BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Spesies tomat secara alami tumbuh di Amerika Barat-Daya sepanjang pantai dan dataran tinggi dari sentral Equador melewati Peru, Chile Utara dan di kepulauan Galapagos (Bergougnoux, 2014). Budidaya tomat berasal dari tanaman tomat liar yang ditemukan di wilayah Andean dari Chile dan Peru (Gianessi et al., 2003). Sebagian besar pendahulu budidaya tomat adalah tomat cherry liar tersebar luas ke Meksiko, Colombia, Bolivia, dan negara Amerika Selatan lainnya (Peralta et al., 2008). Awal abad 16 orang Spanyol membawa tomat ke Eropa (Gianessi et al., 2003). Budidaya tomat di Eropa menjadi tersebar luas dalam dekade berikutnya di Spanyol, Italia dan Perancis. Tomat dibawa ke Asia oleh orang Spanyol yang berkunjung ke Filipina pada tahun 1564 (Anderson, 1988 dalam Nunn & Qian, 2010). Penyebaran tomat di Indonesia dimulai dari Filipina pada abad ke-18 (Gunawan, 2003 dalam Hapsari, 2010). Tanaman tomat merupakan komoditas sayuran yang dapat tumbuh dengan baik di dataran rendah sampai dataran tinggi (Astari et al., 2014). Beberapa kultivar tomat hibrida dataran rendah diantaranya kultivar Betavila F1, Fortuna F1 dan Tymoti F1. Kultivar tomat hibrida Betavila F1 dapat tumbuh dengan baik di dataran rendah dengan ketinggian 145-300 m. dpl. (Anonymous 2, 2015). Kultivar tomat Fortuna F1 dapat tumbuh di dataran rendah dengan ketinggian 50-650 m. dpl. (Anonymous 8, 2006). Kultivar tomat Tymoti F1 dapat tumbuh di dataran rendah dengan ketinggian 60-350 m. dpl. (Anonymous 9, 2011). 1
2 Pemilihan tomat kultivar dibandingkan dengan tomat varietas karena tomat kultivar tidak terlalu memerlukan adaptasi spesifik lokasi untuk tumbuh seperti tomat varietas dan memiliki daya hasil yang tinggi seperti kualitas buah yang baik sehingga dapat mengurangi kendala dalam penanaman tomat (Purwati, 2009). Selain itu, pemilihan ketiga kultivar tomat Betavila F1, Fortuna F1 dan Tymoti F1 dalam penelitian ini karena ketiga kultivar tomat ini memiliki daya tahan yang kuat terhadap serangan hama yaitu apabila terjadi serangan hama hanya mengenai pada bagian beberapa helai daun seperti daun menjadi keriting dan tidak mengenai pada bagian buah serta masa umur panen yang singkat sehingga dapat mengurangi kendala penelitian pengamatan karakter morfologi dan cocok dijadikan sebagai tanaman model dengan masa umur panen yang singkat (Anonymous 2, 2015; Anonymous 8, 2006; Anonymous 9, 2011). Buah tomat merupakan sumber makanan kesehatan yang penting karena buah tomat mengandung vitamin, mineral dan antioksidan (Frusciante et al., 2007). Antioksidan adalah molekul yang mampu melindungi sel dari kerusakan yang disebabkan oleh radikal bebas. Antioksidan mengakhiri reaksi ikatan radikal bebas dengan memutus reaksi radikal bebas yang berlangsung (Hamid et al., 2010). Keberadaan antioksidan di dalam tubuh manusia penting sebagai pertahanan pencegahan efek buruk dari radikal bebas seperti mencegah penyakit kanker dan penyakit kardiovaskuler (Udayaprakash, 2015). Contoh antioksidan yaitu beta-carotene, lycopene, vitamin C, vitamin E, dan vitamin A (Sies, 1997). Sumber antioksidan banyak terdapat dalam buah dan sayuran seperti wortel
3 mengandung beta karoten dan buah pepaya, semangka dan tomat mengandung likopen (Rodriguez-Amaya et al., 2006). Radikal bebas adalah molekul yang mengandung satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan. Aktivitas radikal bebas yang tidak terkontrol atau meningkat dapat menyebabkan kerusakan dalam tubuh (Pala & Gurkan, 2008). Radikal bebas dalam tubuh dapat menyebabkan kerusakan seperti kerusakan DNA yang menyebabkan mutagenesis dan karsinogenesis (Devasagayam et al., 2004). Akibat lain yang ditimbulkan oleh radikal bebas dalam tubuh manusia dapat menyebabkan berbagai penyakit seperti penyakit Alzheimer, abnormalitas jantung, penyakit ginjal, dan fibrosis. Namun, di dalam tubuh manusia terdapat antioksidan yang berperan mereduksi radikal bebas dengan cara berikatan dengan ikatan radikal bebas sehingga tidak merusak organ penting dalam tubuh (Sarma et al., 2010). Likopen adalah pigmen dalam tumbuhan yang memberikan warna merah pada tomat, semangka dan jambu biji (Xianquan et al., 2005). Likopen adalah karotenoid utama yang terdapat pada tumbuhan tomat dan berperan untuk karakteristik warna merah pada buah tomat (Lenucci et al., 2006). Likopen berkhasiat sebagai antioksidan yang dapat menangkal radikal bebas yang merusak sel-sel dalam tubuh (Fadilah, 2012). Tomat dan produk olahannya merupakan sumber makanan yang kaya akan likopen (Xianquan et al., 2005). Tomat memiliki tiga gen lycopene yakni Lcy-b, Cyc-b dan Lcy-e. Gen Lcy-b diekspresikan pada daun, bunga dan buah sampai tahap pematangan buah. Gen Cyc-b mengkode kromoplas dan lycopene beta cyclase yang hanya
4 diekspresikan oleh bunga dan pada tahap pematangan buah (Dalal et al., 2010). Gen Lcy-e yang mengkode enzim lycopene epsilon cyclase diekspresikan di daun dan buah. Selain itu ketiga gen lycopene ini juga terdapat pada tanaman lainnya yaitu terdapat pada tanaman jeruk (Jian-cheng et al, 2013). Sekuen dari hasil sekuensing berupa persamaan dan perbedaan urutan basa nukleotida dan similaritas urutan basa nukleotida lycopene beta cyclase menentukan seberapa jauh dekat hubungan kekerabatan antara tomat dengan cabai (Ronen et al., 2000). Pemilihan gen Lcy-b dalam penelitian ini berdasarkan penelitian sebelumnya, sebagai alat penelitian molekular dalam mempelajari gen biosintesis karotenoid pada tanaman bukan model (Zhao et al., 2014). Selain itu, menurut Ronen et al., (2000), gen Lcy-b dapat digunakan untuk mempelajari jalur biosintesis karotenoid sampai gen ini menghasilkan beta karotenoid pada tanaman tomat. B. Permasalahan Dari latar belakang dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut. 1. Bagaimana hubungan kekerabatan fenetik ketiga kultivar tomat Betavila F1, Fortuna F1 dan Tymoti F1 berdasarkan karakter morfologi? 2. Bagaimana karakter molekular berupa panjang ukuran amplikon gen lycopene beta cyclase pada tiga kultivar tomat Betavila F1, Fortuna F1 dan Tymoti F1? 3. Bagaimana similaritas sekuen gen lycopene beta cyclase pada tiga kultivar tomat Betavila F1, Fortuna F1 dan Tymoti F1 dengan sekuen gene bank dan out-group Capsicum annum?
5 4. Bagaimana hubungan kekerabatan antara ketiga kultivar tomat Betavila F1, Fortuna F1, dan Tymoti F1 dan hubungan kekerabatan dengan kultivar tomat yang lain dari sekuen gen lycopene beta cyclase dan sekuen gen lycopene beta cyclase out-group Capsicum annum? C. Tujuan 1. Mengetahui hubungan kekerabatan fenetik ketiga kultivar tomat Betavila F1, Fortuna F1 dan Tymoti F1 berdasarkan karakter morfologi. 2. Melakukan proses PCR untuk mengetahui panjang ukuran amplikon gen lycpene beta cyclase pada tiga kultivar tomat Betavila F1, Fortuna F1 dan Tymoti F1. 3. Membandingkan similaritas sekuen gen lycopene beta cyclase pada tiga kultivar tomat Betavila F1, Fortuna F1 dan Tymoti F1 dengan sekuen gene bank dan outgroup Capsicum annum. 4. Merekonstruksi hubungan kekerabatan antara ketiga kultivar Betavila F1, Fortuna F1 dan Tymoti F1 dan hubungan kekerabatan dengan kultivar tomat yang lain dari sekuen gen lycopene beta cyclase dan sekuen gen lycopene beta cyclase outgroup Capsicum annum. D. Manfaat 1. Mengetahui hubungan kekerabatan fenetik ketiga kultivar tomat Betavila F1, Fortuna F1 dan Tymoti F1 berdasarkan karakter morfologi. 2. Sebagai informasi mengenai panjang ukuran amplikon gen lycopene beta cyclase dari tiga kultivar tomat Betavila F1, Fortuna F1 dan Tymoti F1.
6 3. Sebagai informasi mengenai karakter molekular perbandingan similaritas sekuen gen lycopene beta cyclase kultivar tomat Betavila F1, Fortuna F1 dan Tymoti F1 dengan sekuen gene bank dan outgroup Capsicum annum. 4. Mengetahui hubungan kekerabatan antara ketiga kultivar tomat Betavila F1, Fortuna F1 dan Tymoti F1 dan hubungan kekerabatan dengan kultivar tomat lain dari sekuen gen lycopene beta cyclase dan sekuen gen lycopene beta cyclase outgroup Capsicum annum. 5. Sebagai informasi kekerabatan fenetik untuk mengetahui keseragaman karakter morfologi dari ketiga kultivar tomat yang berguna untuk menyilangkan kultivar tomat berdasarkan karakter morfologi yang unggul dan informasi kekerabatan molekular berdasarkan gen Lcy-b sebagai strategi transgenik untuk memodifikasi kandungan karotenoid yang meningkatkan nutrisi buah tomat.