REKAYASA METABOLIK DINDING SEL TANAMAN BERKAYU UNTUK PENGEMBANGAN BIOPRODUK RAMAH LINGKUNGAN : REKAYASA METABOLIK DINDING SEL TANAMAN BERKAYU UNTUK PENGEMBANGAN BIOPRODUK RAMAH LINGKUNGAN

Authors

Sri Hartati
BRIN

Keywords:

sengon, mangium, hemiselulosa, rekayasa genetika rekaya metabolik, lignin

Synopsis

Pemanfaatan biomassa lignoselulosa dari tanaman berkayu menjadi strategi penting dalam pengembangan bioekonomi dan industri hijau karena dapat digunakan untuk biofuel, pulp dan kertas, biomaterial, serta bioproduk ramah lingkungan lainnya. Namun, efisiensi konversi biomassa masih terkendala oleh kompleksitas dinding sel tanaman, terutama kandungan lignin dan hemiselulosa. Rekayasa metabolik dinding sel melalui pendekatan plant cell wall reprogramming dikembangkan untuk memodifikasi komposisi dan struktur dinding sel agar lebih mudah dikonversi tanpa mengganggu pertumbuhan tanaman. Penelitian pada sengon dan mangium menunjukkan bahwa manipulasi genetik terhadap lignin dan hemiselulosa dapat meningkatkan efisiensi sakarifikasi, produksi bioetanol, serta kualitas bahan baku pulp yang lebih efisien dan ramah lingkungan, sehingga mendukung pengembangan bioindustri berkelanjutan.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biography

Sri Hartati, BRIN

Dr. Dra. N. Sri Hartati, M.Si., lahir di Tasikmalaya, pada tanggal 26 Desember 1969 adalah anak pertama dari tiga bersaudara dari pasangan Bapak Dr. Maryoto Hadi Purnomo (Alm.) dan Ibu Ati Susilawati (Almh.). Menikah dengan Ir. Anwar Hadi, M.EM. dan dikaruniai dua orang anak, yaitu Harits Anwar Rozi, S.T. dan Raisha Anwar Fadhilah, S.Gz.

Berdasarkan Keputusan Presiden Republik Indonesia Nomor 83/M Tahun 2017 diangkat sebagai Peneliti Ahli Utama. Berdasarkan Keputusan Presiden Republik Indonesia Nomor  3/M Tahun 2022 tanggal 19 Januari 2022 yang bersangkutan diangkat sebagai Peneliti Ahli Utama di Badan Riset dan Inovasi Nasional.

Berdasarkan Keputusan Kepala Badan Riset dan Inovasi Nasional Nomor 127/HK/I/2026 tanggal 12 Mei 2026 yang bersangkutan melakukan orasi dan dikukuhkan sebagai Profesor Riset.

Menamatkan Sekolah Dasar Negeri SD Arjasari 1 tahun 1981, Sekolah Menengah Pertama Negeri I Singaparna tahun 1984, Sekolah Menengah Atas Negeri 1 Tasikmalaya tahun 1987. Merperoleh gelar Sarjana Kimia (Dra.) dari Institut Teknologi Sepuluh November (ITS) tahun 1992, gelar Magister Bioteknologi (M.Si.) dari Institut Pertanian Bogor tahun 2002, dan gelar Doktor (Dr.) dari Insitut Pertanian Bogor tahun 2011.

Selama kariernya, telah mengikuti berbagai pelatihan yang relevan dengan bidang kompetensinya, antara lain (i) Basic techniques in molecular biology and gene manipulation (1997); (ii) Analisis isozim talas (1998); (iii) Agrobacterium mediated-genetic transformation (2005 dan 2009); (iv) Gene expression analysis transgenic Acacia mangium overexpressing xyloglucanase and methylation analysis of non cellulosic polyscaharides (2010); (v) Pelatihan drafting paten tingkat lanjut (2011); (vi) Workshop Pendaftaran dan Perlindungan Tanaman (2012); Training of trainers (TOT) widyaiswara luar biasa/fasilitator diklat jabatan fungsional peneliti tingkat pertama (2013), Training workshop & FGD meningkatkan peran LIPI  dalam diplomasi global menuju pengembangan Science (2013) dan (vii) pelatihan lainnya yang mendukung pengembangan kompetensi profesionalnya.

Pernah menduduki jabatan struktural sebagai Kepala Sub Bidang Biologi Molekuler – Pusat Penelitian Bioteknologi – LIPI (2011 - 2014).

Jabatan fungsional Peneliti diawali sebagai Asisten Peneliti Muda tahun 1995, Asisten Peneliti Madya tahun 1997, Ajun Peneliti Madya tahun tahun 2002, Peneliti Ahli Madya IV/a tahun 2007, Peneliti Ahli Madya IV/b tahun 2011, Peneliti Ahli Madya IV/c tahun 2015, Peneliti Ahli Utama IV/d tahun 2018, dan Peneliti Ahli Utama IV/e tahun 2023. 

Menghasilkan 115 karya tulis ilmiah (KTI), baik yang ditulis sendiri maupun bersama penulis lain dalam bentuk buku, jurnal, dan prosiding. Sebanyak 64 KTI ditulis dalam bahasa Inggris, dan 51 dalam bahasa Indonesia. Selain itu telah menghasilkan Kekayaan Intelektual berupa Paten Nasional terdaftar sebanyak 10 buah, paten tersertifikasi sebanyak 3   buah, Pendaftaran Varietas Tanaman (PVT)     sebanyak 23 buah, Hak Cipta sebanyak 2 buah dan Kerjasama yaitu Transaksi Lisensi sebanyak 1 buah.

Ikut serta dalam pembinaan kader ilmiah, yaitu sebagai pembimbing jabatan fungsional peneliti di LIPI, pembimbing skripsi (S-1) pada IPB University, Universitas Sebelas Maret, Universitas Gadjah Mada, Universitas Jenderal Soedirman, Universitas Indonesia, Universitas Pakuan, Universitas Negeri Padang, Universitas Padjajaran, pembimbing tesis (S-2) pada IPB University, Universitas Nasional, Wageningen University,  dan pembimbing disertasi (S-3) pada IPB University.

Aktif dalam organisasi profesi ilmiah, antara lain sebagai anggota Perhimpunan Ilmu Pemuliaan Indonesia/ PERIPI (2009 – 2014), anggota Himpunan Peneliti Indonesia/HIMPENINDO (2013 - 2021), anggota Indonesian Food Analysis Network/ IFAN (2014 -2016), dan anggota Perhimpunan Periset Indonesia/ PPI (2021 – sekarang).

Menerima tanda penghargaan Satyalancana Karya Satya 10 tahun (tahun 2006), 20 tahun (tahun 2013), 30 tahun (tahun 2023), dan Satyalancana Pembangunan (tahun 2022) dari Presiden RI.

References

Afifi, O.A, Tobimatsu, Y., Lam, P.Y., Martin, A.F., Miyamoto, T., Osakabe, Y., Osakabe, K., Umezawa, T. (2022). Genome-edited rice deficient in two 4-coumarate:coenzyme A ligase genes displays diverse lignin alterations. Plant Physiol. 28;190(4):2155-2172. doi: 10.1093/plphys/kiac450.

Asyifa, S. (2025). Strategi bioproduksi berkelanjutan dari limbah pertanian: Integrasi konsep circular economy untuk minimasi emisi dan nilai tambah tinggi. Jurnal Teknologi Kimia Unimal, 14(1), 68–77.

Bajpaj, P. (2015). Environmentally friendly production of pulp and paper. Springer.

Baucher, M., Halpin, C., Petit-Conil, M., Boerjan, W. (2003). Lignin: Genetic engineering and impact on pulping. Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology. 38: 305-350.

Cherubini, F. (2010). The biorefinery concept: Using biomass instead of oil for producing energy and chemicals. Energy Conversion and Management, 51(7), 1412–1421. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2010.01.015.

Cosgrove, D. J. (2001). Wall Structure and Wall Loosening. A Look Backwards and Forwards. Plant Physiology, 125(1), 131–134. http://www.jstor.org/stable/4279628.

Cosgrove, D. J. (2005). Growth of the plant cell wall. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 6, 850–861. https://doi.org/10.1038/nrm1746.

Dwianto, W., Fitria, Wahyuni, I., Adi, D.S., Hartati, N.S., Kaida, R., Hayashi, T. (2011). Relationship between chemical components of wood and their sugar released. Proceeding of The 186th Symposium on sustainable Humanosphere. Japan 8 – 10 October 2011. 449-452p.

Dwianto, W., Kusumah, S.S., Darmawan, T., Fitria, Wahyuni, I., Adi, D.S., Hartati, N.S., Kaida, R., Hayashi, T. (2011). Searching for prominent wood species with high sugar released and fast growing characteristics in Indonesian botanical gardens for bioethanol production. Proceedings The 1st International Symposium for sustainable humanosphere. Ambon 3 October 2011. 37 – 40.

Dwianto, W., Fitria, Wahyuni, I., Adi, D.S., Hartati, S., Kaida, R., Hayashi, T. (2014). A method for producing bioethanol from the lignocellulose of Shorea uliginosa Foxw. by Enzymatic Saccharification and Fermentation. Journal of Mathematical and Fundamental Science. 46(2): 169-174. DOI: 10.5 614/j.math.fund.sci.2014.46.2.5.

Ermawar, R. A & Hartati, N.S. (2019). Modifikasi Genetik Dinding Sel Tumbuhan untuk Aplikasi Bioenergi dan Bioproduk. In Prosiding Seminar Lignoselulosa (pp. 3-11).

Essmann, J., Schmitz-Thom, I., Schön, H., Sonnewald, S., Weis, E., Scharte, J. (2008). RNA interference-mediated repression of cell wall invertase impairs defense in source leaves of tobacco. Plant Physiol. Jul;147(3):1288-99. doi: 10.1104/pp.108.121418.

Fatriasari, W. (2022). Teknologi Konversi Biomassa untuk Pengembangan Bioproduk Berbasis Selulosa dan Lignin Sebagai Sumber Energi Terbarukan dan Material Berkelanjutan. Badan Riset dan Inovasi Nasional. DOI: 10.55981/brin.709.

Fitria, Fatriasari, W., Hermiati, E., Hartati, N.S. (2010). Pengaruh Lokasi tumbuh terhadap kandungan kimia kayu sengon (Paraserianthes falcataria) sebagai bahan baku pulp. Jurnal Ilmu dan Teknologi Hasil Hutan. 3(2): 45-50.

Hartati, N.S., Rahayuningsih, L., Kaida, R., Sudarmonowati, E., Hayashi, T. (2009). Overexpression xyloglucanase gene in sengon (Paraserianthes falcataria) for growth acceleration. J. Biotech. Res. Trop. Reg. 2: 1-4.

Hartati, N.S. (2011). Modifikasi Kandungan Lignin Kayu Sengon (Paraserianthes falcataria (L.) Nielsen) Melalui Rekayasa Gen 4- coumarate CoA Ligase (4CL). Disertasi. Program studi Biologi. IPB.

Hartati, N.S., Rahayuningsih, L., Kaida, R., Sudarmonowati, E., Hayashi, T. (2008). Overexpression xyloglucanase gene in sengon (Paraserianthes falcataria) for growth acceleration. Procededings The 4th Indonesian Biotechnology conference. Bogor 5-7 August 2008. 405-411 pp.

Hartati, N.S., Rusmiyati, A., Sugiharti, S., Sudarmonowati, E. (2008). Studi histokimia lignin, elektroforesi enzim peroksidase dan laju pertumbuhan dua jenis sengon (Paraserianthes falcataria L. Nielsen). Prosiding Seminar Nasional Biokimia. Depok 9 Januari 2008. Hal 1-6.

Hartati, N.S., Sudarmonowati, E., Suharsono, Sofyan, K. (2010). Molecular cloning of gene fragment encoding 4-coumarate: Coenzyme A ligase of Sengon (Paraserianthes falcataria). Indonesian Journal of Biotechnology. 15(1): 20-28.

Hartati, N.S., Sudarmonowati, E., Suharsono, Sofyan, K. (2011). Analisis kuntitatif dan uji histokimia lignin sengon (Paraserinathes falcataria). Widyariset. 14(3): 525-533.

Hartati, S., Park, Y.W., Sudarmonowati, E., Hayashi, T. (2005). Agrobacterium-mediated genetic transformation of Acacia mangium bearing xyloglucanase gene. Proceeedings of the 6th International Wood Science Symposium LIPI-JSPS Core University Program in the Field of Wood Science. Bali 29-31 August 2005. 395-399 pp.

Hartati, S., Sudarmonowati, E., Fatriasari, W., Hermiati, E., Dwianto, W., Kaida, R., Baba, K., Hayashi, T. (2010). Wood Characteristic of superior sengon collection and prospect of wood properties improvement through genetic engineering. Wood Research Journal. 1(2): 103-107.

Hartati, S., Sudarmonowati, E., Kaku, T., Ikegaya, H., Kaida, R., Baba, K., & Hayashi, T. (2011). Overexpression of xyloglucanase (aaxeg2) accelerates heteroblastic development in mangium leaves. Journal of wood science. 57, 463. https://doi.org/10.1007/s10086-011-1211-0.

Hartati, S., Sudarmonowati, E. (2012). Chemical content analysis of Acacia mangium derived from seeds of grafted plants and its propagation through in vitro technique. Proceedings The 5th Indonesia Biotechnology Conference an International Forum.

Hartati, S., Sudarmonowati, E., Park, Y. W., Kaku, T., Kaida, R., Baba, K. I. & Hayashi, T. (2008). Overexpression of poplar cellulase accelerates growth and disturbs the closing movements of leaves in sengon. Plant physiology, 147, 552-561.

Hartati, N.S., Sudarmonowati, E. (1997). Extracellular and intracellular from suspension culture of Acacia mangium. Proceedings of the Indonesian biotechnology conference: Vol. 2. Jakarta June 17-19, 1997.

Hartati, N.S., Andriyani Puspitaningrum, Nita Etikawati, Enny Sudarmonowati. (2018). Optimasi Sistem Transformasi Gen Xiloglukanase pada Eucalyptus pellita F. Muell Menggunakan Agrobacterium tumefaciens. Bioscience. 2 (1) : 76-85.

Hayashi, T. (1989). Xyloglucans in the primary cell wall. Annual review of plant biology. 40, 139-168.

Heredia, A., Jiménez, A. & Guillén, R. (1995). Composition of plant cell walls Z Lebensm Unters Forch 200, 24–31. https://doi.org/10.1007/BF01192903.

Hisano, H., Nandakumar, R., Wang, Z.Y. (2009). Genetic modification of lignin biosynthesis for improved biofuel production. In Vitro Cellular & Developmental Biology - Plant. 9; 45, 306–313. https://doi.org/10.1007/s11627-009-9219-5.

Kaida, R., Kaku, T., Baba, K., Hartati, S., Sudarmonowati, E., Hayashi, T. (2009). Enhancement of saccharification by overexpression of poplar cellulase in sengon. Journal of Wood Science. 55(6): 435-440. DOI 10.1007/s10086-009-1048-y.

Kaida, R., Kaku, T., Baba, K., Oyadomari, M., Watanabe, T, Hartati, S., Sudarmonowati, E., Hayashi, T. (2009). Enzymatic saccharification and ethanol production of Acacia mangium and Paraserianthes falcataria wood, and Elaeis guineensis trunk. Journal of Wood Science. 55: 381–386 (2009). https://doi.org/10.1007/s10086-009-1038-0.

Kaku, T., Kaida, R., Baba, K., Hartati, S., Sudarmonowati, E., Hayashi, T. (2011). Improvement of fermentable sugar yields of mangium through transgenic overexpression of xyloglucanase. Journal of Wood Science. 57, 545–548 (2011). https://doi.org/10.1007/s10086-011-1180-3.

Lapierre, C., Pollet, B., Petit-Conil, M., Pilate, G., Leplé, J.C., Boerjan, W., Jouanin, L. (2000). Genetic engineering of poplar lignins: impact of lignin alteration on Kraft pulping performances. In W. G. Glasser, R. A. Northey, & T. P. Schultz (Eds.), ACS Symposium Series. Vol. 742, pp. 145–160). American Chemical Society., https://biblio.ugent.be/publication/170955.

Mulyani, S., Hartulistiyoso, E., & Supriyanto. (2025). Life cycle assessment of organic waste pellet for sustainable energy production. Jurnal Teknik Pertanian Lampung, 14(4), 1335–1348.

Mulyawan, R. (2019). Uji aktivitas lakase dan selulase pada lignoselulosa gambut dengan berbagai kadar air. Jurnal Ilmu Pertanian Indonesia, 24(1), 20–27.

perfamily in fully sequenced plants and algae. BMC Plant Biology, 9(1), 99. https://doi.org/10.1186/1471-2229-9-99

Molina, A., Jordá, L., Torres, M.Á., Martín-Dacal, M., Berlanga, D.J., Fernández-Calvo. P., Gómez-Rubio, E., Martín-Santamaría, S. (2024). Plant cell wall-mediated disease resistance: Current understanding and future perspectives. Mol Plant. 17(5):699-724. doi: 10.1016/j.molp.2024.04.003.

Park, Y.W., Baba, K.I., Furuta, Y., Iida, I., Sameshima, K., Arai, M., Hayashi, T. (2004). Enhancement of growth and cellulose accumulation by overexpression of xyloglucanase in poplar. FEBS letters. 564: 183-187.

Park, Y.W., Baba, K., Furuta, Y., Iida, I., Sameshima, K., Arai, M., Hayashi, T. (2023). Enhancement of growth by expression of poplar cellulase in Arabidopsis thaliana. The Plant Journal. 33(6), 1099–1106.

Pauly, M., Albersheim, P., Darvill, A., York, W.S. (1999). Molecular domains of the cellulose/xyloglucan network in the cell walls of higher plants. The Plant Journal. 20: 629-639.

Pramod, S., Gandla, M.L., Derba-Maceluch, M., Jönsson, L., Mellerowicz, E., Sandra, W. (2021). Saccharification Potential of Transgenic Greenhouse- and Field-Grown Aspen Engineered for Reduced Xylan Acetylation. Frontiers in Plant.

Priadi, D., Hartati, N.S. (2015). Viability and in vitro shoot multiplication of plus seed of sengon (Paraserianthes falcataria) of fresh and 4-years storage seed. Pros Sem Nas Masy Biodiv Indon 1: 1516-1519. https://doi.org/10.13057/psnmbi/m010645.

Priadi D, Hartati, N.S. (2018). Karakterisasi sengon (Paraserianthes falcataria L. Nielsen) unggul berdasarkan morfologi pohon dan kadar lignin. Prosiding Seminar Nasional XVII “Kimia dalam Pembangunan. 341-350.

Ragauskas, A. J., Beckham, G. T., Biddy, M. J., Chandra, R., Chen, F., Davis, M. F., Davison, B. H., Dixon, R. A., Gilna, P., Keller, M., Langan, P., Naskar, A. K., Saddler, J. N., Tschaplinski, T. J., Tuskan, G. A., & Wyman, C. E. (2014). Lignin Valorization: Improving Lignin Processing in the Biorefinery. Science, 344(6185), Article 1246843. https://doi.org/10.1126/science.1246843, https://doi.org/10.1126/science.1246843.

Sahoo, D.K., Maiti, I.B. (2014). Biomass derived from transgenic tobacco expressing the Arabidopsis CESA3ixr1-2 gene exhibits improved saccharification. Acta Biologica Hungarica. 65(2), 189–204. https://doi.org/10.1556/ABIOL.65.2014.2.7.

Saldívar, S.O.S., Soto, F.E.A. (2020). Chemical Composition and Biosynthesis of Dietary Fiber Components. Springer, Cham. 15–43. https://doi.org/10.1007/978-3-030-38654-2_2.

Solihat, N. N., Sari, F. P., Falah, F., Ismayati, M., Lubis, M. A. R., Fatriasari, W., & Santoso, E. B. (2019). Lignin as an active biomaterial: A review. Jurnal Sylva Lestari. https://doi.org/10.23960/jsl191-22.

Somerville, C. (2006). Cellulose synthesis in higher plants. Annual Review of Cell and Developmental Biology. 22: 53-78. https://doi.org/10.1146/annurev.cellbio.22.022206.160206.

Stewart, J.J., Akiyama, T., Chapple, C., Ralph, J., Mansfield, S.D. (2009). The effects on lignin structure of overexpression of ferulate 5-hydroxylase in hybrid poplar. Plant Physiology. 150(2): 621–635. https://doi.org/10.1104/pp.109.138164.

Sudarmonowati, E,, Hartati, S. (2009). Produksi sengon (Paraserianthes falcataria) dan akasia mangium (Acacia mangium) unggul: faktor-faktor yang mempengaruhi keberhasilan transformasi genetik. Prosiding Ekspose hasil-Hasil Penelitian. Balai Besar Penelitian Bioteknologi dan Pemuliaan Tanaman Hutan. Yogyakarta 1 Oktober 2009. Hal. 49-61.

Sumiasri, N., Priadi, D., Hartati, N.S., Sudarmonowati, E, Yoshizawa, N., Hayashi, T., Yokota, S. (2003). In vitro regeneration and genetic engineering of mangium (Acacia mangium Willd.), sengon (Paraserianthes falcataria (L.). Nielsen) and Nyatoh (Palaquium hexandrum Burk). Proceedings of workshop and expose. Jakarta 17 – 18 July 2003. 125 – 126.

Tamura, T., Morohoshi, N., Yasuda, S. (2001). Suitability of peroxidase-suppressed transgenic hybrid aspen (Populus sieboldii x Populus gradidentata) for pulping. Holzforschung. 55: 335-339.

Undang-Undang Nomor 32 Tahun 2009 Tentang Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan Hidup (UU PPLH).

Utami, N., Hartati, S., Salamah, A. (2020). Genetic stability of in vitro propagated transgenic Acacia mangium expressing xyloglucanase. IOP Conference Series: Earth and Environmental. 481 012024. DOI 10.1088/1755-1315/481/1/012024.

Vanholme, R., Demedts, B., Morreel, K., Ralph, J., & Boerjan, W. (2010). Lignin biosynthesis and structure. Plant Physiology, 153(3), 895–905. https://doi.org/10.1104/pp.110.155119.

Weng, J.K., Li, X., Bonawitz, N.D., Chapple, C. (2008). Emerging strategies of lignin engineering and degradation for cellulosic biofuel production. Current opinion in biotechnology. 2008; 19: 166-172.

Windiastri, V. E., Ardie, S. W., & Nugroho, S. (2023). Analisis in silico protein biosintesis lignin pada tanaman sorgum (Sorghum bicolor L. Moench). Berita Biologi. https://doi.org/10.55981/beritabiologi.2023.690.

Yin, Y., Huang, J., & Xu, Y. (2009). The cellulose synthase superfamily in fully sequenced plants and algae. BMC Plant Biology, 9(1), 99. https://doi.org/10.1186/1471-2229-9-99.

Yoon JM, Zhao L, Shanks, J.V. (2015). Metabolic Engineering with Plants for a Sustainable Biobased Economy. Annu. Rev. Chem. Biomol. Eng. 2013. 4:211–37. 10.1146/annurev-chembioeng-061312-103320.

Yoshida, K., Sakamoto, S., & Mitsuda, N. (2024). Synthetic-biology approach for plant lignocellulose engineering. Plant Biotechnology, 41(3), 213–230. https://doi.org/10.5511/plantbiotechnology.24.213.

Yu, S., Bekkering, C. S., & Tian, L. (2021). Metabolic engineering in woody plants: challenges, advances, and opportunities. aBIOTECH, 2(3), 299–313. https://doi.org/10.1007/s42994-021-00054-1.

Zakiyah, R., Siregar, U.J., Hartati, N.S. (2017). Karakterisasi morfologi sengon (Paraserianthes falcataria L. Nielsen) hasil mutasi radiasi sinar gamma. Jurnal Silvikultur Tropika . 2107. 8(1): 41-47. https://doi.org/10.29244/j-siltrop.8.1.41-47.

Zhao, N., Zhou, Z., Cui, S., Zhang, X., Zhu, S., Wang, Y., Zenda, T., & Wenjing, L. (2025). Advanced imaging-enabled understanding of cell wall remodeling mechanisms mediating plant drought stress tolerance. Frontiers in Plant Science, 16:1635078.

Zhu, J.Y., Pan, X. & Zalesny, R.S. Pretreatment of woody biomass for biofuel production: energy efficiency, technologies, and recalcitrance. Appl Microbiol Biotechnol. 87, 847–857. https://doi.org/10.1007/s00253-010-2654-8.

Published

July 30, 2026

Online ISSN

3090-8485
HOW TO CITE