Perakitan Genom Organel Bambu Betung (Dendrocalamus asper) Berbasis Next-Generation Sequencing

Abstract

Dendrocalamus asper merupakan salah satu bambu bernilai ekonomi tinggi di Indonesia, namun penelitian berbasis genomik pada spesies ini masih sangat terbatas. Analisis bibliometrik pada penelitian ini menunjukkan bahwa penelitian bambu di Indonesia masih didominasi oleh aspek pemanfaatan dan sifat material, sedangkan penelitian genetika dan budidaya masih tertinggal dibandingkan dengan perkembangan global. Kondisi tersebut menunjukkan perlunya penyediaan informasi genomik sebagai dasar konservasi, identifikasi genotipe unggul, dan program pemuliaan bambu betung. Penelitian ini bertujuan menganalisis kesenjangan penelitian D. asper melalui pendekatan bibliometrik, merakit dan mengkarakterisasi genom kloroplas dan mitokondria, menganalisis hubungan filogenetik berdasarkan genom kloroplas lengkap, serta mengidentifikasi marka SSR berbasis whole-genome assembly. Perakitan genom dilakukan menggunakan pendekatan hybrid sequencing yang mengombinasikan data Oxford Nanopore Technologies (ONT) dan Illumina. Hasil penelitian menunjukkan bahwa genom kloroplas kedua sampel berhasil dirakit secara lengkap dengan struktur kuadripartit identik, sedangkan genom mitokondria berhasil dirakit secara parsial dengan tingkat kelengkapan yang berbeda. Analisis filogenetik menunjukkan bahwa kedua sampel D. asper membentuk satu klad monofiletik, namun berkedudukan sebagai sister group terhadap Gigantochloa verticillata, sehingga hubungan filogenetik dalam kompleks Bambusa-Gigantochloa-Dendrocalamus (BGD complex) masih memerlukan konfirmasi menggunakan genom nuklir. Identifikasi SSR menghasilkan 48.035 lokus pada rumpun superior dan 57.788 lokus pada rumpun non-superior, dengan motif dinukleotida sebagai tipe yang paling dominan serta masing-masing menghasilkan 20 kandidat primer SSR. Secara keseluruhan, penelitian ini berhasil menyediakan data referensi genom organel dan sumber daya marka molekuler awal untuk D. asper, sekaligus menjawab kesenjangan penelitian genomik yang telah diidentifikasi melalui analisis bibliometrik. Informasi yang dihasilkan diharapkan menjadi dasar bagi penelitian genetika, konservasi sumber daya genetik, dan pengembangan program pemuliaan bambu betung berbasis marka molekuler di Indonesia.

Dendrocalamus asper is one of the most economically important bamboo species in Indonesia. However, genomic studies on this species remain limited. The bibliometric analysis conducted in this study revealed that bamboo research in Indonesia is still dominated by utilization and material-property studies, whereas research integrating genetics and cultivation lags behind global trends. This gap highlights the need for genomic resources to support conservation, elite genotype identification, and bamboo breeding programs. This study aimed to analyze research gaps on D. asper through a bibliometric approach, assemble and characterize the chloroplast and mitochondrial genomes, reconstruct phylogenetic relationships based on complete chloroplast genomes, and identify simple sequence repeat (SSR) markers from whole-genome assembly. Organelle genome assembly was performed using a hybrid sequencing approach combining Oxford Nanopore Technologies (ONT) long-reads and Illumina short-reads. The results showed that complete chloroplast genomes with identical quadripartite structure were successfully assembled for both samples, whereas the mitochondrial genomes were only partially assembled with different levels of completeness. Phylogenetic analysis indicated that the two D. asper samples formed a well-supported monophyletic clade but were recovered as a sister group to Gigantochloa verticillata, suggesting that phylogenetic relationships within the Bambusa-Gigantochloa-Dendrocalamus (BGD) complex require further confirmation using nuclear genomic data. SSR mining identified 48,035 loci in the superior clump and 57,788 loci in the non-superior clump, with dinucleotide motifs being the most abundant repeat type. In addition, twenty candidate SSR primer pairs were successfully designed for each sample. Overall, this study provides the first comprehensive organelle genomic resources and initial SSR marker resources for D. asper in Indonesia, addressing the genomic research gap identified through the bibliometric analysis. These findings provide a valuable foundation for future studies on genetic diversity, germplasm conservation, and molecular marker-assisted breeding of D. asper.