Struktur genetik manggis (Garcinia mangostana L) berbasis marka morfologi dan molekuler
i
STRUKTUR GENETIK MANGGIS (Garcinia mangostana L.)
BERBASIS MARKA MORFOLOGI DAN MOLEKULER
ELLINA MANSYAH
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
i
ii
ii
i
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan disertasi “Struktur Genetik Manggis
(Garcinia mangostana L.) Berbasis Marka Morfologi dan Molekuler” adalah
karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal
atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun yang tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan telah dicantumkan dalam Daftar
Pustaka di bagian akhir disertasi ini
Bogor, Februari 2012
Ellina Mansyah
NRP A263070061
i
ii
ii
iii
ABSTRACT
ELLINA MANSYAH. Genetic Structure of Mangosteen (Garcinia mangostana
L.). Based on Morphology and Molecular Markers. Under direction of SOBIR,
ROEDHY POERWANTO and EDI SANTOSA.
Knowledge of genetic variability is important for mangosteen breeding to
increase fruit quality. The objectives of this study were: 1) to reveal genetic
variation of mangosteen individuals from Sumatra region based on morphology
and molecular markers, 2). to study the relationships between morphology and
genetic of mangosteen, 3). to access genetic structure of mangosteen populations.
Eleven random ISSR primers were chosen to differenciate 22 mangosteen
accessions from Sumatera regions. Combination of fruit morphology and DNA
analysis using 8 RAPD and 5 ISSR primers were used to study relationships
between morphology and molecular. The total of 106 samples from four
mangosteen populations were analyzed on the study population genetic structure.
Morphological and molecular data were analyzed by using NTSYS 2.1 program,
and population genetic structure by program GenAlex 6.2. The results showed that
mangosteen has wide diversity of morphology and narrow molecular diversity
with similarity coefficient 0.08 to 1.0 and 0.83 to 0.99 respectively. It is mean
that the morphological characters strongly influenced by environmental factors.
There is a close correlation between the grouping based on morphological and
molecular (.r = 0.95). Genetic analysis based on morphology at individual and
population level separate the accessions into two groups: 1). The group with
elliptical stigma lobe, small and thin petals, and number of fruit segments 5 to 11,
and 2). groups of accessions with round stigma lobe, thick and large petals and the
number of fruit segments 4-8. Molecular-based analysis at the individual level
divides accession into two groups while at the population level into three groups.
These results suggest that population-based analysis by using molecular markers
showed more accurate results. Study population genetic structure separating
mangosteen individuals into three groups: (A), Tembilahan (B), and mixed groups
Tembilahan, Purwakarta Kerinci and Bulukumba, (C) that are grouped based on
geography. In addition, the study population structure able to detect difference
genetic groups within one population. AMOVA describe that genetic differences
within populations equal to among populations, i.e., 50%. Although genetic
variation within and among mangosteen population is nil, sufficient DNA
polymorphism is found among some accessions to allow differentiation.
Population genetic parameters show that the highest genetic variation present at
Purwakarta population (Na = 1320, Ne = 1322, I = 0276, and PPL 62%), and the
lowest at Kerinci population (Na = 1.00, Ne = 1171, I = 0154, and PPL=30%).
Relationships between populations suggests that pair of population Tembilahan
and Bulukumba have the greatest genetic differences (PhiPT = 0.491, the furthest
genetic distance (D = 0169) and the lowest genetic identity (Nei I =. 0849). In
contrast, pair of Kerinci and Bulukumba populations show the smallest genetic
difference ( PhiPT = 0.320), the closest genetic distance (D = 0079) and the
highest genetic identity (0924). Each of Tembilahan and Purwakarta population
divides into two distinct genetic groups where both regions have local specific
clones.
Keywords: apomictic, genetic structure, ISSR population, RAPD
iii
iv
iv
v
RINGKASAN
ELLINA MANSYAH. Struktur Genetik Manggis (Garcinia mangostana L.)
Berbasis Marka Morfologi dan Molekuler. Dibimbing oleh SOBIR, ROEDHY
POERWANTO dan EDI SANTOSA.
Pengetahuan tentang variabilitas genetik manggis penting untuk program
pemuliaan dan sebagai dasar bagi perbaikan tanaman serta peningkatan daya
saing. Manggis dikenal sebagai tanaman buah tropika yang mempunyai
mekasisme reproduksi secara apomiksis dengan variasi genetik yang sempit.
Penelitian tentang variasi genetik pada manggis sudah cukup banyak dilakukan
namun belum terverifikasi dengan baik. Informasi tentang struktur genetik serta
hubungan antara keragaman morfologi dan genetik belum tersedia. Untuk itu
perlu dilakukan serangkaian kegiatan penelitian yang bertujuan untuk: 1).
Mempelajari variasi genetik manggis pada tingkat individu berdasarkan karakter
morfologi dan molekuler, 2). Mempelajari hubungan antara variasi morfologi dan
genetik, dan 3). Mengungkap struktur genetik empat populasi manggis Indonesia
berbasis marka molekuler.
Kombinasi antara pendekatan morfologi dengan teknik analisis DNA
memegang peranan penting dalam studi keragaman dan identifikasi varietas
manggis. Pendekatan ini dapat meningkatkan akurasi dan mempersingkat waktu
penelitian. Sebelas marka Inter-simple sequence repeat (ISSR) digunakan untuk
mengetahui variasi genetik 22 individu manggis dari berbagai wilayah Sumatera.
Hubungan antara karakter morfologi dan molekuler dipelajari menggunakan 33
aksesi manggis yang berasal dari Leuwiliang (Bogor-Jawa Barat), Kiara Pedes
(Purwakarta-Jawa Barat), dan Pulau Palas (Tembilahan-Riau). Pengamatan
morfologi difokuskan pada 10 karakter buah, dan analisis molekuler dilakukan
dengan menggunakan 8 primer RAPD dan 5 primer ISSR. Struktur genetik
populasi dipelajari dengan menggunakan 106 sampel tanaman manggis dari empat
populasi manggis di Indonesia yaitu Purwakarta (Jawa Barat), Kerinci (Jambi),
Tembilahan (Riau) dan Bulukumba (Sulawesi Selatan). Data morfologi dianalisis
dengan metode Kruskal Wallis. Pengelompokan berdasarkan morfologi,
molekuler dan gabungan morfologi dan mplekuler dianalisis dengan program
NTSYSpc 2.1. Struktur genetik populasi dianalisis menggunakan program
GenAlex 6.2.
Uji Kruskal Wallis menunjukkan bahwa semua karakter morfologi yang diuji
beragam antar aksesi dan antar lokasi. Dendogram menunjukkan bahwa tanaman
manggis mempunyai keragaman morfologi yang luas dan keragaman molekuler
yang sempit dengan koefisien kemiripan masing-masing 0.08 – 1.0 dan 0.83 –
0.99, yang berarti bahwa karakter morfologi sangat dipengaruhi oleh faktor
lingkungan. Terdapat korelasi yang erat antara pengelompokan berbasis morfologi
dan molekuler (r=0,95). Analisis berbasis morfologi membagi aksesi baik pada
tingkat individu maupun populasi menjadi dua kelompok yaitu 1). cupat ellip,
kelopak tipis dan jumlah segmen buah 5 sampai 11, dan kelompok aksesi yang
memiliki karakter morfologi cupat bulat, kelopak hijau dan tebal serta jumlah
segmen buah 4 – 8.
v
vi
Analisis berbasis molekuler pada tingkat individu membagi aksesi menjadi
dua kelompok sedangkan pada tingkat populasi menjadi tiga kelompok. Hasil ini
menunjukkan bahwa analisis berbasis populasi dengan penggunaan marka
molekuler menunjukkan hasil yang lebih akurat. Primer yang dapat digunakan
untuk membedakan aksesi manggis antara lain adalah OPH-13, OPH-18, P3,
PKBT-3, PKBT-7, dan PKBT-10, sedangkan marka morfologinya adalah ukuran
dan tebal kelopak, bentuk cupat, jumlah segmen buah.
Analisis keragaman genetik 106 individu manggis menggunakan 8 primer RAPD dan
5 primer ISSR menghasilkan 132 pita DNA yang terdiri dari 95 (72.2%) pita polimorfik
dan 37 (28.8%) pita monomorfik. Parameter genetik populasi menunjukkan bahwa
variasi genetik tertinggi terdapat pada populasi Purwakarta (Na=1.440, Ne=1.315,
I=0.293, dan PPL 62%), diikuti oleh Bulukumba (Na=1.160, Ne=1.214, I=0.201,
dan PPL 46%), Tembilahan (Na=1.140, Ne=1.218, I=0.20, dan PPL 40%) dan
yang terendah populasi Kerinci (Na=1.00, Ne=1.171, I=0.154, dan PPL=30%.
Studi struktur genetik populasi manggis memisahkan individu manggis
tersebut menjadi tiga kelompok yaitu Purwakarta (A), Tembilahan (B), dan
kelompok campuran Tembilahan, Purwakarta Kerinci dan Bulukumba (C) yang
berkelompok berdasarkan geografi. Selain itu studi struktur populasi mampu
mendeteksi kelompok genetik berbeda dalam satu populasi yang sama . AMOVA
menunjukkan bahwa secara umum perbedaan genetik antar populasi sama dengan
perbedaan genetik dalam populasi yaitu masing-masing sebesar 50%. Komposisi
genotipe antar populasi menunjukkan pengelompokan berdasarkan lokasi. Artinya
tidak ada genotipe klonal dari satu populasi dijumpai pada lokasi lainnya sehingga
setiap individu tanaman tersebut merupakan genotipe lokal.
Semua parameter genetik populasi (jumlah alel, Shannon Information
index, dan jumlah lokus polimorfik) menunjukkan bahwa populasi Purwakarta
mempunyai perbedaan genetik tertinggi dan yang terendah pada populasi Kerinci.
Polymorfisme DNA yang dijumpai pada sejumlah individu dalam populasi
mampu memberikan perbedaan antar pasangan populasi. Nilai PhiPT antara
pasangan populasi menunjukkan perbedaan genetik yang nyata satu sama lain
pada taraf 1%. Hubungan antar populasi menunjukkan bahwa pasangan populasi
Tembilahan dan Bulukumba mempunyai perbedaan genetik terbesar
(PhiPT=0,491, jarak genetik terjauh (D=0.169) dan identitas genetik terendah (Nei
I=. 0.849). Sebaliknya pasangan populasi Kerinci dan Bulukumba menunjukkan
perbedaan genetik terkecil (PhiPT=0.320), jarak genetik terdekat (D=0.079) dan
identitas genetik tertinggi (0.924). Populasi Purwakarta dan Tembilahan masingmasing terbagi menjadi dua kelompok genetik berbeda yang menunjukkan kedua
daerah tersebut memiliki klon lokal yang berpotensi untuk dikembangkan lebih
lanjut. Pembentukan populasi manggis diawali dari Tembilahan, kemudian
menyebar ke Purwakarta, Kerinci dan Bulukumba.
Kata Kunci: apomiksis, ISSR, populasi, RAPD, struktur genetik
vi
vii
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2012
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
1.
Dilarang
mengutip
sebagian
atau
seluruh
karya
tulis
ini
tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumber
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan
karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu
masalah
b. Pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB.
2.
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya
tulis bentuk apaun tanpa izin IPB.
vii
viii
viii
ix
STRUKTUR GENETIK MANGGIS (Garcinia mangostana L.)
BERBASIS MARKA MORFOLOGI DAN MOLEKULER
ELLINA MANSYAH
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Agronomi dan Hortikultura
Mayor Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
ix
x
Penguji Pada Ujian Tertutup : 1. Prof. Dr. Ir Bambang S. Purwoko M.Sc
Departemen Agronomi dan Hortikultura
Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor
2. Dr. Ir. Hajrial Aswidinnoor. M.Sc.
Departemen Agronomi dan Hortikultura
Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor
Penguji pada Ujian Terbuka : 1. Dr. Ir. Memen Surahman M.Sc. Agr
Departemen Agronomi dan Hortikultura
Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor
2. Dr. Ir. Yusdar Hilman M.S
Kepala Pusat Penelitian dan Pengembangan
Hortikultura.
Badan Litbang Pertanian. Jakarta
x
xi
Judul Disertasi
:
Struktur Genetik Manggis (Garcinia mangostana L.)
Berbasis Marka Morfologi dan Molekuler
Nama
:
Ellina Mansyah
NRP
:
A263070061
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Sobir, MSi
Ketua
Prof. Dr. Ir. H. Roedhy Poerwanto, M.Sc
Anggota
Dr. Edi Santosa, SP, MSi
Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi
Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Trikoesoemaningtyas, M.Sc.
Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr
Tanggal Ujian: 26 Januari 2012
Tanggal lulus:
xi
xii
xii
xiii
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah swt atas segala rahmat
dan karunia Nya sehingga disertasi ini berhasil diselesaikan. Aspek yang dipilih
dalam penelitian ini berkaitan dengan komoditas manggis dengan judul “Struktur
Genetik Manggis (Garcinia mangostana L.) Berbasis Marka Morfologi dan
Molekuler”.
Penulis mengucapkan terimakasih kepada Dr. Ir. Sobir, M.Si, Prof. Dr. Ir.
Roedhy Poerwanto, M.Sc., dan Dr. Edi Santosa, SP. M.Si selaku komisi
pembimbing yang telah memberikan masukan, arahan, bimbingan dan motivasi
sejak penulis mengikuti pendidikan, penyusunan proposal, pelaksanaan penelitian
hingga tersusunnya disertasi ini. Terimakasih juga disampaikan kepada Prof. Dr.
Ir. Bambang S. Purwoko, M.Sc. dan Dr. Ir. Hajrial Aswidinnoor, M.Sc. sebagai
penguji luar komisi pembimbing pada ujian tertutup, serta Dr. Ir. Memen
Surahman, M.Sc. Agr dan Dr. Ir. Yusdar Hilman, MS sebagai penguji pada ujian
terbuka atas koreksi, saran, dan masukan dalam perbaikan disertasi ini.
Terimakasih kepada Kepala Badan Litbang Pertanian atas beasiswa
program S3 pada Institut Pertanian Bogor dan dana penelitian KKP3T tahun 2008
sampai 2010. Penghargaan dan terimakasih tak lupa disampaikan kepada Kepala
Balai Penelitian Tanaman Buah Tropika, Kepala Balai Besar Penelitian dan
Pengembangan Sumberdaya Genetik Pertanian atas dukungan fasilitas penelitian.
Terimakasih juga penulis sampaikan kepada Kepala Pusat Kajian Buah Tropika
(PKBT-.IPB) beserta staf atas izin penggunaan sarana penelitian dan kerjasama
yang baik dalam pelaksanaan penelitian ini.
Penelitian ini terlaksana atas bantuan berbagai pihak. Pada kesempatan ini
penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Ir. Susmala, PPL Kabupaten
Kerinci, Bapak Ir. M. Kamrah dari Dinas Pertanian Kabupaten Bantaeng Sulawesi
Selatan, dan Dr. Ir. M. Arif Nasution atas bantuanya dalam pelaksanaan penelitian
di lapangan. Rasa terimakasih juga disampaikan kepada Ir Giwan (Tembilahan),
Bapak Nanang (Leuwiliang), dan Bapak Nandang (Purwakarta) yang telah
mengizinkan penggunaan kebun manggis beliau untuk keperluan penelitian ini.
Terimakasih juga penulis sampaikan kepada Sulassih SP MSi, Dr. Ir. Tri Joko
Santoso, Ir. Atmitri Sisharmini, MSi, Pipiet, dan Ir. Dwi Wahyuni atas
bantuannya dalam pelaksanaan penelitian di laboratorium. Rasa terimakasih juga
penulis sampaikan kepada teman teman seperjuangan pada Mayor Pemuliaan dan
Bioteknologi dan Agronomi dan Hortikultura angkatan 2007 untuk persahabatan
dan kebersamaan selama masa studi. Kepada Ibunda Aisyah, kakak dan adik
adikku semua terimakasih atas doa, bantuan dan pengorbanan yang telah
diberikan selama ini. .Kepada suami tercinta Ir. Irwan Muas, MP, dan anak anaku
Miko N. Hidayat, Rhiza W. Nurazman, dan M. Fikri Triwansyah, terimakasih
atas segala pengorbanan, pengertian dan kesabarannya selama ini.
Semoga disertasi ini dapat bermanfaat untuk kemajuan ilmu pengetahuan
khususnya dalam pengembangan komoditas manggis.
Bogor,
Februari 2012
Ellina Mansyah
xiii
xiv
xiv
xv
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Padang pada tanggal 23 April 1963 sebagai anak
kedua dari Bapak Lukman (Alm) dan Ibu Aisyah. Pada tahun 1987 penulis
menyelesaikan pendidikan S1 pada Fakultas Pertanian Universitas Andalas di
Padang dan bekerja sebagai staf peneliti pada Balai Penelitian Tanaman Buah
Tropika Badan Litbang Pertanian sejak tahun 1991. Tahun 1999 penulis
memperoleh kesempatan mengikuti pendidikan S2 pada Program Studi Pemuliaan
Tanaman, Fakultas Pertanian Universitas Padjadjaran, Bandung. Selanjutnya pada
tahun 2007 penulis diberi kesempatan untuk melanjutkan studi ke jenjang S3
pada Mayor Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman, Departemen Agronomi dan
Hortikultura, Institut Pertanian Bogor dengan dana beasiswa dari Badan Litbang
Pertanian. Pada tahun 1993 penulis menikah dengan Ir. Irwan Muas MP dan
dikaruniai tiga orang putra, Miko N. Hidayat, Rhiza W. Nurazman, dan M. Fikri
Triwansyah.
Karya ilmiah berjudul Assesment of inter simple sequence repeat (ISSR)
technique in mangosteen (Garcinia mangostana L.) grown in different Sumatra
region telah dipublikasikan pada Journal of Horticulture and Forestry Vol. 2(6)
halaman 127-134, July 2010, yang merupakan bagian dari disertasi program S3
penulis.
xv
xvi
xvi
xvii
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL...............................................................................
xix
DAFTAR GAMBAR..........................................................................
xxi
DAFTAR LAMPIRAN........................................................................
xxiii
PENDAHULUAN
Latar Belakang.............................................................................
Tujuan Penelitian.........................................................................
Bagan alir penelitian....................................................................
1
1
4
4
TINJAUAN PUSTAKA
Klasifikasi, Botani, Daerah Asal dan Penyebaran Manggis........
Metode Reproduksi Manggis ......................................................
Apomiksis dan Poliploidi............................................................
Variasi Pada Tanaman Apomiksis ..............................................
Analisis Morfologi dan Molekuler ..............................................
5
7
11
14
15
KERAGAMAN GENETIK
INDIVIDU MANGGIS (Garcinia
mangostana L.) DARI BERBAGAI WILAYAH SUMATERA
BERDASARKAN MARKA ISSR
Abstrak.........................................................................................
Abstract........................................................................................
Pendahuluan ...............................................................................
Bahan dan Metode.......................................................................
Hasil dan Pembahasan.................................................................
Kesimpulan
Daftar Pustaka.............................................................................
19
21
23
24
28
34
34
STUDI KERAGAMAN MANGGIS BERBASIS MARKA
MORFOLOGI DAN MOLEKULER
Abstrak.........................................................................................
Abstract........................................................................................
Pendahuluan................................................................................
Bahan dan Metode.......................................................................
Hasil dan Pembahasan.................................................................
Kesimpulan
Daftar Pustaka.............................................................................
37
39
41
42
50
68
69
STRUKTUR GENETIK POPULASI MANGGIS (Garcinia
mangostana L.) INDONESIA
Abstrak.........................................................................................
Abstract........................................................................................
71
73
xvii
xviii
Pendahuluan ...............................................................................
Bahan dan Metode.......................................................................
Hasil dan Pembahasan.................................................................
Kesimpulan
Daftar Pustaka.............................................................................
75
77
83
98
99
PEMBAHASAN UMUM ...................................................................
103
KESIMPULAN DAN SARAN...........................................................
109
DAFTAR PUSTAKA .........................................................................
111
LAMPIRAN .......................................................................................
123
GLOSSARI..........................................................................................
135
xviii
xix
DAFTAR TABEL
Halaman
1
Aksesi manggis yang digunakan untuk analisis ISSR...............
25
2
Primer yang digunakan dalam penelitian...................................
27
3
Produk amplifikasi sebelas primer ISSR pada 23 aksesi
manggis......................................................................................
29
4
Kondisi lingkungan tempat pengambilan sampel .....................
42
5
Aksesi manggis yang digunakan dalam penelitian .............................
43
6
Primer yang dgunakan dalam penelitian....................................
46
7
Keragaman 10 karakter buah 42 aksesi manggis berdasarkan
uji Kruskal Wallis.......................................................................
59
8
Aksesi manggis yang digunakan untuk analisis struktur
genetik populasi..........................................................................
80
9
Karakteristik umum lokasi pengambilan sampel manggis ........
82
10
Produk amplifikasi dari 8 primer RAPD dan 5 primer ISSR
pada 106 aksesi manggis............................................................
85
11
Hasil pengamatan parameter genetik populasi G.mangostana
menggunakan program GenAlex 6.2 .......................................
90
12
Hasil analisis varians molekuler (AMOVA) populasi
manggis......................................................................................
91
13
Pasangan nilai PhiPT dan uji statistik antar populasi G.
mangostana................................................................................
92
14
Pasangan jarak genetik Nei (D) dan identitas genetik (Nei I)
pada 4 populasi manggis ...........................................................
95
xix
xx
xx
xxi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
Bagan alir penelitian...................................................................
4
2
Mekanisme berbagai tipe apomiksis.........................................
.
Bagian dari analisis PCR aksesi manggis menggunakan tiga
primer ISSR................................................................................
10
4
Pola pita ISSR 23 aksesi manggis dengan primer PKBT-2,
PKBT-3, PKBT-4, PKBT-7, PKBT-12 dan ISSRED14................................................................................................
30
5
Dendogram 22 aksesi manggis berdasarkan marka ISSR
....................................................................................................
32
6
Keragaman data bentuk buah 42 aksesi manggis......................
50
7
Keragaman penampilan bentuk buah aksesi manggis...............
50
8
Keragaman data bentuk cupat 42 aksesi manggis.....................
51
9
Keragaman bentuk cupat manggis ..........................................
51
10
Keragaman data ukuran cupat 42 aksesi manggis......................
52
11
Keragaman ukuran cupat 42 aksesi manggis.............................
52
12
Keragaman data panjang tangkai 42 aksesi manggis.................
53
13
Keragaman panjang tangkai.......................................................
53
14
Keragaman data diameter tangkai buah manggis .....................
54
15
Keragaman data jumlah segmen buah 42 aksesi manggis........
55
16
Keragaman segmen buah 42 aksesi manggis.............................
55
17
Keragaman data tebal kulit buah................................................
56
18
Keragaman tebal kulit buah........................................................
56
19
Keragaman ukuran kelopak buah antar aksesi dan antar
lokasi..........................................................................................
57
20
Keragaman ukuran dan tebal kelopak buah manggis.................
57
21
Dendogram 42 aksesi manggis berdasarkan 10 karakter
morfologi....................................................................................
61
3
29
xxi
xxii
22
Dendogram 33 aksesi manggis berdasarkan 8 primer RAPD
dan 5 primer ISSR......................................................................
63
23
Dendogram 33 aksesi manggis berdasarkan gabungan data
morfologi dan molekuler ...........................................................
65
24
Lokasi pengambilan sampel populasi manggis.........................
80
25
Dendrogram 106 aksesi manggis berdasarkan 5 primer RAPD
and 11 primer ISSR .................................................................
87
26
Pohon filogenetik populasi manggis Indonesia berdasarkan 8
primer RAPD dan 5 primer ISSR...............................................
93
27 27 Kladogram populasi manggis yang dikonstruksi dari 8 primer
RAPD dan 5 primer ISSR…......................................................
95
xxii
xxiii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
Output Hasil analisis MxComp data morfologi 33 aksesi
manggis......................................................................................
125
2
Output Hasil analisis MxComp data molekuler 33 aksesi
manggis .....................................................................................
126
3
Output Hasil analisis MxComp data gabungan morfologi dan
molekuler 33 aksesi manggis ...................................................
127
4
Fragmen DNA yang paling berperan dalam pengelompokan
33 aksesi manggis ......................................................................
128
5 da Hasil analisis PCR manggis populasi Jambi dengan primer
PKBT2, OPH13, dan P3...........................................................
129
6
Bagian dari analisis molekuler manggis populasi Tembilahan
dengan primer OPH12, OPH13, OPH18, P1, dan PKBT3.......
130
7
Bagian dari hasil analisis PCR manggis populasi Purwakarta
dengan primer OPH13, P1, P5, OPH12, OPH18 dan PKBT2...
131
8
Bagian dari profil pita DNA populasi Bulukumba dengan
primer OPH13,PKBT3, OPHPKBT2, P5 dan OPH12............
132
9
Output hasil analisis MxComp data 132 pita DNA 106
aksesi..........................................................................................
133
xxiii
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Manggis merupakan tanaman buah penting karena perannya yang sangat
besar dalam ekspor buah segar, industri makanan, untuk kesehatan, dan kosmetik
(ICUC 2007). Sebagai komoditas ekspor manggis Indonesia telah dipasarkan ke
40 negara diantaranya ke Taiwan, Hongkong, Malaysia, Singapura, Republik
Rakyat Cina, Saudi Arabia, Uni Emirat Arab, Belanda, dan Jerman (Sabar 2005).
Dalam industri makanan buah manggis dapat diolah menjadi berbagai produk
diantaranya sari buah, jelly, sirup, dan buah kalengan. Kulit buah manggis
diketahui
mengandung
xanthone
yang
bermanfaat
dalam
menunjang
keseimbangan mikrobiologi, sistim kekebalan tubuh, dan menunjang kesehatan
mental (ICUC 2003). Kulit buah manggis juga mengandung pektin, tanin, dan
resin yang telah diuji berguna sebagai obat disentri, diare kronis, cystitis, infeksi
kulit, dan dapat diekstrak sebagai bahan penyamak dan pewarna (Hume 1947;
Yaacob & Tindall 1995).
Indonesia merupakan salah satu negara penghasil manggis utama dunia
bersama dengan Thailand, Malaysia, dan Philippina. Indonesia memiliki luas
panen 9352 ha (BPS 2009), hampir sama dengan Thailand yaitu 11000 ha (data
tahun 2000), dan lebih tinggi daripada Malaysia seluas 7632 ha (data tahun1998)
dan Philipina 1354 ha (data tahun 2000) (Osman & Milan 2006). Selama 10 tahun
terakhir volume dan nilai ekspor manggis merupakan yang tertinggi dibandingkan
buah-buahan lainnya. Pada tahun 2008 total produksi manggis nasional mencapai
78647 ton dengan volume ekspor sebesar 9466 ton dan nilai ekspor sebesar
5833000 USD (BPS 2009). Berdasarkan data tersebut diketahui bahwa dari total
produksi manggis Indonesia sebagian kecil (sekitar 12%) yang mencapai pasar
ekspor.
Rendahnya nilai ekspor ini dapat disebabkan oleh rendahnya daya saing
manggis Indonesia dibandingkan dengan negara eksportir lainnya. Globalisasi
ekonomi dan pertambahan jumlah penduduk menyebabkan meningkatnya
2
permintaan akan buah manggis dan membuka peluang pasar yang lebih besar baik
untuk tujuan ekspor maupun kebutuhan dalam negeri. Untuk keperluan tersebut
perlu dilakukan berbagai upaya perbaikan daya saing buah manggis serta
mengembangkan berbagai produk olahannya. Kriteria standar manggis mutu
ekspor antara lain adalah warna kulit buah seragam dengan kelopak masih hijau
dan segar, tidak rusak, bersih, bebas dari hama penyakit, serta tidak terdapat getah
kuning pada kulit dan daging buah. Standar Nasional Indonesia mendiskripsikan
mutu manggis segar antara lain warna kulit hijau kemerahan sampai dengan
merah muda mengkilat dan dibagi menjadi 3 kelas berdasarkan diameter buah
yaitu Super (> 65 mm), Mutu I (55 – 65 mm) dan Mutu II (
STRUKTUR GENETIK MANGGIS (Garcinia mangostana L.)
BERBASIS MARKA MORFOLOGI DAN MOLEKULER
ELLINA MANSYAH
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
i
ii
ii
i
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan disertasi “Struktur Genetik Manggis
(Garcinia mangostana L.) Berbasis Marka Morfologi dan Molekuler” adalah
karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal
atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun yang tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan telah dicantumkan dalam Daftar
Pustaka di bagian akhir disertasi ini
Bogor, Februari 2012
Ellina Mansyah
NRP A263070061
i
ii
ii
iii
ABSTRACT
ELLINA MANSYAH. Genetic Structure of Mangosteen (Garcinia mangostana
L.). Based on Morphology and Molecular Markers. Under direction of SOBIR,
ROEDHY POERWANTO and EDI SANTOSA.
Knowledge of genetic variability is important for mangosteen breeding to
increase fruit quality. The objectives of this study were: 1) to reveal genetic
variation of mangosteen individuals from Sumatra region based on morphology
and molecular markers, 2). to study the relationships between morphology and
genetic of mangosteen, 3). to access genetic structure of mangosteen populations.
Eleven random ISSR primers were chosen to differenciate 22 mangosteen
accessions from Sumatera regions. Combination of fruit morphology and DNA
analysis using 8 RAPD and 5 ISSR primers were used to study relationships
between morphology and molecular. The total of 106 samples from four
mangosteen populations were analyzed on the study population genetic structure.
Morphological and molecular data were analyzed by using NTSYS 2.1 program,
and population genetic structure by program GenAlex 6.2. The results showed that
mangosteen has wide diversity of morphology and narrow molecular diversity
with similarity coefficient 0.08 to 1.0 and 0.83 to 0.99 respectively. It is mean
that the morphological characters strongly influenced by environmental factors.
There is a close correlation between the grouping based on morphological and
molecular (.r = 0.95). Genetic analysis based on morphology at individual and
population level separate the accessions into two groups: 1). The group with
elliptical stigma lobe, small and thin petals, and number of fruit segments 5 to 11,
and 2). groups of accessions with round stigma lobe, thick and large petals and the
number of fruit segments 4-8. Molecular-based analysis at the individual level
divides accession into two groups while at the population level into three groups.
These results suggest that population-based analysis by using molecular markers
showed more accurate results. Study population genetic structure separating
mangosteen individuals into three groups: (A), Tembilahan (B), and mixed groups
Tembilahan, Purwakarta Kerinci and Bulukumba, (C) that are grouped based on
geography. In addition, the study population structure able to detect difference
genetic groups within one population. AMOVA describe that genetic differences
within populations equal to among populations, i.e., 50%. Although genetic
variation within and among mangosteen population is nil, sufficient DNA
polymorphism is found among some accessions to allow differentiation.
Population genetic parameters show that the highest genetic variation present at
Purwakarta population (Na = 1320, Ne = 1322, I = 0276, and PPL 62%), and the
lowest at Kerinci population (Na = 1.00, Ne = 1171, I = 0154, and PPL=30%).
Relationships between populations suggests that pair of population Tembilahan
and Bulukumba have the greatest genetic differences (PhiPT = 0.491, the furthest
genetic distance (D = 0169) and the lowest genetic identity (Nei I =. 0849). In
contrast, pair of Kerinci and Bulukumba populations show the smallest genetic
difference ( PhiPT = 0.320), the closest genetic distance (D = 0079) and the
highest genetic identity (0924). Each of Tembilahan and Purwakarta population
divides into two distinct genetic groups where both regions have local specific
clones.
Keywords: apomictic, genetic structure, ISSR population, RAPD
iii
iv
iv
v
RINGKASAN
ELLINA MANSYAH. Struktur Genetik Manggis (Garcinia mangostana L.)
Berbasis Marka Morfologi dan Molekuler. Dibimbing oleh SOBIR, ROEDHY
POERWANTO dan EDI SANTOSA.
Pengetahuan tentang variabilitas genetik manggis penting untuk program
pemuliaan dan sebagai dasar bagi perbaikan tanaman serta peningkatan daya
saing. Manggis dikenal sebagai tanaman buah tropika yang mempunyai
mekasisme reproduksi secara apomiksis dengan variasi genetik yang sempit.
Penelitian tentang variasi genetik pada manggis sudah cukup banyak dilakukan
namun belum terverifikasi dengan baik. Informasi tentang struktur genetik serta
hubungan antara keragaman morfologi dan genetik belum tersedia. Untuk itu
perlu dilakukan serangkaian kegiatan penelitian yang bertujuan untuk: 1).
Mempelajari variasi genetik manggis pada tingkat individu berdasarkan karakter
morfologi dan molekuler, 2). Mempelajari hubungan antara variasi morfologi dan
genetik, dan 3). Mengungkap struktur genetik empat populasi manggis Indonesia
berbasis marka molekuler.
Kombinasi antara pendekatan morfologi dengan teknik analisis DNA
memegang peranan penting dalam studi keragaman dan identifikasi varietas
manggis. Pendekatan ini dapat meningkatkan akurasi dan mempersingkat waktu
penelitian. Sebelas marka Inter-simple sequence repeat (ISSR) digunakan untuk
mengetahui variasi genetik 22 individu manggis dari berbagai wilayah Sumatera.
Hubungan antara karakter morfologi dan molekuler dipelajari menggunakan 33
aksesi manggis yang berasal dari Leuwiliang (Bogor-Jawa Barat), Kiara Pedes
(Purwakarta-Jawa Barat), dan Pulau Palas (Tembilahan-Riau). Pengamatan
morfologi difokuskan pada 10 karakter buah, dan analisis molekuler dilakukan
dengan menggunakan 8 primer RAPD dan 5 primer ISSR. Struktur genetik
populasi dipelajari dengan menggunakan 106 sampel tanaman manggis dari empat
populasi manggis di Indonesia yaitu Purwakarta (Jawa Barat), Kerinci (Jambi),
Tembilahan (Riau) dan Bulukumba (Sulawesi Selatan). Data morfologi dianalisis
dengan metode Kruskal Wallis. Pengelompokan berdasarkan morfologi,
molekuler dan gabungan morfologi dan mplekuler dianalisis dengan program
NTSYSpc 2.1. Struktur genetik populasi dianalisis menggunakan program
GenAlex 6.2.
Uji Kruskal Wallis menunjukkan bahwa semua karakter morfologi yang diuji
beragam antar aksesi dan antar lokasi. Dendogram menunjukkan bahwa tanaman
manggis mempunyai keragaman morfologi yang luas dan keragaman molekuler
yang sempit dengan koefisien kemiripan masing-masing 0.08 – 1.0 dan 0.83 –
0.99, yang berarti bahwa karakter morfologi sangat dipengaruhi oleh faktor
lingkungan. Terdapat korelasi yang erat antara pengelompokan berbasis morfologi
dan molekuler (r=0,95). Analisis berbasis morfologi membagi aksesi baik pada
tingkat individu maupun populasi menjadi dua kelompok yaitu 1). cupat ellip,
kelopak tipis dan jumlah segmen buah 5 sampai 11, dan kelompok aksesi yang
memiliki karakter morfologi cupat bulat, kelopak hijau dan tebal serta jumlah
segmen buah 4 – 8.
v
vi
Analisis berbasis molekuler pada tingkat individu membagi aksesi menjadi
dua kelompok sedangkan pada tingkat populasi menjadi tiga kelompok. Hasil ini
menunjukkan bahwa analisis berbasis populasi dengan penggunaan marka
molekuler menunjukkan hasil yang lebih akurat. Primer yang dapat digunakan
untuk membedakan aksesi manggis antara lain adalah OPH-13, OPH-18, P3,
PKBT-3, PKBT-7, dan PKBT-10, sedangkan marka morfologinya adalah ukuran
dan tebal kelopak, bentuk cupat, jumlah segmen buah.
Analisis keragaman genetik 106 individu manggis menggunakan 8 primer RAPD dan
5 primer ISSR menghasilkan 132 pita DNA yang terdiri dari 95 (72.2%) pita polimorfik
dan 37 (28.8%) pita monomorfik. Parameter genetik populasi menunjukkan bahwa
variasi genetik tertinggi terdapat pada populasi Purwakarta (Na=1.440, Ne=1.315,
I=0.293, dan PPL 62%), diikuti oleh Bulukumba (Na=1.160, Ne=1.214, I=0.201,
dan PPL 46%), Tembilahan (Na=1.140, Ne=1.218, I=0.20, dan PPL 40%) dan
yang terendah populasi Kerinci (Na=1.00, Ne=1.171, I=0.154, dan PPL=30%.
Studi struktur genetik populasi manggis memisahkan individu manggis
tersebut menjadi tiga kelompok yaitu Purwakarta (A), Tembilahan (B), dan
kelompok campuran Tembilahan, Purwakarta Kerinci dan Bulukumba (C) yang
berkelompok berdasarkan geografi. Selain itu studi struktur populasi mampu
mendeteksi kelompok genetik berbeda dalam satu populasi yang sama . AMOVA
menunjukkan bahwa secara umum perbedaan genetik antar populasi sama dengan
perbedaan genetik dalam populasi yaitu masing-masing sebesar 50%. Komposisi
genotipe antar populasi menunjukkan pengelompokan berdasarkan lokasi. Artinya
tidak ada genotipe klonal dari satu populasi dijumpai pada lokasi lainnya sehingga
setiap individu tanaman tersebut merupakan genotipe lokal.
Semua parameter genetik populasi (jumlah alel, Shannon Information
index, dan jumlah lokus polimorfik) menunjukkan bahwa populasi Purwakarta
mempunyai perbedaan genetik tertinggi dan yang terendah pada populasi Kerinci.
Polymorfisme DNA yang dijumpai pada sejumlah individu dalam populasi
mampu memberikan perbedaan antar pasangan populasi. Nilai PhiPT antara
pasangan populasi menunjukkan perbedaan genetik yang nyata satu sama lain
pada taraf 1%. Hubungan antar populasi menunjukkan bahwa pasangan populasi
Tembilahan dan Bulukumba mempunyai perbedaan genetik terbesar
(PhiPT=0,491, jarak genetik terjauh (D=0.169) dan identitas genetik terendah (Nei
I=. 0.849). Sebaliknya pasangan populasi Kerinci dan Bulukumba menunjukkan
perbedaan genetik terkecil (PhiPT=0.320), jarak genetik terdekat (D=0.079) dan
identitas genetik tertinggi (0.924). Populasi Purwakarta dan Tembilahan masingmasing terbagi menjadi dua kelompok genetik berbeda yang menunjukkan kedua
daerah tersebut memiliki klon lokal yang berpotensi untuk dikembangkan lebih
lanjut. Pembentukan populasi manggis diawali dari Tembilahan, kemudian
menyebar ke Purwakarta, Kerinci dan Bulukumba.
Kata Kunci: apomiksis, ISSR, populasi, RAPD, struktur genetik
vi
vii
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2012
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
1.
Dilarang
mengutip
sebagian
atau
seluruh
karya
tulis
ini
tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumber
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan
karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu
masalah
b. Pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB.
2.
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya
tulis bentuk apaun tanpa izin IPB.
vii
viii
viii
ix
STRUKTUR GENETIK MANGGIS (Garcinia mangostana L.)
BERBASIS MARKA MORFOLOGI DAN MOLEKULER
ELLINA MANSYAH
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Agronomi dan Hortikultura
Mayor Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
ix
x
Penguji Pada Ujian Tertutup : 1. Prof. Dr. Ir Bambang S. Purwoko M.Sc
Departemen Agronomi dan Hortikultura
Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor
2. Dr. Ir. Hajrial Aswidinnoor. M.Sc.
Departemen Agronomi dan Hortikultura
Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor
Penguji pada Ujian Terbuka : 1. Dr. Ir. Memen Surahman M.Sc. Agr
Departemen Agronomi dan Hortikultura
Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor
2. Dr. Ir. Yusdar Hilman M.S
Kepala Pusat Penelitian dan Pengembangan
Hortikultura.
Badan Litbang Pertanian. Jakarta
x
xi
Judul Disertasi
:
Struktur Genetik Manggis (Garcinia mangostana L.)
Berbasis Marka Morfologi dan Molekuler
Nama
:
Ellina Mansyah
NRP
:
A263070061
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Sobir, MSi
Ketua
Prof. Dr. Ir. H. Roedhy Poerwanto, M.Sc
Anggota
Dr. Edi Santosa, SP, MSi
Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi
Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Trikoesoemaningtyas, M.Sc.
Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr
Tanggal Ujian: 26 Januari 2012
Tanggal lulus:
xi
xii
xii
xiii
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah swt atas segala rahmat
dan karunia Nya sehingga disertasi ini berhasil diselesaikan. Aspek yang dipilih
dalam penelitian ini berkaitan dengan komoditas manggis dengan judul “Struktur
Genetik Manggis (Garcinia mangostana L.) Berbasis Marka Morfologi dan
Molekuler”.
Penulis mengucapkan terimakasih kepada Dr. Ir. Sobir, M.Si, Prof. Dr. Ir.
Roedhy Poerwanto, M.Sc., dan Dr. Edi Santosa, SP. M.Si selaku komisi
pembimbing yang telah memberikan masukan, arahan, bimbingan dan motivasi
sejak penulis mengikuti pendidikan, penyusunan proposal, pelaksanaan penelitian
hingga tersusunnya disertasi ini. Terimakasih juga disampaikan kepada Prof. Dr.
Ir. Bambang S. Purwoko, M.Sc. dan Dr. Ir. Hajrial Aswidinnoor, M.Sc. sebagai
penguji luar komisi pembimbing pada ujian tertutup, serta Dr. Ir. Memen
Surahman, M.Sc. Agr dan Dr. Ir. Yusdar Hilman, MS sebagai penguji pada ujian
terbuka atas koreksi, saran, dan masukan dalam perbaikan disertasi ini.
Terimakasih kepada Kepala Badan Litbang Pertanian atas beasiswa
program S3 pada Institut Pertanian Bogor dan dana penelitian KKP3T tahun 2008
sampai 2010. Penghargaan dan terimakasih tak lupa disampaikan kepada Kepala
Balai Penelitian Tanaman Buah Tropika, Kepala Balai Besar Penelitian dan
Pengembangan Sumberdaya Genetik Pertanian atas dukungan fasilitas penelitian.
Terimakasih juga penulis sampaikan kepada Kepala Pusat Kajian Buah Tropika
(PKBT-.IPB) beserta staf atas izin penggunaan sarana penelitian dan kerjasama
yang baik dalam pelaksanaan penelitian ini.
Penelitian ini terlaksana atas bantuan berbagai pihak. Pada kesempatan ini
penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Ir. Susmala, PPL Kabupaten
Kerinci, Bapak Ir. M. Kamrah dari Dinas Pertanian Kabupaten Bantaeng Sulawesi
Selatan, dan Dr. Ir. M. Arif Nasution atas bantuanya dalam pelaksanaan penelitian
di lapangan. Rasa terimakasih juga disampaikan kepada Ir Giwan (Tembilahan),
Bapak Nanang (Leuwiliang), dan Bapak Nandang (Purwakarta) yang telah
mengizinkan penggunaan kebun manggis beliau untuk keperluan penelitian ini.
Terimakasih juga penulis sampaikan kepada Sulassih SP MSi, Dr. Ir. Tri Joko
Santoso, Ir. Atmitri Sisharmini, MSi, Pipiet, dan Ir. Dwi Wahyuni atas
bantuannya dalam pelaksanaan penelitian di laboratorium. Rasa terimakasih juga
penulis sampaikan kepada teman teman seperjuangan pada Mayor Pemuliaan dan
Bioteknologi dan Agronomi dan Hortikultura angkatan 2007 untuk persahabatan
dan kebersamaan selama masa studi. Kepada Ibunda Aisyah, kakak dan adik
adikku semua terimakasih atas doa, bantuan dan pengorbanan yang telah
diberikan selama ini. .Kepada suami tercinta Ir. Irwan Muas, MP, dan anak anaku
Miko N. Hidayat, Rhiza W. Nurazman, dan M. Fikri Triwansyah, terimakasih
atas segala pengorbanan, pengertian dan kesabarannya selama ini.
Semoga disertasi ini dapat bermanfaat untuk kemajuan ilmu pengetahuan
khususnya dalam pengembangan komoditas manggis.
Bogor,
Februari 2012
Ellina Mansyah
xiii
xiv
xiv
xv
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Padang pada tanggal 23 April 1963 sebagai anak
kedua dari Bapak Lukman (Alm) dan Ibu Aisyah. Pada tahun 1987 penulis
menyelesaikan pendidikan S1 pada Fakultas Pertanian Universitas Andalas di
Padang dan bekerja sebagai staf peneliti pada Balai Penelitian Tanaman Buah
Tropika Badan Litbang Pertanian sejak tahun 1991. Tahun 1999 penulis
memperoleh kesempatan mengikuti pendidikan S2 pada Program Studi Pemuliaan
Tanaman, Fakultas Pertanian Universitas Padjadjaran, Bandung. Selanjutnya pada
tahun 2007 penulis diberi kesempatan untuk melanjutkan studi ke jenjang S3
pada Mayor Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman, Departemen Agronomi dan
Hortikultura, Institut Pertanian Bogor dengan dana beasiswa dari Badan Litbang
Pertanian. Pada tahun 1993 penulis menikah dengan Ir. Irwan Muas MP dan
dikaruniai tiga orang putra, Miko N. Hidayat, Rhiza W. Nurazman, dan M. Fikri
Triwansyah.
Karya ilmiah berjudul Assesment of inter simple sequence repeat (ISSR)
technique in mangosteen (Garcinia mangostana L.) grown in different Sumatra
region telah dipublikasikan pada Journal of Horticulture and Forestry Vol. 2(6)
halaman 127-134, July 2010, yang merupakan bagian dari disertasi program S3
penulis.
xv
xvi
xvi
xvii
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL...............................................................................
xix
DAFTAR GAMBAR..........................................................................
xxi
DAFTAR LAMPIRAN........................................................................
xxiii
PENDAHULUAN
Latar Belakang.............................................................................
Tujuan Penelitian.........................................................................
Bagan alir penelitian....................................................................
1
1
4
4
TINJAUAN PUSTAKA
Klasifikasi, Botani, Daerah Asal dan Penyebaran Manggis........
Metode Reproduksi Manggis ......................................................
Apomiksis dan Poliploidi............................................................
Variasi Pada Tanaman Apomiksis ..............................................
Analisis Morfologi dan Molekuler ..............................................
5
7
11
14
15
KERAGAMAN GENETIK
INDIVIDU MANGGIS (Garcinia
mangostana L.) DARI BERBAGAI WILAYAH SUMATERA
BERDASARKAN MARKA ISSR
Abstrak.........................................................................................
Abstract........................................................................................
Pendahuluan ...............................................................................
Bahan dan Metode.......................................................................
Hasil dan Pembahasan.................................................................
Kesimpulan
Daftar Pustaka.............................................................................
19
21
23
24
28
34
34
STUDI KERAGAMAN MANGGIS BERBASIS MARKA
MORFOLOGI DAN MOLEKULER
Abstrak.........................................................................................
Abstract........................................................................................
Pendahuluan................................................................................
Bahan dan Metode.......................................................................
Hasil dan Pembahasan.................................................................
Kesimpulan
Daftar Pustaka.............................................................................
37
39
41
42
50
68
69
STRUKTUR GENETIK POPULASI MANGGIS (Garcinia
mangostana L.) INDONESIA
Abstrak.........................................................................................
Abstract........................................................................................
71
73
xvii
xviii
Pendahuluan ...............................................................................
Bahan dan Metode.......................................................................
Hasil dan Pembahasan.................................................................
Kesimpulan
Daftar Pustaka.............................................................................
75
77
83
98
99
PEMBAHASAN UMUM ...................................................................
103
KESIMPULAN DAN SARAN...........................................................
109
DAFTAR PUSTAKA .........................................................................
111
LAMPIRAN .......................................................................................
123
GLOSSARI..........................................................................................
135
xviii
xix
DAFTAR TABEL
Halaman
1
Aksesi manggis yang digunakan untuk analisis ISSR...............
25
2
Primer yang digunakan dalam penelitian...................................
27
3
Produk amplifikasi sebelas primer ISSR pada 23 aksesi
manggis......................................................................................
29
4
Kondisi lingkungan tempat pengambilan sampel .....................
42
5
Aksesi manggis yang digunakan dalam penelitian .............................
43
6
Primer yang dgunakan dalam penelitian....................................
46
7
Keragaman 10 karakter buah 42 aksesi manggis berdasarkan
uji Kruskal Wallis.......................................................................
59
8
Aksesi manggis yang digunakan untuk analisis struktur
genetik populasi..........................................................................
80
9
Karakteristik umum lokasi pengambilan sampel manggis ........
82
10
Produk amplifikasi dari 8 primer RAPD dan 5 primer ISSR
pada 106 aksesi manggis............................................................
85
11
Hasil pengamatan parameter genetik populasi G.mangostana
menggunakan program GenAlex 6.2 .......................................
90
12
Hasil analisis varians molekuler (AMOVA) populasi
manggis......................................................................................
91
13
Pasangan nilai PhiPT dan uji statistik antar populasi G.
mangostana................................................................................
92
14
Pasangan jarak genetik Nei (D) dan identitas genetik (Nei I)
pada 4 populasi manggis ...........................................................
95
xix
xx
xx
xxi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
Bagan alir penelitian...................................................................
4
2
Mekanisme berbagai tipe apomiksis.........................................
.
Bagian dari analisis PCR aksesi manggis menggunakan tiga
primer ISSR................................................................................
10
4
Pola pita ISSR 23 aksesi manggis dengan primer PKBT-2,
PKBT-3, PKBT-4, PKBT-7, PKBT-12 dan ISSRED14................................................................................................
30
5
Dendogram 22 aksesi manggis berdasarkan marka ISSR
....................................................................................................
32
6
Keragaman data bentuk buah 42 aksesi manggis......................
50
7
Keragaman penampilan bentuk buah aksesi manggis...............
50
8
Keragaman data bentuk cupat 42 aksesi manggis.....................
51
9
Keragaman bentuk cupat manggis ..........................................
51
10
Keragaman data ukuran cupat 42 aksesi manggis......................
52
11
Keragaman ukuran cupat 42 aksesi manggis.............................
52
12
Keragaman data panjang tangkai 42 aksesi manggis.................
53
13
Keragaman panjang tangkai.......................................................
53
14
Keragaman data diameter tangkai buah manggis .....................
54
15
Keragaman data jumlah segmen buah 42 aksesi manggis........
55
16
Keragaman segmen buah 42 aksesi manggis.............................
55
17
Keragaman data tebal kulit buah................................................
56
18
Keragaman tebal kulit buah........................................................
56
19
Keragaman ukuran kelopak buah antar aksesi dan antar
lokasi..........................................................................................
57
20
Keragaman ukuran dan tebal kelopak buah manggis.................
57
21
Dendogram 42 aksesi manggis berdasarkan 10 karakter
morfologi....................................................................................
61
3
29
xxi
xxii
22
Dendogram 33 aksesi manggis berdasarkan 8 primer RAPD
dan 5 primer ISSR......................................................................
63
23
Dendogram 33 aksesi manggis berdasarkan gabungan data
morfologi dan molekuler ...........................................................
65
24
Lokasi pengambilan sampel populasi manggis.........................
80
25
Dendrogram 106 aksesi manggis berdasarkan 5 primer RAPD
and 11 primer ISSR .................................................................
87
26
Pohon filogenetik populasi manggis Indonesia berdasarkan 8
primer RAPD dan 5 primer ISSR...............................................
93
27 27 Kladogram populasi manggis yang dikonstruksi dari 8 primer
RAPD dan 5 primer ISSR…......................................................
95
xxii
xxiii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
Output Hasil analisis MxComp data morfologi 33 aksesi
manggis......................................................................................
125
2
Output Hasil analisis MxComp data molekuler 33 aksesi
manggis .....................................................................................
126
3
Output Hasil analisis MxComp data gabungan morfologi dan
molekuler 33 aksesi manggis ...................................................
127
4
Fragmen DNA yang paling berperan dalam pengelompokan
33 aksesi manggis ......................................................................
128
5 da Hasil analisis PCR manggis populasi Jambi dengan primer
PKBT2, OPH13, dan P3...........................................................
129
6
Bagian dari analisis molekuler manggis populasi Tembilahan
dengan primer OPH12, OPH13, OPH18, P1, dan PKBT3.......
130
7
Bagian dari hasil analisis PCR manggis populasi Purwakarta
dengan primer OPH13, P1, P5, OPH12, OPH18 dan PKBT2...
131
8
Bagian dari profil pita DNA populasi Bulukumba dengan
primer OPH13,PKBT3, OPHPKBT2, P5 dan OPH12............
132
9
Output hasil analisis MxComp data 132 pita DNA 106
aksesi..........................................................................................
133
xxiii
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Manggis merupakan tanaman buah penting karena perannya yang sangat
besar dalam ekspor buah segar, industri makanan, untuk kesehatan, dan kosmetik
(ICUC 2007). Sebagai komoditas ekspor manggis Indonesia telah dipasarkan ke
40 negara diantaranya ke Taiwan, Hongkong, Malaysia, Singapura, Republik
Rakyat Cina, Saudi Arabia, Uni Emirat Arab, Belanda, dan Jerman (Sabar 2005).
Dalam industri makanan buah manggis dapat diolah menjadi berbagai produk
diantaranya sari buah, jelly, sirup, dan buah kalengan. Kulit buah manggis
diketahui
mengandung
xanthone
yang
bermanfaat
dalam
menunjang
keseimbangan mikrobiologi, sistim kekebalan tubuh, dan menunjang kesehatan
mental (ICUC 2003). Kulit buah manggis juga mengandung pektin, tanin, dan
resin yang telah diuji berguna sebagai obat disentri, diare kronis, cystitis, infeksi
kulit, dan dapat diekstrak sebagai bahan penyamak dan pewarna (Hume 1947;
Yaacob & Tindall 1995).
Indonesia merupakan salah satu negara penghasil manggis utama dunia
bersama dengan Thailand, Malaysia, dan Philippina. Indonesia memiliki luas
panen 9352 ha (BPS 2009), hampir sama dengan Thailand yaitu 11000 ha (data
tahun 2000), dan lebih tinggi daripada Malaysia seluas 7632 ha (data tahun1998)
dan Philipina 1354 ha (data tahun 2000) (Osman & Milan 2006). Selama 10 tahun
terakhir volume dan nilai ekspor manggis merupakan yang tertinggi dibandingkan
buah-buahan lainnya. Pada tahun 2008 total produksi manggis nasional mencapai
78647 ton dengan volume ekspor sebesar 9466 ton dan nilai ekspor sebesar
5833000 USD (BPS 2009). Berdasarkan data tersebut diketahui bahwa dari total
produksi manggis Indonesia sebagian kecil (sekitar 12%) yang mencapai pasar
ekspor.
Rendahnya nilai ekspor ini dapat disebabkan oleh rendahnya daya saing
manggis Indonesia dibandingkan dengan negara eksportir lainnya. Globalisasi
ekonomi dan pertambahan jumlah penduduk menyebabkan meningkatnya
2
permintaan akan buah manggis dan membuka peluang pasar yang lebih besar baik
untuk tujuan ekspor maupun kebutuhan dalam negeri. Untuk keperluan tersebut
perlu dilakukan berbagai upaya perbaikan daya saing buah manggis serta
mengembangkan berbagai produk olahannya. Kriteria standar manggis mutu
ekspor antara lain adalah warna kulit buah seragam dengan kelopak masih hijau
dan segar, tidak rusak, bersih, bebas dari hama penyakit, serta tidak terdapat getah
kuning pada kulit dan daging buah. Standar Nasional Indonesia mendiskripsikan
mutu manggis segar antara lain warna kulit hijau kemerahan sampai dengan
merah muda mengkilat dan dibagi menjadi 3 kelas berdasarkan diameter buah
yaitu Super (> 65 mm), Mutu I (55 – 65 mm) dan Mutu II (