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: Transformasi Kalus Padi dengan Konstruksi CRISPR-Cas9 untuk Menyunting Gen Terkait Hasil Produksi
Abstrak: High yield improvement of rice (Oryza sativa L.) is the main goal in rice breeding and could be achieved by gene editing through CRISPR-Cas9 technique as a revolution technique in genome editing. Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR)-associated (Cas9) has shown a precise and efficient genome editing tool by inducing random mutation in the cleavage region to knock out genes. The objective of this research is to transform sgRNA-CRISPR-Cas9 constructs to Jao Hom Nin (JHN) rice calli to knock out DL, Gn1a, Roc5, and Tad1 genes, which are the yield-related genes. The sgRNA-CRISPR-Cas9 constructs in pRGEB32 plasmid, were transformed into rice callus through Agrobacterium tumefaciens EHA105. Afterwards, the callus genome was verified using PCR technique to identify the sgRNA insert in the rice genome. Also, transformant calli was tested by T7 Endonuclease I (T7EI) assay to detect the mismatches existence shown by digested bands. Mismatches occur when the DNA repairs itself after Cas9 successfully cuts the target gene’s region and causes insertion and deletion (indels) mutation. The result showed that each callus was successfully transformed by the transformant Agrobacterium tumefaciens with sgRNA-CRISPR-Cas9 construction vector and the sgRNA was successfully inserted to the rice genome. When they are tested using PCR, we obtained amplified edited bands of Tad1, DL, and Roc5 genes, except for Gn1a gene target. T7EI assay had been done successfully, but no mismatched fragments were found., Peningkatan hasil produksi tanaman padi (Oryza sativa L.) merupakan tujuan utama dari pemuliaan tanaman padi dan dapat dicapai dengan peyuntingan gen melalui teknik CRISPR/Cas9 sebagai sebuah teknik revolusi dalam penyuntingan genom. Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR)berasosiasi dengan gen Cas9 telah menjadi sebuah alat penyuntingan genom yang akurat dan efisien dengan menginduksi mutasi acak pada wilayah pemotongan untuk mengubah gen target. Tujuan dari penelitian ini adalah melakukan transformasi kalus padi varietas Jao Hom Nin (JHN) dengan konstruksi sgRNACRISPR-Cas9 untuk mengubah gen Tad1, DL, Roc5, dan Gn1a yang merupakan gen-gen terkait hasil produksi pada tanaman padi. Konstruksi sgRNA-CRISPRCas9 dalam plasmid pRGEB32 diintroduksikan ke dalam kalus padi melalui Agrobacterium tumefaciens EHA105. Selanjutnya, genom kalus tersebut diverifikasi dengan teknik PCR untuk mendeteksi keberhasilan sisipan sgRNA pada genom padi. Selain itu keberadaan mutasi pada gen target diuji dengan uji T7 Endonuclease I (T7EI) untuk mendeteksi keberadaan mismatches yang ditujukkan oleh pita-pita DNA terpotong. Mismatches terjadi ketika DNA memperbaiki dirinya setelah Cas9 berhasil memotong wilayah gen target dan menyebabkan mutasi insersi-delesi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa setiap kalus berhasil ditransformasi oleh Agrobacterium tumefaciens dengan pRGEB32 yang membawa konstruksi sgRNA-CRISPR-Cas9 yang ditunjukkan oleh amplikon daerah target gen Tad1, DL, dan Roc5, kecuali Gn1a. Ketika gen target diverifikasi dengan uji T7EI diperoleh amplikon yang sama dengan gen target yang mengindikasikan tidak ditemukan adanya mismatches pada target gen Tad1, DL, dan Roc5.
Keyword: DL, gene editing, Gn1a, Roc5, Tad1

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: