempelan ini terjadi pada bagian posterior (post-acrosomal) di kepala sperma yang mnegandung actin. Molekul sperma yang berperan dalam proses tersebut adalah berupa glikoprotein, yang terdiri dari protein fertelin. Protein tersebut berfungsi untuk mengikat membran plasma oosit (membran fitelin), sehingga akan menginduksi terjadinya fusi.

Aktivasi Ovum Sebelum Sperma Bertemu Oosit
Ovum pada kondisi metafase sebelum bertemu dengan sperma harus diaktifkan terlebih dahulu. Faktor yang berpengaruh karena adanya aktivasi ovum adalah konsentrasi Ca, kelengkapan meiosis II, dan Cortical Reaction, yaitu reaksi yang terjadi pada ovum, eksosotosis, dan granula pendek setelah fusi antara sperma dan oosit.

Reaksi Zona untuk Menghadapi Sperma yang Masuk Setelah Penetrasi
Reaksi ini dikatalisis oleh protease yaitu mengubah struktur zona pelucida supaya dapat memblok sperma. Protein protease akan membuat zona pelucida mengeras dan menghambat sperma lain yang masuk zona pelucida. Melalui proses inilah ovum menyeleksi sperma dan hanya satu sperma yang masuk dalam ovum. Sehingga apabila sudah ada satu sperma yang masuk, dengan sendirinya ovum akan memblok sperma lain yang ingin masuk dalam ovum. Akan tetapi apabila ovum tidak dapat memblok sperma lain yang masuk, maka sperma yang masuk akan lebih dari satu. Hal ini menyebabkan rusaknya reseptor sperma dan kondisinya menjadi toxic sehingga akan terjadi gagal embrio. Keadaan seperti ini dinamakan Polyspermy.

Fertilisasi
Sperma dan ovum akhirnya berfusi dan fertilisasi terjadi. Akhir dari fertilisasi akan terbuntuk suatu zigot, embrio, kemudian individu baru.

Kurang lebih seperti itulah tahapan-tahapan dalam proses fertilisasi. Seperti yang saya katakan sebelumnya, ini adalah pengetahuan kita apabila ingin melakukan rakayasa genetika pada reproduksi manusia. Misalnya saja, saat ini telah ada teknologi bayi tabung, dimana prosesnya beracuan pada proses fertilisasi ini. Pada intinya teknologi bayi tabung bermula dari spermatid yang telah dewasa (dari epitel tubulus seminiferus) diambil sedikit kemudian diinjeksikan ke ovum langsung. Sehingga pada prosesnya tidak melalui fertilisasi yang panjang. Karena mungkin saja kondisi sperma tidak dapat melakukan tahapan-tahapan tersebut, atau karena adanya faktor lain yang mendukung sperma tersebut mati sebelum bertemu ovum. Kemudian, apabila pasangan suami-istri normal terjadi gagal embrio, mungkin saja terjadi polyspermy, dimana terdapat lebih dari satu sperma yang membuahi ovum.