ANALISIS KERAGAMAN GENETIK KAYU AFRIKA

ANALISIS KERAGAMAN GENETIK KAYU AFRIKA
(Maesopsis eminii Engl.) BERDASARKAN PENANDA
RANDOM AMPLIFIED POLYMORPHIC DNA (RAPD)
YULISTIA WULANDARI
DEPARTEMEN SILVIKULTUR
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2008
RINGKASAN
YULISTIA WULANDARI. Analisis Keragan Genetik Kayu Afrika (Maesopsis
eminii Engl.) Berdasarkan Penanda Random Amplified Polymorphic DNA
(RAPD). Dibimbing oleh ISKANDAR ZULKARNAEN SIREGAR.
Kayu Afrika (Maesopsis eminii Engl.) merupakan salah satu jenis kayu yang
potensial untuk dikembangkan di Indonesia. Kayunya memiliki banyak kegunaan.
Informasi mengenai keragaman genetik Kayu Afrika penting untuk mendukung
program konservasi genetik dan pemuliaan pohon. Salah satu cara untuk
mengetahui keragaman genetik Kayu Afrika adalah dengan menggunakan analisis
DNA. Salah satu penanda molekuler berbasis DNA yang telah banyak
diaplikasikan sebagai penanda genetik tanaman adalah RAPD. Penelitian ini
bertujuan untuk menganalisis keragaman genetik DNA Kayu Afrika (Maesopsis
eminii Engl.) berdasarkan penanda RAPD (Random Amplified Polymorphic
DNA).
Bahan tanaman yang digunakan dalam penelitian ini adalah 50 anakan Kayu
Afrika yang berasal dari 10 pohon plus Kayu Afrika dari 2 populasi. Populasi
pertama yaitu Hutan Pendidikan Gunung Walat, Sukabumi (P.002, P.008, P.010,
P.015 and P.021) dan populasi kedua yaitu Gunung Mas, Bogor (P.034, P.059,
P.065, P.089 and P.096). Analisis DNA dilaksanakan di Ruang Analisis
Genetika, Laboratorium Silvikultur, Fakultas Kehutanan, IPB dari OktoberDesember 2006. Analisis keragaman genetik Kayu Afrika dilakukan dengan
menggunakan software POPGENE 32. Sedangkan analisis hubungan kekerabatan
dilakukan dengan menggunakan software NTSYS ver 2.0.
Dalam analisis keragaman genetik Kayu Afrika diperoleh 3 primer yang
menghasilkan kualitas amplifikasi paling bagus, yaitu OPY-04, OPY-14 dan
OPY-16. Keragaman genetik yang diukur terbagi dalam dua tingkatan, yaitu
keragaman genetik dalam populasi dan keragaman genetik antar populasi. Nilai
keragaman genetik dalam populasi sebesar 0.1366 sedangkan nilai keragaman
genetik antar populasi sebesar 0.1923. Hasil analisis dengan menggunakan
POPGENE 32 diperoleh nilai he antar pohon plus berkisar antara 0.0982-0.1635.
Nilai keragaman genetik terbesar dimiliki oleh pohon plus P.096 sedangkan nilai
keragaman genetik terkecil dimiliki oleh pohon plus P.010. Analisis gerombol
menunjukkan adanya 2 kelompok utama yang terbentuk. Kelompok pertama
terdiri dari P.002, P.008, P.015 dan P.010 yang berasal dari populasi Sukabumi.
Kelompok kedua terdiri dari P.059, P.065 dan P.089 yang merupakan pohon plus
dari populasi Bogor. Dari dendogram juga terlihat bahwa terdapat 3 pohon plus
yang terpisah dari populasinya, yaitu P.096, P.034 dan P.021. Jarak genetik
terdekat antara P.008 dengan P.015 (0.0122) dan jarak genetik terjauh yaitu antara
P.034 dengan P.065 (0.1613).
Kesimpulan yang diperoleh yaitu Kayu Afrika asal Sukabumi dan Bogor
memiliki keragaman genetik yang optimal. Analisis gerombol memperlihatkan
pengelompokkan yang jelas berdasarkan posisi geografisnya.
Kata kunci : Keragaman genetik, Maesopsis eminii Engl., RAPD
SUMMARY
YULISTIA WULANDARI. Genetic Variation Analysis of Maesopsis eminii
Engl. Using Randomized Amplified Polymorphic DNA (RAPD). Under
Supervision of ISKANDAR ZULKARNAEN SIREGAR.
M. eminii is one of potential wood in Indonesia. Its wood can be used for
various purposes. An effort to expand M. eminii plantation is carried out by
providing high quality seeds. The information about genetic variation is needed to
support programs in genetic conservation and tree improvement. DNA analysis
has been used to obtain this information. One of genetic markers frequently
utilized is RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA). The aim of this
research is analyze genetic variation of M. eminii based on RAPD marker.
Plant materials that used in this research are 50 progenies of 10 plus trees.
Five plus trees of M. eminii were selected in each of two populations, namely
Hutan Pendidikan Gunung Walat, Sukabumi (P.002, P.008, P.010, P.015 and
P.021) and Gunung Mas, Bogor (P.034, P.059, P.065, P.089 and P.096). DNA
analysis was conducted at in Genetic analysis room, Sylviculture laboratory,
Faculty of Forestry, IPB on October to December 2007. Data analysis of M.
eminii was performed using software POPGENE 32 and NTSYS ver 2.0.
Three primers were selected for RAPD analysis of M. eminii, namely OPY04, OPY-14 and OPY-16. The genetic variation of M. eminii was examined at two
different level, i.g. plus trees and population levels. The average genetic variation
of population level (He = 0,1984) is higher than that of plus tree level (0,1366).
The genetic variation values among plus trees ranged from 0.0982-0.1635. The
highest genetic variation was observed in the progenies of the plus tree coded
P.096 and lowest in the progenies of the plus tree coded P.010. Cluster analysis
based on UPGMA dendogram showed two significant clusters. The first cluster
(Sukabumi population) consisted of plus tree progenies coded P.002, P.008, P.015
and P.010, while second cluster (Bogor population) formed from plus tree
progenies coded P.059, P.065 dan P.089. Three progenies of plus trees P.096,
P.034 and P.021 was separated from both Sukabumi and Bogor populations. The
closest genetic distances are P.008 and P.015 (0.0122) and the longest genetic
distances are P.034 and P.065 (0.1613).
It could be concluded that M. eminii has optimum genetic variation. Based
on UPGMA analysis revealed that clustering was reflected geographically
proximity or habitat.
Keywords : Genetic variation, Maesopsis eminiii Engl., RAPD
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul “Analisis Keragaman
Genetik Kayu Afrika (Maesopsis eminii Engl.) Berdasarkan Penanda Random
Amplified Polymorphic DNA (RAPD)” adalah benar-benar hasil karya saya sendiri
dengan bimbingan dosen pembimbing Dr. Ir. Iskandar Zulkarnaen Siregar, M.
For, Sc. dan belum pernah digunakan sebagai karya ilmiah pada perguruan tinggi
atau lembaga manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya
yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam
teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Bogor, Januari 2008
Yulistia Wulandari
NRP E14203014
Judul
: Analisis Keragaman Genetik Kayu Afrika (Maesopsis Eminii Engl.)
Berdasarkan Penanda Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD)
Nama
: Yulistia Wulandari
NIM
: E 14203014
Menyetujui:
Dosen Pembimbing,
(Dr. Ir. Iskandar Z. Siregar, M. For. Sc)
NIP. 131 878 498
Mengetahui:
Dekan Fakultas Kehutanan,
(Dr. Ir. Hendrayanto, M. Agr)
NIP. 131 578 788
Tanggal : .........................
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia
dan rahmat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Tema
yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan pada bulan Oktber s.d Desember
2006 adalah keragaman genetik Kayu Afrika, dengan judul Analisis Keragaman
Genetik Kayu Afrika (Maesopsis eminii Engl.) Berdasarkan Penanda Random
Amplified Polymorphic DNA (RAPD). Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis
keragaman genetik Kayu Afrika yang merupakan salah satu jenis kayu potensial
di Indonesia.
Karya ilmiah ini memuat metodologi penelitian dengan menggunakan
teknik RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) serta hasil analisis genetik
pada 10 populasi Kayu Afrika yang berasal dari Sukabumi dan Bogor. Selain itu,
disajikan juga implikasi hasil penelitian terhadap program pemuliaan dan
konservasi genetik Kayu Afrika.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Dr. Ir. Iskandar Z. Siregar,
M.For.Sc. selaku dosen pembimbing yang penuh kesabaran memberikan
dorongan, bimbingan, arahan dan masukan kepada penulis selama awal penelitian
hingga penyusunan karya ilmiah ini. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada
Dr. Ir. Mirza Dikari Kusrini dan Dr. Ir. Juang Rata Matangaran, MS selaku dosen
penguji, Bapak Zulfahmi, S. Hut, M. Si, Tedi Yunanto, S.Hut dan teman-teman
BDH 40 serta semua pihak yang telah membantu terselesaikannya penelitian dan
skripsi ini. Akhirnya penulis mengucapkan terima kasih yang paling dalam kepada
orang tua penulis, Bapak, Mamah dan adik-adik tercinta yang senantiasa
memberikan dukungan, doa dan kasih sayang kepada penulis.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Januari 2008
Penulis
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Ciamis tanggal 5 Juli 1986 sebagai putri dari
pasangan Udin dan Dra. Cicih Sutarsih. Penulis merupakan anak pertama dari
empat bersaudara.
Pada tahun 1996 penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar Negeri
1 Karang Ampel, Ciamis dan melanjutkan pendidikan di SLTP Negeri 1 Sukadana
sampai tahun 2000. Tahun 2003 penulis menyelesaikan pendidikan di SMU
Negeri 2 Ciamis dan pada tahun yang sama melanjutkan pendidikan Sarjana (S1)
di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB
(USMI). Penulis memilih Program Studi Budidaya Hutan, Departemen
Manajemen Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.
Selama menuntut ilmu di IPB, penulis pernah aktif dalam sejumlah
organisasi kemahasiswaan yakni sebagai staff Human Resources Development
(HRD) Asean Forestry Student Association (AFSA) LC IPB periode 2004-2005,
2005-2006, dan sebagai Sekretaris Umum Paguyuban Mahasiswa Galuh Ciamis
(PMGC) periode 2003-2004. Penulis juga pernah menjadi asisten mata kuliah
Genetika Hutan dan Pemuliaan Pohon Hutan untuk program Sarjana pada tahun
ajaran 2007/2008. Selain itu, penulis mengikuti Praktek Pengenalan dan
Pengelolaan Hutan (P3H). Praktek Umum Kehutanan (PUK) dilaksanakan di
KPH Banyumas Barat, Cilacap dan KPH Banyumas Timur, Baturaden.
Sedangkan Praktek Umum Pengelolaan Hutan (PUPH) dilaksanakan di KPH
Ngawi, Perum Perhutani Unit I Jawa Tengah dari bulan Juli sampai Agustus 2006.
Pada bulan April sampai Juni 2007 penulis melaksanakan Praktek Kerja Lapang
(PKL) di PT. International Nickel Indonesia (PT. INCO) Sorowako, Sulawesi
Selatan.
Untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan IPB, penulis menyelesaikan
skripsi dengan judul ”Analisis Keragaman Genetik Kayu Afrika (Maesopsis
eminii Engl.) berdasarkan Penanda Random Amplified Polymorphic DNA
(RAPD)” yang dibimbing oleh Dr. Ir. Iskandar Zulkarnaen Siregar, M. For. Sc.
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR....................................................................................
i
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR......................................................................................
vi
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................
v
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .......................................................................
1
1.2 Tujuan Penelitian ...................................................................
3
1.3 Hipotesis.................................................................................
3
1.4 Manfaat Penelitian .................................................................
3
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kayu Afrika (Maesopsis eminii Engl.)...................................
4
2.2 Keragaman Genetik................................................................
6
2.3 Penanda Genetik ....................................................................
7
2.4 PCR (Polymerase Chain Reaction)........................................
8
2.5 RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA)..................... 10
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ................................................ 11
3.2 Alat dan Bahan....................................................................... 11
3.3 Metode Penelitian .................................................................. 13
3.3.1 Ekstraksi DNA ........................................................... 14
3.3.2 Seleksi Primer ............................................................ 15
3.3.3 PCR (Polymerase Chain Reaction)............................ 16
3.3.4 Pengujian Kualitas DNA (Elektroforesis).................. 16
3.4 Analisis Data .......................................................................... 18
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
4.1.1 Optimasi Ekstraksi DNA............................................ 19
4.1.2 Seleksi Primer ............................................................ 20
4.2
Interpretasi dan Analisis Data
4.2.1 Keragaman Genetik di Dalam dan Antar Populasi
Kayu Afrika (Maesopsis eminii Engl.)....................... 25
4.2.2 Hubungan Kekerabatan Antar Populasi Kayu Afrika
(Maesopsis eminii Engl.)............................................ 26
4.3
Pembahasan
4.3.1 Keragaman Genetik Kayu Afrika (Maesopsis eminii
Engl.) .......................................................................... 28
4.3.2 Hubungan Kekerabatan Kayu Afrika (Maesopsis
eminii Engl.) ............................................................... 30
4.3.3 Implikasi
Keragaman
Genetik
Kayu
Afrika
(Maesopsis eminii Engl.) untuk Program Pemuliaan
dan Konservasi Genetik ............................................. 31
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ............................................................................ 33
5.2 Saran....................................................................................... 33
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 34
LAMPIRAN.................................................................................................... 36
DAFTAR TABEL
No.
1.
Halaman
Data populasi dan jumlah sampel Kayu Afrika (Maesopsis eminii
Engl.) yang digunakan dalam analisis RAPD .......................................
11
2.
Alat dan bahan dalam analisis RAPD ...................................................
12
3.
Komposisis bahan untuk ekstraksi daun Kayu Afrika (Maesopsis
eminii Engl.)..........................................................................................
14
4.
Komposisi bahan untuk reaksi PCR pada teknik RAPD .....................
15
5.
Urutan basa nukleotida 20 primer (Operon Technology) .....................
16
6.
Tahapan-tahapan dalam proses PCR untuk teknik RAPD....................
16
7.
Kualitas pita DNA yang diamplifikasi masing-masing primer.............
22
8.
Jumlah lokus yang diinterpretasi dari primer OPY-04, OPY-14 dan
OPY-16 .................................................................................................
24
Nilai Na, Ne, He dan PLP untuk seluruh populasi Kayu Afrika
(Maesopsis eminii Engl.).......................................................................
25
Rata-rata keragaman genetik Kayu Afrika (Maesopsis eminii Engl.)
untuk masing-masing populasi..............................................................
26
Jarak genetik antar pohon plus Kayu Afrika (Maesopsis eminii Engl.)
26
9.
10.
11.