Judul: Identification of Waxy Traits and Line × Tester Genetic Analysis for Waxy Sorghum Variety Development
Abstrak: Sumber pangan utama yang dibutuhkan manusia adalah karbohidrat. Sumber pangan karbohidrat dapat ditemukan pada tanaman serealia dan umbi-umbian. Sebagian besar sumber pangan karbohidrat yang dikonsumsi masyarakat Indonesia berasal dari beras padi. Indonesia memiliki berbagai macam jenis tanaman yang berpotensi sebagai sumber karbohidrat alternatif pengganti beras padi, salah satunya adalah tanaman sorgum. Tanaman sorgum (Sorghum bicolor L. Moench) memiliki keunggulan dalam daya adaptasi, produktivitas yang baik pada lahan marjinal, dan memiliki kandungan gizi yang baik untuk dijadikan sebagai pangan fungsional. Perakitan varietas sorgum saat ini tidak hanya diarahkan pada peningkatan produktivitas, tetapi juga dilakukan terhadap kualitas biji dan kualitas tanak. Salah satu kualitas tanak yang disukai oleh sebagian besar masyarakat Indonesia adalah nasi bertekstur pulen. Nasi pulen berasal dari beras yang mengandung amilosa rendah dan amilopektin tinggi pada pati di endosperma biji. Penyebab utama keberadaan sifat tersebut adalah mutasi pada gen granule-bound starch synthase I (GBSSI) yang berperan dalam sintesis amilosa pada serealia. Akan tetapi, varietas sorgum nasional yang dimiliki Indonesia saat ini masih memiliki kandungan amilosa yang tinggi, sehingga olahan beras sorgum akan menghasilkan nasi yang bertekstur pera. Oleh karena itu, pengembangan varietas sorgum waxy perlu menjadi perhatian untuk pemenuhan kebutuhan sesuai preferensi konsumen. Penelitian ini terdiri dari tiga percobaan dengan masing-masing percobaan bertujuan untuk (1) mengidentifikasi genotipe sorgum yang memiliki sifat waxy berdasarkan pewarnaan iodin pada polen dan endosperma biji, analisis kandungan amilosa, serta marka molekuler terkait gen GBSSI; (2) mengidentifikasi situs mutasi sekuens SbGBSSI yang menyebabkan penurunan kandungan amilosa pada genotipe sorgum Indonesia; dan (3) menganalisis nilai duga parameter genetik, daya gabung, dan heterosis pada beberapa karakter agronomi. Percobaan pertama adalah identifikasi sifat waxy melalui pewarnaan iodin, pengujian kandungan amilosa, dan pengujian marka molekuler. Percobaan dilakukan dari Januari 2021 hingga Februari 2022 yang dilaksanakan di Laboratoraium Mikroteknik Departemen AGH IPB untuk percobaan pewarnaan iodin, Laboratorium Biologi Molekuler BB Biogen untuk percobaan marka molekuler, dan Laboratorium Pengujian BB Pascapanen untuk analisis kandungan amilosa. Hasil percobaan menunjukkan satu dari enam genotipe sorgum yang diuji, yaitu Pulut 3, terkonfirmasi memiliki sifat waxy berdasarkan metode pewarnaan iodin dan memiliki kandungan amilosa rendah (6,18%). Seluruh genotipe menunjukkan pola pita non-mutan berdasarkan analisis molekuler terkait deteksi mutasi gen GBSSI (wxa, wxb, dan wxc). Pulut 3 diduga memiliki mutasi alel waxy dari gen GBSSI yang berbeda dari ketiga alel waxy yang telah dilaporkan sebelumnya. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa genotipe sorgum Pulut 3 berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai tetua donor karakter waxy dalam program perbaikan varietas sorgum. Percobaan kedua adalah identifikasi situs mutasi pada sekuen GBSSI pada sorgum Indonesia. Percobaan dilakukan pada November 2021 hingga Maret 2022 di Laboratorium Biologi Molekuler BB Biogen. Bahan genetik yang diuji melalui perunutan basa nukleotida pada daerah ekson ke-3 hingga ekson ke-7 merupakan dua genotipe sorgum dengan kandungan amilosa yang kontras, yaitu PI-150-20A dan Pulut 3. Situs mutasi delesi 12 basa nukleotida teridentifikasi pada daerah ekson ke-5 genotipe Pulut 3 (waxy). Mutasi ini menyebabkan delesi empat residu asam amino pada daerah domain starch synthase catalytic. Pemodelan protein menunjukkan perubahan struktur loop akibat delesi residu asam amino dan diprediksi menyebabkan perubahan struktural dan fungsional pada protein dewasa SbGBSSI. Marka ARMS dengan pasangan primer
Keyword: combining ability, genetic component, gene mutation, microhomology-mediated end-joining, waxy sorghum