BIOSISTEMATIKA MANGGA INDONESIA
FITMAWATI
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Biosistematika Mangga Indonesia adalah karya saya dengan arahan komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Bogor, Agustus 2008
Fitmawati NRP G361020061
ABSTRACT FITMAWATI. Biosistematics of Indonesian Mangoes. Under the supervisions of ALEX HARTANA, MIEN A. RIFAI, and BAMBANG S. PURWOKO Biosystematics of Indonesian mango were investigated. It consisted of reinstatement of Mangifera laurina and their related species, phylogenetic study based on cpDNA trnL-F intergenic spacer, genetic diversity and taxonomy of cultivated mango in practice. According to flower characters, M. rubropetala Kosterm. considered as synonim of M. indica L. Otherwise M. laurina Bl., M. aplanata Kosterm, and M. lalijiwa Kosterm. is suggested as separate species from M. indica L. Based on E-RAPD, specific bands distinguished M. aplanata from other related species. Phylogenetic analysis of the trnL-F intergenic spacer region placed the mangga Hiku (Mangifera sp) as the common ancestor or progenitor among the other M. laurina and supported well sister-group to monophyletic in Mangifera laurina complex. Identification and characterization of germplasm of 76 cultivars from Cukurgondang-Pasuruan East Java based on 92 morphological characters formed three major groups and nine groups of cultivars with coefficient of genetic similarity at 0.38-0.85. Eighty two cultivars were analyzed with RAPD markers resulting in genetic similarity coefficient between 0.69-0.98. Combination analysis of morphological and RAPD markers of the 76 cultivars resulted in nineteen major clusters, with 0.69-0.88 similarity coefficient. This investigation will help breeders in mango improvement program. Available classifications on cultivated plants showed a merger two approaches; a botanical one, based on essential systematic plant characters, and a practical one, based on the analysis of commercial properties. A taxonomic study of cultivars grown in Indonesia based on morphology and agronomy characters resulted in 84 cultivars recognized. Eigth main cultivar-groups (i.e. Berem, Madu, Gedong, Golek, Bapang, Arumanis, Kepodang, and Kebo) and seventeen cultivars-groups were established from eighty four cultivars. The ‘Lalijiwo’ cultivar was the synonym of ‘Thaber’, ‘Tabar’, ‘Gurih’, while ‘Arumanis’ was the synonym of ‘Gadung’. Meanwhile, the cultivar ‘Kates277’ included in Golek main group and homonym with the cultivar ‘Kates’ in Arumanis main group. The cultivar ‘Nanas93’ one of Madu cultivar main group was different from the cultivar ‘Nanas71’ in cultivar main group Bapang. Key word: Biosystematic, morfologi, cpDNA trnL-F, E-RAPD, genetic diversity, RAPD, taxonomy of cultivated, Indonesian mango.
RINGKASAN FITMAWATI. Biosistematika Mangga Indonesia. Dibimbing oleh ALEX HARTANA, MIEN A. RIFAI, dan BAMBANG S. PURWOKO Kajian Biosistematika mangga Indonesia meliputi tinjauan status dan kedudukan taksonomi Mangifera laurina Bl dan kerabat dekatnya yang terdiri dari M. aplanata Kosterm., M. rubropetala Kosterm., M. lalijiwa Kosterm., dan M. indica, serta hubungan filogentiknya, keanekaragaman genetik kultivar mangga Indonesia dan pengelompokan kultivar mangga dalam praktek. Plastisitas ciri morfologi yang besar di antara mangga dan kerabat dekatnya menjadi penyebab batasan jenis yang sudah ada sering diperdebatkan. Penelitian ini mengurai kembali konsep jenis Kostermans & Bompard yang bertentangan dengan konsep Kochumen, keduanya membangun konsep jenisnya berdasarkan ciri morfologi. Spesimen yang diperiksa ditambah 609 yang berasal dari Sumatera, Jawa, Kalimantan, Sulawesi dan Maluku Analisis mengunakan data ciri morfologi, DNA sitoplasmik cpDNA trnL-F (intergenic spacer) dan DNA inti. M. laurina dan kerabat dekatnya dapat dibedakan menjadi empat jenis yaitu M. indica, M. laurina, M. lalijiwa, dan M. aplanata, sedangkan M. rubropetala menjadi sinonim M. indica. Analisis hubungan kekerabatan menghasilkan dua sister grup yaitu M. indica dan M. lalijiwa. serta M. laurina dan M. aplanata. Penanda E-RAPD dapat membedakan M. aplanata (Depeh) terhadap kerabat dekat lainnya. M. laurina ‘Dodol Ternate’, M. rubropetala (sinonim M. indica), M.laurina ‘Betoel’, M. indica ‘Golek’, dan M. indica ‘Cengkir’. Penelusuran nenek moyang M. laurina dan kerabatnya menggunakan cpDNA trnL-F intergenic spacer menunjukkan mangga Hiku sebagai kerabat liar dan diduga sebagai tetua bersama M. laurina dan kerabatnya. Selain itu, memperkuat Selawesi sebagai pusat keanekaragaman M. laurina dan kerabatnya, dan Indonesia adalah pusat keanekaragaman mangga dunia. Pengelompokan kultivar mangga berdasarkan 92 ciri morfologi dan penanda RAPD berbeda dengan pengelompokan yang selama dikenal oleh masyarakat mangga Indonesia. Keanekaragaman genetik mangga Indonesia tergolong luas yaitu 15-62% (morfologi), 2-31% (RAPD), dan 12-40% (kombinasi kedua penanda). Berdasarkan pengelompokan kultivar mangga koleksi KP CukurgondangPasuruan Jawa Timur tidak didapatkan duplikasi aksesi, sehingga semua aksesi perlu dikonservasi untuk kelestariannya. Pengelompokan berdasarkan ciri agronomi ciri buah terhadap 84 kultivar mangga menghasilkan 8 kelompok utama yaitu Berem, Golek, Kepodang, Bapang, Arumanis, Gedong, Madu, dan Kebo. Tujuh belas kelompok kultivar dan 84 kultivar. Sinonim, kultivar ‘Lalijiwo’ sama dengan ‘Thaber’, ‘Tabar’, ‘Gurih’ dan ‘Arumanis’ sama dengan Gadung. Homonim yang dijumpai adalah pada ‘Kates277’ adalah anggota kelompok utama Golek, sedangkan kultivar ‘Kates’ adalah anggota kelompok utama Arumanis. Kultivar ‘Nanas93’ anggota kelompok utama Madu berbeda dengan ‘Nanas71’ anggota kelompok utama Bapang Kata kunci: Keanekaragaman, genetik, mangga Indonesia, morfologi, cpDNA trnL-F intergenic spacer, E-RAPD, RAPD
© Hak cipta milik IPB, tahun 2008 Hak cipta dilindungi Undang-undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik ataupun tinjauan suatu masalah. b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB
BIOSISTEMATIKA MANGGA INDONESIA
FITMAWATI
Disertasi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Biologi
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008
Judul Disertasi : Biosistematika Mangga Indonesia Nama : Fitmawati NRP : G 361020061
Disetujui Komisi Pembimbing
Prof Dr Ir Alex Hartana, MSc Ketua
Prof Dr Mien A. Rifai Anggota
Prof Dr Ir Bambang S Purwoko, MSc Anggota
Diketahui Ketua Program Studi Biologi
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr Ir Dedy Duryadi, DEA
Prof Dr Ir Khairil A. Notodiputro, MS
Tanggal Ujian: 28 Juli 2008
Tanggal Lulus:
Penguji pada Ujian Tertutup : Dr Ir Tatik Chikmawati MSi Staf Pengajar Departemen Biologi, FMIPA IPB
Penguji pada Ujian Terbuka : Dr Ir Sobir, MS Staf Pengajar Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian IPB Dr Dra Titi Rugayah, MSc Staf Peneliti Herbarium Bogoriense, Lembaga Biologi Nasional, LIPI
PRAKATA Puji syukur kehadirat Allah Yang Maha Sempurna atas segala limpahan rahmat dan karuniaNya tulisan ini dapat diselesaikan. Disertasi ini tentang Biosistematika mangga Indonesia yang meliputi tinjauan status dan kedudukan jenis mangga dan kerabat dekatnya serta hubungan filogentiknya, keanekaragaman genetik kultivar mangga Indonesia dan pengelompokan kultivar mangga dalam praktek. Sejak penentuan topik sampai penyelesaian studi, penulis didukung oleh bebagai pihak secara perorangan maupun institusi. Maka pada kesempatan ini penulis menyampaikan terimakasih dan penghargaan yang tinggi kepada Bapak Prof Dr Ir Alex Hartana MSc, Prof Dr Mien A. Rifai, Prof Dr Ir Bambang S.Purwoko, selaku pembimbing yang telah banyak memberi saran, bimbingan, arahan, strategi, dan bahkan materi penelitian dari awal penelitian hingga selesai. Penulis juga menyampaikan penghargaan kepada Bapak Dr Ir Sobir MS, Ibu Prof. Dr Ir Syafrida Manuwoto MS, Bapak Prof Dr Sudarsono MSc (Staf Pengajar Agronomi). Ibu Dr Rugayah, Ibu Dr Yulita Kusuma Dewi, Bapak Dr Teguh, Dr Eko Baroto Waluyo, Bapak Dr Yohanis P. Mogea M.Sc (Staf LIPI Biologi), atas motivasi, penyegaran ide, dan arahan-arahannya. Terima kasih juga disampaikan kepada Rektor Universitas Riau, Dekan FMIPA UNRI dan seluruh jajarannya yang telah banyak memberi kesempatan kepada saya melaksanakan studi S3. Kepada Dirjen Pendidikan Tinggi yang telah memberikan bantuan beasiswa BPPS selama 3.5 tahun. Kepada Pemimpin Riset Unggulan Nasional melalui Direktur Pusat Kajian Buah-buahan Tropika IPB atas bantuan biaya dan materi penelitian. Kepada Kepala LOKA-LIT Tanaman Buah dan Hortikultura di Tlekung Madang Jawa Timur, Kepala Kebun Percobaan Cukurgondang Pasuruan Jawa Timur berserta pegawai kebun yang banyak membantu dalam pengumpulan data dan sampel penelitian. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Ibu Dra. Eko Sri Sulasmi SU, Ibu Dra. Hermin Msc, di Malang Jawa Timur, dan Lely F. Djafar SPi MSi di Kendari. Kepada rekan-rekan seperjuangan Dr Soaloon Sinaga, Dr Nunik S. Ariyanti, Ir Amin Retnoningsih SU, Ir Donata Pandin MSi, Dr. Ir Mohammad Arief Nasoetion MSi, Mutmainna Ridwan SPi MSi, Drs Pudji Widodo, MSc, Sulassih SP, Dewi Indriyani Roslim SSi MSi, atas diskusi dan sumbangan waktu dan tenaga. Kepada Bapak Sutiyo, Bapak Heri Jumhair, dan Saudari Endang di Pusat Penelitian Sumberdaya Hayati dan Bioteknologi. Juga disampaikan terimakasih secara khusus dan penghargaan yang tinggi kepada ayahanda, ibunda, kakak, dan adik-adik atas doa dan pengorbanan yang tulus demi kesuksesan penulis. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2008 Fitmawati
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Bukittinggi pada tanggal 20 April 1973 dari ayahanda Sofyan Salim dan Ibunda Akmal Alwi. Penulis merupakan anak pertama dari empat bersaudara. Pada tahun 1991 diterima sebagai mahasiswa Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Andalas Padang, lulus Juli tahun 1996. Pada Agustus tahun 1998 dengan beasiswa TMPD, penulis mendapat kesempatan melanjutkan pendidikan sebagai mahasiswa S2 di Program Studi Biologi Sub-Prodi Taksonomi Institut Pertanian Bogor lulus Juli 2001. Kesempatan berikutnya tahun 2002 dengan beasiswa BPPS, pada program studi dan bidang ilmu yang sama di Institut Pertanian Bogor, penulis melanjutkan pendidikan Program S3 Penulis sejak tahun 1997 menjadi staf pengajar di Jurusan Biologi FMIPA Universitas Riau-Pekanbaru sampai sekarang. Bidang ilmu yang diampu adalah Biologi Umum, Taksonomi Tumbuhan, dan Metode Penelitian Taksonomi. Aktif sebagai anggota Perhimpunan Taksonomi Tumbuhan Indonesia. Seminar yang pernah diikuti diantaranya Seminar Internasional Bioteknologi Indonesia tahun 1997 dan Seminar Nasional Penggalang Taksonomi Tumbuhan Indonesia 2006.
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL……………………………………………………
x
DAFTAR GAMBAR...........................................................................
xi
I. PENDAHULUAN .........................................................................
1
II. TINJAUAN STATUS Mangifera laurina Bl. DAN KERABAT DEKATNYA Tinjauan Status Mangifera laurina Bl. dan Kerabat Dekatnya..... Abstract................................................................................... Pendahuluan............................................................................ Bahan dan Metode.................................................................. Hasil dan Pembahasan............................................................ Simpulan.................................................................................
5 5 5 7 8 17
Studi Filogenetik Mangifera laurina dan Kerabat Dekatnya Menggunakan Penanda cpDNA trnL-F Intergenik Spacer........... Abstract................................................................................... Pendahuluan............................................................................ Bahan dan Metode.................................................................. Hasil dan Pembahasan............................................................ Simpulan.................................................................................
18 18 18 19 21 25
III. SISTEMATIKA KULTIVAR MANGGA INDONESIA Keanekaragaman Kultivar Mangga Indonesia Berdasarkan Penanda Morfologi dan RAPD........................................................... Abstract................................................................................... Pendahuluan............................................................................ Bahan dan Metode.................................................................. Hasil dan Pembahasan............................................................ Simpulan.................................................................................
26 26 26 28 30 40
Taksonomi Budidaya Mangga Indonesia Dalam Praktek.................. Abstract................................................................................... Pendahuluan............................................................................ Bahan dan Metode.................................................................. Hasil dan Pembahasan............................................................ Simpulan.................................................................................
41 41 41 42 43 58
PEMAHASAN UMUM......................................................................
59
SIMPULAN UMUM...........................................................................
67
DAFTAR PUSTAKA.........................................................................
68
xi
DAFTAR TABEL Halaman 1 Sifat ciri yang digunakan untuk analisis filogeni mangga ............
10
2 Delapan puluh tiga kultivar mangga asal kebun koleksi KP Cukurgondang-Pasuruan Jawa Timur yang dijadikan bahan Penelitian.......................................................................................
29
3 Koefisien kemiripan dan koefisien kopenetik mangga Indonesia Berdasarkan penanda morfologi, RAPD, dan kombinasi kedua Penanda.........................................................................................
39
4 Ciri diagnosis kelompok utama kultivar mangga..........................
44
5 Kelompok utama dan kelompok kultivar mangga asal KP Cukur Gondang, Jawa Timur....................................................................
55
xii
DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Kladogram paling parsimoni berdasarkan ciri morfologi...............
12
2 Profil pita DNA M. aplanata dan M. indica masing-masing dengan primer E2 dan E1E3...........................................................
14
3 Dendrogram M. laurina dan kerabat dekatnya dengan penanda E-RAPD..........................................................................................
15
4 Dendrogram M. laurina dan kerabat dekatnya dengan kombinasi penanda E-RAPD dan morfologi....................................................
16
5 DNA produk PCR yang diperiksa dalam agarose 1.2%.................
21
6 Kladogram 6 aksesi mangga dan grup luarnya berdasarkan Penanda trnL-F...............................................................................
24
7 Kladogram 6 aksesi mangga berdasarkan penanda trnL-F dengan Metode Neighbour Joining (Saitou dan Nei 1987).........................
25
8 Dendrogram mangga Indonesia berdasarkan penanda morfologi...
32
9 Dendrogram mangga Indonesia berdasarkan penanda RAPD…...
36
10 Dendrogram mangga Indonesia berdasarkan penanda morfologi Dan RAPD………………………………………………………..
38
11 Dendrogram kelompok utama mangga berdasarkan penanda morfologi........................................................................................
46
12 Kelompok utama Berem................................................................
47
13 Kelompok utama Golek.................................................................
48
14 Kelompok utama Kepodang..........................................................
49
15 Kelompok utama Gedong..............................................................
50
16 Kelompok utama Madu...............................................................
51
17 Kelompok utama Bapang............................................................
52
18 Kelompok utama Arumanis...........................................................
53
19 Kelompok utama Kebo..................................................................
53
