TESIS
ANALISIS STRUKTUR GENETIK HIU Carcharhinus falciformis (SILKY SHARK) DI INDONESIA BERDASARKAN GEN CONTROL REGION DNA MITOKONDRIA
ANDRIANUS SEMBIRING NIM 1291261025
PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI ILMU LINGKUNGAN PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015
ANALISIS STRUKTUR GENETIK HIU Carcharhinus falciformis (SILKY SHARK) DI INDONESIA BERDASARKAN GEN CONTROL REGION DNA MITOKONDRIA
Tesis ini untuk Memperoleh Gelar Magister Pada Program Magister, Program Studi Ilmu Lingkungan, Program Pascasarjana Universitas Udayana
ANDRIANUS SEMBIRING NIM 1291261025
PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI ILMU LINGKUNGAN PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015
ii
Lembar Pengesahan
TESIS INI TELAH DISETUJUI PADA TANGGAL 11 JANUARI 2016
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Dr. Ir. Ida Ayu Astarini, M.Sc NIP. 196803271993022001
Prof. Dr. drh. I.G.N.K. Mahardika NIP. 196310271989031004
Mengetahui,
Ketua Program Studi Magister Ilmu Lingkungan Program Pascasarjana Universitas Udayana
Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana
Prof. Dr. I Wayan Budiarsa Suyasa, MS. NIP. 196703031994031002
Prof. Dr. dr. A. A. Raka Sudewi, Sp. S(K) NIP. 195902151985102001
iii
Tesis Ini Telah Diuji pada Tanggal 29 Desember 2015
Panitia Penguji Tesis Berdasarkan SK Rektor Universitas Udayana. No. 4343/UN.14.4/HK/2015 Tanggal 23 Desember 2015
Ketua
: Dr. Ir. Ida Ayu Astarini, M.Sc
Anggota
:
1. Prof. Dr. Drh. I.G.N.K. Mahardika 2. Prof. Dr. Drs. I Ketut Junitha, MS 3. Prof. Ir. I Wayan Arthana, MS, PhD
iv
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya yang bertanda tangan dibawah ini: Nama
: Andrianus Sembiring, S.Kel., M.Si.
NIM
: 1291261025
Program Studi : Magister Lingkungan Judul Tesis
: Analisis Struktur Genetik Hiu Carcharhinus falciformis (Silky Shark) Di Indonesia Berdasarkan Gen Control Region DNA Mitokondria
Dengan ini menyatakan bahwa tesis ini bebas plagiat. Apabila kemudian hari terbukti plagiat dalam tulisan ini, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai Peraturan Mendiknas RI No. 17 tahun 2010 dan Peraturan Perundang – undangan yang berlaku.
Denpasar, 30 Desember 2015 Yang membuat pernyataan
Andrianus Sembiring, S.Kel., M.Si.
v
UCAPAN TERIMA KASIH
Pertama – tama puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini. Pada kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada Rektor Universitas Udayana, Prof. Dr. dr. Ketut Suastika SpPD KEMD atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister di Universitas Udayana. Ucapan terimakasih sebesar besarnya juga kepada Ibu Dr. Ir. Ida Ayu Astarini, M.Sc dan Profesor. Dr.drh. I.G.N.K. Mahardika selaku Pembimbing I dan II yang telah memberikan waktunya, dorongan semangat dan bimbingan serta saran selama penulis mengikuti program master, khususnya dalam penyelesaian tesis ini. Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Prof. Dr. dr. A. A. Raka Sudewi, Sp. S(K) selaku Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana yang telah memberikan kesempatan kepada penulis sebagai mahasiswa Program Master pada Program Pascasarjana Universitas Udayana. Tidak lupa pula penulis ucapkan terima kasih kepada Prof. Dr. I Wayan Budiarsa Suyasa, MS selaku Ketua Program Studi Ilmu Lingkungan, Program Pascasarjana, Universitas Udayana atas ijin yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti pendidikan program Master. Ungkapan terima kasih penulis sampaikan pula kepada para penguji tesis, yaitu Prof. Dr. Drs. I Ketut Junitha, MS dan Prof. Ir. I Wayan Arthana, MS, PhD yang telah memberikan masukan, saran, sanggahan, dan koreksi sehingga tesis ini dapat terwujud.
vi
Penulis juga mengucapkan banyak terima kasih sebesar-besarnya kepada Indonesian Biodiversity Research Center (IBRC) yang telah memberikan dukungan melalui Program kerjasama Partnerships for Enhanced Engagement in Research (PEER) Science (AID-OAA-A-11-00012)-USAID dan NSF PIRE Programme (OISE-0730256) serta dukungan moral serta fasilitas laboratorium sehingga peneliti dapat menyelesaikan penelitian ini. Terimakasih juga penulis ucapkan kepada Profesor. Dr.drh. I.G.N.K. Mahardika, Aji Wahyu Anggoro dan Dita Cahyani yang memberikan kesempatan untuk melakukan penelitian di IBRC serta terimakasih juga penulis sampaikan kepada semua teman teman di IBRC yang telah membantu dan memberikan motivasi dalam penyelesain penelitian ini. Penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih disertai penghargaan kepada kedua orang tua, adik, keluarga serta semua pihak yang belum tertulis disini yang memberikan semangat, motivasi dan dorongan. Semoga Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan rahmad –Nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian tesis ini.
vii
ABSTRACT GENETIC STRUCTURE ANALYSIS OF Carcharhinus falciformis (SILKY SHARK) IN INDONESIA BASED ON MITOCONDRIAL DNA, CONTROL REGION LOCUS
Globally, shark population is declining due to over-fishing and destructive and illegal fishing. One of the shark species that has been caught and traded is Carcharhinus falciformis (Silky shark). This research aims to study genetic structure of C. falciformis in Indonesia, including Aceh, Pelabuhan Ratu, Cilacap, Muncar, Bitung, Ambon, Lombok, north Makasar strait, south Makasar strait, and Timor Sea. Research was conducted by Polymerase Chain Reaction (PCR) using Mitochondrial DNA (mtDNA), control region locus. From 241 total samples, 227 individuals was successfully amplified, and resulted in the fragments of 550 bp long. Analysis indicated that this species exhibits low haplotype (Hd: 0,534) and nucleotide diversity (Pi: 0,00149). Result also showed there is indication of genetic structure on C. falciformis populations in Indonesia (Φst = 0.12747; P-value = 0.0000). Genetic comparison of Indonesian and world data of silky shark grouped this species into two different groups, i.e Indo-Pacific and Atlantic group. These results can be used as a reference to establish a policy for shark conservation and management in Indonesia. Key word: Population genetic, genetic diversity, mtDNA, shark fisheries, shark conservation.
viii
RINGKASAN
ANALISIS STRUKTUR GENETIK HIU CARCHARHINUS FALCIFORMIS (SILKY SHARK) DI INDONESIA BERDASARKAN GEN CONTROL REGION DNA MITOKONDRIA
Populasi hiu secara global mengalami penurunan karena tekanan perikanan yang tidak ramah lingkungan serta illegal fishing. Salah satu spesies hiu yang paling banyak ditangkap dan diperdagangkan di Indonesia adalah Carcharhinus falciformis (Silky shark). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui struktur genetik C. falciformis di Indonesia, yang meliputi lokasi Aceh, Pelabuhan Ratu, Cilacap, Muncar, Bitung, Ambon, Lombok, Selat Makasar Utara, Selat Makasar Selatan, serta Laut Timor. Penelitian ini dilakukan dengan metode Polymerase Chain Reaction (PCR) menggunakan DNA mitokondria lokus control region. Dari total 241 individu sampel, 227 individu berhasil teramplifikasi dengan baik sehingga diperoleh hasil pita DNA dengan panjang basa sekitar 550 bp. Hiu C. falciformis yang ditemukan di Indonesia menunjukkan variasi genetik yang rendah, hal ini ditunjukkan dengan nilai keanekaragaman haplotipe (Hd) dan keanekaragaman nukleotida (Pi) yang ditemukan sebesar 0,534 dan 0,00149. Selain itu, pada penelitian ini ditemukan adanya struktur genetik pada populasi C. falciformis di Indonesia dengan nilai AMOVA (Φst = 0.12747; P-value = 0.0000), dengan derajat signifikansi 5%. Perbandingan data genetik silky shark menggunakan data Indonesia dan data dari lokasi lain dari seluruh dunia menunjukkan bahwa terdapat dua kelompok populasi hiu C. falciformis, yaitu kelompok Indo-Pasifik dan kelompok Atlantik. Hal ini dapat dijadikan acuan untuk membuat peraturan bagi konservasi hiu di Indonesia. Kata Kunci: Populasi genetik, keanekaragaman genetik, mtDNA, perikanan hiu, konservasi hiu.
ix
DAFTAR ISI
Halaman SAMPUL DALAM ........................................................................................... i PERSYARAT GELAR .................................................................................... ii LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................ iii PENETAPAN PANITIA PENGUJI ............................................................... iv SURAT PERNYATAAN................................................................................. v UCAPAN TERIMA KASIH ........................................................................... vi ABSTRAK .................................................................................................... viii ABSTRACT .................................................................................................... ix DAFTAR ISI .................................................................................................... x DAFTAR TABEL ......................................................................................... xiii DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xiv DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xv BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 1 1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah .......................................................................... 6 1.3 Tujuan Penelitian............................................................................ 6 1.4 Manfaat Penelitian.......................................................................... 6 BAB II KAJIAN PUSTAKA ........................................................................... 7 2.1 Hiu .................................................................................................. 7 2.2 Carcharhinus falciformis (Silky Shark).......................................... 9 x
2.3 Perikanan Hiu ............................................................................... 12 2.4 Genetik Populasi Hiu .................................................................. 13 BAB III KERANGKA BERPIKIR DAN HIPOTESIS PENELITIAN ........ 15 3.1 Kerangka Berpikir ........................................................................ 15 3.2 Hipotesis Penelitian ...................................................................... 17 BAB IV METODE PENELITIAN ................................................................ 19 4.1 Rancangan Penelitian ................................................................... 19 4.2 Lokasi dan Waktu Penelitian........................................................ 20 4.3 Penentuan Sumber Data ............................................................... 21 4.4 Bahan Penelitian .......................................................................... 22 4.5 Instrumen Penelitian .................................................................... 22 4.6 Prosedur Penelitian ...................................................................... 22 4.6.1 Pengambilan sampel...................................................... 22 4.6.2 Pelabelan ...................................................................... 23 4.6.3 Ekstraksi ....................................................................... 23 4.6.4 Polymerase Chain Reaction (PCR) .............................. 23 4.6.5 Elektroforesis ............................................................... 25 4.6.6 Sekuensing ................................................................... 25 4.7 Analisis Data ................................................................................ 25 4.7.1 Analisis data sekuens ................................................... 25 4.7.2 Analisis keanekaragaman genetik & struktur populasi . 26 BAB V HASIL ............................................................................................... 27 5.1 Analisis populasi di Indonesia...................................................... 27 xi
5.2 Analisis populasi di Dunia ........................................................... 30 BAB VI PEMBAHASAN .............................................................................. 34 6.1 Keanekaragaman genetik C. falciformis di Indonesia .................. 35 6.2 Struktur genetik C. falciformis di Indonesia ................................ 37 6.3 Keanekaragaman & Struktur genetik C. falciformis di Dunia ..... 39 6.4 Manajemen dan konservasi C. falciformis di Indonesia .............. 41 BAB VII SIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 43 7.1 Simpulan....................................................................................... 43 7.2 Saran ............................................................................................. 43 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 44
xii
DAFTAR TABEL
Halaman 4.1 Campuran reaksi (Master Mix) PCR........................................................ 24 4.2 Profile suhu dan waktu protokol PCR ...................................................... 24 5.1 Hasil analisis data gabungan .................................................................... 29 5.2 Nilai fiksasi indeks (Fst) .......................................................................... 30 5.3 Hasil analisis AMOVA di Indonesia........................................................ 30 5.4 Hasil analisis AMOVA di Dunia ............................................................. 32
xiii
DAFTAR GAMBAR
Halaman 2.1 Foto hiu jenis Carcarhinus falciformis .................................................... 10 3.1 Kerangka Konsep Penelitian .................................................................... 17 4.1 Rancangan Penelitian ............................................................................... 20 4.2 Lokasi sampling ....................................................................................... 21 5.1 Visualisasi pita DNA................................................................................ 27 5.2 Frekuensi haplotipe .................................................................................. 28 5.3 Haplotipe Network ................................................................................... 33 6.1 Peta model pola arus permukaan.............................................................. 39
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1. Daftar haplotipe C. falciformis di Indonesia……...……………… 53 Lampiran 2. Distribusi Haplotipe lokasi sampling di Indonesia……………… 58
xv
