13/10/2012
ILG Nurtjahjaningsih
Balai Besar Penelitian Bioteknologi dan Pemuliaan Tanaman Hutan
Prioritas HTI untuk pulp/kertas Konversi uji keturunan menjadi kebun benih Melibatkan dua provenan: QLD & PNG KBSUK F1 ◦ Sub-line; grup A,C (QLD); B,D (PNG); ◦ Single populasi (grup E): gab.grup A,C; B,D KBSUK F2: sub-line A,C;B,D Populasi produksi: komposit, Uji perolehan genetik; Uji multi lokasi
Gambar 1. Lokasi pengumpulan materi genetik di sebaran alam A.
mangium
1
13/10/2012
Keragaman genetik di KB berkisar antara sedang (HE=0,500 di KB P. merkusii) sampai tinggi (HE=0,762 di KB E.
grandis
Nilai HE mampu dipertahankan/ ditingkatkan apabila: ◦ sistem perkawinan random ◦ Kontribusi paternal seimbang
Konsekuensi penyerbukan terbuka adalah variasi pertumbuhan yang nyata
Fenologi pembungaan tidak sinkron
◦ Materi genetik berasal dari provenan yang berbeda
Sistem perkawinan tidak seimbang/ tidak random Variasi kontribusi tetua jantan Dominansi serbuk sariexclusive
• Faktor genetik • •
Sinkronisasi pembungaan Kecocokan genetik
• Faktor lingkungan •
Hambatan penyerbukan serbuk sari ke kepala putik • Suhu, curah hujan, jarak, letak bunga, dsb
2
13/10/2012
Simple sequence repeat: (AC)10; (GTT)10
Bersifat ko-dominan: Aa Non-coding~ tidak diterjemahkan dalam sintesa protein Stabil & Polymorphism tinggi Efektif untuk analisis genetik dan analisis tetua
Mengetahui potensi genetik di populasi pemuliaan A. mangium Mengidentifikasi pasangan tetua di F1 yang menghasilkan turunan dengan pertumbuhan superior di F2
3
13/10/2012
Lokasi penelitian:
KBSUK F1 grup E (Single population)
Jumlah sampel:
Seluruh pohon (±1,000): 15 populasi (seedlot), 2 provenan
Penanda DNA:
10 SSR (Butcher dkk. 2000)
Analisis Data: - Keragaman genetik didalam populasi:
Jumlah allele yang terdeteksi (A), keragaman allele (A[32]), heterozygositas harapan (HE), koefisient inbreeding (FIS); Program FSTAT (Goudet dkk. 2001)
- Keragaman genetik antar populasi:
Dendrogram-Program Poptree2 (Takezaki dkk. 2010); PCO & AMOVA-Program GenAlex (Smouse dan Peakall, 2006)
Lokasi penelitian
-KBSUK F1 grup C (sub-line) vs. KBSUK F2 grup C -KBSUK F1 grup E vs. UML plot E
Jumlah sampel
-Seluruh pohon di KBSUK F1 grup C (±300); 30 pohon terbaik di KBSUK F2 grup C -Seluruh pohon di KBSUK F1 grup E (±1,000); 30 pohon terbaik di UML plot E
Penanda DNA
10 SSR
Analisis Data
Analisis tetua Program Cervus (Kalinowski dkk. 2007)
4
13/10/2012
Potensi genetik A. mangium
A
N
A[36]
HE
FIS
Provenan
Populasi
QLD
135K
36
62
5,34
0,622 0,093
ns
Cassowary
45
52
4,27
0,558 0,075
ns
ClaudieR
114
80
4,99
0,638 0,096
*
ClaudieRI
38
48
4,33
0,585 0,062
ns
ClaudieRE
37
59
4,97
0,600 0,041
ns
Pascoe
28
56
5,20
0,579 0,090
ns
Poscoe
18
45
4,75
0,592 0,058
ns
N: jumlah sampel, A:jumlah allele terdeteksi, A[36]:keragaman allele dengan min. sampel 18 individu diploid, HE: heterozigositas harapan,FIS: koefisien inbreeding, signifikan P<0,001
Nilai A; A [36] & HE → sedang Nilai FIS → hampir semua tidak signifikan, kecuali pop. Claudie Rvr
Potensi genetik A. mangium
N
A
A[36]
HE
FIS
Provenan
Populasi
PNG
Arufi
30
86
7,98
0,804 0,117
*
Bimadebun
28
81
8,02
0,819 0,113
*
Biote
37
95
8,58
0,821 0,156
*
Derideri
48
97
8,44
0,829 0,102
*
Dimisisi
18
72
7,80
0,793 0,085
*
Gubam
52
101
8,35
0,793 0,085
*
Kini
46
108
9,06
0,808 0,148
*
Wipim
45
105
9,02
0,810 0,126
*
Nilai A; A [36] & HE → tinggi Nilai FIS → semua signifikan
5
13/10/2012
Potensi genetik A. mangium
QLD
PNG
Analisis dendrogram menunjukkan prov. QLD vs.PNG terpisah secara genetik
Potensi genetik A. mangium
Coord. 2 (13,4%)
Kini Wipim Claudie RI Claudie R
Cassowary
Biote
Claudie RE
135k Poscoe
Bimadebun
Derideri
Arufi
Pascoe Coord. 1 (65,3%)
Gubam Dimisisi
Analisis PCO menunjukkan prov. QLD vs.PNG terpisah secara geografis
6
13/10/2012
Potensi genetik A. mangium
Sumber variasi
Antar provenan Antar populasi dalam provenan
db
SS
1
MS
549,378 549,378
13
348,623
26,817
Didalam populasi
655
5126,485
7,827
Total
669
6024,487
Variasi molekular (%)
P -value
16
0,01
4
0,01
80
0,01
100
Analisis AMOVA menunjukkan signifikansi keragaman genetik antar provenan, antar populasi dalam provenan dan didalam populasi
Analisis tetua
Analisis tetua menunjukkan satu tetua betina diserbuki banyak tetua jantan, sebaliknya satu tetua jantan menyerbuki banyak tetua betina
7
13/10/2012
Analisis tetua
Analisis tetua menunjukkan satu tetua betina diserbuki banyak tetua jantan, sebaliknya satu tetua jantan menyerbuki banyak tetua betina
Menggunakan SSR, nilai rata-rata keragaman genetik populasi A. mangium termasuk tinggi (HE=0,785), dibandingkan di KB E. grandis (HE=0,762), di KB P. merkusii (HE=0,500). Menggunakan RFLP, nilai HE=0,131 Nilai A, A[36] dan HE populasi dari prov.PNG lebih tinggi dibanding prov.QLD ◦ QLD : hutan tropis,populasi terfragmentasi, ◦ PNG: hutan savana, populasi saling menyambung
Nilai FIS PNG tinggi dan signifikan menyimpang dari HWE. ◦ Benih diperoleh dari proses reproduksi yang kurang ideal ◦ Namun demikian, nilai HE mampu dipertahankan apabila terjadi sistem perkawinan acak
8
13/10/2012
Perbedaan genetik termasuk dalam tingkat sedang (GST=0,095), dibandingkan jenis angiosperm (GST=0,102), pop. A. mangium yang lain (GST=0,331) Provenan QLD & PNG berbeda secara nyata baik secara genetik maupun letak geografis ◦ Struktur, komposisi, frekuensi allele berbeda ◦ Dua provenan mempunyai asal-usul nenek moyang yang berbeda ◦ Gene flow rendah (Nm=2,30) mampu menjaga perbedaan genetik antar pop. & prov.
Variasi genetik berbeda nyata antar prov.; antar pop dalam prov.; didalam pop. ◦ Tiga sumber variasi tersebut dapat digunakan untuk memperluas jarak genetik
Karakter penyerbukan #1
◦ Pohon plus di KBSUK F2 maupun UML merupakan saudara sama ibu dan saudara sama bapak Jauhnya jarak antar pasangan mengindikasikan sistem perkawinan acak/random antar tetua di F1 Sinkronisasi pembungaan tercapai Serbuk sari berlimpah Kompetisi serbuk sari menguat
Kecocokan genetik tinggi (GCA tinggi)
Karakter penyerbukan #2
◦ Tetua dengan no. famili yang sama saling menyerbuki dan menghasilkan turunan superior inbreeding depression rendah
9
13/10/2012
Nilai rata-rata keragaman genetik didalam 15 populasi A. mangium termasuk dalam nilai tinggi (HE=0,785) Nilai perbedaan genetik antar 15 populasi termasuk dalam nilai sedang (GST=0,095) Provenan QLD secara signifikan terpisah dengan prov. PNG Pohon plus di KBSUK F2&UML diperoleh dari perkawinan acak/random dalam sinkronisasi pembungaan Dalam menghasilkan turunan unggul, tetua betina cenderung berpasangan dengan banyak tetua jantan Sebaliknya, tetua jantan cenderung menyerbuki tetua betina yang berbeda Dominasi penyerbukan oleh tetua jantan Meskipun masih memerlukan penelitian lebih lanjut, tetua di KB cenderung mempunyai tingkat indreeding depression rendah
Untuk memperluas jarak genetik, dapat melibatkan populasi yang mempunyai keragaman genetik tinggi dalam satu provenan atau menggunakan materi genetik dari provenan yang berbeda Informasi tetua betina maupun jantan dengan GCA tinggi dan inbreeding depression yang rendah ◦ Penetapan design kebun benih klon sebagai populasi produksi,akan lebih mudah dan tepat.
10
13/10/2012
Dr. Anto Rimbawanto Dr. AYPBC Widyatmoko Dr. Arif Nirsatmanto Sri Sunarti, M.Sc Istiana Prihatini, M.P Purnamila Sulistyawati, M.Agr. Sc Maryatul Qiptiyah, M.Sc Surip, S.Hut Wahyuni Sari, S.Hut Y. Triyanta
11
