3 TINJAUAN PUSTAKA Aves (Bangsa Burung

TINJAUAN PUSTAKA
Aves (Bangsa Burung)
Burung atau aves adalah hewan yang memiliki bulu, tungkai atau lengan
depan termodifikasi untuk terbang, tungkai belakang teradaptasi untuk berjalan,
berenang dan hinggap, paruh tidak bergigi, jantung memiliki empat ruang, rangka
ringan memiliki kantong udara, berdarah panas, tidak memiliki kandung kemih dan
bertelur (Welty, 1982). Burung diklasifikasikan dalam kingdom Animalia, filum
Chordata, subfilum Vertebrata, dan kelas Aves.
Alikondra (2010) menjelaskan bahwa domestikasi adalah suatu urutan proses
pembentukan spesies dalam suatu populasi yang semakin lama semakin disesuaikan
dengan keadaan tidak liar, melalui mekanisme-mekanisme penjinakan dari banyak
generasi untuk mendekati/mencapai tuntutan kebutuhan manusia. Berdasarkan proses
domestikasi kelas Aves terbagi menjadi unggas dan burung.
Unggas
Unggas merupakan jenis (spesies) burung yang telah mengalami domestikasi
dan mempunyai manfaat utama sebagai penghasil pangan (Donham dan Haase,
1980). Beberapa jenis unggas seperti ayam Kampung, itik, puyuh dan merpati
dijelaskan dibawah ini:
Ayam Kampung. Ayam kampung (Gallus gallus domesticus) memiliki kekerabatan
yang dekat dengan dua sub spesies dari ayam hutan merah (G. gallus spadiceus) di
China dan ayam hutan merah (G. gallus gallus) di Thailand (Sulandari dan Zein,
2009). Ayam kampung didefinisikan sebagai ayam yang tidak mempunyai ciri-ciri
khas tertentu, dengan kata lain penampilan fenotipenya masih sangat beragam. Sifatsifat kualitatif seperti warna bulu, warna kulit dan bentuk jengger yang sangat
bervariasi (Sartika dan Iskandar, 2007; Sartika, 2000). Ayam kampung jantan
memiliki bulu ekor sama panjang dengan panjang tubuh dan berpenampilan gagah,
sedangkan betina bulu ekor lebih pendek dari panjang tubuh, memiliki ukuran badan
dan kepala lebih kecil (Gambar 1).
Itik. Itik merupakan salah satu ternak unggas yang dikenal sebagai penghasil telur
dan daging. Itik jantan memiliki ukuran tubuh yang lebih besar dibandingkan dengan
3
itik betina (Brahmantiyo et al., 2003). Itik liar mengalami perubahan morfologi yang
bervariasi sesuai dengan tempat berkembangnya setelah mengalami domestikasi
seperti itik alabio, itik tegal, itik mojosari dan lain-lain (Srigandono, 1997). Pola
warna bulu itik mojosari sebagian besar didominasi oleh warna lurik-coklat gelap.
Variasi warna diantaranya adalah kombinasi warna lurik dengan belang putih pada
daerah leher dan bagian dada. Dari sebagian kecil dari populasi itik mojosari muncul
warna bulu putih polos (Suparyanto, 2003) (Gambar 1).
Puyuh. Puyuh merupakan jenis Aves yang tidak dapat terbang, ukuran tubuh relatif
kecil dan berkaki pendek. Puyuh merupakan penghasil daging dan telur sehingga
sering dipelihara oleh masyarakat (Minvielle, 2004). Puyuh jantan dan betina dapat
dibedakan dari pola warna. Ciri-ciri puyuh jantan yaitu pada bagian bulu kepala
sampai ke bagian belakang terdapat warna putih yang berbentuk garis melengkung
tebal, bulu leher, dan dadanya yang berwarna cokelat muda (cinamon) tanpa ada
bercak kehitaman, bulu punggung berwarna campuran cokelat gelap, abu-abu dengan
garis putih dan bulu sayap seperti bulu punggung dengan belang kehitaman. Ciri-ciri
puyuh betina yaitu warna bulu pada kerongkongan dan dada bagian atas berwarna
cokelat muda lebih terang (sawo matang) dengan bercak cokelat tua atau kehitamhitaman (Kasiyati, 2009) (Gambar 1).
Merpati. Merpati termasuk dalam Familia Columbidae dari Ordo Columbiformes.
Merpati termasuk dalam kelas unggas yang telah lama dikenal di Indonesia dengan
sebutan burung dara. Merpati Indonesia merupakan jenis merpati lokal yang berasal
dari merpati liar (Columba livia) yang telah lama dibudidayakan dan asal
penyebarannya dari Eropa (Antawidjaja, 1988). Merpati merupakan salah satu
plasma nutfah di Indonesia. Para hobies menjadikan merpati sebagai hewan
kesayangan untuk dijadikan merpati balap (Darwati et al., 2010). Merpati dapat
dibedakan jenis kelaminnya setelah dewasa kelamin. Merpati betina biasanya lebih
kecil dan tidak terlalu ribut sewaktu kawin, sedangkan merpati jantan tubuhnya lebih
besar, lebih kasar, lehernya lebih tebal dan saat sedang kawin, jantan membuat
gerakan melingkar, memekarkan bulu ekor dan merebahkan bulu sayapnya (Blakely
& Bade, 1994) (Gambar 1).
4
Burung
Burung merupakan salah satu jenis satwa liar yang hidup di dalam ekosistem
alam dengan jumlah populasi yang tinggi. Fimbel et al (2001) menyebutkan bahwa
fungsi ekologis burung yaitu sebagai pollinator, penyebar dan pemangsa benih.
Indonesia memiliki kekayaan hayati berupa burung yang berlimpah. Populasi burung
saat ini mengalami penurunan karena meningkatnya populasi manusia sehingga
habitat asli burung menjadi terganggu. Tingginya permintaan pasar juga salah satu
faktor yang menyebabkan menurunnya populasi burung endemik Indonesia di alam.
Hal ini menyebabkan perlunya pengembangbiakan yang diharapkan mampu
meningkatkan populasi dan kelestariannya dengan upaya penangkaran. Alikondra
(2010) menyebutkan bahwa penangkaran satwa liar adalah perkembangbiakan dan
pemeliharaan satwa liar dalam keadaan terkurung oleh manusia untuk mencapai
sasaran tertentu. Beberapa jenis burung yang saat ini populasinya menurun akibat
tingginya permintaan pasar yaitu kakatua kecil jambul kuning, kakatua molukan dan
beo Nias.
Kakatua Kecil Jambul Kuning dan Kakatua Molukan. Burung kakatua merupakan jenis burung yang sangat dekat dan banyak digemari oleh masyarakat karena
perilaku yang khas, lucu, riang dan suka menirukan suara. Burung kakatua
merupakan spesies endemik Indonesia (Gambar 1). Indonesia memiliki 77 spesies
dari burung paruh bengkok (Ordo: Psttaciformes, Family: Pssittacidae) yaitu 61
spesies diantaranya masuk ke dalam daftar perdagangan pasar internasional sejak
tahun 1983-1999. Hal ini menyebabkan populasi burung ini mendekati kepunahan
akibat permintaan pasar yang tinggi. Semua burung paruh bengkok Indonesia
terdaftar dalam Appendix CITES yaitu Appendix I (terancam punah) sebanyak 4
spesies dan Appendix II (genting) sebanyak 73 spesies. Salah satu spesies yang
termasuk dalam Appendix I yaitu kakatua molucan (Cacatua moluccensis)
(Soehartono dan Mardiastuti, 2002).
Beo Nias
Burung beo merupakan burung yang paling pintar berbicara di dunia. Burung
ini dapat menirukan suara yang didengarnya dengan cermat (Gambar 1). Burung beo
memiliki sebutan yang berbeda-beda di setiap daerah di Indonesia dan dalam bahasa
5
Inggris disebut Mynah (Campbell dan Lack, 1985). Burung beo adalah burung
monomorfik yaitu sulit dibedakan antara jantan dan betina. Hampir semua jenis
burung beo terancam kelestariannya akibat penangkapan dari habitat alaminya.
Burung beo termasuk daftar burung paruh bengkok yang popular dalam pedagangan
burung internasional (Soehartono dan Mardiastuti, 2002).
Gambar 1. Beberapa Jenis Aves: Ayam Kampung Jantan (A.1) dan Betina (A.2)1,
Puyuh Jantan (B.1) dan Betina (B.2)2, Itik Jantan (C.1) dan Betina (C.2)3,
Merpati (D)4, Beo Nias (E)5, Kakatua Molukan (F)6, dan Kakatua Kecil
Jambul Kuning (G)7.
Sumber: 1(Candrawati, 2007)
2
(www.cybex.deptan.go.id)
3
(www.litbang.deptan.go.id)
4
(www.karantina.deptan.go.id)
5
(Shepherd, 2006)
6
(Harrison, 2005)
7
(Harrison, 2005)
Penentuan Jenis Kelamin pada Aves
Penentuan jenis kelamin pada aves dapat dilakukan dengan beberapa cara
yaitu secara non molekuler dan secara molekuler. Penentuan jenis kelamin secara
non molekuler diantaranya yaitu autosexing, vent sexing, karyotyping, steroid sexing
pada feses dan laparoskopi. Penentuan jenis kelamin secara molekuler umumnya
menggunakan metode Polymerase Chain Reaction (PCR) dengan menggunakan
penanda genetik khusus jenis kelamin (Cerit dan Avanus, 2007a). Cara-cara untuk
menentukan jenis kelamin secara non molekuler ini memiliki beberapa kelemahan.
Cara penentuan jenis kelamin secara non molekuler yaitu sebagai berikut:
6
Autosexing. Penentuan jenis kelamin day old chick (DOC) merupakan pekerjaan
yang sangat penting dalam reproduksi di suatu pembibitan. Fakta menarik mengenai
jenis kelamin DOC yang baru menetas dapat diketahui dari bulu menggunakan gen
marker K-k yang berlokasi pada kromosom sex Z. Saat menetas jantan dilihat dari
pertumbuhan bulu primer yang lambat, sementara itu betina diketahui dari
pertumbuhan bulu primer yang lebih cepat. Hal ini menjadi cara yang mudah, tingkat
akurasi yang tinggi dan cepat dalam menentukan jenis kelamin pada ayam sehingga
sering digunakan di pembibitan unggas skala industri (Mincheva et al., 2012).
Autosexing ayam diketahui dari warna bulu akibat mutasi yang terpaut kelamin.
Jantan dan betina dapat diidentifikasi saat penetasan melalui warna bulunya yang
unik (Elbrecht dan Smith, 1992).
Vent Sexing. Vent sexing merupakan metode yang dipopulerkan oleh seorang
profesor Jepang, Kiyoshi Masui pada tahun 1930. Metode ini mengidentifikasi jenis
kelamin berdasarkan area kloaka untuk melihat keberadaan alat kelamin jantan.
Metode itu membutuh orang yang terlatih dan banyak pengalaman. Vent sexers yang
sangat terlatih dengan mudah mengidentifikasi jenis kelamin day old chick (DOC)
dengan tingkat keberhasilan hingga 95%. Seorang ahli juga dapat mengalami
kesalahan dalam mengidentifikasi burung yang monomorfik (Bramwell, 2003).
Laparoskopi (Pembedahan). Karakteristik saluran reproduksi dapat langsung
dilihat dengan menggunakan laparoskopi. Gonad burung dewasa lebih mudah
divisualisasi dibandingkan dengan anakan. Metode ini dilakukan dengan penyayatan
kecil pada sisi kiri tubuh burung sehingga memiliki resiko yang tinggi yaitu cedera
pada organ vital burung yang dibedah. Pemeriksaan ini dapat berbahaya dan bahkan
mematikan burung tersebut (Swengel, 1996; Cerit dan Avanus, 2007a).
Steroid Sexing pada feses. Metode ini didasarkan pada tingkat hormon
estrogen/testosterone (E/T) dalam kotoran burung. Kotoran burung betina memiliki
rasio E/T yang tinggi daripada burung jantan. Hasil terbaik dapat diperoleh dari
burung-burung dewasa selama musim kawin dan dilakukan pada feses segar
(Swengel, 1996; Cerit dan Avanus, 2007a).
7
Karyotyping. Sumber untuk isolasi kromosom dan penentuan kariotipe dapat
diperoleh dari kultur sel yang umumnya berasal dari bulu atau sel darah. Sebagian
besar kromosom spesies burung adalah mikrokromosom sehingga sulit untuk
menghitung mikrokromosom ini secara akurat. Kromosom Z memiliki ukuran yang
lebih besar dibandingkan dengan kromosom W (Archawaranon, 2004). Kelemahan
dari metode ini yaitu prosedur yang memakan waktu lama (Cerit dan Avanus, 2007a)
Gen CHD (Chromo Helicase DNA Binding)
Gen Chromo Helicase DNA binding (CHD) merupakan suatu gen penanda
jenis kelamin pada Aves. Gen CHD berada di kromosom Z dan W, yang terdiri dari
CHD-Z (berada pada kromosom Z) dan CHD-W (berada pada kromosom W)
(Dubiec dan Zagalska-Neubauer, 2006). Gen CHD (chromo helicase DNA binding)
merupakan gen pertama yang berlokasi di kromosom W (CHD-W) pada aves
(Griffiths and Tiwari, 1995). CHD-Z berlokasi pada kromosom Z (Griffiths and Korn
1997), yang ada pada dua jenis kelamin (ZZ dan ZW). Struktur protein dari CHD-Z
dan CHD-W diketahui memiliki perbedaan yang sangat sedikit (Fridolfson dan
Ellergen, 1999). Sejauh ini hanya sedikit gen yang terdapat pada kromosom W untuk
mengidentifikasi jenis kelamin pada Aves, namun gen yang paling umum digunakan
yaitu gen CHD.
Aves mempunyai kromosom sex yang berbeda dibandingkan dengan
mamalia. Sifat heterogametik pada burung dimiliki oleh betina (ZW) sedangkan
jantan merupakan homogametik (ZZ) (Ellergren, 1996). Gen CHD
(Chromo
Helicase DNA binding) dapat menunjukkan perbedaan antara alel Z dan W pada
betina (Griffiths et al., 1996). Perbedaan ini terjadi karena adanya keterpautan
(linkage) antara posisi gen CHD dengan kromosom kelamin pada Aves (kromosom Z
dan W) (Griffith dan Korn, 1997).
Sejak ditemukannya perbedaan pada gen jenis kelamin CHD-Z dan CHD-W
pada kebanyakan jenis burung, kemudian gen ini diamplifikasi dengan PCR
(Griffiths et al., 1998; Kahn et al., 1998; Fridolfsson dan Ellegren, 1999). Banyak
primer yang telah didesain untuk mengenali ukuran intron yang berbeda pada gen
CHD. Namun primer yang paling sering digunakan untuk mengidentifikasi jenis
kelamin pada Aves yaitu P2 dan P8 (Griffiths et al., 1998).
8
Isolasi DNA Total
Teknik PCR memerlukan suatu DNA cetakan (DNA template) yang nantinya
akan diperbanyak secara in vitro. DNA cetakan didapatkan dari hasil ekstraksi dan
purifikasi suatu sel, jaringan atau organ. Sebagian besar DNA pada sel hewan
terdapat di dalam inti dan sebagian yang lain terdapat di organel seperti mitokondria.
Ekstraksi dan purifikasi DNA pada prinsipnya adalah suatu cara atau metoda untuk
memisahkan DNA total dari komponen sel lainnya (Sulandari dan Zein, 2003).
Setiap sel atau jaringan yang memiliki DNA memungkinkan untuk dilakukan
ekstraksi DNA. Namun kualitas dan jumlah DNA yang diperoleh dapat bervariasi
tergantung asal jaringan, metode penyimpanan, dan cara ekstraksi. Ekstraksi DNA
dari fosil, rambut atau bulu, dan feses biasanya lebih sulit dilakukan (Taberlet et al.
1996).
Prinsip metode purifikasi pada semua jaringan hewan tidak jauh berbeda,
yaitu terdiri atas tiga tahapan utama. Tiga tahapan tersebut secara berurutan adalah
penghancuran (lisis) membran sel, pemisahan material DNA dari material organik sel
lain, dan pemisahan DNA dari larutannya (presipitasi) (Sambrook et al. 1989).
Secara umum dalam studi molekuler burung, DNA total didapatkan dari hasil
ekstraksi dan purifikasi darah lengkap (whole blood). Inhibitor (penghambat) yang
terdapat pada beberapa jaringan memerlukan perlakuan khusus dalam proses
ekstraksi sehingga hasilnya akan sulit untuk di PCR. Ekstraksi DNA dapat dilakukan
secara manual ataupun menggunakan DNA extraction kit (kit). Ekstraksi DNA
dengan menggunakan kit umumnya menghasilkan DNA dengan kualitas yang lebih
baik (Schill, 2007).
Bulu merupakan struktur khusus sebagai penciri dalam kelas Aves. Bulu
burung mempunyai prospek menjadi sumber DNA karena pada pangkal bulu
(calamus) banyak mengandung sel epitel. Bulu dapat diperoleh secara langsung
(pada saat mabung) maupun tak langsung (dicabut) dengan tingkat resiko kecil pada
burung tersebut. Namun karena pada bulu banyak mengandung unsur keratin dan
sudah mengeras, maka sulit untuk didapatkan DNAnya. Komponen bulu terdiri dari
α dan β-keratin yang tersusun oleh bermacam-macam asam amino (Harrap dan
Woods, 1964).
9
Seleksi Menggunakan Penanda Molekuler
Metode seleksi sederhana berdasarkan informasi fenotipe telah banyak
dilakukan untuk perbaikan produktivitas ternak, namun terdapat beberapa
keterbatasan seperti perbedaan jenis kelamin dan sifat-sifat yang sulit atau mahal
untuk diukur dan diamati (Vischer et al., 2000). Salah satu metode untuk mengatasi
kelemahan tersebut adalah dengan melakukan seleksi menggunakan penanda
molekuler.
Poymerase Chain Reaction (PCR) merupakan suatu reaksi in vitro untuk
menggandakan jumlah molekul DNA pada target tertentu dengan DNA baru yang
berkomplemen dengan molekul DNA target tersebut dengan bantuan enzim dan
oligonukleotida sebagai primer dalam suatu thermocycler. Panjang target DNA
berkisar antara puluhan sampai ribuan nukleotida yang posisinya diapit sepasang
primer. Primer yang berada sebelum daerah target disebut sebagai primer forward
dan yang berada setelah daerah target disebut primer reverse. Enzim yang digunakan
sebagai pencetak rangkaian molekul DNA baru dikenal sebagai enzim polymerase.
Untuk mencetak rangkaian tersebut dalam teknik PCR, diperlukan juga dNTPs
(deoxynucleoside triphosphat) yang mencakup dATP (nukleotida berbasa Adenine),
dCTP (Cytosine), dGTP (Guanine) dan dTTP (Tymine) (Muladno, 2002).
Proses PCR terdiri dari tiga tahapan yaitu : (1) Denaturasi, yaitu perubahan
struktur DNA utas ganda menjadi utas tunggal, (2) Annealing, yaitu penempelan
primer pada sekuens DNA komplementer yang akan diperbanyak, dan (3) Ekstensi,
yaitu pemanjangan primer oleh DNA polymerase. PCR biasanya berlangsung dalam
35-40 siklus (Muladno, 2002). Tahap denaturasi DNA berlangsung dalam suhu 94 ºC
sehingga DNA untai ganda dapat terpisah menjadi utai tunggal. Tahap yang paling
menentukan adalah tahap penempelan primer, karena setiap pasang primer memiliki
suhu penempelan primer yang spesifik. Tahap pemanjangan primer berlangsung pada
suhu 27 ºC. Pada tahap ini enzim taq polymerase, buffer, dNTP, dan Mg2+ memulai
aktifitasnya memperpanjang primer (Viljoen et al., 2005). Proses PCR disajikan pada
Gambar 2.
10
Gambar 2. Proses Poymerase Chain Reaction (PCR)
(Nicholas, 2004)
Polymerase Chain Reaction-Single Strand Comformation Polymorphism
(PCR-SSCP) merupakan salah satu metode analisis lebih lanjut yang memanfaatkan
produk PCR. Metode ini merupakan pemisahan asam nukleat rantai tunggal (single
stranded nucleic acids) hasil amplifikasi PCR dengan elektroforesis melalui gel
poliakrilamid dan berdasarkan pada perbedaan berat model pasangan basa, sehingga
dapat menghasilkan perbedaan struktur sekuen gen (Orita et al., 1989). Prinsip yang
mendasari metode analisis SSCP adalah perbedaan asam nukleotida yang akan
mempengaruhi bentuk fragmen DNA untai tunggal (Bastos et al., 2001) akan
menyebabkan pola migrasi pada saat elektroforesis dalam gel poliakrilamid (Baroso
et al., 1999) walaupun perbedaannya hanya satu nukleotida saja (Nataraj et al.,
1999).
Elektroforesis
Elektroforesis adalah proses bergeraknya molekul bermuatan pada suatu
medan listrik. Kecepatan molekul yang bergerak pada medan listrik tergantung pada
muatan, bentuk dan ukuran molekulnya. Prinsip kerja dari elekroforesis yaitu
berdasarkan pergerakan partikel-partikel bermuatan negatif yang bergerak menuju
kutub positif (Klug & Cummings, 1994). Proses elektroforesis membutuhkan agar
atau gel sebagai medium untuk pemisahan DNA. Ada dua tipe gel dalam proses
elektroforesis yaitu agarose dan poliakrilamid. Gel agarose adalah koloid alami yang
11
diekstrak dari rumput laut. Gel agarose memiliki pori berukuran besar dan kegunaan
utamanya untuk memisahkan molekul yang sangat besar dengan berat molekul lebih
dari 200 kiladalton (Sambrook et al., 1989). Posisi molekul yang terseparasi dapat
dilihat dengan pewarnaan gel. Untuk mendeteksi potongan-potongan DNA berupa
larik DNA pada gel agarose digunakan pewarna yang mengandung fluorescen
dengan konsentrasi rendah seperti ethidium bromide (EtBr) (Fatchiyah, 2006).
Resolusi optimal dalam separasi fragmen DNA akan didapatkan apabila
pemilihan konsentrasi gel tepat. Besar kecilnya pori-pori pada agarose ditentukan
oleh konsentrasinya, makin tinggi konsentrasi agarose, maka makin kecil pori yang
terbentuk. Pori-pori ini berfungsi sebagai saringan molekul, dimana migrasi fragmen
DNA yang besar akan lebih lambat daripada fragmen yang lebih kecil (Fatchiyah,
2006).
Gel
poliakrilamida
terbentuk
tanpa
pemanasan,
melainkan
dengan
pencampuran larutan akrilamida dengan ammonium sulfat dan TEMED (N,N,N’,N’tetramethylethylenediamine). Pencampuran ini akan mengakibatkan monomer
akrilamida mengalami polimerisasi menjadi rantai panjang. Penambahan senyawa
lain N,N’-methylene bis-akrilamida (bis-akrilamida) di dalam proses polimerisasi,
terbentuk cross-linker antar rantai panjang sehingga terbentuk gel yang tingkat
porositasnya ditentukan oleh panjang rantai dan derajat penyilangan antar rantai
(cross-link). Panjang rantai polimer akrilamida ditentukan oleh konsentrasi
akrilamida di dalam reaksi polimerisasi (antara 3.5% dan 20%). Senyawa bisakrilamida yang berfungsi sebagai cross-linker ditambahkan dengan perbandingan
1:29 terhadap akrilamida (Muladno, 2002).
Elektroforesis gel poliakrilamida dilakukan pada posisi vertikal. Gel
poliakrilamida memiliki tiga keuntungan yaitu: (1) resolusi dalam pemisahan
molekul DNA jauh lebih tinggi sehingga panjang molekul DNA yang berbeda hanya
satu nukleotida dapat dideteksi, (2) gel poliakrilamida dapat menampung jumlah
DNA yang lebih besar daripada gel agarose dan (3) DNA yang diekstrak dari gel
poliakrilamida bersifat sangat murni dan dapat digunakan untuk analisis lebih lanjut
(Muladno, 2002). Karakteristik dari gel agarose dan poliakrilamid ditampilkan pada
Tabel 1.
12
Tabel 1. Karakteristik Gel Agarose dan Poliakrilamid
Jenis Gel
Agarose
Poliakrilamid
Konsentrasi Gel Agarose (%)
0,2
0.4
0,6
0,8
1,0
1,5
2,0
3,0
3,5
5,0
8,0
12,0
15,0
20,0
Kisaran ukuran DNA (pb)
5000-40000
5000-30000
3000-10000
1000-7000
500-5000
300-3000
200-1500
100-1000
1000-2000
80-500
60-400
40-200
25-150
6-100
Sumber: (Sambrook et al., 1989)
13