KERAGAMAN GENETIK AREN ASAL SULAWESI TENGGARA BERDASARKAN MARKA RANDOM AMPLIFIED POLYMORPHIC DNA TESIS Oleh : ARIANI SYAHFITRI HARAHAP 127001015/ MAET PROGRAM STUDI AGROEKOTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
KERAGAMAN GENETIK AREN ASAL SULAWESI TENGGARA BERDASARKAN MARKA RANDOM AMPLIFIED POLYMORPHIC DNA TESIS Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Magister dalam Program Magister Agroekoteknologi pada Fakultas Pertanian Oleh : ARIANI SYAHFITRI HARAHAP 127001015/MAET PROGRAM STUDI AGROEKOTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
Judul Tesis : Keragaman Genetik Aren Asal Sulawesi Tenggara Berdasarkan Marka Random Amplified Polymorphic DNA Nama : Ariani Syahfitri Harahap NIM : 127001015 Program Studi : Magister Agroekoteknologi Disetujui oleh, Komisi Pembimbing Dr.Ir.Lollie Agustina P.Putri, M.Si Ketua Mohammad Basyuni, S.Hut, M.Si, Ph.D Anggota Diketahui oleh, Ketua Program Studi Dekan Fakultas Pertanian Prof. Dr. Ir. Abdul Rauf, MP Prof. Dr. Ir. Darma Bakti, MS Tanggal Lulus: 29 Desember 2014
Telah diuji pada Tanggal : 29 Desember 2014 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Dr. Ir. Lollie Agustina P.Putri, M.Si Anggota : Mohammad Basyuni, S. Hut, M.Si, Ph.D Dr. Diana Sofia, SP, MP Prof. Dr. Drs. Dwi Suryanto, M.Sc Luthfi A.M. Siregar, SP, M.Agr.Sc, Ph.D
ABSTRAK ARIANI SYAHFITRI HARAHAP : Keragaman Genetik Aren Asal Sulawesi Tenggara Berdasarkan Marka Random Amplified Polymorphic DNA, dibimbing oleh Lollie Agustina P. Putri dan Mohammad Basyuni. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui keragaman genetik aren asal Sulawesi Tenggara berdasarkan marka Random Amplified Polymorphic DNA. Penelitian ini telah dilakukan di Laboratorium Terpadu Fakultas Kedokteran USU pada April - November 2014. Populasi yang diamati meliputi 27 aksesi tanaman aren yang berasal dari Sulawesi Tenggara terdiri dari tiga lokasi yaitu Konawe Selatan, Kendari dan Konawe. Penelitian ini menggunakan 10 primer yaitu OPN 03, OPC 12, OPD 03, OPD 13, OPD 16, OPH 09, OPB 07, OPH 12, OPH 13 dan SB 19. Perhitungan dan analisis deskriptif dari penelitian ini menggunakan software Darwin 5.05. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dari 10 primer acak yang dipergunakan dalam penelitian ini telah diperoleh total 41 pola pita DNA. Ukuran pita DNA yang dihasilkan bervariasi berkisar antara 170 bp sampai 3376 bp. Persentase pita yang polimorfik bervariasi berkisar antara 66.7% sampai 100%. Tingkat keinformatifan dari setiap primer bervariasi dari 0.35 sampai 0.50. Dari 27 aksesi yang dianalisis, 21 aksesi yang bisa diproses oleh software, karena ada beberapa aksesi yang tidak teramplifikasi sehingga tidak memenuhi persentase yang distandarkan. Analisis kluster dari 21 aksesi aren asal Sulawesi Tenggara menunjukkan tingkat keragaman genetik yang tinggi dan memiliki hubungan kekerabatan yang dekat dengan membentuk 3 kluster utama dan 6 subkluster. Sebagian mengelompok berdasarkan populasinya dan sebagian lainnya mengelompok secara acak. Aksesi yang berasal dari Konawe Selatan menyebar pada 2 kluster, aksesi yang berasal dari Kendari menyebar pada 3 kluster dan ada yang mengelompok sendiri, sedangkan aksesi yang berasal dari Konawe menyebar pada 2 kluster. Kata Kunci: Keragaman genetik, aren, RAPD
ABSTRACT ARIANI SYAHFITRI HARAHAP : Genetic Diversity of Sugar Palm from South East Sulawesi Based on Random Amplified Polymorphic DNA Markers, supervised by Lollie Agustina P. Putri and Mohammad Basyuni. The purpose of the research was to find out genetic diversity of sugar palm from South East Sulawesi based on Random Amplified Polymorphic DNA Markers. The research was conducted at Integrated Laboratory of Faculty of Medicine, University of Sumatra Utara, April-November 2014. Ten RAPD primers, OPN 03, OPC 12, OPD 03, OPD 13, OPD 16, OPH 09, OPB 07, OPH 12, OPH 13 and SB 19 was used to study genetic relationship and genetic diversity among 27 accessions of sugar palm from South East Sulawesi consisting of three locations namely South Konawe, Kendari and Konawe. Darwin 5.05 software was used to calculate and describe the results. The results showed that the amplification of 27 accessions of sugar palm using 10 random primers obtained a total of 41 DNA band numbers. The size of DNA bands were varied ranging from 170 bp to 3376 bp. The percentage of polymorphic bands were also varied between 66.7% to 100%. Level of polymorphic information content of each primer showed variation from 0.35 to 0.50. From Twenty one of 27 accessions were processed by software due to miss-amplified as well as standard of percentage was excluded. Cluster analysis from 21 accessions of sugar palm from South East Sulawesi showed high genetic diversity and had near genetic relationship among them to form 3 main clusters and 6 subclusters. Some of them were grouped based on their population and some others were randomly. Accessions from South East Konawe spread into 2 clusters, accessions from Kendari spread into 3 clusters and were grouped itself, while accessions from Konawe extended in 2 clusters. Key words: Genetic diversity, sugar palm, RAPD
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Sosopan pada tanggal 28 Juni 1987 dari ayah Mester Harahap dan ibu Ratna Sari Daulay. Penulis merupakan putri pertama dari empat bersaudara. Tahun 2005 penulis lulus dari SMA Negeri 18 Medan dan pada tahun 2006 masuk ke Fakultas Pertanian USU melalui jalur ujian tertulis Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru. Penulis memilih Program Studi Pemuliaan Tanaman, Departemen Budidaya Pertanian Fakultas Pertanian. Tahun 2010 penulis menyelesaikan pendidikan Strata-1 pada Program Studi Pemuliaan Tanaman, Departemen Budidaya Pertanian Fakultas Pertanian. Penulis sempat bekerja sebagai Asisten Pribadi Dosen Fakultas Ekonomi dan membantu Program Studi PWD dan PW Sekolah Pascasarjana dalam hal administrasi mahasiswa.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul Keragaman Genetik Aren Asal Sulawesi Tenggara Berdasarkan Marka Random Amplified Polymorphic DNA. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih sebesarbesarnya kepada kedua orang tua penulis yang telah membesarkan dan mendidik penulis selama ini. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada Ibu Dr.Ir.Lollie Agustina P.Putri, M.Si (Ketua) dan Bapak Mohammad Basyuni, S.Hut, M.Si, Ph.D (Anggota) yang telah membimbing dan memberikan berbagai masukan berharga kepada penulis dari mulai menetapkan judul, melakukan penelitian sampai pada ujian akhir serta Ibu Dr. Diana Sofia, SP, M.Si (Penguji), Bapak Prof. Dr. Drs. Dwi Suryanto, M.Si (Penguji) dan Bapak Luthfi A.M. Siregar, SP, M.Agr.Sc, Ph.D (Penguji) yang memberikan berbagai masukan berharga kepada penulis. Disamping itu, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Dinas Peternakan Provinsi Sumatera Utara, Bapak Ahmad Suryadin, Bapak Efendi Manik, Ryan Iskandar SP, Srinidyanti Misrun SP, Giovanna Bastini Siagian SP, Mariana Romina Manik, Ahmad Kamal S.Pt, Marianus Sitepu SP, semua staf pengajar dan pegawai di Program Studi Agroekoteknologi. Semoga tesis ini bermanfaat. Medan, Desember 2014 Penulis
DAFTAR ISI ABSTRAK... i ABSTRACT... ii DAFTAR RIWAYAT HIDUP... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR TABEL... vi DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR LAMPIRAN... viii PENDAHULUAN Latar Belakang... 1 Perumusan Masalah... 3 Tujuan Penelitian... 4 Hipotesis Penelitian... 4 Manfaat Penelitian... 4 TINJAUAN PUSTAKA Deskripsi Tanaman Aren... 5 Keragaman Genetik... 8 Isolasi DNA... 9 Penanda Molekuler... 11 Polymerase Chain Reaction (PCR)... 13 RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA)... 14 BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian... 17 Bahan dan Alat... 17 Metode Isolasi DNA Pohon Aren... 18 Uji Kualitas DNA... 20 Uji Kuantitas DNA... 20 RAPD DNA Pohon Aren... 21 Elektroforesis Hasil Amplifikasi... 21 Analisis Data... 22 HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Profil Pita Hasil Isolasi DNA Tanaman Aren... 23 Analisis Profil Pita Hasil Amplifikasi PCR Tanaman Aren... 27 Analisis Kluster Tanaman Aren... 40 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan... 48 Saran... 48 DAFTAR PUSTAKA... 49 LAMPIRAN... 53
DAFTAR TABEL No. Hal 1. Daftar koleksi aren yang digunakan untuk analisis RAPD... 17 2. Urutan basa primer dari sepuluh primer yang digunakan... 18 3. Hasil amplifikasi sepuluh primer yang digunakan... 28 4. Polymorphic Information Content (PIC) pada sepuluh primer... 30 5. Perbedaan persentase pita polimorfik (%) antara aren asal Sulawesi Tenggara dan Sumatera Utara dengan primer yang sama... 40 6. Hasil koordinat faktorial dari matriks jarak ketidaksamaan genetik... 46
DAFTAR GAMBAR No. Hal 1. Bagian Tanaman Aren... 7 2. Elektroforegram uji kualitatif 27 DNA tanaman aren... 23 3. Elektroforegram amplifikasi 27 DNA aren dengan primer OPD 03... 31 4. Elektroforegram amplifikasi 27 DNA aren dengan primer OPH 12... 32 5. Elektroforegram amplifikasi 27 DNA aren dengan primer OPB 07... 32 6. Elektroforegram amplifikasi 27 DNA aren dengan primer OPD 16... 33 7. Elektroforegram amplifikasi 27 DNA aren dengan primer OPN 03... 34 8. Elektroforegram amplifikasi 27 DNA aren dengan primer OPC 12... 34 9. Elektroforegram amplifikasi 27 DNA aren dengan primer SB 19... 35 10. Elektroforegram amplifikasi 27 DNA aren dengan primer OPD 13... 35 11. Elektroforegram amplifikasi 27 DNA aren dengan primer OPH 09... 36 12. Elektroforegram amplifikasi 27 DNA aren dengan primer OPH 13... 37 13. Dendogram 21 aksesi tanaman aren asal Sulawesi Tenggara yang dianalisis berdasarkan matrix dissimilarity simple matching... 42 14. Profil radial Neighbour-Joining Tree (NJtree) dari 21 aksesi aren di Sulawesi Tenggara yang dianalisis berdasarkan matrix dissimilarity simple matching... 43 15. Analisis faktor Principal Coordinates Analysis (PCoA) aksis I (horizontal) dan aksis 2 (vertikal) yang dianalisis berdasarkan matrix dissimilarity simple matching... 46
DAFTAR LAMPIRAN No. Hal 1. Alur penelitian... 53 2. Koleksi 27 aksesi tanaman aren di Sulawesi Tenggara... 54 3. Peta lokasi sampel tanaman aren di Sulawesi Tenggara... 55 4. Pembuatan larutan stok dan bufer... 56 5. Proses isolasi DNA... 58 6. Proses uji kualitatif... 59 7. Proses PCR-RAPD... 60 8. Proses elektroforesis hasil PCR-RAPD... 61 9. Hasil uji kuantitatif 27 aksesi DNA tanaman aren... 62 10. Matriks jarak ketidaksamaan genetik pada 21 aksesi tanaman aren di Sulawesi Tenggara... 63