VinUni Berencana Mengurutkan 1.000 Genom Padi Vietnam untuk Mendukung Pemuliaan yang Tangguh terhadap Perubahan Iklim

Peta genetik keragaman padi Vietnam

Institut Riset Big Data Universitas VinUni (VIBD) memperkenalkan VN1K-RICE, proyek untuk mengurutkan genom lengkap 1.000 sampel padi Vietnam, dimulai dengan koleksi inti sebanyak 150 sampel. Para peneliti berencana menggabungkan informasi genetik dengan penilaian di tiga kawasan ekologi guna membantu mengidentifikasi padi yang cocok menghadapi kekeringan, tanah salin, suhu panas dan banjir, sekaligus mempelajari kualitas gabah dan emisi gas rumah kaca.

Proyek tersebut dipaparkan dalam Simposium Internasional tentang Penerapan Teknologi Gen dalam Pertanian, SAGA 2026. Proyek ini merupakan bagian dari program riset AgriOmics-AI VIBD untuk 2026 hingga 2030. Luaran yang direncanakan mencakup basis data genom padi, genom referensi berkualitas tinggi untuk padi tradisional Vietnam, serta informasi aktivitas gen.

Penelitian ini menggabungkan dua jenis bukti: informasi yang tertulis dalam DNA tanaman dan kinerja tanaman tersebut. Menghubungkan keduanya dapat membantu pemulia memilih bahan yang bermanfaat dari koleksi padi tradisional dan liar Vietnam, termasuk tanaman dengan sifat yang berharga untuk pertanian dalam kondisi sulit.

Profesor Vu Ha Van, direktur ilmiah VIBD, memimpin VN1K-RICE. Profesor Robert Henry, direktur pendiri Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovation di University of Queensland, Australia, sekaligus dosen afiliasi di VinUni, menjadi wakil pemimpin proyek.

Mengapa dimulai dengan 150 sampel?

Ke-150 sampel awal mewakili 15% dari target koleksi sebanyak 1.000 sampel. Peneliti akan memulai dengan kelompok inti ini sebelum memperluas upaya pengurutan. Sampel yang dipilih mencakup padi sawah beririgasi, padi gogo, kawasan pesisir bersalinitas tinggi dan lahan yang terdampak banjir pasang, serta sampel padi liar.

Lingkungan tersebut penting karena tanaman padi menghadapi tekanan yang berbeda di tiap tempat. Varietas yang tumbuh di kawasan pesisir bersalinitas tinggi mungkin memiliki karakteristik bermanfaat yang berbeda dari padi gogo. Pengambilan sampel di berbagai lingkungan ini memberi peneliti cara untuk mengkaji keragaman padi Vietnam secara lebih luas.

Proyek ini akan membaca genom utuh, yakni seluruh rangkaian instruksi genetik yang terkandung dalam DNA setiap sampel. Perbedaan dalam instruksi tersebut turut membentuk karakteristik seperti aroma gabah, tekstur lengket, ketahanan terhadap penyakit dan toleransi terhadap tekanan lingkungan.

Sebanyak 1.000 sampel merupakan target pengurutan proyek. Pekerjaan dimulai dengan koleksi inti yang lebih kecil sehingga penelitian dapat berkembang dari kelompok awal yang sudah ditentukan, alih-alih memperlakukan seluruh koleksi sebagai satu tahap awal.

Mengikutsertakan koleksi padi yang tersimpan dalam penelitian

Koleksi padi tradisional dan liar Vietnam disimpan oleh sejumlah lembaga, termasuk Plant Resources Center, Cuu Long Delta Rice Research Institute, Can Tho University dan Vietnam National University of Agriculture. Koleksi-koleksi ini melestarikan bahan yang dapat dikaji ilmuwan dan digunakan dalam pemuliaan.

Genom utuh sebagian besar varietas padi ini belum pernah diurutkan. Vietnam juga belum memiliki infrastruktur data genom nasional, sehingga kemampuan peneliti untuk mengidentifikasi perbedaan genetik yang bermanfaat dan mengkajinya di berbagai koleksi menjadi terbatas.

VN1K-RICE bertujuan menghubungkan bahan yang dilestarikan tersebut dengan data yang dapat dianalisis dan dibagikan oleh peneliti. Sampel benih yang tersimpan kemudian dapat dikaji bersama catatan DNA dan pengukuran karakteristik tanamannya. Hal ini memudahkan pencarian bahan yang menjanjikan, seperti padi yang memadukan kualitas gabah yang diinginkan dengan toleransi terhadap garam.

Proyek ini dikembangkan bersama lembaga-lembaga dalam negeri yang menyimpan sumber daya genetik serta mitra internasional. Sasaran pemuliaannya juga selaras dengan strategi pengembangan sektor padi Vietnam hingga 2030, dengan visi menuju 2050, khususnya dalam pencarian kualitas, adaptasi iklim dan pengurangan emisi.

Pengumuman resmi VinUniversity menyebutkan empat lembaga pemegang koleksi, mengonfirmasi kolaborasi dengan lembaga dalam negeri pemegang sumber daya genetik dan mitra internasional, serta mengaitkan rencana pembangunan infrastruktur data genom nasional proyek ini dengan strategi tersebut. Pengumuman itu juga menguraikan keterlibatan kementerian, lembaga penelitian, universitas dan perwakilan daerah dari seluruh Vietnam, bersama para pakar internasional.

Pentingnya genom referensi Vietnam

Genom referensi adalah urutan genetik terperinci yang digunakan sebagai panduan pembanding. Peneliti membandingkan genom padi lain dengannya untuk menemukan perbedaan dan menyelidiki kemungkinan kaitan perbedaan tersebut dengan karakteristik yang bermanfaat.

VN1K-RICE berencana menyusun genom referensi khusus untuk padi tradisional Vietnam. Referensi yang memiliki kekerabatan dekat dengan tanaman yang dikaji dapat membantu peneliti memeriksa bahan genetik lokal dengan lebih akurat dan mengidentifikasi bagian yang layak diteliti.

Robert Henry, wakil pemimpin proyek sekaligus direktur pendiri Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovation, menjelaskan alasan tim ingin membuat referensi yang mencerminkan keragaman lokal. Dalam pernyataan yang diterjemahkan dari bahasa Vietnam, ia mengatakan:

Satu genom tidak dapat mewakili seluruh keragaman genetik suatu spesies. Ilmuwan membutuhkan genom referensi yang memiliki kekerabatan dekat dengan bahan yang sedang diteliti.

Bagi pemulia Vietnam, manfaat praktisnya adalah kerangka pembanding yang dibangun berdasarkan padi yang lebih dekat dengan bahan penelitian mereka sendiri. Genom referensi yang direncanakan dan koleksi lebih luas yang terdiri dari 1.000 urutan memiliki tujuan yang saling terkait: panduan terperinci untuk perbandingan dan catatan yang lebih luas tentang perbedaan antar-sampel.

Menguji makna DNA di lapangan

Tim berencana menggabungkan urutan genom dengan penilaian karakteristik padi di tiga kawasan ekologi. Pengukuran mencakup kualitas pangan, nutrisi, tekanan lingkungan, ketahanan terhadap penyakit dan emisi gas rumah kaca selama budidaya.

Untuk kualitas gabah, peneliti akan memeriksa tekstur lengket dan aroma, serta kandungan mikronutrien dan protein. Untuk kondisi tumbuh, mereka akan menilai toleransi terhadap kekeringan, salinitas, suhu panas dan banjir. Ketahanan terhadap penyakit padi yang umum juga termasuk dalam rencana penelitian.

Sifat adalah karakteristik yang dapat diamati atau diukur. Dengan membandingkan sifat dan perbedaan DNA pada seluruh koleksi, ilmuwan dapat mencari bagian genetik yang berkaitan dengan hasil tertentu, seperti toleransi garam yang lebih kuat atau aroma yang khas.

Pengukuran lapangan merupakan bagian penting dalam proses tersebut. Pengukuran ini menghubungkan urutan genetik dengan kinerja yang menjadi perhatian pemulia: bagaimana tanaman tumbuh saat mengalami tekanan, seperti kualitas gabahnya dan berapa banyak gas rumah kaca yang dilepaskan selama budidaya.

Penelitian emisi menambahkan sasaran seleksi lain di samping kualitas gabah dan ketahanan. Peneliti bermaksud mengkaji bagian genetik yang berpotensi berkontribusi pada pengurangan emisi dengan meneliti hubungan antara DNA dan pengukuran selama budidaya.

Bagaimana informasi genetik dapat memandu pemuliaan

Pemulia dapat menggunakan temuan proyek ini untuk menyaring bahan padi berdasarkan perbedaan DNA yang bermanfaat sebelum memilih tanaman untuk disilangkan. Sebagai contoh, varietas tradisional yang sangat toleran terhadap garam dapat menjadi sumber bahan genetik untuk mengembangkan padi yang cocok ditanam di lahan salin.

Varietas dengan aroma yang bernilai atau kualitas gabah yang khas dapat menjadi bahan untuk memperbaiki padi yang telah dibudidayakan. Analisis DNA akan membantu peneliti mengidentifikasi tanaman dengan karakteristik yang ingin mereka kaji, di samping pemuliaan dan penilaian selama beberapa generasi.

Proyek ini juga bertujuan mengembangkan galur hampir isogenik. Galur-galur ini memiliki latar belakang genetik yang hampir sama, tetapi berbeda pada bagian sasaran tertentu. Membandingkannya membantu peneliti menguji peran bagian tersebut dengan mempertahankan sebagian besar susunan genetik tanaman lainnya tetap serupa.

Galur semacam itu menyediakan cara yang lebih terarah untuk mengkaji gen yang menjanjikan. Jika tanaman dengan latar belakang genetik yang sangat mirip menunjukkan perbedaan pada sifat yang diukur, ilmuwan dapat meneliti bagian sasaran secara lebih terperinci dan menilai manfaatnya untuk pemuliaan.

Penanda DNA merupakan penerapan lain yang direncanakan. Penanda adalah ciri yang dapat dikenali dalam urutan DNA dan dilacak oleh peneliti. Penanda dapat membantu identifikasi, seleksi dan verifikasi varietas padi dengan karakteristik berharga, sehingga basis data genom dapat dimanfaatkan lebih jauh dari sekadar pekerjaan pengurutan awal.

Perangkat AI dan basis data untuk penggunaan bersama

Kecerdasan buatan akan membantu mengolah data genetik dalam jumlah besar, mencari hubungan antara gen dan sifat, memprediksi fungsi gen serta mengidentifikasi arah penelitian yang menjanjikan. Tujuannya adalah mengubah urutan genetik menjadi informasi yang dapat memandu eksperimen lanjutan dan keputusan pemuliaan.

Pengumuman resmi tersebut menyebutkan model bahasa genomik untuk anotasi gen dan prediksi dari urutan ke fenotipe: mengidentifikasi fungsi gen dan memprediksi karakteristik tanaman berdasarkan urutan genetik.

Proyek ini juga diharapkan menghasilkan data aktivitas gen. Urutan genom mencatat instruksi genetik; data aktivitas gen membantu peneliti mengkaji bagaimana instruksi tersebut digunakan. Menggabungkan berbagai jenis informasi ini dapat memberi ilmuwan lebih banyak cara untuk meneliti karakteristik yang diukur pada tanaman padi.

Menurut proposal proyek yang diuraikan dalam pengumuman tersebut, luaran yang direncanakan mencakup data genom untuk 1.000 varietas padi, genom referensi berkualitas tinggi untuk padi tradisional, serta data transkriptomik atau RNA-seq untuk mendukung anotasi gen. Data ini akan digabungkan dengan data karakteristik tanaman dan lingkungan dalam basis data nasional polimorfisme nukleotida tunggal atau SNP. Peneliti akan menggunakan sumber daya ini untuk menginventarisasi bagian genetik dan gen kandidat yang terkait dengan kualitas gabah, toleransi terhadap tekanan dan rendahnya emisi.

VIBD berencana membuka akses ke basis data genom dan perangkat AI bagi komunitas peneliti. Akses bersama memungkinkan kelompok lain menggunakan koleksi tersebut, membandingkan temuan dan memperluas penelitian dengan bahan tambahan.

Vu Ha Van, direktur ilmiah VIBD dan ilmuwan yang memimpin VN1K-RICE, menjelaskan tujuan kolaboratif tersebut. Dalam pernyataan yang diterjemahkan dari bahasa Vietnam, ia mengatakan:

Genom referensi atau basis data SNP hanya benar-benar bermanfaat jika digunakan dan dikembangkan oleh banyak kelompok penelitian. Karena itu, kami mengembangkan VN1K-RICE bersama lembaga pemegang sumber daya genetik di Vietnam dan mitra internasional.

SNP adalah perbedaan pada posisi tunggal dalam urutan DNA. Basis data perbedaan ini memberi peneliti titik-titik yang dapat dikenali untuk membandingkan tanaman, sehingga membantu mereka mengkaji keragaman dan melacak ciri genetik yang berkaitan dengan sifat tertentu.

Apa yang direncanakan hingga 2030?

AgriOmics-AI, program yang menaungi VN1K-RICE, berlangsung dari 2026 hingga 2030. Program ini menggabungkan genomik dan AI untuk mengkaji, melestarikan dan memanfaatkan sumber daya genetik asli Vietnam di bidang tanaman pangan, peternakan, akuakultur dan mikroorganisme bermanfaat.

Dalam program tersebut, VN1K-RICE memiliki tahapan kerja yang jelas: memulai dengan 150 sampel inti padi, memperluasnya hingga 1.000 sampel, menyusun genom referensi dan menghubungkan data genetik dengan karakteristik yang diukur. Produk yang diharapkan mencakup koleksi urutan genetik, genom referensi dan data aktivitas gen.

Pengumuman itu tidak menyebutkan tanggal penyelesaian khusus untuk proyek padi, tanggal pembukaan basis data atau jadwal peluncuran varietas padi baru. Pengumuman tersebut juga tidak mencantumkan jadwal rilis data aktivitas gen atau perangkat AI. Pekerjaan praktis dalam waktu dekat berpusat pada pembangunan perangkat dan bukti penelitian yang dapat digunakan program pemuliaan.

Bagi pertanian, manfaat yang diharapkan adalah seleksi bahan padi yang lebih terinformasi: menemukan toleransi garam yang bermanfaat, mempertahankan karakteristik gabah yang bernilai dan mengkaji pilihan untuk menurunkan emisi. Kemajuan akan bergantung pada pengaitan temuan DNA dengan kinerja tanaman yang dievaluasi dalam proyek ini.

Poin Utama

• VIBD VinUni berencana mengurutkan 1.000 sampel padi Vietnam, dimulai dengan 150 sampel atau 15% dari target.
• Koleksi ini mencakup beberapa lingkungan budidaya dan padi liar.
• Peneliti akan menyusun genom referensi untuk padi tradisional Vietnam dan menilai karakteristik tanaman di tiga kawasan ekologi.
• Pengukuran mencakup kualitas gabah, nutrisi, toleransi terhadap tekanan, ketahanan terhadap penyakit dan emisi gas rumah kaca.
• Perangkat yang direncanakan mencakup basis data genom yang dapat diakses, perangkat AI, penanda DNA dan galur padi untuk menguji bagian genetik sasaran.
• Data yang direncanakan mencakup informasi RNA-seq tentang aktivitas gen dan basis data SNP nasional yang menggabungkan informasi genetik, karakteristik tanaman dan lingkungan; jadwal rilis data, basis data atau perangkat AI belum ditentukan.
• VN1K-RICE merupakan bagian dari program AgriOmics-AI untuk 2026 hingga 2030.