Pada penelitian ini, digunakan 2 (dua) varietas singkong terpilih yaitu Gatotkaca, dan Pandesi Hijau untuk melihat karakter fisiologis dan kandungan pati tanaman singkong pada kondisi kekeringan (drought stress). Rancangan percobaan yang dipilih yaitu perlakuan Randomized Complete Block Design (RCBD) dengan 2 jenis perlakuan (drought stress) yaitu kelembaban tanah sebesar 50 persen dan 25 persen dan kontrol yaitu persentase kelembaban tanah sebesar 75 persen dengan 3 tanaman per 2 ulangan (replication) setiap perlakuan untuk 2 (tiga) varietas. Sehingga akan didapat 32 individu tanaman. Untuk mempelajari respon fisiologis kemudian diamati beberapa parameter berikut yaitu kelayuan daun, jumlah daun gugur, jumlah daun, tinggi tanaman, densitas stomata. Sedangkan untuk mempelajari gen manakah yang bertugas dalam proses sintesis pati pada kondisi kekeringan kemudian dilakukan deteksi ekspresi gen starch synthase I, sucrose transporter 1, alpha amylase, granule bound starch synthase I, branching enzyme, ADP-glucose pyrophosphorylase (AGPase) dengan metode Reverse Transcriptase-PCR. Pengaruh jenis perlakuan kelembaban tanah sebesar 25 % berdampak signifikan terhadap jumlah daun yang gugur maupun kelayuan daun baik pada tanaman singkong varietas Gatotkaca maupun varietas Pandesi Hijau. Uji integritas RNA sebagai indikator kualitas RNA yang baik dapat dilakukan dengan penambahan formaldehyde pada gel agarose 1.5 % yang digunakan dan pemberian larutan DEPC 37 % untuk menghindari kontaminasi DNA ataupun protein pada template produk RNA yang diinginkan. Uji kuantitas RNA hasil isolasi pada tanaman singkong (Manihot esculenta Crantz.) di bawah kondisi kekeringan sesuai standar konsentrasi RNA yang cukup dilihat pada level absorbansi 260/230 berkisar 1.8-2.2. Gen GBF3 pada kultivar Gatotkaca diduga memiliki peran penting terkait dengan proses sintesis pati pada kondisi kekeringan.