Judul: Regulasi gen toleransi aluminium B11 dan interaksi protein B11 dengan promotor ART1 pada padi
Abstrak: Padi merupakan tanaman pangan penting di Indonesia. Produksi padi di Indonesia mencapai 81.382.451 ton gabah kering giling (GKG) di tahun 2017 dan naik dari tahun sebelumnya sebesar 2.56 %. Padi sawah (wetland paddy) memiliki produksi sekitar 76 juta ton GKG, sementara padi ladang (dryland paddy) mencapai 5 juta ton GKG. Konsumsi olahan padi yaitu berupa beras di Indonesia mencapai 1.565 kg/kap/minggu atau 81.611 kg/kap/tahun. Konsumsi padi dari tahun ke tahun memiliki pertumbuhan yang tinggi karena pertumbuhan penduduk yang cepat, sementara luas lahan pertanaman padi di Indonesia relatif terbatas dan berkurang karena pengalihan fungsi lahan pertanian menjadi perumahan atau bangunan, sehingga peningkatan produksi padi di lahan-lahan pertanian relatif sulit untuk dicapai. Salah satu cara untuk meningkatkan produksi padi adalah dengan menambah lahan pertanian atau ekstensifikasi. Akan tetapi, ekstensifikasi sulit dilakukan pada tanah-tanah subur karena kompetisi penggunaan lahan, sehingga ekstensifikasi hanya mungkin dilakukan pada tanah-tanah yang bersifat suboptimal atau marginal. Ekstensifikasi efektif dilakukan di daerah di luar Pulau Jawa yang memiliki tipe tanah masam podsolik merah kuning. Tanah masam podsolik merah kuning memiliki kandungan aluminium (Al) dalam bentuk terlarut yaitu berupa Al3+. Kandungan Al3+ yang tinggi bersifat toksik bagi tanaman termasuk padi. Padi yang tercekam Al memiliki ciri-ciri yaitu tudung akar rusak, daerah pemanjangan akar terhambat, akar menjadi lebih pendek, dan ujung akar rusak. Kerusakan pada bagian akar membuat daerah penyerapan unsur hara penting menjadi terganggu dan lebih jauh menurunkan produksi. Perbaikan tanaman dengan memanfaatkan gen toleran Al seperti B11 dapat menjadi salah satu solusi alternatif selain ekstensifikasi. Gen B11 sudah berhasil diisolasi dan sedang dikarakterisasi mode aksinya dalam toleransi terhadap cekaman Al. Sejauh ini, analisis molekular gen maupun promotor B11 belum tuntas diketahui. Oleh karena itu penelitian ini bertujuan: menganalisis tingkat ekspresi gen B11 pada beberapa tipe jaringan tanaman dan serial waktu cekaman, menganalisis sifat induksivitas promotor B11 pada padi yang toleran dan sensitif Al; mencari daerah fungsional promotor B11 pada kondisi normal dan tercekam Al; menentukan studi awal lokalisasi subselular dan interselular ekspresi gen B11 pada protoplas dan jaringan tanaman padi, tembakau, dan arabidopsis menggunakan mikroskop fluoresens dan konfokal; dan menguji tingkat interaksi protein B11 dengan promotor ART1. Penelitian ini menggunakan sampel benih, DNA, dan RNA dari padi cv. Hawara Bunar, IR64, Inpago 5, dan Inpago 6. Metode yang digunakan pada penelitian ini meliputi analisis ekspresi gen B11 menggunakan teknik qRT-PCR, transformasi tanaman yang dimediasi Agrobacterium tumefaciens dan polietilen glikol (PEG), analisis transient assay pada promotor B11, isolasi protoplas, konstruksi fusi gen 35S::B11-YFP dan 35S::YFP-B11, dan analisis interaksi B11 dengan promotor ART1 menggunakan teknik transaktivasi. Gen B11 adalah gen yang bersifat inducible terhadap cekaman Al. Berdasarkan analisis ekspresi, hasil penelitian menunjukkan bahwa gen B11 memiliki mode aksi early response terhadap cekaman aluminium (Al) dari perlakuan Al pada jam ke 24 dan meningkat pada jam ke 48. Selain itu, gen B11 juga terekpresi pada semua jaringan padi (akar, batang, dan daun) dan ekspresi tertingginya terjadi pada jaringan ujung akar. Sifat induksivitas tersebut berkaitan dengan promotor B11. Promotor B11 dari padi cv. Hawara Bunar (toleran Al) memiliki induksivitas terhadap Al yang lebih tinggi jika dibandingkan promotor B11 dari IR64 (sensitif Al). Dengan demikian, diduga
Keyword: aluminum tolerance, ART1, B11, promoter, subcellular localization

Judul: Isolasi dan karakterisasi gen toleran aluminium dari tanaman padi
Abstrak: Aluminium (Al) merupakan salah satu faktor utama yang membatasi produksi tanaman pertanian di tanah masam. Tanaman yang toleran terhadap cekaman Al dapat diseleksi menggunakan parameter fisiologi terkait toleransi cekaman Al seperti kemampuan root re-growth (RRG) setelah tercekam Al. Toleransi tanaman padi terhadap cekaman Al merupakan sifat kuantitatif yang dikendalikan oleh banyak gen, namun gen yang mendasarinya masih belum diketahui. Penelitian ini bertujuan mengisolasi, mengklon, mengkarakterisasi, dan mengembangkan penanda molekuler kodominan dari gen toleran Al dari tanaman padi. Untuk mencapai tujuan tersebut, penelitian dibagi menjadi tiga tujuan, yaitu (1) menentukan konsentrasi dan waktu periode cekaman Al yang dapat membedakan respon terhadap cekaman Al pada tiga genotipe padi gogo lokal (Grogol, Hawara Bunar, dan Krowal) dan varietas padi sensitif Al (IR64), dan mengevaluasi keefektifan karakter RRG sebagai parameter toleransi tanaman padi terhadap cekaman Al; (2) mengisolasi dan mengkarakterisasi gen toleran Al dari genotipe padi yang toleran Al, kemudian mengintroduksi dan menguji ekspresinya pada tanaman model tembakau (Nicotiana tabacum L.); dan (3) mengembangkan penanda molekuler kodominan dari gen toleran Al yang dapat digunakan sebagai alat seleksi pada MAS (Marker Assisted Selection) dan mengidentifikasi pola pewarisannya pada populasi padi F2 hasil persilangan IR64 dan Hawara Bunar. Penentuan konsentrasi dan waktu periode cekaman Al dilakukan dengan 1) percobaan kultur hara menggunakan berbagai perlakuan konsentrasi Al di ruang pertumbuhan, 2) percobaan pot di rumah kaca menggunakan media tanah masam Podsolik Merah Kuning berkelarutan Al tinggi dengan pH 4.6, dan 3) phenotyping populasi padi F2. Isolasi gen dilakukan dengan kombinasi pendekatan sintenik antara padi dan rye (Secale cereale L.) dan RT-PCR (Reverse Transcription- Polymerase Chain Reaction) menggunakan cetakan berupa cDNA dari genotipe padi yang toleran Al yang telah mendapat cekaman 15 ppm Al pada pH 4.0 selama 24 jam. Karakterisasi dilakukan dengan pendekatan sekuensing, analisis bioinformatika, dan tembakau transgenik yang diintroduksi gen toleran Al. Pewarisan gen toleran Al dilakukan melalui analisis urutan nukleotida pada produk PCR dari genotipe/varietas padi toleran Al dan sensitif Al, analisis situs enzim restriksi, dan desain primer berdasarkan situs enzim restriksi yang memberikan polimorfisme pada kedua tetua, serta mengaplikasikannya pada populasi padi F2. Perlakuan 15 ppm Al selama 72 jam dapat membedakan genotipe padi yang toleran Al (Grogol dan Hawara Bunar) dari yang sensitif Al (IR64 dan Krowal). Percobaan pot menggunakan media tanah masam berkelarutan Al tinggi memberikan hasil yang sejalan dengan percobaan kultur hara. Nilai RRG tiap tanaman pada populasi padi F2 bervariasi yang mengindikasikan bahwa karakter RRG dapat digunakan untuk menyeleksi tanaman padi yang toleran Al pada populasi padi segregasi dan dapat dijadikan sebagai parameter toleransi cekaman Al pada tanaman padi. Gen B11 sebagai gen toleran Al telah berhasil diisolasi dari Hawara Bunar. Ekspresi gen B11 diinduksi oleh Al dan ekspresinya pada Hawara Bunar lebih tinggi daripada IR64. Gen B11 dapat meningkatkan toleransi tanaman tembakau transgenik terhadap cekaman Al. Protein B11 yang disandikannya mirip dengan protein L32 ribosomal bakteri dan diprediksi berperan sebagai faktor transkripsi dengan domain bZIP dan motif seperti C2H2-zinc finger. Urutan nukleotida dari gen B11 IR64 dan Hawara Bunar mengandung 8 polimorfisme nukleotida tunggal (SNPs). Salah satu SNPs menyebabkan polimorfisme berdasarkan situs enzim restriksi AluI dan ini kemudian menjadi dasar
Keyword: 

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: