Judul: Ecological Genomics Approach for Resistant Sengon (Falcataria moluccana) Improvement against Gall-Rust (Uromycladium falcatariae).
Abstrak: Sengon (Falcataria moluccana) merupakan spesies favorit untuk pengembangan hutan rakyat karena sifatnya yang cepat tumbuh dan serapan pasar yang tinggi. Salah satu kendala pengembangan hutan tanaman sengon yaitu serangan penyakit karat tumor yang disebabkan oleh cendawan Uromycladium falcatariae yang menyebabkan kerusakan batang bahkan kematian. Sementara itu, metode pengendalian yang telah dilakukan beberapa di antaranya kurang efektif. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis faktor lingkungan yang berpengaruh terhadap serangan penyakit karat tumor, menganalisis keragaman genetik dan mengkonfirmasi jenis sengon yang terserang dan tidak terserang karat tumor, serta menganalisis ekspresi gen dari sengon yang terserang karat tumor dan tidak terserang karat tumor. Analisis faktor lingkungan dilakukan dengan mensensus pohon dari 32 plot dengan ukuran 50 x 50 m2 di Bogor dan Ciamis. Meskipun kedua lokasi penelitian memiliki klasifikasi iklim yang sama, rata-rata keparahan serangan penyakit karat tumor di Ciamis (25.53%) lebih tinggi dibanding di Bogor (8.22%). Intensitas serangan penyakit maksimum dapat mencapai 53.63% di Bogor dan 91.67% di Ciamis. Analisis komponen utama (PCA) menunjukkan faktor iklim (curah hujan, suhu, kelembaban relatif, dan kecepatan angin), elevasi, kerapatan tegakan, jumlah tanaman muda (<2 tahun), tutupan tajuk, serta tingginya unsur Fe dan Cu dalam tanah berpengaruh kuat terhadap intensitas dan keparahan serangan penyakit karat tumor. Pada tanaman dengan umur lebih dari dua tahun, rata-rata diameter tanaman yang terserang lebih besar daripada tanaman yang tidak terserang karat tumor, baik di Bogor maupun Ciamis, kemungkinan karena adanya trade-off energi antara pertumbuhan dengan ketahanan terhadap penyakit. Keragaman genetik antar populasi sengon terserang dan tidak terserang yang diambil dari plot di Bogor dan Ciamis dengan metode pairing tergolong rendah (Φ-stat 0.036-0.104) dan memiliki jarak genetik yang kecil (<0.1) baik menggunakan penanda RAPD, AFLP, maupun gabungan keduanya. Sementara itu, nilai keragaman genetik (He) dalam populasi cenderung rendah hingga menengah (0.145-0.234) yang menunjukkan populasi-populasi tersebut mengalami bottleneck. Penanda RAPD mampu membedakan struktur genetik populasi sengon yang terserang dan tidak terserang karat tumor dengan 2 spektrum genetik (K). Gabungan penanda RAPD dan AFLP mampu memisahkan kedua tipe aksesi berdasarkan hasil Principal Coordinate Analysis (PCoA). Berdasarkan daerah psbA-trnH intergenic spacer pada DNA kloroplas, sengon yang terserang dan tidak terserang karat tumor terkonfirmasi merupakan satu spesies yang sama (F. moluccana) dengan nilai keragaman InDel 0.031. Selain itu, meskipun memiliki kemiripan morfologi dengan spesies sengon merah (Albizia chinensis), kedua spesies tersebut memiliki perbedaan pada 29 situs dengan jarak genetik 0.017. Hasil analisis transkriptom sengon yang terserang dan tidak terserang karat tumor yang disekuens menggunakan metode Next-generation sequencing (NGS) menunjukkan terdapat 5 944 gen yang diekspresikan secara up-regulated dan 8 075 gen yang diekspresikan secara down-regulated. Beberapa kandidat gen yang ditemukan telah dikonfirmasi memiliki keterkaitan dengan ketahanan seperti Ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase 13, dan Transcription Factor CPC, serta terkait kerentanan yaitu NADH-ubiquinone oxidoreductase (NUOR). Analisis transkriptom karat tumor yang terdapat pada batang dan daun menunjukkan adanya respon seluler yang terjadi terhadap stimulus dengan skor gen ontologi 1078.41. Analisis DEG tumor batang vs daun menunjukkan terdapat 4 883 gen yang terekspresi secara up-regulated, dan 3 609 gen yang terekspresi secara down-regulated. Pada tumor batang, gen Patatin-like protein yang memiliki fungsi utama penyimpanan metabolit terekspresi lebih besar dibanding pada tumor daun, sedangkan
Keyword: ecological resistance, genetic variation, Next-generation sequencing (NGS), resistant, sengon (Falcataria moluccana), gall-rust (Uromycladium falcatariae), gene expressions