KARAKTERISASI GEN HORMON PERTUMBUHAN
(CHICKEN GROWTH HORMONE) PADA
AYAM LOKAL INDONESIA
ANASTASHA RENATE
DEPARTEMEN ILMU PRODUKSI DAN TEKNOLOGI PETERNAKAN FAKULTAS PETERNAKAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
iii
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Karakterisasi Gen Hormon Pertumbuhan (Chicken Growth Hormone) pada Ayam Lokal Indonesia adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. 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.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Juli 2013
Anastasha Renate
ABSTRAK
ANASTASHA RENATE. Karakteristisasi Gen Hormon Pertumbuhan (Chicken Growth Hormone) pada Ayam Lokal Indonesia. Dibimbing oleh JAKARIA dan MARIA ULFAH.
Ayam lokal merupakan salah satu sumber daya genetik yang berpotensi untuk dikembangkan. Karakterisasi genetik yang berkaitan dengan sifat produksi dapat diketahui berdasarkan gen, salah satunya adalah gen cGH. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi karakteristik genetik dan mendeteksi situs mutasi pada gen cGH. Sampel yang digunakan adalah ayam kampung, walik, arab dan leher gundul. DNA hasil ekstraksi kemudian dilakukan proses amplifikasi fragmen gen cGH dan sekuensing. Sebanyak 19 sampel berhasil teramplifikasi. Amplifikasi gen cGH menghasilkan produk PCR sepanjang 528 bp. Hasil sekuensing DNA dianalisis menggunakan program MEGA 5. Hasil analisis sekuens fragmen gen cGH menunjukan nilai kesamaan sebesar 99% dengan data sekuens gen cGH pada GenBank. Mutasi pada fragmen gen cGH ditemukan sebanyak 10 situs dengan tipe mutasi transisi dan transversi. Penelitian lanjutan diperlukan untuk mengidentifikasi karakteristik genetik gen cGH pada G. g. spadiceus, G. g. bankiva, G. g. murghi dan G. g. jabouillei.
Kata kunci: ayam lokal, gen chicken growth hormone (cGH), sekuensing
ABSTRACT
ANASTASHA RENATE. Characterization of Growth Hormone Gene (Chicken Growth Hormone) in Indonesian Local Chicken Breeds. Supervised by JAKARIA and MARIA ULFAH.
Local chickens are genetic resources that have high potential to be developed. Characterization of genetic related to the production can be assesed based on DNA diversity. Chicken growth hormone (cGH) gene is a gene that is closely related to the growth of chickens. The aimed of this study was to identify the characteristics and detect mutations on the gene cGH site. The samples used were kampung, walik, arab and nacked neck chicken. DNA extraction and amplification process were followed by DNA sequencing of cGH gene. There were 19 amplified samples. Amplification of cGH gene resulted fragment with length of 528 bp. The sequences data were analyzed by MEGA 5 software. The sequence cGH showed similarity value of 99% with cGH gene sequence data on GenBank. There was found 10 sites mutation of transition and transversion. However, futher study on G. g. spadiceus, G. g. bankiva, G. g. murghi and G. g. jabouillei should be done to identify the characteristics of cGH gene.
iii
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Peternakan
pada
Departemen Ilmu Produksi dan Teknologi Peternakan
KARAKTERISASI GEN HORMON PERTUMBUHAN
(CHICKEN GROWTH HORMONE) PADA
AYAM LOKAL INDONESIA
ANASTASHA RENATE
DEPARTEMEN ILMU PRODUKSI DAN TEKNOLOGI PETERNAKAN FAKULTAS PETERNAKAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
v
Judul Skripsi : Karakterisasi Gen Hormon Pertumbuhan (Chicken Growth Hormone) pada Ayam Lokal Indonesia
Nama : Anastasha Renate
NIM : D14090026
Disetujui oleh
Dr Jakaria, SPt MSi Pembimbing I
Maria Ulfah, SPt MScAgr Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Ir Cece Sumantri MAgrSc Ketua Departemen
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan pada bulan Januari 2013 sampai April 2013 ini ialah ayam lokal Indonesia dengan judul Karakterisasi Gen Hormon Pertumbuhan (Chicken Growth Hormone) pada Ayam Lokal Indonesia.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr Jakaria, SPt MSi dan Maria Ulfah, SPt MScAgr selaku pembimbing. Terima kasih penulis ucapkan kepada Prof Dr Ir Cece Sumantri, MAgrSc dan Ir Anita S. Tjakradidjaja MRurSc selaku dosen penguji ujian akhir dan Dr Ir Afton Atabany MSi selaku perwakilan departemen dalam ujian akhir sarjana penulis. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada Prof Dr Ir Muladno MSA selaku dosen pembimbing akademik. Ungkapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada kedua orangtua, Bapak Sahat dan Ibu Marsalina (alm), Abang Aditya, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya. Terima kasih juga penulis ungkapkan kepada Kak Eryk, Kak Ferdy, Kak Isyana, Kak Irine, Lusi, Olin, Alit, Ayu, Syeh, sahabat-sahabat penulis serta keluarga besar IPTP 46 atas segala dukungannya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Juli 2013
vi i
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL vi DAFTAR GAMBAR vi PENDAHULUAN 1 Latar Belakang 1 Tujuan Penelitian 1Ruang Lingkup Penelitian 1
METODE 2
Lokasi dan Waktu Penelitian 2
Bahan 2
Alat 3
Prosedur 3
Ekstraksi DNA 3
Amplifikasi dengan Teknik PCR 4
Elektroforesis Produk PCR 4
Perunutan Produk PCR (Sekuensing) 4
Analisis Data 4
HASIL DAN PEMBAHASAN 4
Amplifikasi Gen Hormon Pertumbuhan (cGH) 4
Karakteristik Gen Hormon Pertumbuhan (cGH) 5
Homologi dan Deteksi Mutasi Gen cGH 5
Komposisi Basa Nukleotida Gen cGH 7
Jarak Genetik dan Pohon Filogenetik Sekuens Fragmen Gen cGH 7
SIMPULAN DAN SARAN 12
DAFTAR PUSTAKA 12
DAFTAR TABEL
1 Hasil Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) gen cHG 5
2 Mutasi basa nukleotida pada fragmen gen cGH 6
3 Rataan komposisi basa nukleotida sekuens fragmen gen cGH 7
DAFTAR GAMBAR
1 Jenis sampel ayam yang digunakan dalam penelitian (A) Ayam kampung; (B) Ayam walik; (C) Ayam leher gundul; (D) Ayam arab 2 2 Fragmen gen cGH berdasarkan sekuens gen cGH dari GenBank dengan
nomor akses AY461843 3
3 Hasil elektroforesis produk PCR fragmen gen cGH pada gel agarose
1.5%. 5
4 Jarak genetik fragmen gen cGH pada parsial ekson dan intron 2 8
5 Jarak genetik fragmen gen cGH pada intron 2 9
6 Konstruksi pohon filogenetik berdasarkan fragmen gen cGH menggunakan metode neighbor-joining pada parsial ekson dan intron 2
(528 bp) 10
7 Konstruksi pohon filogenetik berdasarkan fragmen gen cGH menggunakan metode neighbor-joining pada intron 2 (442 bp) 11
1
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Ayam merupakan salah satu sumber daya genetik yang berperan dalam memenuhi ketersediaan pangan. Berdasarkan data statistik peternakan, populasi ayam lokal Indonesia pada tahun 2011 sebesar 257 544 104 dan pada tahun 2012 diperkirakan hanya meningkat hingga mencapai 264 339 634 (Ditjennak dan Keswan 2012). Peningkatan populasi ayam lokal tersebut sangat lambat karena sistem pemeliharan ayam lokal di masyarakat masih bersifat tradisional, dengan tujuan pemeliharaan yang sangat tergantung oleh pemiliknya (Sidadolog 2007). Selain itu, ayam lokal sering dianggap sebagai jenis ternak yang memiliki nilai ekonomis rendah karena memiliki pertumbuhan yang relatif lama, produksi telur rendah dan kematian yang tinggi.
Ayam lokal Indonesia memiliki potensi untuk dikembangkan, terutama karena memiliki kemampuan adaptasi terhadap keterbatasan lingkungan dengan baik. Perbaikan manajemen pemeliharaan, pakan dan perbaikan genetik perlu dilakukan untuk meningkatkan produktivitas ternak.
Perbaikan genetik dapat dilakukan dengan seleksi dan persilangan. Persilangan yang tidak terkontrol pada ayam lokal akan menurunkan keasliannya. Salah satu cara mengurangi kepunahan sumber daya genetik ayam lokal Indonesia adalah dengan karakterisasi keanekaragaman genetik pada ayam lokal tersebut. Seiring berkembangnya teknologi, seleksi dapat dilakukan berdasarkan karakterisasi DNA pada gen, sehingga seleksi dapat dilakukan dengan akurat dan lebih cepat.
Karakterisasi genetik yang berkaitan dengan sifat produksi dapat diketahui berdasarkan gen yang mengatur pertumbuhannya. Salah satu gen yang berkaitan erat dengan pertumbuhan ayam adalah gen chicken growth hormone (cGH). Gen cGH memiliki ukuran panjang sekuens nukleotida sebesar 4 101 bp yang terdiri dari lima ekson dan empat intron (Nie et al. 2005).
Gen cGH pada ayam sangat berpengaruh dengan performa (Ip et al. 2001), oleh karena itu gen cGH adalah salah satu gen yang dapat digunakan sebagai penanda genetik dalam program seleksi ayam lokal Indonesia. Sampai saat ini, data yang berkaitan dengan karakterisasi gen cGH pada ayam lokal Indonesia masih terbatas, sehingga penelitian ini perlu dilakukan.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi karakteristik genetik gen cGH pada ayam lokal Indonesia yaitu ayam kampung, ayam leher gundul, ayam walik dan ayam arab. Selain itu, penelitian ini juga bertujuan untuk mendeteksi situs mutasi melalui metode sekuensing.
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini meliputi analisis pada 20 individu ayam lokal Indonesia yaitu ayam kampung, ayam leher gundul, ayam walik, dan ayam arab. Identifikasi karakteristik genetik dan situs mutasi pada fragmen gen cGH dianalisis
2
A C
B D
Gambar 1 Jenis sampel ayam yang digunakan dalam penelitian (A) Ayam kampung; (B) Ayam walik; (C) Ayam leher gundul; (D) Ayam arab.
menggunakan teknik sequencer. Analisis data dilakukan menggunakan program MEGA 5 dan analisis Basic Local Alignment Search Tools (BLAST) nukleotida.
METODE
Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Genetika Molekuler Ternak, Departemen Ilmu Produksi dan Teknologi Peternakan, Fakultas Peternakan, IPB. Penelitian ini dilakukan pada bulan Januari 2013 sampai dengan April 2013.
Bahan
Penelitian ini menggunakan sampel darah ayam sebanyak 20 individu yang terdiri dari empat jenis ayam yaitu ayam kampung, ayam walik, ayam leher gundul dan ayam arab (Gambar 1). Sampel merupakan koleksi dari Maria Ulfah Departemen Ilmu Produksi dan Teknologi Peternakan, Fakultas Peternakan IPB.
Bahan yang digunakan dalam ekstraksi dan amplifikasi DNA penelitian ini antara lain destilation water (DW), Sodium Dodesil Sulfat (SDS) 10%, buffer 1x STE, Proteinase-K (5 mg/ml), phenol, Chloroform Isoamil Alkohol (CIAA), NaCl 5 M, EtOH 96% dan TE 80%, sampel DNA, PCR buffer, MgCl2, dNTPS, primer,
Taq DNA Polymerase. Bahan yang digunakan untuk elektroforesis adalah gel agarose, 0,5 x TBE, ethidium bromide (EtBr), loading dye dan marker 100 bp.
3
3
Primer yang digunakan untuk mengamplifikasi gen cGH berdasarkan Sawai
et al. (2010) yaitu primer forward 5’-TCAGCACCTCCACCTCCTGG-3’ dan
reverse 5’-TTTTGTTGGTGTACCTCTGG-3’. Posisi penempelan primer dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2 Fragmen gen cGH berdasarkan sekuens gen cGH dari GenBank
dengan nomor akses AY461843 Alat
Alat yang akan digunakan dalam ekstraksi dan amplifikasi DNA adalah satu set mikro pipet, pipet tip, sentrifuge, vortex, inkubator, freezer, mesin PCR
thermal cycler, gelas ukur, tabung eppendorf, rotary mixer. Alat yang digunakan dalam elektroforesis adalah timbangan digital, satu set gel tray, power supply 100 volt, microwave, beaker glass, magnetic stirrer dan UV transilluminator.
Prosedur Ekstraksi DNA
Ekstraksi DNA yang dilakukan menggunakan metode Sambrook et al.
(1989) yang telah dimodifikasi. Sampel darah ayam sebanyak 100 µl akan ditambahkan dengan 1 000 µl DW. Sampel disentrifugasi 8 000 rpm selama lima menit, hingga terbentuk endapan. Endapan kemudian ditambahkan 1 x STE sebanyak 300 µl, 10% SDS sebanyak 40 µl, dan enzim proteinase-K (5 mg/ml) sebanyak 10 µl kemudian diinkubasi pada suhu 55°C selama dua jam dan digoyang pelan. Sampel ditambahkan dengan larutan phenol sebanyak 400 µl, CIIA sebanyak 400 µl, dan NaCl 5 M sebanyak 40 µl kemudian digoyang pelan selama satu jam pada suhu ruang.
Sampel kemudian disentrifugasi dengan kecepatan 12 000 rpm selama lima menit. Cairan bening pada lapisan paling atas dipindahkan ke tabung baru sebanyak 400 µl dan ditambahkan dengan EtOH absolut 70% sebanyak 800 µl dan NaCl 5 M sebanyak 40 µl, kemudian dibiarkan overnight. Sampel kemudian disentrifugasi selama lima menit dengan kecepatan 12 000 rpm dan terbentuk endapan putih. Endapan putih tersebut ditiriskan dan ditambahkan dengan TE 80% sebanyak 100 µl.
4
Amplifikasi dengan Teknik PCR
Amplifikasi DNA dilakukan dengan menambahkan sampel sebanyak 1 µl dengan pereaksi. Pereaksi terbuat dari campuran 28.9 µl DW, 3.5 µl 10 x PCR
buffer, 1 µl 2.5 mM MgCl2, 0.25 µl dNTPs 2mM, 0.25 primer, dan 0.1 µl enzim
Taq Polymerase. Campuran antara DNA dan pereaksi kemudian diputar sebentar (spin down) dengan mikro sentrifuge.
Reaksi PCR dilakukan menggunakan mesin PCR thermal cycler dengan kondisi predenaturasi pada suhu 95 °C selama 5 menit. Siklus PCR dilakukan sebanyak 35 siklus, masing-masing terdiri dari denaturasi pada suhu 95 °C selama 30 detik, annealing pada suhu 60 °C selama 1 menit, dan ekstensi pada suhu 72 °C pada selama 1 menit. Tahap terakhir pada proses amplifikasi DNA merupakan pemanjangan primer pada suhu 72 °C selama 5 menit.
Elektroforesis Produk PCR
Elektroforesis produk PCR menggunakan gel agarosa dengan konsentrasi 1.5%. Bubuk agarose sebanyak 0.45 gram ditambahkan dengan larutan 0.5 x TBE sebanyak 30 ml. Campuran tersebut dipanaskan hingga mendidih dan ditambahkan dengan EtBr sebanyak 2.5 µl, kemudian dicetak pada cetakan kemudian didiamkan hingga mengeras. Sampel DNA hasil PCR sebanyak 5 µl ditambahkan dengan loading dye sebanyak 1 µl, kemudian dimasukkan ke dalam sumur sampel pada gel. Sampel dimigrasikan pada larutan 0.5 x TBE dengan voltase 100 volt selama 30-45 menit. Gel hasil elektroforesis diamati dan kemudian difoto dengan bantuan sinar ultra violet pada UV transilluminator.
Perunutan Produk PCR (Sekuensing)
Hasil amplifikasi DNA kemudian dianalisis perunutan basa nukleotida. Sekuensing DNA dilakukan menggunakan mesin Applied Biosystems. Sekuensing dilakukan di perusahaan jasa pelayanan sekuensing 1st Base.
Analisis Data
Hasil sekuensing gen cGH diperiksa menggunakan program komputer Bioedit, kemudian dilakukan proses perunutan dan pensejajaran (alignment) hasil sekuens dengan runutan baku yang diperoleh dari GenBank menggunakan
ClustalW pada program MEGA 5 (Tamura et al. 2012). Hasil sekuens fragmen gen cGH ayam kampung, ayam walik, ayam leher gundul dan ayam arab dianalisis kesamaannya (homology) dengan acuan sekuens yang ada di GenBank
menggunakan aplikasi Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) (Altchul et al. 1990) [www.blast.ncbi.nlm.nih.gov/].
HASIL DAN PEMBAHASAN
Amplifikasi Gen Hormon Pertumbuhan (cGH)
Amplifikasi fragmen gen cGH yang dilakukan pada ayam kampung, ayam leher gundul, ayam walik dan ayam arab menunjukan adanya dua posisi di cGH yaitu parsial ekson dan intron 2. Sebanyak 19 dari 20 sampel berhasil
5
5
teramplifikasi. Amplifikasi fragmen gen cGH dijalankan menggunakan mesin PCR thermal cycler dengan kondisi penempelan primer pada suhu60 °C selama 1 menit dan diperoleh hasil produk PCR dengan panjang 528 bp (Gambar 3).
Gambar 3 Hasil elektroforesis produk PCR fragmen gen cGH pada gel agarose 1.5%. Keterangan : M=Marker.
Muladno (2010) menyatakan bahwa suhu annealing sangat berperan dalam reaksi PCR. Keberhasilan amplifikasi gen cGH juga dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah kemurnian DNA hasil ekstraksi, komposisi bahan pereaksi yang digunakan dan kondisi mesin PCR.
Karakteristik Gen Hormon Pertumbuhan (cGH) Homologi dan Deteksi Mutasi Gen cGH
Hasil analisis homologi fragmen gen cGH menggunakan aplikasi program
Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) menunjukkan bahwa fragmen gen cGH memiliki persentase kesamaan sebesar 99% terhadap sekuens DNA gen cGH yang terdapat pada GenBank (Tabel 1). Kesamaan sekuens fragmen gen cGH yang tinggi meyakinkan bahwa fragmen DNA yang diuji pada ayam merupakan fragmen gen cGH.
Tabel 1 Hasil Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) gen cHG
Kode Akses Deskripsi Homologi (%)
AY461843 Gen cGH pada G. g. gallus 99
D10484 Gen cGH padaWhite Leghorn 99
AB495752 Gen cGH padaintron 2 G. g. gallus 99 AB495761 Gen cGH padaintron 2 G. varius 98 EF521523 Gen GH pada Pedionomus torquatus 92
EF521470 Gen GH pada Coturnix coturnix 87
EF521549 Gen GH pada Rollulus rouloul 86
EF521470 Gen GH pada Crax alector 77
EF521551 Gen GH pada Sagittarius serpentarius 75
Analisis sekuens fragmen gen cGH juga dapat digunakan untuk mengidentifikasi situs mutasi. Nei dan Kumar (2000) menyatakan bahwa mutasi DNA adalah adanya perubahan basa-basa nukleotida pada level DNA. Mutasi
6
merupakan salah satu faktor yang menyebabkan terjadinya keragaman genetik (polimorfisme).
Tabel 2 Mutasi basa nukleotida pada fragmen gen cGH Posisi Mutasi (bp) Perubahan basa Ayam lokal Cina (GB) Ayam kampung
Ayam walik Ayam leher gundul Ayam arab 1675 G G > A G > A G > A G 1745 G G > C G G > C G 1760 T T T > A T > A T 1765 G G > T G > T G > T G > T 1770 G G > A G > A G G > A 1798 C C > T C > T C > T C 1827 A A > G A A A 1962 T T > C T > C T > C T > C 1998 G G G > A G G 2021 G G G G G > A
Keterangan : GB = GenBank, kode akses GenBank AY461843
Berdasarkan hasil pensejajaran fragmen gen cGH pada ayam kampung, ayam arab, ayam leher gundul dan ayam walik dengan data sekuens gen cGH yang ada pada GenBank menunjukkan bahwa ditemukannya situs mutasi sebanyak 10 situs (Tabel 2). Berdasarkan titik mutasi yang didapatkan menunjukan bahwa posisi mutasi 1827 spesifik terjadi pada ayam kampung, posisi 1998 spesifik terjadi pada walik dan posisi 2012 mutasi spesifik terjadi pada ayam arab.
Berdasarkan tipe mutasi yang terdapat pada fragmen gen cGH, mutasi termasuk ke dalam tipe transversi dan tipe transisi. Mutasi tipe transversi merupakan sustitusi antara basa purin (A, G) dengan pirimidin (T, C), sedangkan mutasi tipe transisi adalah substitusi antara basa purin dengan purin lain (A dengan G) atau basa pirimidin dengan pirimidin lain (T dengan C) (Nei dan Kumar 2000).
Situs mutasi yang telah ditemukan ini dapat digunakan sebagai pendugaan awal adanya Single Nucleotide Polymorphism (SNP) pada fragmen gen cGH ayam lokal Indonesia, namun perlu dilakukan identifikasi dengan tepat yang berhubungan keragaman pada situs mutasi tersebut dan keterkaitan gen cGH pada sifat produksi. Mehdi dan Reza (2012) menyatakan bahwa mutasi pada intron 1 gen cGH memberikan pengaruh terhadap umur kedewasaan seksual dan bobot tubuh. Selain itu, mutasi pada gen cGH juga memberikan pengaruh terhadap pertumbuhan ayam, sifat karkas, produksi telur dan deposisi lemak (Nie et al. 2005).
Pierzchala et al. (2004) menyatakan bahwa hormon pertumbuhan merupakan salah satu faktor yang paling penting dalam pertumbuhan dan perkembangan sel hewan. Hormon pertumbuhan (GH) merupakan hormon anabolik yang disintesis dan disekresikan oleh sel somatotrop pada lobe anterior pituitari (Ayuk dan Sheppard 2006). Hormon pertumbuhan dibawa menuju hati melalui pembuluh darah. Hormon pertubuhan di dalam hati akan mengatur reaksi
7
7
biokimia yang berkaitan dengan proses pertumbuhan komponen tubuh dan bekerja pada sel-sel target hormon pertumbuhan (Hartman 2000).
Komposisi Basa Nukleotida Gen cGH
Jumlah nukleotida dari sampel penelitian tidak memiliki frekuensi yang sama. Berdasarkan hasil sekuensing pada produk PCR sepanjang 528 bp yang dianalisis, komposisi basa nukleotida fragmen gen cGH dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3 Rataan komposisi basa nukleotida sekuens fragmen gen cGH
Sampel Jumlah Sampel Persentase (%)
T(U) C A G A+T C+G
AY461843 (GB) 1 23.1 30.5 22.9 23.5 46.0 54.0 Ayam Kampung 5 23.2 30.7 23.0 23.1 46.2 53.8
Ayam Walik 5 23.2 30.7 22.9 23.2 46.1 53.9
Ayam Leher Gundul 4 23.1 30.6 23.0 23.3 46.1 53.9
Ayam Arab 5 23.2 30.6 23.0 23.2 46.1 53.9
Keterangan : GB = GenBank
Rataaan basa nukleotida C+G pada semua sampel ayam penelitian memiliki jumlah basa nukleotida yang lebih tinggi dibandingkan dengan basa nukleotida A+T. Muladno (2010) menyakatan bahwa pasangan G dan C terbentuk dengan tiga ikatan hidrogen sedangkan pasangan A dan T terbentuk dua ikatan hidrogen. Oliver dan Marin (1996) menyatakan bahwa komposisi basa nukleotida sekuen yang terletak di bagian intron pada ayam memiliki kandungan G+C yang lebih tinggi dibandingkan dengan A+T. McVean dan Vieira (2001) menyatakan bahwa kandungan G+C yang tinggi menunjukkan bahwa adanya kemampuan adaptasi yang tinggi pada tingkat gen.
Jarak Genetik dan Pohon Filogenetik Sekuens Fragmen Gen cGH
Pengukuran jarak genetik menggunakan analisis Pairwise Distance Calculation. Analisis jarak genetik pada fragmen gen cGH pada parsial ekson dan intron 2 (528 bp) menghasilkan jarak genetik terendah adalah 0.000 dan tertinggi adalah 0.002 (Gambar 4). Semua individu pada penelitian ini (ayam kampung, walik, leher gundul dan arab) memiliki jarak genetik yang sama yaitu 0.000.
Analisis jarak genetik menunjukkan bahwa semakin besar nilai jarak genetik maka semakin besar perbedaan jumlah basa nukleotidanya. Semakin besar perbedaan susunan basa nukleotidanya maka semakin jauh hubungan kekerabatannya. Analisis jarak genetik pada fragmen gen cGH pada intron 2 (442 bp) menghasilkan jarak genetik terendah adalah 0.000 dan tertinggi adalah 0.007 (Gambar 5). Semua individu ayam dalam penelitian ini memiliki jarak genetrik paling tinggi dengan G. varius yaitu 0.005. Analisis jarak genetik pada fragmen gen dengan panjang 528 bp (parsial ekson dan intron 2) maupun dengan panjang 442 bp (intron 2) menunjukkan semua individu ayam yang diteliti memiliki jarak genetik yang sama.
8
9
s
10
Pohon filogenetik merupakan pohon yang menunjukkan hubungan kekerabatan antara berbagai spesies yang memiliki nenek moyang yang sama. Hartl (2000) menyatakan bahwa pohon filogenetik dapat dibentuk menggunakan metoda Neighbor Joining dengan prinsip pengelompokan taksa berdasarkan nilai jarak evolusioner pasangan-pasangan operational taxonomy unit dengan setiap percabangan yang terdapat pada pohon filogenetik berevolusi pada kecepatan yang tidak sama. Hasil konstruksi pohon filogenetik pada parsial ekson dan intron 2 (panjang fragemen 528 bp) didapatkan 2 kelompok. Kelompok pertama adalah ayam arab, kampung, walik, leher gundul dan Yellow wai chow Strain, kelompok kedua yaitu ayam lokal Cina dan White leghorn (Gambar 6). Berdasarkan konstruksi filogenetik tersebut terlihat bahwa ayam lokal Indonesia memiliki hubungan kekerabatan yang dekat Yellow wai chow Strain (GB), namun berbeda dengan ayam lokal Cina dan White leghorn.
Ayam arab 2 Ayam arab 3 Ayam arab 1 Ayam leher gundul 4 Ayam leher gundul 3 Ayam leher gundul 2 Ayam leher gundul 1 Ayam walik 5 Ayam walik 4 Ayam walik 3 Ayam walik 2 Ayam walik 1 Ayam kampung 5 Ayam kampung 4 Ayam kampung 3 Ayam kampung 2 Ayam kampung 1
Yellow wai chow strain (GB) Ayam arab 4
Ayam arab 5
Ayam lokal Cina (GB) White leghorn (GB) 66
0.0002
Gambar 6 Konstruksi pohon filogenetik berdasarkan fragmen gen cGH menggunakan metode neighbor-joining pada parsial ekson dan intron 2
11
11
Sulandari et al. (2007) menyatakan bahwa ayam lokal Indonesia merupakan hasil domestikasi dari ayam hutan. Ayam hutan yang ada di Indonesia adalah ayam hutan merah (Gallus gallus) dan ayam hutan hijau (Gallus varius). Ayam hutan merah memiliki lima sub spesies yaitu G. g. bankiva, G. g. spadiceus, G. g. gallus, G. g. murghi, G. g. jabouillei. Posisi hubungan kekerabatan ayam lokal Indonesia dengan ayam hutan dapat digambarkan melalui pohon filogenetik
Analisis pohon filogenetik juga dilakukan hanya pada daerah intron 2 gen cGH, tujuannya agar dapat melihat kekerabatan antara ayam lokal Indonesia yang diteliti dengan ayam hutan (data sekuens diambil dari GenBank). Hasil konstruksi pohon filogenetik pada intron 2 didapatkan 3 kelompok. Kelompok pertama adalah lokal Cina dan White Leghorn, kelompok kedua yaitu ayam arab, kampung, walik, leher gundul, G. g. gallus dan Yellow Wai Chow Strain, kelompok ketiga adalah G. varius (Gambar 7). Berdasarkan konstruksi pohon filogenetik pada intron 2 terlihat bahwa ayam lokal Indonesia yang diteliti memiliki kekerabatan yang sama dengan G. g. gallus namun berbeda dengan G. varius.
Ayam lokal Cina(GB) White leghorn(GB) Ayam arab 5 Arab arab 4 Ayam arab 3 Ayam arab 2 Ayam arab 1 Ayam leher gundul 4 Yellow Wai Chow Strain(GB) G. g. gallus(GB) Ayam kampung 1 Ayam kampung 2 Ayam kampung 3 Ayam kampung 4 Ayam kampung 5 Ayam walik 1 Ayam walik 2 Ayam walik 3 Ayam walik 4 Ayam walik 5 Ayam leher gundul 1 Ayam leher gundul 2 Ayam leher gundul 3
G. varius(GB)
65
0.0005
Gambar 7 Konstruksi pohon filogenetik berdasarkan fragmen gen cGH menggunakan metode neighbor-joining pada intron 2
12
Li dan Graur (1991) menyatakan bahwa analisis pohon filogenetik digunakan untuk merekontruksi hubungan kekerabatan yang tepat antara organisme. Hasil analisis pohon filogenetik baik berdasarkan pada fragmen gen cGH parsial ekson 2 dan intron 2 (panjang fragmen 528 bp) maupun hanya pada intron 2 (panjang fragmen 442 bp) cenderung memiliki kesamaan yang tinggi antar individu ayam yang diteliti.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Daerah yang diteliti merupakan fragmen gen cGH dengan panjang 528 bp. Fragmen sekuens gen cGH yang dianalisis memiliki tingkat kesamaan yang tinggi dengan sekuens gen cGH pada GenBank. Jumlah basa nukleotida G+C pada semua sampel penelitian lebih tinggi dibandingkan dengan basa nukleotida T+A. Gen cGH posisi parsial ekson 2 hingga intron 2 pada ayam yang diteliti ditemukan mutasi sebanyak 10 situs mutasi. Jenis mutasi yang terjadi pada fragmen sekuens gen cGH adalah mutasi transversi dan transisi.
Saran
Perlu dilakukan penelitian untuk mengidentifikasi karakteristik genetik gen cGH pada G. g. spadiceus, G. g. bankiva, G. g. murghi dan G. g. jabouillei. Penelitian lanjutan juga diperlukan untuk mengidentifikasi polimorfisme pada gen cGH ayam lokal Indonesia berdasarkan situs mutasi yang telah didapat, sehingga dapat dimanfaatkan sebagai Marker AssitedSelection (MAS). Selain itu, diperlukan penelitian pada ekson dan intron yang lain dari cGH.
DAFTAR PUSTAKA
Altchul SF, Gish W, Miller W, Mayers EW, Lipman DJ. 1997. Basic local alignment search tool. J. Mol. Biol. 215:403-410.
Ayuk J, Sheppard MC. 2006. Growth hormone and its disorders. Postgrad Medic J. 82:24-30.
[Ditjennak dan Keswan] Direktorat Jendral Peternakan dan Kesehatan Hewan. 2012. Statistik Peternakan dan Kesehatan Hewan 2012. Jakarta (ID): Direktoral Jendral Peternakan dan Kesehatan Hewan.
Harlt DL. 2000. A Primer of Population Genetic. 3rd ed. Sunderland (GB): Sinauer Association.
Hartman ML. 2000. Physiological Regulations of Growth hormone Secretion. 2nd Ed. Cambridge (GB): Cambridge University Press.
13
13
Ip SCY, Ip, Zhang X, Leung FC. 2001. Genomic growth hormone gene polymorphism in native chinese chicken. Expe. Biol. Med. 226 (6) 458-462.
Li W, Graur D. 1991. Fundamental of Molecular Evolution. Sunderland (GB): Sinauer Associates.
McVean GAT, Vieira J. 2001. Inferring parameters of mutation, selection and demography from patterns of synonymous site evolution in drosophila. J genetics.
Mehdi A, Reza FA. 2012. Single nucleotide polymorphisms in intron 1 of growth hormone gene and it’s association with economic traits in Iranian Fars native fowl. Annals of Biological Reseach. 3 (8): 4028-4032. Muladno. 2010. Teknlogi Rekayasa Genetika. Ed Ke-2. Bogor (ID): IPB Pr. Nei M, Kumar S. 2000. Molecular Evolution and Phylogenetics. New York
(US): Oxford University Pr.
Nie Q, Lei M, Ouyang J, Zeng H, Yang G, Zhang X. 2005. Identification and characterization of single nucleotide polymorphisms in 12 chicken growth-correlated genes by denaturing high performance liquid chromatography.
Genet. Sel. Evol. 37 (2005): 339-360.
Nie Q, Sun B, Zhang D, Luo N, Ishag A, lei G, Yang G, Zhang X. 2005. High diversity of chicken growth hormone gene and effect on growth and carcass traits. J of Heredity. 96 (6): 698-703.
Oliver JL, Marin A. 1996. A relationship between GC content and coding-sequence length. J Mol Evol. 43:216-223.
Pierzchala M, Tadeusz B, Jolanta K. 2004. Growth rate and carcass quality in relation to GH|MspI and GH|HaeI PCR-RFLP polymorphism in pigs. J. Anim. Sci. Papers and Rep. 22 : 57-64
Sambrook J, Fritsch EF, Maniatis T. 1989. Molecular Cloning: A Laboratory Manual. USA (US): CSH Loboratory Pr.
Sawai H, Kim HL, Kuno K, Gotoh H, Takada M, Takahata N, Satta Y, Akishinomiya F. 2010. The origin and genetic variation of domestic chickens with special reference to jungle fowls Gallus g. gallus and G. varius. PloS One. 5(5):e10639. Doi: 10.1371/journal. pone.0010639. Sidadolog JHP. 2007. Pemanfaatan dan Kegunaan Ayam Lokal Indonesia.
Bogor (ID): Pusat Penelitian Biologi Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia. Sulandari S, Zein MSA, Paryanti S, Sartika T. 2007. Taksonomi da nasal usul ayam domestikasi. Keragaman Sumber Daya Hayati Ayam Lokal Indonesia: Manfaat dan Potensi. Bogor (ID): Pusat Penelitian Biologi LIPI.
Tamura K, Kumar S. 2012. MEGA5: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Software. Arizona (US): Arizona State University.
14
LAMPIRAN
Lampiran 1 Hasil pensejajaran sekuens fragmen gen cGH dengan sekuens
GenBank kode akses AY461843
1590 1600 1610 1620 1630 1640 ....|....|....|....|....|....|....|....|....|....|....|....| AY461843 TCAGCACCTCCACCTCCTGGCTGCCGAGACATATAAAGAGTTCGTAAGTGTTGGCCATCT D10484_(White_Leghorn) ... AF289468(Yellow_Wai_Chow_Strai ... Ayam_Kampung_1 ... Ayam_Kampung_2 ... Ayam_Kampung_3 ... Ayam_Kampung_4 ... Ayam_Kampung_5 ... Ayam_Walik_1 ... Ayam_Walik_2 ... Ayam_Walik_3 ... Ayam_Walik_4 ... Ayam_Walik_5 ... Ayam_Leher_Gundul_1 ... Ayam_Leher_Gundul_2 ... Ayam_Leher_gundul_3 ... Ayam_Leher_Gundul_4 ... Ayam_Arab_1 ... Ayam_Arab_2 ... Ayam_Arab_3 ... Arab_Arab_4 ... Ayam_Arab_5 ... 1650 1660 1670 1680 1690 1700 ....|....|....|....|....|....|....|....|....|....|....|....| AY461843 CCTCATTAGCTTGATGCCTCCAGGACCGTGCCACGGCTTCCCACCCTGCATAAATTCCTG D10484_(White_Leghorn) ... AF289468(Yellow_Wai_Chow_Strai ... Ayam_Kampung_1 ...R... Ayam_Kampung_2 ... Ayam_Kampung_3 ...R... Ayam_Kampung_4 ...R... Ayam_Kampung_5 ... Ayam_Walik_1 ... Ayam_Walik_2 ...R... Ayam_Walik_3 ... Ayam_Walik_4 ... Ayam_Walik_5 ...R... Ayam_Leher_Gundul_1 ... Ayam_Leher_Gundul_2 ... Ayam_Leher_gundul_3 ...R... Ayam_Leher_Gundul_4 ... Ayam_Arab_1 ... Ayam_Arab_2 ... Ayam_Arab_3 ... Arab_Arab_4 ... Ayam_Arab_5 ... 1710 1720 1730 1740 1750 1760 ....|....|....|....|....|....|....|....|....|....|....|....| AY461843 CAAGCAGAGACTTTTCAGCTATCGGTGCCTCCTGAGGAGGAGAAAGGGTCTTAATAGGGG D10484_(White_Leghorn) ... AF289468(Yellow_Wai_Chow_Strai ...T Ayam_Kampung_1 ...S...T Ayam_Kampung_2 ...T Ayam_Kampung_3 ...S...T Ayam_Kampung_4 ...S...T Ayam_Kampung_5 ...T Ayam_Walik_1 ...T Ayam_Walik_2 ...T Ayam_Walik_3 ...W....T Ayam_Walik_4 ...T Ayam_Walik_5 ...T Ayam_Leher_Gundul_1 ...T Ayam_Leher_Gundul_2 ...W....T Ayam_Leher_gundul_3 ...S...T Ayam_Leher_Gundul_4 ...T Ayam_Arab_1 ...T Ayam_Arab_2 ...T Ayam_Arab_3 ...T Arab_Arab_4 ...T Ayam_Arab_5 ...T 1770 1780 1790 1800 1810 1820 ....|....|....|....|....|....|....|....|....|....|....|....| AY461843 AGGAGAGGTGATGACCGACCAGCCTGTCCTCCCCACAGCTCTCTGCCTCCTCCTGCAAGG D10484_(White_Leghorn) ... AF289468(Yellow_Wai_Chow_Strai ... Ayam_Kampung_1 ...Y...
15 15 Ayam_Kampung_2 ....R... Ayam_Kampung_3 ....R... Ayam_Kampung_4 ... Ayam_Kampung_5 ....R... Ayam_Walik_1 ... Ayam_Walik_2 ...Y... Ayam_Walik_3 ...T... Ayam_Walik_4 ....R... Ayam_Walik_5 ... Ayam_Leher_Gundul_1 ... Ayam_Leher_Gundul_2 ...Y... Ayam_Leher_gundul_3 ... Ayam_Leher_Gundul_4 ...Y... Ayam_Arab_1 ... Ayam_Arab_2 ....R... Ayam_Arab_3 ... Arab_Arab_4 ....R... Ayam_Arab_5 ... 1830 1840 1850 1860 1870 1880 ....|....|....|....|....|....|....|....|....|....|....|....| AY461843 AGTCACCTCCTCCTGTCCATGTGTTCTGTGCTCACCTCAACCCTTCAGTGAGAGCAATCT D10484_(White_Leghorn) ... AF289468(Yellow_Wai_Chow_Strai ... Ayam_Kampung_1 ... Ayam_Kampung_2 .R... Ayam_Kampung_3 .R... Ayam_Kampung_4 ... Ayam_Kampung_5 ... Ayam_Walik_1 ... Ayam_Walik_2 ... Ayam_Walik_3 ... Ayam_Walik_4 ... Ayam_Walik_5 ... Ayam_Leher_Gundul_1 ... Ayam_Leher_Gundul_2 ... Ayam_Leher_gundul_3 ... Ayam_Leher_Gundul_4 ... Ayam_Arab_1 ... Ayam_Arab_2 ... Ayam_Arab_3 ... Arab_Arab_4 ... Ayam_Arab_5 ... 1890 1900 1910 1920 1930 1940 ....|....|....|....|....|....|....|....|....|....|....|....| AY461843 CTAAGACCAGTAGGTGTTGTGCCAACACGTGGGCTCTGCTTTCCCACCTGCCAGTCCTGC D10484_(White_Leghorn) ... AF289468(Yellow_Wai_Chow_Strai ... Ayam_Kampung_1 ... Ayam_Kampung_2 ... Ayam_Kampung_3 ... Ayam_Kampung_4 ... Ayam_Kampung_5 ... Ayam_Walik_1 ... Ayam_Walik_2 ... Ayam_Walik_3 ... Ayam_Walik_4 ... Ayam_Walik_5 ... Ayam_Leher_Gundul_1 ... Ayam_Leher_Gundul_2 ... Ayam_Leher_gundul_3 ... Ayam_Leher_Gundul_4 ... Ayam_Arab_1 ... Ayam_Arab_2 ... Ayam_Arab_3 ... Arab_Arab_4 ... Ayam_Arab_5 ... 1950 1960 1970 1980 1990 2000 ....|....|....|....|....|....|....|....|....|....|....|....| AY461843 ACAGGGATGCACATCATGTCCCACGTTTCCTTCTTGCAAAGAGCAACCTGCCGGGAAAGA D10484_(White_Leghorn) ... AF289468(Yellow_Wai_Chow_Strai ...C... Ayam_Kampung_1 ...C... Ayam_Kampung_2 ...C... Ayam_Kampung_3 ...C... Ayam_Kampung_4 ...C... Ayam_Kampung_5 ... Ayam_Walik_1 ...C... Ayam_Walik_2 ...C... Ayam_Walik_3 ...Y... Ayam_Walik_4 ...C...R... Ayam_Walik_5 ... Ayam_Leher_Gundul_1 ...Y... Ayam_Leher_Gundul_2 ...C... Ayam_Leher_gundul_3 ...Y... Ayam_Leher_Gundul_4 ...C... Ayam_Arab_1 ...C... Ayam_Arab_2 ...Y... Ayam_Arab_3 ...C...
16 Arab_Arab_4 ...Y... Ayam_Arab_5 ...Y... 2010 2020 2030 2040 2050 2060 ....|....|....|....|....|....|....|....|....|....|....|....| AY461843 GTGAGGAAAGAGTCCGTGCTCTTCTCTTATCACACGACCTGAGTGCATTTGGGATGTCTC D10484_(White_Leghorn) ... AF289468(Yellow_Wai_Chow_Strai ... Ayam_Kampung_1 ... Ayam_Kampung_2 ... Ayam_Kampung_3 ... Ayam_Kampung_4 ... Ayam_Kampung_5 ... Ayam_Walik_1 ... Ayam_Walik_2 ... Ayam_Walik_3 ... Ayam_Walik_4 ... Ayam_Walik_5 ... Ayam_Leher_Gundul_1 ... Ayam_Leher_Gundul_2 ... Ayam_Leher_gundul_3 ... Ayam_Leher_Gundul_4 ... Ayam_Arab_1 ... Ayam_Arab_2 ... Ayam_Arab_3 ... Arab_Arab_4 ... Ayam_Arab_5 ...R... 2070 2080 2090 2100 2110 ....|....|....|....|....|....|....|....|....|... AY461843 CACAGGAACGCACCTATATTCCGGAGGACCAGAGGTACACCAACAAAA D10484_(White_Leghorn) ... AF289468(Yellow_Wai_Chow_Strai ... Ayam_Kampung_1 ... Ayam_Kampung_2 ... Ayam_Kampung_3 ... Ayam_Kampung_4 ... Ayam_Kampung_5 ... Ayam_Walik_1 ... Ayam_Walik_2 ... Ayam_Walik_3 ... Ayam_Walik_4 ... Ayam_Walik_5 ... Ayam_Leher_Gundul_1 ... Ayam_Leher_Gundul_2 ... Ayam_Leher_gundul_3 ... Ayam_Leher_Gundul_4 ... Ayam_Arab_1 ... Ayam_Arab_2 ... Ayam_Arab_3 ... Arab_Arab_4 ... Ayam_Arab_5 ...
Keterangan : GB = GenBank; R = A/G; S = C/G; W = A/T; Y = C/T
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 25 April 1991. Penulis adalah anak kedua dari dua bersaudara pasangan Bapak Sahat H. Simanjuntak dan Ibu Marsalina Sibarani (alm). Penulis menyelesaikan sekolah menengah atas pada tahun 2009 di SMA Negeri 10 Bekasi. Penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan diterima di Departemen Ilmu Produksi dan Teknologi Peternakan, Fakultas Peternakan.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis juga aktif sebagai pengurus Himaproter IPB (2010-2011 dan 2011-2012). Penulis menjadi asisten praktikum Dasar Teknologi Hasil Ternak pada tahun ajaran 2012/2013 dan asisten praktikum Teknologi Pengolahan Susu pada tahun ajaran 2012/2013. Penulis merupakan salah satu anggota kelompok Program Kreativitas Mahasiswa dalam bidang Penelitian (PKM-P) yang didanai pada tahun 2012.
