Judul: Identification of Waxy Allele based on GBSSI gene in Foxtail Millet (Setaria italica (L.) P. Beauv.)
Abstrak: Pati biji serealia umumnya tersusun atas amilosa dan amilopektin dalam rasio 1:3. Sintesis amilosa pada endosperma dikendalikan oleh gen tunggal dominan, Waxy (Wx) yang mengode enzim granule-bound starch synthase I (GBSSI). Hilangnya fungsi gen ini akan memunculkan fenotipe endosperma berlilin (waxy). Penentuan tipe endosperma dapat dilakukan secara sederhana menggunakan metode pewarnaan iodin. Prinsip penting dalam metode ini adalah kemampuan iodin dalam bereaksi dengan amilosa yang kemudian akan menghasilkan warna biru. Sebaliknya, reaksi iodin dengan amilopektin akan menghasilkan warna kemerahan dikarenakan rendahnya afinitas antara kedua senyawa tersebut. Dalam penelitian ini, dua puluh satu genotipe berhasil diidentifikasi memiliki tipe endosperma tidak berlilin (nonwaxy), sementara dua genotipe (ICERI 2 dan Padang) memiliki endosperma berlilin (waxy). Gen Wx pada hotong telah banyak dipelajari dan sejauh ini, terdapat tiga belas variasi alel yang muncul akibat insersi transposable elements (TEs) ke dalam daerah gen. Sebagian besar genotipe yang diuji dalam penelitian ini memiliki endosperma tidak berlilin (nonwaxy). Empat belas genotipe (ICERI 1, ICERI 3, ICERI 5, ICERI 6, Botok 6, Botok 7, Botok 8, Botok 10, Botok 12, Botok 15, Botok 19, Botok 20, Sane Loe Nagekeo, dan Wete Nagekeo) memiliki alel tipe I, lima genotipe (ICERI 4, ICERI 7, ICERI 8, ICERI 9, dan ICERI 10) bertipe VI, dan satu genotipe (ICERI 2) bertipe VIII. Sekuen TE yang ditemukan pada tipe alel tersebut sama dengan yang telah dilaporkan sebelumnya. Pada penelitian ini, teramati polimorfisme baru dari hasil amplifikasi primer M7/R10 yang diduga muncul akibat delesi parsial sekuen tipe VI, yang kemudian ditetapkan sebagai tipe alel XI. Genotipe dengan alel tipe XI (Botok 2 dan Botok 4) memiliki endosperma tidak berlilin. Delesi pada tipe XI menyebabkan perubahan sekuen intron 12. Melalui hasil prediksi, GBSSI-XI dapat membentuk CDS yang lebih panjang dari CDS tipe liar akibat perubahan posisi acceptor site dalam proses RNA splicing. Prediksi model protein menunjukkan adanya pemanjangan loop struktur primer pada C-domain protein. Pemanjangan loop tidak mengubah struktur inti protein, tetapi berada di dekat daerah jembatan disulfida yang berperan penting dalam menjaga struktur dan stabilitas protein. Variasi alelik yang ditemukan dalam penelitian ini muncul dari peristiwa mutasi yang terjadi pada daerah intron 12 SiGBSSI. Variasi pada daerah insersi lain tidak teramati. Pasang primer M7/R10 dapat digunakan untuk mengidentifikasi tipe alel dua puluh tiga genotipe hotong dan generasi turunannya. Identifikasi tipe alel genotipe-genotipe baru yang tidak termasuk dalam penelitian ini masih tetap menggunakan empat pasang primer sesuai klasifikasi yang dirumuskan Kawase et al. (2005). Selain akibat insersi TE, keragaman gen SiGBSSI juga muncul dari mutasi nukleotida, seperti single nucleotide polymorphisms (SNPs) dan insersi/delesi (indel). Meski tidak berasosiasi dengan fenotipe, keragaman tersebut diketahui memiliki keterkaitan terhadap asal dan pola sebaran geografis hotong. Keragaman sekuen meliputi sepuluh indel pada intron 1, satu indel pada ekson 2, dan satu SNP pada ekson 10. ICERI 2, ICERI 7, ICERI 9, Botok 2, dan Botok 4 memiliki tipe sekuen yang umum dimiliki genotipe-genotipe asal Asia Tenggara dan Nepal. ICERI 5 dan ICERI 6 memiliki tipe sekuen yang sama dengan genotipe yang berasal dari India bagian selatan. Delesi satu basa sitosin pada posisi nukleotida ke-1053 (C1053) relatif terhadap sekuen Yugu-1 teramati pada ICERI
Keyword: allele types, allelic variation, endosperm type, indel, SNP, Waxy gene, foxtail millet