Botani Tanaman
Sistematika tanaman andaliman adalah sebagai berikut (Jones & Luchsinger, 1987): Dunia: Plantae; Divisi: Spermatophyta; Sub divisi: Angiospermae; Kelas: Dicotyledoneae; Sub kelas: Rosidae; Bangsa: Sapindales; Suku: Rutaceae; Marga: Zanthoxylum; Jenis: Zanthoxylum acanthopodiumDC.
Daun andaliman tersebar, bertangkai, majemuk menyirip beranak daun gasal, panjang 5-20 cm dan lebar 3-15 cm, terdapat kelenjar minyak. Rakis bersayap, permukaan bagian atas, bagian bawah rakis, dan anak daun berduri; 3-11 anak daun, berbentuk jorong hingga oblong, ujung meruncing, tepi bergerigi halus, paling ujung terbesar, anak daun panjang 1-7 cm, lebar 0.5-2.0 cm. Permukaan atas daun hijau berkilat dan permukaan bawah hijau muda atau pucat, daun muda permukaan atas hijau dan bawah hijau kemerahan (Siregar, 2003).
Batang Andaliman tumbuh sebagai pohon berbatang kuas, bukan merambat. Batang-batangnya berdahan banyak, daunnya kecil-kecil, mirip seperti bunga mawar. Di sekujur batang, ranting, dari bawah ke ujung dipenuhi duri-duri yang tajam, seperti duri mawar. Namun duri andaliman lebih besar dan kokoh. Tinggi pohon rata-rata 2-4 meter, jarang lebih dari 5 meter. Usia produktif kurang dari 7 tahun.Buah andaliman muncul dari antara duri-duri itu, lazimnya diapit duri-duri, buah tumbuh di antara duri (Simanjuntak, S.P., 2006).
Bunga Andaliman terletak di ketiak, majemuk terbatas, anak payung menggarpu majemuk, berukuran kecil-kecil, dasar bunga rata atau bentuk kerucut. Kelopak berjumlah 5-7 bebas dengan panjang 1-2 cm, warna bunga kuning pucat. Bunga merupakan bunga berkelamin dua dengan benang sari berjumlah 5-6 duduk
pada dasar bunga. Kepala sari berwarna kemerahan dengan putik berjumlah 3-4. Buah kotak sejati atau kapsul, bulat, diameter 2-3 mm, muda hijau, tua merah; tiap buah satu biji, kulit keras, warna hitam berkilat (Siregar, 2003).
Sistem perakaran (radix) tanaman antarasa adalah sistem akar tunggang, karena akar lembaga tumbuh terus menjadi akar pokok yang bercang-cabang menjadi akar-akar yang lebih kecil lagi. Akar pokok yang berasal dari akar lembaga disebut Radix primana (Mulia, 2000).
Gambar 1 : Tanaman Andaliman (a)tanaman andaliman; (b)daun andaliman; (c)buah andaliman; (d)batang andaliman.
Syarat Tumbuh
Tumbuhan ini tersebar antara lain di India Utara, Nepal, Pakistan Timur, Thailand, Cina. Di Indonesia, andaliman banyak ditemukan di kawasan pegunungan Danau Toba dan beberapa daerah di Sumatera Utara, dan biasanya tumbuh secara liar pada ketinggian 1.200 - 1.400 mdpl. Sedangkan di Cina, dapat tumbuh sampai pada ketinggian 2.900 m dpl (Miftakhurohmah dan Sinta, 2009).
Andaliman adalah tanaman liar dan sulit dibudidayakan, tumbuh pada ladang atau lahan bukaan baru di hutan belantara. Andaliman bukan ditanam, seperti cabai, merica, dan sayur-mayur lainnya. Biasanya andaliman tumbuh begitu saja (Wijaya, 2000). Daya kecambah andaliman rendah. Tanaman yang tumbuh alami berasal dari biji yang disebarkan oleh burung (setelah memakan buah andaliman). Petani juga memperoleh bibit secara tidak sengaja dari lokasi bekas pembakaran gulma di daerah tanaman yang sudah tua (Siregar, 2002).
Tumbuhan ini merupakan jenis yang sangat dekat kekerabatannya dengan Zanthoxylum piperitum yang banyak ditemukan di daratan Cina serta Z. stimulans yang banyak dijual di Eropa (Hasairin, 1994). Di Indonesia, tumbuhan ini tumbuh liar di pegunungan dengan ketinggian 1400 m dpl pada temperatur 15-180C. Asal tumbuhan ini dari daerah Himalaya Subtropis. Di dunia, tumbuhan ini tersebar antara lain di India Utara, Nepal, Pakistan Timur, Myanmar, Thailand, dan Cina. Di Cina, tumbuhan ini tumbuh pada ketinggian 2900 m dpl (Wijaya, 1999).
Keragaman Genetik
Keragaman genetik mempunyai peranan yang sangat penting dalam program pemuliaan, karena optimalisasi perolehan genetik akan sifat-sifat tertentu
dapat dicapai apabila cukup peluang untuk melakukan seleksi gen terhadap sifat yang diinginkan. Basis genetik yang luas perlu tetap dipertahankan bahkan dikembangkan, sebab bukan saja untuk mempertahankan sifat yang telah ada te tapi untuk memperoleh sifat baru yang diinginkan dan sekaligus memiliki kemampuan beradaptasi pada lingkungan yang beragam (Wright, 1976).
Keragaman genetik dalam spesies memberikan kemampuan untuk beradaptasi atau melawan perubahan lingkungan dan iklim atau hama dan penyakit baru. Oleh karenanya, keragaman genetik merupakan modal dasar bagi suatu jenis tanaman untuk tumbuh, berkembang dan bertahan hidup dari generasi ke generasi. Kemampuan tanaman untuk beradaptasi dengan perubahan lingkungan tempat tumbuh ditentukan oleh potensi keragaman genetik yang dimilikinya. Semakin tinggi keragaman genetiknya semakin besar peluang tanaman untuk beradaptasi dengan lingkungan. Kemampuan beradaptasi tersebut dapat diamati dari dua parameter, yaitu secara fenotip (pertumbuhan, kesehatan, reproduksi) dan parameter genetik yang tidak secara langsung teramati secara visual (Mashudi, 2008).
Dalam perakitan varietas unggul, keragaman genetik memegang peranan yang sangat penting karena semakin tinggi keragaman genetik semakin tinggi pula peluang untuk mendapatkan sumber gen bagi karakter yang akan diperbaiki (Martono,2009)
Keragaman genetik merupakan salah satu dasar untuk mengetahui tingkat perubahan nilai keberhasilan seleksi dalam suatu populasi Keragaman genetik dapat dilihat dengan menggunakan karakter alel dari suatu lokus tertentu yang berasal dari sel makhluk hidup (Wulandari, 2008).
Kemajuan dalam genetika dan biologi molekuler telah memberikan alat untuk analisis genetic secara mendetail pada organism tingkat tinggi, termasuk tanaman. Analisis keragaman genetic suatu populasi tanaman dapat diamati dengan pengamatan secara langsung sifat morfologis tanaman, analisis kandungan kimiawi jaringan tanaman juga pada level protein sampai DNA. VAriasi mobilitas suatu protein secara langsung mencerminkan perbedaan sekuen DNA dari struktur DNA. Pola pita individu tanaman bervariasi dalam hal ada tidaknya pita, jumlah pita dan pergerakan nya relatifnya. Hal ini disebabkan perbedaan alel pada lokus yang sama atau lokus yang berbeda (Harahap, 2001).
PCR
Polymerase Chain Reacton (PCR) adalah suatu teknik sintesis dan amplifikasi DNA secara in vitro. Teknik ini pertama kali dikembangkan oleh Karry Mullis pada tahun 1985. Teknik PCR dapat digunakan untuk mengamplifikasi segmen DNA dalam jumlah jutaan kali hanya dalam beberapa jam. Dengan diketemukannya teknik PCR di samping juga teknik-teknik lain seperti sekuensing DNA, telah merevolusi bidang sains dan teknologi khususnya di bidang diagnosa penyakit genetik, kedokteran forensik dan evolusi molekular (Handoyo dan Ari, 2001).
Optimasi PCR dilakukan untuk mendapatkan kondisi PCR yang optimal. Beberapa variabel seperti konsentrasi primer, konsentrasi cetakan DNA, dan suhu penempelan primer yang digunakan untuk PCR dipelajari dan dicoba untuk mendapatkan produk PCR yang optimal (Poerba dan Diyah, 2008).
Prinsip kerja PCR dan elektroforesis yaitu (1) isolasi DNA sampel dari bahan klinis atau dari jaringan yang disimpan pada paraffin, (2) proses amplifikasi
DNA yang telah diisolasi; proses amplifikasi sendiri terbagi tiga tahapan yaitu denaturasi, annealing, dan elongasi. Tahapan denaturasi terjadi pada suhu 970C. Pada proses ini terjadi denaturasi linearisasi DNA. Tahap kedua adalah penempelan primer atau annealing pada DNA target yang akan diperbanyak, membutuhkan suhu sekitar 55ºC. Tahap ketiga adalah elongasi (polimerisasi) membutuhkan suhu 72ºC agar siklus polimerisasi lebih optimal, (3) hasil amplifikasi dideteksi menggunakan alat elektroforesis pada gel agarosa; teknik elektroforesis adalah teknik yang memisahkan molekul-molekul bentuk, muatan netto, dan berat molekulnya dalam sebuah medan listrik pada medium padat atau semipadat (Novel et al, 2011).
Komponen- komponen yang diperlukan pada proses PCR adalah templat DNA; sepasang primer, yaitu suatu oligonukleotida pendek yang mempunyai urutan nukleotida yang komplementer dengan urutan nukleotida DNA templat; dNTPs (Deoxynucleotide triphosphates); buffer PCR; magnesium klorida (MgCl2) dan enzim polimerase DNA. Proses PCR melibatkan beberapa tahap yaitu: (1) pra-denaturasi DNA templat; (2) denaturasi DNA templat; (3) penempelan primer pada templat (annealing); (4) pemanjangan primer (extension) dan (5) pemantapan (postextension). Tahap (2) sampai dengan (4) merupakan tahapan berulang (siklus), di mana pada setiap siklus terjadi duplikasi jumlah DNA (Handoyo dan Ari, 2001).
Suhu annealing adalah suhu dimana primer akan menempel pada templat DNA, besarnya suhu dapat dihitung berdasarkan nilai melting temperature (Tm) dari masing-masing primer. Pencarian kondisi optimal dari suhu annealing sangat
penting, karena berkaitan dengan spesifitas dan sensitifitas produk PCR. (Asyari dan Saifuddin, 2005).
RAPD
Penanda molekuler memiliki kemampuan yang luar biasa dalam menarget asam nukleat tertentu. Penanda asam nukleat ini direkayasa melalui teknik profiling dan sidik jari (fingerprinting) yang mampu mensampling molekul asam nukleat yang kaya informasi. Strategi sampling ini dirancang untuk mengurangi informasi genetic yang tercakup dalam suatu pasangan basa (bp) sebesar 10 – 10 dari suatu genom melalui analisis pemotongan terhadap daerah asam nukleat yang diseleksi. Daerah tersebut akan mewakili 1 – 10 bp dan berperan sebagai despictor dari komposisi sekuens asam nukleat, yang memberikan suatu penduga kekerabatan, filogeni, dan warisan material genetic yang efisien. Namun demikian, selain bermacam-macam tingkat kerumitan genetic yang tercakup dalam profil suatu asam amino memungkinkan skrining keragaman sekuens asam nukleat yang efisien dari organisme yang berkerabat dekat ataupun jauh, penanda asam nukleat harus selalu memperhatikan suatu shortcut dari informasi sekuens yang ekstensif (Nasir, 2002).
Prinsip kerja markah RAPD adalah berdasarkan perbedaan amplifikasi PCR pada sampel DNA dari sekuen oligonukleotida pendek yang secara genetik merupakan kelompok markah dominan. Primer RAPD bersifat random dengan ukuran panjang biasanya 10 nukleotida. Jumlah produk amplifikasi PCR berhubungan langsung dengan jumlah dan orientasi sekuen yang komplementer terhadap primer di dalam genom tanaman. Keunggulan dari teknik analisis menggunakan markah RAPD di antaranya adalah (1) kuantitas DNA yang
dibutuhkan sedikit, (2) hemat biaya, (3) mudah dipelajari, dan (4) primer yang diperlukan sudah banyak dikomersialisasikan sehingga mudah diperoleh. Kelemahan teknik ini antara lain (1) tingkat reproduksibilitas pola markah kecil, (2) sangat sensitif terhadap variasi dalam konsentrasi DNA, dan (3) memerlukan konsentrasi primer dan kondisi siklus suhu yang optimal pada saat pengujian. Selain itu, markah RAPD dominan dan tidak mampu menampilkan perbedaan sekuen DNA yang homolog, di antara fragmenfragmen yang ukurannya hampir sama (Bahagiawati, 2011).
Metoda RAPD merupakan metoda baru untuk mengidentifikasi sejumlah besar polimorfisme DNA pada genom dengan cepat dan efisien. Tipe polimorfisme ini membuat RAPD cocok untuk studi keanekaragaman genetik, hubungan kekerabatan, peta genetik, sidik jari DNA.Sidik jari DNA banyak digunakan untuk kasus paternity dan forensik. Metoda RAPD menggunakan oligonukleotida pendek (biasanya 10 bp) sebagai primer yang akan berikatan dengan bagian (sites) komplemennya . Metoda RAPD digunakan untuk mendeteksi polimorfisme DNA yang digunakan sebagai genetik marker dan menentukan hubungan kekerabatan pada bermacam-macam tanaman dan serangga hama (Anggereini, 2008).
RAPD merupakan salah satu teknik fingerptining yang dikembangkan dari teknik PCR (Polymerase Chain Reaction ) yaitu amplifikasi DNA secara in vitro yang mampu menggandakan DNA dalam jumlah jutaan kali dari jumlah semula. Sayangnya teknik RAPD memiliki beberapa kelemahan, antara lain adalah: sangat sensitif terhadap perubahan kondisi sehingga memberikan hasil yang kurang konsisten (Ferita et al, 2011).
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Andaliman (Zanthoxylum acanthopodium DC.) merupakan tumbuhan yang buahnya dapat dimanfaatkan sebagai rempah dan menghasilkan minyak atsiri, dapat digunakan secara langsung sebagai bumbu pada masakan khas Sumatera Utara. Sebagai rempah, buah andaliman memiliki keistimewaan, yaitu masakan yang dibumbui dengan buah andaliman umumnya memiliki daya simpan yang lama. Selain itu, karena memiliki aroma jeruk yang kuat, penduduk Sumatera Utara sering menggunakannya untuk menghilangkan bau anyir ikan atau daging mentah. Berbeda dengan rempah lain yang bisa disimpan lama, buah andaliman digunakan dalam keadaan segar, karena sifat minyak atsirinya lebih cepat menguap (Miftakhhurohmah dan Sinta, 2009).
Saat ini andaliman diperhitungkan menjadi sumber senyawa aromatik dan minyak esensial. Sementara aspek budidaya tanaman ini masih sangat terbatas diketahui, termasuk aspek perbanyakan tanaman. Petani masih menggunakan bibit liar dalam perbanyakan tanaman andaliman, karena bijinya sulit berkecambah. Ini menjadi salah satu hambatan bagi kebanyakan petani untuk memperbanyaknya dan membudidayakan dengan skala usaha yang agak besar (Siregar, 2011).
Andaliman (Zanthoxylum acanthopodium DC.) yang merupakan tanaman
khas daerah Sumatera Utara tetapi belum dimanfaatkan sebagai tanaman obat. Tanaman-tanaman dari genus Zanthoxylum (bagian kulit kayu dan daun) biasanya digunakan secara luas untuk mengobati inflamasi dan rematik. Buah andaliman telah dilaporkan memiliki aktivitas anti inflamasi dan juga telah diteliti aktivitas antioksidan ekstrak etanol buah andaliman dalam beberapa sistem pangan serta
aktivitas antiradikal ekstrak etanol buah andaliman konsentrasi 200 ppm yang menunjukkan daya inhibisi sebesar 61,81% (Kristanty et al, 2013).
Manfaat andaliman sebagai bumbu pelengkap rasa makanan telah lama digunakan oleh masyarakat Batak Toba. Ada beberapa makanan khas Batak yang menggunakan Andaliman sebagai bumbu contohnya: Naniura, naniarsik, nanitombur, napinadar dan sang-sang yang biasanya untuk menjamu tamu pada acara ttradisional. Satu gigitan buah andaliman akan memberikan rasa pedas-sengit dan aroma dari minyak esensial yang dapat menaikkan produksi saliva. Selain itu beberapa tanaman dari genus Zanthoxylum telah digunakan sebagai aroma terapi buatan (Moektiwardoyo, 2014).
Indonesia dikenal sebagai salah satu negara pusat keragaman genetika dari rempah-rempah. Rempah-rempah selain digunakan sebagai obat-obatan tradisional, juga digunakan sebagai bumbu masakan untuk memberikan citarasa dan membangkitkan selera makan. Buah andaliman dan antarasa adalah rempah-rempah khas Sumatera Utara. Buah andaliman sering digunakan oleh suku Batak sebagai bumbu campuran rnasakan atau campuran bumbu sambal khas untuk berbagai jenis makanan, seperti ikan mas arsik, naniura dan natinombur (Mulia, 2000).
Ketersediaan material genetic (plasma nutfah) merupakan prasyarat utama bagi pemilihan tetua untuk penciptaan bahan tanaman unggul. Keragaman genetic menempati posisi penting dalam program pemuliaan karena optimalisasi dan maksimalisasi sifat-sifat tertentu akan dapat dicapai jika cukup peluang untuk melakukan seleksi gen untuk sifat yang diinginkan juga merupakan syarat mutlak untuk pengembangan kultivar. Keragaman genetic tanaman dapat ditingkatkan
baik dengan cara persilangan, introduksi, mutasi maupun persilangan dengan genotype liar. Semakin tinggi tingkat keragaman genetic populasi tanaman akan semakin cepat proses keberhasilan perbaikan tanaman tersebut (Putri, dkk, 2011).
Pemuliaan tanaman merupakan pekerjaan yang rumit karena membutuhkan waktu yang lama dengan hasil yang sulit diprediksi. Namun dengan keberadaan pemuliaan molekuler mempermudah proses pemuliaan tanaman. Seperti yang disebutkan Sudarmi (2013) bahwa penggunaan pemuliaan molekuler telah menjanjikan kesederhanaan terhadap kendala dan tantangan dalam pemuliaan tanaman yang rumit. Seleksi tidak langsung dengan menggunakan penanda molekuler yang terikat dengan sifat-sifat yang diinginkan telah memungkinkan studi individu pada tahap pertumbuhan dini, mengulangi permasalahan yang berkaitan dengan seleksi sifat-sifat ganda dan ketidaktepatan pengukuran akibat ekspresi sifat yang disebabkan oleh faktor eksternal lokus genetik ganda
Salah satu cara untuk meningkatkan produksi pertanian adalah dengan menanam varietas unggul yang dihasilkan dari kegiatan pemuliaan tanaman. Walaupun pemuliaan konvensional (penyilangan dan seleksi) telah terbukti menghasilkan varietas unggul dan mampu meningkatkan produksi tanaman, namun pemuliaan konvensional memiliki keterbatasan, terutama dalam hal waktu yang diperlukan untuk memasukkan/introgensi gen-gen yang diinginkan. Oleh sebab itu diperlukan diperlukan teknologi baru yaitu penggunaan markah molekuler yang membantu pemulia tanaman dalam mempersingkat waktu seleksi
dan menentukan apakah gen yang diinginkan benar-benar ada dalam tanaman hasil persilangan tanaman yang terseleksi (Bahagiawati, 2011).
Dalam beberapa tahun terakhir ini, pemuliaan tanaman tampak mulai bangkit kembali perkembangannya, terutama setelah adanya pendekatan genetika molekuler dengan menggunakan piranti diagnostic asam nukleat baru. Piranti ini telah berhasil membentuk penanda molekuler yang mampu dalam mendeteksi gen dan sifat-sifat tertentu, monitoring keragaman dan evolusi pada level genetic (Nasir, 2002).
PCR (Polymerase Chain Reaction) merupakan metode untuk amplifikasi potongan DNA secara in vitro pada daerah spesifik yang dibatasi oleh dua buah primer oligonukleotida. Teknik ini mampu memperbanyak sebuah urutan 105-106-kali lipat dari jumlah nanogram dari DNA template. Proses ini mirip dengan proses replikasi DNA secara in vivo yang bersifat semi konservatif. Polymerase Chain Reaction (PCR) ini dapat digunakan untuk amplifikasi urutan nukleotida, menentukan kondisi urutan nukleotida suatu DNA yang mengalami mutasi (Nurjannah, 2013).
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisis pola pita Andaliman (Zanthoxylum Acanthopodium D.C) berdasarkan primer OPC 07,
OPD 03, OPD 20, OPM 20, OPM 09.
Kegunaan Penulisan
- Sebagai Salah Satu Syarat Melaksanakan Penelitian Untuk Mendapatkan Gelar Sarjana Pertanian Di Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan - Sebagai bahan informasi bagi pihak yang membutuhkan.
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pola pita andaliman Sumatera Utara berdasarkan primer OPC 07, OPD 03, OPD 20, OPM 20, OPN 09. Menggunakan stok DNA dari 30 aksesi andaliman yang berasal dari tiga kabupaten di Sumatera Utara yaitu Dairi, Tanah Karo dan Simalungun. Kelima primer yang digunakan menghasilkan 20 pita yang 78.34% adalah pita polimorfik dan selebihnya adalah pita monomorfik. Koefisien keragaman genetic dan dendogram filogenetik diperoleh menggunakan software Darwin 6.01 yang menunjukkan bahwa 30 aksesi andaliman tersebut terbagi dalam tiga kelompok. Pengelompokan aksesi andaliman tidak berdasarkan daerah dan ketinggian tempatnya. Penelitian ini menunjukkan 30 aksesi andaliman dari tiga kabupaten di Sumatera Utara memiliki keragaman genetic yang tinggi
Kata Kunci : Andaliman, Keragaman genetic, random amplified polymorphic DNA
ABSTARCT
The aim of the research was to analyze North Sumatera Andaliman’s DNA bands
based on primer OPC 07, OPD 03, OPD 20, OPM 20, OPN 09. Using DNA stock from 30 accessions Andaliman from 3 region in North Sumatera, i.e.: Dairi, Karo and Simalungun. These five primer showed 20 bands which 78.34% were polymorphic. Genetic diversity coefficient and filogenetic dendogram were obtained using the Darwin 6.0.1 software which showed result that 30 accessions of Andaliman were clustered in three groups. Each group consisted of the regions from different altitudes. The research showed that 30 accession of Andaliman from three region in North Sumatera have a high genetic diversity.
ANALISIS POLA PITA ANDALIMAN (Zanthoxylum acanthopodium D.C) BERDASARKAN PRIMER OPC-07, OPD-03, OPD-20, OPM-20, OPN-09
SKRIPSI