Sebagian besar variasi sifat yang ditemui pada suatu organisme berasal dari variasi pada sistem pembawa informasi genetik yang disebut DNA. Akan tetapi, beberapa penelitian terbaru menunjukkan bahwa variasi sifat dapat juga berasal variasi epigenetik yang bersifat independen dari variasi genetik. Variasi epigenetik dalam suatu organisme dapat berasal dari (1) modifikasi kimia dari DNA (metilasi DNA) (2) modifikasi kimia pada protein histon pada DNA dan (3) regulasi ekspresi gen oleh small-RNA (smRNA). Ketiga jenis modifikasi epigenetik tersebut dapat menyebabkan perubahan ekspresi gen dan perubahan karakter pada suatu organisme, tanpa disertai perubahan dari DNA. Perkembangan di ilmu epigenetika memberikan peluang dan teknologi baru bagi peneliti untuk merekayasa karakter suatu organisme, termasuk tanaman pangan, tanpa melibatkan perubahan sekuens DNA, sehingga produk yang dihasilkan tidak tergolong sebagai Genetic Modified Organism (GMO).
Untuk mencapai visi Indonesia sebagai lumbung pangan dunia, Kementerian Pertanian menetapkan beberapa target pencapaian swasembada pangan. Tahun 2019 Kementan menargetkan swasembada gula konsumsi, selajutnya pada tahun 2020 ditargetkan swasembada kedelai, bawang putih dan produksi 85 juta ton beras. Tahun 2024 ditargetkan swasembada gula industri dan di tahun 2045 diharapkan Indonesia dapat menjadi lumbung pangan dunia. Untuk mencapai berbagai target tersebut pemerintah beserta kalangan akademik dan peneliti perlu melakukan inovasi pembuatan bibit unggul. Salah satu upaya yang dapat dilakukan untuk mendapatkan bibit unggul adalah rekayasa epigenetik untuk menghasilkan tanaman pangan yang (1) memilki ketahanan terhadap penyakit (2) toleran terhadap cekaman lingkungan dan (3) memiliki kuantitas dan kualitas panen yang baik. Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan teknik rekayasa epigenetik pada tumbuhan yang dapat diaplikasikan untuk meningkatkan variasi dan diversitas fenotip pada tumbuhan.
Berbagai jenis tumbuhan dapat melakukan reproduksi baik secara seksual maupun klonal, tergantung pada kondisi lingkungan. Kemampuan reproduksi klonal yang tinggi pada tanaman telah dimanfaatkan oleh manusia untuk melakukan perbanyakan tanaman melalui metode tradisional semacam cangkok, stek dan okulasi atau melalui teknik modern seperti induksi embrio somatik dan kultur jaringan (Ikeuchi et al., 2016). Tumbuhan yang diperbanyak secara klonal diharapkan memiliki DNA dan sifat yang identik dengan indukan. Akan tetapi variasi fenotip yang tidak diharapkan sering dijumpai pada tumbuhan klonal, fenomena ini disebut variasi somaklonal. Mutasi DNA dianggap sebagai penyebab utama terjadinya variasi somaklonal akan tetapi dalam penelitian ini kami menunjukkan bahwa variasi somaklonal dapat juga disebabkan oleh perubahan epigenetik. Dalam penelitian ini  kami menemukan tumbuhan yang diperbanyak secara klonal dari eksplan akar mewarisi pola metilasi DNA dan pola ekspresi gen yang serupa dengan akar, termasuk di dalam daun. Hal ini menyebabkan perubahan bentuk tanaman dan pola ekpresi berbagai gen yang mengatur ketahanan terhadap penyakit. Perubahan metilasi DNA, ekspresi gen dan sifat tanaman yang kami temukan bersifat stabil dan dapat diwariskan secara turun-temurun. Hal ini menunjukkan bahwa variasi epigenetik dan diversitas sifat pada tumbuhan dapat diciptakan melalui perbanyakan klonal dari tipe organ yang berbeda. Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan pilihan teknologi baru bagi kalangan peneliti dan pemulia tanaman untuk melakukan rekayasa sifat tanaman dan menciptakan bibit unggul.
Oleh: Anjar Tri Wibowo M.Sc., Ph.D
Dosen Departemen Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga
Sumber: Predictable and stable epimutations induced during clonal plant propagation with embryonic transcription factor. PLOS GENETICS (2022). https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1010479
