KERAGAMAN GENETIK AKSESI PINANG (Areca catechu L.) ASAL PAPUA, SULAWESI UTARA, DAN SUMATERA UTARA BERDASARKAN KARAKTER MORFOLOGI DAN PENANDA RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA)
MAWARDI BAGINDO
DEPARTEMEN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011
ABSTRAK MAWARDI BA GINDO. Keragaman Genetik Aksesi Pinang (Areca catechu L.) Asal Papua, Sulawesi Utara, dan Su matera Utara Berdasarkan Karakter Morfologi dan Penanda RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA). Dib imb ing oleh ALEX HA RTANA dan ISMAIL MASKROM O. Tanaman pinang (Areca catechu L.) merupakan salah satu jenis tanaman palma yang belu m dikaji secara intensif dibanding tanaman palma lainnya (kelapa). Pemanfaatan pinang an tara lain sebagai bahan ramuan obat dan kosmetik, sebagai bahan upacara adat, serta sebagai lambang hubungan sosial dan budaya. Penelitian ini bertujuan mengetahui keragaman genetik aksesi pinang (Areca catechu L.) asal Papua, Sulawesi Utara, dan Su matera Utara yang dikoleksi di Kebun Percobaan Kaiwatu, Balai Penelitian Tanaman Kelapa dan Palma Lain (Balit ka), Manado. Penelit ian in i dilaksanakan pada bulan Juli 2010 – Juni 2011. Sampel d iamati dan dilakukan pengukuran karakter mo rfologi tanaman pinang dan diidentifikasi penanda RAPD menggunakan 2 primer, ditampilkan dalam bentuk dendogram menggunakan program NTsys 2.02. Karakter morfologi dari 8 aksesi pinang memiliki tingkat kemiripan hanya 6%. Hasil penanda DNA dari 6 aksesi yang mewakili 3 propinsi dianalisis memiliki tingkat kemiripan 49%. Individu pohon pinang tidak mengelo mpok ke dalam masing-masing aksesi baik secara morfo logi maupun penanda DNA. Kata kunci : Aksesi, pinang, morfo logi, RAPD.
ABSTRACT MAWARDI BA GINDO. Genetic Diversity of Areca nuts Accessions (Areca catechu L.) fro m Papua, North Sulawesi, and North Sumatera Based on Morphological Characters and RAPD markers (Random A mp lified Po ly morphic DNA). Supervised by ALEX HA RTANA and ISMAIL MASKROM O. Areca nuts (Areca catechu L.) is a palm plant that has not been studied intesively than other palm crops (coconut). Areca nuts is used as ingredients of medicines, cosmetics, and ceremonial, as well as a symbol of social and cultural relationship. Th e objectives of these studies were to explore genetic diversity of areca nuts accessions (Areca catechu L.) fro m Papua, North Sulawesi and North Sumatera that were collected and planted in Experimental Station Kaiwatu, Indonesian Coconut and Palmae Research Institute (Balitka), Manado. These studies were conducted in July 2010 - June 2011. Plant morphological characters were observed and measured and DNA markers were identified using two primers RAPD. Data were analy zed using the program NTsys 2.02. Morphological characters for eight accessions of areca nuts has a similarity level 6%. However, the similarity of six areca nuts accessions, representing three provinces, based on DNA markers was 49%. Indiv idual areca nuts palms are not groupped into their accession, based on either morphological or DNA markers. Key words: Accession, areca nuts, mo rphology, RAPD.
KERAGAMAN GENETIK AKSESI PINANG (Areca catechu L.) ASAL PAPUA, SULAWESI UTARA, DAN SUMATERA UTARA BERDASARKAN KARAKTER MORFOLOGI DAN PENANDA RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA)
MAWARDI BAGINDO
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Biologi
DEPARTEMEN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011
Judul Skripsi : Keragaman Genetik Aksesi Pinang (Areca catechu L.) Asal Papua, Sulawesi Utara, dan Sumatera Utara Berdasarkan Karakter Morfologi dan Penanda RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) Nama : Mawardi Bagindo NIM : G34063549
Menyetujui,
Prof. Dr. Ir. Alex Hartana Pembimbing I
Ir. Ismail Maskromo, M.Si. Pembimbing II
Mengetahui,
Dr. Ir. Ence Darmo Jaya Supena, M.Si. Ketua Departemen Biologi
Tanggal Lulus:
i
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia -Nya dalam penyelesaian karya ilmiah ini. Shalawat dan salam kepada Nabi Muhammad SAW, penutup para nabi dan rasul. Penelit ian ini dilaku kan pada bulan Juli 2010 hingga Juni 2011 dengan judul Keragaman Genetik Aksesi Pinang (Areca catechu L.) Asal Papua, Sulawesi Utara, dan Su matera Utara Berdasarkan Karakter Morfologi dan Penanda RAPD ( Random Amplified Polymorphic DNA). Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Alex Hartana selaku pembimb ing I yang telah mencurahkan perhatiannya dari awal h ingga penelitian ini selesai dan kepada Bapak Ir. Ismail Maskro mo, M.Si. selaku pembimb ing II di lapangan dan laboratorium atas bimbingan dan pengetahuan yang telah dilimpahkan kepada penulis selama berlangsungnya penelitian in i. Selain itu, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Bapak Miftahorrach man, Ibu Anna, serta seluruh staf di Balai Penelit ian Tanaman Kelapa dan Palma Lain (Balit ka), Manado, atas bantuan selama ini. Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Pieter dan Bapak Yud i yang telah mengizin kan penulis untuk melaksanakan penelitian di laboratoriu m Biologi Molekuler Tanaman II, Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Terima kasih kepada kedua orang tua dan keluarga atas dukungan, doa, serta bantuan dalam penulisan karya ilmiah ini. Penulis juga menghaturkan terima kasih kepada Farida Assagaf dan Fickri Ghazali atas bantuan dan dukungannya sebagai teman berbagi cerita dan pengalaman, rekan-rekan Biolog i 43 atas kebersamaannya, teman Wisma Byru serta seluruh rekan-rekan yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu atas dukungannya selama ini. Semoga karya ilmiah in i berman faat. Bogor, Ju li 2011
Mawardi Bagindo
ii
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Kotamobagu, Propinsi Sulawesi Utara pada tanggal 22 Desember 1988. Penulis merupakan anak dari Bapak Muadi Bagindo dan Ibu Marina Mamonto. Tahun 2000 penulis lu lus dari SDN 2 Inpres Kobo Kecil, kemudian pada tahun 2003 penulis menyelesaikan studi di SLTP Negeri 1 Kotamobagu. Selanjutnya penulis lulus dari M AN Insan Cendekia Gorontalo pada tahun 2006 dan pada tahun yang sama penulis diterima di IPB melalui jalu r Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPM B). Penulis diterima di mayor Departemen Biolog i, Faku ltas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Perta nian Bogor. Selama meng ikuti perkuliahan, penulis aktif d i Himpunan Mahasiswa Bio logi periode 2007-2008 sebagai anggota divisi Informasi dan Ko munikasi. Penulis juga aktif d i berbagai kegiatan kampus. Penulis aktif di organisasi mahasiswa daerah, Himpunan Pelajar Mahasiswa Indonesia Gorontalo (HPMIG) cabang Bogor periode 2011 -2012 sebagai ketua bidang Penelit ian, Pengembangan, Pembinaan Anggota dan Organisasi. Selain itu, penulis juga akt if di Ikatan Alumn i Insan Cendekia Gorontalo (IAICG) se-Jabodetabek dan luar negeri periode 2010-2012 sebagai ketua bidang Olahraga dan Seni. Pada tahun 2008/2009 penulis melakukan studi lapangan di Hutan Wisata Situ Gunung, dengan judul “Suku Gesneriaceae Di Hutan Wisata Situ Gunung, Jawa Barat”. Pada tahun 2009/ 2010 penulis melakukan praktik lapang di Balai Penelit ian Tanaman Kelapa dan Palma Lain (Balitka) Manado, dengan judul “Pengenalan Uji Resistensi Berbagai Jenis Kelapa Terhadap Phytophthora palmivora”.
iii
DAFTAR ISI
Halaman DAFTAR TABEL ........................................................................................................ iv DAFTAR GAM BAR .................................................................................................... iv DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................. iv PENDAHULUAN ......................................................................................................... 1 Latar Belakang .......................................................................................................... 1 Tujuan ..................................................................................................................... 1 BAHAN DA N M ETODE ............................................................................................... 1 Waktu dan Tempat ..................................................................................................... 1 Alat dan Bahan ......................................................................................................... 1 Morfologi ................................................................................................................ 1 Analisis DNA ........................................................................................................... 2 HASIL ........................................................................................................................ 3 PEMBA HASAN ........................................................................................................... 5 SIMPULAN ................................................................................................................. 6 DAFTAR PUSTA KA .................................................................................................... 6 LAMPIRA N ................................................................................................................ 8
iv
DAFTAR TABEL Halaman 1 Karakter morfologi rata-rata dari 8 aksesi pinang asal Papua, Sulawesi Utara, dan Su matera Utara…………………………………………………………………………………….3
DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Dendogram kemiripan 8 aksesi pinang asal Papua, Sulawesi Utara, dan Su matera Utara berdasarkan rata-rata karakter morfologi ……………………………………………………....3 2 Polimorfis me pita DNA aksesi pinang TRN, M GK, OYH, GSK, M LW -I, dan KHN menggunakan primer OPC-20………………………………………… ………………………...4 3 Dendogram kemiripan genetik 6 aksesi pinang asal Papua, Sulawesi Utara, dan Su matera Utara berdasarkan penanda DNA ……………………………………………………………… 5
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Dendogram 8 aksesi pinang berdasarkan karakter morfologi per ind ividu tanaman ....................9
1
PENDAHULUAN Latar Belakang Tanaman pinang (Areca catechu L.) merupakan salah satu jenis tanaman palma yang belum dikaji secara intensif dibanding tanaman palma lainnya (kelapa). Agroklimat tempat tumbuhnya beragam, dapat tumbuh mu lai dari tepi pantai sampai ketinggian 1000 meter di atas permukaan laut, dengan curah hujan yang merata sepanjang tahun (Pandin & Ro mpas 1994). Pemanfaatan pinang antara lain sebagai bahan ramuan obat dan kosmetik, sebagai bahan upacara adat, serta sebagai lambang hubungan sosial dan budaya. Buah pinang juga mengandung senyawa bioaktif yaitu arecaine (0,1%), arecoline (0,07-0,1%), tannin (15%), lemak (14%), dan s enyawa arecaidine, guvacoline, guvacine dan choline dalam ju mlah yang sangat sedikit (Saka 2001). Pinang sebagai tanaman tradisional menyebar cukup luas di Indonesia. Saat ini sentra tanaman pinang di Indonesia adalah di Pulau Su matera dan Kalimantan. Penyebarannya meliputi Aceh, Riau, Sumatera Utara, dan Kalimantan Barat (Maskro mo & M iftahorrach man 2007). Sebagai tanaman tradisional, pinang sangat erat terkait dengan adat istiadat sebagian besar penduduk Indonesia. Sebagai materi plas ma nutfah komoditas ini perlu utuk dikembangkan. Kegiatan eksplorasi sudah dilakukan sejak tahun 1994. Sementara kegiatan ko leksi plas ma nutfah pinang di Kebun Percobaan Kaiwatu Balai Penelitian Tanaman Kelapa dan Palma Lain (Balitka) Manado, Sulawesi Utara, mu lai dilakukan sejak tahun 1997. Saat in i, ko leksi plas ma nutfah pinang yang sudah ada di kebun koleksi berju mlah 12 aksesi, sedangkan di pembib itan berju mlah 6 aksesi. Informasi genetik tanaman pinang yang diperlukan masih sangat terbatas. Penelitian tanaman pinang saat ini baru sebatas morfologi vegetatif dan generatif saja. Informasi ini nantinya dapat dimanfaatkan untuk kegiatan seleksi tetua. Balai Penelitian Tanaman Kelapa dan Palma Lain (Balitka), Manado, telah mengoleksi tanaman pinang berasal dari berbagai propinsi di Indonesia yaitu Sumatera Utara, Bengkulu, Kalimantan Selatan, Sulawesi Utara, Go rontalo, dan Papua. Tanaman tersebut dikoleksi di Kebun Percobaan (KP) Kaiwatu, Manado. Sampai saat ini, keragaman genetik p inang di KP tersebut belum d iidentifikasi.
Tujuan Penelit ian ini bertujuan mengetahui keragaman genetik aksesi pinang (Areca catechu L.) asal Papua, Sulawesi Utara, dan Sumatera Utara yang dikoleksi di Kebun Percobaan Kaiwatu, Balitka, Manado.
BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat Penelit ian in i dilaksanakan pada bulan Juli 2010 – Juni 2011. Pengambilan sampel dan pengamatan morfo logi tanaman pinang dilakukan di Kebun Percobaan Kaiwatu, Manado. Identifikasi berdasarkan penanda DNA dilaku kan di Laboratoriu m Bioteknologi dan Molekuler, Balai Penelitian Tanaman Kelapa dan Palma Lain (Balitka), Manado, dan di Laboratorium Biologi Molekuler Departemen Agronomi dan Holtiku ltura, Fakultas Pertanian IPB. Alat dan Bahan Alat yang digunakan antara lain berupa meteran (cm), sig mat (jangka sorong), timbangan analitik, sentrifuse, tabung reaksi, pipet mikro, mesin PCR, elektrofo resis horizontal. Bahan tanaman berupa delapan aksesi tanaman pinang (Areca catechu L.) yang berasal dari tiga propinsi: Oyehe (OYH), Kali Harapan (KHN), Nifasi (NFS) (Propinsi Papua); Molinow-1 (M LW-I), Molinow-2 (MLW-II), Mongkonai (M GK) (Propinsi Sulawesi Utara); dan dua aksesi asal Sumatera Utara yaitu Galang Suka (GSK) dan Tarean (TRN) yang dikoleksi di Kebun Percobaan Kaiwatu, Manado. Bahan kimia yang digunakan adalah bahan kimia untuk isolasi DNA, dan analisis RAPD. Morfol ogi Contoh pohon yang digunakan pohon pinang rata-rata beru mur 4 tahun untuk masing-masing aksesi, serta tidak terserang hama. Ju mlah pohon yang dianalisis 10 pohon tiap aksesi, sehingga total pohon yang dianalisis 80 pohon. Pengamatan morfo logi tanaman pinang antara lain tinggi batang (cm) diuku r mulai dari permu kaan tanah sampai pada pangkal pelepah daun terbawah, lingkar batang pada tinggi 1,5 m dari tanah (cm), ju mlah bekas daun, jumlah daun (helai), panjang daun (cm) diukur mulai dari ujung pangkal pelepah sampai dengan ujung pinak daun paling atas, panjang tangkai daun (cm), ju mlah pinak daun (helai) dengan menghitung seluruh pinak daun
2
yang terdapat pada sisi kiri dan kanan dari helaian daun, panjang pinak daun (cm) diuku r dari pangkal sampai ujung. Hasil pengamatan ini digunakan untuk membuat pengelompokan berdasarkan karakter morfologi menggunakan program Numerical Taxonomy and
Multivariate System, version 2.02 (NTSys) (Rohlf 1993) dengan metode Unweighted Pair Group Method with Arithmetic (UPGMA). Hasil pengelompokan ini ditampilkan dalam bentuk dendogram. Analisis DNA DNA yang dianalisis hanya dari 6 aksesi pinang yang diwakili oleh 2 aksesi pinang tiap propinsi, yaitu GSK dan TRN (Su matera Utara); M LW-I dan M GK (Su lawesi Utara); OYH dan KHN (Papua). DNA diekstraksi dari daun pinang yang masih muda, 5 pohon tiap aksesi. DNA total tanaman diisolasi mengikuti metode Rohde et al. (1995). Sebanyak 2 gram daun pinang yang masih muda dimasukkan dalam mortar yang berisi 10 ml larutan penyangga lisis (100 mM Tris-HCl pH (8,2) (m/v) CTA B, (1,4) M NaCl, 20 mM EDTA, dan (0,2%) β-mercaptoetanol ditambahkan pada saat akan diisolasi) dan (0,07) g pasir kuarsa, dan daun digerus sampai halus. Cairan/serbuk daun dipindahkan ke dalam tabung 15 ml dan diinkubasi pada suhu 65o C selama 1 jam. Suspensi DNA d isentrifuse pada 4000 rp m selama 15 menit, dilanjutkan dengan ekstraksi menggunakan perbandingan 1 volu me kloroform : isoamil alkohol (24 :1). DNA di dalam suspensi dipresipitasi dengan menambahkan (0,1) volu me sodium asetat 3M pH 5,2 dan (0,8) volu me isopropanol. Endapan DNA yang dihasilkan melalu i sentrifuse 4000 rp m selama 15 menit , dicuci dengan etanol 70%, d ikeringkan, dan DNA disuspensi dalam 500 μl larutan TE. Kontaminan RNA dih ilangkan dengan cara suspensi DNA ditambah Rnase 5μl dengan konsentrasi akhir 1000 μg/ ml dan inkubasi pada suhu 370 C selama 1 jam. Suspensi DNA diekstraksi berturut-turut dengan fenol, kemudian dengan 1 volume kloro form : isoamil alkohol (24 : 1). Tahapan berikut adalah mengendapkan DNA sampai tahap suspensi yang prosedurnya sama dengan langkah sebelumnya. DNA tanaman pinang diamp lifikasi menggunakan 2 primer, OPC-20 dan OPA-3 yang menghasilkan amplifikasi polimo rfik pada semua aksesi pinang hasil seleksi dari 10
primer RAPD yaitu OPA-1, OPA-3, OPA-9, OPC-16, OPC-18, OPC-19, OPC-20, OPM -1, OPM-2, dan OPM -7. Ko mposisi reaksi PCR mengandung 2μl DNA Geno m, (1,25 μl) dNTP (Pro mega), (0,25 μl) MgCl2 , 1 μl primer (OPC-20 dan OPA-3), (0,075μl) Tag DNA poly merase, buffer PCR (1,25 μl), dan ultra purewater (H2 O) steril, dengan volume total reaksi 12,5 μl. Reaksi amp lifikasi d ilakukan pada mesin PCR berlangsung sebanyak 45 siklus. Masingmasing siklus terdiri: pre-denaturasi 94o C selama 5 menit, denaturasi 94o C 10 detik, penempelan (annealing) primer pada suhu 37o C selama 30 detik, pemanjangan primer pada suhu 72o C selama 1 menit dan pemanjangan akhir pada suhu 72o C selama 10 men it. Elekt roforesis dilakukan pada arus konstan 70V, 400mA selama 120– 150 men it. Sebanyak 12,5 μl hasil PCR ditambah 2 μl pewarna loading dye dimasukkan pada masing-masing sumur gel agarose 2% dengan satu sumur untuk 1 kb DNA ladder dan diwarnai dengan etidium bro mida 0,5 μg/ ml. Hasil elektroforesis divisualisasikan di atas UV-transilu minator, lalu dilakukan pemotretan menggunakan kamera dig ital. Setiap pita DNA hasil amplifikasi pada laju elektroforesis tertentu dianggap sebagai satu lokus, sehingga pita DNA yang sama dari beberapa individu tanaman diinterpretasikan sebagai satu lokus yang homolog. Lo kus tersebut diubah ke dalam bentuk data biner dengan memberi nilai satu (1) jika pita ada dan nol (0) jika t idak ada pita. Data biner dimasukan ke dalam program NTSys 2.02. Matriks data biner kemudian diturunkan men jadi matriks kemiripan (matriks jarak kemiripan) menggunakan ru mus koefisien Dice (Nei & Li 1979) sebagai berikut: Fab
2nab na nb
Fab adalah nilai kesamaan genetik antara individu tanaman a dan b, n ab adalah jumlah pita yang sama posisinya pada individu a dan b, n a dan n b adalah jumlah pita pada masingmasing individu a dan b. Berdasarkan nilai kemiripan genetik yang diperoleh digunakan dalam pengelompokan (SAHN clustering) dengan metode UPGMA. Hasil pengelompokan in i ditamp ilkan dalam bentuk dendogram.
3
HASIL
Ke-delapan aksesi pinang tersebut memiliki keragaman morfologi yang berbeda. Pada tingkat kemiripan 6%, membentuk tiga kelo mpok yaitu Kelo mpo k I terd iri atas MLW-I dan M LW-II; Kelo mpok II terdiri atas OYH dan GSK; dan Kelo mpok III terd iri atas MGK, NFS, KHN, dan TRN. Seleksi primer dilakukan dengan mengamplifikasi DNA daun pinang yang diwakili oleh 3 pohon setiap aksesi. Dari 10 primer yang diseleksi hanya 2 primer yang teramp lifikasi, yaitu OPC-20 dn OPA-3. Sehingga primer tersebut digunakan untuk mengamplifikasi DNA 6 aksesi pinang yang diwakili oleh 5 pohon untuk setiap aksesi.
Berdasarkan karakter mo rfo logi per individu tanaman dari 8 aksesi pinang yang dianalisis mengunakan program NTSys 2.02, memiliki tingkat kemiripan hanya 2,1% (Lampiran 1). Pada tingkat kemiripan tersebut membentuk dua kelo mpo k. Kelo mpok I terdiri atas 79 indiv idu tanaman pinang dari 8 aksesi. Pada kelo mpok II hanya terdapat 1 individu tanaman pinang yaitu dari aksesi GSK. Sedangkan dilihat dari data hasil pengamatan karakter mo rfolog i rata-rata dari delapan aksesi pinang (Tabel 1), yang juga dianalisis menggunakan program NTSys 2.02 memiliki tingkat kemiripan sebesar 6%, atau ketidakmiripan sebesar 94% (Gambar 1).
Tabel 1 Karakter morfologi rata-rata dari 8 aksesi pinang asal Papua, Sulawesi Utara, dan Su matera Utara. Karakter Morfologi Tinggi Batang (cm) Lingkar Batang (cm) Jumlah Bekas Daun Jumlah Daun Panjang Daun (cm) Panjang Tangkai Daun (cm) Jumlah Pinak Daun Panjang Pinak Daun (cm)
Aksesi MLW-I 337 49 21 8 346 123 88 91
MLW-II 168 39 13 7 258 97 41 87
MGK 195 41 14 8 278 102 49 89
TRN 311 44 19 9 317 115 70 92
GSK 421 45 23 10 332 116 78 93
NFS 281 42 14 8 293 111 59 78
KHN 319 43 13 8 288 110 58 86
OYH 284 47 11 9 284 106 57 83
Dendogram Morfologi Vegetatif Pinang
I
MLW-I Molinow-1 MLW-II Molinow-2 OYH Oyehe
II
GSK G.Suka MGK Mongkonai NFS Nifasi-1 KHN K.Harapan
III
TRN Tarean 0.00
0.06
0.25
0.50
0.75
1.00
Coefficient
Koefisien Gambar 1 Dendogram kemiripan dari 8 aksesi pinang asal Papua, Sulawesi Utara, dan Su matera Utara berdasarkan rata-rata karakter morfologi.
4
Gambar 2
Keterangan: M adalah penanda ukuran DNA (bp) Polimorfis me pita DNA aksesi pinang TRN, M GK, OYH, GSK, M LW-I, dan KHN menggunakan primer OPC-20.
Enam aksesi yang digunakan yaitu TRN, MGK, OYH, GSK, M LW-I, dan KHN. Amplifikasi DNA menggunakan primer OPC20 dan OPA-3 terhadap 30 individu pinang dari 6 aksesi tersebut menghasilkan pita polimorfik yang berkisar 1-7 p ita (Gambar 2). Hasil berdasarkan penanda DNA setelah diubah menjadi data biner, dianalisis menggunakan program NTSys 2.02 dan ditamp ilkan dalam bentuk dendogram (Gambar 3). Ke-enam aksesi pinang tersebut memiliki kemiripan genetik sebesar 49% atau memiliki keragaman genetik sebesar
51% dan membentuk dua kelo mpok; Kelo mpok I terdiri atas 24 individu yang berasal dari enam aksesi; Kelo mpok II terdiri atas 6 individu berasal dari 2 aksesi. Secara keseluruhan 30 individu dari ke-enam aksesi ini t idak secara tegas terpisah ke dalam aksesi masing-masing walaupun terdapat kecenderungan beberapa individu dari satu aksesi mengelo mpok menjad i satu .
5
0.49
TRN1 KHN1 KHN2 GSK3 KHN3 KHN5 OYH2 OYH3 OYH5 GSK1 GSK2 GSK5 KHN4 MGK1 MGK2 MGK4 MGK3 MGK5 OYH1 MLW4 TRN2 TRN3 OYH4 GSK4 TRN4 TRN5 MLW1 MLW2 MLW5 MLW3
0.70 a
b
I
c
d
II 0.00
0.25
0.50 Koefisien
0.75
1.00
Koefisien Gambar 3
Dendogram kemiripan genetik 6 aksesi pinang asal Papua, Sulawesi Utara, dan Sumatera Utara berdasarkan penanda DNA.
PEMBAHASAN Pada dendogram ke-delapan aksesi pinang berdasarkan karakter mo rfo logi per individu tanaman (Lamp iran 1) memiliki tingkat kemiripan sebesar 2,1%. Pada tingkat kemiripan ini membentuk dua kelompok: Kelo mpok I terdiri atas 79 indiv idu tanaman dari 8 aksesi pinang; sedangkan pada kelo mpok II hanya terdapat 1 individu tanaman dari aksesi GSK. Dari dendogram kedelapan aksesi pinang berdasarkan karakter morfologi per individu tanaman menunjukan bahwa setiap pohon di dalam aksesi memiliki karakter yang berbeda-beda, sehingga tidak mengelo mpok ke dalam aksesinya. Tanaman pinang yang dikoleksi d i Kebun Percobaan Kaiwatu ditanam dari b iji, sedangkan biji tanaman dari setiap aksesi pinang tersebut diambil dari beberapa pohon. Dengan demikian, faktor genetik dari setiap tanaman itu sendiri sangat berpengaruh. Berdasarkan pengamatan pada rata-rata 8 karakter morfologi dari delapan aksesi pinang, diperoleh data yang cukup bervariasi antar aksesi pinang (Tabel 1). Pada karakter tinggi batang pohon pinang berkisar antara 168-421 cm, lingkar batang 39-49 cm, ju mlah bekas daun 11-23 bekas daun, jumlah daun 710 daun, panjang daun 258-346 cm, panjang tangkai daun 97-123 cm, ju mlah pinak daun 41-88 p inak, dan panjang pinak daun berkisar 78-93 cm.
Karakter morfologi ini dapat dijadikan sebagai karakter yang perlu diperhatikan dalam menyeleksi tanaman pinang untuk mendapatkan pohon induk benih dengan produktivitas tinggi. Penelit ian ini sejalan dengan hasil penelitian M iftahorrach man (2005) tentang adanya pengaruh langsung sifat-sifat vegetatif tertentu seperti tinggi batang, jumlah bekas daun, jumlah daun, dan ju mlah pinak daun terhadap produksi buah pinang pada koleksi asal Su matera Utara. Pada aksesi pinang asal Aceh, karakter yang dapat digunakan untuk identifikasi tanaman pinang yang berpotensi tinggi, yaitu jumlah daun, jumlah p inak daun, dan ju mlah tandan (Miftahorrach man et al. 1989). Pada dendogram kemiripan berdasarkan rata-rata karakter morfologi p inang memiliki nilai kemiripan sebesar 6% dan membentuk tiga kelo mpok yaitu Kelo mpok I terd iri atas MLW-I dan M LW-II; Kelo mpok II terdiri atas OYH dan GSK; dan Kelo mpok III terd iri atas MGK, NFS, KHN, dan TRN (Gambar 1). Pada kelo mpok I, M LW-I dan M LW-II mengelo mpok berasal dari daerah yang sama (Sulawesi Utara). Kelo mpok II terdapat dua aksesi berasal dari daerah yang berbeda yaitu OYH (Papua) dan GSK (Su matera Utara). Sedangkan pada kelo mpok III terdapat empat aksesi berasal dari 3 daerah yaitu MGK (Sulawesi Utara), NFS dan KHN (Papua), dan TRN (Su matera Utara). Kedekatan antar aksesi tertentu seperti pada kelompok III dengan kemiripan sebesar 8%, menunjukkan
6
adanya kemiripan karakter-karakter tertentu yang dimiliki aksesi-aksesi tersebut. Tingkat kemiripan 2,1% pada dendogram berdasarkan karakter mo rfo logi dari delapan aksesi pinang per individu tanaman (Lamp iran 1) lebih kecil dibandingkan tingkat kemiripan pada dendogram berdasarkan rata-rata karakter morfologi dari delapan aksesi pinang yaitu sebesar 6% (Gambar 1). Kemiripan berdasarkan karakter morfologi ini belu m bisa menunjukkan hubungan kekerabatan antar aksesi yang dipelajari secara akurat, karena karakter morfologi yang diamati u mu mnya dipengaruhi oleh lingkungan dan umur tanaman. Namun, informasi ini berguna dalam mengetahui jarak genetik antar aksesi secara cepat. Berdasarkan penanda DNA, primer yang digunakan untuk menganalisis 6 aksesi pinang tersebut yaitu primer acak (Operan) OPC-20 dan OPA-3. Primer in i dipilih karena menghasilkan pola pita yang polimorfik. Jumlah pita DNA polimorfik dalam analisis keragaman genetik sangat menentukan tingkat keragaman suatu populasi (Pandin 2000). Semakin banyak pita DNA polimorfik akan lebih menggambarkan keadaan genom tanaman karena situs pelekatan primer dengan genom tanaman semakin banyak dan akan memperkecil bias, karena t idak terwakili bagian genom tertentu (Nienhuis et al. 1994). Pada dendogram berdasarkan penanda DNA (Gambar 3), bila analisis pengelompokan 6 aksesi pinang dari asalnya digabungkan, maka seluruh pohon pinang tersebut mempunyai kemiripan 49% atau memiliki tingkat keragaman genetik sebesar 51%. Pada tingkat kemiripan ini membentuk dua kelompok; Kelo mpok I terdiri atas 24 individu yang berasal dari enam aksesi; Kelo mpok II terd iri atas 6 individu berasal dari 2 aksesi yaitu M LW dan TRN. Tidak semua pohon pinang dari setiap aksesi pinang mengu mpul dalam kelo mpok aksesinya, namun terdapat kecenderungan beberapa individu dari satu aksesi mengelo mpok men jadi satu. Sedangkan beberapa individu lain terp isah dari aksesinya. Pada dendogram kemiripan 70%, membentuk empat kelo mpok. Kelo mpok a terdapat empat aksesi pinang yaitu TRN (1 individu), KHN (5 individu), OYH (3 individu), dan GSK (4 individu). Dari ke empat aksesi ini terdapat kemiripan 100% antar individu yaitu tiga individu dari aksesi pinang GSK (GSK1,2,5), dua individu dari aksesi pinang OYH (OYH3,5), dan satu
pasang individu dari aksesi KHN (KHN1,2 dan KHN3,5). Pada kelo mpok b, terdapat tiga aksesi pinang yaitu MGK (5 individu), OYH (1 indiv idu), dan MLW (1 individu). Pada kelo mpok in i t idak terdapat ind ividu yang memiliki kemiripan 100%. Selan jutnya pada kelo mpok c terdapat tiga aksesi pinang yaitu TRN (2 individu), OYH (1 individu), dan GSK (1 individu), tidak terdapat kemiripan 100%. Sedangkan pada kelompok d terdapat 2 aksesi yaitu TRN (2 individu) dan MLW (4 individu). Pada kelo mpok ini terdapat kemiripan 100% antar individu M LW (MLW 1,2,5). Keanekaragaman genetik suatu populasi dapat terjadi ka rena interaksi dari beberapa faktor yaitu mutasi, migrasi, reko mb inasi, seleksi, dan hanyutan. Mutasi, migrasi dan reko mbinasi gen akan memperkaya keragaman dalam populasi alami, sedangkan seleksi dan hanyutan genetik cenderung mengurangi variasi (Ford-Lloyd & Jackson 1986). Informasi jarak genetik dapat dijadikan dasar untuk menentukan aksesi yang akan dipilih, sebagai materi untuk persilangan merakit pinang hibrida. Semakin jauh jarak genetik antar aksesi, maka akan memiliki efek heterosis yang tinggi apabila disilangkan (Maskro mo & M iftahorrach man 2007).
SIMPULAN Delapan aksesi pinang yang ditanam secara ex situ di Kebun Percobaan Kaiwatu Manado berdasarkan analisis mofologi membentuk tiga kelo mpok pada tingkat kemiripan 6% yaitu Kelo mpok I terd iri atas MLW-I dan M LW-II; Kelo mpok II terdiri atas OYH dan GSK; dan Kelo mpok III terd iri atas MGK, NFS, KHN, dan TRN. Sedangkan berdasarkan analisis RAPD menggunakan primer OPC-20 dan OPA-3 membentuk dua kelo mpok pada tingkat kemiripan 49% yaitu Kelo mpok I terdiri atas 24 individu yang berasal dari enam aksesi; Kelo mpok II terdiri atas 6 individu berasal dari dua aksesi.
DAFTAR PUSTAKA Ford-Lloyd B, Jackson. 1986. Plant Genetic Resources and introduction to their Conservation and Use. Edward Arnoldy Pty. Ltd. Australia. h lm 152. Maskromo I, Miftahorrach man. 2007. Keragaman genetik p lasma nutfah pinang (Areca catechu L.) Gorontalo.
7
Jur Penelitian Tanaman Industri 13(4). Bogor: Puslitbang Perkebunan. Miftahorrach man, D.S. Pandin, dan H. Novarianto. 1989. Karakterisasi sifatsifat tanaman pinang (Areca catechu L) di Daerah Istimewa Aceh dan Kalimantan Selatan. Jur Penelitian Kelapa. 3 (2) : 41 - 52 Miftahorrach man. 2005. Sidik lintas karakter vegetatif dan generatif plasma nutfah pinang (Arecha catecu L.). Bul Palma 29 : 47 – 53. Nei M, Li WH. 1979. Mathematical model fo r studying genetic variation in terms of restriction endonucleases. Proc Natl Acad Sci 76:5269-5273. Nienhuis J, Tivang J, Skroch P. 1994. Analysis of genetic relationship among genotypes based on molecular marker data. Di dalam: Analysis of molecular Data, Oregon, 5-6 Agu 1994. Oregon: Joint Plant Breed ing Simposia Series. hlm 8-14. Pandin DS. 2000. Kemiripan Genetik Populasi Kelapa Dalam Mapanget, Tenga, Bali, Palu, dan Sarwarna Berdasarkan Penanda RAPD [Tesis]. Bogor. Seko lah Pascasarjana, Insitut Pertanian Bogor. Pandin DS, Ro mpas T. 1994. Karakterisasi Tanaman Pinang di Bengkulu, Su matera Barat, dan Su matera Utara. Jur Penelitian Kelapa 7(2):39. Rohde W, Ku llaya A, Rodriguez J, Ritter E. 1995. Geno me analysis of Cocos nucifera L. by PCR A mplificat ion of Spacer Sequences Separating a Subset of Copialike Eco RI Repetitive Elements . J Gen Breed 49: 170 – 186. Rohlf F. 1993. NTSYS: Nu merical Taxono my and Multivariate System, Version 2.02. New York: Exeter Publishing, Ltd. Saka NT. 2001. Etnobotani Sirih -Pinang dalam Kehidupan Suku Ruteng di Kabupaten Manggarai [Tesis]. Bogor: Sekolah Pascasarjana, Insitut Pertanian Bogor.
8
LAMPIRAN
Lampiran 1 Dendogram 8 aksesi pinang berdasarkan karakter morfologi per individu tanaman.
I
II 0.021
