ANALISIS KERAGAMAN GENETIK MANGGIS
(Garcinia mangostana L.) HASIL IRADIASI SINAR
GAMMA BERDASARKAN MORFOLOGI, ANATOMI,
DAN PENANDA ISSR
ALFIN WIDIASTUTI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul: “Analisis Keragaman Genetik Manggis (Garcinia mangostana L.) Hasil Iradiasi Sinar Gamma Berdasarkan Morfologi, Anatomi, dan Penanda ISSR” adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan tercantum dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Januari 2010
Alfin Widiastuti
ABSTRACT
ALFIN WIDIASTUTI. Genetic Diversity Analysis of Mangosteen (Garcinia Mangostana L.) Irradiated by Gamma-ray based on Morphological, Anatomical, and ISSR Marker. Supervised by SOBIR and M RAHMAD SUHARTANTO
Mangosteen (Garcinia mangostana L.) propagated through apomictic seed, and tends to has narrow genetic variability. Induced mutation breeding offer an effective alternate for creating genetically variable in mangosteen. The aim of this research was to increase genetic variability of mangosteen irradiated by gamma rays dosage of 0Gy, 20Gy, 25Gy, 30Gy,35Gy and 40Gy. Plant material used was seed collected from Kampung Cegal, Desa Karacak, Kecamatan Leuwiliang, Kabupaten Bogor. Data was generated from morphological, anatomical, and molecular marker namely ISSR. The result indicated that increasing of gamma ray dosage had inhibited ability of seed to growth, wich needed longer time and decreased seed viability. Morphologically, it also decreased plant heigh, stem diameter, leaf seizure, and amount of leaf. Anatomically, stomatal density had positive correlation with plant height by correlation was 90% and 74%. Gamma rays irradiation successfully increase both morphological ang genetic variability, with increasing of morphological variability higher (30%) than its genetic (5%). Seed creavage after irradiation increased genetic variability and survival rate of mangosteen.
RINGKASAN
ALFIN WIDIASTUTI. Analisis Keragaman Genetik Manggis (Garcinia Mangostana L.) Hasil Iradiasi Sinar Gamma Berdasarkan Morfologi, Anatomi, dan Penanda ISSR. Dibimbing oleh SOBIR dan M RAHMAD SUHARTANTO
Manggis merupakan buah asli indonesia yang mempunyai prospek sangat cerah untuk dikembangkan. Tanaman manggis berkembangbiak secara aseksual melalui embrio adventif, sehingga keragaman genetiknya rendah dan perbaikan sifat melalui persilangan konvensional tidak mungkin dilakukan. Salah satu cara yang telah lazim digunakan untuk meningkatkan keragaman genetik manggis adalah dengan induksi mutasi dengan menggunakan iradiasi sinar gamma. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk: (1) Mendapatkan manggis dengan keragaman genetik lebih tinggi melalui iradiasi dengan sinar gamma, (2) Mendapatkan metode iradiasi yang paling efektif pada manggis dalam rangka meningkatkan keragaman genetik. Materi yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari biji manggis asal Kampung Cengal, Desa Karacak, Kecamatan Leuwiliang, Kabupaten Bogor. Pengamatan dilakukan terhadap karakter morfologi, anatomi, dan DNA dengan menggunakan marka ISSR. Pengamatan morfologi meliputi waktu dan jumlah munculnya tunas, tinggi tanaman, diameter daun, jumlah daun, panjang dan lebar daun. Pengamatan anatomi dilakukan terhadap irisan paradermal meliputi jumlah stomata, jumlah epidermis, indek stomata dan kerapatan stomata, dan irisan transfersal meliputi tebal kutikula, epidermis, parenkim palisade, bunga karang dan tebal daun. Pengamatan molekuler dilakukan berdasarkan pita-pita yang muncul.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa iradiasi sinar gamma menyebabkan abnormalitas terhadap munculnya tunas dan morfologi manggis. Semakin tinggi dosis iradiasi sinar gamma, semakin sedikit biji yang mampu membentuk tunas dan semakin lama waktu yang diperlukan untuk membentuk tunas. Selain itu, semakin tinggi dosis iradiasi sinar gamma, pertumbuhan manggis semakin terhambat yang ditandai dengan terhambatnya tinggi tanaman, jumlah daun, panjang dan lebar daun dibandingkan tanaman kontrol. Hal tersebut disebabkan pengaruh adanya kerusakan jaringan akibat pengaruh iradiasi sinar gamma sehingga proses fisiologisnya menjadi terganggu. Iradiasi sinar gamma menyebabkan peningkatan keragaman morfologi sebesar 30%. Waktu pemotongan biji juga memberikan perbedaan keragaman morfologi manggis. Biji yang diiradiasi sebelum pemotongan biji memberikan keragaman morfologi sebesar 59%, sedangkan biji yang diiradiasi setelah pemotongan biji keragaman morfologi sebesar 54%. Keragaman dan kemampuan hidup biji yang dipotong setelah iradiasi lebih besar dibandingkan biji yang dipotong sebelum iradiasi.
Penelitian ini menunjukkan iradiasi siar gamma berpengaruh terhadap anatomi daun manggis. Hampir semua tanaman hasil iradiasi sinar gamma menunjukkan nilai tebal palisade dan tebal daun yang besar kecuali tanaman. Pengamatan indeks stomata pada irisan paradermal menunjukkan bahwa pada perlakuan iradiasi sinar gamma, indeks stomata memiliki nilai lebih kecil
dibandingkan tanaman tanpa iradiasi, begitu juga kerapatan stomata terkecil didapat pada tanaman hasil iradiasi 25Gy dengan pemotongan biji menjadi dua sama besar. Pengaruh iradiasi terhadap parameter morfologi dan anatomi bersifat individual walaupun pada dosis yang sama. Hasil analisis korelasi, menunjukkan bahwa parameter tinggi tanaman memiliki korelasi positif dengan kerapatan stomata sebesar 90%, sedangkan korelasi antara panjang daun dan lebar daun sebesar 74%.
Iradiasi sinar gamma dengan dosis 0, 20 Gy, 25 Gy, 30 Gy, 35 Gy, dan 40 Gy meningkatkan keragaman morfologi manggis sebesar 30% dan keragaman genetik manggis dengan marka ISSR sebesar 5%.
Peningkatan keragaman tertinggi pada manggis didapat pada: (i) dosis iradiasi 25 Gy, (ii) pemotongan biji menjadi dua sama besar, dan (iii) pemotongan biji yang dilakukan setelah iradiasi sinar gamma. Peningkatan keragaman manggis terbesar diperoleh dengan metode iradiasi pada biji dengan dosis 25 Gy kemudian biji dipotong melintang menjadi dua sama besar.
Kerapatan stomata memiliki korelasi positif dengan tinggi tanaman sebesar 90%. Kerapatan stomata dapat dijadikan sebagai kriteria seleksi untuk menduga pertumbuhan manggis.
.
© Hak cipta miliki IPB, tahun 2010
Hak cipta dilindungi
Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa mencantumkan atau menyebut sumber. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyususnan laporan, penyususnan kritik atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB.
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.
ANALISIS KERAGAMAN GENETIK MANGGIS (Garcinia
mangostana L.) HASIL IRADIASI SINAR GAMMA
BERDASARKAN MORFOLOGI, ANATOMI, DAN
PENANDA ISSR
ALFIN WIDIASTUTI
Tesis
sebagai salah satu sarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Mayor Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
Judul Tesis : Analisis Keragaman Genetik Manggis (Garcinia mangostana L.) Hasil Iradiasi Sinar Gamma Berdasarkan Morfologi, Anatomi, dan Penanda ISSR
Nama Mahasiswa : Alfin Widiastuti
Nomor Pokok : A253070101
Disetujui:
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Sobir, M.Si Ketua
Dr. Ir. M Rahmad Suhartanto, M.Si Anggota
Diketahui:
Koordinator Mayor Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman
Dr. Ir Trikesoemaningtyas, MS.
Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
Prof. Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, MS.
PRAKATA
Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT, Tuhan semesta alam; shalawat dan salam bagi Rasulullah Muhammad SAW. Naskah tesis berjudul: “Analisis Keragaman Genetik Manggis (Garcinia mangostana L.) Hasil Iradiasi Sinar Gamma Berdasarkan Morfologi, Anatomi, dan Penanda ISSR”, disusun dengan tujuan untuk mendapatkan manggis dengan keragaman genetik yang lebih luas dan mendapatkan mutan baru manggis yang lebih baik dari sebelumnya.
Dalam menyelesaikan tesis ini, penulis mendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Dr. Ir. Sobir, MSi dan Dr. Ir. M Rahmad Suhartanto, MSi selaku ketua dan anggota komisi pembimbing atas bimbingan, arahan, dan motivasinya.
2. Prof. Dr. Sriani Sujiprihati, MS atas kesediaanya menjdi dosen penguji luar komisi.
3. Pusat Kajian Buah-buahan Tropika (PKBT) Lembaga Penelitian IPB atas dukungan dana penelitian dan fasilitasnya melalui proyek RUSNAS.
4. Laboratorium mikroteknik Departemen Biologi IPB dan staf atas semua bantuan dan kerjasamanya.
5. Kepada Yayasan Dewan Nasional Indonesia untuk Kesejahteraan Sosial atas bantuan studi yang diberikan.
6. Sulasih SP, Pipit, Elina Mansyah MP, dan semua rekan-rekan di laboratorium PKBT atas segala bantuan, motivasi, dan kemudahan yang diberikan.
7. Sahabat-sahabatku di Pasca S2 Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman 2007: Siti Noorrohmah, Yusie Arisanti, Erni Suminar, Heni Safitri, Nurwanita E, Isnaini, Rokhana Faizah, Fifin Nasyirotunisa, Hairinsyah dan Amin Nur atas segala bantuan, motivasi, semangat dan kebersamaannya.
8. Bapak, Ibu, dan Ibu mertua serta semua kakak-kakak dan adik-adiku atas semua dukungan dan doa, kepada Bibi Eni yang yang terkira bantuannya. 9. Secara khusus terima kasih dan penghargaan yang tinggi kepada suami
tercinta Ahmad Dwi Setyawan, MSi atas segala bantuan, doa, dukungan moral dan materiil dan kesempatan yang diberikan kepada penulis, kepada ananda tercinta Abdurrahman Gaza Setyawan atas pengorbanannya.
Penulis berharap mudah-mudahan naskah tesis ini bermanfaat bagi masyarakat yang membutuhkan informasi di dalamnya.
Bogor, Januari 2010
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Wonosobo, Jawa Tengah pada tanggal 27 Desember 1981, merupakan anak pertama dari empat bersaudara putra-putri dari Bapak
Sugiman dan ibu Sulastri. Telah menikah dengan Ahmad Dwi Setyawan, MSi
tahun 2006 dan telah dikaruniai satu orang putra, yaitu: Abdurrahman Gaza Setyawan.
Pada tahun 2005, penulis lulus pendidikan strata-1 dari Program Studi Pemuliaan dan Teknologi Benih, Departemen Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Pada tahun 2009, penulis diterima sebagai Calon Pegawai Negeri Sipil (CPNS) pada Departemen Pertanian (pusat).
Bogor, Januari 2010
xi
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL …...……….. xiii
DAFTAR GAMBAR...……….. .. xiv
DAFTAR LAMPIRAN ………. xv PENDAHULAN Latar Belakang ...……….. 1 Tujuan Penelitian …...………...……….. 3 Kerangka Penelitian ...………...…… 4 TINJAUAN PUSTAKA Botani dan Keragaan Genetik Tanaman Manggis ...…. 5
Tanaman Apomiksis …...…...………….. 8
Pemuliaan Mutasi ...…...…...……….. 10
Analisis Molekuler……...……….. 12
METODOLOGI Waktu dan Tempat Penelitian...….……… 13
Bahan dan Alat ...…...……….. 13
Rancangan Percobaan…...…...…...……….. 14
Pelaksanaan Percobaan …...……….. 15
Pengamatan ...……...……….. 15
Analisis Data ...……...……….. 17
HASIL DAN PEMBAHASAN Pengamatan Morfologi ...……….. 18
Pengamatan Anatomi ...…...……….. 33
Pengamatan Molekuler……...…...…...……….. 41
KESIMPULAN DAN SARAN ...……….. 50
xii
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Daftar primer ISSR (inter simple squence repeat) yang digunakan untuk
analisis keragaman genetik manggis……….... 14 2. Jumlah biji manggis yang membentuk tunas pada setiap taraf perlakuan
iradiasi sinar gamma…...………... 22 3. Rata-rata tinggi tanaman manggis, jumlah daun, diameter batang, panjang
daun, dan lebar daun pada 25 MST... 24 4. Koefisien keragaman karakter morfologi pada taraf iradiasi kontrol, 20 Gy,
dan 25 Gy...………. 27 5. Koefisien keragaman karakter morfologi pada pembelahan biji: utuh,
dipotong menjadi dua, dan dipotong menjadi tiga ... 28 6. Koefisien keragaman karakter morfologi pada perlakuan biji diradiasi
sebelum dipitong, dan biji diradiasi setelah dipotong ... 29 7. Pengamatan irisan tranfsersal daun pada beberapa individu manggis... 34 8. Rata-rata jumlah stomata, jumlah epidermis, indek stomata, dan kerapatan
stomata daun manggis... ……….. 37 9. Nilai korelasi antara indeks stomata, kerapatan stomata, tinggi tanaman,
panjang daun, dan lebar daun ...……….……… 40 10.Nilai korelasi tebal kutikula, tebal epidermis atas, tebal epidermis bawah,
tebal palisade, tebal bunga karang, panjang daun, lebar daun, dan tinggi tanaman... 41 11.Jumlah pita hasil amplifikasi manggis dengan delapan primer ISSR.... 42
xiii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Bagan alir penelitian Analisis Keragaman Genetik Manggis (Garcinia
Mangostana L.) Hasil Irradiasi Sinar Gamma Berdasarkan Morfologi, Anatomi,
dan Penanda ISSR…...………... 4
2. Reproduksi seksual dan apomiksis pada tanaman angiospermae …...… 8 3. Pertumbuhan tunas pada biji manggis yang tidak mendapat perlakuan
iradiasi sinar gamma (a) dan (b), dan biji yang mendapat perlakuan iradiasi sinar gamma (c), (d), (e), dan (f)... 19 4. Bentuk morfologi daun manggis: ovate (a), obovate (b), dan lacoleate (c),
dan warna daun muda manggis: merah bata (d), hijau kecoklatan (e), dan coklat kemerahan…...………... 20 5. Warna daun: kontrol, perlakuan iradiasi 20 Gy, dan perlakuan iradiasi
25 Gy …...………... 21 6. Perbandingan tanaman kontrol dan hasil iradiasi pada
25MST... 25 7. Dendogram tanaman manggis yang tidak mendapat perlakuan sinar
gamma berdasarkan morfologi... 31 8. Dendogram tanaman manggis setelah mendapat iradiasi sinar gamma
berdasarkan morfologi... 31 9. Dendogram tanaman manggis dengan pemotongan biji setelah iradiasi
sinar gamma... ….. 32 10.Dendogram tanaman manggis dengan pemotongan biji sebelum iradiasi
sinar gamma... ….. 33 11.Irisan transfersal daun manggis... 33 12.Perbandingan struktur anatomi irisan transversal daun manggis... 36 13.Stuktur anatomi daun manggis irisan paradermal... 36 14.Perbandingan stuktur anatomi daun manggis irisan paradermal... 38
xiv
15.Hasil amplifikasi DNA manggis ... 42 16.Dendogram tanaman manggis tanpa perlakuan sinar gamma berdasarkan
pola pita DNA ISSR... 44 17.Dendogram tanaman manggis hasil iradisi sinar gamma berdasarkan pola
pita DNA ISSR... 44 18.Dendogram tanaman manggis hasil iradisi sinar gamma berdasarkan pola
pita DNA ISSR pada perlakuan pemotongan biji setelah iradiasi... 45 19.Dendogram tanaman manggis hasil iradisi sinar gamma berdasarkan pola
pita DNA ISSR pada perlakuan pemotongan biji sebelum iradiasi... 45 20.Dendogram tanaman kontrol berdasarkan kombinasi penenda morfologi
dan ISSR... 46 21.Dendogram manggis berdasarkan kombinasi penanda morfologi dan ISSR 46
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Proses pembuatan preparat irisan paradermal dan transversal
daun manggis... 57 2. Data biner hasil scoring karakter morfologi manggis hasil iradiasi sinar
gamma... 60 3. Nilai rata-rata, ragam dan standar deviasi pada 16, 20, dan 25 MST
berdasarkan perbedaan taraf iradiasi ... 62 4. Data biner pola pita ISSR pada 14 individu tanaman hasil iradiasi sinar
gamma ... 63 13. Data biner gabungan berdasarkan pola pita ISSR dan skoring karekter
