Teknologi hibrida pada padi membutuhkan aplikasi sifat heterosis tanaman secara komersial pada skala luas. Sifat menyerbuk sendiri dan penyerbukan tunggal pada padi menyebabkan teknik hibrida manual tidak memungkinkan untuk dilakukan karena tingginya biaya emaskulasi. Pemanfaatan sistem Galur Mandul Jantan Sitoplasmik (GMJS) dilaporkan dapat mencegah proses menyerbuk sendiri dan meningkatkan keragaman genetik dengan membentuk sifat heterosis. Terdapat tiga galur mandul jantan sitoplasmik baru pada padi yang telah dikembangkan, yakni: GMJS-WRC20, GMJS-WRC27 dan GMJS-WRC36. Tujuan dari penelitian ini adalah menentukan kandidat gen novel mitokondria penentu sifat mandul jantan pada ketiga galur baru tersebut. Karakterisasi morfologi polen dilakukan dengan pengecatan butir pollen menggunakan I2KI, dan perhitungan seed setting rate. Total DNA dan RNA genom diisolasi dari sampel daun dan digunakan sebagai bahan untuk analisis Southern blot dan Northern blot menggunakan probe spesifik, yakni: atp6, orf79, orf352, dan orf288. Morfologi polen ketiga galur mandul jantan menunjukkan sifat normal namun tidak memiliki kemampuan membentuk benih. Hasil analisis Southern blot mengindikasikan bahwa genom pada ketiga galur mandul jantan tidak mengandung fragmen gen orf79 dan orf352, namun mengandung fragmen yang memiliki kemiripan dengan orf288 walaupun tidak utuh. Analisis bioinformatika menunjukkan bahwa salah satu data contigs WRC20, LQHF01073980, memiliki struktur homologi yang signifikan (93% sekuens asam amino) dengan orf288, dan mengkode ORF novel dengan 312 asam amino, yang kemudian disebut orf312. ORF312 memiliki karakter spefisik dari gen-gen yang berkaitan dengan penentu sterilitas, yakni: memiliki struktur kimera dengan COX2 dan diprediksi mengkode peptida dengan satu domain transmembran. Maka dari itu dapat disimpulkan jika orf312 merupakan salah satu kandidat gen novel mitokondria yang berkaitan dengan penentu sterilitas ketiga GMJS baru pada padi.

Hybrid technology in rice required to exploit heterosis plant in large scale commercially. Self-fertilization and single fertilization in rice disabled manual hybrid technique due to high labor cost for manual emasculation. Therefore Cytoplasmic Male Sterility (CMS) systems in rice have mainly developed to overcome the prevention of self pollination and increased genetic diversity by facilitating the heterosis occurrence. Research was conducted and three new CMS lines were developed: WRC20-CMS, WRC27-CMS and WRC36-CMS line. The aim of this research was to determine the novel candidate of CMS-associated gene in new CMS lines. Characterization of morphology was observed by I2KI pollen staining and seed setting rate calculation. Genomic DNAs and RNAs extracted from leaf samples were then subjected to be characterized using Southern Blot and Northern Blot analysis with probes of known CMS-associated genes: atp6, orf79, orf288 and orf352. Pollen morphology of new CMS lines were morphologically normal but showed no seed set. Southern blot analysis indicated that three CMS lines do not carry orf79 nor orf352. The orf288 probes detected bands, yet the full-length orf288 was not detected using PCR analysis. Bioinformatics analysis revealed that one of WRC20 contigs, LQHF01073980, shared significant homology (93% amino acid identity) with orf288, encoding a novel ORF containing 312 aa protein, hereinafter this orf called as orf312. This ORF312 showed particular characteristics of CMS-associated genes: chimeric in structure to that of COX2 and was encoded peptide with one transmembrane domain. It could be concluded that orf312 was predicted as a novel mitochondrial gene associated with new CMS lines in rice.

Kata Kunci : cytoplasmic male sterility, rice, orf312, chimeric structure, transmembrane domain