IDENTIFIKASI KEMIRIPAN GENETIK BEBERAPA GENOTIPE Saccharum spp.SUMATERA UTARA DENGAN VARIETAS TEBU TOLERAN KEKERINGAN (PS 864 DAN PSJT 941) MENGGUNAKAN
PENANDA RANDOM AMPLIFIED POLYMORPHISM DNA
T E S I S
O l e h :
RAMOTI ULI AGNES SAMOSIR 127001002/AGROEKOTEKNOLOGI
PROGRAM MAGISTER AGROEKOTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N
IDENTIFIKASI KEMIRIPAN GENETIK BEBERAPA GENOTIPE Saccharum spp.SUMATERA UTARA DENGAN VARIETAS TEBU TOLERAN KEKERINGAN (PS 864 DAN PSJT 941) MENGGUNAKAN
PENANDA RANDOM AMPLIFIED POLYMORPHISM DNA
T E S I S
O l e h:
RAMOTI ULI AGNES SAMOSIR 127001002/AGROEKOTEKNOLOGI
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Master Pertanian di Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara
PROGRAM MAGISTER AGROEKOTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Tesis : IDENTIFIKASI KEMIRIPAN GENETIK
BEBERAPA GENOTIPE Saccharum spp.SUMATERA UTARA DENGAN VARIETAS TEBU TOLERAN KEKERINGAN (PS 864 DAN PSJT 941) MENGGUNAKAN PENANDA RANDOM AMPLIFIED POLYMORPHISM DNA
Nama : Ramoti Uli Agnes Samosir
N I M : 127001002
Program Studi : Agroekoteknologi
Disetujui oleh, Komisi Pembimbing
Ketua
Dr. Ir. Lollie Agustina P. Putri, MSi Luthfi A.M Siregar,SP,MSc,PhD Anggota
.
Diketahui oleh, Ketua Program Studi
Prof. Dr. Ir. Abdul Rauf, MP
Dekan Fakultas Pertanian
Prof. Dr. Ir. Darma Bakti, MS
Telah Diuji Pada
Tanggal: 27 Januri 2015
PANITIA PENGUJI TESIS:
Ketua : Dr. Ir. Lollie Agustina P.Putri, MSi Anggota : Luthfi A.M Siregar,SP,MSc,PhD
ABSTRAK
RAMOTI ULI AGNES SAMOSIR. Identifikasi Kemiripan Genetik Beberapa Genotipe Saccharum spp.Sumatera UtaraDenganVarietas Tebu Toleran Kekeringan (PS 864 dan PSJT 941) Menggunakan Penanda Random Amplified Polymorphism DNA. Dibimbing oleh LOLLIE AGUSTINA P. PUTRI dan LUTHFI A.M SIREGAR. Tujuan penelitian adalah untuk mengetahui kemiripan genetik beberapa aksesi Saccharum spp. Sumatera Utara dengan varietas tebu toleran kekeringan (PS 864 dan PSJT 941). Sebanyak 30 aksesi Saccharum spp. Sumatera Utara dianalisis kemiripan genetiknya menggunakan penanda RAPD. Dari 14 primer yang di skrining, 10 primer mampu mengamplifikasi template DNA yang menghasilkan
fragmen DNA yang reproduktif. Sebanyak 70 pita polimorfik diskoring dari 10 primer yang digunakan. Jumlah produk amplifikasi per primer berkisar 5 (OPN 03) - 9 (OPA 04, OPC 18, OPD 03). Ukuran produk amplifikasi 196-1973 bp. Rataan persentase polimorphik dan Polymorphic Information Content (PIC) ke-10 primer yang digunakan adalah 98,75% dan 0,454. Jarak genetik dan pembentukan dendogram dianalisis dengan bantuan Software Darwin 5.05. Koefisien kemiripan Dice digunakan untuk membentuk dendogram. Dari hasil analisis jarak genetik dan dendogram, 30 aksesi Saccharum spp. Sumatera Utara dikelompokkan menjadi 3 kelompok. Koefisien jarak genetik berkisar 0,067 (Gambas Hamparan Perak/Gambas Sunggal)-0,783 (Gelagah Medan Helvetia/Berastagi Sibolangit). PS 864 dan PSJT 941 terdapat pada kelompok yang sama. Aksesi yang mempunyai kemiripan genetik paling dekat dengan PS 864 adalah PS 882 dan PSJT 941 adalah Kidang Kencana. Koefisien kemiripan 0,828 dan 0,787.
ABSTRACT
RAMOTI ULI AGNES SAMOSIR. Genetic Similarity Identification of North SumatraSaccharum spp. Genotypes withSugarcane Drought-Tolerant Varieties(PS 864 and PSJT 941) Using Random Amplified Polymorphism DNA Marker. Supervised by LOLLIE AGUSTINA P. PUTRI andLUTHFI A.M SIREGAR. The objectiveof this research was to determine thegenetic similarity ofNorth SumatraSaccharum spp.accessions withsugarcane drought-tolerantvarieties(PS 864andPSJT941).A total of30accessionsof North SumatraSaccharum spp.has been analyzedfor similarity usingRAPDmarker. Fourteendecamer primerswerescreened and tenprimerswere able to amplify DNA template that could producereproductiveDNA fragments. A total 70 polymorphic bands were scored with 10 primers. The number of amplification products per primer ranged from 5(OPN03)to 9(OPA 04, OPC 18, OPD03). Size the amplification products ranged from 196 to 1973 bp. Meanpercentagepolymorphic and PolymorphicInformationContentof10 primers usedwas98,75% and 0,443.Genetic distanceand dendogram formationwere analyzedusing Darwin5.05software. Dicesimilarity coefficientwas usedtoconstruct thedendogram. Based on analysisof geneticdistanceanddendogram,30accessions ofSaccharum spp.North Sumatragroupedinto 3clusters. Genetic distancecoefficients ranged from0,067 (Gambas Hamparan Perak/Gambas Sunggal) to 0,783 (Gelagah Medan Helvetia/Berastagi Sibolangit). PS864andPSJT 941wasin the same cluster. Genetic similarity accession closest with PS 864 was PS 882 and PSJT 941 was Kidang Kencana. The similarity coefficient is 0,828 and 0,787.
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas
rahmat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis dan program
studi Agroekoteknologi, Program Pascasarjana Pertanian Universitas Sumatera
Utara, Medan.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesarbesarnya kepada:
1. Ibu Dr. Ir. Lollie Agustina P.Putri, M.Si selaku ketua komisi pembimbing dan
Bapak Luthfi A.M Siregar,SP,M.Sc,Ph.D selaku anggota komisi pembimbing
yang telah banyak memberikan motivasi, masukan, bimbingan dan saran baik
sewaktu penelitian maupun saat penyelesaian tesis ini.
2. Bapak Prof. Dr. Drs. Dwi Suryanto, M.Sc, Ibu Prof. Dr. Ir. Rosmayati, MS dan
Ibu Dr. Diana Sofia, SP, MP 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
program pasca Sarjana Pertanian di USU.
4. Kementerian Pertanian selaku sponsor biaya pendidikan melalui Program
Beasiswa Pascasarjana 2012-2014 yang telah memberikan bantuan biaya
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 penelitian
8. Ayahanda K. Samosir dan Ibunda R. Pakpahan atas limpahan doa, kasih sayang
dan motivasi, serta adik-adik dan keponakan saya yang menjadi penyemangat
selama ini.
9. Teman-teman AET angkatan 2012 (Retta, Dame, Ariani, Deden, Nani, Makruf)
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, Maret 2015
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas
kehendakNya penulis dapat menyelesaikan tesis ini yang berjudul “Identifikasi
Kemiripan Genetik Beberapa Genotipe Saccharum spp Sumatera Utara Dengan
Varietas Tebu Toleran Kekeringan (PS 864 dan PSJT 941) Menggunakan Penanda
Random Amplified Polymorphism DNA” yang merupakan salah satu syarat untuk
memperoleh gelar magister pada Program Pascasarjana Agroekoteknologi di
Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dr. Ir.
Lollie Agustina P. Putri, M.Si selaku ketua komisi pembimbing dan Bapak Luthfi
A.M Siregar, SP, M.Sc.Ph.D, selaku anggota komisi pembimbing yang telah banyak
memberikan bimbingan dan pengarahan selama melakukan penelitian dan
penyusunan tesis ini.
Karya ilmiah ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis menerima kritik
dan saran yang membangun. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih, semoga
karya ilmiah ini bermanfaat dan dapat memberikan sumbangan bagi kemajuan ilmu
dan teknologi.
Medan, Maret 2015
RIWAYAT HIDUP
Ramoti Uli Agnes Samosir, dilahirkan di Samosir pada tanggal 3 Agustus 1975, merupakan anak pertama dari enam bersaudara dari pasangan Bapak K.
Samosir dan Ibu R. Pakpahan.
Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar (SD) di SD RK Santo
Paulus Onanrunggu pada tahun 1987 dan Sekolah Menengah Pertama di SMP RK
Bakti Mulia Onanrunggu pada tahun 1990. Pada tahun 1990, penulis melanjutkan
pendidikan Sekolah Menengah Umum di SMU RK Budi Mulia Pematang Siantar.
Selanjutnya pada tahun 1993 melanjutkan kuliah di Fakultas Pertanian Universitas
Sumatera Utara dan selesai pada tahun 1998.
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 Medan hingga berkesempatan
melanjutkan pendidikan Pasca Sarjana di Fakultas Pertanian Universitas Sumatera
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK... i
ABSTRACT... ii
UCAPAN TERIMAKASIH... iii
KATA PENGANTAR... v
RIWAYAT HIDUP... vi
DAFTAR ISI... vii
DAFTAR TABEL……….. ix
DAFTAR GAMBAR………. x
DAFTAR LAMPIRAN……….. xi
PENDAHULUAN... 1
Latar Belakang... 1
Perumusan Masalah... 3
Tujuan Penelitian... 4
Hipotesis... 4
Manfaat Penelitian... 4
TINJAUAN PUSTAKA... 6
Asal Usul, Taksonomi dan Genetik... 6
Morfologi Umum Saccharum spp... 9
Genotipe Saccharum spp di Sumatera Utara... 13
Varietas Tebu Toleran Kekeringan... 14
Penanda Random Amplified Polimorphism DNA (RAPD)………... Keuntungan penggunaan penanda RAPD……….. Prinsip analisa DNA dengan RAPD……….. 14 15 16 Penggunaan Penanda RAPD Pada Saccharum spp... 17
BAHAN DAN METODE... 19 Isolasi dan pemurnian DNA...
Uji kualitas DNA...
HASIL DAN PEMBAHASAN... 28
Hasil... Kualitas DNA ... Amplifikasi PCR dan elektroforesis... Identifikasi Penanda Genotip Spesifik Berdasarkan Analisis RAPD... Analisis kemiripan berdasarkan jarak genetik dan pola pengelompokan………...……… Analisis kemiripan berdasarkan pola pita dan jumlah fragmen DNA……… Kualitas DNA dan kesesuaian primer……… Polimorpisme 10 primer RAPD, PIC dan penanda genotipe spesifik pada 30 aksesi Saccharum sppSumatera Utara……….. Pengelompokan aksesi dan kemiripan genetik………... Analisis Faktorial……… KESIMPULAN DAN SARAN... 51
Kesimpulan... 51
Saran... 51
DAFTAR PUSTAKA... 52
DAFTAR TABEL
No Teks Halaman
1. Varietas yang sedang ditanam dan dikembangkan di PT.Perkebunan Nusantara II Sumatera Utara………. 13
2. Bahan tanamandan lokasi pengambilan sampel……….………... 19
3. Daftar primer RAPD yang digunakan untuk genotyping 30 aksesi
Saccharum sppSumatera Utara………... 24
4. DaftarprimerRAPDdenganjumlahpitaperaksesi,
jumlahpitamonomorfikda npolimorphik, persentase polimorphisme, rentang ukuranpitaDNA dan tingkat keinformatifan masing-masing primer pada30 genotipeSaccharum spp Sumatera Utara………...
29
5. Identifikasi aksesi dengan penanda genotipe spesifik………... 33
6. Matriks jarak atau ketidaksamaan genetik untuk kombinasi pasangan 30 aksesi Saccharum spp Sumatera Utara………. 34 7. Kemiripan pita DNA varietas PS 864 dengan aksesi yang berada pada
cabang yang sama dalam sub kelompok ……….. 38
DAFTAR GAMBAR
No Teks Halaman
1. Bagan alir penelitian identifikasi kemiripan genetik beberapa genotipe tebu (Saccharum spp.) Sumatera Utaradengan varietas PS 864 dan PSJT
941 toleran kekeringan menggunakanRAPD ………. 5
2. Bagian batang(daun diklentek) ……….………... 9
3. Bagiandaun(dilepasdari batang)…...……….. 10
4. Perangkat dan tunas akar………... 10
5. Diagram propagul Saccharum spp…………….. 11
6. Profil uji kualitas DNA 30 aksesi Saccharum spp dari beberapa lokasi di Sumatera Utara…..……… 28
7. Pola pita RAPD 30 aksesi Saccharum spp Sumatera Utara yang diamplifikasi dengan primer OPB 10………..…………... 30
8. Pola pita RAPD 30 aksesi Saccharum spp Sumatera Utara yang diamplifikasi dengan primer OPB 18………..……….. 31
9. Pola pita RAPD 30 aksesi Saccharum spp Sumatera Utara yang diamplifikasi dengan primer OPC 04…………..……….. 31
10. Pola pita RAPD 30 aksesi Saccharum spp Sumatera Utara yang diamplifikasi dengan primer OPC 19………..……….. 32
11. Pola pita RAPD 30 aksesi Saccharum spp Sumatera Utara yang diamplifikasi dengan primer OPD 03…………..………... 32
12. Dendogram 30 aksesi Saccharum spp Sumatera Utara berdasarkan Matrix Dissimilarity Simple Matching………...……………... 35
13. Profil radial neighbour-joining tree 30 aksesi Saccharum spp Sumatera Utara berdasarkan analisis Matrix Dissimilarity Simple Matching…….... 36
14. Perbandingan pola pita dan jumlah fragmen DNA pada varietas PS 864 dan PSJT 941 dengan menggunakan 10 primer RAPD……… 37
DAFTAR LAMPIRAN
No Teks Halaman
1. Deskripsi pembuatan larutan stok dan larutan buffer (larutan kerja)……. 56
2. Hasil visualisasi pola pita RAPD 30 aksesi Saccharum spp Sumatera Utara pada 9 primer………...………. 58
3. Profil pita spesifik beberapa aksesi pada 4 primer RAPD…….………… 61
4. Tabel Rekapitulasi Ukuran Pita DNA 30 Aksesi Saccharum spp
Sumatera Utara Dengan Menggunakan 10 Primer RAPD………. 63
5. Peta Sebaran Titik Lokasi Pengambilan Sampel……… 67
