KARAKTERISASI GENETIK SAPI ACEH MENGGUNAKAN ANALISIS KERAGAMAN FENOTIPIK, DAERAH D-LOOP DNA MITOKONDRIA DAN DNA MIKROSATELIT

KARAKTERISASI GENETIK SAPI ACEH MENGGUNAKAN ANALISIS KERAGAMAN FENOTIPIK, DAERAH D-LOOP DNA MITOKONDRIA DAN DNA MIKROSATELIT

MOHD. AGUS NASHRI ABDULLAH

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008

SURAT PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa disertasi saya dengan judul Karakterisasi Genetik Sapi Aceh Menggunakan Analisis Keragaman Fenotipik, Daerah D-Loop DNA Mitokondria dan DNA Mikrosatelit adalah benar-benar asli karya saya dengan arahan komisi pembimbing, dan bukan jiplakan atau tiruan dari tulisan siapapun serta belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun.

Bogor, 10 Maret 2008

Mohd. Agus Nashri Abdullah Nrp. D061030081

ABSTRACT MOHD. AGUS NASHRI ABDULLAH. Genetics Characterization of Aceh Cattle Utilizing Phenotypic, Mitochondrial DNA of D-loop Region and Microsatellite DNA Analyses. Under the supervision of HARIMURTI MARTOJO, RONNY RACHMAN NOOR, and DEDY DURYADI SOLIHIN The aims of this study were to describe the variation of body size measurement, D-loop of mtDNA and microsatellite alleles of Aceh cattle. The body measurement data were collected from 131 males and 269 females of Aceh cattle. The whole blood samples (8 samples for D-loop analyses and 160 samples for microsatellite genotyping) were collected from Aceh Besar, Pidie, North Aceh district and Banda Aceh city. For the out-group comparison, the whole blood samples were collected from 10 Bali cattle, two samples of each collected from Madura, PO and Pesisir cattle. The D-loop sequences of mtDNA amplification were done by using BIDLF and BIDLR primer with the PCR product of 980 bp. Sixteen markers were used for genotyping microsatellite DNA. Body size measurement data variation were analyzed using Minitab 14.13 software. The molecular data were analyzed using Minitab 14.13, Squint 1.02, Mega4 and Arlequin 3.11 and Excel software. The result shows that the body weight and size of Aceh cattle were smaller than those of Bali, Madura and PO cattle. However the body size of Aceh cattle was larger when compared to that of Pesisir cattle. Most of Aceh cattle have red sand and light brown coat color. The horn shape of female cattle was bend slightly toward left or right and than bend to forward direction. The male has the same horn shape as females but at the tips of the horn goes upward. Most of Aceh cattle have concave face line and some of them have diametrical face line. The result of the D-loop mtDNA analyses showed that there were 27 site variation of D-loop mtDNA Aceh cattle. These specific markers can be used to differentiate and subdivide Indonesian domestic cattle. The Aceh cattle were in the same cluster with Pesisir cattle. However, the PO cattle were in a closer cluster with Bos indicus cattle, while Bali and Madura cattle were in the same cluster. The result of microsatellite analyses showed that the averages allele number per locus was 10,25 ± 2,07. The percentage of the heterozygosity of Aceh cattle was higher than those of Bali, but lower compared to those of Madura, PO and Pesisir cattle. Based on the microsatellite alleles analyses, the Aceh cattle were in the same cluster with PO cattle and were in the same branch of the phylogeny tree with Pesisir and Madura cattle. Keyword: Aceh cattle, phenotypic, DNA, mitochondrial, microsatellite

RINGKASAN MOHD. AGUS NASHRI ABDULLAH. Karakterisasi Genetik Sapi Aceh Menggunakan Analisis Keragaman Fenotipik, Daerah D-loop DNA Mitokondria dan DNA Mikrosatelit. Dibimbing oleh HARIMURTI MARTOJO, RONNY RACHMAN NOOR, dan DEDY DURYADI SOLIHIN Sapi Aceh merupakan satu dari empat bangsa sapi asli Indonesia (Aceh, Bali, Madura, Pesisir). Sapi Sumba-Ongole (SO) dan Java-Ongole (PO) juga dianggap sebagai bangsa sapi lokal Indonesia. Ternak-ternak asli telah terbukti dapat beradaptasi dengan lingkungan lokal termasuk makanan, ketersediaan air, iklim dan penyakit. Dengan demikian, ternak-ternak inilah yang paling cocok untuk dipelihara dan dikembangkan di Indonesia, walaupun produksinya lebih rendah dari ternak impor. Sapi Aceh diduga dimasukkan oleh pedagang-pedagang India yang membawa sapi-sapi dari India ke Aceh pada masa lampau dengan tujuan berdagang dan menguasai perekonomian di Aceh. Selanjutnya sapi ini diduga mengalami persilangan dengan banteng liar yang ada di Sumatera, namun belum pernah diverifikasi dan diungkapkan melalui analisis genom. Eksploitasi sapi Aceh melalui persilangan yang semakin luas dengan bangsa sapi eksotik yang dilakukan selama ini dapat mengancam keberadaan sapi Aceh pada masa yang akan datang. Kepunahan yang dapat terjadi pada sapi Aceh yang telah teradaptasi lingkungan akan sulit bahkan tidak akan dapat digantikan. Hal ini akan berdampak pada kehidupan sosial, ekonomi, budaya masyarakat Aceh yang tidak bisa terlepas dari beternak dan mengkonsumsi daging sapi. Oleh karena itu, dilakukan penelitian pada sapi Aceh yang mencakup inventarisasi sumber daya genetiknya melalui analisis fenotipik, DNA mitokondria pada daerah D-loop dan DNA mikrosatelit. Tujuan penelitian ini adalah melakukan karakterisasi terhadap keragaman fenotipik dan keragaman genetik, daerah D-loop mtDNA dan DNA mikrosatelit yang berguna sebagai database dalam pelaksanaan program pelestarian plasma nutfah sapi Aceh, pengembangan dan pemanfaatannya secara berkelanjutan. Pengumpulan data fenotipik sapi Aceh (131 jantan dan 269 betina) dan sampel darah (8 sampel untuk analisis D-loop dan 160 sampel untuk genotiping mikrosatelit) dilakukan di Kota Banda Aceh, Kabupaten Aceh Besar, Pidie dan Aceh Utara. Sampel pembanding telah diambil 10 sampel sapi Bali (Pulau Bali), dua sampel masing-masing sapi Madura (Pulau Madura), PO (Jawa Barat), Pesisir (Sumatera Barat). Ekstraksi dan purifikasi DNA total telah dilakukan menurut metode Sambrook yang dikembangkan Duryadi. Primer yang digunakan untuk mengamplifikasi fragmen daerah D-loop mtDNA adalah pasangan primer BIDLF dan BIDLR dengan panjang produk 980 bp. Bagian DNA mikrosatelit, telah digunakan adalah enambelas lokus (BM1818, INRA005, CSRM60, BM2113, HEL5, HEL9, HEL13, INRA63, INRA35, HEL1, ETH225, ETH10, CSSM66, BM1824, ILSTS006 dan ILSTS005) untuk genotiping mikrosatelit. Data fenotipik dianalisis secara deskriptif dengan menggunakan program Minitab 14.13. Data molekuler dari sekuen D-loop disejajarkan berganda dengan sekuen acuan Bos indicus dari GenBank (kode akses AY126697) dengan menggunakan program Squint 1.02 dan dianalisis dengan program MEGA versi 4.0. Panjang sekuen daerah D-loop yang dapat dianalisis adalah 479 bp. Hitungan jarak

genetik (D) antarsapi penelitian dan pohon filogeni telah digunakan metode 2 parameter Kimura dengan bootstrapped Neighbor-Joining 1000 kali ulangan dalam paket MEGA. Data ukuran-ukuran alel mikrosatelit dianalisis dengan program Arlequin 3.11 dan dukungan Minitab 14.13 serta Excel. Jarak genetik yang diperoleh digunakan untuk membentuk pohon filogeni dengan program Phylip (phylogeny Inference Package) versi 3.67. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ditinjau dari segi bobot badan dan ukuran-ukuran tubuh, sapi Aceh mengalami penurunan bobot badan dan ukuranukuran tubuh dibanding hasil laporan tahun 1926. Apabila dibandingkan sapi Bali, Madura dan PO, maka sapi Aceh mempunyai ukuran-ukuran tubuh yang lebih kecil pada tingkat umur yang sama, namun berada di atas rataan sapi Pesisir. Secara kualitatif, sapi Aceh berwarna dominan merah bata dan cokelat muda serta pola warna beragam mulai warna gelap sampai terang. Bentuk pertumbuhan tanduk sapi betina mengarah ke samping melengkung ke atas kemudian ke depan dan pada jantan mengarah ke samping melengkung ke atas. Pada umumnya sapi Aceh mempunyai garis punggung yang cekung (89,25%), sebagian mempunyai garis punggung cembung (6,25%) dan sebagian kecil mempunyai garis punggung lurus (4,5%). Hasil analisis D-loop mtDNA dengan sekuen acuan Bos indicus dari GenBank, ada 27 situs beragam pada sapi Aceh. Penanda ini dapat digunakan untuk pembeda dan pengelompokan sapi lokal Indonesia yaitu sapi Aceh satu klaster dengan sapi Pesisir dan PO, mempunyai jarak genetik yang lebih dekat dengan sapi Bos indicus, sedangkan sapi Bali dan Madura membentuk klaster sendiri. Pengelompokan sapi Aceh dengan sapi Pesisir dan PO dalam klaster sapi Bos indicus menunjukkan bahwa sapi Aceh, Pesisir dan PO adalah dari maternal zebu, sedangkan pengelompokan sapi Madura dalam klaster sapi Bali (Bos javanicus) menunjukkan bahwa sapi Madura bukan dari maternal zebu tetapi dari maternal banteng. Hasil analisis DNA mikrosatelit, diperoleh rataan alel per lokus 10,25 ± 2,07. Sapi Aceh memiliki derajat heterozigositas yang tinggi dan berbeda genetik dengan sapi Bali, Madura, Pesisir dan PO. Urutan kedekatan genetik antara sapi Aceh dengan sapi pembanding berturut-turut yaitu: sapi PO, Pesisir, Madura dan Bali, dengan pohon filogeni yang menunjukkan sapi Aceh memiliki klaster yang sama dengan sapi PO, membentuk cabang dengan sapi Pesisir dan sapi Madura. Kata kunci: sapi Aceh, fenotipik, mitokondria, mikrosatelit, DNA

@ Hak Cipta milik Institut Pertanian Bogor, 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 atau 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

KARAKTERISASI GENETIK SAPI ACEH MENGGUNAKAN ANALISIS KERAGAMAN FENOTIPIK, DAERAH D-LOOP DNA MITOKONDRIA DAN DNA MIKROSATELIT

MOHD. AGUS NASHRI ABDULLAH

Disertasi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Ilmu Ternak

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008

Penguji pada Ujian Tertutup : Dr. Ir. Cece Sumantri, M.Agr.Sc

Penguji pada Ujian Terbuka : 1. Dr. Ir. Achmad Machmud Thohari, DEA 2. Dr. Ir. Endang Tri Margawati, M.Agr.Sc

Judul Disertasi : Karakterisasi Genetik Sapi Aceh Menggunakan Analisis Keragaman Fenotipik, Daerah D-loop DNA Mitokondria dan DNA Mikrosatelit Nama : Mohd. Agus Nashri Abdullah NRP : D061030081 Program Studi : Ilmu Ternak

Disetujui, Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Harimurti Martojo, M.Sc Ketua

Prof. Dr. Ir. Ronny Rachman Noor, MRur.Sc Anggota

Dr. Ir. Dedy Duryadi Solihin, DEA Anggota

Diketahui, Ketua Departemen Ilmu Produksi dan Teknologi Peternakan

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr. Ir. Cece Sumantri, M.Agr.Sc

Prof. Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, MS

Tanggal ujian: 13 Maret 2008

Tanggal lulus: 11 April 2008

PRAKATA Sujud syukur Alhamdulillah dan segala puji penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Sasaran yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak Pebruari 2005 sampai dengan Juni 2007 adalah keragaman genetik, yang berjudul Karakterisasi Genetik Sapi Aceh Menggunakan Analisis Keragaman Fenotipik, Daerah D-loop DNA Mitokondria dan DNA Mikrosatelit. Gabungan tiga bagian utama penelitian (fenotipik, daerah D-loop DNA mitokondria, dan DNA mikrosatelit) pada sapi Aceh dengan cakupan daerah pengambilan sampel yang luas dan mengetahui kedudukan sapi Aceh dalam pengelompokan sapi lokal lainnya di Indonesia belum pernah dilakukan sebelumnya. Penelitian ini memberikan informasi yang sangat penting sebagai database sapi Aceh dan ini merupakan yang pertama dilakukan di Provinsi Nanggroe Aceh Darussalam. Pengamatan penulis diawali ketika masa kecil sekitar awal tahun 80-an pada beberapa ekor sapi Aceh milik seorang peternak Desa Tanjong Seulamat di depan rumah orang tua penulis di Kampus Universitas Syiah Kuala. Sapi tersebut sering digembalakan berhari-hari tanpa dipindahkan dengan cara diikat di lapangan rumput siang dan malam beserta panas dan hujan, hingga di sekitarnya tidak terlihat lagi rumput bahkan akarnya, namun sapi tersebut tetap tegar. Banyak sapi milik peternak lain di sekitar kampus digembalakan dengan cara dilepas siang dan malam, sehingga sering bergerombol masuk ke lapangan kampus untuk merumput. Keadaan demikian telah berlangsung sejak awal kampus berdiri di tahun 60-an hingga sekarang kadang masih juga terjadi. Jika dilakukan perjalanan darat di malam hari dari Banda Aceh menuju perbatasan dengan Sumatera Utara, maka akan ditemui sapi beristirahat sepanjang jalan negara lintas Sumatera, sehingga ada sebutan '“Aceh memiliki kandang sapi terpanjang di dunia”. Keadaan ini berlangsung hingga diberlakukan Operasi Jaring Merah (DOM) di Aceh karena konflik berkepanjangan. Betapa besar daya tahan hidup sapi Aceh dengan kondisi demikian. Gagasan penelitian ini muncul setelah melihat kekhawatiran pada sapi Aceh yang ada di Provinsi Nanggroe Aceh Darussalam (NAD). Sejak ada pelaksanaan program Inseminasi Buatan (IB) dan semakin meluas persilangan yang dilakukan pada sapi Aceh di provinsi ini, peternak semakin sulit mendapatkan sapi Aceh murni sehingga kemungkinan inbreeding telah terjadi. Peternak di desa yang umumnya mempunyai tingkat pendidikan sangat rendah (tamat dan tidak tamat SD), hampir seluruhnya tertarik memelihara sapi yang lebih besar setelah melihat hasil-hasil persilangan yang telah dilakukan dengan bangsa sapi impor. Bahkan di Aceh, sebagian orang peternakan sendiri menyepelekan sapi Aceh dengan beberapa alasan seperti sapi kecil (bahasa Aceh leumó bukriėk), lambat dewasa, tidak efisien dan perlu diganti dengan sapi lain, sehingga sapi ini semakin terancam keberadaannya. Padahal dari laporan Merkens tahun 1926 dan beberapa keterangan dari sesepuh pendahulu di Kabupaten Aceh Besar, Pidie dan Aceh Utara menjelaskan bahwa, sapi Aceh dahulu berukuran besar-besar dan tidak kecil seperti sekarang. Perayaan pesta perkawinan besar hanya cukup dipotong satu ekor sapi Aceh. Penelitian ini dapat terlaksana dengan ada dukungan dari semua pihak, sehingga penulis mengucapkan terima kasih yang setinggi-tingginya kepada Guru-guru yang baik Prof. Dr. Harimurti Martojo, M.Sc sebagai Ketua Komisi

Pembimbing, Prof. Dr. Ir. Ronny Rachman Noor, MRur.Sc dan Dr. Ir. Dedy Duryadi Solihin, DEA masing-masing sebagai Anggota Komisi Pembimbing yang telah mendukung, meluangkan waktu, pikiran dan tenaganya dalam membimbing penulis sejak dalam perkuliahan, penulisan proposal sampai selesai penulisan karya ilmiah ini. Semoga Guru-guru penulis diberikan pahala oleh Allah SWT. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Rektor Universitas Syiah Kuala atas izin dan dukungannya. Terima kasih disampaikan kepada Dikti atas dukungan dana pendidikan BPPs. Ucapan terima kasih penulis ucapkan kepada Kepala Dispet TK. I Provinsi NAD dan Dispet TK. II Kota Banda Aceh, Kabupaten Aceh Besar, Pidie dan Aceh Utara beserta stafnya atas bantuan selama koleksi sampel di Aceh. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ilham, S.Si atas bantuan selama koleksi sampel darah sapi di Pulau Madura dan terima kasih kepada Dr. Jakaria, S.Pt, M.Si atas pemberian sampel darah sapi Bali dari P3Bali. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr. Ir. Sarbaini Anwar, M.Sc atas pemberian sampel darah sapi Pesisir dari Sumatera Barat dan juga terima kasih kepada Prof. Dr. Eddie Gurnadi, M.Sc atas keizinan pengambilan sampel darah sapi PO di Laboratorium Ilmu Ternak Daging dan Kerja Fapet IPB. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Kepala Laboratorium Biologi Molekuler Pusat Penelitian Sumberdaya Hayati dan Bioteknologi (PPSHB) Institut Pertanian Bogor Dr. Ir. Dedy Duryadi Solihin, DEA, atas segala fasilitas alat dan bahan yang dapat penulis gunakan mulai dari isolasi, ekstraksi DNA total sampai pelaksanaan amplifikasi PCR daerah D-loop DNA Mitokondria. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Prof. Heriberto Rodriguez-Martinez, Ph.D atas dukungan dana penelitian DNA mikrosatelit dan terima kasih kepada Prof. Dr. Göran Andersson, Ph.D selaku Kepala Laboratorium Molekuler dan Genetika di Swedish University of Agricultural Sciences (SLU), Uppsala, Swedia atas segala fasilitas alat dan bahan yang dapat penulis gunakan selama penelitian DNA Mikrosatelit berlangsung, serta terima kasih disampaikan kepada Mia Ollson (mahasiswa program Ph.D di SLU) atas bantuannya selama penulis melakukan analisis DNA Mikrosatelit. Ucapan terima kasih penulis sampaik juga kepada seluruh teman dan kolega. Akhirnya, ungkapan terima kasih penulis sampaikan kepada Drs. Abdullah Rayeuk, M.Si (Ayah) dan Ibu Salwiyah Abdul Wahab, isteri tercinta Sofia Kurnia, S.Ag serta ananda Mohd Anshar Anashri atas dukungan, pengertian dan do’anya. Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi perkembangan kemajuan ilmu peternakan di Indonesia dan khususnya Nanggroe Aceh Darussalam serta pembaca.

Bogor, 10 Maret 2008

Mohd. Agus Nashri Abdullah

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Kopelma Darussalam pada tanggal 16 Agustus 1971 sebagai anak ketiga dari empat bersaudara dari pasangan Drs. Abdullah Rayeuk, M.Si dan Salwiyah Abdul Wahab. Pendidikan Sekolah Dasar Negeri No. 82 (SD Teladan Lamnyong) Banda Aceh ditamatkan pada tahun 1984, kemudian dilanjutkan pada SMPN 13 tamat tahun 1987 dan SMAN 6 tamat tahun 1990 yang keduanya berada di Kota Pelajar Mahasiswa (Kopelma) Universitas Syiah Kuala Darussalam Banda Aceh. Pendidikan sarjana dimulai pada tahun 1990 pada Program Studi Produksi Ternak Jurusan Peternakan Fakultas Pertanian Universitas Syiah Kuala, lulus pada tahun 1995. Kesempatan untuk melanjutkan ke program magister pada Program Studi Ilmu Ternak, Sekolah Pascasarjana IPB diperoleh pada tahun 2000 dan lulus 2003 dengan beasiswa pendidikan dari BPPs Dikti Jakarta. Pada tahun 2003 kembali penulis mendapat kesempatan melanjutkan pendidikan (Doktor) pada program studi yang sama Institut Pertanian Bogor dengan beasiswa dari BPPs Dikti Jakarta. Pada tahun 2005, penulis memperoleh dana penelitian dari Riset Unggulan Terpadu XII tahun I sebagai Ketua Peneliti. Selanjutnya, dalam tahun 2007, penulis memperoleh kesempatan melanjutkan penelitian ini pada Laboratorium Molekuler dan Genetika, Husdjursgenetik, University of Agricultural Sciences (SLU), Uppsala, Swedia atas kerja sama Pembimbing Anggota Prof. Dr. Ir. Ronny Rachman Noor, MRur.Sc dengan peneliti di SLU Swedia Prof. Heriberto Rodriguez-Martinez, Ph.D. Penulis bekerja sebagai tenaga pengajar di Fakultas Pertanian Jurusan Peternakan Program Studi Produksi Ternak Universitas Syiah Kuala sejak tahun 1997 sampai sekarang untuk Mata Kuliah Ilmu Pemuliaan dan Genetika Hewan/Ternak.

xii

DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL......................................................................................

xiv

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................

xvi

DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................

xix

PENDAHULUAN...................................................................................... Latar Belakang .............................................................................. Tujuan Penelitian............................................................................ Manfaat Penelitian .......................................................................... Hipotesis ........................................................................................

1 1 5 5 5

TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. Gambaran Umum Nanggroe Aceh Darussalam .............................. Keragaman Genetik Ternak............................................................ Pelestarian Sumber Daya Genetik Ternak ...................................... Sifat Kuantitatif dan Kualitatif .......................................................... Sumber Daya Genetik Ternak Lokal Indonesia ............................... Karakteristik Sapi Aceh................................................................... Penanda Molekuler......................................................................... DNA Mitokondria ............................................................................ DNA Mikrosatelit............................................................................. Teknik Penelitian DNA....................................................................

6 6 6 9 11 12 14 15 18 20 23

MATERI DAN METODE ......................................................................... Penelitian Lapangan ....................................................................... Waktu dan Tempat Penelitian.................................................. Materi Penelitian...................................................................... Peralatan yang Digunakan....................................................... Pengambilan Sampel Data Kuantitatif dan Kualitatif ................ Analisis Data............................................................................ Penelitian Laboratorium.................................................................. Daerah D-loop DNA Mitokondria..................................................... Waktu dan Tempat Penelitian.................................................. Pelaksanaan Pengambilan Sampel Darah............................... Bahan-bahan dan Peralatan .................................................... Perancangan Primer Daerah D-loop DNA Mitokondria ............ Isolasi dan Purifikasi DNA Total .............................................. Elektroforesis untuk Visualisasi DNA Hasil Isolasi ................... Amplifikasi Daerah D-loop DNA Mitokondria ........................... Penentuan Sekuen Nukleotida ................................................ Analisis Data............................................................................ DNA Mikrosatelit............................................................................. Waktu dan Tempat Penelitian.................................................. Pelaksanaan Pengambilan Sampel Darah............................... Bahan-bahan dan Peralatan ...................................................

26 26 26 25 27 27 28 30 30 30 31 31 32 32 33 34 34 35 36 37 37 37

xiii

Primer Mikrosatelit ................................................................... Amplifikasi Lokus Mikrosatelit .................................................. Elektroforesis Produk PCR ...................................................... Analisis Data............................................................................

37 38 38 39

HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................... Penelitian Lapang........................................................................... Profil Peternak ........................................................................ Ukuran-ukuran Tubuh .............................................................. Bentuk Tubuh .......................................................................... Warna dan Pola Warna Tubuh................................................. Bentuk Tanduk......................................................................... Penelitian Laboratorium.................................................................. Daerah D-loop DNA Mitokondria..................................................... DNA Total ................................................................................ Amplifikasi daerah D-loop ........................................................ Penentuan daerah D-loop Parsial dan Keragaman Runutan Nukleotida................................................................................ Jarak Genetik sapi Aceh dan Sapi Pembanding ...................... Hubungan Kekerabatan Sapi Aceh.......................................... DNA Mikrosatelit............................................................................. DNA Total ................................................................................ Amplifikasi Mikrosatelit............................................................. Alel dan Lokus Polimorfik......................................................... Distribusi dan Jumlah Genotipe ............................................... Distribusi Frekuensi Alel .......................................................... Variasi Genetik dan Keseimbangan Hardy-Weinberg ............. Jarak Genetik Sapi Aceh dan Sapi Outgroup........................... Penelusuran Asal-usul Sapi Aceh............................................ Pembahasan Umum .......................................................................

42 42 42 45 50 51 55 57 57 57 57 58 63 64 70 70 71 72 76 77 93 96 98 104

SIMPULAN DAN SARAN......................................................................... Simpulan ........................................................................................ Saran..............................................................................................

111 111 112

DAFTAR PUSTAKA.................................................................................

113

DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................

124

xiv

DAFTAR TABEL Halaman 1

Urutan basa dan suhu penempelan primer untuk mengamplifikasi daerah D-loop sapi penelitian ..........................................................

32

2

Profil peternak sapi Aceh..................................................................

43

3

Ukuran-ukuran tubuh dan bobot badan sapi Aceh jantan dengan menggunakan rumus lingkar dada dan panjang badan ....................

46

Ukuran-ukuran tubuh dan bobot badan sapi Aceh betina dengan menggunakan rumus lingkar dada dan panjang badan ....................

47

Ukuran-ukuran tubuh dan bobot badan sapi-sapi jantan lokal pada umur berbeda...................................................................................

50

6

Warna-warna tubuh sapi Aceh..........................................................

53

7

Frekuensi bentuk-bentuk pertumbuhan tanduk sapi Aceh ................

55

8

Jumlah insersi dan delesi basa-basa nukleotida pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir dengan acuan Bos indicus.........................

59

Rataan komposisi nukleotida daerah D-loop parsial sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir setelah disejajarkan dengan komposisi nukleotida acuan Bos indicus dari GenBank (ukuran 479 bp) ...............................................................................

61

10 Perbedaan susunan basa nukleotida sapi Aceh, Bali, Madura, PO, Pesisir dan Bos indicus dari GenBank..............................................

62

11 Jarak genetik berdasarkan metode 2 parameter Kimura pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO, Pesisir dan Bos indicus dari GenBank .......

64

12 Panjang produk PCR dan selisih ukuran maksimum dan minimum pada masing-masing lokus mikrosatelit sapi penelitian ....................

71

13 Jumlah alel masing-masing lokus mikrosatelit pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO, dan Pesisir..........................................................

73

14 Perbandingan rataan jumlah alel per lokus pada berbagai ternak ternak penelitian ..............................................................................

74

15 Alel-alel pada sepuluh lokus mikrosatelit yang hanya ditemukan pada sapi Bali, Madura dan Pesisir..................................................

75

16 Kisaran ukuran alel dan jumlah genotipe sapi Aceh dan sapi outgroup pada 16 lokus mikrosatelit.................................................

76

4

5

9

xv

17 Heterozigositas masing-masing lokus mikrosatelit pada sapi Aceh Bali, Madura, PO dan Pesisir...........................................................

94

18 Matriks jarak genetik Nei yang diperoleh dari frekuensi-frekuensi alel pada 16 lokus mikrosatelit sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir..............................................................................................

96

19 Estimasi proporsi sumber gen-gen dari Bos taurus, Bos indicus dan Bos javanicus............................................................................

98

20 Perbedaan range ukuran alel sapi Aceh dan sapi outgroup terhadap range ukuran alel dari beberapa literatur ..........................................

109

xvi

DAFTAR GAMBAR Halaman 1

Skema genom mitokondria..............................................................

19

2

Lokasi pengambilan sampel data fenotipik sapi Aceh .....................

26

3

Sketsa bagian-bagian permukaan tubuh sapi Aceh yang diukur .....

28

4

Lokasi pengambilan sampel darah sapi Aceh dan sapi outgroup untuk analisis daerah D-loop DNA mitokondria ..............................

30

Lokasi pengambilan sampel darah sapi Aceh dan sapi outgroup untuk analisis DNA mikrosatelit .......................................................

36

Sinyal fluoresen yang dihasilkan mesin ABI Prism 3100 DNA analyzer (Applied Biosystems) yang menunjukkan hasil amplifikasi DNA mikrosatelit dengan menggunakan marker BM1818 ...............

40

7

Perbedaan ukuran-ukuran tubuh sapi Aceh pada tahun berbeda....

49

8

Warna-warna tubuh sapi Aceh ........................................................

52

9

Sketsa bentuk-bentuk pertumbuhan tanduk sapi Aceh....................

56

10

Spektrofotometer DNA total sapi penelitian setelah dimigrasikan dalam gel agarose 1,2% pada tegangan 90 volt selama 30 menit...

57

Sketsa letak penempelan primer BIDLF dan BIDLR untuk mengamplifikasi fragmen daerah D-loop sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir................................................................................

58

Hasil amplifikasi daerah D-loop dengan menggunakan pasangan primer BIDLF dan BIDLR setelah dimigrasikan dalam gel agarose 1,2% pada tegangan 90 volt selama 45 menit.................................

58

Sketsa daerah D-loop parsial hasil perunutan DNA (berukuran 479 bp) yang dipakai untuk analisis keragaman genetik pada sapi Aceh........................................................................................

59

Hasil sekuensing daerah D-loop parsial DNA mitokondria sapi Aceh yang dianalisis ................................................................................

60

Frekuensi nukleotida daerah D-loop parsial berukuran 479 nt pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO, Pesisir dan Bos indicus (Nellore) dari GenBank ........................................................................................

61

5

6

11

12

13

14

15

xvii

16

17

18

19 20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

Dendogram Neighbor-Joining Neighbor-Joining berdasarkan metode 2 parameter Kimura dari nukleotida daerah D-loop parsial (berukuran 479 nt) sapi Aceh, Bali, Madura, PO, Pesisir dan bangsa-bangsa sapi dari GenBank dengan pengolahan bootstrap 1000 ulangan ..................................................................................

66

Tampilan DNA total sapi penelitian setelah dimigrasikan dalam gel agarose 1,2% pada tegangan 90 volt selama 30 menit ..................

70

Perbandingan jumlah genotipe yang hanya terdapat pada sapi Aceh, outgroup dan genotipe bersama...........................................

77

Distribusi frekuensi alel lokus BM1818 pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir..................................................................

78

Distribusi frekuensi alel lokus INRA005 pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir..................................................................

79

Distribusi frekuensi alel lokus CSRM60 pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir..................................................................

80

Distribusi frekuensi alel lokus BM2113 pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir..................................................................

81

Distribusi frekuensi alel lokus HEL5 pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir................................................................................

81

Distribusi frekuensi alel lokus HEL9 pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir................................................................................

82

Distribusi frekuensi alel lokus HEL13 pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir..................................................................

83

Distribusi frekuensi alel lokus INRA63 pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir..................................................................

84

Distribusi frekuensi alel lokus INRA35 pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir..................................................................

85

Distribusi frekuensi alel lokus HEL1 pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir................................................................................

87

Distribusi frekuensi alel lokus ETH225 pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir..................................................................

88

Distribusi frekuensi alel lokus ETH10 pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir..................................................................

89

Distribusi frekuensi alel lokus CSSM66 pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir..................................................................

89

Distribusi frekuensi alel lokus BM1824 pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir..................................................................

90

xviii

33

Distribusi frekuensi alel lokus ILSTS006 pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir..................................................................

91

Distribusi frekuensi alel lokus ILSTS005 pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir..................................................................

92

Kontruksi pohon filogeni berdasarkan metode Neighbor-Joining dari data jarak genetik Nei pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir.............................................................................................

97

36

Spesies liar dan domestikasi antarsubfamili Bovinae......................

100

37

Dendogram Neighbor-Joining berdasarkan metode 2 parameter Kimura dari nukleotida gen cytochrome-b parsial (berukuran 420 nt) Sapi dari GenBank dengan pengolahan bootstrap 1000 ulangan...

106

Kontruksi pohon filogeni berdasarkan metode Neighbor-Joining dari data jarak genetik Nei pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir.............................................................................................

107

34

35

38

xix

DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1

Lokasi pengambilan sampel sapi Aceh di Nanggroe Aceh Darussalam untuk analisis fenotipik ................................................

124

Lokasi pengambilan sampel darah sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir untuk analisis daerah D-loop DNA mitokondria.............

125

Lokasi pengambilan sampel darah dan nomor sapi di Provinsi Nanggroe Aceh Darussalam untuk analisis DNA mikrosatelit .........

126

Lokasi pengambilan sampel darah sapi pembanding untuk analisis DNA mikrosatelit.............................................................................

128

Komposisi bahan pereaksi yang digunakan untuk isolasi DNA dari sampel darah ..................................................................................

129

Konsentrasi sampel DNA total hasil pemeriksaan dengan mesin NanoDrop Spectrophotometer ........................................................

130

Lokasi penempelan primer BIDL-F dan BIDL-R pada sekuen basa nukleotida daerah D-loop sapi Bos indicus......................................

132

Pensejajaran berganda nukleotida dari daerah D-loop parsial sapi Aceh, Bali, Madura, PO, Pesisir dan bangsa ternak dari GenBank .

133

Situs-situs delesi dan insersi basa-basa nukleotida daerah D-loop parsial sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir .............................

140

Jumlah Nukleotida sapi Aceh, Bali, Madura, PO, dan Pesisir setelah disejajarkan dengan nukleotida Bos indicus (GenBank) .....

147

11

Komposisi Nukleotida sapi Aceh dan sapi pembanding ..................

148

12

Jarak Genetik sapi Aceh dengan sapi Bali, Madura, PO, Pesisir dan bangsa-bangsa sapi Bos indicus, Bos taurus dari GenBank ....

149

13

Hasil blast sekuen sapi Aceh (476 nt) pada situs NCBI...................

150

14

Nomor akses sekuen daerah D-loop utuh Bos indicus, Bos taurus dan Bubalus bubalis dari GenBank pada situs NCBI yang digunakan untuk membentuk pohon filogeni ...................................

157

Sekuens nukleotida primer mikrosatelit yang digunakan untuk penelitian ........................................................................................

152

Runutan indeks Garza-Williamson hasil uji heterozigositas hitung (observed) dan heterozigositas harapan (expected) pada sapi Aceh, Bali, Madura, PO dan Pesisir ................................................

153

2

3

4

5

6

7 8

9

10

15

16