Shela Emilia Permatasari
Abstrak :
Setiap varietas tanaman padi memiliki perbedaan tingkatan toleransi terhadap cekaman ferrous ion (Fe2+) dan memicu toksisitas Fe dan kerusakan oksidatif pada padi. Perbedaan ketahanan toleransi cekaman Fe disebabkan karena adanya tingkat regulasi ekspresi yang berbeda pada gen OsFER yang dapat ditemukan pada kromosom 11 dan 12. Analisis molekuler dari identifikasi genom hingga profil ekspresi gen OsFER dalam merespons cekaman Fe dan oksidatif dilakukan terhadap beberapa varietas padi. DNA genom dari ke delapan varietas padi (Impari 42, Cupatmangu, Situbagendid, Wayapo, Kangkung, Sigupai, Ciherang dan Sunggal.) diisolasi dan dilakukan amplifikasi PCR menggunakan primer OsFER2. Hasilnya menunjukkan kesamaan 100% karakteristik OsFER pada semua varietas padi yang dipelajari di kromosom 11 (LOC_Os11g01530) dan kromosom 12 (LOC_Os12g01530). Namun, struktur protein lengkap kompleks ferritin hanya ditemukan pada kromosom 12, sedangkan pada kromosom 11 hanya terdapat sebagian area alfa-helix OsFER dengan situs aktif (asam glutamat, tirosin) yang membentu ferooxsidase diiron centre. Analisis ekspresi relatif gen OsFER dilakukan terhadap varietas Kangkung dan Sunggal pada lima kondisi perlakuan cekaman FeSO4 dan cekaman oksidatif menggunakan H2O2 (FeSO4 300ppm, FeSO4 600ppm, H2O2 30mM, H2O2 60mM, dan kombinasi FeSO4 300ppm dan H2O2 30mM) yang diterapkan pada varietas Kangkung (toleran) dan Sunggal (rentan). Perhitungan ekspresi gen relatif menggunkan teknik amplikasi cyclic menggunakan qPCR. Persentase efisiensi gen OsFER Ch.11, OsFER Ch.12 dan GAPDH sebesar 93%, 105% dan 96%. Pada varietas Kankung, rasio ekspresi gen OsFER lebih tinggi secara signifikan pada OsFER Ch. 12 daripada OsFER Ch. 11. Gen OsFER Ch.12 diekspresikan paling tinggi pada kondisi cekaman Fe dengan nilai 1,329 pada FeSO4 300ppm dan 1,207 pada FeSO4 600ppm. Sebaliknya OsFER Ch. 11 justru di represi dengan nilai 0,717 dan 0,704. Sedangkan pada varietas Sunggal tidak menunjukkan perubahan signifikan pada ekspresi gen baik pada OsFER Ch.11 maupun OsFER Ch.12 dalam kondisi stres. Temuan ini menunjukkan bahwa ekspresi OsFER Ch.12 yang lebih tinggi pada varietas Kangkung berkontribusi terhadap peningkatan toleransi terhadap cekaman Fe2+ dibandingkan dengan varietas Sunggal yang lebih rentan. Diferensiasi regulasi ekspresi gen OsFER memberikan potensi untuk memahami perbedaan mekanisme toleransi di antara varietas padi terhadap cekaman Fe2+ dan kerusakan oksidatif.
......Rice varieties exhibit varying tolerance levels to ferrous ion (Fe2+ )stress, which can lead to Fe toxicity and oxidative damage. This differential tolerance is attributed to differences in the regulation of OsFER gene expression. OsFER genes are located on chromosomes 11 and 12 and play a crucial role in iron sequestration and detoxification.This study investigated the molecular basis of OsFER gene from genome identification until the expression profile of OsFER in response to Fe2+ stress and oxidative damage in some rice varieties. Genome identification of eight rice varieties (Impari 42, Cupatmangu, Situbagendid, Wayapo, Kangkung, Sigupai, Ciherang dan Sunggal) was done by using PCR and OsFER target gene and continued into sequence analysis. The results show that all rice varieties studied have 100% alignment similarity and OsFER characteristics on chromosome 11 at LOC_Os11g01530 and chromosome 12 at LOC_Os12g01530, which have striking differences. The complex's complete protein structure is found on Ch. 12, while only a portion of alpha-helix is on OsFER Ch.11 containing active sites polypeptide situs aktif Glutamic Acid (E) Tyrosin (Y) and built the Ferroxidase diiron centre. The relative gene expression was applied in two rice varieties: Kangkung (tolerant) and Sunggal (sensitive) under FeSO4 stress and oxidative stress induced by H2O2 treatment conditions: FeSO4 300ppm, FeSO4 600ppm, H2O2 30mM, H2O2 60mM, and combination of FeSO4 300ppm and H2O2 30mM. Relative gene expression was quantified using real-time quantitative PCR (qPCR). The amplification efficiency of OsFER Ch.11, OsFER Ch.12, and GAPDH was determined to be 93%, 105%, and 96%.In the Kangkung variety, the expression ratio of OsFER genes was significantly higher for OsFER Ch.12 compared to OsFER Ch.11. OsFER Ch.12 expression was highest under Fe2+ stress conditions, with values of 1.329 at 300 ppm FeSO4 and 1.207 at 600 ppm FeSO4. Conversely, OsFER Ch.11 expression was repressed under these conditions, with values of 0.717 and 0.704, respectively. In contrast, under stress conditions, the Sunggal variety did not exhibit significant changes in gene expression for either OsFER Ch.11 or Ch.12.These findings suggest that the higher expression of OsFER Ch.12 in the Kangkung variety contributes to its enhanced tolerance to Fe2+ stress compared to the more susceptible Sunggal variety. Differences in the regulation of OsFER gene expression have the potential to provide insight into differences in the mechanisms of tolerance to Fe2+ stress and oxidative damage between rice varieties.
Depok: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia, 2024
T-pdf
UI - Tesis Membership Universitas Indonesia Library