Judul: Expression of Tillering & Dwarf1 (TAD1) Gene in Rice Cultivar  Hawara Bunar and Construction of CRISPR/Cas9 Recombinant Vector for TAD1  Gene Editing
Abstrak: Padi cv. Hawara Bunar merupakan kultivar padi lokal Sumatra Selatan yang toleran terhadap aluminum dan cekaman kekeringan. Namun, genotipe ini memiliki kekurangan, seperti morfologi yang tinggi dan jumlah anakan yang sedikit sehingga kultivar tersebut tidak menarik secara agronomis. Tinggi tanaman dan jumlah anakan dikendalikan oleh banyak gen; salah satunya adalah gen TAD1, yang meregulasi kedua karakter tersebut secara negatif. Analisis ekspresi gen pada dua kultivar padi yang kontras untuk kedua karakter tersebut merupakan prasyarat untuk pemilihan gen sebagai target penyuntingan gen untuk perbaikan varietas padi. Berdasarkan hal tersebut maka perlu dilakukan modifikasi untuk memperbaiki karakter agronomis padi cv. Hawara Bunar sehingga memiliki habitus lebih pendek dan berproduksi lebih tinggi. Tujuan penelitian ini adalah (1) menganalisis ekspresi gen TAD1 pada padi cv. IR64 dan Hawara Bunar; (2) mengelompokkan gen-gen yang meregulasi tinggi tanaman dan jumlah anakan padi secara filogenetik; (3) melakukan meta-analisis ekspresi gen diferensial; (4) melakukan konstruksi vektor rekombinan CRISPR/Cas9-sgRNA untuk pengeditan gen TAD1 pada cv. Hawara Bunar; (5) memprediksi kejadian mutasi pada gen TAD1 hasil pengeditan dengan CRISPR/Cas9. Analisis ekspresi gen TAD1 dilakukan dengan menggunakan teknik qRT PCR dengan cDNA yang disintesis dari RNA total daun muda padi pada fase pre tillering dan fase tillering. Perhitungan ekspresi relatif menggunakan metode 2-∆∆Ct. Filogenetik dikonstruksi menggunakan data sekuen DNA dan sekuen asam amino (protein) dari gen-gen penentu tinggi tanaman dan jumlah anakan pada padi. Sekuen DNA dan protein TAD1 berasal dari cv. HB, sedangkan sekuen pembandingnya dikoleksi dari NCBI. Pensejajaran sekuen DNA dan protein menggunakan metode Clustal W dengan perangkat lunak UGENE dan penyusunan filogenetik menggunakan perangkat lunak PAUP4. Analisis ekspresi gen diferensial menggunakan set data transkriptom dari 2 studi pada percobaan gen yang memengaruhi tinggi tanaman dan jumlah anakan padi yang diperoleh dari NCBI. Cloning sgRNA ke vektor pRGEB32 menggunakan teknik Golden-Gate, dan prediksi mutasi dianalisis menggunakan I-Tasser, SusPect, dan Uniprot dengan memasukkan data protein TAD1 padi cv. Hawara Bunar. Hasil penelitian menunjukkan ekspresi gen TAD1 pada fase tillering padi cv. Hawara Bunar lebih tinggi daripada cv. IR64. Perbedaan ekspresi relatif gen TAD1 pada cv. HB dan IR64 sesuai dengan fenotip kedua kultivar tersebut, yaitu padi cv. HB yang memiliki tinggi berkisar antara 112-150 cm dengan 6 nodus dan memiliki rata-rata 2 anakan, sedangkan padi IR64 memiliki tinggi berkisar antara 51-85 cm dengan 5 nodus dan memiliki rata-rata anakan sebanyak 5. Pada percobaan ini, fase generatif padi cv. HB memiliki 1-3 anakan produktif, sedangkan padi cv. IR64 dapat menghasilkan anakan 5-7 anakan produktif. Pemilihan gen TAD1 dari berbagai gen yang meregulasi tinggi dan jumlah anakan padi diperkuat dengan hasil analisis filogenetik yang menunjukkan posisi yang kuat yaitu pada clade I, dengan gen-gen yang diekspresikan pada saat siklus sel. Clade I terdiri dari gen-gen yang memengaruhi tinggi tanaman padi dengan jumlah anakan sedikit melalui jalur biosintesis hormon strigolakton. Berbeda dengan clade I, clade II tediri dari gen-gen dengan pengaruh sebaliknya yaitu meningkatkan jumlah anakan padi dengan morfologi yang lebih pendek melalui regulasi pertumbuhan dan perkembangan meristem aksilar sehingga mendorong pembentukan anakan pada padi. Sebanyak 16 aksesi gen in group dalam pohon filogenetik ditemukan pada lokus yang berhasil dipetakan melalui meta-analisis dengan set data
Keyword: CRISPR, gene editing, gene expression, hawara bunar, phylogenetic

Judul: Design of sgRNA to Edit DLT Gene using CRISPR-Cas9 and In Silico Mutation Prediction in Rice var. Hawara Bunar
Abstrak: ABSTRAK IBNU HALIM. Desain sgRNA untuk Pengeditan Gen DLT dengan CRISPR- Cas9 dan Prediksi Mutasi secara in silico pada Padi varietas Hawara Bunar. Dibimbing oleh MIFTAHUDIN dan MIFTAHUL HUDA FENDIYANTO. Peningkatan hasil padi yang tinggi adalah tujuan utama dalam memenuhi kebutuhan beras yang meningkat seiring meningkatnya jumlah penduduk. Peningkatan hasil padi dapat dicapai dengan memperbaiki karakter morfo-agronomi termasuk tinggi tanaman dan jumlah anakan. Salah satu pendekatan yang dapat digunakan adalah dengan mengedit gen DWARF and LOW TILLER/DLT melalui teknik CRISPR-Cas9. Gen DLT merupakan faktor transkripsi untuk biosintesis Brassinosteroid/BR. Memanipulasi biosintesis ataupun pensinyalan BR sangat mempengaruhi arsitektur padi. Ketepatan penentuan situs gen target pada teknik CRISPR-Cas9 ditentukan oleh urutan 20-nt dalam sgRNA yang didesain melalui program bioinformatik dan wilayah pengikatan yang dikenal sebagai Protospacer Adjacent Motif (PAM). Untuk itu penelitian ini bertujuan mendesain sgRNA dan memprediksi ketepatan mutasi gen DLT pada padi varietas Hawara Bunar. DNA genom padi diisolasi dengan metode Cetyltrimethyl Ammonium Bromide (CTAB). Amplifikasi gen DLT dengan teknik PCR menggunakan satu pasang primer yang didesain dari gen reference. Hasil PCR disekuen dan sekuen partial gen DLT digunakan untuk mendesain sgRNA menggunakan program chopchop.cbu.uib.no. Oligo sgRNA telah berhasil didesain dengan target domain Gras family protein dari gen DLT padi varietas Hawara Bunar. Mutasi diprediksi akan terjadi pada wilayah domain tersebut yaitu posisi nukleotida 1466573 hingga 1466591, dan pada tingkat struktur sekunder protein perubahan yang terjadi akibat mutasi berawal dari asam amino ke 406 hingga ke posisi C terminal. Kata kunci: CRISPR-Cas9, gene editing, DLT, sgRNA, ABSTRACT IBNU HALIM. Design of sgRNA to Edit DLT Gene using CRISPR-Cas9 and In Silico Mutation Prediction in Rice var. Hawara Bunar. Dibimbing oleh MIFTAHUDIN dan MIFTAHUL HUDA FENDIYANTO. Increasing rice yield can be achieved by modifying of plant architecture, including plant height and tiller number. The DWARF AND LOW TILLERRING (DLT) gene is a transcription factor for a gene involved in Brassinosteroid (BR) biosynthesis. Manipulating BR biosynthesis will strongly influence rice architecture. CRISPR-Cas9 is an accurate tool to edit a gene sequence. The accuracy of site determination of CRISPR-Cas9-mediated target gene is determined by the 20-nt sequence in the sgRNA and the binding site known as the Protospacer Adjacent Motif (PAM). For this reason, the study aimed to design sgRNA and predict the accuracy of DLT gene mutation sites in rice var. Hawara Bunar cultivar. Mutation prediction begins with the isolation of rice genomic DNA using the Cetyltrimethyl Ammonium Bromide (CTAB) method, followed by amplification of the exon 1 DLT gene using a primer pair designed from the reference gene. The PCR product was then sequenced, and then use the sequence to design sgRNA. The study has designed sgRNA located on the targeted sequence that corresponding to the Gras family protein domain of the exon1 DLT gene. The mutation sites were predicted to be at the domain site through the parallel alignment of the nucleotide and amino acid sequences of the DLT gene and the reference gene. It is predicted that mutation in nucleotide sequence of the target site corresponding to the protein domain will change the protein structure and its function. Keywords: Bioinformatics, CRISPR-Cas9, DLT,
Keyword: Bioinformatics, CRISPR-Cas9, DLT, sgRNA, Bioinformatics, CRISPR-Cas9, DLT, sgRNA

Judul: Hamiltonian formulation for linear waves motion in two layers fluid
Abstrak: The surface wave could be considered as a wave that separates two fluids, namely water and air. Based on this assumption, it is introduced the interfacial wave, a wave between two layers of fluid with different density. The formulation of interfacial waves motion begins with deriving the base equation of irrotational ideal fluid. Furthermore, according to irrotational fluid assumption, the base equation can be stated in velocity potential. In this derivation, the fluids domain is assumed to be restricted by rigid lid boundary conditions, both at the upper and lower limit. Therefore, the interfacial waves motion can be explained in a hamiltonian formulation. In the hamiltonian formulation, total energy is defined as the sum of kinetic and potential energy. The hamiltonian system is obtained from reduction of kinetic energy by using the Dirichlet Neumann Operator. The resulted kinetic energy equation is nonlinear. Therefore, this form is linearized by first part of the Taylor expansion. This linearization gives a dispersion relation of linear wave. Based on this dispersion relation, the phase speed of the linear wave depends on the density ratio of the two layers fluid.
Keyword: