Judul: Tolerance Mechanisms and Improvement of Sengon  (Falcataria falcata) Tolerant to Gall Rust using Multi-Omics Approach
Abstrak: Sengon (Falcataria falcata (L.) Greuter & R. Rankin) sangat diminati oleh masyarakat karena mudah dibudidayakan serta bernilai ekonomis tinggi. Permintaan kayu sengon mengalami peningkatan setiap tahun, pada tahun 2018 dilaporkan kebutuhan kayu sengon mencapai 3,6 juta m3 . Sementara ketersediaan kayu sengon pada tahun 2018 hanya sebesar 299.829 m3 atau 8,32% dari total permintaan. Salah satu penyebab terjadinya kesenjangan tersebut adalah serangan penyakit karat puru. Penyakit tersebut disebabkan oleh jamur Uromycladium falcatariae yang membuat kerusakan pada kayu sengon hingga kematian tanaman sengon. Upaya pengendalian karat puru dengan cara mekanis, kimia maupun penggunaan agen hayati telah banyak dilakukan namun hasilnya belum memuaskan, sehingga penanaman sengon tahan karat puru sangat menjanjikan. Adanya perkembangan teknologi OMICs dapat mendukung dan mempercepat program pemuliaan sengon toleran terhadap karat puru. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji penerapan teknologi multi-omics untuk mempelajari respons tanaman serta identifikasi gen-gen dan senyawa metabolit yang terkait dalam sistem pertahanan sengon terhadap serangan karat puru, serta pengembangan penanda SNP (Single Nucleotide Polymorphism) untuk menunjang program pemuliaan tanaman sengon (F. falcata) toleran karat puru. Sengon toleran dan intoleran hasil uji progeni digunakan sebagai sampel percobaan pada penelitian ini. Analisis transkriptomik dan metabomik dilakukan menggunakan bibit famili toleran dan intoleran yang diberi perlakuan artificial inoculation dan dievaluasi secara periodik yaitu 7, 21, dan 35 Hari Setelah Inokulasi (HSI), serta 0 HSI atau tanpa inokulasi sebagai kontrol. Hasil analisis transkriptomik sengon menunjukkan bahwa gen yang terekspresi secara signifikan pada famili toleran lebih banyak dibandingkan famili rentan. Gen-gen yang diduga berperan dalam respons pertahanan sengon terhadap penyakit karat puru yaitu Disease tolerance protein RGA2, Leucine Rich Repeat, WRKY transcription factor 40, MLP-like protein 43, Heat shock 70 kDa, Ethylene-responsive transcription factor 7, Helicase-like transcription factor, NAD(P)H-quinone oxidoreductase, Senescence-associated carboxylesterase 101, Probable BOI-related E3 ubiquitin protein ligase 2, Protein ECERIFERUM 1, dan Patatin-like protein 7. Analisis metabolomik berhasil mengidentifikasi 41 senyawa metabolit sekunder pada daun sengon toleran dan intoleran. Sebanyak 2 senyawa spesifik pada tanaman toleran, 8 senyawa spesifik pada tanaman intoleran, dan 31 senyawa ditemukan pada keduanya. Senyawa yang ditemukan didominasi oleh golongan asam amino dan peptida (31%) serta flavonoid (27%). Integrasi data transkrip dan senyawa metabolit sekunder ditemukan adanya dugaan dua tahap respons pertahanan sengon terhadap karat puru, yaitu respons awal dan respons lanjutan. Respons awal melibatkan gen dan senyawa yang berperan dalam biosintesis asam absisat, sementara respons lanjutan melibatkan gen dan senyawa yang berperan dalam biosintesis flavonoid. Sementara, analisis asosiasi penanda SNPs dengan sifat toleransi sengon terhadap karat puru dilakukan menggunakan 15 famili toleran dan 15 famili intoleran berumur 24 bulan setelah tanam. Uji khi kuadrat menunjukkan terdapat empat penanda yang berpengaruh nyata (P<0,05) terhadap toleransi sengon, yaitu primer WRKY40, WRKY11, IAA 1, dan IAA 2. Hasil clustering menggunakan ketiga primer tersebut mengelompokkan 30 sampel famili menjadi tiga kluster. Kluster pertama merupakan famili yang mengalami keparahan serangan ≤ 50% (toleran), kluster kedua merupakan famili dengan keparahan serangan lebih dari 50% hingga kurang dari 80% (intermediet), sementara kluster ketiga merupakan famili dengan keparahan serangan lebih dari 80% (intoleran).
Keyword: gall rust, gene expression, plant defense, secondary metabolite, sengon

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

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: