Analisis Potensi Genetik Plasma Nutfah Pinang (Areca Catechu L.) Indonesia Dengan Pendekatan Multi Omics

Abstract

Tanaman pinang (Areca catechu L.) adalah sumber daya genetik penting bagi petani perkebunan di daerah Sumatera. Pengembangan pinang di Indonesia sudah dilakukan di beberapa wilayah Indonesia. Permintaan biji pinang terbanyak untuk keperluan industri rumah tangga dan kesehatan. Penelitian terkait Whole Genome Sequencing diperlukan untuk menyusun draft genom lengkap yang dapat dimanfaatkan untuk pemuliaan pinang selanjutnya. Pengetahuan terkait perbedaan pinang dalam dan pinang genjah terkait pembungaan sangat penting untuk mengelompokkan pinang yang berproduksi cepat. Kandungan metabolit pinang yang potensial dari plasma nutfah yang tersedia dapat menjadikan beberapa genotipe sehingga dapat memenuhui permintaan pinang. Genotipe pinang yang unggul dari segi produksi dan stabil juga diperlukan untuk mendukung kestabilan persediaan permintaan biji pinang. Penelitian ini bertujuan untuk mengelompokkan Genotipe pinang berdasarkan daya hasil tinggi, mengkonstruksi draft genom pinang dari sequencing data dengan long-reads sequencing, mendapatkan primer Simple Sequence Repeat (SSR) yang tervalidasi berbasis whole genome, mengidentifikasi gen-gen yang terlibat pada pembungaan Pinang Genjah dan Pinang Dalam, dan mengungkap profil senyawa metabolit sekunder pada kelompok Pinang Genjah dan Pinang Dalam. Whole Genome Sequencing sebagai metode komprehensif untuk mengkonstruksi seluruh genom. Hasil statistik clean data dari long-reads sequencing pada Pinang emas sebanyak 94.156 reads dan Pinang Betara sebanyak 115.004 reads. Pinang Emas memiliki panjang reads N50 sebesar 2.707 kb dan Pinang Betara sebesar 2.232 kb. Panjang N50 hasil denovo assembly Pinang Emas sebesar 7.663 kb dan Pinang Betara sebesar 6.489 kb. Number of sequences Pinang Emas sebesar 830 sekuen dan Pinang Betara sebesar 821 sekuen. Hasil anotasi fungsional genom dengan database Nr NCBI secara signifikan dari total sekuens menunjukkan bahwa 41.08% sekuen pada pinang emas, sedangkan Pinang Betara hanya 44.21% hasil anotasi gen fungsional yang sesuai dengan database NR NCBI. Hasil dari draft genom digunakan untuk mendesain primer SSR dengan melakukan isolasi SSR. Jumlah SSR yang teridentifikasi dari pendekatan WGS dari Pinang Betara sebanyak 95 SSR dan Pinang Emas sebanyak 95 SSR, sedangkan SSR pinang Betara. Enam belas primer dapat teramplifikasi dan digunakan untuk penelitian keragaman genetik pinang. Hasil analisis transkriptom untuk mengidentifikasi gen pembungaan antara pinang dalam dan pinang genjah diperoleh Fitokrom B (phyB) ditemukan di pinang emas yang mengatur ekspresi gen yang mendorong pembungaan, seperti FLOWERING LOCUS T (FT). phyB mempengaruhi perkembangan metabolomik, seperti laju produksi daun dan pemanjangan sel. Adanya phyB akan memperlama fase metabolomik sehingga ukuran sel banyak dan panjang. phyB menyebabkan batang menjadi lebih panjang dan besar sehingga ukuran pinang dalam lebih besar dibanding pinang genjah. Analisis metabolomik tidak tertarget menghasilkan senyawa kelompok dominan yaitu alkaloid. Fungsi dari golongan alkaloid yaitu aktivitas antipsikotik dan antihipertensi, anti-inflamasi. Hasil metabolomik tidak tertarget dengan pendekatan PLSDA terjadi pemisahan kelompok pinang dalam dan pinang genjah. Kelompok senyawa yang dominan yaitu alkaloid. Senyawa yang terdeteksi di kedua kelompok pinang sebanyak 24 senyawa. Kelompok Pinang Dalam memiliki dua senyawa dengan VIP >1.5 yaitu 2-hydroxy Lignoceric Acid dan guvacoline. Sedangkan Kelompok Pinang Genjah dengan VIP > 1,5 yaitu Tranexamicacid, DL Stachydrine, L-(+)-Leucine dan Cetrimonium. Kandungan metabolit 2-hydroxy Lignoceric Acid, tranexamicacid, dan Guvacoline berbeda nyata antar kedua kelompok.