IDENTIFIKASI PENANDA MOLEKULAR BEBERAPA KULTIVAR BERDASARKAN ANALISIS PROTEIN TOTAL. Oleh Mei Nazilatun Nikmah H

Transkripsi

1 SKRIPSI IDENTIFIKASI PENANDA MOLEKULAR BEBERAPA KULTIVAR PADI TAHAN WERENG BERDASARKAN ANALISIS PROTEIN TOTAL Oleh Mei Nazilatun Nikmah H PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013 i

2 IDENTIFIKASI PENANDA MOLEKULAR BEBERAPA KULTIVAR PADI TAHAN WERENG BERDASARKAN ANALISIS PROTEIN TOTAL SKRIPSI untuk memenuhi sebagian persyaratan guna memperoleh derajat Sarjana Pertanian di Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Oleh Mei Nazilatun Nikmah H PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013 ii

3 Halaman Pengesahan Skripsi SKRIPSI IDENTIFIKASI PENANDA MOLEKULAR BEBERAPA KULTIVAR PADI TAHAN WERENG BERDASARKAN ANALISIS PROTEIN TOTAL Mei Nazilatun Nikmah H Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping Dr. Ir. Supriyadi, MS. NIP Dr. Ir. Parjanto, MP. NIP Surakarta, Fakultas Pertanian UNS Dekan Prof. Dr. Ir. Bambang Pujiasmanto, MS. NIP iii

4 Halaman Persetujuan Skripsi SKRIPSI IDENTIFIKASI PENANDA MOLEKULAR BEBERAPA KULTIVAR PADI TAHAN WERENG BERDASARKAN ANALISIS PROTEIN TOTAL yang dipersiapkan dan disusun oleh Mei Nazilatun Nikmah H telah dipertahankan di depan Tim Penguji pada tanggal: dan dinyatakan telah memenuhi syarat untuk memperoleh gelar (derajat) Sarjana Pertanian Program Studi Agroteknologi Susunan Tim Penguji: Ketua Anggota I Anggota II Dr. Ir. Supriyadi, MS. NIP Dr. Ir. Parjanto, MP. NIP Dr. Ir. Supyani, MP. NIP iv

5 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kita panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan kasih dan karunia-nyalah, saya selaku mahasiswa dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Identifikasi Penanda Molekular Beberapa Kultivar Padi Tahan Wereng Berdasarkan Analisis Protein Total ini tepat pada waktunya. Skripsi ini tidak akan berjalan dengan baik tanpa bantuan dari pihak lain Oleh karena itu, pada kesempatan ini saya selaku penulis mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak, khususnya kepada: 1. Prof. Dr. Ir. Bambang Pujiasmanto, MS. selaku Dekan Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Dr. Ir. Hadiwiyono, MSi. selaku Ketua Program Studi Agroteknologi Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Ir. Ato Sulistyo, MP. selaku Pembimbing Akademik saya yang telah memberikan bimbingan, petunjuk serta saran yang sangat berguna hingga penyusunan skripsi ini terselesaikan. 4. Dr. Ir. Supriyadi, MS. selaku Pembimbing Utama saya yang telah memberikan bimbingan, petunjuk serta saran yang sangat berguna hingga penyusunan skripsi ini terselesaikan. 5. Dr. Ir. Parjanto, MP. selaku Pembimbing Pendamping saya yang telah memberikan bimbingan, petunjuk serta saran yang sangat berguna hingga penyusunan skripsi ini terselesaikan. 6. Dr. Ir. Supyani, MP. selaku Pembahas saya yang telah memberikan bimbingan, petunjuk serta saran yang sangat berguna hingga penyusunan skripsi ini terselesaikan. 7. Orang tua penulis yang telah memberikan dukungan secara materiil dan moril. 8. Teman-teman Keluarga Besar Agroteknologi 2009 KETAN dan Keluarga Kecil Agroteknologi B yang telah memberikan dukungan dan semangat. 9. Teman-teman Minat Perlindungan Tanaman yang telah memberikan dukungan dan semangat. Penulis menyadari, dalam penulisan ini masih terdapat ketidak sempurnaan oleh karena terbatasnya pengetahuan dan kemampuan yang penulis miliki. Untuk v

6 itu dengan senang hati penulis menerima kritik maupun saran yang membangun dari para pembaca. Akhir kata, penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat bagi para pembaca sekalian. April, 2013 Penulis vi

7 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR TABEL... vii DAFTAR GAMBAR... viii RINGKASAN... xi SUMMARY... xii I. PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Perumusan Masalah... 2 C. Tujuan dan Manfaat Penelitian... 3 II. TINJAUAN PUSTAKA... 4 A. Tanaman Padi (Oryza sativa)... 4 B. Wereng Coklat (Nilaparvata lugens Stall.)... 6 C. Analisis Marka Protein Total... 8 III. METODE PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian B. Bahan dan Alat Penelitian C. Pelaksanaan Penelitian D. Analisis Data IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Profil Pita Protein Beberapa Kultivar Padi B. Kemiripan Ekspresi Genetik Beberapa Kultivar Padi V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan B. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN DAFTAR commit to TABEL user vii

8 Nomor Dalam Teks Halaman 1. Data Biner Profil Pita Protein Total Beberapa Kultivar Padi Tanpa Investasi Wereng Coklat Data Biner Profil Pita Protein Total Beberapa Kultivar Padi Investasi Wereng Coklat Data Biner Profil Pita Protein Total Beberapa Kultivar Padi yang Tidak Terinvestasi dan Terinvestasi Wereng Coklat viii

9 DAFTAR GAMBAR Nomor Dalam Teks Halaman 1. Profil Pita Protein Total Beberapa Kultivar Padi Zimogram Pita Protein Beberapa Kultivar Padi Dendogram-UPGMA berdasarkan Profil Pita Protein Beberapa Kultivar Padi Tanpa Investasi Wereng Coklat Asal Klaten Dendogram-UPGMA berdasarkan Profil Pita Protein Beberapa Kultivar Padi Investasi Wereng Coklat Asal Klaten Dendogram-UPGMA Beberapa Kultivar Padi berdasarkan Profil Pita Protein Dalam Lampiran 6. Rumah Kasa Kotak Rearing Wereng Coklat Pemindahan Wereng Coklat Pakan Wereng Coklat Pembibitan Padi Penanaman Padi Wereng Coklat Klaten Penyungkupan Pengambilan Sampel Laboratorium Mikrobiologi II, PAU, UGM Yogyakarta Peralatan Ekstraksi Protein SDS-PAGE Vertical Mesin Mini Protean-II Elektroforesis Penggerusan Sampel Daun Padi Proses Sentrifugasi Supernatan Hasil Sentrifugasi Perebusan sampel Running Protein Staining (Pengecatan Gel) commit... to user 48 ix

10 25. Destaining (Pelunturan Cat) Visualisasi Pita pada Lampu Visible Proses Pengeringan Gel Elektroforesis dengan Plastik Kaca x

11 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Halaman 1. Deskripsi Padi Kultivar Cisadane Deskripsi Padi Kultivar IR Deskripsi Padi Kultivar IR Deskripsi Padi Kultivar Inpari Gambar 6. Rumah Kasa Gambar 7. Kotak Rearing Wereng Coklat Gambar 8. Pemindahan Wereng Coklat Gambar 9. Pakan Wereng Coklat Gambar 10. Pembibitan Padi Gambar 11. Penanaman Padi Gambar 12. Wereng Coklat Klaten Gambar 13. Penyungkupan Gambar 14. Pengambilan Sampel Gambar 15. Laboratorium Mikrobiologi II, PAU, UGM Gambar 16. Peralatan Ekstraksi Protein Gambar 17. SDS-PAGE Vertical Gambar 18. Mesin Mini Protean-II Elektroforesis Gambar 19. Penggerusan Sampel Daun Padi Gambar 20. Proses Sentrifugasi Gambar 21. Supernatan Hasil Sentrifugasi Gambar 22. Perebusan sampel Gambar 23. Running Protein Gambar 24. Staining (Pengecatan Gel) Gambar 25. Destaining (Pelunturan Cat) Gambar 26. Visualisasi Pita pada Lampu Visible Gambar 27. Proses Pengeringan Gel Elektroforesis xi

12 RINGKASAN IDENTIFIKASI PENANDA MOLEKULAR BEBERAPA KULTIVAR PADI TAHAN WERENG BERDASARKAN ANALISIS PROTEIN TOTAL. Skripsi: Mei Nazilatun N (H ). Pembimbing: Supriyadi, Parjanto. Program Studi: Agroteknologi, Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret (UNS) Surakarta. Padi merupakan tanaman pangan yang sangat penting bagi masyarakat Indonesia. Hama wereng coklat merupakan salah satu hama penting tanaman padi. Pengendalian hama yang dilakukan dengan pemanfaatan varites unggul tahan wereng mengakibatkan munculnya biotipe baru wereng coklat. Tetapi, hubungan dan respon dari kultivar tahan melawan hama wereng coklat masih belum terungkap. Ekspresi respon tanaman terhadap serangan wereng coklat mungkin terlihat pada aspek molekuler, yakni ekspresi gen dalam bentuk protein total. Oleh karena itu, muncul suatu pemikiran untuk mengidentifikasi profil protein total dalam beberapa kultivar tanaman padi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui respon kultivar tahan tanaman padi melawan serangan hama wereng coklat berdasarkan marka protein. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Oktober 2012 sampai dengan bulan Desember 2012 yang bertempat di Laboratorium Hama dan Penyakit Tanaman Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta dan Laboratorim Mikrobiologi II, Pusat Antar Universitas (PAU), Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Penelitian ini meliputi penanaman padi kultivar rentan (Cisadane) dan kultivar tahan (IR26, IR42 dan Inpari 13) dengan dua ketentuan yaitu diinvestasi wereng coklat dan tidak diinvestasi wereng coklat. Sampel daun padi diambil untuk dianalisis molekuler berdasarkan marka protein total dengan metode SDS-PAGE. Elektroforesis protein menghasilkan rangkaian pola pita protein yang disajikan dalam bentuk zimogram. Kemudian ditabulasi secara kuantitatif dengan kemunculan pita bernilai 1 dan ketidak munculan bernilai 0 untuk menghasilkan dendogram dengan program NTSYS metode UPGMA. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat perbedaan profil pita protein antara tanaman padi yang terserang wereng dan tidak, serta antara kultivar tahan dan rentan, khususnya pada pita protein 50 kda. Ketebalan pita protein 50 kda pada tanaman padi yang terinfestasi wereng berbeda jelas dengan profil pita tanaman padi tidak terserang. Oleh karena itu, pita protein total 50 kda tersebut potensial untuk digunakan sebagai penanda adanya serangan wereng coklat pada tanaman padi dan penanda tanaman tahan atau rentan terhadap serangan wereng. xii

13 SUMMARY MOLECULAR MARKER IDENTIFICATION OF SOME BROWN PLANT HOPPER RESISTANT RICE CULTIVARS BASED ON TOTAL PROTEIN PATTERN. Thesis-S1: Mei Nazilatun N (H ). Advisers: Supriyadi, Parjanto. Study Program: Agrotechnology, Faculty of Agriculture, University of Sebelas Maret (UNS) Surakarta. Rice is an important food crop for the people of Indonesia. Brown plant hopper is one of the key pest in rice plant. Control of the pest by using the leafhopper resistant varieties could induce a new brown plant hopper biotype. However, the relation and the resistant cultivar respond to against the brown plant hopper have not revealed yet. The expression of plant respond to against brown plant hopper may be seen on the molecular aspects, namely the expression of genes in the form of total protein. Therefore, there is an idea to identify the respond of the resistant cultivar to against brown plant hopper by using protein pattern. This study aims to determine the respond of the resistant cultivar to against brown plant hopper (N. lugens) by using protein pattern. The research was conducted in October 2012 to December 2012 that took place in the Laboratory of Plant Pests and Diseases of the Faculty of Agriculture, University of Sebelas Maret (UNS) Surakarta and Laboratorim of Microbiology II, Inter-University (PAU), Gadjah Mada University in Yogyakarta. This study includes the planting of susceptible rice cultivars (Cisadane) and resistant cultivars (IR26, IR42 and Inpari 13) with two conditions, that are the brown plant hopper infested and not infested by brown plant hopper. Rice leaf samples were taken for analysis of molecular markers based on total protein by SDS-PAGE method. Electrophoretic protein banding pattern produced a series of proteins that are presented in the form of zimogram. Then tabulated quantitatively with the emergence of bands 1 and the lack of value is 0 to generate a pop-up with the program NTSYS dendogram UPGMA method. The result shows that there is a protein profile pattern difference between rice plant that infested and non-infested by brown plant hopper, and also between resistant cultivars and susceptible cultivar, especially in 50 kda protein band. The 50 kda protein band of rice cultivars that are infested by brown plant hopper is different clearly from the non-infested rice cultivars protein band. Therefore, 50 kda protein band is potential to be used as an identifying mark of brown plant hopper attack and also as tenacity level mark. xiii