Identification of Citrus Relative, Muraya spp. and the Gene Expression Analysis on Citrus and Muraya against Serralysin Toxin of Candidatus Liberibacter asiaticus

Ayu Lestiyani, Prof. Dr. Ir. Siti Subandiyah, M.Agr.Sc; Prof. Dr. Tri Joko, S.P., M.Sc; Prof. Toru Iwanami

2025 | Disertasi | S3 Bioteknologi

Huanglongbing (HLB), yang disebabkan oleh Candidatus Liberibacter asiaticus (CLas), menjadi kendala utama produksi jeruk di Indonesia. Penelitian ini bertujuan mendeteksi infeksi CLas pada Murraya spp., menganalisis variasi genomiknya melalui Whole Genome Sequencing (WGS), serta mengevaluasi peran serralysin-like dalam respons tanaman terhadap infeksi. Sebanyak 13 aksesi dari tiga spesies Murraya (M. paniculata, M. sumatrana, M. lucida) dan satu hibrida dugaan (M. omphalocarpa) diidentifikasi secara morfologi dan molekuler. Infeksi CLas dikonfirmasi melalui PCR dan qPCR selama 14 bulan, dengan infeksi alami terdeteksi pada M. paniculata dan M. sumatrana di Pulau Jawa. Ini merupakan laporan pertama untuk M. sumatrana. Analisis WGS mengungkap variasi genetik dalam Murraya spp. Genom plastid M. sumatrana, M. lucida, dan M. omphalocarpa memiliki struktur kuadripartit dengan ukuran 158.427–160.165 bp. M. sumatrana membentuk klad terpisah dari M. paniculata, sementara sampel M. lucida dan M. omphalocarpa (Taiwan) kemungkinan merupakan spesies yang sama. Sampel M. omphalocarpa (350) diidentifikasi sebagai spesies baru, M. cyclopensis. Gen ycf1 dan ndhF diusulkan sebagai penanda molekuler potensial untuk klasifikasi Murraya. Analisis serralysin-like menunjukkan perbedaan strategi pertahanan antara Citrus dan Murraya spp. Pada Citrus spp., serralysin-like kemungkinan memperparah penyakit bukan melalui konsentrasinya, melainkan dengan memicu produksi ROS berlebih yang mengaktifkan jalur asam salisilat (SA), menekan sinyal jasmonat (JA) dan etilen, serta menghambat fotosintesis, sehingga mempercepat kerusakan tanaman. Sebaliknya, M. sumatrana dan M. paniculata menunjukkan ketahanan melalui ekspresi Rubisco yang stabil, tingkat ekspresi PR-15 yang tinggi, serta regulasi ROS yang lebih seimbang melalui interaksi PR-15 dan RbohD. Meskipun mampu menjadi inang CLas, Murraya spp. tetap sehat, menunjukkan respon imun yang lebih efisien dan kerusakan oksidatif yang minimal.

Huanglongbing (HLB), caused by Candidatus Liberibacter asiaticus (CLas), is a major constraint on citrus production in Indonesia. This study aimed to detect CLas infection in Murraya spp., analyze genomic variation through Whole Genome Sequencing (WGS), and evaluate the role of serralysin-like in plant responses to infection. Thirteen accessions from three Murraya species (M. paniculata, M. sumatrana, M. lucida) and one putative hybrid (M. omphalocarpa) were morphologically and molecularly identified. CLas infection was confirmed through PCR and qPCR over 14 months, with natural infection detected in M. paniculata and M. sumatrana in Java. This is the first report of natural CLas infection in M. sumatrana. WGS analysis revealed genetic variation in Murraya spp. The plastid genomes of M. sumatrana, M. lucida, and M. omphalocarpa exhibited quadripartite structures, ranging from 158,427 to 160,165 bp. M. sumatrana formed a distinct clade from M. paniculata, while M. lucida and M. omphalocarpa (Taiwan) were likely the same species. Sample 350 of M. omphalocarpa was identified as a new species, M. cyclopensis. The ycf1 and ndhF genes were proposed as potential molecular markers for Murraya classification. Analysis of the serralysin-like gene revealed distinct defense strategies between Citrus and Murraya species. In Citrus spp., serralysin-like may worsen disease symptoms not by its concentration, but by inducing excessive reactive oxygen species (ROS) production. This triggers the salicylic acid (SA) pathway, suppresses jasmonic acid (JA) and ethylene signaling, and inhibits photosynthesis, thereby accelerating plant damage. In contrast, M. sumatrana and M. paniculata exhibit greater resilience through stable Rubisco expression, high PR-15 levels, and balanced ROS regulation mediated by the interaction between PR-15 and RbohD. Although they can host CLas, Murraya species remain healthy, indicating a more efficient immune response and reduced oxidative damage.

Kata Kunci : Huanglongbing, Candidatus Liberibacter asiaticus (CLas), Murraya spp., Whole Genome Sequencing (WGS), serralysin-like, PCR, qPCR, AUDPC, ROS, jasmonic acid, ethylene, salicylic acid, rubisco.