Pada saat ini fokus penelitian pada genomik tanaman sedang banyak di eksplor termasuk anggrek karena anggrek memiliki keindahan dan nilai ekonomis yang tinggi. Penelitian analisis gen pada tanaman anggrek dapat dilakukan melalui beberapa metode seperti pemetaan genetik, analisis mRNA (transkriptomik), analisis protein (proteomik) dan pembuatan profil metabolit (metabolomik). Metode-metode tersebut memberikan pengetahuan mendalam tentang mekanisme genetik yang mengendalikan berbagai aspek pertumbuhan, perkembangan dan adaptasi lingkungan pada tanaman anggrek (Gambar 1).

Gambar 1. Mekanisme Penelitian Genomik pada Anggrek

Pemetaan genetik pada anggrek dimulai dengan pengurutan genom yang memberikan dasar untuk memahami struktur genetik dan variabilitas dalam spesies anggrek. Teknologi pengurutan generasi terbaru atau Next-Generation Sequencing (NGS) seperti Illumina dan PacBio telah digunakan untuk mengurutkan genom beberapa spesies anggrek termasuk Phalaenopsis, Dendrobium dan Cymbidium. Urutan genom yang diperoleh kemudian dianalisis dan dianotasi menggunakan perangkat lunak bioinformatika untuk mengidentifikasi gen pengkode protein, RNA non-koding dan elemen regulator sehingga membantu mengidentifikasi gen-gen penting yang terkait dengan karakteristik bunga, ketahanan terhadap stres dan metabolisme sekunder pada anggrek. Pemetaan genetik pada anggrek juga melibatkan analisis linkage dan studi asosiasi genome-wide (GWAS). Dalam pemetaan linkage, populasi segregasi seperti F2 atau backcross digunakan bersama marker genetik seperti Simple Sequence Repeat (SSR) dan Single Nucleotide Polymorphism (SNP) untuk mengidentifikasi lokus genetik yang terkait dengan sifat fenotipik anggrek. GWAS mengidentifikasi lokus genetik yang terkait dengan sifat kompleks berdasarkan variasi genetik alamiah dalam populasi besar anggrek seperti mengidentifikasi gen yang terlibat dalam warna bunga, bentuk bunga dan durasi pembungaan pada anggrek karakteristik yang diinginkan melalui pemuliaan berbasis marker/Marker-Assisted Selection (MAS).

Analisis mRNA atau transkriptomik digunakan untuk memahami ekspresi gen dan regulasinya di berbagai tahap perkembangan dan kondisi lingkungan anggrek. Kuantifikasi ekspresi gen secara tepat, identifikasi isoform alternatif dan deteksi gen non-koding dapat dilakukan melalui teknologi RNA-Seq. Analisis mRNA melalui RNA-Seq digunakan untuk mempelajari pola ekspresi gen selama perkembangan bunga, respons terhadap stres abiotik dan interaksi dengan mikroorganisme pada anggrek. Data transkriptomik dapat dianalisis menggunakan perangkat lunak seperti DESeq dan edgeR untuk mengidentifikasi gen yang diekspresikan secara berbeda antara kondisi atau perlakuan yang berbeda pada anggrek sehingga memberikan pengetahuan tentang jalur regulasi genetik yang mengendalikan sifat-sifat penting pada anggrek.

Penelitian tentang protein yang diekspresikan dalam sel atau jaringan pada kondisi dapat dilakukan melalui Proteomik. Proteomik bertujuan untuk mengidentifikasi, mengkarakterisasi, mengukur protein dan memahami fungsinya dalam konteks biologi seluler dan jaringan pada anggrek. Teknik spektrometri massa (MS) dan elektroforesis gel dua dimensi (2D-GE) sering digunakan untuk proteomik anggrek. MS digunakan untuk mengidentifikasi dan mengkuantifikasi protein berdasarkan massa dan muatannya, sedangkan 2D-GE digunakan untuk memisahkan protein berdasarkan titik isoelektrik dan berat molekul pada anggrek. Proteomik pada anggrek telah digunakan untuk mempelajari protein yang terlibat dalam pembentukan bunga, metabolisme sekunder dan respons terhadap stres melalui MaxQuant dan Proteome Discoverer.

Metabolomik pada anggrek melibatkan identifikasi dan kuantifikasi berbagai metabolit kecil yang mencerminkan aktivitas biokimia dalam sel untuk memberikan pemahaman tentang  fungsi biokimia dan fisiologi anggrek dalam berbagai kondisi agar dapat membantu dalam pengembangan strategi untuk meningkatkan kualitas bunga dan ketahanan anggrek. Teknik kromatografi gas-spektrometri massa (GC-MS) dan kromatografi cair-spektrometri massa (LC-MS) digunakan untuk memisahkan, mengidentifikasi, dan mengukur berbagai metabolit dalam anggrek dalam mengungkapkan perubahan dalam jalur metabolik yang terkait dengan respons terhadap stres, perkembangan bunga dan produksi senyawa sekunder seperti alkaloid, flavonoid, dan terpenoid yang berperan penting dalam pertahanan tanaman, interaksi dengan penyerbuk, dan sifat hias.

Integrasi data dari berbagai metode di atas dikenal sebagai metode multi-omik yang memberikan pemahaman komprehensif tentang mekanisme genetik dan biokimia yang mengendalikan pertumbuhan, perkembangan, dan adaptasi anggrek. Melalui metode multi-omik, para peneliti dapat menghubungkan informasi genetik dengan ekspresi gen, aktivitas protein, dan perubahan metabolik, memberikan gambaran yang holistik tentang bagaimana tanaman anggrek berfungsi dan bereaksi terhadap lingkungannya.

Penelitian genomik pada anggrek juga memiliki implikasi penting dalam pemuliaan tanaman yang terkait dengan sifat-sifat agronomis sehingga dapat mempercepat proses pemuliaan melalui metode MAS dan pemuliaan berbasis genom/genomic selection (GS). Teknologi pengeditan genom seperti CRISPR/Cas9 juga membuka peluang baru dalam manipulasi gen pada anggrek. CRISPR/Cas9 akan melakukan pengeditan gen yang presisi dan efisien dalam modifikasi atau penghapusan gen untuk meningkatkan sifat tanaman. CRISPR/Cas9 dapat juga digunakan untuk mengedit gen yang terkait dengan ketahanan terhadap penyakit, warna bunga, dan ketahanan terhadap stres abiotik, memberikan alat yang kuat untuk memperbaiki dan meningkatkan kualitas tanaman anggrek.

Meskipun genomik tanaman anggrek menawarkan banyak peluang, tantangan tetap ada. Kompleksitas genom anggrek, yang sering kali besar dan memiliki tingkat heterozigositas yang tinggi, dapat memperumit analisis genomik dan pemetaan genetik. Selain itu, variabilitas lingkungan dan interaksi antar-gen menambah lapisan kompleksitas dalam memahami fungsi gen dan regulasi mereka. Namun, dengan terus berkembangnya teknologi pengurutan dan alat bioinformatika, tantangan ini semakin dapat diatasi.

Editor:     Rezekinta Syahputra Sembiring