0.74 1.00 ANALISIS KEMIRIPAN DAN KERAGAMAN GENETIK TANAMAN JATI SULAWESI TENGGARA MENGGUNAKAN

29 Tabel 4.4. Matrik kemiripan genetik 20 tanaman dewasa di bawah diagonal dan 20 tanaman semai di atas diagonal populasi jati asal Dolok No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 0.87 0.70 0.59 0.56 0.63 0.57 0.42 0.59 0.70 0.44 0.75 0.43 0.53 0.56 0.63 0.63 0.43 0.57 0.52 2 0.69 0.64 0.55 0.64 0.70 0.61 0.48 0.55 0.64 0.43 0.76 0.44 0.52 0.52 0.67 0.56 0.37 0.55 0.52 3 0.70 0.86 0.53 0.74 0.67 0.81 0.78 0.63 0.57 0.63 0.82 0.73 0.63 0.70 0.44 0.67 0.48 0.52 0.61 4 0.64 0.56 0.67 0.36 0.38 0.42 0.32 0.55 0.64 0.38 0.52 0.45 0.32 0.57 0.57 0.63 0.45 0.38 0.50 5 0.52 0.75 0.87 0.64 1.00 0.74 0.70 0.55 0.57 0.60 0.70 0.55 0.44 0.50 0.57 0.53 0.45 0.67 0.67 6 0.65 0.63 0.78 0.52 0.65 0.63 0.57 0.59 0.48 0.60 0.61 0.40 0.38 0.42 0.50 0.73 0.50 0.75 0.67 7 0.62 0.67 0.73 0.55 0.62 0.69 0.74 0.63 0.55 0.50 0.78 0.70 0.63 0.67 0.44 0.64 0.45 0.50 0.58 8 0.52 0.50 0.53 0.50 0.58 0.56 0.48 0.42 0.45 0.50 0.54 0.80 0.48 0.50 0.33 0.43 0.40 0.33 0.60 9 0.62 0.74 0.64 0.55 0.76 0.62 0.64 0.48 0.55 0.76 0.61 0.45 0.44 0.57 0.57 0.63 0.45 0.50 0.50 10 0.64 0.64 0.59 0.67 0.59 0.67 0.67 0.55 0.67 0.69 0.72 0.58 0.60 0.69 0.57 0.44 0.42 0.63 0.56 11 0.50 0.55 0.58 0.50 0.63 0.57 0.53 0.64 0.40 0.67 0.52 0.55 0.56 0.58 0.50 0.50 0.45 0.59 0.50 12 0.44 0.37 0.63 0.61 0.62 0.62 0.48 0.70 0.46 0.64 0.53 0.57 0.58 0.61 0.64 0.67 0.50 0.55 0.52 13 0.67 0.76 0.75 0.67 0.87 0.61 0.56 0.50 0.74 0.59 0.58 0.45 0.73 0.64 0.29 0.56 0.38 0.48 0.55 14 0.67 0.57 0.60 0.42 0.60 0.73 0.48 0.67 0.56 0.52 0.65 0.56 0.53 0.56 0.35 0.57 0.35 0.59 0.42 15 0.80 0.71 0.70 0.54 0.55 0.73 0.69 0.50 0.62 0.56 0.53 0.43 0.64 0.69 0.40 0.59 0.64 0.56 0.59 16 0.69 0.69 0.67 0.67 0.57 0.57 0.61 0.38 0.58 0.67 0.55 0.44 0.64 0.50 0.67 0.40 0.48 0.67 0.67 17 0.69 0.61 0.64 0.43 0.51 0.69 0.84 0.48 0.58 0.52 0.50 0.47 0.42 0.58 0.71 0.55 0.59 0.55 0.64 18 0.62 0.74 0.95 0.70 0.83 0.62 0.58 0.40 0.67 0.70 0.53 0.56 0.80 0.46 0.50 0.67 0.47 0.60 0.57 19 0.43 0.58 0.53 0.30 0.62 0.62 0.48 0.75 0.48 0.33 0.54 0.64 0.40 0.82 0.40 0.36 0.54 0.45 0.74 20 0.64 0.62 0.63 0.45 0.52 0.67 0.52 0.57 0.52 0.67 0.44 0.64 0.47 0.75 0.52 0.55 0.59 0.55 0.67 Keterangan : No urut 1-20 untuk kode tanaman dewasa dan semai adalah T01, T02, T09, T10, T12, T16, T24, T41, T42, T44, T49, T52, T56, T59, T62, T63, T67, T75, T78, T93 dan T01-03, T01-04, T02-01, T08-06, T10-01, T12-01, T12-06, T12-08, T24-04, T24-05, T26-07, T42-05, T42-06, T46-06, T47-07, T47-09, T49-05, T59-01, T59-03, T59-05 30 Tabel 4.5. Matrik kemiripan genetik 20 tanaman dewasa di bawah diagonal dan 20 tanaman semai di atas diagonal populasi jati asal Warangga No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 0.64 0.67 0.67 0.46 0.60 0.48 0.56 0.61 0.56 0.54 0.50 0.36 0.54 0.46 0.72 0.50 0.63 0.48 0.69 2 0.58 0.81 0.78 0.62 0.48 0.52 0.61 0.64 0.69 0.59 0.78 0.53 0.50 0.58 0.74 0.69 0.76 0.61 0.79 3 0.35 0.55 0.56 0.53 0.52 0.41 0.56 0.52 0.64 0.48 0.64 0.38 0.47 0.46 0.69 0.64 0.78 0.45 0.80 4 0.52 0.48 0.50 0.52 0.58 0.67 0.69 0.69 0.54 0.62 0.55 0.45 0.67 0.46 0.77 0.72 0.61 0.61 0.67 5 0.38 0.64 0.44 0.52 0.69 0.52 0.65 0.48 0.67 0.65 0.62 0.71 0.56 0.58 0.65 0.53 0.57 0.71 0.69 6 0.59 0.60 0.48 0.41 0.65 0.67 0.83 0.54 0.67 0.67 0.57 0.86 0.64 0.64 0.67 0.61 0.62 0.57 0.64 7 0.46 0.64 0.37 0.47 0.67 0.65 0.62 0.57 0.48 0.47 0.62 0.73 0.71 0.59 0.60 0.48 0.52 0.55 0.52 8 0.52 0.69 0.50 0.43 0.52 0.41 0.44 0.64 0.69 0.67 0.57 0.69 0.67 0.53 0.69 0.80 0.67 0.62 0.74 9 0.38 0.67 0.46 0.55 0.64 0.52 0.59 0.31 0.44 0.64 0.67 0.50 0.48 0.29 0.43 0.44 0.54 0.50 0.48 10 0.45 0.64 0.56 0.58 0.62 0.52 0.54 0.72 0.45 0.76 0.67 0.64 0.60 0.67 0.62 0.50 0.78 0.73 0.73 11 0.62 0.71 0.44 0.67 0.67 0.65 0.67 0.44 0.80 0.46 0.56 0.67 0.65 0.50 0.53 0.48 0.61 0.61 0.65 12 0.50 0.47 0.48 0.50 0.57 0.47 0.53 0.62 0.48 0.72 0.50 0.56 0.38 0.45 0.56 0.48 0.60 0.44 0.54 13 0.62 0.52 0.60 0.67 0.42 0.47 0.57 0.53 0.53 0.55 0.61 0.73 0.58 0.69 0.52 0.48 0.60 0.64 0.58 14 0.52 0.62 0.64 0.45 0.47 0.71 0.56 0.64 0.36 0.59 0.53 0.58 0.51 0.71 0.71 0.60 0.58 0.61 0.69 15 0.40 0.58 0.60 0.48 0.48 0.39 0.39 0.60 0.53 0.46 0.62 0.55 0.53 0.56 0.67 0.54 0.67 0.69 0.71 16 0.38 0.64 0.44 0.52 0.87 0.58 0.60 0.44 0.72 0.54 0.73 0.57 0.48 0.40 0.55 0.83 0.78 0.55 0.84 17 0.64 0.64 0.64 0.52 0.62 0.52 0.29 0.64 0.58 0.62 0.62 0.59 0.58 0.41 0.64 0.69 0.70 0.38 0.80 18 0.64 0.54 0.56 0.56 0.57 0.69 0.57 0.56 0.43 0.67 0.64 0.69 0.58 0.69 0.59 0.57 0.58 0.80 0.92 19 0.57 0.54 0.40 0.72 0.71 0.69 0.71 0.32 0.70 0.42 0.79 0.46 0.58 0.48 0.44 0.71 0.42 0.67 0.70 20 0.48 0.50 0.52 0.52 0.56 0.46 0.56 0.52 0.48 0.48 0.56 0.42 0.57 0.54 0.72 0.56 0.57 0.52 0.52 Keterangan : No urut 1-20 untuk kode tanaman dewasa dan semai adalah W03, W05, W20, W13, W23, W25, W26, W27, W31, W32, W34, W37, W45, W46, W47, W50, W52, W59, W78, W87 dan W09-08, W09-12, W09-13, W09-26, W18- 01, W18-06, W18-22, W21-15, W21-24, W30-16, W30-17, W30-19, W45-16, W47-12, W66-04, W66-09, W66- 17, W66-21, W66-22, W66-25 31 W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S Gambar 4.3. Analisis komponen utama dari data kemiripan jati tanaman dewasa asal Sulawesi Tenggara berdasarkan 10 primer mikrosatelit hasil amplifikasi, yang dipetakan ke dalam bentuk tiga sumbu komponen utama yang pertama W W W W W W W W W W W W W W W W W W W W T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S Gambar 4.4. Analisis komponen utama dari data kemiripan jati tanaman semai asal Sulawesi Tenggara berdasarkan 10 primer mikrosatelit hasil amplifikasi, yang dipetakan ke dalam bentuk tiga sumbu komponen utama yang pertama 32 Hasil analisis komponen utama menunjukkan hanya 31 dewasa dan 30 semai dari total keragaman data dapat dijelaskan menggunakan dua sumbu kompoenen utama yang pertama, dan 38 dan 40 dapat dijelaskan menggunakan tiga sumbu komponen utama yang pertama Gambar 4.3 dan 4.4. Pada Gambar 4.3 dan 4.4 terlihat tanaman yang berasal dari Sampolawa Kabupaten Buton dipetakan terpisah dengan jelas dari tanaman asal Warangga dan Dolok Kabupaten Muna. Sedangkan tanaman yang berasal dari Muna terlihat tercampur terutama pada tanaman semai. Pembahasan Teknologi PCR dan penanda mikrosatelit yang digunakan dalam penelitian ini bersifat cukup polimorfis untuk membedakan semua tanaman jati yang dipelajari. Nilai rata-rata polymorphic information content PIC yang diperoleh dalam penelitian ini untuk tanaman dewasa dan semai adalah sebesar 0.48. Nilai ini cukup besar dibanding nilai PIC pada gandum dalam melihat kemiripan genetik menggunakan marka mikrosatelit yaitu sebesar 0.30 Bohn et al., 1999. Derajat penyerbukan silang pada jati sangat tinggi dengan kisaran 89 dan 95 Kjaer dan Suongtho, 1995. Sedangkan dari hasil penelitian yang dilakukan di Sulawesi Tenggara pada tiga populasi mempunyai derajat penyerbukan silang di atas 97, dengan kejadian selfing hanya 1-3 saja Bab 7. Genetik rekombinasi hasil reproduksi seksual pada penyerbukan silang merupakan alasan tingginya nilai PIC dan luasnya keragaman genetik yang ditemukan pada jati. Tabel 4.2 memperlihatkan kecenderungan bahwa jumlah alel dan PIC untuk tanaman dewasa dibandingkan dengan semai memiliki nilai yang berbeda, perbedaan ini hanya disebabkan karena sedikitnya jumlah sampel yang digunakan. Dari hasil analisis kluster dan analisis komponen utama terlihat adanya pemisahan yang nyata untuk kelompok Sampolawa Pulau Buton dengan kelompok lainya yaitu Dolok dan Warangga Pulau Muna diduga karena isolasi jarak geografis yang jauh terpisah berupa lautan sehingga tidak terjadi aliran informasi genetik. Keragaman genetik populasi Sampolawa baik pada tanaman dewasa atau tanaman semai relatif kecil 26-27 dibanding populasi dari Muna 33 44-45. Pemisahan kelompok Sampolawa Buton dengan Dolok dan Warangga Muna diperkirakan dari keragaman sumber benih asal jati tersebut itu sendiri dan hasil rekombinasi pertukaran gamet di dalam populasi tersebut. Sedangkan pengelompokan untuk Dolok dan Warangga terlihat terpisah cukup samar terutama pada tanaman dewasa karena beberapa tanaman asal Dolok berada di dalam kluster Warangga demikian sebaliknya, pencampuran menjadi sangat jelas bila dilihat pada tanaman semai. Hal ini kemungkinan telah terjadi aliran informasi genetik, antara populasi tanaman Warangga dengan Dolok yang diperkirakan berjarak 50 km. Namun demikian penelitian ini tidak membuktikan adanya transportasi aliran informasi genetik yang sangat jauh, namun fakta yang lebih mungkin bahwa hutan jati yang ada di Kabupaten Muna cenderung terjadi pada area yang kontinyu. Hasil penelitian analisis tetua Bab 6 menunjukan transportasi informasi genetik yang dapat dideteksi sejauh 80 m. Dilihat masih cukup tingginya keragaman genetik tanaman semai yang diperoleh dari sekitar 13-19 tanaman semai yang diunduh benihnya, hal ini mengindikasikan bahwa benih yang berasal dari 13-19 masih cukup tinggi karena menghasil kemiripan dan keragaman genetik yang masih tinggi seperti tanaman dewasanya. Hal ini penting diketahui agar pembangunan hutan dapat terjaga dari segi keragaman genetik dilihat dari struktur genetik populasinya Bab 5. Karena dengan hilangnya keragaman genetik akan mengurangi kemampuan suatu populasi untuk beradaptasi dari perubahan lingkungan dan untuk bertahan hidup Barrett dan Kohn 1991. Namun yang menjadi kendala saat ini dalam pembangunan hutan di Sulawesi Tenggara akibat penebangan liar yang tidak terkendali adalah tidak tersedianya benih, jati yang tersisa hanya berupa spot-spot kecil dimana sumber serbuk sari tidak melimpah lagi sehingga kemungkinan terjadi proses inbreeding dan penghanyutan genetik. Hasil penelitian tentang bayangan benih yang berasal dari pengunduhan 13-19 tanaman sebagai sumber benih dengan hasil keragaman yang tidak dapat menjamin lagi karena sumber benih yang diperoleh saat penelitian ini populasi tanaman jati di Sulawesi Tenggara masih terjaga dari penebangan liar. Penelitian yang serupa pada kondisi saat ini mungkin diperlukan kembali dengan membandingkan dengan data genotipik saat ini dengan data 34 genotipik sebelum terjadinya penebangan liar. Namun demikian pengambilan benih dari banyak tanaman dan hasil bulk mungkin masih dapat dilakukan untuk menjaga keragaman genetik tanaman jati dari inbreeding dan penghanyutan genetik, karena masih cukup tingginya keragaman di antara individu dan keragaman antar populasi. Kesimpulan dan Saran Dari hasil penelitian ini dapat ditarik beberapa kesimpulan yaitu: • Hasil analisis kemiripan genetik berdasarkan analisis cluster dan analisis komponen utama berhasil memisahkan dengan jelas populasi tanaman berdasarkan lokasi geografis terutama Sampolawa Pulau Buton terpisah jelas dari Warangga dan Dolok Pulau Muna. • Untuk tanaman dewasa kelompok Dolok, Warangga dan Sampolawa mempunyai kemiripan genetika berturut-turut 60, 55 dan 73, sedangkan tanaman semai 56, 61, dan 74. Seluruh individu tanaman dewasa menjadi satu kelompok dengan kemiripan genetik 46, sedangkan untuk tanaman semai 48. • Keragaman genetik untuk tanaman dewasa tertinggi pada kelompok Warangga 45 terendah pada Sampolawa 27. Sedangkan pada tanaman semai keragaman genetik teringgi pada kelompok Dolok 44 terendah pada Sampolawa 26. • Hasil analisis memperlihatkan bayangan genetik yang sama seperti populasi tanaman induknya bila benih yang diperoleh berasal dari mengunduh 13-19 tanaman. Daftar Pustaka Bohn M, Utz HF, Melchinger AE. 1999. Genetic similarities among winter wheat cultivars determined on the basis of RFLPs, AFLPs, and microsatellites and their use for predicting progeny variance. Crop Sci.39:228-237 Kjaer ED, Suangtho V. 1995. Outcrossing rate in Tectona grandis L. Silvae Genetica 44:175-177. Nei M, Li WH. 1979. Mathematical modes for studying genetic variation in terms of restriction endonucleases. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 76: 5269–5273. 35 Rohlf FJ. 1995. NTSYS-pc Numerical Taxonomy and Multivariate Analysis System.Version 1.80. Exter Software, Setauket, New York. Sneath PHA, Sokal RR. 1973. Numerical taxonomy. W.H. Freeman and Company. San Francisco.

5. ANALISIS STRUKTUR GENETIK POPULASI JATI ASAL SULAWESI TENGGARA MENGGUNAKAN

MARKA MIKROSATELIT Genetic structure analysis of Southeast Sulawesi teak populations based on microsatellite markers Abstract Using 10 microsatellite DNA loci, genetic variation was analyzed within and between teak population collected at three locations in Southeast Sulawesi was analyzed. A total of 42 alleles were detected, with six the highest number allele at AAG10 and AG16 loci. The mean value of polymorphic information content PIC of the 10 loci ranged from 0.442 to 0.580. While the heterozigosity H a and H e were high for Dolok population were 0.630 and 0.645 respectively and the value of H e was much higher than H a . Genetic differentiation F ST was 0.112 11.2 of total genetic variation among population and showed less deviation from Hardy-Weinberg expectation Wright’s inbreeding coefficient F IS = 0.009. However, genetic differentiation using AMOVA showed 14 of total variation among population, the remaining 86 occured within populations. Cluster analysis calculating by Nei’s Distance showed that Dolok and Warangga population were in the same cluster. Keywords: Tectona grandis , genetic structure, microsatellite Abstrak Sepuluh lokus DNA mikrosatelit, dilakukan analisis keragaman di dalam populasi dan keragaman antar populasi dari tiga populasi jati asal Sulawesi Tenggara. Total alel yang berhasil dideteksi adalah 42, dengan jumlah alel tertinggi sebanyak enam alel untuk lokus AAG10 dan AG16. Nilai rata-rata PIC berkisar 0.442 sampai 0.580. Nilai heterozigositas H a dan H e mempunyai nilai yang tinggi tertinggi untuk Dolok adalah 0.630 dan 0.645 dengan nilai H e selalu lebih besar daripada H a . Nilai diferensiasi genetik F ST adalah 0.112 atau 11.2 dari total keragaman genetik di antara populasi dan memperlihatkan sedikit penyimpangan dari keseimbangan Hardy-Weinberg harapan Wright’s inbreeding coefficient F IS =0.009. Akan tetapi diferensiasi genetik yang dihitung dengan AMOVA memperlihatkan 14 terjadi keragaman di antara populasi dan sisanya sekitar 86 terjadi dalam populasi. Analisis cluster yang dihitung menggunakan jarak genetik Nei menunjukan bahwa populasi Dolok dan Warangga berada pada satu cluster. Kata kunci: Tectona grandis , struktur genetik, mikrosatelit 37 Pendahuluan Pengetahuan tentang variasi genetik dalam kaitannya dengan heterogenitas menurut ruang dan waktu adalah sangat penting dalam permasalahan genetik hutan. Untuk itu diperlukan cakupan yang lebih luas dari hanya sekedar pengamatan terhadap satu tanaman tunggal dan turunannya, ke pengamatan terhadap dinamika dari struktur genetik ditingkat kelompok individu-individu baik yang berkerabat atau tidak Finkeldey, 2005. Dasar pendekatan yang dilakukan adalah populasi yaitu sekumpulan dari tanaman dari spesies yang sama dimana setiap individu dalam kumpulan tersebut punya peluang yang sama untuk dapat saling bertukar gamet. Informasi genetik dari suatu organisme tidak mengalami perubahan sepanjang hayatnya namun tidak dapat dipertahankan karena masa hidup suatu organisme tersebut sangat terbatas. Namun demikian setiap organisme mempunyai potensi untuk menurunkan informasi genetik yang dimilikinya keketurunannya melalui pertukaran gamet dan ini akan menghasilkan rekombinasi baru. Dengan demikian dinamika dari struktur genetik tidak dapat diamati ditingkat organisme tunggal, tetapi diamati ditingkat populasi dimana setiap anggota dari populasi tersebut saling bertukar gamet. Dinamika struktur genetik ditentukan dari komposisi gen berupa frekuensi alel dan frekuensi genotipe yang menyusun populasi tersebut. Penyebaran frekuensi dari genotipe-genotipe dalam populasi disebut sebagai genotipic structure dan penyebaran frekuensi dari alel-alel dalam satu populasi disebut allelic structure . Struktur genetik ini bersifat dinamik yaitu dalam kondisi kesetimbangan atau mengalami perubahan atau berevolutif bila terdapat kekuatan yang dapat merubah kesetimbangan seperti adanya mutasi, aliran gen migrasi, penghanyutan genetik genetic drift, seleksi dan model dari sistem perkawinan. Jati Tectona grandis Linn.f merupakan hutan tanaman yang ditanam dalam areal yang luas. Namun kemudian dapat menjadi hutan yang terpisah-pisah forest fragmentation misal akibat adanya penebangan liar serta alih fungsi lahan sehingga terjadi isolasi berupa jarak atau geografis yang dapat menghambat pertukaran gamet di antara tanaman sehingga tidak terjadi aliran informasi genetik. 38 Dengan mempelajari struktur genetik suatu populasi tanaman dapat diketahui sistem genetik yang dimiliki tanaman yang merupakan alat yang komplek yang dipergunakan oleh suatu populasi untuk menjamin eksistensinya secara terus menerus. Sistem genetik bersifat adaptif, menentukan organisasi dan perpindahan informasi genetik, jenis dan jumlah kombinasi genetik yang dihasilkan oleh suatu populasi. Studi tentang struktur genetik suatu populasi tanaman sudah banyak dilakukan menggunakan penanda genetik seperti yang dilakukan pada populasi genetik kakao dan padi Goran, 2000 dan Gao, 2002. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari struktur genetik tiga populasi jati asal Sulawesi Tenggara yang mempunyai level kerusakan akibat aktivitas manusia. Bahan dan Metode Tempat dan Waktu Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Biologi Molekuler Tanaman PMB, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Sampel daun dan benih jati diperoleh dari hutan jati di Kabupaten Muna dan Buton, Sulawesi Tenggara. Pelaksanaan penelitian dilakukan mulai Mei 2003 sampai September 2006. Bahan Tanaman Material tanaman jati berupa daun diperoleh dari dua kabupaten di Sulawesi Tenggara yaitu Kabupaten Muna Dolok dan Warangga dan Kabupaten Buton Sampolawa, yaitu lokasi-lokasi yang mempunyai level kerusakan akibat adanya aktivitas manusia, untuk masing-masing lokasi diambil secara sensus dalam suatu areal tidak dilakukan pengacakan sebanyak 100 individual tanaman, kemudian pohon yang disampel dipetakan posisi struktur spatial penyebarannya lihat lampiran 1 sampai 3. Analisis Data Struktur populasi genetik digambarkan oleh frekuensi alel dan frekuensi genotipe yang menyusun populasi tersebut. Populasi yang setimbang akan mempunyai frekuensi alel yang tetap dari satu generasi ke generasi berikutnya. Menurut hukum kesetimbangan Hardy-Weinberg, frekuensi genotipe suatu