PENGEMBANGAN TEKNOLOGI UNTUK MEMPERCEPAT SELEKSI BUAH LOKAL NUSANTARA YANG BERKUALITAS DAN BERDAYA SAING GLOBAL DENGAN PENDEKATAN BIOTEKNOLOGI MULTI-OMICS

1.Abstract

Indonesia merupakan negara dengan keanekaragaman hayati yang tinggi di dunia sebagai megabiodiversitas untuk daerah tropika. Namun, pemanfaatannya belum dilakukan secara optimal baik dari pengusahaan hulu hingga hilir khususnya untuk buah lokal nusantara. Dengan semakin maraknya buah-buah impor yang beredar di pasar serta preferensi konsumen yang tinggi terhadap kualitas buah menuntut semua stakeholder membantu menyelesaikan permasalahan itu.
Akan tetapi, pengembangan riset untuk buah lokal nusantara ini masih sangat terbatas karena membutuhkan waktu yang bertahun-tahun untuk kegiatan pemuliaan secar konvensional hingga mendapatkan varietas unggul. Dengan berkembangnya teknologi berbasis omics yaitu genomik, transkriptomik, dan metabolomik, dapat memudahkan peneliti untuk merakit suatu varietas unggul yang sesuai dengan preferensi konsumen secara cepat sehingga mampu bersaing secara global. Oleh karena itu, diperlukan penelitian komprehensif dengan tujuan penelitian untuk mempercepat proses seleksi buah lokal nusantara unggul baik dalam karakter produksi maupun pascapanen dengan pendekatan teknologi multi-omics. Selain itu, tujuan lainnya adalah menyediakan informasi pustaka genom, gen dan metaolit sekunder berbasis web database yang dapat diakses secara terbuka.
Rangkaian penelitian ini dalam tiga tahun yang meliputi (1) kegiatan eksplorasi buah lokal nusantara yaitu Artocarpus, Baccaurea, Bouea, Flacourtia, Lansium, Nephelium, Pometia, Salacca, Spondias, dan Syzygium, (2) kegiatan konservasi baik in situ maupun ex situ yang dijadikan koleksi plasma nutfah unggul, (3) Membuat pustaka genom, gen dengan metode Next-Generation-Sequencing (NGS) dan metabolit sekunder dengan metode kromatografi GCMS/LCMS/HPLC (4) membangun sistem database terintegrasi berbasis web.
Penelitian ini mempunyai posisi yang stategis karena pendekatan teknologi omics sudah dikenal karena lebih akurat dengan tingkat presisi tinggi dibandingkan dengan pendekatan lainnya. Selain itu, plasma nutfah yang digunakan merupakan kekayaan hayati Indonesia. Luaran yang diharapkan dari penelitian ini adalah (1) enam publikasi dalam jurnal internasional serta dua publikasi dalam jurnal nasional terakreditasi (2) Pustaka genom, gen, dan metabolit sekunder dari sepuluh spesies Indonesia (3) penanda spesifik DNA, kandidate gen, dan senyawa metabolit spesifik.

2.Keywords
Buah lokal Nusantara, Genomik, Metabolomik, Seleksi, Transkriptomik
3.Objective

Penelitian bertujuan untuk membuat pustaka DNA (Genomik), RNA (Transkriptomik), dan metabolit sekunder (Metabolomik) dari buah lokal nusantara dalam bentuk wadah yang mudah diakses (web-interface) yang dapat dimanfaatkan oleh peneliti yang bergerak dalam bidang pemuliaan dan fisiologi. Penelitian ini juga bertujuan untuk melengkapi bank data nukleotida di pusat genom internasional (NCBI/DDBJ/EBI) yang menjadi rujukan peneliti dunia untuk berbagai studi keilmuan. Secara khusus penelitian ini bertujuan untuk :
1. Menerapkan teknologi terkini dalam bidang genomik, transcriptomik, dan metabolomik untuk mempercepat seleksi varietas unggul.
2. Menerapkan teknologi terkini dalam bidang transcriptomik untuk mempelajari mekanisme dalam pemasakan buah untuk meningkatkan kualitasnya.
3. Menerapkan teknologi terkini dalam bidang metabolomik untuk mengidentifikasi fitonutrient penting dari buah lokal nusantara.
4. Menerapkan teknologi terkini dalam bidang bioinformatik untuk menyimpan informasi yang besar dan melimpah (big-data) dari data multi-omics tersebut.

4.Methodology

Data pre-processing was performed following Matra et al (2016b) to obtain clean data without rDNA filtering. De novo assembly of transcriptome was performed by Trinity 2.2.0 (Grabherr et al. 2011) with default parameters to set a minimum length was 200 bp and performing an in silico normalization to set coverage 30x. To reduce redundancy and construction longer contigs, we clustered the assembled transcripts using the CAP3 program with parameter, -p 90 (Huan and Madan, 1999) and CD-HIT-EST with parameters, -c 0.90 -M 0 -T 0 (Li and Godzik, 2006).

The contigs were aligned using BLAST program against the NCBI non-redundant databases (nr/nt) with gi accession subset to Viridiplantae and UniProtKB databases (Swiss-Prot and TrEMBL subset to Viridiplantae databases) with an E-value cut-off of 10-5. The Gene ontology (GO), Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG), and INTERPRO were performed using BLAST2GO software (Conesa et al, 2005) retrieved from BLASTX-contigs against to the NCBI protein non-redundant database. To identify putative transcription factors (TFs), transcriptional regulators (TRs), and protein kinases (PKs), the contigs were performed using iTAK program (Zheng et al, 2016).

5.Team

DR. DEDEN DERAJAT MATRA, SP, MAGR
PROF. DR. IR. ROEDHY POERWANTO, MSC
PROF. DR. IR. SOBIR, MSC
DR. IR. WINARSO DRAJAD WIDODO, MS
ARYA WIDURA RITONGA, SP, MSI

6.Computation plan (required processor core hours, data storage, software, etc)

CPU 20 core, 128 GB, Storage 1 Tb

Software assembly:

SOAPdenovo
2.04-r240

ABySS
1.3.2

Velvet
1.2.10

Trinity
2.1.1

Platanus
1.2.2

7.Source of funding
PROGRAM INSINAS RISET PRATAMA INDIVIDU
8.Target/outputs
Publikasi
9.Date of usage
23/10/2018 - 23/04/2019
10.Gpu usage
-
11.Supporting files
12.Created at
23/10/2018
13.Approval status
approved