Judul Tesis : ANALISIS KERAGAMAN BEBERAPA GENOTIPE TANAMAN TEBU (Saccharum spp.) di SUMATERA UTARA BERDASARKAN MARKA RAPD (Random Amplified Polymorphism DNA)
Nama Mahasiswa : Margaretta Juliana Tarigan
NIM : 127001003
Program Studi : Magister Agroekoteknologi
Menyetujui Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Lollie Agustina P. Putri, MSi Ketua
Ir. Revandy I. M. Damanik, MSi, MSc, Ph.D. Anggota
Ketua Program Studi
Prof. Dr. Ir. Abdul Rauf,MP
Dekan
Prof. Dr. Ir. Darma Bakti, MS
Telah diuji pada
Tanggal : 20 Januari 2015
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Dr. Ir. Lollie Agustina P. Putri, Msi
Anggota : 1. Ir. Revandy I. M. Damanik, MSi, MSc, Ph.D.
2. Prof. Dr. Ir. Rosmayati Tanjung, MS.
3. Luthfi A.M. Siregar, SP, M.Agr,M.Sc,Ph.D.
4. Dr. Diana Sofia Hanafiah, SP. MP.
PERNYATAAN
ANALISIS KERAGAMAN BEBERAPA GENOTIPE TANAMAN TEBU (Saccharum spp.) di SUMATERA UTARA BERDASARKAN MARKA
RAPD (Random Amplified Polymorphism DNA)
Dengan ini penulis menyatakaan bahwa tesis ini disusun sebagai syarat
untuk memperoleh gelar Magister Pertanian pada Program Studi Magister
Agroekoteknologi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara adalah benar
merupakan karya penulis sendiri.
Adapun pengutipan – pengutipan yang penulis lakukan pada bagian –
bagian tertentu dari hasil karya orang lain dalam penulisan tesis ini, telah penulis
cantumkan sumbernya secara jelas sesuai denga norma, kaidah dan etika penulisan
ilmiah.
Apabila di kemudian hari ternyata ditemukan seluruh atau sebagian tesis ini
bukan hasil karya penulis sendiri atau adanya plagiat dalam bagian – bagian
tertentu, penulis bersedia menerima sanksi – sanksi lainnya sesuai dengan
peraturan perundang – undangan yang berlaku.
Medan, 4 Pebruari 2015 Penulis
ii
ABSTRAK
MARGARETTA JULIANA TARIGAN. Analisis Keragaman Beberapa Genotipe Tanaman Tebu (Saccharum spp.) di Sumatera Utara Berdasarkan Marka RAPD (Random Amplified Polymorphism DNA). Dibimbing oleh LOLLIE AGUSTINA P. PUTRI dan REVANDY I. M. DAMANIK.
Tujuan penelitian adalah untuk mengetahui keragaman genetik dan pola kekerabatan beberapa genotipe tebu di Sumatera Utara berdasarkan marka RAPD. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April sampai dengan bulan Oktober 2014 di Laboratorium Terpadu Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara Medan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ada 30 aksesi tanaman tebu di Sumatera Utara yang dianalisis keragaman dan kekerabatan materi genetiknya berdasarkan marka RAPD. Berdasarkan skrining primer yang digunakan sebanyak 13, ternyata 10 primer dapat mengamplifikasi template DNA dan menghasilkan fragmen DNA yang reproduktif. Dihasilkan total pita sebanyak 64 dan diskoring dengan menggunakan 10 primer dimana pita polimorfik diperoleh sebanyak 61 pita. Jumlah pita yang dihasilkan per primer berkisar 4 – 9 pita sedangkan ukuran pita berkisar antara 218 -2931 bp. Rataan persentase polimorphik dan Polymorphic Information Content (PIC) ke-10 primer yang digunakan masing – masing adalah 95,14 % dan 0,392. Analisa jarak genetik dan dendogram menggunakan Software Darwin 5.05. Koefisien kemiripan Dice digunakan untuk membentuk dendogram. Dari hasil analisis jarak genetik dan dendogram, 30 aksesi tebu Sumatera Utara dikelompokkan menjadi 3 cluster. Koefisien jarak genetik berkisar 0,063 (BZ 134 Tanjung Jati dan BZ 134 Hamparan Perak) - 0,778 (Berastagi Berastagi dan Cenning).
Kata Kunci: Tebu, Genotipe, RAPD, DNA, Keragaman.
Abstract
MARGARETTA JULIANA TARIGAN. North Sumatra’s Diversity Analysis of Some Sugarcane (Saccharum spp.) Genotypes Based on RAPD Markers (Random Amplified Polymorphism DNA). Supervised by LOLLIE AGUSTINA P. PUTRI and REVANDY IM DAMANIK.
The objective of research was to determine the genetic diversity and patterns of genetic relationship several genotypes of sugarcane in North Sumatra based on RAPD markers . This study was conducted from April to October 2014 in Integrated Laboratory Faculty of Medicine, University of North Sumatra, Medan. The results showed that there were 30 accessions of sugarcane in North Sumatra diversity and analyzed genetic material based on RAPD markers. Total number of primers used are 13 primers but only 10 primers can amplify the DNA template and produce reproductive DNA fragments. Total band produced is 64 and scored by using 10 primers which obtained 61 polymorphic bands . The number of bands produced per primer ranged 4-9 and the band size ranges between 218 -2931 bp. Polymorphic percentage mean and Polymorphic Information Content (PIC) of - 10 primers used respectively is 95.14 % and 0.392 .Analysis of genetic distance and dendogram using Software Darwin 5.05. Dice similarity coefficient is used to form the dendogram. From the analysis of genetic distance and dendogram, 30 accessions of sugarcane North Sumatra grouped into 3 clusters . The coefficient of genetic distances ranging from 0.063 (BZ 134 Tanjung Jati and BZ 134 Hamparan Perak) - 0.778 ( Berastagi Berastagi and Cenning).
iv
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat
dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis program studi
Agroekoteknologi, Sekolah Pascasarjana Pertanian Universitas Sumatera Utara,
Medan.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar
besarnya kepada:
1. Ibu Dr. Ir. Lollie Agustina P.Putri, M.Si selaku ketua komisi pembimbing dan
Bapak Ir. Revandy I.M. Damanik, MSi, MSc, Ph.D. selaku anggota komisi
pembimbing yang telah banyak memberikan motivasi, masukan, bimbingan
dan saran baik sewaktu penelitian maupun saat penyelesaian tesis ini.
2. Ibu Prof. Dr. Ir. Rosmayati, MS dan Bapak Luthfi A.M. Siregar,SP. MSc.
Ph.D. selaku komisi penguji pada ujian akhir tesis, serta dosen Program Studi
Agroekoteknologi atas ilmu dan pengetahuan yang diberikan selama
menempuh pendidikan.
3. Rektor Universitas Sumatera Utara Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu,
DTM&H,M.Sc (CTM),SP.A (K)., Direktur Pasca Sarjana USU Bapak Prof.
Dr. Ir. A. Rahim Matondang, MSIE, Dekan Fakultas Pertanian USU Bapak
Prof. Dr. Ir. Darma Bakti, MS dan Ketua Program Studi Agroekoteknologi
Bapak Prof. Dr. Ir. Abdul Rauf, MP atas kesempatan yang diberikan untuk
mengikuti studi di program pasca Sarjana Pertanian di USU.
4. Kementerian Pertanian selaku sponsor biaya pendidikan melalui Program
Beasiswa Pascasarjana 2012-2014 yang telah memberikan bantuan biaya
pendidikan.
5. Kepala Balai Besar Perbenihan dan Proteksi Perkebunan Sumatera Utara atas
kesempatan yang diberikan untuk menempuh pendidikan di USU.
6. PT. Perkebunan Nusantara II Riset Pengembangan Tebu Sei Semayang atas
izin untuk pengambilan sampel bahan tanaman di Kebun Koleksi Sei
Semayang dan Tanjung Jati.
7. Ibu dr. Tetty Aman Nasution selaku Kepala Laboratorium Terpadu Fakultas
Kedokteran USU beserta staf (Bu Mardiyah, Pak Indra, Bu Eli) yang telah
memberikan izin serta bantuan didalam pelaksanaan praktek penelitian
8. Ayahanda Alm. Tuah Naman Tarigan dan Ibunda Renda Sembiring atas kasih
sayang, doa, dan dukungan serta abang, adik dan keponakan saya yang
menjadi penyemangat selama ini.
9. Ayah mertua Ir. W. Kaban dan Ibu mertua E. Tarigan, kakak dan adik ipar
serta keponakan atas doa dan dukungannya bagi penulis.
10. Suamiku tercinta Mahaenca Cio Kaban, ST yang telah memberi izin dan
kesempatan serta dukungan bagi penulis untuk melanjutkan pendidikan
Program Pascasarjana (S2).
11. Teman-teman AET angkatan 2012 (Cimoth, Dame, Ariani, Deden, Nani, Rini,
Makruf, Hadi, Lentina, dll) dan semua pihak yang telah membantu dalam
penyelesaian pendidikan, penelitian dan penulisan tesis ini yang tidak dapat
penulis sebutkan satu persatu.
Kiranya tesis ini bermanfaat bagi kemajuan ilmu pengetahuan dan
pengembangan tebu di Sumatera Utara.
Medan, Pebruari 2015
vi
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Pematangsiantar pada tanggal 19 Juli 1979,
merupakan anak kedua dari empat bersaudara dari pasangan Alm. Bapak Tuah
Naman Tarigan dan Ibu Renda Sembiring.
Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar (SD) di SD Kalam Kudus
P. Siantar pada tahun 1992 dan Sekolah Menengah Pertama di SMP Sultan Agung
P. Siantar pada tahun 1995. Pada tahun 1998 penulis menyelesaikan pendidikan
Sekolah Menengah Umum di SMU Sultan Agung P. Siantar. Selanjutnya pada
tahun 1998 melanjutkan kuliah Strata I di Fakultas Pertanian Universitas Sumatera
Utara jurusan Ilmu Tanah dan selesai pada tahun 2003.
Pada tahun 2005 penulis diterima sebagai staf Pengawas Benih Tanaman di
Direktorat Jenderal Perkebunan, Kementerian Pertanian dan ditempatkan di Balai
Besar Perbenihan dan Proteksi Tanaman Perkebunan Surabaya dan mutasi ke
instansi yang sama di Medan pada tahun 2008 hingga berkesempatan melanjutkan
pendidikan Pasca Sarjana di Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara pada
bulan September 2012.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur Penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa dimana
atas berkat dan rahmatNyalah Penulis dapat menyelesaikan Usulan Penelitian
Tesis ini tepat pada waktunya.
Adapun judul dari Tesis ini adalah “Analisis Keragaman Beberapa
Genotipe Tanaman Tebu (Saccharum spp.) di Sumatera Utara Berdasarkan
Marka RAPD (Random Amplified Polymorphism DNA) ” yang merupakan salah
satu syarat untuk mendapatkan gelar Magister Pertanian di Sekolah Pasca Sarjana
Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara Medan.
Pada kesempatan ini Penulis mengucapkan terimakasih kepada Ibu Dr. Ir.
Lollie Agustina P. Putri, Msi selaku ketua pembimbing dan Bapak Ir. Revandy I.
M. Damanik, MSi, MSc, Ph.D selaku anggota pembimbing saya yang telah
banyak memberikan masukan dan membimbing saya untuk menyelesaikan tesis
ini. Penulis juga tidak lupa mengucapkan terimakasih kepada pihak yang telah
membantu Penulis dalam menyelesaikan tesis ini.
Akhir kata Penulis mengucapkan banyak terimakasih dan semoga Tesis ini
dapat bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Pebruari 2015
viii
KATA PENGANTAR... vii
DAFTAR ISI... viii
Tujuan Penelitian... 3
Hipotesis Penelitian………. 3
Manfaat Penelitian... 3
TINJAUAN PUSTAKA …... 4
Tanaman Tebu (Saccharum officinarum L.)... 4
Daerah Asal ... 11
Keragaman Genetik Tebu ... 12
Kultivar Tebu di Sumatera Utara ... 14
Varietas dan Klon Tebu di Sumatera Utara...……….. 16
Marka Molekuler…... 17
Polimerase Chain Reaction (PCR) Berbasis Marka... 18
Marker Randomly Amplified Polymorphic DNA (RAPD)... 19
Marka Molekuler RAPD pada Tebu (Saccharum officinarum L.)……….. 21
Analisis Data………... 30
HASIL DAN PEMBAHASAN……… 32
Hasil……… 32
Pembahasan………. 44
KESIMPULAN DAN SARAN ... 49
Kesimpulan………... 49
Saran……… 50
DAFTAR PUSTAKA... 51
x
DAFTAR TABEL
HAL.
Tabel 1. Bahan klon dan kultivar tebu yang digunakan... 24
Tabel 2. Proses amplifikasi PCR ... 29
Tabel 3. Urutan primer dan hasil amplifikasi... 34
DAFTAR GAMBAR
Gambar 6. Profil kualitas DNA genotip tebu dengan gel agarose sebesar 0.8% ……….. 32
Gambar 7. Profil PCR primer OPA-02……….. 35
Gambar 8. Profil PCR primer OPA-08……….. 35
Gambar 9. Profil PCR primer OPB-11……….. 36
Gambar 10. Profil PCR primer OPB-17……… 36
Gambar 11. Profil PCR primer OPC-07……….... 37
Gambar 12. Profil PCR primer OPC-15……….... 37
Gambar 13. Profil PCR primer OPD-05..……….. 38
Gambar 14. Profil PCR primer OPE-04…..……….. 38
Gambar 15. Profil PCR primer OPH-06…..……….. 39
Gambar 16. Profil PCR primer OPI-20……….. 39
Gambar 17. Dendrogram 30 tanaman tebu hasil analisis kelompok berdasarkan pola pita DNA dari sepuluh marka RAPD. Angka – angka pada garpu merupakan persentase tingkat kepercayaan pengelompokan dengan analisis bootstrap 1000 kali dengan program DARwin …………
41
Gambar 18. Faktorial analisis (Principal Coordinate Analysis) aksis 1 (horizontal) dan aksis 2 (vertikal) dengan 10 marka RAPD ………
42
Gambar 19. Profil Radial Neighbour-Joining dari 30 aksesi tebu yang berasal dari varietas, tebu lokal, tipe liar dan klon di daerah Sumatera Utara yang dianalisis berdasarkan Matrix Dissimilarity Simple Matching ………..
xii
DAFTAR LAMPIRAN
HAL.
Lamp. 1. Data ketidaksamaan 30 aksesi Saccharum spp. Sumatera
Utara ..……….……….. 57
Lamp. 2. Deskripsi pembuatan larutan stok………...……… 58
Lamp. 3. Peta pengambilan sampel tanaman tebu……...……… 62
Lamp. 4. Deskripsi varietas tebu……….……...……… 63
