Pemuliaan Tanaman Melalui Genome Editing

Gambar: Slide paparan produksi hasil genome editing pada kegiatan FS3. (Foto dok. Paparan Presentasi Sri Koerniati, Peneliti BRIN).

Genome editing adalah sebuah teknologi terbaru yang digunakan untuk mengembangkan tanaman unggul. Meskipun dalam prosesnya menggunakan rekombinasi DNA, produk akhirnya dapat didesain sedemikian rupa sehingga tidak mengandung DNA asing. Genome editing yang juga disebut sebagai gene editing adalah sekelompok teknologi yang memberikan kemungkinan bagi kita peneliti untuk merubah DNA dari suatu organisme. Hal itu diungkapkan Dr. Sri Koerniati, M.Sc. Peneliti Pusat Riset Rekayasa Genetika, menjelaskan hal ini dalam acara Friday Scientific Sharing Seminar (FS3) Series 18 yang diselenggarakan pada Jumat lalu melalui Zoom.

Dalam paparannya tentang "Genome Editing untuk Perbaikan Sifat Tanaman", Koerniati menjelaskan bahwa genome editing memiliki potensi untuk mempercepat proses pemuliaan tanaman pertanian guna memastikan ketahanan pangan di tengah perubahan iklim yang begitu cepat terjadi dan mempengaruhi produksi pertanian di Indonesia dan dunia.

Beberapa teknologi yang sebelumnya dikembangkan oleh para ilmuwan untuk mengubah DNA suatu organisme adalah Meganuclease, Zinc Finger Nucleases (ZFN), Talen, dan CRISPR/Cas9. Diantara teknologi-teknologi tersebut, CRISPR/Cas9 lebih banyak digunakan karena lebih mudah dan akurat.

Sebagai teknologi terbaru dalam genome editing, Clustered Regulatory Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR/Cas9) merupakan teknik yang sangat kuat dan efektif.

Selanjutnya, Koerniati menjelaskan bahwa dalam sistem CRISPR/Cas, Cas9 adalah tipe II system yang merupakan RNA-guided endonuclease yang memutuskan dua untai DNA (DSB) pada gen yang dituju. Melalui pengenalan tracrRNA/crRNA, Cas9 memperkenalkan DSB pada situs target, yang kemudian menyebabkan mutasi melalui perbaikan DNA. Sistem ini telah digunakan untuk melakukan modifikasi genom. CRISPR/Cas9 membuat proses pemuliaan menjadi lebih mudah dengan menghasilkan mutan knock-out gen untuk sifat yang diinginkan. Perubahan gen juga dimungkinkan melalui Homology Direct Recombinant (HRD) dengan menyediakan template DNA.

Beberapa produk hasil genome editing yang telah berhasil dilakukan adalah tanaman kentang yang tetap terlihat segar meskipun telah dikupas, jagung yang tumbuh lebih tinggi berkat kehadiran protein amilosa sehingga rasanya lebih enak, tanaman yang menghasilkan minyak dengan rantai asam lemak tak jenuh sehingga baik untuk kesehatan, dan tomat yang mengandung y-aminobutyric acid (GABA) yang tinggi yang dapat menurunkan tekanan darah dan memberikan efek relaksasi.

Berdasarkan penelitian kami, kami menyimpulkan bahwa Single Guide RNA2 dan RNA3 terbukti efektif dalam mengarahkan protein endonuklease Cas9 untuk mengenali, berikatan, dan memutuskan DSB pada DNA target. Selanjutnya, SgRNA dapat digunakan dalam konstruksi CRISPR untuk menginduksi mutasi pada gen Squalene Synthase dari Artemisia Annua L.

Tes in vitro dapat digunakan sebagai protokol untuk menguji kombinasi antara protein Cas9 dan sgRNA dalam memotong DNA target, dan dapat menjadi prosedur rutin untuk pengeditan genom, demikian dijelaskan.

Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa CRISPR/Cas9 dapat meningkatkan kandungan artemisinin hingga 3 kali lipat dibandingkan dengan tanaman aslinya.

Pada kesempatan yang sama, Dr. Andri Fadillah Martin, M.Si., yang mewakili Kepala Pusat Riset Genetika BRIN sebagai Koordinator Tim Perencanaan Monitoring Evaluasi (PME) Riset Rekayasa Genetika, menyampaikan bahwa acara FS3 ini menghadirkan dua pembicara yang kompeten dalam bidangnya, dan diharapkan kita semua dapat memperoleh ilmu yang bermanfaat dari acara ini.

Selain itu, Peneliti dari Fakultas Teknobiologi, Universitas Surabaya, Mariana Wahyudi, juga menyampaikan materi mengenai peran bioteknologi dalam terapi asma. Ia menjelaskan bahwa asma adalah kondisi peradangan kronis yang mempengaruhi saluran pernapasan ke paru-paru. Hal ini disebabkan oleh penyempitan saluran napas, peradangan pada saluran napas, dan hiperresponsivitas saluran napas.