1 PENDAHULUAN
2.5 Marka Genetik
Karakter suatu organisme dapat diketahui dengan menggunakan berbagai macam teknik diantaranya dengan menggunakan penanda atau marka. Secara umum ada tiga jenis marka yang biasa digunakan dalam bidang biologi yaitu marka morfologi, marka biokimia dan marka molekuler. Marka morfologi adalah penanda organisme yang diambil dari ciri-ciri fisik yang tampak dari suatu organisme termasuk turunan yang dihasilkan. Marka biokimia adalah penanda organisme yang berasal dari senyawa atau enzim yang umum terdapat dalam suatu lintasan biokimia dan ekspresi gen yang sangat dipengaruhi faktor lingkungan, sementara marka molekuler atau sering dikenal dengan sidik jari DNA (DNA Fingerprinting) merupakan penanda organisme yang mengacu pada polimorfisme fragmen pita DNA (Sunnuck 2000).
Dengan berkembangnya teknologi biologi molekuler, marka molekuler kini lebih banyak dipilih dan digunakan sebagai penanda suatu organisme. Marka ini memiliki tingkat akurasi yang lebih tinggi dan tidak dipengaruhi oleh lingkungan, dapat diuji pada semua tingkat perkembangan organisme, jika berkaitan dengan masalah ketahanan terhadap hama penyakit, tidak tergantung
pada organisme pengganggu tersebut dan juga sekaligus dapat berfungsi menjadi alat seleksi (Sunnuck 2000).
Analisis molekuler dengan menggunakan penanda moleuler dapat dilakukan dengan teknik non-PCR maupun berbasis PCR (Polymerase Chain Reaction). Beberapa jenis teknik analisa yang telah dikembangkan berdasarkan kedua teknologi diantaranya adalah RFLP (Restriction Fragmen Length Polymorphism), AFLP (Amplified Fragmen Length Polymorphism), RAPD (Random Amplified Polymorphism DNA), SSR (Simple Sequence Repeat) dan lain-lainnya (Sunnuck 2000). Beberapa yang telah dikembangkan untuk spesies karang adalah AFLP dan mikrosatelit untuk Montastrea annularis (Lopez et al.1999 ), RAPD untuk Plexaura flexuosa (Kim et al, 2004).
DNA Mitokondria
Materi genetik organisme atau yang dikenal dengan istilah DNA (Deoxyribose Nucleic Acid) terdapat pada inti dan organel sel mitokondria dan kloroplas. DNA mitokondria terdapat dalam jumlah lebih banyak daripada DNA inti, karena dalam setiap sel dapat dihasilkan ratusan hingga ribuan kopi sementara DNA inti hanya terdiri dari dua kopi setiap selnya (Melton 1999).
Iguchi et al. (1999) menjelaskan bahwa DNA mitokondria memiliki beberapa kelebihan dibanding DNA inti sehingga banyak digunakan untuk menganalisa keragaman genetik dan dinamika populasi. Beberapa kelebihan tersebut diantaranya adalah pertama, ukurannya yang relatif kecil dan kompak (16 000-20 000 bp). Kedua, lebih sederhana dibandingkan DNA inti. Ketiga, berevolusi lebih cepat dibandingkan DNA inti yang bermanfaat untuk melihat hubungan kekerabatan dan perbedaan dalam dan antar populasi, Keempat, bagian- bagian dari DNA mitokondria memiliki laju evolusi yang berbeda sehingga dapat digunakan untuk studi sistematika dan penelusuran asal muasal. Kelima, pewarisannya bersifat uniparental dari tetua betina. Materi COI DNA mitokondria telah digunakan untuk mengidentifikasi filogenetik spesies Mostastraea annularis
dan Acropora cervicornis (Medina et al. 1999; Vollmer dan Palumbi 2006). Genom mitokondria dari spesies Acropora nasuta berbentuk sirkuler tunggal utas ganda terdiri dari 18 338 bp yang tersusun oleh 13 gen penyandi protein (Gambar 5) : Sitokrom b (Cyt b); subunit I-III Sitokrom c oksidase (COI-
25 COIII), subunit 6 dan 8 komplek F0 ATP Synthase (ATPase 6 dan 8); subunit 1-6
dan 4L rantai NADH dehydrogenase (ND1-6 dan ND4L), 2 gen penyandi rRNA (s-rRNA dan l-rRNA) sebagaimana yang terdapat pda organisme Metazoa umumnya dan 2 gen penyandi tRNA (trnf-Met dan trnTrp) seperti yang terdapat pada karang Acropora lainnya dan anemone laut , Metridium senile. (Fukami et al. 2000; Van Oppen et al. 2002).
Gambar 5. Peta gen molekul mtDNA Acropora nasuta. Tanda bintang mewakili gen yang ditentukan untuk rangkaian penuh. Tanda panah menunjukkan arah transkripsi. (Fukami et al. 2000)
Ribosomal Internal Transcribed Spacer (ITS)
Daerah Internal Transribed Spacer (ITS) nuklear RNA ribosomal (nRNA) unit transkripsi (rDNA) telah terbukti sesuai untuk menangani hubungan pada atau di bawah tingkat genus pada berbagai kelompok tanaman dan hewan (misalnya, Lee dan Taylor 1992; Vogler dan Dessale 1994 dalam Odorico dan Miller 1997) termasuk Cnidaria (Anthozoa) (Chen et al. 1996). Pada eukariota,
gen subunit kecil nuklear ribosomal (18S) dipisahkan dari gen 5.8S oleh internal spacer pertama (ITS-1), dan internal transcribed spacer kedua (ITS-2) memisahkan gen 5.8S dari gen subunit besar (28S) (Gambar 6). Gen ribosom dan spacer-nya berevolusi pada tingkat evolusi yang berbeda (Hillis dan Dixon 1991), membuat keluarga gen ini sebagai kandidat yang sesuai untuk analisis filogenetik pada banyak tingkat sistematik.
.
Gambar 6. Diagram dari keluarga gen ribosomal DNA pada hewan (dari Hillis & Dixon 1991). Kode daerah untuk 5,8S, 18S, dan sub-unit 28S rRNA ditunjukkan oleh batang; NTS = non-transcribed spacer, ETS =
externaltranscribedspacer, ITS = daerah internal transcribed spacer.
Baik gen 18S maupun gen 28S telah digunakan untuk tingkat sistematika yang lebih tinggi dari Cnidaria (Chen et al. 1995; Odorico dan Miller 1997). Daerah ITS memiliki tingkat evolusi yang lebih tinggi karena mereka memiliki lebih sedikit hambatan fungsional daripada gen ribosom, sehingga membuat mereka berguna untuk perbandingan taksonomi pada tingkat yang lebih rendah. Daerah ITS telah berhasil digunakan dalam sistematika Cnidaria (Beauchamp dan Powers 1996; Chen et al. 1996) dan karang pada khususnya (Odorico dan Miller 1997), serta taksa lain untuk mempelajari hubungan di tingkat populasi (Caporale
et al. 1997) dan tingkat spesies (Fritz et al. 1994).
Variabilitas perunutan di daerah internal transcribed spacer (ITS) ribosomal DNA (rDNA) pada karang telah dipelajari oleh beberapa peneliti. Panjang total fragmen rDNA yang teramplifikasi, mencakup 3 'end dari gen 18 SrDNA , ITS-1, gen 5.8 rRNA, ITS-2, dan 5’end dari gen 28S rRNAsangat bervariasi antara spesies karang yang berbeda. Takabayashi et al. (1998) melaporkan bahwa penerapan metode daerah internal transcribed spacer (ITS) ribosomal DNA (rDNA) untuk menganalisis variabilitas DNA populasi karang karena daerah ITS lebih bervariasi (variable) daripada kebanyakan nukleus
27 lainnya atau runutan (sekuen) DNA mitokondrial (White et al. 1990; O'Donnell 1992; Chen et al. 1996). Selain itu, runutan18S dan 28S rDNA yang mengapit kawasan ITS adalah sangat kekal (conserve) dan dapat digunakan untuk merancang primer yang spesifik untuk berbagai taksa. Oleh karena itu, analisis urutan variasi di daerah ITS secara luas digunakan dalam populasi dan kajian sistematis berbagai organisme yang berbeda, dan memiliki potensi untuk diterapkan dalam kajian serupa pada karang (Takabayashi et al. 1998).