abstrak analisis genetik isoflavon dan evaluasi potensi galur

ABSTRAK
ANALISIS GENETIK ISOFLAVON DAN EVALUASI POTENSI GALUR
HARAPAN KEDELAI HITAM PADA GENERASI F2
Oleh
Dadang Sumardi
NIM: 30611015
(Program Studi Doktor Biologi)
Pengembangan varietas kedelai hitam diperlukan terutama yang memiliki karakteristik yang
berkaitan dengan kandungan isoflavon. Isoflavon memiliki peran sebagai sistem pertahanan
dari cekaman biotik pada tanaman kedelai dan merupakan khemoatraktan dalam asosiasi
dengan bakteri Rhizobium. Pemahaman terhadap parameter genetik dan pola pewarisan
karakter isoflavon pada kedelai hitam diperlukan untuk merancang program pemuliaan yang
efektif.
Penelitian ini bertujuan untuk : 1) mengetahui keragaman genetik, keragaman kadar isoflavon
dan identifikasi genotip kedelai hitam lokal yang memiliki kadar isoflavon tinggi yang dapat
digunakan sebagai tetua dalam pengembangan galur harapan, 2) mengetahui pengaruh
ketinggian tempat terhadap ekspresi gen pengendali kadar isoflavon dan produksi isoflavon
pada kedelai hitam, 3) mempelajari pola pewarisan karakter isoflavon pada kedelai hitam, 4)
evaluasi kadar isoflavon keturunan hasil persilangan pada generasi F2, 5) evaluasi marka
mikrosatelit terkait karakter isoflavon yang dapat digunakan untuk membantu proses seleksi
galur kedelai hitam yang memiliki kadar isoflavon tinggi.
Penelitian dilaksanakan menggunakan metode observasi dan eksperimen. Identifikasi
keragaman genetik menggunakan metode PCR dan analisis fragmen berdasarkan lima penanda
mikrosatelit. Analisis keragaman kadar isoflavon menggunakan metode HPLC. Penelitian
untuk mengetahui pengaruh ketinggian tempat (faktor lingkungan) terhadap ekspresi gen
pengendali dan kadar isoflavon dilaksanakan dengan metode qPCR terhadap sampel empat
genotip kedelai terpilih yang ditanam pada lokasi dengan ketinggian tempat 868 m di atas
permukaan laut (dpl) dan 250 m dpl. Evaluasi keturunan hasil persilangan untuk memperoleh
galur harapan dilaksanakan melalui proses hibridisasi tetua terpilih, evaluasi karakter hasil
secara fenotipik, evaluasi karakter kadar isoflavon tipe aglikon dengan metode HPLC dan
evaluasi penanda mikrosatelit terkait karakter kadar isoflavon.
Identifikasi keragaman genetik kedelai hitam lokal menemukan bahwa tigapuluh lima genotip
kedelai hitam lokal terbagi ke dalam dua kelompok kekerabatan berdasarkan hasil analisis
menggunakan lima marka mikrosatelit yaitu kelompok yang berkerabat dengan Varietas
Cikuray, Kipro dan Malika dan kelompok yang berkerabat dengan Varietas Detam-1.
Ekspresi gen CHS7, CHS8, IFS1 dan IFS2 pada daun dan biji menunjukkan tingkat ekspresi
yang berbeda diantara genotip dan ketinggian tempat yang berbeda dan berkorelasi dengan
kadar isoflavon. Kadar isoflavon pada daun dan biji kedelai hitam genotip UP106, UP115,
UP122 dan UP157 dipengaruhi oleh ketinggian tempat. Pada lokasi tanam 868 m dpl, kadar
isoflavon daun lebih rendah dibandingkan pada lokasi tanam 250 m dpl. Pada lokasi tanam 868
m dpl, kadar isoflavon biji lebih tinggi dibandingkan pada lokasi 250 m. Diketahui bahwa
genotip UP106 adalah genotip yang memiliki kadar isoflavon stabil pada ketinggian 250 m
dan 868 m dpl.
Karakter kadar daidzein, glycitein dan genistein pada kedelai hitam merupakan karakter
kuantitatif yang memiliki nilai heritabilitas (Hbs) yang rendah dan tidak menunjukkan adanya
efek tetua betina. Kadar isoflavon total menunjukkan korelasi positif dengan karakter ukuran
biji. Semakin tinggi ukuran biji maka semakin tinggi kadar isoflavon total. Diperoleh satu galur
yang memiliki kadar isoflavon total lebih tinggi dibandingkan kedua tetua dan 11 galur
menunjukkan kadar daidzein dan genistein lebih tinggi dibandingkan kedua tetua.
Sepuluh penanda mikrosatelit dari kedelai kuning merupakan penanda mikrosatelit terkait
karakter kadar isoflavon pada kedelai hitam lokal tetapi pemanfaatannya sebagai alat seleksi
harus dievaluasi kembali dengan metode yang lebih akurat.
Kata kunci : analisis genetik, daidzein, ekspresi gen, genistein, genotip, glycitein, isoflavon,
kedelai hitam
ABSTRACT
GENETIC ANALYSIS OF ISOFLAVONE AND EVALUATION OF BLACKSOYBEAN
PROMISING LINE POTENCY AT F2 GENERATION
by
Dadang Sumardi
NIM 30611015
(Doctoral Study Program of Biology)
The development of black soybean variety is required due to the limited number varieties with
superior characteristics, especially isoflavone content. Isoflavones on soybean plants have a
role as a defense system from biotic stresses and as chemoatractant to Rhizobium bacteria. An
understanding of the genetic parameters and inheritance of isoflavones character is needed to
design an effective breeding program.
This study aims to : 1) determine the genetic diversity and isoflavone content of local black
soybean and to identify high isoflavone genotype that can be used as parent in the development
of promising lines, 2) study of gene expression that control the isoflavones content in soybean
on environmental conditions with different temperatures and its relation to the isoflavone
content on the vegetative and generative phase, 4) study the genetic parameter and inheritance
of isoflavone content on black soybean, 5) evaluation of microsattelit linked to isoflavone that
can used as selection tool, 6) offspring evaluation to obtain promising lines that have high
isoflavone content and yield using molecular markers.
This study was aimed to: 1) determine genetic diversity, diversity of isoflavone content and
identify local black soybean genotypes with high isoflavone content which could be used as
parent in the development of promising lines, 2) study the effect of altitude on the expression
of genes that control isoflavones and the production of isoflavones on black soybean, 3) study
the inheritance of isoflavones in black soybean, 4) evaluate the isoflavone content of offspring
on F2 generation, 5) evaluate the microsatellit markers associated with isoflavones content
that could be used in the selection of black soybean lines with high isoflavone.
Identification of the genetic diversity of local black soybean using microsatellite markers found
that thirty-five genotypes were divided into two groups. These were group related to Cikuray,
Kipro and Malika Varieties and group related to Detam-1 Variety.
CHS7 CHS8, IFS1 and IFS2 gene expression in leaves and seeds showed different expression
levels and patterns between different genotypes and altitudes. Levels of isoflavones in leaves
and seeds of black soybean genotypes UP106, UP115, UP122 and UP157 were affected by
altitude. At planting location of 868 m above sea level, leaf isoflavone content was lower than
250 m. On the other hand, at planting location of 868 m above sea level, seed isoflavone content
was higher than at 250 m. UP106 was a genotype with stable isoflavone content at altitudes of
250 m and 868 m above sea level.
Daidzein, glycitein and genistein content were quantitative characters with low heritability
and did not show any maternal effect. The weight of 10 grains showed significant positive
correlation with total isoflavone content and could be used as an indirect selection criteria for
total isoflavone content. One line with total isoflavone content and eleven lines with daidzein
and genistein content higher than both of parents were obtained.
Ten microsatellite markers from yellow soybean were associated with isoflavone characters
in local black soybean but its aplication as a selection tool should be re-evaluated by more
accurate method.
Keywords: black soybeans, daidzein, gene expression, genetic analysis, genistein, genotyping,
glycitein, isoflavones