Keragaman gen kalpastatin (CAST) dan hubungannya dengan sifat pertumbuhan dan kualitas karkas pada domba lokal

KERAGAMAN GEN KALPASTATIN (CAST) DAN HUBUNGANNYA
DENGAN SIFAT PERTUMBUHAN DAN KUALITAS
KARKAS PADA DOMBA LOKAL

MUHAMMAD IHSAN ANDI DAGONG

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul “Keragaman Gen
Kalpastatin (CAST) dan Hubungannya dengan Sifat Pertumbuhan dan Kualitas
Karkas pada Domba Lokal”, adalah karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir disertasi ini.


Bogor, Januari 2012

Muhammad Ihsan Andi Dagong
NIM D161080041

ABSTRACT
MUHAMMAD IHSAN ANDI DAGONG. Polymorphisms of Calpastatin
(CAST) Gene and It’s Association with Growth Trait and Carcass Quality in
Local Sheep. Supervised by CECE SUMANTRI, RONNY RACHMAN NOOR,
RACHMAT HERMAN and MOHAMAD YAMIN.
Calpastatin (CAST) is an indigenous inhibitor of calpain that is involved
in regulation of protein turn over and growth, therefore CAST gene is an
excellent candidate gene for growth and carcass trait in livestock. The objectives
of this research were to identify genetic polymorphisms in the part of intron 5 exon 6 of CAST gene, to identify the association of CAST polymorphism with
growth trait, and carcass characteristics as well as meat quality in the local sheep.
A PCR-SSCP method was carried out to identify the genetic variation of CAST
gene from 401 samples origin from three groups of local sheep ie. Fat Tail Sheep
(FTS), Thin Tail Sheep (TTS) and Priangan Sheep. In total 157 heads of TTS
were grouped based on CAST genotype and raised untill three months for growth
trait measurement. A number of 33 heads of sheep representing of CAST

genotype (CAST-11, CAST-12 and CAST-22) were used to identify carcass and
meat characterization. The results shows that most population studied were
polymorphic, with genotype frequencies of CAST-11, CAST-12, CAST-22,
CAST-13, CAST-23, and CAST-33 were 29.7%, 38.2%, 24.2%, 2.5%, 4.5% and
0.7% respectively. CAST-1 and 2 alleles were most commonly found in all
populations with total frequency 95.8%, while rare allele was CAST-3 (4.2%) and
only found in thin tail population. There were no associations between CAST
polymorphisms with body weight and body linear measurement, but a significant
association was found between CAST variation and daily gain. The CAST-23 and
CAST-33 genotype had higher daily gain when compared to other genotypes.
There were no associations between CAST polymorphisms with meat tenderness,
pH, water holding capacity and cooking loss, neither with carcass weight and
dressing percentage. The shoulder proportion of CAST-11 genotype was larger
when compared to those of CAST-12 or CAST-22 genotype, but the lean meat
proportion of CAST-22 in shoulder, rack and loin was higher (P0.05). Tidak ada perbedaan bobot karkas maupun persentase karkas. Proporsi
potongan shoulder CAST-11 lebih tinggi dibanding yang lainnya, namun proporsi
daging CAST-22 pada potongan shoulder, rack dan loin nyata lebih tinggi
dibanding CAST-11 namun tidak berbeda dengan CAST-12. Persentase lemak
karkas CAST-11 lebih tinggi dibanding ketiga genotipe lainnya.
Genotipe CAST-11 cenderung memiliki perlemakan yang lebih tinggi

dibanding CAST-22, sedangkan CAST-22 cenderung memiliki persentase daging
yang lebih tinggi, sehingga untuk pengembangan ke depan guna mendapatkan
domba yang perdagingannya lebih banyak sebaiknya dikembangkan domba yang
memiliki genotipe CAST-22.
Keragaman gen CAST pada domba lokal cukup tinggi dan memiliki
hubungan positif dengan pertambahan bobot badan harian dan kualitas karkas
khususnya proporsi daging (lean) karkas. Keragaman gen CAST khususnya pada
lokus intron 5 - ekson 6 kemungkinan potensial dapat digunakan sebagai marka
seleksi untuk mendapatkan domba cepat tumbuh.

Kata kunci : kalpastatin, pertumbuhan, kualitas karkas dan daging, domba

© Hak Cipta milik IPB, tahun 2012
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
yang wajar IPB.
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis

dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

KERAGAMAN GEN KALPASTATIN (CAST) DAN HUBUNGANNYA
DENGAN SIFAT PERTUMBUHAN DAN KUALITAS
KARKAS PADA DOMBA LOKAL

MUHAMMAD IHSAN ANDI DAGONG

Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Ilmu Produksi dan Teknologi Peternakan

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012

Penguji pada Ujian Tertutup : 1. Prof. (R). Dr. Ismeth Inounu
(Peneliti Utama Puslitbangnak Kementan RI)

2. Dr. Ir. Rudy Priyanto
(Staf Dosen Fakultas Peternakan IPB)
Penguji pada Ujian Terbuka : 1. Dr. Ir. Riwantoro, MM
(Sekretaris Dirjen Peternakan Kementan RI)
2. Prof. (R). Dr. Ir. Kusuma Diwyanto
(Peneliti Utama Puslitbangnak Kementan RI)

Judul Disertasi

: Keragaman Gen Kalpastatin (CAST) dan Hubungannya
dengan Sifat Pertumbuhan dan Kualitas Karkas pada
Domba Lokal

Nama

: Muhammad Ihsan Andi Dagong

NRP

: D161080041


Program Studi / Mayor

: Ilmu Produksi dan Teknologi Peternakan / ITP

Disetujui
Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Ir. Cece Sumantri, M.Agr.Sc
Ketua

Prof.Dr.Ir. Ronny R. Noor, M.Rur.Sc
Anggota

Prof.(Em).Dr. drh. Rachmat Herman, M.V.Sc
Anggota

Dr. Ir. Mohamad Yamin, M.Agr.Sc
Anggota


Mengetahui

Ketua Program Studi/Mayor
Ilmu Produksi dan Teknologi Peternakan

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr. Ir. Rarah R.A. Maheswari, DEA

Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc. Agr.

Tanggal Ujian : 26 Januari 2012

Tanggal Lulus : 8 Februari 2012

UCAPAN TERIMA KASIH
Segala puja dan puji serta syukur tak lupa penulis persembahkan kepada
Allah SWT, Tuhan semesta alam atas karunia Rahmat dan Kasih Sayang-Nya
sehingga Disertasi Doktor yang berjudul Keragaman Gen Kalpastatin (CAST)
dan Hubungannya dengan Sifat Pertumbuhan dan Kualitas Karkas pada Domba

Lokal dapat diselesaikan.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada :
1. Komisi pembimbing Prof. Dr. Ir. Cece Sumantri, M.Agr.Sc, Prof. Dr. Ir.
Ronny Rachman Noor, M.Rur.Sc, Prof. (Em). Dr. drh. Rachmat Herman,
M.VSc, dan Dr. Ir. Mohamad Yamin, M.Agr.Sc yang selalu dengan sabar dan
bijaksana memberikan bimbingan dan arahan, masukan dan motivasi kepada
penulis dalam menyelesaikan karya ilmiah ini.
2. Rektor Institut Pertanian Bogor, Dekan Sekolah Pascasarjana dan Dekan
Fakultas Peternakan beserta seluruh stafnya yang telah memberikan
kesempatan untuk melanjutkan studi S3 di Program Studi Ilmu Produksi dan
Teknologi Peternakan.
3. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi (DIKTI) atas beasiswa untuk studi S3
melalui program beasiswa BPPS serta atas kesempatan yang diberikan untuk
mengikuti program sandwich-like di Gene Marker Laboratory, Lincoln
University New Zealand dan bantuan dana Hibah Disertasi Doktor melalui
dana DIPA IPB.
4. Prof. (R). Dr. Ir. Ismeth Inounu (Peneliti Utama Puslitbangnak Kementan RI)
dan Dr. Ir. Rudy Priyanto (Staf Dosen Fapet IPB) atas kesediaanya sebagai
penguji luar komisi dalam ujian tertutup, serta Dr. Ir. Riwantoro, MM
(Sekretaris Dirjen Peternakan Kementan RI) dan Prof. (R). Dr. Ir. Kusuma

Diwyanto (Peneliti Utama Puslitbangnak Kementan RI) atas kesediaannya
sebagai penguji luar komisi pada ujian terbuka. Saran dan kritikan yang
diberikan sangat membantu demi kesempurnaan tulisan ini.
5. Dr. Jonathan G.H. Hickford (Associate Professor), kepala Lab. Gene Marker
Lincoln University, New Zealand atas kesediaannya untuk menerima penulis
untuk melaksanakan program sandwich selama kurang lebih tiga bulan.
6. Prof. Dr. Ir. Muladno, MSA (Ketua Lab. Genetika Molekuler Ternak Fapet
IPB) beserta Dr. Ir. Jakaria atas kesempatan yang diberikan untuk
melaksanakan penelitian di Lab. LGMT serta teman-teman seperjuangan di
LGMT dan ABGSci (Pak Andi Baso Lompengeng, Eryk Andreas, Surya Nur
Rahmatullah, Restu Misrianti, Ferdy Syaputra, Irene), teman seperjuangan S3
ITP 2008 serta adik-adik S1 (Widha, Dari, Monai dan kawan-kawan).
7. Keluarga besar di Watansoppeng (Pung Aji dan Mama Aji serta Etta dan Ibu
Nene, Ibu, Faiz dan Meuthia) atas doa, dukungan dan motivasi yang
diberikan.
8. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu atas segala doa,
bantuan dan dukungannya.
Semoga hasil penelitian ini dapat bermanfaat
Penulis


RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Watansoppeng, Kabupaten Soppeng Sulawesi
Selatan pada tanggal 26 Mei 1977 sebagai anak tunggal dari pasangan H. Andi
Dagong dan Hj. Suhartati. Pendidikan sarjana ditempuh di Program Studi
Produksi Ternak, Fakultas Peternakan Universitas Hasanuddin (UNHAS), lulus
pada tahun 1999. Pada tahun 2000, penulis diterima di Program Studi Agribisnis
pada Program Pascasarjana UNHAS dan menamatkannya pada tahun 2003.
Kesempatan untuk melanjutkan ke program Doktor pada program studi Ilmu dan
Teknologi Peternakan IPB diperoleh pada tahun 2008. Beasiswa pendidikan
pascasarjana (BPPS) diperoleh dari Direktorat Pendidikan Tinggi (Dikti)
Kementerian Pendidikan Nasional Republik Indonesia.
Penulis bekerja sebagai staf pengajar (Dosen) pada jurusan Produksi
Ternak, Fakultas Peternakan UNHAS sejak tahun 2002. Mata kuliah yang diampu
antara lain Ilmu Produksi Ternak Domba dan Kambing, Ilmu Produksi Ternak
Potong dan Kerja, Manajemen Ternak Potong, Anatomi Ternak dan Pengantar
Anatomi Ternak.
Selama mengikuti program Doktor (S3), penulis telah mendapat
kesempatan untuk mengikuti program Sandwich-like di Laboratorium Gene
Marker, Life Science and Agriculture Department, Lincoln University, New
Zealand yang dibiayai oleh Direktorat Pendidikan Tinggi (Dikti) pada tahun 2009

selama tiga bulan. Karya ilmiah berjudul Genetic Polymorphisms of the Coding
Region (Exon 6) of Calpastatin (CAST) in Indonesian Sheep diterbitkan pada
jurnal Media Peternakan (Tahun 2011, Vol.34 No.3 pp.190 - 195). Artikel lain
berjudul Karakteristik karkas Domba Ekor Tipis (DET) berdasarkan variasi
genotipe gen kalpastatin (CAST) (lokus intron 5 – ekson 6) dalam proses review
pada Jurnal Ilmu Ternak dan Veteriner (JITV). Karya-karya ilmiah tersebut
merupakan bagian dari program S3 penulis.
Penulis menikah dengan Mayrawaty Arifin pada tahun 2004 dan telah
dikarunia satu orang putra Andi Ahmad Faiz Ihsani dan satu orang putri Andi
Meuthia Aulia Ramadhani.

DAFTAR PUBLIKASI

1. Genetic polymorphisms of the coding region (Exon 6) of calpastatin
(CAST) in Indonesian sheep. Media Peternakan, Vol 34. No.3 pp. 190 –
195 (2011) (Akreditasi B DIKTI).
2. Karakteristik karkas Domba Ekor Tipis (DET) berdasarkan variasi
genotipe gen kalpastatin (CAST) (lokus intron 5 – ekson 6). Jurnal Ilmu
Ternak dan Veteriner (JITV) (in press). (Akreditasi B DIKTI).

DAFTAR SINGKATAN

SNP

= Single Nucleotide Polymorphisms

QTL

= Quantitative Trait Loci

kDa

= Kilo Dalton (ukuran berat molekul protein)

DNA

= Deoxyribosa nucleat acid

3’ UTR

= 3’ Untranslated region

WBSF

= Warner Bratzler Shear Force

MAS

= Marker Assisted Selection

PCR

= Polymerase Chain Reaction

SSCP

= Single Strand Conformational Polymorphisms

RFLP

= Restriction Fragment Length Polymorphisms

BLAST

= Basic Local Alignment Search Tool

DMA

= Daya Mengikat Air

M/B ratio

= Meat to Bone ratio

M/F ratio

= Meat to Fat ratio

CAST

= Kalpastatin (Calpastatin)

SD

= Standar Deviasi

KK

= Koefisien Keragaman

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL …………………………………………………………..

i

DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………….

ii

DAFTAR LAMPIRAN …………………………………………………….. iv
PENDAHULUAN
Latar Belakang ………………………………………………………..

1

Tujuan Penelitian …………………………………………………….

2

Manfaat Penelitian ……………………………………………………

3

Ruang Lingkup Penelitian ……………………………………………

3

TINJAUAN PUSTAKA
Keragaman Domba Lokal Indonesia …………………………………

5

Sistem Kalpain Kalpastatin dan Struktur Molekuler Gen Kalpastatin..

7

Keragaman Gen Kalpastatin dan Hubungannya dengan Sifat Produksi 10
Pertumbuhan Otot …………………………………………………… 11
Hubungan Kualitas Daging dengan Pertumbuhan Otot ……………… 12
Karkas dan Komponennya …………………………………………… 13
Potongan Komersial Karkas Domba ………………………………… 15
Marker Assisted Selection (MAS) …………………………………… 16
KERAGAMAN GEN KALPASTATIN (CAST) PADA DOMBA LOKAL
INDONESIA
Abstrak ………………………………………………………………. 19
Abstract ……………………………………………………………… 19
Pendahuluan …………………………………………………………. 20
Bahan dan Metode …………………………………………………… 21
Hasil dan Pembahasan ……………………………………………….. 25
Simpulan ……………………………………………………………. 30

KERAGAMAN GEN KALPASTATIN (CAST) DAN HUBUNGANNYA
DENGAN PERFORMA PERTUMBUHAN PADA DOMBA EKOR TIPIS
Abstrak ………………………………………………………………. 31
Abstract ……………………………………………………………… 31
Pendahuluan …………………………………………………………. 32
Bahan dan Metode …………………………………………………… 33
Hasil dan Pembahasan………………………………………………… 34
Simpulan …………………………………………………………….. 37
KARAKTERISTIK KARKAS DAN KUALITAS FISIK DAGING PADA
BERAGAM GENOTIPE GEN KALPASTATIN (CAST) DOMBA EKOR TIPIS
Abstrak ………………………………………………………………. 39
Abstract ……………………………………………………………… 39
Pendahuluan …………………………………………………………. 40
Bahan dan Metode ………………………………………………….. 41
Hasil dan Pembahasan………………………………………………… 47
Simpulan …………………………………………………………….. 63
PEMBAHASAN UMUM …………………………………………………. 65
SIMPULAN DAN SARAN……………………………………………….. 69
Simpulan………………………………………………………………. 69
Saran …………………………………………………………………. 69
DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………….. 71
LAMPIRAN ……………………………………………………………….. 83

DAFTAR TABEL
Halaman
1

Frekuensi genotipe dan alel gen CAST pada domba lokal …………… 27

2

Frekuensi genotipe observasi dan harapan gen CAST pada
domba lokal …………………………………………………………….

27

Nilai heterosigositas pengamatan dan harapan gen CAST pada
domba lokal ………..…………………………………………………

28

4

Sebaran genotipe gen CAST domba Ekor Tipis (DET) ..……………..

34

5

Rataan bobot badan, PBBh dan karakteristik morfometrik domba
Ekor Tipis (DET) berdasarkan genotipe gen CAST …………………..

35

6

Kualitas sifat fisik daging berdasarkan variasi genotipe gen CAST……

47

7

Rataan bobot potong, bobot kosong, bobot karkas hangat dan dingin,
serta persentase karkas berdasarkan variasi genotipe gen CAST………

50

Rataan bobot komponen non karkas berdasarkan variasi genotipe
gen CAST ………………………………………………………………

51

Rataan bobot komponen potongan utama karkas (shoulder, rack,
loin dan leg) berdasarkan variasi genotipe gen CAST …………………

52

10 Rataan bobot potongan karkas (neck, breast-foreshank dan flank)
berdasarkan variasi genotipe gen CAST ……..……………………….

53

11 Rataan persentase komponen potongan utama karkas (shoulder, rack,
loin dan leg) berdasarkan variasi genotipe gen CAST …………………

56

12 Rataan persentase komponen potongan karkas (neck, breast-foreshank
dan flank) berdasarkan variasi genotipe gen CAST……………………..

57

13 Rataan rasio daging dengan tulang (M/B), dan rasio daging
dengan lemak (M/F) potongan karkas berdasarkan variasi genotipe
gen CAST ………………………………………………………………

59

14 Rataan persentase kelompok otot berdasarkan variasi genotipe
gen CAST ………………………………………………………………

61

3

8

9

15 Rataan bobot otot utama karkas berdasarkan variasi genotipe
gen CAST ………………………………………………………………

62

16 Rataan bobot berbagai jenis lemak karkas dan jaringan ikat
berdasarkan variasi genotipe gen CAST ………………………………

63

DAFTAR GAMBAR

Halaman
1

Bagan kerangka pemikiran dan alur penelitian…………………………

4

2

Struktur domain protein kalpastatin ……………………………………

8

3

Struktur gen kalpastatin (CAST) ……………………………………….

9

4

Produk PCR gen kalpastatin(CAST)…………………………………… 25

5

Pola pita SSCP (single strand conformational polymorphism) gen
kalpastatin (CAST)…………………………………. ………………..... 26

6

Runutan nukleotida alel CAST-1, CAST-2 dan CAST-3 …………….. 30

7

Potongan komersial karkas domba ……………………………………. 43

8

Sembilan kelompok otot baku (standard muscle group) pada domba…. 44

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1

Runutan nukleotida alel CAST-1 hasil DNA sekuensing ……………. 83

2

Runutan nukleotida alel CAST-2 hasil DNA sekuensing…………. …. 84

3

Runutan nukleotida alel CAST-3 hasil DNA sekuensing …………….. 85

4

Jenis otot pada kelompok otot 1 (otot proksimal paha)………………… 86

5

Jenis otot pada kelompok otot 2 (otot distal paha) dan kelompok
otot 3 (otot sekitar tulang belakang) …………………………………… 87

6

Jenis otot pada kelompok otot 4 (otot dinding abdomen) dan
kelompok otot 5 (otot proksimal kaki depan).…………………………. 88

7

Jenis otot pada kelompok otot 6 (otot distal kaki depan), kelompok
otot 7 (otot penghubung kaki depan dengan leher) dan kelompok
otot 8 (otot penghubung kaki depan dengan dada )…………………… 89

8

Jenis otot pada kelompok otot 9 (otot leher dan dada lainnya) ……….. 90

9

Rataan bobot otot-otot dalam kelompok 1 (otot proksimal paha)
berdasarkan variasi genotipe gen CAST ………………………………. 91

10 Rataan bobot otot-otot dalam kelompok otot 3 (otot sekitar
tulang belakang) ……………………………………………………….. 92
11 Rataan bobot otot-otot dalam kelompok otot 5 (otot proksimal
kaki depan) …………………………………………………………….. 93
12 Otot M. bicep femoris dan M. semimembranosus……………………… 94
13 Otot M. semitendinosus dan M. gastrocnemius……………………….

95

14 Otot M. rectus femoris dan M. vastus lateralis……………………….. 96
15 Otot M. gracilis dan M. adductor femoris…………………………… 97
16 Contoh hasil uji non parametrik (Kruskal-Wallis) untuk sifat fisik
daging…………………… …………………………………………..… 98
17 Contoh hasil uji t komponen karkas pada potongan shoulder…………... 99

1

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Domba lokal adalah salah satu sumber daya genetik yang sangat potensial
untuk dikembangkan. Hal ini disebabkan domba lokal memiliki beberapa
kelebihan yakni bersifat prolifik (beranak kembar), daya adaptasi terhadap
lingkungan dan penyakit yang lebih tinggi, siklus produksi relatif lebih singkat
serta relatif sedikit membutuhkan modal. Selain itu, di beberapa daerah yang
padat penduduknya seperti pulau Jawa, daging domba mampu mensubstitusi
sebagian daging sapi yang masih harus diimpor setiap tahun. Berdasarkan data
tahun 2008, kebutuhan domba khusus di Jawa Barat mencapai kisaran 3.343.365
ekor

(Ditjennak 2009). Besarnya permintaan tersebut menunjukkan bahwa

prospek usaha budidaya domba masih terbuka lebar.
Terkait dengan upaya pengembangan domba, beberapa kelemahan yang
dimiliki oleh domba lokal yang perlu diperhatikan secara serius antara lain
bobot potong dan pertambahan bobot badan harian yang masih rendah dengan
variasi yang cukup tinggi (54 – 174 g/ekor/hari) (Yamin et al. 2009). Kualitas
karkas dan daging domba lokal juga sangat bervariasi dan belum memenuhi
standar pasar internasional, sehingga dibutuhkan upaya perbaikan mutu genetik
yang dapat meningkatkan produktivitas, kualitas karkas dan daging domba lokal
yang berdampak pada peningkatan kontribusi produksi daging domba terhadap
total produksi daging dalam negeri yang saat ini hanya berkisar 5 % (Ditjennak
2009).
Kemajuan

bioteknologi

molekuler

memungkinkan

seleksi

dapat

dilakukan pada tingkat DNA melalui pemanfaatan marker gen yang mempunyai
hubungan dengan sifat ekonomis. Salah satu marker gen yang ada hubungannya
dengan bobot badan pada domba lokal yakni kalpastatin (Sumantri et al. 2008).
Sejumlah penelitian lain juga menunjukkan hubungan gen kalpastatin dengan
kualitas karkas (Bickerstaffe et al. 2006; Schenkel et al. 2006), dan daging
terutama keempukan (Casas et al. 2006; Curi et al. 2009).

2

Kalpastatin adalah inhibitor spesifik bagi calpain yang merupakan enzim
protease yang tergantung pada ion Ca2+ (µ-calpain dan m-calpain) (Goll et al.
2003). Sistem kalpain kalpastatin ditemukan hampir di semua jaringan tubuh
hewan dan mempengaruhi banyak proses penting seperti pengaturan fusi dan
migrasi mioblas (Barnoy et al. 1996; Dedieu et al. 2004), turn over protein dan
pertumbuhan otot (Huang & Forsberg

1998), serta longevity dan fertilitas

(Garcia et al. 2006). Sistem kalpain kalpastatin banyak mendapat perhatian
khusus karena peranan utamanya dalam produksi daging dan diyakini terlibat
dalam proses degradasi protein miofibril

dalam proses keempukan pasca

pemotongan melalui pengaturan aktivitas kalpain (Koohmaraie 1992).
Informasi mengenai hubungan gen kalpastatin dengan sifat pertumbuhan,
kualitas karkas serta komposisi dan perkembangan otot pada domba lokal saat ini
belum tersedia, sehingga dibutuhkan informasi mengenai pengaruh gen tersebut.
Keragaman genetik gen kalpastatin diharapkan dapat digunakan sebagai salah
satu penciri pada program seleksi untuk mendapatkan domba dengan

sifat

pertumbuhan dan kualitas karkas yang lebih unggul.

Tujuan Penelitian
Secara khusus penelitian ini mempunyai tujuan :
1. Mendapatkan informasi keragaman genotipe dan frekuensi alel gen
kalpastatin (CAST) khususnya pada daerah intron 5 - ekson 6

pada

beberapa sub populasi domba lokal di Indonesia.
2. Mempelajari dan mendapatkan informasi hubungan antara keragaman gen
CAST dengan sifat pertumbuhan dan kualitas karkas pada domba lokal.
3. Mempelajari gambaran komposisi otot-otot domba berdasarkan keragaman
genotipe gen CAST.

3

Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan

gambaran mengenai

keragaman genetik gen kalpastatin (CAST) pada intron 5 - ekson 6. Berdasarkan
keragaman genetik tersebut diharapkan dapat menjadi penanda (marker) DNA
yang berhubungan dengan sifat pertumbuhan dan kualitas karkas domba lokal
serta dapat dimanfaatkan sebagai salah satu penciri seleksi untuk mempercepat
kemajuan genetik dalam program seleksi mendapatkan domba lokal unggul.
Hasil penelitian ini juga diharapkan menjadi salah satu informasi dasar dalam
melengkapi data riset genetika molekuler ternak dalam upaya perbaikan dan
penentuan kebijakan peningkatan mutu genetik dan pemanfaatan domba lokal
secara berkelanjutan.

Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup dan batasan dalam penelitian ini adalah :
1.

Identifikasi keragaman genetik gen kalpastatin (CAST) pada domba lokal
Indonesia.

2.

Hubungan keragaman genetik gen CAST dengan sifat pertumbuhan pada
domba lokal.

3.

Hubungan keragaman genetik gen CAST dengan sifat kualitas karkas dan
daging pada domba lokal, serta profil dan gambaran distribusi otot karkas
domba lokal berdasarkan keragaman genotipe gen CAST.

4

Kerangka Pemikiran Penelitian

Pengembangan Ternak Domba Lokal

Permintaan dan Tingkat
Pemotongan Tinggi

Produktivitas, Kualitas Karkas
serta Kualitas Daging masih rendah

Pemecahan Masalah

Seleksi

Genotipe

Produktivitas / Performa

Gen CAST

PCR-

PBBH (daily gain)
Sifat Kualitas Karkas
Sifat Kualitas Daging

Assosiasi

Identifikasi Polimorfisme dan
Sequensing Gen CAST

Pemanfaatan MAS

Strategi Pemuliaan dan Pemanfaatan secara
Berkelanjutan

Domba Unggul
Gambar 1 Bagan kerangka pemikiran dan alur penelitian

5

TINJAUAN PUSTAKA
Keragaman Domba Lokal Indonesia
Domba merupakan ternak yang pertama kali didomestikasi, dimulai dari
daerah Kaspia, Iran, India, Asia Barat, Asia Tenggara, dan Eropa sampai ke
Afrika (Gatenby 1991). Indonesia mempunyai tiga jenis domba yang telah
beradaptasi dengan baik pada kondisi lingkungan dan pengelolaan secara intensif
maupun ekstensif. Dua jenis di antaranya adalah Domba Ekor Tipis (DET)
(Javanese Thin Tailed) dan Domba Ekor Gemuk (DEG) (Javanese Fat Tailed)
(Subandriyo 1993), serta domba Priangan yang dikenal sebagai domba Garut
(Mulyaningsih 1990). Domba-domba lokal lainnya yang tersebar di Indonesia
diduga merupakan rumpun dari ketiga jenis domba tersebut. DET diduga berasal
dari India/Bangladesh sedangkan DEG kemungkinan berasal dari Asia Barat.
Selama kurun 150 tahun terakhir juga telah dintroduksikan bangsa domba Eropa
dari Belanda, Australia dan New Zealand namun kontribusinya terhadap pool gen
domba lokal hanya sedikit diakibatkan tingginya mortalitas domba import tersebut
(Bradford & Inounu 1996).
Domba Ekor Tipis (DET)
Domba ekor tipis merupakan domba yang banyak terdapat di Jawa Barat
dan Jawa Tengah. Domba ini termasuk golongan domba kecil, dengan bobot
potong pada jantan berkisar 30 – 40 kg, sedangkan pada betina berkisar
15 - 20 kg. Warna bulu putih dan biasanya memiliki bercak hitam di sekeliling
matanya. Domba jantan memiliki tanduk melingkar, sedangkan yang betina
biasanya tidak bertanduk. Bulunya berupa wol yang kasar (Subandriyo 1993).
Ekornya tidak menunjukkan adanya deposisi lemak, dengan ukuran panjang ekor
rata-rata 19.3 cm, lebar pangkal 5.6 cm dan tebal 2.7 cm (Tiesnamurti 1992).
Salah satu keunggulan Domba Ekor Tipis (DET) adalah sifatnya yang
prolifik, karena mampu beranak kembar, rata-rata anak lahir per ekor induk (litter
size) adalah 1.96 dan terdapat hubungan yang positif antara bobot badan induk
saat dikawinkan dengan jumlah anak yang dilahirkan (Inounu et al. 1986).
Produktivitas DET pada sistem penggembalaan antara lain rataan bobot lahir

6

2.2 kg, rataan bobot sapih 10.0 kg, rataan pertambahan bobot badan harian 87.96 g
(Priyanto et al. 1992).
Sumantri et al. (2007) melaporkan domba Jonggol jantan dewasa
mempunyai bobot badan sebesar 34.9 kg, sedangkan bobot badan betina sebesar
26.11 kg. Bobot badan domba Jonggol lebih tinggi bila dibandingkan sejumlah
domba lokal lainnya, misalnya bila dibandingkan dengan bobot badan jantan
dewasa dan betina dari domba Donggala (24.0 dan 25.3 kg), Kisar (25.8 dan 18.9
kg), dan Rote (27.9 dan 20.3 kg), akan tetapi hampir sama dengan bobot badan
dewasa domba jantan dan betina dari Sumbawa (33.8 dan 26.9 kg).

Domba Ekor Gemuk (DEG)

Domba Ekor Gemuk (DEG) banyak terdapat di Jawa Timur dan Madura,
serta pulau-pulau di Nusa Tenggara (pulau Rote dan Sumbawa). Telinga DEG
umumnya

berukuran

medium

dengan

posisi

agak

tegak

menggantung

(semipendulous). Di Sulawesi Tengah dikenal sebagai domba Palu atau
Donggala. Tanda-tanda yang merupakan karakteristik khas domba ekor gemuk
adalah ekor yang besar, lebar dan panjang. Bagian pangkal ekor membesar
merupakan timbunan lemak, sedangkan bagian ujung ekor kecil tidak
berlemak. Warna bulu putih, tidak bertanduk. Bulu wolnya kasar. Domba ini
dikenal sebagai domba yang tahan terhadap panas dan kering. Domba ini diduga
berasal dari Asia Barat Daya yang dibawa oleh pedagang bangsa Arab pada abad
ke-18 (Salamena 2006).
Bentuk tubuh domba ekor gemuk lebih besar dari pada domba ekor
tipis. Domba ini merupakan domba tipe pedaging, bobot jantan dewasa antara 40
– 60 kg, sedangkan bobot badan betina dewasa 25 – 35 kg. Tinggi badan pada
jantan dewasa antara 60 – 65 cm, sedangkan pada betina dewasa 52 – 60 cm.
(Tiesnamurti 1992; Davendra & McLeroy 1992; Hardjosubroto 1994).

7

Domba Priangan / Domba Garut
Jenis domba lokal lainnya adalah domba Priangan yang tersebar di daerah
Bandung, Garut, Sumedang, Ciamis, dan Tasikmalaya.

Domba Garut

dikelompokkan dalam dua kelompok yakni domba Garut Wanaraja (Garut
pedaging) dan domba Garut Cibuluh (Garut tangkas). Kedua jenis domba ini
memiliki penampilan yang berbeda. Domba Garut Wanaraja umumnya berbulu
putih dan bulunya lebih halus. Domba Garut Cibuluh mudah dikenali karena daun
telinganya yang kecil (rudimenter), memiliki tubuh yang kekar dan besar, serta
umumnya berwarna hitam. Domba jantan bertanduk besar sehingga sering
dipertandingkan, khususnya

untuk diadu tangkas, sedangkan domba betina

umumnya tidak bertanduk (Wiradarya 2005).
Domba Priangan merupakan domba utama di Jawa Barat yang telah
beradaptasi baik dengan kondisi lingkungan panas dan kelembaban tinggi. Domba
ini memiliki ciri-ciri profil kepala cembung dan mempunyai bentuk muka bagian
atas lebar, pendek, sedikit cembung, kelopak mata agak menonjol. Pada jantan
mempunyai tanduk berat, melingkar mendekati leher karena besar, panjang
mencapai 55 cm, dasar tanduk 21 cm, jarak dasar tanduk hampir bersentuhan satu
sama lain. Pada betina tidak bertanduk hanya kadang-kadang dijumpai benjolan,
kepala kecil terutama bagian atas tidak demikian sempurna, hanya betina
bentuknya lebih halus. Bobot badan dewasa dapat mencapai kisaran 50 – 62 kg
pada jantan dan 35 – 40 kg pada betina (Davendra & McLeroy 1992).
Sistem Kalpain Kalpastatin dan Struktur Molekuler Gen Kalpastatin
Pada level fisiologik, kalpastatin adalah inhibitor spesifik bagi kalpain
yang merupakan enzim protease yang tergantung pada ion Ca2+ (µ-calpain dan
m-calpain) (Goll et al. 2003). Sistem kalpain kalpastatin ditemukan hampir di
semua jaringan tubuh hewan dan mempengaruhi banyak proses penting seperti
pengaturan fusi dan migrasi mioblas (Barnoy et al. 1996; Dedieu et al. 2004), turn
over protein dan pertumbuhan otot (Huang & Forsberg 1998), proliferasi sel
(Stifanese et al. 2008), serta lama hidup (longevity) dan kesuburan (fertility)
(Garcia et al. 2006). Sistem kalpain kalpastatin banyak mendapat perhatian
khusus karena peranan utamanya dalam produksi daging dan diyakini terlibat

8

dalam proses degradasi protein miofibril dalam proses keempukan pasca
pemotongan melalui pengaturan aktivitas kalpain (Koohmaraie 1992).
Banyak penelitian dalam bidang peternakan, khususnya pada ternak
pedaging berusaha untuk mengungkap peranan kalpastatin secara genetik dan
fisiologis di dalam tubuh ternak. Level kalpastatin bervariasi di antara spesies
ternak (Koohmaraie 1992), bangsa (Shackelford et al. 1995), otot (Geesink &
Koohmaraie 1999), dan berpengaruh secara genetik terhadap kualitas karkas
(Bickerstaffe et al. 2006; Schenkel et al. 2006) dan daging (Perry et al. 2009; Van
Eeneenaam et al. 2007).
Pada level protein, kalpastatin merupakan protein dengan lima domain
penghambat (Gambar 2) yang diperkirakan memiliki bobot molekul sekitar 65 76 kDa yang ditemukan pada eritrosit (Killefer & Koohmaraie 1994) dan sekitar
107 – 172 kDa pada jaringan yang lebih besar (Raynoud et al. 2005a). Kalpastatin
ada diseluruh jaringan otot yang mengekspresikan kalpain. Salah satu domain
yakni N-terminal leader (L) tidak menghambat aktivitas kalpain (Emori et al.
1987), namun kemungkinan terlibat dalam lokalisasi intraselular (Averna et al.
2001) sedangkan 4 domain lainnya (domain I – IV) memiliki homologi yang
tinggi dan masing-masing mempunyai kemampuan menghambat aktivitas kalpain
(Emori et al. 1987; Cong et al. 1998). Domain penghambat pada kalpastatin
memiliki tiga region yang sangat terkonservasi yakni region A, B dan C. Region
A dan C terikat pada kalpain yang tergantung pada ion Ca2+ namun tidak memiliki
aktivitas penghambat sedangkan region B menghambat aktivitas kalpain (Tompa
et al. 2002).

Leader domain

Inhibitory domains

Gambar 2 Struktur domain protein kalpastatin. 4 domain penghambat dengan 786
asam amino. A, B dan C adalah domain penghambat yang sangat
conserve (Odeh 2003)

9

Keberadaan beberapa transkrip protein kalpastatin menunjukkan bahwa
kalpastatin memiliki bentuk (isoform) yang bervariasi (Cong et al. 1998) dan
diketahui pula bahwa dengan menghilangkan domain daerah XL atau domain L
memiliki pengaruh terhadap pola fosforilasi protein. Pada level molekuler, gen
kalpastatin (CAST) terdiri atas 30 ekson dengan panjang sekitar 130 kb dengan 4
promotor yang mengatur langsung pola ekspresinya (Gambar 3). Struktur gen ini
adalah sama untuk manusia, sapi, babi, tikus ataupun domba (Raynaud et al.
2005a dan 2005b). Promotor yang mengatur langsung ekspresi gen ini diberi
nama berdasarkan 4 tipe transkripsinya yaitu tipe I, II, III dan IV yang berbeda
pada ujung 5’ pada sapi, babi (Parr et al. 2004) dan tikus (Takano et al. 2000).
Promotor P3 yang berhubungan dengan ekson 1u terekspresi di seluruh jaringan
tubuh ternak dan sampai saat ini masih sedikit yang diketahui terkait dengan
aktivitas pengaturan pada tahap transkripsi dan translasi pada gen ini (Kubiak et
al. 2009).

Gambar 3 Struktur gen kalpastatin (4 promoter 1xa (P1), 1xb (P2), 1u (P3) dan
14t (P4) serta 30 ekson). Tipe isoform kalpastatin berdasarkan
regulator promoter (Parr et al. 2001 dan Kemp et al. 2010)

10

Keragaman Gen CAST dan Hubungannya dengan Sifat Produksi
Gen CAST dikenal bersifat polimorfik pada ternak sapi, dan variasi gen
CAST telah digunakan sebagai marker gen pada dua marker komersial yakni
GeneStar

Tenderness

dan

Igenity

TenderGENE.

GeneStar

Tenderness

menggunakan SNP G/A pada daerah 3’ UTR (posisi basa 2959 dari gen Bank :
AF159246) (Barendse et al. 2002), sementara Igenity TenderGENE menggunakan
SNP G/C pada daerah intron 5 (posisi basa 282 dari gen Bank : AY008267) (Van
Eeneenam et al. 2007). Gen CAST juga diketahui bersifat polimorfik pada babi
(Krzęcio 2008), dan kambing (Zhou & Hickford 2008c). Pada domba gen CAST
juga diketahui sangat polimorfik dengan 5 allel pada daerah intron 5– ekson 6
(Zhou et al. 2007) dan 4 allel pada daerah intron 12 (Roberts et al. 1996, Byun et
al. 2009a). Namun sampai saat ini keragaman gen CAST pada daerah promotor
baru dilaporkan pada sapi (Kubiak et al. 2009) dan belum ada informasi terkait
dengan polimorfisme tersebut pada ternak domba.
Hasil analisis Quantitative Traits Loci (QTL) menunjukkan bahwa gen
CAST berasosiasi kuat dengan sifat pertumbuhan pada domba silang balik antara
Domba Ekor Tipis (DET) dengan domba Merino (Margawati 2005). Sumantri et
al. (2008) melaporkan gen CAST pada fragmen intron 1 memiliki hubungan yang
kuat dengan bobot badan pada domba lokal, individu bergenotipe MN mempunyai
bobot badan lebih besar daripada individu bergenotipe NN. Frekuensi alel M
sangat bervariasi tertinggi pada domba Garut tangkas Ciomas/Bogor (0.29), Garut
Margawati (0.24), DET Jonggol/Bogor (0.16) dan terendah pada domba DEG
Madura dan Sumbawa (0.04). Lebih lanjut Sumantri et al. (2008) melaporkan
frekuensi alel M di tiga populasi berkisar 0.16 – 0.29, tetapi individu bergenotipe
MM tidak ditemukan pada domba lokal yang diobservasi. Fenomena ini
kemungkinan disebabkan oleh seleksi negatif, domba berbobot badan besar
kemungkinan besar bergenotipe MM banyak dipotong.
Nassiry et al. (2006) juga melaporkan gen CAST intron 1 memiliki
hubungan yang kuat dengan pertambahan bobot badan harian (daily gain) pada
domba Kurdi. Namun variasi tersebut dilaporkan tidak ada hubungannya dengan
kualitas daging pada domba (Zhou et al. 2008b). Byun et al. (2008) melaporkan
keragaman gen kalpastatin pada ekson 6 memiliki hubungan yang kuat dengan

11

bobot lahir. Namun hubungan keragaman tersebut tidak ada hubungannya dengan
lama hidup (longevity) dan fertilitas pada domba (Byun et al. 2009c) hal berbeda
yang diketahui pada sapi perah (Garcia et al. 2006). Bickerstaffe et al. (2006)
melaporkan variasi di ekson 6 berhubungan dengan kualitas karkas, dimana alel A
berpengaruh pada peningkatan 15% otot longissimus dorsi (shortloins).
Penelitian lain pada ternak sapi menunjukkan beberapa polimorfisme dari
gen CAST memiliki hubungan dengan kualitas karkas, ternak dengan genotipe CC
cenderung memiliki persentase daging tanpa lemak (lean) dan tulang yang lebih
rendah dibanding genotipe GG (Schenkel et al. 2006). Polimorfisme gen CAST
juga memiliki hubungan dengan nilai keempukan Warner-Bratzler Shear Force
(WBSF) (Barendse 2002; Koohmaraie et al. 1995). Secara khusus korelasi genetik
antara aktivitas kalpastatin dengan keempukan daging telah diukur oleh Casas et
al. (2006) dengan menggunakan WBSF. Hasil penelitian tersebut menunjukkan
hubungan antara marker gen CAST dengan WBSF dan nilai keempukan sangat
signifikan (P