LAPORAN PENELITIAN HIBAH PENELITIAN STRATEGIS NASIONAL Tahun Anggaran 2009
JUDUL :
KAJIAN HETEROGENITAS GENETIK ABALON (Haliotis asinina) DI PERAIRAN INDONESIA MELALUI METODE RESTRICTION FRAGMENT LENGTH POLYMORPHISM (RFLP) mtDNA
Peneliti: Ating Yuniarti, S.Pi, M.Aqua Yuni Kilawati, S.Pi, M.Si Ir. Anik M. Hariati, M.Sc
Dibiayai oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional, Sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Hibah Penelitian Strategis Nasional Nomor: 0174.0/023-04.2/XV/2009, tanggal 31 Desember 2008 dan berdasarkan SK Rektor Nomor: 160/SK/2009, tanggal 7 Mei 2009
UNIVERSITAS BRAWIJAYA NOPEMBER 2009
RINGKASAN Abalon (H. Asinina) merupakan komoditas ekonomis penting di Indonesia dan merupakan komoditas yang sangat layak untuk dibudidayakan. Minat untuk membudidayakan abalon ini semakin meningkat mengingat harga jualnya yang cenderung meningkat. Tingginya minat membudidayakan abalon ini akan semakin meningkatkan kebutuhan akan manajemen budidaya yang baik dan berkelanjutan. Salah satu faktor penting dalam sistem budidaya sendiri adalah penyediaan benih. Lebih lanjut, perbaikan mutu benih secara genetik ditentukan oleh variasi genetik dan struktur populasi induknya. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengevaluasi tingkat keragaman genetik dari H. asinina dari berbagai perairan di Indonesia yaitu Lampung, Lombok, Sulawesi Tenggara dan Madura dengan menggunakan PCR-RFLP mtDNA. Sedangkan manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah tersedianya informasi tingkat keragaman genetik dari abalon di perairan Indonesia yang sangat penting untuk program breeding, seleksi induk dan managemen pengelolaan yang selanjutnya akan menciptakan sistem budidaya abalon yang berkelanjutan di Indonesia. Sampel yang diambil dalam penelitian ini adalah populasi abalon (H. asinina) yang berasal dari beberapa perairan yang ada di Indonesia, yaitu Lombok, Madura, Lampung, Madura dan Wangi-wangi Sulawesi Tenggara. Ekstraksi DNA dilakukan dengan metode salt-extraction berdasarkan Aljanabi & Martinez (1997). Amplikasi PCR fragmen mtDNA menggunakan primer 16SF1 (5’-CGC CTG TTT AAC AAA AAC AT-3’) dan 16 SR1 (5’-CCG GTC TGA ACT CAG ATC ATG T-3’) (Palumbi et al., 1991) dilakukan berdasarkan Klinbunga et al. (2002). PCR-RFLP dilakukan dengan 3 enzim restriksi yaitu AluI, BamHI dan EcoRI. Pola pemotongan hasil RFLP dari masing-masing enzim restriksi diidentifikasi dengan memberikan huruf. Data yang diperoleh dari hasil interpretasi pita yang muncul selanjutnya digunakan untuk menghitung beberapa parameter struktur genetik populasi. Analisa data dilakukan dengan menggunakan metode Restriction Enzyme Analysis Package (REAP) (McElroy et al., 1992). Homogenitas frekuensi haplotipe dianalisa dengan menggunakan Monte Carlo prosedur (Roff & Betzen, 1989) dengan menggunakan program MONTE yang diimplementasikan pada program REAP dengan 1000 randomisasi. Perbedaan di dalam populasi, antar populasi dan region dilakukan dengan menggunakan Analysis of molecular variance (AMOVA) dengan menggunakan program Arlequin (Excoffier et al., 2005). Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat 8 komposit haplotipe yang berhasil diidentifikasi. Nilai keragaman haplotipe rata-rata untuk mtDNA H. asinina adalah sebesar 0,605± 0,100. Nilai keragaman haplotipe dari populasi alam didapati lebih besar daripada dari populasi budidaya. Akan tetapi, nilai keragaman haplotipe dari populasi budidaya asal Lampung mempunyai nilai yang cukup tinggi (h= 0,53) yang mengindikasikan cukup beragamnya founder stock pada usaha budidaya tersebut. Lebih lanjut, nilai keragaman nukleotide dalam dan antar sampel berturut-turut adalah 0,0425± 0,03 dan 0,0436± 0,02 sedangkan perbedaan nukleotida antar seluruh pasangan sampel adalah 0,0011± 0,029. Analisa heterogenitas secara geografis dengan menggunakan Monte Carlo prosedur menunjukkan bahwa terdapat perbedaan yang nyata antar sampel. Hasil dari AMOVA menunjukkan bahwa mayoritas adanya keragaman genetik terjadi di dalam populasi (97%), sedangkan sedikit terjadi antar populasi (2%) dan antar region (1%). Berdasarkan keragaman nukleotida yang relatif tinggi maka populasi dari Wangi-wangi Kepulauan Wakatobi dapat dijadikan founder stock dalam program
pemuliaan. Keragaman genetik dan keragaman populasi yang didapatkan dari penelitian ini merupakan informasi yang sangat penting untuk program managemen budidaya abalon yang efektif. Kata kunci: keragaman, genetik, H.asinina, PCR-RFLP, mtDNA.
DAFTAR PUSTAKA Adams, RL.P., J.T. Knowle et al. 1992. The biochemistry of the nucleid acids, London, Chapman & Hall Publishing Co. Aljanabi, MS,, I, Martinez. 1997, Universal and rapid salt-extraction of high quality genomic DNA for PCR-based techniques, Nucleic Acid Research, 25(22):46924693 Appleyard, S.A., C.Natasha A., Elliott, N.G. 2009. Molecular analyses indicate homogenous structure of abalone across morphologically different Haliotis rubra collections in South Australia. Journal of Shellfish Research Artama, T. 1991. Rekayasa genetik. Yogyakarta, PAU - Bioteknologi Universitas Gadjah Mada. Arumingtyas, Estri Laras. 2006. Analisa Biologi Molekuler (Isolasi DNA, PCR dan RFLP, SDS-PAGE, Immunobloting dan Isoenzym). Tim Lab Biologi Molekuler dan Seluler JB-UB Universitas Brawijaya. Malang Billington, N. 2003. Mitochondrial DNA in M. Hallerman (eds). Population genetics: Principles and application for fisheries scientist. American Fisheries Society, Bethesda, Maryland. Boulding, E.G, Boom, J.DG., and Beckenbach, A.T. 1993. Genetic variation in one bottlenecked and two wild population of the Japanesse scallops (Patinopecten yessoensis): empirical parameter estimates from coding region of mitochondrial DNA. Can J Fish Aquat Sci 50: 1147-1157. Brown, T, A,. 1991. Gen Cloning (2th ed), London, Chapman& Hall University and Professional Devision, Chenoweth, S.F., Hughes, J.M., Keenan, C.P., Lavery S. 1998. Concordance between dispersal and mitochondrial gene flow: isolation by distance in tropical teleost, Lates calcarifer (Australian barramundi). Heredity 80: 187-197. Corach, D. and M.E. D'Amato .1996. Genetic diversity of populations of the fresh water shrimp Macrobrachium borellii (Caridea : palaemonidae) evaluated by RAPD analysis. Crustacean Biology 64(4): 650-655, Davis, LG., M.D. Dibner, et al. 1986. Basic methods in molecular biology, New York, Elseveir Science Publishing Co, Inc. Ehrlich, P.R., Raven, P.H. 1969. Differentiation of population. Science 165: 1228-1232. Faqih, A.R. 2004. Tesis : Optimasi Analisis Hasil Kajian Keragaman Genetik Udang Metapenaeus Monoceros Selat Makasar Berdasarkan Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD) dan Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP)
mtDNA. Program Studi Biologi Reproduksi Kekhususan Biologi Reproduksi Molekuler Program Pasca Sarjana Universitas Brawijaya. Malang Frost, L.A., Evans, B.S., and Jerry, D.R. (2006). Loss genetic diversity due to hatchery culture practices in barramundi (Lates calcarifer). Aquaculture, 261, 1056-1064 Geiger, D.L. (1998). Recent genera and species of the family Haliotidae Rafinesque, 1815 (Gastropoda: etigastropoda). Nautilus 111:85–116. Graves JE. 1998. Molecular insights into the population structures of cosmopolitan marine fishes. J Hered 89:427–434 Graves, J.E and Mc.Dowell, J.R. 1994. genetic analysis of striped marlin (Tetraptus audax) population structure in the Pacific Ocean. Can j. Fish Aquat Sci 51:17621768. Guchi, K., Y, Tanimura et al. 1999. Genetic variation and geographic population structure of amphidromous ayu Plecoglossus altivelis as examined by mitochondrial DNA sequencing. Fisheries Science 65(1): 63-67, Hamm, D,E. and Burton, R S. 2000. Population genetics of black abalon, Haliotis cracheradii, along the central California coast. J Exp Mar Biol Ecol 254:235–247, Huang, B,X. Peakall, R. and Hanna, P J. 2000, Analysis of genetic structure of blacklip abalon (Haliotis rabra) populations using RAPD, minisatellite and microsatellite markers. Mar Biol 136:207–216, Jarayabhand, P,, and Paphavasit, N. 1996. A review of the culture of tropical abalon with special reference to Thailand, Aquaculture 140:159–168, Jarayabhand, P,, Pripue, P,, Klinbunga, S, and Tassanakajon, A,. 2002. Identification of species-diagnostic markers of abalon in Thailand using PCR-RFLP of 16S rDNA, Fisheries Sci, 68 (Supl, II) 1091-1094 Klinbunga, S, P, Pripue, N, Khamnamtong, N, Puanglarp, A, Tassanakajon, P, Jarayabhand, Hirono, I, Aoki, T, Menasveta, P. 2003. Genetic Diversity and Molecular Markers of theTropical Abalon (Haliotis asinina) in Thailand, Mar, Biotechnol 5: 505–517. Klinbunga et al. 2001. genetic heterogeneity of the giant tiger shrimp (penaeus monodon) in Thailand revealed by RAPD and mitocondrial DNA RFLP analysis. Mar. Biotechnol 3:428-438. Khamnamtong, Sirawut Klinbunga, and Piamsak Menasveta. 2005. Species identification of five penaeid shrimps using PCR-RFLP & SSCP analysis of 16S Ribosomal DNA, Journal of Biochemistry & Molecular Biology 38: 491-499, Litaay, M. 2005. Peranan Nutrisi dalam siklus reproduksi abalon, Oceana XXX (5): 1-7 Maniatis, T J., Sambrook et al. 1989. Molecular Cloning (2th ed).
Mahidol, C., Uthairat, N., Srijanya S., Nobuhiko, T., Thuy, T.T.N. 2007. Mitochodrial DNA diversity of the asian moon scallop, Amusium pleuronectes (Pectinidae) in Thailand. Mar. Biotechnol. 9:352-359. McShane, P. E., K. P. Black & M. G. Smith. 1988. Recruitment processes in Haliotis rubra (Mollusca: Gastropoda) and regional hydrodynamics in southeastern Australia imply localized dispersal of larvae. J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 124:175-203. Mgaya & .uma, T., Hisadome, K. Shiraishi, K. and Kojima, H. 1998. Molecular distinction of two resemblant abalons, Haliotis discus discus and Haliotis discus hannai by 18S rDNA sequences. J Mar Biotechnol 6:59–61 Nei, M. & Tajima, F. 1981. DNA polymorphism detectable by restriction endonucleases. Ovenden, J.R. 1990. Mitochondrial DNA and marine stock assessment: a review. Aust.J. Mar Freshwater Res. 41:835-853. Palumbi, S.R, Wilson, A.C. 1990. Mitochondrial DNA diversity in sea urchin Strongylogentrotus purpulatus and S. droebachiensis. Evolution 44: 403-415. Primack, RB., J,. Supriatna. et al. 1998. Biologi Konservasi, Yayasan Obor Indonesia, Prasetio, AB. 2008, Variasi genetik induk abalon Haliotis asinina dari alam dan turunan pertama (F1) dengan analisis allozyme elektroforesis, University of Brawijaya, Master thesis, Rahayu, T. 2001. Konstruksi strain haploid Saccharomyces cerevisiae Pembawa kromosom XII yang terpotong pada sisi kanan lokus rDNA, Yogyakarta, Universitas Gadjah Mada, Raymond, M, and F, Rousset. 1995. GENEPOP (version 1,2) Population Genetic Software for Exact Test and Ecumenicism. J. Hered 86: 248249. Richardson, L. R, and J.R. Gold. 1993. Mitochondrial DNA variation in red grouper, Ephinephelus morie and Greater Amberjack, Seriola dumerili from the gulf of mexico," Mariene Science 50: 53-62. Reeb K.C., Mann, D.A. 1990. A genetic discontinuity in a continously distributed species: mitochondrial DNA in the Amerivcan oyster, Crassostrea virginica. Genetics 124: 7207-7221. Rustidja. 2002. Breeding dan Reproduksi Hewan Air. Fakultas Perikanan Universitas Brawijaya. Malang Sekhar, MS, Gopikhrisna, G , I,S Azad, 2005, PCR-RFLP analysis 12s and 16s mitochondrial rRNA genes from brackishwater finfish and shellfish species, Asian Fisheries Science (18): 39-48 Setyono, D,E,D, 2003, Reproductive biology and seed production techniques for tropical abalon (Haliotis asinina L,) in eastern Indonesia, Otago University, New Zealand, PhD thesis, 274 p,
Setyono, D,E,D, 2005, Abalon (haliotis asinina l): 5, early juvenile rearing and ongrowing culture, Oceana XXX(2): 1-10, Shepherd, S. A. & L. D. Brown. 1993. What is ah abalone stock: Implications for the role of refugia in conservation? Can. J. Fish. Aquat. Sci. 50:2001-2009. Sianipar, N. F. 2003. Penggunaan Marker Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP) Dalam Pemuliaan Tanaman. Institut Pertanian Bogor. Bogor
Soetomo, M. 1999. Teknik budidaya udang windu. Bandung, Sinar Baru. Sofro, A, S. M. 1994. Keanekaragaman Genetik. Yogyakarta, Andi Offset. Sugama, K. 1988, Biochemical genetic differentiation among wild populations of milkfish Chanos-chanos in Indonesia. Indonesian Fisheries Research Journal. 4(1): 1118. Triantafyllidis et al. 2005. Mitochondrial D N A variation in the European lobster ( Homarus gammarus) throughout the range. Marine Biology146: 223–235. Wibowo, A.H. 2001. Analisis variasi gen dan struktur populasi genetik ikan Napoleon Wrasse (Cheilinus undulatus, Ruppell), Program Pasca Sarjana Universitas Brawijaya Malang,
