VARIASI DNA KLOROPLAS Shorea leprosula Miq. DI INDONESIA MENGGUNAKAN PENANDA PCR-RFLP
RURI SITI RESMISARI
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2006
PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul “Variasi DNA Kloroplas Shorea leprosula Miq. di Indonesia Menggunakan Penanda PCR-RFLP” adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka dibagian akhir tesis ini.
Bogor, Agustus 2006
Ruri Siti Resmisari E051020291
ABSTRAK RURI SITI RESMISARI. Variasi DNA Kloroplas Shorea leprosula, Miq di Indonesia Menggunakan Penanda PCR-RFLP. Dibimbing oleh ISKANDAR ZULKARNAEN SIREGAR and ULFAH JUNIARTI SIREGAR
Shorea leprosula, salah satu jenis dari famili Dipterocarpaceae yang mendominasi hutan hujan tropis di Asia Tenggara. Dalam tesis ini Dipterocarpaceae terdiri dari banyak jenis yang mempunyai nilai ekonomis dan ekologis yang penting. Penanda PCR-RFLP digunakan untuk mencari variasi cpDNA Shorea leprosula di Indonesia. Sampel daun dikumpulkan dari 13 populasi yang berasal dari pulau Jawa, Sumatera dan Kalimantan. Penelitian dimulai dengan melakukan uji polimorfisme DNA untuk mencari variasi cpDNA dengan menggunakan kombinasi 4 primer dan 10 enzim restriksi. Hasil pengujian menujukkan bahwa hanya kombinasi rbcL – Alu I yang menghasilkan pita yang polimorfik. Kombinasi ini menghasilkan dua haplotipe, yaitu haplotipe 1 dan haplotipe 2. Haplotipe 1 merupakan haplotipe dominan yang ditemukan seluruh populasi, sedangkan haplotipe 2 hanya ditemukan di Bukit Tigapuluh dan PT Asialog di Sumatera, PT. ITCIKU di Kalimantan.
ABSTRACT RURI SITI RESMISARI. Chloroplast DNA Variation of Shorea leprosula, Miq in Indonesia assesed by PCR-RFLP Marker. Supervised by ISKANDAR ZULKARNAEN SIREGAR and ULFAH JUNIARTI SIREGAR
Shorea leprosula is a member of Dipterocarpaceae that occurs predominately in tropical rain forests of Southeast Asia. Dipterocarps consists of many economical and ecologically important species. In this paper PCR-RFLP markers were used to observe cpDNA variation of Shorea leprosula in Indonesia. Leaf samples from individual plants were collected from 13 populations in Java, Sumatra and Kalimantan islands. cpDNA polymorphism was assessed using combination of 4 primers and 10 enzyme restrictions. The result showed that only rbcL-Alu I combination gave polymorphic bands. From these polymorphic bands, two haplotypes were identified, namely haplotype 1 as dominant haplotype in all populations and haplotype 2 , which was found only at Bukit Tigapuluh National Park and Concession Asialog in Sumatra, and Concession ITCIKU in Kalimantan.
© Hak cipta milik Ruri Siti Resmisari, Iskandar Zulkarnaen Siregar, Ulfah Juniarti Siregar, tahun 2006 Hak cipta dilindungi Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apapun, baik cetak, fotocopy, mikrofilm dan sebagain ya
VARIASI DNA KLOROPLAS Shorea leprosula Miq. DI INDONESIA MENGGUNAKAN PENANDA PCR-RFLP
RURI SITI RESMISARI
Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains Pada Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2006
Judul Tesis
:
Variasi DNA Kloroplas Shorea leprosula Miq. di Indonesia Menggunakan Penanda PCR-RFLP
Nama
:
Ruri Siti REsmisari
NIM
:
E051020291
Disetujui Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Iskandar Z. Siregar, M.For.Sc Ketua
Dr. Ir. Ulfah Juniarti Siregar, M.Agr Anggota
Diketahui Ketua Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Dede Hermawan, M.Sc
Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, MS
Tanggal Ujian : 19 Juni 2006
Tanggal Lulus :
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kep ada Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah yang berjudul Variasi DNA Kloroplas Shorea leprosula Miq. di Indonesia Menggunakan Penanda PCR-RFLP. Penelitian ini dilakukan mulai Maret 2005 hingga September 2005. Tesis ini di bagi dalam 5 bab, pada bab I diuraikan latar belakang, tujuan, serta ruang lingkup penelitian. Pada bab II disajikan tinjauan pustaka dengan tujuan untuk memberikan gambaran singkat tentang S. leprosula, keragaman genetik , DNA kloroplas dan penanda genetik. Bab III memberikan informasi mengenai metodologi yang digunakan dalam penelitian termasuk waktu, tempat, bahan dan alat yang digunakan serta metode analisis data yang digunakan. Hasil dan pembahasan disajikan pada Bab IV, pada bab ini dijelaskan tentang variasi cpDNA S. leprosula di Indonesia, kesimpulan dan saran disajikan pada Bab V. Penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada Dr. Ir. Iskandar Z. Siregar, M.For.Sc dan Dr. Ir. Ulfah Juniarti Siregar, M.Agr sebagai komisi pembimbing yang telah banyak membantu dan mengarahkan penulis dalam penulisan tesis ini. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Departemen Silvikultur Institut Pertanian Bogor, Inst. of Forest Genetics and Forest Tree Breeding Faculty of Forest Sciences and Forest Ecology University of Goettingen Germany dan AUNP (Asean-Eu University Network Programe) yang telah memfasilitasi penulis dalam penelitian ini. Ungkapan terimakasih juga kami sampaikan kepada bapak, ibu, serta suami tercinta serta seluruh keluarga atas segala doa dan kasih sayangnya, serta semua pihak yang telah ikut membantu penulis mulai dari persiapan hingga selesainya tesis ini. Semoga tesis ini bermanfaat. Bogor, Agustus 2006
Ruri Siti Resmisari
DAFTAR ISI DAFTAR ISI.............................................................................................................i DAFTAR GAMBAR ...............................................................................................ii DAFTAR TABEL...................................................................................................iii DAFTAR LAMPIRAN ...........................................................................................iv PENDAHULUAN ....................................................................................................1 Latar Belakang .....................................................................................................1 Permasalahan........................................................................................................4 Tujuan...................................................................................................................4 Hipotesis ...............................................................................................................4 Manfaat.................................................................................................................4 TINJAUAN PUSTAKA...........................................................................................5 Shorea leprosula Miq...........................................................................................5 Keragaman Genetik ..............................................................................................6 DNA Kloroplas ....................................................................................................7 PCR (Polymerase Chain Reaction)....................................................................10 PCR-RFLP .........................................................................................................14 (Polymerase Chain Reaction - Restriction Fragment Length Polymorphisms).14 METODE PENELITIAN .......................................................................................16 Tempat dan waktu penelitian .............................................................................16 Bahan dan Alat Penelitian..................................................................................16 Prosedur Penelitian.............................................................................................16 HASIL DAN PEMBAHASAN ..............................................................................25 Ekstraksi DNA ...................................................................................................25 Amplifikasi denga n PCR....................................................................................27 Uji Polimorfisme ................................................................................................28 Keragaman intra populasi...................................................................................33 Konservasi Genetik Shorea leprosula................................................................39 SIMPULAN DAN SARAN ...................................................................................41 Simpulan.............................................................................................................41 Saran...................................................................................................................41 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................42
i
DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Rantai DNA ...........................................................................................9 Gambar 2. Letak cpDNA pada sel .........................................................................10 Gambar 3. Prinsip reaksi RCR ..............................................................................12 Gambar 4. Proses amplifikasi PCR........................................................................13 Gambar 5. Bagan alur penelitian di laboratorium ..................................................17 Gambar 6. Peta pengambilan contoh S. leprosula .................................................18 Gambar 7. Letak petB, psaA, trnLF dan rbcL pada peta plasmid cpDNA Nicotiana tabacum ...............................................................................21 Gambar 8. Hasil Ekstraksi DNA S . leprosula .......................................................25 Gambar 9. Elektrophoresisis cpDNA dengan berbagai pengenceran DNA dari S . leprosula ..........................................................................................26 Gambar 10. Elektroforegram hasil PCR cpDNA dengan berbagai primer : (a) petB, (b) psaA, (c) trnLF, (d) rbcL, M = marker bond ...................28 Gambar 11. Elektroforegram hasil uji polimorfisme : (a) psaA-pst I (monomorfik), (b) petB-Hinf I (monomorfik), (d) rbcL-Alu I (polimorfik), M= marker bond.............................................................30 Gambar 12. Elektroforegram hasil pemotongan cpDNA dengan menggunakan kombinasi perlakuan rbcL-Alu 1 ..........................................................32 Gambar 13. Penyebaran cpDNA S. leprosula di Indonesia berdasarkan penanda PCR-RFLP dengan menggunakan rbcL-Alu1 ......................................35 Gambar 14. Dendogram populasi S. leprosula di Indonesia dengan penanda RFLP ....................................................................................................38
ii
DAFTAR TABEL Tabel 1. Lokasi pengambilam contoh S. leprosula ................................................18 Tabel 2. Komposisi bahan-bahan yang digunakan untuk PCR..............................22 Tabel 3. Pengkondisian suhu dan waktu pada mesin PCR untuk primer petB, psaA, trnLFdan rbcL ...............................................................................22 Tabel 4. Jenis enzim restrksi yang digunakan utuk memotong DNA...................23 Tabel 5. Hasil uji polimorphisme ...........................................................................31 Tabel 6. Haplotipe yang teridentifikasi pada 65 individu S. leprosula berdasarkan PCR-RFLP terdapat dua haplotipe......................................33 Tabel 7. Frekuensi haplotipe dari 13 populasi .......................................................34 Tabel 8. Hasil perhitungan AMOVA berdasarkan 65 individu yang berasal dari 13 populasi.......................................................................................35 Tabel 9. Matrik signifikasi nilai (P value) pada level 0.05 ....................................36 Tabel 10. Jarak genetik S. leprosula berdasarkan analisis GSED..........................37
iii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Tahapan ekstraksi DNA.....................................................................45 Lampiran 2. Elektroforegram S. leprosula di 13 populasi dengan rbcL-Alu I.......46 Lampiran 3. Transformasi data dari hasil analisis cpDNA Shorea leprosula.......51
iv
