1 IDENTIFIKASI FRAGMEN DNA GENOMIK KELAPA SAWIT (Elaeis guineensis Jacq.) HASIL PCR (Polymerase Chain Reaction) MENGGUNAKAN PRIMER SPESIFIK UNTUK BETA KAROTEN SKRIPSI OLEH : ALEXANDER M. LUTHFI / 110301249 PEMULIAAN TANAMAN PROGRAM STUDI AGROEKOTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2016
2 IDENTIFIKASI FRAGMEN DNA GENOMIK KELAPA SAWIT (Elaeis guineensis Jacq.) HASIL PCR (Polymerase Chain Reaction) MENGGUNAKAN PRIMER SPESIFIK UNTUK BETA KAROTEN SKRIPSI OLEH : ALEXANDER M. LUTHFI / 110301249 PEMULIAAN TANAMAN Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mendapatkan Gelar Sarjana Pertanian di Program Studi Agroekoteknologi Fakultas Pertanian, Medan PROGRAM STUDI AGROEKOTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2016
3 Judul : Identifikasi Fragmen DNA Genomik Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq.) Hasil PCR (Polymerase Chain Reaction) Menggunakan Primer Spesifik Untuk Beta Karoten Nama : Alexander M. Luthfi NIM : 110301249 Prodi : Agroekoteknologi Minat Studi : Pemuliaan Tanaman Disetujui oleh : Komisi Pembimbing Dr. Ir. Lollie Agustina P.Putri, M.Si Ketua Ir. Revandy Iskandar M. Damanik,M.Si, M.Sc, Ph.D Anggota Mengetahui : Prof. Dr. Ir. T. Sabrina, M.Sc Ketua Program Studi Agroekoteknologi
ABSTRACT ALEXANDER M. LUTHFI: Identification of genomic DNA fragments of palm oil with PCR products using specific primer for beta carotene, supervised by LOLLIE AGUSTINA P. PUTRI and REVANDY I. M. DAMANIK. The aim of the research was to identify genomic DNA fragments of palm oil with PCR products by using spesific primer for beta carotene. This research was conducted in Plant Tissue Culture Laboratory, Faculty of Agriculture, University of Sumatera Utara and Bio Molecular Laboratory PT. Socfin Indonesia SSPL Bangun Bandar, Dolok Masihul, Serdang Bedagai-Sumatera Utara, from February to August 2016. A total of 38 palm oil samples issued by PT. Socfin Indonesia was identified using specific Beta primer of molecular marker for beta carotene The results showed band patterns a total of 16 amplicons. Polymorphism percentage was indicated at 100%. There was differences in band patterns on samples derived from the same individual but different sources of isolated plant tissues. In this research DNA fragments was obtained ranged from ± 156 3029 bp. Dendogram analysis spread 38 samples into three main groups and molecular diversity that can be explained using Beta primer was 56.19 %. Keywords: beta carotene, palm oil, polymerase chain reaction, spesific primer i
ABSTRAK ALEXANDER M. LUTHFI: Identifikasi Fragmen DNA Genomik Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq.) Hasil PCR (Polymerase Chain Reaction) Menggunakan Primer Spesifik untuk Beta Karoten, dibimbing oleh LOLLIE AGUSTINA P. PUTRI dan REVANDY I. M. DAMANIK. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi fragmen DNA genomik kelapa sawit hasil PCR dengan menggunakan primer spesifik untuk beta karoten. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Kultur Jaringan Tanaman, Fakultas Pertanian, dan Laboratorium Bio Molekuler PT. Socfin Indonesia SSPL Bangun Bandar, Dolok Masihul, Serdang Bedagai- Sumatera Utara, dimulai dari bulan Februari hingga Agustus 2016. Sebanyak 38 sampel dari tanaman kelapa sawit yang dikeluarkan oleh PT. Socfin Indonesia diidentifikasi menggunakan marka molekuler primer spesifik Beta untuk karakter beta karoten. Hasil penelitian menunjukkan pola pita sebanyak 16 amplikon. Persentase polimorfisme yang dihasilkan sebesar 100%. Terdapat perbedaan pola pita pada sampel yang berasal dari individu yang sama tetapi berbeda sumber bagian tanaman yang diisolasi. Pada penelitian ini diperoleh fragmen DNA dengan ukuran berkisar ± 156 bp 3029 bp. Analisis dendogram membagi 38 sampel menjadi tiga kelompok utama dan keragaman molekuler yang dapat dijelaskan dengan primer Beta sebesar 56.19 %. Kata kunci: beta karoten, kelapa sawit, polymerase chain reaction, primer spesifik ii
RIWAYAT HIDUP Alexander Muhammad Luthfi dilahirkan di Jakarta Pusat pada tanggal 08 Agustus 1993 dari Ayahanda Ali Abuzar dan Ibunda Irzida Tanjung. Penulis merupakan putra kedua dari empat bersaudara. Pendidikan formal yang pernah ditempuh adalah SD Muhammadiyah 31 Medan lulus pada tahun 2005, SMP Negeri 7 Medan lulus tahun 2008, pada tahun 2011 penulis lulus dari SMA Negeri 4 Medan dan pada tahun yang sama lulus seleksi penerimaan mahasiswa baru melalui jalur Ujian Masuk Bersama (UMB) pada program studi Agroekoteknologi Fakultas Pertanian, Medan kemudian memilih minat Pemuliaan Tanaman. Penulis melaksanakan Praktek Kerja Lapangan (PKL) di Kebun Papaso PT. Permata Hijau Group (PHG) Padang Lawas, Sumatera Utara pada bulan Juli sampai dengan Agustus 2014 dan penelitian di Socfindo Seed Production and Laboratories Bangun Bandar, Desa Martebing, Kecamatan Dolok Masihul, Kabupaten Serdang Bedagai, Sumatera Utara pada bulan Mei Agustus 2016. Selama mengikuti perkuliahan, penulis berkesempatan membantu dosen sebagai asisten dalam menjalankan praktikum Bioteknologi Sub Pemuliaan Tanaman tahun 2015, Dasar Pemuliaan Tanaman tahun 2015 2016, Genetika Populasi dan Kuantitatif tahun 2015 2016, Genetika Molekuler tahun 2015 2016. Selain itu penulis menjadi anggota dalam organisasi Himpunan Mahasiswa Agroekoteknologi (Himagrotek). iii
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT karena atas berkat dan rahmat-nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Identifikasi Fragmen DNA Genomik Kelapa Sawit (Elaeis Guineensis Jacq.) Hasil PCR (Polymerase Chain Reaction) Menggunakan Primer Spesifik untuk Beta Karoten yang merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana pertanian di Program Studi Agroekoteknologi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada Ibu Dr. Ir. Lollie Agustina P. Putri M.Si, selaku ketua pembimbing dan Bapak Ir. Revandy I. M. Damanik, M.Si., M.Sc., Ph.D, selaku anggota pembimbing yang telah memberikan arahan dan bimbingan serta kritik dan saran sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Ucapan terimakasih juga disampaikan kepada orang tua tercinta Ibunda Irzida Tanjung, Nenek Hj. Syamsimar Ali, Ayahanda Ali Abuzar atas kasih sayang, seluruh dukungan, dan do anya kepada penulis. Kepada saudara tersayang Muhammad Abuzar Algifari, Azalia Qatrunnada Rabbani, dan Irdiana Syahrani atas semangat dan do anya. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada pihak Socfindo Seed Production and Laboratories (SSPL) Bangun Bandar yaitu Bapak H. Indra Syahputra, Bapak Denny Arifiyanto, dan Bapak Dadang Afandi beserta seluruh staff, Kak Pipit, Bang Hanafi beserta seluruh karyawan yang telah memberikan izin serta membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian. Kepada mentor Arnen Pasaribu, rekan sepenelitian Rika Hardianti, Ana Christin Simbolon, dan iv
Dian Arvita, laboran Kak Asni dan Bang Rudi, sahabat-sahabat terbaik Ario Wibowo, Adib Satria Sukma Nasution, Karno Andhika Pasaribu, Nurhadi Satrio, Nur Ismayani, Cut Tia Mardi, Dewi Maya Sari Sihombing, Yohana Marizsa Purba, Zulfah Siregar, Tria Mentari Siregar, Muhammad Isa, Radinal Muhammad Fikri Nasution, Iqbal Heryanto, Martin Binarta Ginting, Suardhi Tanjung, Ari Fradana Nasution, teman-teman Pemuliaan Tanaman 2011 2013, dan Agroekoteknologi 2011 atas semangat, motivasi, dan bantuan selama penulis melaksanakan kuliah dan penelitian. Dan tidak lupa pula kepada seluruh dosen-dosen Fakultas Pertanian yang telah memberikan ilmu dan pembelajarannya sehingga penulis dapat menyelesaikan kuliahnya. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Akhir kata semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan, Desember 2016 Penulis v
DAFTAR ISI ABSTRACT... i ABSTRAK... ii RIWAYAT HIDUP... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR LAMPIRAN... x PENDAHULUAN Latar Belakang... 1 Tujuan Penelitian... 4 Kegunaan Penulisan... 4 Manfaat Penelitian... 4 TINJAUAN PUSTAKA Botani Tanaman... 6 Syarat Tumbuh... 8 PCR (Polymerase Chain Reaction)... 9 Genetik Beta Karoten... 12 Primer Spesifik... 14 BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian... 16 Bahan dan Alat Penelitian... 16 Metode Penelitian... 17 PELAKSANAAN PENELITIAN Pengambilan Sampel... 18 Isolasi DNA... 18 Uji Kuantitas... 19 Uji Kualitas... 20 Amplifikasi dan Genotiping... 21 Elektroforesis... 22 Analisis Data... 22 Penentuan ukuran pita hasil PCR... 22 Analisis hubungan genetik... 22 HASIL DAN PEMBAHASAN... 24 vi
Hasil... 24 Uji kualitas... 26 Keragaan primer spesifik dan ukuran pasangan basa pita... 29 Analisis hubungan genetik... 33 Pita spesifik... 36 Pembahasan... 36 KESIMPULAN DAN SARAN... 42 Kesimpulan... 42 Saran... 42 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vii
DAFTAR TABEL No. Hal. 1. Proses amplifikasi PCR... 22 2. Identitas sampel yang dikeluarkan oleh PT. Socfin Indonesia... 25 3. Hasil Amplifikasi Produk PCR Primer Beta... 30 4. Hasil Amplifikasi Produk PCR Primer Beta... 31 5. Hasil Amplifikasi Produk PCR Primer Beta... 32 viii
DAFTAR GAMBAR No. Hal. 1. Skema tahapan amplifikasi DNA pada PCR... 11 2. Profil uji kualitas DNA sampel kelapa sawit dengan gel agarose 2.0 %... 26 3. Profil uji kualitas DNA sampel kelapa sawit dengan gel agarose 2.0 %... 26 4. Profil uji kualitas DNA sampel kelapa sawit dengan gel agarose 2.0 %... 26 5. Profil uji kualitas DNA sampel kelapa sawit dengan gel agarose 2.0 %... 27 6. Profil uji kualitas DNA sampel kelapa sawit dengan gel agarose 2.0 %... 27 7. Profil uji kualitas DNA sampel kelapa sawit dengan gel agarose 2.0 %... 27 8. Profil uji kualitas DNA sampel kelapa sawit dengan gel agarose 2.0 %... 28 9. Profil uji kualitas DNA sampel kelapa sawit dengan gel agarose 2.0 %... 28 10. Profil elektroforegram produk PCR primer Beta pada beberapa sampel kelapa sawit... 29 11. Profil elektroforegram produk PCR primer Beta pada beberap sampel kelapa sawit... 30 12. Profil elektroforegram produk PCR primer Beta pada beberapa sampel kelapa sawit... 31 13. Faktorial analisis PCoA (Principal Coordinates Analysis) aksis 1 (horizontal) dan aksis 2 (vertikal) dengan marka primer Beta... 34 14. Profil filogenik Neighbor-Joining dari 38 sampel DNA stok kelapa sawit berdasarkan Matrix Dissimilarity Simple Matching... 35 ix
DAFTAR LAMPIRAN No. Hal. 1. Profil elektroforegram perbandingan primer SSR-3574... 46 2. Profil elektroforegram perbandingan primer SSR-3574... 46 3. Profil elektroforegram pengulangan proses PCR dengan Primer Beta pada sampel bagian akar... 47 4. Profil elektroforegram yang dianalisis menggunakan UVITEC FIREREADER... 47 5. Profil elektroforegram yang dianalisis menggunakan UVITEC FIREREADER... 48 6. Pembuatan larutan stok dan buffer... 48 7. Hasil uji kuantitas dengan nanospektrometer... 51 8. Data binari skoring... 52 9. Data PCoA (Principal Coordinates Analysis)... 54 10. Data dissimilarity index... 56 11. Data ukuran pasangan basa amplikon DNA... 57 12. Data ukuran pasangan basa amplikon DNA... 58 13. Data ukuran pasangan basa amplikon DNA... 59 14. Foto kegiatan penelitian... 60 x