Padi hitam merupakan varietas lokal Indonesia yang memiliki nilai ekonomi dan nutrisi tinggi karena kandungan antosianinnya yang bersifat antioksidan. Namun, dari sisi bioteknologi, padi hitam tergolong sebagai recalcitrant cultivar yakni varietas yang sangat sulit untuk dikultur dan diregenerasi di luar tanah. Tantangan ini membuat pengembangan teknologi berbasis kultur jaringan, seperti rekayasa genetik atau perbanyakan massal menjadi tidak efisien.
Tim Peneliti dari Universitas Gadjah Mada baru-baru ini berhasil mengungkap peran penting gen OsRKD3 sebagai pemicu utama terbentuknya embrio somatik, yakni embrio yang terbentuk dari sel tubuh dalam proses kultur jaringan pada tanaman padi hitam. Temuan ini membuka jalan baru dalam pengembangan teknik regenerasi tanaman, terutama untuk varietas lokal yang selama ini sulit dikultur secara in vitro. Penelitian yang dipimpin oleh Prof. Dr. Yekti Asih Purwestri, S.Si., M.Si dari Fakultas Biologi UGM ini telah dipublikasikan secara internasional melalui jurnal Quartil 1 (Q1) BMC Plant Biology pada akhir 2023 silam dengan judul ‘RWP-RK Domain 3 (OsRKD3) induces somatic embryogenesis in black rice’.
Bersama mitra internasional dari Warwick University, Inggris, tim menyisipkan gen OsRKD3 ke dalam sel padi hitam menggunakan teknik transformasi genetik berbasis Agrobacterium tumefaciens. Gen OsRKD3 sendiri merupakan bagian dari kelompok gen RWP-RK domain yang sebelumnya telah diketahui berperan dalam proses embriogenesis di beberapa spesies tanaman. Meskipun mekanismenya belum sepenuhnya dipahami pada tanaman monokotil seperti padi, hasil eksperimen menunjukkan bahwa OsRKD3 mampu mengaktifkan kembali potensi sel somatik atau sel tubuh tanaman biasa untuk berkembang menjadi embrio lengkap. Proses ini dilakukan di luar jaringan induknya dalam kondisi terkontrol di laboratorium sehingga memungkinkan terbentuknya tanaman baru dari sel non-reproduktif.
Menurut Yekti, kemampuan OsRKD3 untuk menginduksi embriogenesis somatik merupakan terobosan penting dalam dunia bioteknologi tanaman. Penemuan ini memberikan wawasan baru tentang aplikasi gen RKD pada tanaman monokotil, khususnya padi. Ia menjelaskan OsRKD3 dapat berperan sebagai faktor kunci dalam memprogram ulang sel somatik menjadi sel embrionik. Yekti menambahkan bahwa pendekatan ini sangat penting untuk meningkatkan protokol regenerasi, terutama pada kultivar yang sulit, seperti padi hitam. “Kemampuan tanaman untuk diregenerasi secara in vitro merupakan prasyarat penting untuk transformasi genetik yang stabil dan efisien,” ungkapnya.
Dalam studi, tim juga menemukan bahwa aktivasi gen OsRKD3 tidak hanya memicu pembentukan embrio, tetapi juga menginduksi ekspresi faktor transkripsi seperti AP2/ERF, MYB dan COL yang berperan dalam pensinyalan hormon dan respon terhadap stress. Yekti juga menekankan bahwa jaringan kalus yang terbentuk pada eksperimen ini menunjukkan morfologi khas yang mengindikasikan potensi regeneratif tinggi, kompak, tidak berair, dan mudah terdiferensiasi menjadi tunas dan akar. “Temuan ini memperkuat dugaan bahwa OsRKD3 dapat berfungsi sebagai ‘switch genetik’ yang mengaktifkan jaringan program embriogenesis di tanaman,” jelasnya.
Penelitian ini tidak hanya berhasil membuktikan efektivitas OsRKD3, tetapi juga membangun sistem yang dapat diadaptasi untuk varietas padi lain atau bahkan tanaman monokotil lainnya yang juga tergolong sulit diregenerasi. Hal ini menjadi penting dalam konteks pengembangan varietas unggul melalui transformasi genetik, di mana efisiensi regenerasi menjadi salah satu kendala utama. Sistem ini juga dapat dimanfaatkan dalam program pelestarian plasma nutfah, terutama untuk varietas yang memiliki potensi tinggi tetapi keberadaannya makin terancam oleh arus varietas komersial. “Dengan pendekatan ini, kita tidak hanya bisa mempercepat regenerasi padi hitam, tapi juga membuka peluang untuk transformasi genetik yang lebih efisien,” ujar Yekti.
Lebih jauh teknik ini memungkinkan pengembangan padi hitam dengan karakter unggul baru, berupa tahan penyakit, adaptif terhadap perubahan iklim, atau bahkan mengandung senyawa fungsional yang lebih tinggi. Selain itu, keberhasilan ini dapat menjadi dasar pengembangan platform genetik untuk tanaman pangan lain yang strategis, seperti jagung atau sorgum. Ia juga menekankan pentingnya kolaborasi multidisiplin, antara genetika molekuler, kultur jaringan, dan bioinformatika dalam mendorong kemajuan riset semacam ini. “Kami berharap bahwa hasil ini bisa menjadi fondasi bagi inovasi berkelanjutan di bidang pemuliaan tanaman, tidak hanya di Indonesia tetapi juga secara global,” tutur Yekti.
Melalui penelitian ini, UGM sekali lagi menegaskan peran strategisnya dalam pengembangan ilmu berbasis potensi lokal yang berpijak pada pendekatan ilmiah frontier. Komitmen ini menjadi bagian dari agenda besar universitas untuk mendukung ketahanan dan kemandirian pangan nasional melalui ilmu hayati dan teknologi yang berkelanjutan. Sebagai salah satu varietas lokal dengan nilai gizi tinggi, beras hitam diyakini memiliki manfaat kesehatan, seperti kandungan antioksidan alami dan indeks glikemik yang rendah, sehingga potensial dikembangkan sebagai pangan fungsional masyarakat. Dalam waktu dekat, tim peneliti merencanakan pengujian lapangan terbatas terhadap tanaman hasil regenerasi untuk menilai stabilitas karakter genetiknya serta potensi agronomisnya. Penelitian lanjutan ini diharapkan dapat melibatkan jejaring kerja sama dengan institusi pertanian dan pusat sumber daya genetik nasional. Temuan mengenai kemampuan OsRKD3 dalam mengatasi hambatan regenerasi menjadi langkah penting untuk pelestarian sekaligus peningkatan kualitas varietas lokal ini. Bahkan hasil inovasi ini menjadi bagian dari upaya berkelanjutan UGM dalam mendukung ketahanan pangan berbasis pemuliaan tanaman lokal dan pendekatan bioteknologi terkini.
Penulis: Triya Andriyani
Ilustrasi: Freepik