PERFORMA REPRODUKSI IKAN MAS (Cyprinus carpio L) JANTAN TRANSGENIK HORMON PERTUMBUHAN GENERASI KEDUA KURDIANTO

PERFORMA REPRODUKSI IKAN MAS (Cyprinus carpio L) JANTAN TRANSGENIK HORMON PERTUMBUHAN GENERASI KEDUA

KURDIANTO

DEPARTEMEN BUDIDAYA PERAIRAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul “Performa Reproduksi Ikan Mas (Cyprinus carpio L) Jantan Transgenik Hormon Pertumbuhan Generasi Kedua” adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan dan tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Juni 2014

Kurdianto NIM C14100014

ABSTRAK KURDIANTO. Performa Reproduksi Ikan Mas (Cyprinus carpio L) Jantan Transgenik Hormon Pertumbuhan Generasi Kedua. Dibimbing oleh ALIMUDDIN dan ODANG CARMAN. Fertilitas dan viabilitas merupakan parameter dalam evaluasi keamanan lingkungan dan penentu potensi budidaya organisme transgenik. Penelitian ini dilakukan untuk mengevaluasi performa reproduksi ikan mas jantan transgenik hormon pertumbuhan (growth hormone/GH) pada generasi kedua (F2). Penelitian ini menggunakan rancangan acak lengkap dengan 2 perlakuan (transgenik, dan non-transgenik) dan 3 ulangan. Tiga ekor ikan mas jantan transgenik GH (TGJ) dan 3 non-transgenik (NTJ) disilangkan dengan dua ekor betina non-transgenik (NTB), menghasilkan 12 famili. Parameter yang diamati adalah volume semen, motilitas, durasi motilitas, jumlah sel sperma, derajat kelangsungan hidup embrio, derajat penetasan, kelangsungan hidup larva hingga umur 3 hari, morfologi sperma, dan larva. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai volume semen ikan TGJ dan kelangsungan hidup juvenil umur 30 hari lebih besar dibandingkan dengan ikan NTJ (p<0,05), sedangkan nilai motilitas, durasi motilitas, jumlah sel sperma, derajat kelangsungan hidup embrio, derajat penetasan, dan kelangsungan hidup larva menunjukkan hasil yang sama (p>0,05). Selanjutnya, morfologi sperma TGJ dan larva baru menetas hasil persilangan TGJ x NTB adalah sama dengan NT. Sebagai kesimpulan, performa reproduksi ikan mas transgenik GH jantan tergolong baik dan tidak berbeda dengan ikan non-transgenik. Kata kunci: ikan mas, gen tiGH, induk jantan, performa reproduksi

ABSTRACT KURDIANTO. Reproductive Performance of Growth Hormone Transgenic Male Common Carp (Cyprinus carpio L) Second Generation. Supervised by ALIMUDDIN and ODANG CARMAN. Fertility and viability are common parameters used to evaluate environmental safety as well as breeding potency of transgenic organisms. This research was performed to evaluate the reproductive performance of F2 generation GH (growth hormone) transgenic male common carp. This research used completely random design with two factors (transgenic and non-transgenic) and three replications. Three GH transgenic male common carp (TGJ) and three non-transgenic (NTJ) fish were crossbred with two non-transgenic female common carps (NTB), resulting 12 families. Parameters observed were semen volume, motility, duration of motility, number of sperm cells, survival of embryo, hatching rate, survival of larva until 3 days old, and morphology of sperm and larva. The results showed that semen volume of TGJ and survival of juvenile in 30 days was higher compared to NTJ (p<0,05), while motility rate, duration of motility, number of sperm cells, survival of embryo, hatching rate, and survival of

larva were similar (p>0,05). Furthermore, there were no abnormalities found in sperm morphology of TGJ and the hatched larva of TGJ x NTB crossbred were the same with NT. As the conclusion, reproductive performance of GH transgenic male common carp showed good and similar result with the non-transgenic fish. Keywords: common carp, tiGH gene, male broodstock, reproductive performance

PERFORMA REPRODUKSI IKAN MAS (Cyprinus carpio) JANTAN TRANSGENIK HORMON PERTUMBUHAN GENERASI KEDUA

KURDIANTO

Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Perikanan pada Departemen Budidaya Perairan

DEPARTEMEN BUDIDAYA PERAIRAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014

Judul Skripsi : Performa Reproduksi Ikan Mas (Cyprinus carpio L) Jantan Transgenik Hormon Pertumbuhan Generasi Kedua Nama : Kurdianto NIM : C14100014 Program Studi: Teknologi dan Manajemen Perikanan Budidaya

Disetujui oleh

Dr. Alimuddin, SPi, MSc Pembimbing I

Dr. Ir. Odang Carman, MSc Pembimbing II

Diketahui oleh

Dr. Ir. Sukenda, MSc Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wata’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2014 ini ialah transfer gen, dengan judul “Performa Reproduksi Ikan Mas (Cyprinus carpio) Jantan Transgenik Hormon Pertumbuhan Generasi Kedua”. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret - April 2014 di Laboratorium Reproduksi dan Genetika Organisme Akuatik, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor, Jawa Barat dan Laboratorium Genetika dan Pemuliaan Balai Besar Pengembangan Budidaya Air Tawar (BBPBAT) Sukabumi. Dalam kesempatan kali ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Dr. Alimuddin S.Pi M.Sc dan Bapak Dr. Ir. Odang Carman M.Sc selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan selama pengerjaan penelitian ini. 2. Bapak Dr. Ir. Agus Oman Sudrajat M.Sc selaku dosen pembimbing akademik yang telah banyak memberikan masukan, semangat dan motivasi. 3. Ibu Nurly Faridah S.Pi M.Si; Nurlatifa Khairun Nisa S.Pi, dan Dwi Hany Yanti S.Pi dari Balai Besar Pengembangan Budidaya Air Tawar (BBPBAT) Sukabumi, Jawa Barat. 4. Jasmadi S.Pi; Darmawan S, S.Pi; Fajar M S.Pi; M. Firdaus S.Pi; Rangga G S.Pi; Steven Michail Sutiono, Zaky Abdullatif, Imam Rusydi Hasibuan, Riyan Maulana, Raditya W.P, Habib Fadhlan T, Maya Fitriana, Linly Amelianing M, dan seluruh anggota Laboratorium Genetika dan Reproduksi atas segala bantuan dan bimbingannya. 5. Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi (DIKTI) atas beasiswa Bidik Misi yang telah diberikan selama masa studi berlangsung. 6. Ayah dan Ibu serta seluruh keluarga besar yang senantiasa memberikan dukungan, do‟a, moril, dan nasehatnya. 7. Teman-teman BDP 47 atas dukungan dan persahabatan selama ini, serta semua pihak yang telah memberikan dukungan baik secara langsung maupun tidak langsung. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi berbagai pihak.

Bogor, Juni 2014

Kurdianto

DAFTAR ISI DAFTAR TABEL .................................................................................................. ix DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. ix DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................... ix PENDAHULUAN .................................................................................................. 1 Latar Belakang .................................................................................................... 1 Tujuan Penelitian ................................................................................................. 1 METODE ................................................................................................................ 2 Rancangan Percobaan .......................................................................................... 2 Perangsangan Ovulasi dan Koleksi Gamet ......................................................... 2 Pengamatan Sperma ............................................................................................ 3 Morfologi Sperma dan Larva .............................................................................. 4 Penetasan Telur dan Pemeliharaan Larva ........................................................... 4 Parameter Uji dan Analisis Data ......................................................................... 5 HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................... 5 Hasil..................................................................................................................... 5 Pembahasan ......................................................................................................... 7 KESIMPULAN ....................................................................................................... 9 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 9 LAMPIRAN .......................................................................................................... 12 RIWAYAT HIDUP

........................................................................................... 19

DAFTAR TABEL 1 Persilangan ikan mas jantan transgenik generasi kedua dengan betina non-transgenik .................................................................................................. 2 2 Kriteria skor motilitas sperma (Guest et al. 1976) ........................................... 3 3 Volume semen, motilitas sperma, durasi motilitas, dan jumlah sel sperma ikan mas ............................................................................................... 5 4 Nilai derajat fertilisasi (DF), derajat penetasan (DP), dan kelangsungan hidup (KH) larva ikan transgenik dan non-transgenik ..................................... 6

DAFTAR GAMBAR 1 Sperma ikan mas transgenik generasi kedua (a) dan non-transgenik (b) pada pembesaran 400x, terdiri atas bagian kepala ( ) dan ekor ( ) ............... 6 2 Morfologi larva ikan mas transgenik (a) dan non-transgenik (b) pada pembesaran 2,5 kali dengan mikroskop stereo ................................................. 7 3 Skema aksi hormon pertumbuhan (GH) dan insulin-like growth factor-1 (IGF-1) terhadap proses spermatogenesis (Sp:spermatozoa, L:leydig, dan G:germ) (Bartke 2000) .............................................................................. 7

DAFTAR LAMPIRAN 1 Hasil analisis statistik volume semen dengan independent samples t-test (SPSS 16.0) .................................................................................................... 12 2 Hasil analisis statistik derajat motilitas dengan independent samples ttest (SPSS 16.0) .............................................................................................. 13 3 Hasil analisis statistik durasi motilitas dengan independent samples ttest (SPSS 16.0) .............................................................................................. 14 4 Hasil analisis statistik jumlah sel sperma dengan independent samples ttest (SPSS 16.0) .............................................................................................. 15 5 Hasil analisis statistik kelangsungan hidup juvenil umur 30 hari dengan independent samples t-test (SPSS 16.0) ......................................................... 16 6 Hasil analisis statistik derajat fertilisasi (DF) dengan independent samples t-test (SPSS 16.0).............................................................................. 17 7 Hasil analisis statistik kelangsungan hidup larva setelah kunig telur habis dengan independent samples t-test (SPSS 16.0) ................................... 18

PENDAHULUAN Latar Belakang Ikan mas merupakan salah satu spesies penting dalam budidaya air tawar dunia. Aplikasi teknologi transgenesis menggunakan gen hormon pertumbuhan (growth hormone/GH) telah dilakukan untuk menghasilkan fast-growing fish. Ikan mas transgenik telah diproduksi menggunakan gen GH rainbow trout (Zhang et al. 1990), human growth hormone (Zhu et al. 1989), dan Cyprinus carpio growth hormone (Hew dan Fletcher 2001) dengan menghasilkan peningkatan pertumbuhan sebesar 1,1-3,7 kali (Hew dan Fletcher 2001). Di Indonesia ikan mas transgenik GH telah diproduksi oleh Faridah (2012) menggunakan gen GH ikan nila (tiGH) dan menghasilkan pertumbuhan rata-rata 1,87 kali lebih cepat pada generasi pertama. Performa ikan transgenik termasuk performa reproduksi sangat menentukan potensi produksi benih oleh pembudidaya, dan potensi dominansi dalam ekosistem apabila terlepas ke perairan umum. Beberapa riset telah melaporkan tingkat viabilitas ikan transgenik termasuk karakteristik nafsu makan dan perilaku makan (Fu et al. 2007), kemampuan berenang (Lee et al. 2003), karakteristik metabolisme, dan mortalitas benih (Sudstrom et al. 2004). Studi mengenai tingkat fertilitas ikan transgenik difokuskan pada indeks gonad ikan, waktu pertama matang gonad, volume sperma, motilitas sperma dan perilaku pemijahan (Fitzpatrick et al. 2011). Walaupun tingkat pertumbuhan yang cepat dapat meningkatkan produksi, pendapatan, mengurangi lama siklus produksi, dan meningkatkan efisiensi penggunaan pakan, implementasi teknologi fast-growing fish terkait isu lingkungan perlu diperhatikan (Pandian dan Marian 1994). Sebagian peneliti mengindikasikan efek Trojan gene hypotesis kemungkinan dapat terjadi apabila ikan transgenik fertil bereproduksi dengan ikan yang ada di alam dan berujung pada kepunahan populasi alam secara perlahan (Howard et al. 2004). Hipotesis tersebut memprediksi karena fertilitas ikan transgenik lebih unggul dan viabilitas juvenil rendah, kemungkinan populasi transgenik dan alam akan punah setelah 50 generasi (Muir dan Howard 1999). Fertilitas dan viabilitas ikan transgenik merupakan kunci utama dalam mengevaluasi keamanan ekologi dari ikan transgenik (Devlin dan Donaldson 1992). Informasi mengenai performa reproduksi ikan transgenik, khususnya ikan mas masih sedikit dilaporkan. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah untuk mengevaluasi performa reproduksi ikan mas transgenik GH jantan generasi kedua.

2

METODE Rancangan Percobaan Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen. Rancangan penelitian disajikan pada Tabel 1. Tabel 1 Persilangan ikan mas jantan transgenik generasi kedua dengan betina nontransgenik Ikan Uji

JT-1

JT-2

JT-3

JN-1

JN-2

JN-3

BN1

JT1-BN1

JT2-BN1

JT3-BN1

JN1-BN1

JN2-BN1

JN3-BN1

BN2

JT1-BN2

JT2-BN2

JT3-BN2

JN1-BN2

JN2-BN2

JN3-BN2

Keterangan : JT = Ikan mas jantan transgenik membawa gen hormon pertumbuhan (GH) JN = ikan mas jantan non-transgenik BN = ikan mas betina non-transgenik

Perangsangan Ovulasi dan Koleksi Gamet Ikan uji yang digunakan adalah ikan mas (Cyprinus carpio L) jantan transgenik generasi kedua dengan bobot 310±0,102 gram, jantan non-transgenik dengan bobot 650±0,102 gram yang berumur 1 tahun, dan betina non-transgenik dengan bobot 705±0,125 gram berumur 2 tahun yang berasal dari Balai Besar Pengembangan Budidaya Air Tawar, Sukabumi, Jawa Barat. Induk jantan trangenik GH yang digunakan merupakan individu yang memiliki nilai ekspresi gen tiGH lebih tinggi dibandingkan ikan transgenik lainnya. Bobot ikan mas jantan transgenik lebih rendah daripada non-transgenik karena dipelihara pada luasan wadah dan kepadatan yang berbeda. Ikan transgenik dipelihara di bak khusus, sedangkan ikan non-transgenik dipelihara di kolam tanah. Ikan tersebut diberi pakan komersial dengan kadar protein 36%. Perangsangan ovulasi pada induk betina dilakukan melalui penyuntikan ovaprim dengan dosis 0,5 ml/kg bobot secara intramuskular (bagian punggung), sedangkan induk jantan disuntik Ovaprim dengan dosis 0,2 ml/kg. Perangsangan ovulasi dilakukan untuk memastikan ikan mengalami ovulasi pada waktu yang diinginkan. Stripping untuk mendapatkan sel telur dilakukan 8-10 jam setelah penyuntikan dan induk sudah mulai memijah secara alami. Telur yang telah diambil dimasukkan ke dalam mangkok plastik yang steril dan diberi 500 μL larutan fisiologis (NaCl 0,9%) agar telur tidak menempel pada bagian samping wadah. Koleksi sperma dilakukan dengan stripping dan dimasukkan dalam cawan petri hingga sperma tidak keluar lagi.

3 Pengamatan Sperma Volume Semen (Semen Volume) Induk jantan ditimbang menggunakan timbangan digital sebelum dan setelah stripping sperma. Cairan sperma dikeluarkan hingga tidak keluar lagi saat proses stripping, kemudin volume semen diukur menggunakan syringe 10 ml. Penentuan Skor Motilitas Sperma (Sperm Motility) Penentuan skor motilitas sperma dilakukan menggunakan mikroskop pada perbesaran 100x berdasarkan penelitian Guest et al. (1976) pada Tabel 2. Cairan sperma diteteskan pada gelas objek sebanyak 1 μL, dan di samping cairan sperma tersebut diteteskan juga akuades. Setelah sel sperma terlihat pada bidang pandang dan sperma tidak dalam kondisi motil, akuades dicampurkan menggunakan tusuk gigi. Pengamatan motilitas dilakukan pada sampel sperma setiap ikan jantan sebanyak 3 kali pengukuran. Pengamatan dilakukan pada suhu 25-26oC. Tabel 2 Kriteria skor motilitas sperma (Guest et al. 1976) Skor Motilitas 5 4 3 2 1 0,75 0,50 0,25 0

Kriteria Semua sperma bergerak sangat cepat dengan pergerakan ekor Bervariasi Banyak sperma bergerak sangat cepat dengan pergerakan ekor cepat, beberapa sperma memperlihatkan getaran yang kuat di tempat Banyak sperma bergerak cepat dan yang lain bergetar di tempat Banyak sperma bergetar dengan sedikit memperlihatkan pergerakan Cepat Banyak sperma bergetar tetapi sangat sedikit yang bergerak cepat Banyak sperma tidak bergerak dan sangat sedikit sekali sperma yang bergetar dengan gerakan lemah Banyak sperma tidak bergerak dan sangat sedikit sekali sperma yang bergetar, kadang-kafang terlihat bergerak lemah Banyak sperma tidak bergerak, kadang-kadang terlihat bergetar Lemah Semua sperma tidak bergerak dan bergetar

Durasi Motilitas Sperma (Motility Duration) Durasi motilitas sperma diamati bersamaan dengan penentuan skor motilitas sperma. Pengamatan lama motilitas sperma dilakukan dengan mencatat waktu sperma bergerak hingga 100% sperma tidak bergerak lagi. Pengamatan ini dilakukan menggunakan alat bantu berupa kamera yang sudah terpasang pada mikroskop (Olympus CX31 yang dilengkapi dengan kemera Sony N50). Pengamatan lama motilitas dilakukan pada setiap sampel sperma dari tiap induk. Pengamatan dilakukan pada suhu ruang 25-26oC.

4 Jumlah Sel Sperma (Sperm Number) Penghitungan jumlah sel sperma dilakukan menggunakan hemositometer dan mikroskop dengan perbesaran 100x (obyektif 10x). Cairan semen diencerkan 1000 kali menggunakan larutan fisiologis (cairan infus NaCl 0,9%), kemudian diambil 1 μL dan diteteskan pada hemositometer. Penghitungan dilakukan dengan mengambil 5 titik sampel dari bidang pandang hemositometer. Jumlah sel sperma dihitung dengan rumus: Sel sperma (sel/ml) = Rataan ∑ sel sperma x Keterangan: KB Faktor pengenceran Konversi

x Faktor pengencer

= Kotak besar ( 1 mm x 1 mm x 0,1 mm) = 1000 = 1 mm3 = 10-3 ml

Pengamatan Morfologi Sperma dan Larva Pengamatan morfologi sperma dilakukan dengan cara melakukan pengamatan dan pengukuran terhadap kepala, panjang ekor, dan abnormalitas pada preparat sperma. Untuk mempermudah proses pengukuran, dilakukan pemotretan terhadap preparat ulas sperma di bawah mikroskop dengan perbesaran 400x. Pengamatan morfologi larva dilakukan dengan menggunakan mikroskop stereo (Olympus SZX16 yang dilengkapi dengan kamera Olympus DP 20) dengan perbesaran 2,5 kali. Jumlah sperma dan larva yang diamati adalah 10 ekor untuk setiap perlakuan. Hasil pengamatan didokumentasikan menggunakan kamera yang terhubung langsung dengan komputer. Pengamatan dilakukan pada suhu ruang 25-26oC. Penetasan Telur dan Pemeliharaan Larva Sebanyak 500 μL semen yang telah diencerkan dicampur dengan 2 sudip telur ikan mas, kemudian diinkubasi dalam akuarium berukuran 80 x 60 x 40 cm3 yang telah berisi air dan diberi methylene blue. Akuarium dilengkapi dengan aerasi berintensitas sedang dan suhu inkubasi telur berkisar antara 24-26oC. Larva yang telah menetas dipelihara di akuarium berukuran 80 x 60 x 40 cm3 pada suhu 24-26oC dengan kepadatan 3 ekor/liter. Setelah kuning telur habis, presentase larva yang hidup dihitung. Pemeliharaan larva dilakukan dengan pemberian pakan alami berupa nauplius Artemia secara ad libitum yang dimulai pada hari ke-4 (setelah kuning telur habis) hingga hari ke-10. Larva diberi pakan cacing Tubifex mulai hari ke-10 sampai hari ke-20, setelah larva berumur 20 hari ikan diberi pakan Fenglii-1 dengan frekuensi 3 kali sehari. Larva dipelihara hingga berumur 30 hari dan dihitung kelangsungan hidupnya pada hari ke-30. Air diganti sebanyak 50% setiap 2 hari sekali untuk mempertahan kualitas air tetap baik.

5 Parameter Uji dan Analisis Data Parameter yang diamati meliputi volume sperma, motilitas sperma, durasi motilitas sperma, jumlah sel sperma, derajat fertilisasi (DF), derajat penetasan (DP), kelangsungan hidup larva (KH), dan morfologi sperma dan larva. Data disajikan dalam bentuk tabel dan grafik dan dianalisis secara statistik menggunakan independent samples t-test pada SPSS 16.0 dengan selang kepercayaan 95% .

HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Kuantitas dan Kualitas Sperma Kuantitas dan kualitas sperma ikan mas transgenik dan non-transgenik disajikan pada Tabel 3. Volume semen ikan jantan transgenik lebih tinggi (p<0,05) dibandingkan dengan ikan non-transgenik, sedangkan nilai motilitas sperma, durasi motilitas, dan jumlah sperma ikan transgenik sama dengan ikan non-transgenik (p>0,05; Lampiran 4). Tabel 3 Volume semen, motilitas sperma, durasi motilitas, dan jumlah sel sperma ikan mas Parameter Volume semen (ml/kg) Motilitas sperma (%) Durasi motilitas (menit) Jumlah sel sperma(x 109 sel/ml)

Ikan Uji Transgenik 21,21 ± 2,95a 96,83 ± 0,47a 2,81 ± 0,22a 10,97 ± 1,35a

Non-transgenik 6,43 ± 1,31b 95,67 ± 1,03a 2,78 ± 0,39a 9,77 ± 1,17a

Keterangan : Ikan uji transgenik merupakan ikan mas jantan transgenik GH generasi kedua, sedangkan ikan uji non-transgenik adalah ikan mas jantan non-transgenik. Huruf superskrip yang sama pada baris yang sama menunjukkan nilai tidak berbeda nyata (p>0,05; t-test)

Fertilitas Sperma Hasil penelitian menunjukkan bahwa derajat fertilisasi, derajat penentasan, dan kelangsungan hidup larva ikan transgenik dan non-transgenik setelah kuning telur habis adalah sama (Tabel 4; p>0,05). Namun demikian, nilai kelangsungan hidup juvenil keturunan ikan transgenik pada umur 30 hari lebih besar dibandingkan dengan ikan non-transgenik (p<0,05).

6 Tabel 4 Nilai derajat fertilisasi (DF), derajat penetasan (DP), dan kelangsungan hidup (KH) larva ikan mas transgenik dan non-transgenik Parameter DF (%) DP (%) KH setelah kuning telur habis (%) KH juvenil hingga umur 30 hari (%)

Transgenik 46,72 ± 7,68a 94,41 ± 0,67a 98,22 ± 0,77a 76,72 ± 6,37a

Ikan Uji Non-Transgenik 59,17± 8,58a 95,09± 0,41a 97,44 ± 0,69a 48,98 ± 10,24b

Keterangan : Ikan uji transgenik merupakan persilangan antara ikan mas jantan transgenik GH keturunan kedua dan ikan mas betina non-transgenik, sedangkan ikan uji non-transgenik adalah persilangan ikan mas jantan dengan betina non-transgenik. Huruf superskrip yang sama pada baris yang sama menunjukkan nilai tidak berbeda nyata (p>0,05; t-test)

Morfologi Sperma dan Larva Berdasarkan hasil pengamatan morfologi pada 10 sampel sperma ikan transgenik dan non-transgenik pada pembesaran 400x menggunakan mikroskop okuler tidak terlihat adanya perbedaan morfologi ataupun kecacatan pada sperma yang diamati (Gambar 1). Sperma ikan mas terdiri atas bagian kepala dan bagian ekor. Kepala sperma ikan mas berbentuk bulat. Panjang ekor sperma ikan transgenik (26,154 ± 0,628 μm) sama dengan ikan non-transgenik (26,155 ± 0,771 μm). Diameter kepala sperma ikan transgenik (1,949 ± 0,036 μm) juga sama dengan ikan non-transgenik (1,974 ± 0,036 μm). B

A

10 μm

10 μm

Gambar 1 Sperma ikan mas transgenik generasi kedua (A), dan non-transgenik (B) pada pembesaran 400x yang terdiri atas bagian kepala ( ) dan ekor ( ). Larva menetas sekitar 46 jam setelah proses fertilisasi. Pengamatan secara visual menggunakan mikroskop menunjukkan bahwa morfologi larva ikan transgenik dan non-transgenik yang diamati sesaat setelah penetasan adalah sama (Gambar 2). Panjang total rata-rata (n=5 ekor) larva ikan transgenik (17,69 ± 0,646 mm) relatif sama dengan larva non-transgenik (17,57 ± 0,656 mm).

8 ketotestosteron pada proses spermatogenesis Japanese eel (Anguilla japonica) (Nader et al. 1999). Jumlah sel sperma per satuan bobot ikan transgenik jantan (23,2 ±13,5) x 10 10 sel/kg adalah lebih tinggi daripada ikan mas non-transgenik (6,28 ±1,17) x 1010 sel/kg. Aliniya et al. (2013) melaporkan jumlah sel sperma ikan mas per ml semen adalah 17,6-24,6 (x 109 sel/ml) pada ikan mas berumur 2-3 tahun. Perbedaan hasil penelitian ini dengan nilai pada literatur akibat adanya perbedaan umur ikan yang digunakan. Pada penelitian ini, ikan mas transgenik dipelihara di bak resirkulasi indoor yang berukuran 4 x 2 x 1 m3 dengan padat tebar 21 ekor/m3, sedangkan ikan mas non-transgenik dipelihara di hapa outdoor yang berukuran 6 x 6 x 2 m3 dengan padat tebar 2 ekor/m3, diberi pakan dengan kadar protein yang sama (kadar protein 36%). Perbedaan kondisi lingkungan tersebut diduga mempengaruhi proses spermatogenesis dan jumlah sel sperma. Selanjutnya, jumlah total sperma ikan transgenik yang lebih tinggi diduga akan meningkatkan keberhasilan pembuahan telur khusus dalam pemijahan ikan secara alami. Prediksi tersebut sejalan dengan pernyataan Dadras et al. (2011) untuk ikan Persian sturgeon (Acipenser persicus), dan hal ini perlu dibuktikan pada penelitian selanjutnya. Derajat motilitas sperma ikan transgenik memiliki nilai yang sama (p>0,05; Lampiran 2) dengan ikan non-transgenik, yakni skor 4-5. Nilai tersebut termasuk dalam kategori kualitas sperma yang baik (Guest et al. 1976). Skor 4-5 artinya banyak sperma bergerak sangat cepat dengan pergerakan ekor cepat. Billard (1978) menambahkan bahwa motilitas sperma dapat dijadikan acuan dalam melihat kualitas dan kemampuan fertilisasi sperma. Pada penelitian ini, kualitas sperma yang sama antara ikan mas transgenik dan non-transgenik ditunjukkan juga oleh morfologi dan durasi motilitas (Tabel 3) serta derajat pembuahan (Tabel 4) yang sama (p>0,05; Lampiran 6). Selanjutnya derajat penetasan telur yang sama menunjukkan kualitas telur yang digunakan adalah sama, baik yang dibuahi oleh sperma dari ikan transgenik maupun ikan non-transgenik. Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa ekspresi GH pada ikan mas tidak mempengaruhi kualitas sperma. Durasi motilitas sperma ikan transgenik memiliki nilai yang sama (p>0,05; Lampiran 3) dengan ikan non-transgenik, yakni sekitar 2-3 menit. Hal ini sesuai dengan pernyataan Ginzburg (1968), bahwa durasi motilitas pada ikan yang memijah di air tawar tidak lebih dari 2-3 menit. Durasi motilitas ikan mas telah dilaporkan sebelumnya oleh Elster dan Mann (1952) selama 120 detik pada suhu 20-21oC, 3 menit (Suzuki 1959), dan 90-180 detik (Musselius 1951) pada suhu 18-21oC. Motilitas dan durasi motilitas sperma dipengaruhi oleh konsentrasi ion (K+, Na+, Ca2+, Mg2+), tekanan osmotik, pH, suhu, dan tingkat pengenceran (Cosson et al. 2000). Pada jumlah sampel yang diamati, tidak ditemukan larva yang abnormal sesaat setelah proses penetasan pada ikan transgenik dan non-transgenik. Selanjutnya, kelangsungan hidup larva setelah kuning telur habis pada ikan transgenik dan non-transgenik adalah sama (p>0,05; Lampiran 7), sedangkan kelangsungan hidup juvenil ikan transgenik pada umur 30 hari lebih tinggi dibandingkan dengan ikan non-transgenik (p<0,05; Lampiran 5). Kelangsungan hidup yang lebih tinggi pada ikan transgenik diduga akibat sistem imun dan ketahanan tubuh yang lebih baik dibandingkan dengan ikan non-transgenik. Hal

9 ini sesuai dengan pernyataan Takashima (2007), bahwa GH dapat meningkatkan fungsi sistem imun termasuk sistem imun non-spesifik, aktivitas sitotoksik, fagositik, haemolitik dan lisozim. Ling et al. (2009) menambahkan bahwa ikan mas transgenik GH F4 memiliki level infeksi yang lebih kecil saat diuji tantang dengan Ichthyopthirius multifilis dibandingkan ikan kontrol. Pada penelitian ini, benih ikan mas transgenik dan non-transgenik dipelihara pada kondisi yang sama, tidak diuji tantang dengan penyakit. Namun demikian, selama pemeliharaan berlangsung terdapat serangan penyakit pada ikan uji dengan gejala berupa geripis pada ekor, sebagian tubuh memutih, dan terjadi hemoragi pada bagian tubuh ikan uji. Dengan demikian, kelangsungan hidup juvenil ikan mas transgenik yang lebih tinggi diduga terkait dengan over-ekspresi tiGH yang menginduksi sistem pertahanan tubuh non-spesifik. Selain itu, daya tahan tubuh dan kelangsungan hidup yang tinggi sangat berguna dalam akuakultur. Trojan gene hypothesis yang dicetuskan oleh Muir dan Howard (1999) mengasumsikan bahwa ikan transgenik GH akan memiliki ukuran yang jauh berbeda dengan ikan kontrol sehingga mendominasi proses perkawinan di alam. Pada penelitian ini pemijahan dilakukan secara buatan, sehingga pada penelitian selanjutnya perlu memijahkan ikan mas transgenik secara alami. Selain itu Muir dan Howard (1999) memprediksi bahwa akibat fertilitas ikan transgenik lebih unggul dan viabilitas juvenil rendah, kemungkinan populasi ikan transgenik dan populasi alam akan punah setelah 50 generasi. Hasil penelitian yang dilakukan menunjukkan nilai fertilitas ikan mas transgenik adalah sama dengan ikan nontransgenik, tetapi kelangsungan hidup juvenil ikan transgenik lebih tinggi pada keturunan ikan transgenik (p<0,05). Hasil serupa dengan yang dilaporkan oleh Lian et al. (2013) bahwa, ikan mas trangenik grass carp growth hormone (afgh) tidak berpotensi mendominasi populasi alami ikan mas di alam setelah pengujian terbatas dilakukan. Hal ini dapat terjadi akibat adanya penurunan kemampuan berenang pada ikan mas transgenik GH (Liang et al. 2007). Dengan demikian terdapat perbedaan karakter antar ikan transgenik, sehingga pengujian lebih lanjut terkait teori Trojan perlu dilakukan di lapangan terbatas. Selanjutnya, teknik pemijahan buatan, dan triploidisasi untuk menghasilkan ikan mas triploid steril telah berhasil dikembangkan. Budidaya benih ikan mas transgenik dan triploid pada sistem budidaya tertutup dapat dilakukan untuk minimalisasi potensi transmisi transgen ke populasi alami.

KESIMPULAN Ikan mas jantan transgenik GH generasi kedua memiliki volume semen dan kelangsungan hidup juvenil pada umur 30 hari yang lebih tinggi dibandingkan dengan ikan non-transgenik. Parameter penelitian lain menunjukkan hasil yang sama dengan ikan non-transgenik dan tergolong dalam kategori baik.

DAFTAR PUSTAKA Aliniya M, Khara H, Noveiri SB, Dadras H. 2013. Influence of age of common carp (Cyprinus carpio) broodstock on reproductive traits and fertilization. Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences.13: 19-25.

10 Bartke A, Chandrashekar V, Steger RW. 1996. Effects of growth hormone on neuroendocrine function. Acta Neurobiol Exp. 56 :883-842. Bartke A. 2000. Effects of growth hormone on male reproductive functions. Journal of Andrology. 21(2):181-188. Berishvili G, D‟Cotta H, Baroiller JF, Segner H, Reinecke M. 2006. Differential expression of IGF-I mRNA and peptide in the male and female gonad during early development of a bony fish, the tilapia Oreochromis niloticus. Gen Comp Endocrinol. 146:204–210. Billard R. 1978. Changes in structure and fertilizing ability of marine and freshwater fish spermatozoa diluted in media of various salinities. Aquaculture. 14:187-98. Chandrashekar V, Bartke A, Coschigano KT, Kopchick JJ. 1999. Pituitary and testicular function in growth hormone receptor gene knockout mice. Endocrinology. 140:1082–1088. Cosson J, Linhart O, Mims S, Shelton W. Rodina M . 2000. Analysis of motility parameters from paddlefish (Polyodon spathula) and shovelnose sturgeon (Scaphirhynchus platorynchus) spermatozoa. Fish Biol. 56:1348-1367. Dadras H, Khara H, Baradaran N, Shahkar E. 2011. Effect of sperm pH and density on fertilization and hatching rates of Persian sturgeon (Acipenser persicus Borodin, 1897). International Conference on Chemical, Environmental and Biological Sciences 2011 Pataya, Thailand. Devlin RH, Donaldson EM. 1992. Containment of genetically altered fish with emphasis on salmonids. In: Hew CL, Fletcher GL, editors. Singapore: World Scientific. 229–265. Elster J, Mann H. 1952. Weitere untersuchungen uber die physiologie der befruchtung und die zuordnug der gameten bei fischen. Arch Hydrobiol Suppl. 20:267-76. [Abtract in English] Faridah, N. 2012. Introduksi dan ekspresi gen hormon pertumbuhan pada ikan mas transgenik. [Tesis]. Ilmu Akuakultur, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Fitzpatrick JL, Akbarashandiz H, Sakhrani D, Biagi CA, Pitcher TE, Devlin RH. 2011. Cultured growth hormone transgenic salmon are reproductively outcompeted by wild-reared salmon in semi-natural mating arenas. Aquaculture. 312 :185–191. Fu C, Li D, Hu W, Wang Y, Zhu Z. 2007. Growth and energy budget of F2 „„allfish‟‟ growth hormone gene transgenic common carp. J Fish Biol.70: 347361. Ginzburg AS. 1968. Fertilization of fishes and the problem of polyspermy. Moscow. New York: Academy of Science USSR; Translation: NOOAA and National Science Foundation. p. 354. Guest WC, Avault JW, Rousel JA. 1976. Spermatogeny study of chanel catfish Ichtalurus punctastus. Trans Am Fish Soc.104 :463-468. Hew CL, Fletcher GL. 2001. The role of aquatic biotechnology in aquaculture. Aquaculture.197: 194-204. Howard RD, Andrew De Woody J, Muir WM. 2004. Transgenic male mating advantage provides opportunity for Trojan gene effect in a fish. Proc Natl Acad Sci.10: 2934–2938.

11 Lee CG, Devlin RH, Farrell AP. 2003. Swimming performance, oxygen consumption and excess post-exercise oxygen consumption in adult transgenic and ocean-ranched coho salmon. J Fish Biol. 62:753–766. LeGac F, Loir M, LeBail PY, Ollitrault M. 1996. Insulin-like growth factor (IGF-I) mRNA and IGF-I receptor in trout testis and in isolated spermatogenic and Sertoli cells. Mol Reprod Dev. 44: 23–35. Lian, H, Hu W, Huang R, Du F, Liao L, Zhu Z, Wang Y. 2013. Transgenic common carp do not have the ability to expand populations. Plos One. 8(6):1-6. Liang LD,Zhang FC, Wei H, Shan Z, Ping WY, Yan ZZ. 2007. Rapid growth cost in “all-fish” growth hormone gene transgenic carp: reduced critical swimming speed. Chinese Science Bulletin. 52(11):1501-1506. Ling F, Luo Q, Wang JG, Wang YP, Wang WB, Gong XN. 2009. Effects of the “all-fish” GH (growth hormone) transgene expression on resistance to Ichthyophthirius multifiliis infections in common carp, Cyprinus carpio L. Aquaculture. 292:1–5. Muir WM, Howard RD. 1999. Possible ecological risks of transgenic organism release when transgenes affect mating success: sexual selection and the Trojan gene hypothesis. Proc Natl Acad Sci. 96: 13853–13856. Musselius VA. 1951. How to store carp milt and to determine its quality. Rybnoe Khozyaistov. 27:51-3. Nader MR, Miura T, Ando N, Miura C, Yamauchi K. 1999. Recombinant human insulin-like growth factor I stimulates all stages of 11ketotestosterone-induced spermatogenesis in the Japanese eel, Anguilla japonica, in vitro. Biol Reprod. 61: 944– 947. Pandian TJ, Marian LA. 1994. Problems and prospect of transgenic fish production. Current Science. 66(9):635-649. Sundstrom LF, Lohmus M, Johansson J, Devlin RH. 2004. Growth hormone transgenic salmon pay for growth potential with increased predation mortality. Proc R Soc Lond B. 271:350–352. Suzuki R. 1959. Sperm activation and aggregation during fertilization in some fishes: III. Non species specificity of stimulating factor. Annot Zool Jap 32:105-11. Takashima Y. 2007. Growth hormone and fish immune system. Gen Comp Endocrinol.152:353–358. Vinas J, Piferrer F. 2008. Stage-specific gene expression during fish spermatogenesis as determined by laser-capture microdissection and quantitative-PCR in sea bass (Dicentrarchus labrax) gonads. Biol Reprod. 79:738–747. Zhang P, Hayat M, Joyce C, Gonzales LI,Lin CM, Dunham RA, Chen TT, Power DA.1990. Gene transfer, expression and inheritance of pRSV-rainbow trout-GH cDNA in the carp, Cyprinus carpio L. Mol Reprod Develop. 25:3-13. Zhu Z, Xu K, Xie Y, Li G, He L. 1989. A model of transgenic fish. Sci Sin. 2:147–15

12 Lampiran 1 Hasil analisis statistik volume semen dengan independent samples t-test (SPSS 16.0) Group Statistics Perlakuan

N

Mean

Std. Deviation

Std. Error Mean

1

3

21.2000

3.63731

2.10000

2

3

5.0667

2.65016

1.53007

VolumeSemen

Independent Samples Test Levene's Test for

t-test for Equality of Means

Equality of Variances

95% Confidence Interval of F

Equal variances assumed

.377

Sig.

.572

t

df

Sig. (2-tailed)

Mean

Std. Error

Difference

Difference

the Difference Lower

Upper

6.209

4

.003

16.13333

2.59829

8.91932

23.34734

6.209

3.657

.005

16.13333

2.59829

8.64412

23.62255

VolumeSemen Equal variances not assumed

13 Lampiran 2 Hasil analisis statistik motilitas sperma dengan independent samples t-test (SPSS 16.0)

Group Statistics Perlaku

N

Mean

Std. Deviation

Std. Error Mean

1

3

97.0000

1.00000

.57735

2

3

96.0000

1.00000

.57735

an

MotilitasSperma

Independent Samples Test Levene's Test for Equality


of Variances

95% Confidence Interval of the F


.000

Sig.

1.000

t

df

Sig. (2-tailed)

Mean

Std. Error

Difference

Difference

Difference Lower

Upper

1.225

4

.288

1.00000

.81650

-1.26696

3.26696

1.225

4.000

.288

1.00000

.81650

-1.26696

3.26696

MotilitasSperma Equal variances not assumed

14 Lampiran 3 Hasil analisis statistik durasi motilitas sperma dengan independent samples t-test (SPSS 16.0)

Group Statistics Perlakuan

N

Mean

Std. Deviation

Std. Error Mean

1

3

2.8067

.21825

.12601

2

3

2.7833

.39260

.22667

DurasiMotilitas

Independent Samples Test Levene's Test for Equality of


Variances 95% Confidence Interval of the F


2.283

Sig.

.205

t

df

Sig. (2-tailed)

Mean

Std. Error

Difference

Difference

Difference Lower

Upper

.090

4

.933

.02333

.25934

-.69670

.74337

.090

3.128

.934

.02333

.25934

-.78316

.82982

DurasiMotilitas Equal variances not assumed

15 Lampiran 4 Hasil analisis statistik jumlah sel sperma dengan independent samples t-test (SPSS 16.0)


N

Mean

Std. Deviation

Std. Error Mean

1

3

1.0967E10

1.65951E9

9.58116E8

2

3

9.7667E9

1.43665E9

8.29449E8

Densitas Sperma





.087

Sig.

.782

t

df

Sig. (2-tailed)

Mean

Std. Error

Difference

Difference

Difference Lower

Upper

.947

4

.397

1.20000E9

1.26727E9

-2.31850E9

4.71850E9

.947

3.920

.398

1.20000E9

1.26727E9

-2.34715E9

4.74715E9

Densitas Sperma Equal variances not assumed

16 Lampiran 5 Hasil analisis statistik kelangsungan hidup juvenil umur 30 hari dengan independent samples t-test (SPSS 16.0) Group Statistics Perlakuan

N

Mean

Std. Deviation

Std. Error Mean

1

3

76.7000

6.3551

3.66924

2

3

48.9667

10.26856

5.92856

Kelangsungan Hidup





1.560

Sig.

.280

t

Df

Sig. (2-tailed)

Mean

Std. Error

Difference

Difference

Difference Lower

Upper

3.978

4

.016

27.73333

6.97217

8.37549

47.09117

3.978

3.336

.023

27.73333

6.97217

6.75748

48.70918

KH Equal variances not assumed

17 Lampiran 6 Hasil analisis statistik derajat fertilisasi (DF) dengan independent samples t-test (SPSS 16.0) Group Statistics Perlakuan

N

Mean

Std. Deviation

Std. Error Mean

1

3

46.7333

9.42408

5.44100

2

3

59.1667

10.50397

6.06447

Derajat Fertilisasi





.001

Sig.

.974

t

Df

Sig. (2-tailed)

Mean

Std. Error

Difference

Difference

Difference Lower

Upper

-1.526

4

.202

-12.43333

8.14753

-35.05450

10.18783

-1.526

3.954

.203

-12.43333

8.14753

-35.15906

10.29239

DF Equal variances not assumed

18 Lampiran 7 Hasil analisis statistik kelangsungan hidup setelah kuning telur habis dengan independent samples t-test (SPSS 16.0)


N

Mean

Std. Deviation

Std. Error Mean

1

3

99.2600

.92715

.53529

2

3

98.8500

1.29965

.75036

Kelangsungan Hidup





.363

Sig.

.579

t

df

Sig. (2-tailed)

Mean

Std. Error

Difference

Difference

Difference Lower

Upper

.445

4

.679

.41000

.92172

-2.14910

2.96910

.445

3.617

.682

.41000

.92172

-2.25964

3.07964

KH Equal variances not assumed

19

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Cilacap pada tanggal 23 Desember 1991. Mengawali pendidikan di SD Negeri Tambaksari 01 pada tahun 1997 dan menyelesaikannya pada tahun 2004. Melanjutkan pendidikan di Mts Pesantren Pembangunan Cigaru (2004-2007) dan MAN Insan Cendekia Gorontalo (2007-2010). Tahun 2010 diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB) sebagai mahasiswa Departemen Budidaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Selama mengikuti perkuliahan, aktif sebagai pengurus dan anggota Badan Eksekutif Mahasiswa TPB (BEM TPB) 2010-2011, Himpunan Mahasiswa Indonesia Gorontalo (HPMIG) 2011-2013 dan Himpunan Mahasiswa Akuakultur (HIMAKUA) periode 2011-2013. Penulis juga aktif sebagai asisten praktikum Mata Kuliah Dasar-Dasar Genetika Ikan, Bioteknologi Akuakultur, Fisika Kimia Perairan, Ikan Hias dan Akuaskap dan Nutrisi Ikan. Penulis aktif di Laboratorium Reproduksi dan Genetika Organisme Akuatik, Departemen Budidaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan. Penulis pernah melaksanakan magang di Balai Besar Budidaya Air Tawar Sukabumi dengan komoditas “Ikan Gurami Osphronemus goramy“ dan CV. Kerapu Sumber Rezeki (KSR) Situbondo dengan komoditas “Ikan Kerapu Macan (Ephinephelus sp.) dan Kerapu Tikus (Chromieptes altivelis)”. Praktik kerja lapang akuakultur dengan judul “Pembesaran Udang Vaname (Lytopanaeus vannamei) di PT. SWK Banyuwangi, Jawa Timur”. Tugas akhir dalam pendidikan tinggi diselesaikan dengan menulis skripsi yang berjudul “Performa Reproduksi Ikan Mas (Cyprinus carpio L) Jantan Transgenik Hormon Pertumbuhan Generasi Kedua”.

PERFORMA REPRODUKSI IKAN MAS (Cyprinus carpio L) JANTAN TRANSGENIK HORMON PERTUMBUHAN GENERASI KEDUA KURDIANTO

Recommend Documents