Karakterisasi Gen Opsin Sensitif Ultraviolet (UVop) pada Lebah Apis cerana

KARAKTERISASI GEN OPSIN SENSITIF ULTRAVIOLET (UVop) PADA
LEBAH Apis cerana

RUT NORMASARI

DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2008

2

ABSTRAK
RUT NORMASARI. Karakterisasi Gen Opsin Sensitif Ultraviolet (UVop) pada Lebah Apis
cerana. Dibimbing oleh RIKA RAFFIUDIN dan ACHMAD FARAJALLAH.
Lebah memiliki penglihatan trikromatik karena mempunyai tiga fotoreseptor dengan
puncak sensitivitas 540 nm (sensitif hijau), 435 nm (sensitif biru) dan 335 nm (sensitif UV). Pada
Apis mellifera, gen opsin sensitif UV (UVop) terdiri atas delapan ekson dan tujuh intron. Pada A.
cerana belum ada data tentang gen UVop. Dengan demikian, penelitian ini bertujuan untuk
mengkarakterisasi gen UVop pada Apis cerana. Primer nukleotida disusun berdasarkan urutan

DNA UVop lebah A. mellifera. Penelitian ini berhasil mengkarakterisasi lima ekson dan lima
intron dengan ukuran 959 pasang basa. Gen UVop A. cerana terletak pada ekson tiga sampai
dengan tujuh berdasarkan cDNA UVop A. mellifera. Analisis homologi ekson tiga sampai dengan
lima menunjukkan kesamaan sebesar 96% dan ekson enam sampai dengan tujuh sebesar 97%
antara UVop kedua spesies lebah. Pada ekson UVop A. cerana terdapat 21 perbedaan nukleotida
yang didominasi oleh transisi basa. Empat perbedaan nukleotida pada ekson menyebabkan
perubahan asam amino sedangkan perbedaan nukleotida yang lain merupakan silent mutation.
Semua intron UVop A. cerana terletak pada posisi yang sama dengan intron pada UVop A.
mellifera. Seluruh intron didominasi oleh basa AT (63.01%) dan diawali dengan basa GT dan
diakhiri dengan basa AG.

ABSTRACT
RUT NORMASARI. Characterization of Apis cerana Ultraviolet Sensitive Opsin Gene (UVop).
Supervised by RIKA RAFFIUDIN and ACHMAD FARAJALLAH.
Honey bee possesses trichromatic vision cause has three photoreceptors with sensitivity
peak at 540 nm (green sensitive), 435 nm (blue sensitive), and 335 nm (UV sensitive). A. mellifera
UV sensitive opsin (UVop) gene consists of eight exons and seven introns. There is lack of UVop
gene data in A. cerana as yet. Hence, the aim of this research was to characterize A. cerana UVop
gene. Nucleotide primers for A. cerana UVop were designed based on A. mellifera UVop. A total
of 959 bp A. cerana UVop were obtained from this study and were consisted of five exons and

five introns. Those A. cerana UVop exons were aligned from the third up to the seventh exon
based on A. mellifera UVop cDNA. The third up to fifth UVop A. cerana exons showed 96%
homology with that of A. mellifera whereas 97% homology at the sixth up to seventh exons. There
were 21 DNA differentiations between the exons of these two honey bees and those were
dominated by transitions event. Four nucleotide alterations produced amino acids changes whereas
the rest performed a silent mutation. All A. cerana introns were located at same position as those
in A. mellifera UVop gene. These introns were AT rich (63.01%) and all showed the GT/AG rule.

3

KARAKTERISASI GEN OPSIN SENSITIF ULTRAVIOLET (UVop) PADA
LEBAH Apis cerana

RUT NORMASARI

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Biologi

DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2008

4

Judul
Nama
NIM

: Karakterisasi Gen Opsin Sensitif Ultraviolet (UVop) pada Lebah
Apis cerana
: Rut Normasari
: G34103013

Menyetujui:

Pembimbing I,

Pembimbing II,

Dr. Ir. Rika Raffiudin, M.Si.
NIP. 131999583

Dr. Ir. Achmad Farajallah, M.Si.
NIP. 131878947

Mengetahui:
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor

Dr. Drh. Hasim, DEA
NIP. 131578806

Tanggal Lulus:

5

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tuban pada tanggal 2 Oktober 1984 dari ayah Sukarman dan ibu
Wagiarti. Penulis merupakan putri keempat dari empat bersaudara.
Tahun 2003 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Tuban dan pada tahun yang sama lulus
seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis memilih
Departemen Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi asisten praktikum mata kuliah
Biologi Umum dan Avertebrata pada tahun ajaran 2006/2007, mata kuliah Vertebrata pada tahun
ajaran 2007/2008. Penulis juga pernah mengikuti praktik lapang dengan judul Uji Mikrobiologi
Proses Produksi Produk Farmasi di PT Dasa Esa Farma.

6

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala karunia-Nya
sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Judul yang dpilih dalam penelitian ini ialah
Karakterisasi Gen Opsin Sensitif Ultraviolet (UVop) pada Lebah Apis cerana.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr. Ir. Rika Raffiudin, M.Si dan Dr. Ir. Achmad
Farajallah, M.Si selaku pembimbing yang telah banyak memberikan ilmu, bimbingan, masukan,
dan dorongan kepada penulis. Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr. Aris Tri Wahyudi, M.Si

selaku penguji yang telah memberikan saran dan masukan kepada penulis. Ucapan terima kasih
penulis tujukan kepada Bapak Bambang Suryobroto, Ibu Taruni Sri Prawasti, Ibu RR Dyah
Perwitasari, Bapak Tri Heru Widarto, Bapak Tri Atmowidi, Bapak Adi, Mba Tini, Mba Kanthi,
Mba Zulfarida Syamsi, dan Pak Joni atas semua fasilitas, bimbingan, nasihat, dan dorongan yang
telah diberikan. Ungkapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Ayah, Ibu, Kakak-kakak,
dan Mas Sabar atas dukungan, doa, cinta dan kasih sayang yang telah diberikan kepada penulis.
Terima kasih juga kepada Sari dan Wahyu atas dukungan, dan persahabatan yang telah terjalin
selama ini. Tak lupa kepada Indra, Mba Ani, Nico, Wildan, Wafa, Lusi, Rini, Citra, teman-teman
zoologi, Biologi 40, serta teman-teman pemuda Advent Bogor atas dukungan, canda tawa, dan
kekompakannya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Februari 2008

Rut Normasari

7

DAFTAR ISI
Halaman

DAFTAR TABEL………………………………………………………………………

viii

DAFTAR GAMBAR…………………………………………………………………...

viii

DAFTAR LAMPIRAN…………………………………………………………………

viii

PENDAHULUAN………………………………………………………………………

1

METODE
Objek Penelitian…………………………………………………………………….
Ekstraksi DNA……………………………………………………………………...
Amplifikasi DNA…………………………………………………………………...

Elektroforesis dan Pewarnaan DNA………………………………………………...
Pengurutan (Sequencing) dan Penyejajaran (Alignment) DNA ……..……………..

1
1
2
2
2

HASIL
Ekstraksi dan Amplifikasi DNA.................................................................................
Pengurutan (Sequencing) dan Penyejajaran (Alignment) DNA………………….....

3
3

PEMBAHASAN..............................................................................................................

7

SIMPULAN.....................................................................................................................

7

SARAN............................................................................................................................

8

DAFTAR PUSTAKA......................................................................................................

8

LAMPIRAN.....................................................................................................................

9

8

DAFTAR TABEL
Halaman

1

2

Primer yang digunakan untuk mengamplifikasi daerah UVop A.
cerana.........................................................................................................................

1

DNA hasil amplifikasi UVop A. cerana dan perkiraan ukuran intron berdasarkan
cDNA UVop A. mellifera..........................................................................................

3

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1

Lebah madu A. cerana...............................................................................................

1

2

DNA hasil amplifikasi UVop A. cerana....................................................................

3

3

Alignment cDNA A. mellifera (U70841) dengan DNA hasil pengurutan F2R2 dan
F3R3 UVop A. cerana................................................................................................

5

4

Posisi intron (i) dan ekson (e) UVop A. mellifera dan A. cerana..............................

5

5

Alignment asam amino ekson tiga sampai dengan tujuh UVop A. cerana dengan
A. mellifera (U70841)................................................................................................

6

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1

2

3

4

Kromatogram hasil pengurutan DNA UVop A. cerana menggunakan primer
UVopsF2....................................................................................................................

10

Kromatogram hasil pengurutan DNA UVop A. cerana menggunakan primer
UVopsR2....................................................................................................................

11

Kromatogram hasil pengurutan DNA UVop A. cerana menggunakan primer
UVopsF3....................................................................................................................

12

Kromatogram hasil pengurutan DNA UVop A. cerana menggunakan primer
UVopsR3....................................................................................................................

13

1

PENDAHULUAN
Lebah madu merupakan serangga sosial
yang hidup bersama membentuk satu koloni
di dalam satu sarang. Koloni lebah terdiri atas
kasta reproduktif dan kasta non reproduktif.
Kasta reproduktif terdiri atas lebah ratu
(queen) dan lebah jantan (drone). Kasta nonreproduktif terdiri atas lebah pekerja (worker)
(Winston 1987). Sebagian besar anggota
koloni lebah adalah lebah pekerja yang
bertugas sebagai pencari makan yang berupa
nektar dan tepung sari (Michener 1974).
Pembagian tugas pada lebah pekerja
didasarkan atas umur lebah (age related
division of labor) yaitu tugas di dalam sarang
dan di luar sarang. Lebah pekerja tinggal di
dalam sarang 2-3 minggu pertama setelah
menetas dan kemudian mulai mencari makan
(Winston 1987). Lebah madu Apis cerana
(Gambar 1) termasuk ke dalam Ordo
Hymenoptera, Famili Apidae, Subfamili
Apinae (Borror et al. 1982).

Gambar 1 Lebah madu A. cerana.
Lebah merupakan hewan dengan perilaku
insting yang dominan. Insting merupakan
salah satu jenis tingkah laku klise (stereotyped
behaviour) yang diturunkan secara genetik
(innate) akibat struktur yang dimiliki oleh
hewan tersebut (Dethier 1964). Hal ini berarti
ada gen yang menyandikan untuk tingkah laku
tersebut. Tingkah laku mencari makan
(foraging) lebah terjadi pada waktu-waktu
tertentu dengan tepat.
Pada saat mencari makan, lebah pekerja
menggunakan matahari sebagai penunjuk arah
menuju sumber makanan dan untuk kembali
ke sarang. Pada saat mendung, lebah pekerja
tetap mampu menggunakan matahari karena
gelombang
ultraviolet
(UV)
mampu
menembus awan sehingga gelombang UV
lebih dominan daripada spektrum cahaya
tampak (Winston 1987). Selain itu,
penglihatan UV mempunyai peranan penting
dalam membedakan bunga dan mendeteksi
madu pada bunga dari beberapa spesies
tanaman, polarisasi penglihatan, orientasi

(Spaethe & Briscoe 2005), navigasi, dan
memilih pasangan (Salcedo et al. 2003).
Lebah A. mellifera memiliki penglihatan
trikromatik
karena
mempunyai
tiga
fotoreseptor dengan puncak sensitivitas 540
nm (sensitif hijau), 435 nm (sensitif biru) dan
335 nm (sensitif UV). Di dalam fotoreseptor
terdapat pigmen yang disebut rhodopsin. Dari
ketiga jenis rhodopsin yang ada pada mata
majemuk A. mellifera, rhodopsin ultraviolet
adalah yang paling menarik dalam kaitannya
dengan ekologi, fisiologi, dan evolusi
(Bellingham et al. 1997). Rhodopsin ini
disandikan oleh gen opsin sensitif UV
(UVop).
Lebah A. mellifera merupakan salah satu
hewan model yang sudah banyak dipelajari,
sehingga A. mellifera digunakan sebagai
pembanding
untuk
hewan
lainnya.
Berdasarkan analisis cDNA, gen UVop A.
mellifera terdiri atas tujuh intron dan delapan
ekson (Bellingham et al. 1997). Kedelapan
ekson terdiri atas 377 asam amino atau 1131
pasang basa (pb). Analisis lebih lanjut oleh
Bellingham et al. (1997) menunjukkan bahwa
panjang total intron sebesar
861 pb.
Sepengetahuan kami, pada A. cerana belum
ada data tentang UVop.
Tujuan penelitian ini adalah untuk
mengkarakterisasi UVop pada lebah A.
cerana.

METODE
Objek Penelitian
Objek penelitian yang digunakan adalah
lebah A. cerana koleksi Rika Raffiudin dari
Cililin, Bandung (Ac 20 CL) yang disimpan di
Laboratorium Zoologi, Bagian Fungsi dan
Perilaku Hewan, Departemen Biologi FMIPA
IPB.
Ekstraksi DNA
Sumber DNA yang digunakan adalah
bagian toraks lebah. Ekstraksi DNA
menggunakan metode ekstraksi cetyl trimetil
amonium bromide (CTAB) 20% dan
presipitasi alkohol (Sambrook et al. 1989).
Tabung berisi toraks dimasukkan ke dalam
nitrogen cair selama 15 menit, kemudian
toraks digerus sampai hancur. Bufer CTAB
ditambahkan sebanyak 200 µl ke dalam
tabung yang berisi hancuran toraks. Proteinase
K (5 mg/ml) ditambahkan sebanyak 14 µl dan
diinkubasi pada suhu 55 0C selama 2 jam.

2

Setelah diinkubasi, tabung beserta isinya
disentrifugasi 13000 rpm selama 10 menit.
Supernatan dipindahkan ke tabung yang baru,
kemudian ditambahkan larutan fenol (phenol :
chloroform : isoamilalcohol = 25 : 24 : 1)
sebanyak 500 µl, digoyang dengan tangan
perlahan selama 5 menit lalu disentrifugasi
13000 rpm selama 5 menit. Lapisan atas yang
berisi DNA dipindahkan ke tabung yang baru,
kemudian ditambahkan larutan kloroform
(chloroform : isoamilalcohol 24 : 1) sebanyak
400 µl, digoyang dengan tangan perlahan
selama 5 menit dan disentrifugasi 13000 rpm
selama 3 menit. Lapisan atas yang berisi DNA
dipindahkan ke tabung yang baru. Presipitasi
DNA dilakukan dengan menambahkan
isopropanol 600 µl dan disimpan selama
semalam pada suhu 4 0C.
Pengendapan DNA dilakukan dengan
sentrifugasi 13000 rpm selama 30 menit pada
suhu 4 0C. Porsi isopropanol dibuang,
kemudian ditambahkan etanol 70% 500 µl dan
disentrifugasi 13000 rpm selama 10 menit
pada suhu 4 0C. Etanol 70% dibuang,
kemudian pelet DNA dikeringkan dengan cara
divakum selama 30 menit. Pelet DNA
kemudian disuspensikan dalam TE 30-40 µl
(Tris HCl 10 mM pH 8; EDTA 1 mM) dan
disimpan pada suhu –4 0C.
Amplifikasi DNA
Perbanyakan DNA dilakukan secara in
vitro dengan teknik PCR (Polymerase Chain
Reaction) menggunakan mesin Thermocycler
(TaKaRa PCR Thermal Cycler MP4 –
TaKaRa Biomedicals). Daerah genom inti
yang diamplifikasi adalah daerah UVop yang
dibatasi oleh beberapa pasang primer (Tabel
1). Primer disusun berdasarkan Uvop A.
mellifera (Bellingham et al. 1997). Total
volume pereaksi PCR yang digunakan
sebanyak 12.5 µl. Komposisi pereaksi terdiri
atas Mg2+ free buffer 1.25 µl, MgCl2 3 mM,

dNTP 0.2 µM, primer forward 0.5 µM, primer
reverse 0.5 µM, taq polimerase 0.04 µM (New
England Biolabs), dan DNA hasil ekstraksi 1
µl. Proses amplifikasi dilakukan pada kondisi
suhu pra-denaturasi 94 0C selama 5 menit,
dilanjutkan 30 siklus yang terdiri atas tahap
denaturasi DNA 94 0C selama 1 menit,
penempelan primer (annealing) pada suhu 53
0
C (F2R2) dan 60 0C (F3R3) selama 1 menit,
dan sintesis DNA ruas target pada suhu 72 0C
selama 2 menit; proses diakhiri dengan
sintesis DNA akhir pada suhu 72 0C selama 7
menit.
Elektroforesis dan Pewarnaan DNA
Segmen DNA hasil amplifikasi dipisahkan
dengan polyacrylamide gel electrophoresis
(PAGE) 6% menggunakan bufer 1xTBE (Tris
0.5 M, Asam borat 0.5 M, EDTA 0.02 M).
Pemisahan dilakukan dengan arus 150 V
selama 100 menit.
Pewarnaan DNA pada gel poliakrilamid
menggunakan metode pewarnaan perak
(silver staining) (Tegelstrom 1986).
Pengurutan (Sequencing) dan Penyejajaran
(Alignment) DNA
Pengurutan DNA menggunakan jasa
lembaga
Biologi
Molekuler
Charoen
Pockphan, Jakarta. Produk sequencing diedit
menggunakan program Genetyx Win versi
4.0,
kemudian
dilakukan
alignment
menggunakan Clustal X (Thompson et al.
1997) dan Mega 3.0 (Kumar et al. 2004).
Alignment DNA dilakukan antara sekuen
Uvop A. cerana hasil sequencing dengan
sekuen UVop A. mellifera (Bellingham et al.
1997) yang
diambil
dari
GenBank
(www.ncbi.nlm.nih.gov) dengan Acc Number
U70841. Analisis homologi dilakukan melalui
BLASTX untuk urutan nukleotida UVop dan
BLASTP untuk asam amino hasil translasi.

Tabel 1 Primer yang digunakan untuk mengamplifikasi daerah UVop A. cerana
No.

Primer

1
2
3
4

UVopsF2 (F2)
UVopsR2 (R2)
UVopsF3 (F3)
UVopsR3 (R3)

Urutan nukleotida
(5’-3’)

GAACATGTTCATAGTCAGCC
GCTCAGCTCTATTCGCAATC
CGAAGGTCTTCGTCACGTGT
GACGCTACATCTGCCCAAAC

Posisi nukleotida pada daerah
UVop A. mellifera
(Bellingham et al. 1997)
Acc Number U70841
276-295
729-748
650-669
1090-1109

3

HASIL
Ekstraksi dan Amplifikasi DNA
Hasil amplifikasi DNA menggunakan
pasangan primer UVopsF2 dan UVopsR2
(F2R2) sekitar 610 pb (Gambar 2a) dan
pasangan primer UVopsF3 dan UVopsR3
(F3R3) sekitar 800 pb (Gambar 2b). Ukuran
DNA yang dihasilkan menggunakan pasangan
primer F2R2 dan F3R3 lebih besar daripada
ukuran cDNA UVop A. mellifera (Tabel 2).
Pengurutan (Sequencing) dan Penyejajaran
(Alignment) DNA
Pengurutan DNA menggunakan primer
yang sama dengan primer untuk amplifikasi.
Pengurutan DNA dilakukan untuk mengetahui
ukuran, urutan basa, dan posisi intron secara
tepat. Hasil pengurutan kemudian diedit
secara manual dengan bantuan kromatogram
(Lampiran 1-4). Urutan DNA tersebut
kemudian dimasukkan ke dalam program
Genetyx Win versi 4.0. Hasil pengurutan
DNA menggunakan primer F2R2 sebesar 500
pb, dan menggunakan primer F3R3 sebesar
459 pb.

(pb) M

1

700
600
500

Hasil alignment UVop A. cerana terhadap
A. mellifera (U70841) menunjukkan dua
intron pada F2R2 dan tiga intron pada F3R3
(Gambar 3 dan 4).
Panjang ekson yang didapatkan sebesar
351 pb untuk F2R2 dan 254 pb untuk F3R3.
Panjang intron sebesar 149 pb untuk F2R2
dan 205 untuk F3R3. Ekson dan intron
didominasi oleh basa AT yaitu ekson sebesar
56.01% dan intron sebesar 63.01%.
Hasil analisis homologi menunjukkan
ekson F2R2 memiliki kesamaan dengan UVop
A. mellifera sebesar 96% (338/351) dan ekson
F3R3 sebesar 97% (247/254).
Ekson F2R2 dan F3R3 ditranslasi ke
dalam asam amino dengan menggunakan
program Genetyx Win versi 4.0. Hasilnya
sebesar 116 asam amino untuk ekson F2R2
dan 84 asam amino untuk ekson F3R3,
sehingga jumlah totalnya 200 asam amino.
Alignment dilakukan antara asam amino hasil
translasi dengan asam amino UVop A.
mellifera (U70841) (Gambar 5). Analisis
homologi menunjukkan asam amino hasil
translasi ekson F2R2 dan F3R3 homolog
dengan asam amino UVop A. mellifera sebesar
84% (196/231).

(pb) M

2

1

2

800
700
600
500

610 pb

800 pb

400

400

(b)

(a)

Gambar 2 DNA hasil amplifikasiUVop A. cerana dengan menggunakan (a) pasangan primer
F2R2 dan (b) pasangan primer F3R3. 1-2 = Ac 20 CL. M = penanda 100 pb
(Promega).
Tabel 2 DNA hasil amplifikasi UVop A. cerana dan perkiraan ukuran intron berdasarkan cDNA
UVop A. mellifera
Pasangan
primer
F2R2
F3R3

cDNA A. mellifera
(U70841)
(pb)
473
460

DNA hasil amplifikasi
(pb)

Perkiraan ukuran intron
(pb)

610
800

610-473=137
800-460=340

4

U70841
F2R2
F3R3
U70841
F2R2
F3R3
U70841
F2R2
F3R3
U70841
F2R2
F3R3
U70841
F2R2
F3R3
U70841
F2R2
F3R3
U70841
F2R2
F3R3
U70841
F2R2
F3R3

2
1
3
AAATCACTGAGGACCCCATCGAACATGTTCATAGTCAGCCTGGCGATATTCGATATAATAATGGCTTTTGAAATGCCAATGCTCGTGATAAGCAGTTTT [594]
-------------------------------------------------------------------------TGCCGATGCTTGTGATAAACAGTTTT [594]
--------------------------------------------------------------------------------------------------- [594]
4
5
6
ATGGAACGTATGATTGGCTGGGAAATCGGATGCGATGTCTATTCGGTGTTTGGCTCGATTTCTGGCATGGGACAAGCTATGACCAATGCTGCCATCGCA [693]
ATAGAACGTATGATTGGCTGGGAAATCGGATGCGATGTCTATTCGGTGTTTGGATCGATTTCTGGCATGGGACAAGCTATTACCAATGCTGCCATCGCA [693]
--------------------------------------------------------------------------------------------------- [693]
ekson 3
intron 3
intron 3 ekson 4
7
TTTGACCGTTACAG------------------------------------------------------------------------AACCATTTCCTGC [792]
TTTGACCGTTACAGgtttacaattattccatttcgtcatcgtctattatttacgaatcgagatatcgaatcctccctttcttgcagAACCATTTCCTGT [792]
--------------------------------------------------------------------------------------------------- [792]
8
9
CCGATCGATGGACGACTCAACTCGAAACAAGCCGCGGTAATCATCGCTTTCACGTGGTTTTGGGTGACACCGTTCACTGTTTTACCGCTACTAAAAGTT [891]
CCGATCGATGGACGACTCAACTCGAAACAAGCCGCGATAATCATCGCTTTCACGTGGTTTTGGGTGACACCGTTCACTGTTTTACCGTTACTAAAAGTT [891]
--------------------------------------------------------------------------------------------------- [891]
ekson 4 intron 4
intron 4 ekson 5
TGGGGCCGATACACTACCG-----------------------------------------------------------------------------AGG [990]
TGGGGCCGATACACTACCGgtaacaaattccacttctcttttctcgaaaacgctcgacccgtacctttgccttatgcatcgctctaaccattccagAGG [990]
--------------------------------------------------------------------------------------------------- [990]
11
13 14
12
10
GCTTTCTCACCACTTGTTCGTTCGATTTCCTTACGGACGACGAGGATACGAAGGTCTTCGTCACGTGTATTTTTATTTGGGCTTACGTGATACCTCTCA [1089]
GCTTTCTCACCACTTGTTCGTTCGATTTTCTTACGGACGACGAGGATACGAAAGTCTTTGTCACGTGTATCTTCATTT--------------------- [1089]
--------------------------------------------------------------------------------------------------- [1089]
ekson 5 intron 5
TCTTTATCATATTATTTTATTCTCGATTGCTCAGCTCTATTCGCAATCACGAAAAAATGCTACGAGAGCAG---------------------------- [1188]
--------------------------------------------------------------------------------------------------- [1188]
-----------------------------------------------------------------------tatatatatatatatatatatatatata [1188]
intron 5 ekson 6
15
--------------------------------------------------------GCAAAGAAAATGAACGTGAAGTCATTAGTATCTAATCAAGACA [1287]
--------------------------------------------------------------------------------------------------- [1287]
taaaacgaaatttctactctaacgaaaacaaaccgtgctttattcgtgctttatagGCAAAGAAAATGAACGTGAAGTCATTAGTATCGAATCAAGACA [1287]

5

U70841
F2R2
F3R3
U70841
F2R2
F3R3
U70841
F2R2
F3R3
U70841
F2R2
F3R3

17
16
AGGAGAGAAGCGCCGAAGTGAGAATCGCAAAAGTGGCATTTACCATCTTTTTCCTTTTCCTTCTAGCTTGGACACCGTACGCAACCGTTGCTTTGATAG
--------------------------------------------------------------------------------------------------AGGAGAGAAGTGCCGAAGTGAGAATCGCAAAAGTAGCATTTACCATCTTTTTCCTTTTCCTTCTAGCTTGGACACCGTACGCAACCGTTGCTTTGATAG
intron 6 ekson 7
18
19 ekson 6 intron 6
GCGTATACGGCAATCG----------------------------------------------------------------------GGAACTTTTAACG
--------------------------------------------------------------------------------------------------GGGTATATGGCAATCGgtaattatcgcgtttccttgacaatcataaattttttcgtggcgtaacgatggatatgttctcgctccagGGAACTTTTAACG
ekson 7 intron 7
20 21
CCTGTATCCACAATGTTACCTGCTGTATTCGCCAAAACAGTATCTTGTATCGATCCATGGATTTACGCGATCAATCATCCGAG-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------CCTGTATCTACGATGTTACCTGCTGTATTCGCCAAAACAGTATCTTGTATCGATCCATGGATTTACGCGATCAATCATCCGAGgtaactaattcgtcgc
intron 7
-----------------------------------GTATCGACAAGAATTACAAAAACGATGCAAATGGATGGGCATTCACGAGCCGGAAACGACTTCT
--------------------------------------------------------------------------------------------------gatatcctcgacgcgagagtagaaacgaaacacga----------------------------------------------------------------

[1386]
[1386]
[1386]
[1485]
[1485]
[1485]
[1584]
[1584]
[1584]
[1683]
[1683]
[1683]

Gambar 3 Alignment cDNA UVop A. mellifera (U70841) dengan DNA hasil pengurutan F2R2 dan F3R3 UVop A. cerana. Nukleotida yang dicetak
dengan huruf kapital adalah ekson, nukleotida yang dicetak dengan huruf kecil adalah intron. Tanda
dan no 1-21 menunjukkan mutasi basa.

i1

i2
i3

A. mellifera

e1

e2

e4

e3

i5

i4

e5

i6

i7

e7

e6

e8

i5
i4

i3

A. cerana

e3

e4

i6

e5

e6

i7

e7

Gambar 4 Posisi intron (i) dan ekson (e) UVop A. mellifera (Bellingham et al. 1997) dan A. cerana.

6

U70841
F2R2

U70841
F2R2

1 2
3
AIIYSMLLIMSLVGNCCVIWIFSTSKSLRTPSNMFIVSLAIFDIIMAFEMPMLVISSFMERMIGWEIGCDVYSVFGSISGMGQAMTNAAI
1
--------------------------------------------------PMLVINSFIERMIGWEIGCDVYSVFGSISGMGQAITNAAI
*****.**:*************************:*****
4
AFDRYRTISCPIDGRLNSKQAAVIIAFTWFWVTPFTVLPLLKVWGRYTTEGFLTTCSFDFLTDDEDTKVFVTCIFIWAYVIPLIFIILFY
AFDRYRTISCPIDGRLNSKQAAIIIAFTWFWVTPFTVLPLLKVWGRYTTEGFLTTCSFDFLTDDEDTKVFVTCIFI-------------**********************:*****************************************************

150
40

240
116

U70841
F3R3

SRLLSSIRNHEKMLREQAKKMNVKSLVSNQDKERSAEVRIAKVAFTIFFLFLLAWTPYATVALIGVYGNRELLTPVSTMLPAVFAKTVSC 300
-----------------AKKMNVKSLVSNQDKERSAEVRIAKVAFTIFFLFLLAWTPYATVALIGVYGNRELLTPVSTMLPAVFAKTVSC 189
*************************************************************************

U70841
F3R3

IDPWIYAINHPRYRQELQKRCKWMGIHEPE 360
IDPWIYAINHP------------------- 200
***********

Gambar 5 Alignment asam amino ekson tiga sampai dengan tujuh UVop A. cerana dengan UVop A. mellifera (U70841). Tanda * menunjukkan
homologi; tanda
dan no 1-4 menunjukkan mutasi asam amino.

7

PEMBAHASAN
Gen UVop A. mellifera memiliki delapan
ekson (Bellingham et al. 1997). Berdasarkan
homologi desain primer, penamaan ekson dan
intron pada A. cerana mengikuti penamaan
pada A. mellifera.
Alignment ekson tiga hingga ekson tujuh
UVop A. cerana dengan cDNA A. mellifera
menunjukkan adanya 21 mutasi DNA yang
didominasi oleh transisi antara purin
purin
atau pirimidin
pirimidin daripada
transversi, purin
pirimidin. Transisi yang
terjadi sebanyak 17 (10 T C, 7 G A) dan
transversi sebanyak 4 (1 C A, 2 G T, 1
C G).
Mutasi DNA yang terjadi pada no. 3, 4, 6
dan 8 (Gambar 3) menyebabkan terjadinya
mutasi asam amino pada no. 1-4 (Gambar 5).
Hal ini berarti terjadi perubahan empat asam
amino dari 21 mutasi DNA. Dengan
demikian, 17 mutasi DNA yang lain tidak
menyebabkan mutasi asam amino (silent
mutation).
Asam amino dapat digolongkan menjadi
beberapa
golongan
berdasarkan
sifat
polaritasnya, yaitu kecenderungan molekul
untuk berinteraksi dengan air. Sifat polaritas
bervariasi mulai dari yang sama sekali tidak
polar atau hidrofobik (tidak menyukai air)
sampai bersifat amat polar atau hidrofilik
(menyukai air) (Lehninger 1988). Sifat
polaritas asam amino mempengaruhi struktur
polipeptida yang dihasilkan. Mutasi asam
amino yang terjadi yaitu perubahan serin
(polar) menjadi asparagin (polar), metionin
(non-polar) menjadi isoleusin (non-polar), dan
valin (non-polar) menjadi isoleusin (nonpolar). Mutasi asam amino tersebut terjadi
dalam kelompok yang sama, sehingga tidak
mengakibatkan terjadinya perubahan sifat
hidrofobisitasnya, akibatnya tidak terjadi
perubahan struktur protein.
Homologi UVop antara A. cerana dengan
A. mellifera pada ekson tiga hingga ekson
lima adalah sebesar 96% dan homologi ekson
enam sampai tujuh sebesar 97 %. Sedangkan
homologi asam amino ekson tiga hingga tujuh
sebesar 84%.
Hasil alignment DNA UVop A. cerana
dengan cDNA A. mellifera menunjukkan
adanya lima intron pada posisi basa ke- 467,
598, 771, 929, 1025. Berdasarkan Bellingham
et al. (1997), UVop A. mellifera memiliki
tujuh intron pada posisi basa ke- 59, 252, 467,
598, 771, 929 dan 1025. Hal ini berarti semua
intron UVop A. cerana memiliki posisi yang
sama dengan intron pada UVop A. mellifera.

Ukuran intron satu hingga intron tujuh
pada UVop A. mellifera adalah sebesar 269,
199, 68, 80, 99, 73 dan 73 pb (Bellingham et
al. 1997). Intron tiga hingga intron tujuh
UVop A. cerana berukuran 72, 77, 84, 70 dan
51 pb. Dengan demikian, ukuran semua intron
UVop A. cerana berbeda dengan ukuran intron
UVop A. mellifera.
Intron adalah bagian utas DNA yang tidak
ditranskripsi menjadi mRNA karena telah
dipotong dan dikeluarkan dari utas DNA
sebelum proses transkripsi berlangsung (Page
& Holmes 1998). Walaupun intron tidak
menyandikan protein tetapi informasi urutan
intron dapat berguna sebagai karakteristik dari
gen tersebut. Panjang intron yang didapatkan
pada penelitian ini sebesar 354 pb dan
didominasi oleh basa AT (63.01%). Hal ini
sesuai dengan intron pada lebah yang
didominasi oleh basa AT (Raffiudin &
Crozier 2007).
Situs penyambung intron pada inti dikenali
oleh spliceosome pada dinukleotida yang
conserve yaitu GT pada ujung 5’ intron dan
AG pada ujung 3’ intron. Pengenalan situs
penyambung ini terjadi sekitar 99% dari
daerah sambungan intron pada sebagian besar
organisme (Deutsch & Long 1999). Intron
tiga, empat, dan enam pada UVop A. cerana
diawali dengan basa GT dan diakhiri dengan
basa AG. Dua buah intron di dalam eksplorasi
ini belum lengkap yaitu intron lima tidak
diawali oleh GT dan intron tujuh tidak
diakhiri dengan AG.
Pada A. mellifera, tingkat mRNA gen
opsin sensitif hijau di dalam lebah pekerja
berfluktuasi dalam siklus harian yang
bergantung pada cahaya. Tingkat mRNA lebih
tinggi pada lebah pekerja daripada lebah yang
tinggal di dalam sarang. Hal ini menunjukkan
bahwa ekspresi gen yang menyandikan
komponen penglihatan diregulasi oleh
kebutuhan penglihatan lebah sepanjang hari
dan selama hidupnya. Dengan demikian ada
hubungan antara komponen fototransduksi
dan tingkah laku yang berhubungan dengan
penglihatan pada hewan (Sasagawa et al.
2003).

SIMPULAN
Panjang DNA UVop A cerana yang
berhasil dikarakterisasi dari ekson tiga sampai
tujuh sebesar 959 pb dengan 200 asam amino.
Homologi UVop antara A. cerana dengan A.
mellifera pada ekson tiga hingga ekson lima
sebesar 96% dan homologi ekson enam

8

sampai tujuh sebesar 97 %. Sedangkan
homologi asam amino ekson tiga hingga tujuh
sebesar 84%. Mutasi DNA yang terjadi
sebanyak 21 mutasi, empat mutasi
menyebabkan perubahan asam amino dan 17
mutasi yang lain merupakan silent mutation.
Intron yang terdapat diantara ekson tiga
sampai dengan ekson tujuh UVop A. cerana
sebanyak lima intron. Semua intron memiliki
posisi yang sama dengan UVop A. mellifera.
Ukuran dari masing-masing intron berbeda.
Intron tersebut diawali dengan GT dan
diakhiri dengan AG. Komposisi basa intron
didominasi oleh basa AT (63.01%).

SARAN
Penelitian lanjutan perlu dilakukan mulai
dari ekson satu serta pada bagian yang belum
berhasil tereksplorasi pada penelitian ini,
sehingga seluruh sekuen dari UVop A. cerana
dapat terkarakterisasi dengan lengkap.

DAFTAR PUSTAKA
Bellingham J, Wilkie SE, Morris AG,
Bowmaker JK, Hunt DM. 1997.
Characterisation of the ultraviolet
sensitive opsin gene in the honey bee.
Apis mellifera. Eur J Biochem 243:775781.
Borror DJ, Triplehorn CA, dan Johnson NF.
1982. An Introduction to the Study of
Insect. Ohio: Saunders College Pub.
Dethier VG, Stellar E. 1964. Animal
Behaviour:
Its
Evolutionary
and
Neurogical Basis. Second edition.
Prentice Hall, Inc.
Deutsch M, Long M. 1999. Association of
intron phases with conservation at splice
site sequences and evolution of
spliceosomal introns. Mol Biol Evol
16:1528-1534.
Kumar S, Tamura K, Nei M. 2004. MEGA3:
Integrated software for molecular

evolutionary genetics analysis and
sequence
alignment.
Briefings
in
Bionformatics 5:150-163.
Lehninger AL. 1988. Principles of
Biochemistry. New York: Worth.
Michener CD. 1974. The Social Behaviour of
the Bees. Cambridge : The Belknap Pr of
Harvard Univ Pr.
Page RDM, Holmes EC. 1998. Molecular
Evolution: A Phylogenetic Approach.
Cambridge: Blackwell Science.
Raffiudin R, Crozier R. 2007. Phylogenetic
analysis of honeybee behavioural
evolution. Mol Phylogen Evol 43:543552.
Salcedo E et al. 2003. Molecular basis for
ultraviolet vision in invertebrates. J
Neurosci 23:10873-10878.
Sambrooks J, Fritsch EF, Maniatis T. 1989.
Molecular Cloning a Laboratory Manual.
Ed ke-2. New York: Cold Spring Harbor
Laboratory Pr.
Sasagawa H, Narita R, Kitagawa Y,
Kadowaki T. 2003. The expression of
genes encoding visual component is
regulated by a circadian clock, light
environment and age in the honeybee
(Apis mellifera). Europ J Neurosci
17:963-970.
Spaethe J, Briscoe AD. 2005. Molecular
characterization and expression of the UV
opsin in bumblebees: three ommatidial
subtypes in the retina and a new
photoreceptor organ in lamina. J Exp Biol
208:2347-2361.
Tegelstrom H. 1986. Mitochondrial DNA in
natural population: an improved routine
for screening of genetic variation based
on
sensitive
silver
staining.
Electrophoresis 7:226-229.
Thompson JD et al. 1997. The Clustal X
Windows Interface: flexible strategies for
multiple sequence alignment aided by
quality analisis tools. Nucl Acid Res
24:4876-4882.
Winston ML. 1987. The Biology of the Honey
Bee. Cambridge: Harvard Univ Pr.

9

LAMPIRAN

10

Lampiran 1 Kromatogram hasil pengurutan DNA UVop A. cerana menggunakan primer UVopsF2

BIO
TRACE

Model 3100
File: S55_F_G04_3.ab1
Bas ecaller-3100APOP4_80cmv3.bcp
BIF
BC 1.5.0.0
S55_F
Lane 3

Signal G:41 A:42 T:69 C:60
DT3100POP4{BDv3}v1.m ob
?? no 'MTXF' field
Points 2000 to 18425

Page 1 of 2
5/1/2007
Spacing: 21.7899990081787

BioEdit v ersion 6.0.7 (5/19/04)
G G ANAG G NT N NT G A AT G CC G AT G C T T G T G AT AGACA G T T T T AT A G A A CG T TT C C T T G G C T G G G AN A AAN G AT G CG ATG T C T AT T C G G T G N C C G G AT CG A T T T C NG G A A AG G G
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110

AC AAG C T AT T AC CA A T G C T G C C AT CG C AT T T G AC CG T T ACAG G T T T A C AA T T AT T C C AT T N C C C C AT CG T C T AT T AT T T A C N A A T C G AG AT AT C G AA T C C T C C C T T T CT T G C AG A AC C A
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230

T T T C CT G T C CG A T CG AT G G ACG A C T C A A C T CG A AA C AA G C C G CG A T A A T C A T C G C T T T C AC G T G G T T T T G G G T G AC A C CG T T CAC T G T T T T AC CG T T A C T AA A AG T T T G G G G C CG A T A C
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350

A C T AC CG G T AA C AA A T T C C AN T T C T CT T T T CT CG AA A AC G C T CG A C C C G T AC C T T T G C N T T AT G C AT C G C T C T A A CC AT T C CAG AG G G C T T T C T C AC C A C T T G T T CG T T CG AT T T T C T T AC
360
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470

G G A CG ACG AG G AT A C N A NNG T C T T T G T C AC G T G T A T C T T C AT T T G G T C T T AC G T G A T T C CT C T C AT T T TT AT C AT A T T A T T T T A TT C T CG A TT G CT CA G CT C T A T T C G C AA T C AANNNGGG GGG G GG
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590

GG G G G GGGG NN NNNN NN NN N N NN N NC CCN C C CCA ANNG NGG NG NN N N N G N N N N NNNN NNG N NG NNNNNG NG NNN NNANNNN A NNN NNNNNN NNN NNNN N G N N N N N NNNNG G NN N NN NANNN NNN N N N NNGN NNN
600
610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720
730

11

Lampiran 2 Kromatogram hasil pengurutan DNA UVop A. cerana menggunakan primer UVopsR2

BIO
TRACE

Model 3100
File: S55_R_H04_4.ab1
Bas ecaller-3100APOP4_80cm
v3.bcp
BIF
BC 1.5.0.0
S55_R
Lane 4

Signal G:34 A:31 T:27 C:26
DT3100POP4{BDv3}v1.m ob
?? no 'MTXF' field
Points 2000 to 18425

Page 1 of 2
5/1/2007
Spacing: 16.7899990081787

BioEdit v ersion 6.0.7 (5/19/04)
G G N AN G A N GG T NCAG NG TGG G AGG G G NNCG GT CAG A C CAA AT G A A G AT A C AC G T G AC A NNCC AC T T T CG T AT C C T CG T CG T C CG T AAG A AAAT C N AAC G A NC AAG T G G T G AG A A AG C C
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110

C T C T G G AAT G G T T AG AG CG AT G C AT A AG G C A A AG G T ACG G G T C G AG C G T T T T C G AG A AA AG AG A AG T G G A AT T T G T T AC C G G T AG T G T AT C G G C C C C A A A C T T T T AG T A AC G G T AA
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230

A AC AG T G A AC G G T G T CAC C C A A A AC C AC G T G A A AG C G AT G AT T AT C G C G G C T T G T T T CG AG T T G AG T CG T C C AT C G A T CG G A CAG G A AA T G G T T C T G C A AG A AAG G G AG G AT T CG AT A T
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350

C T C G A T T CG T AA AT AA T A G ACG A T G A CG A AA T G G A A T A A T T G T AA A C C T G T AA C G G T C AAA T G C G A T G G C AG C AT T G G T AA T AG C T T G T CC C A T G C CAG AA A T CG A T C C AAA C AC C G A AT AG A
360
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470

C AT CG C A T C CG AT T T CC CAG C C AA T CA T ACG T T C T A T AA A A C T G T T T AT C AC A AG C AT C G G C AT T T C AAAAG C C AT T AT T AT A T CG A AT AT CG C CAG G C T G AC T A T G A AC AT G T T C AAN G T N N G N
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600

N N NN NG G N G G N N N T N
610

N N N N NNAA N G NNN NT T G N A N NCG A N N NNG N G NN N N N
620
630
640
650

NT T N T N N NA N G
660

NNG A N N G N GNN N ANNN A NN A N NAN N T N N T N N N N N NN G NG A C N T N N G NA N NG NN A G G N
670
680
690
700
710
720

12

Lampiran 3 Kromatogram hasil pengurutan DNA UVop A. cerana menggunakan primer UVopsF3

BIO
TRACE

Model 3100
File: S56_F_C07_3.ab1
Bas ecaller-3100APOP4_80cm
v3.bcp
BIF
BC 1.5.0.0
S56_F
Lane 3

Signal G:10 A:11 T:10 C:8
DT3100POP4{BDv3}v1.m ob
?? no 'MTXF' field
Points 2000 to 18468

Page 1 of 2
5/2/2007
Spacing: 18.6199989318848

BioEdit v ersion 6.0.7 (5/19/04)
G AG G GAGG NNG GGGT NN GGGG C G NCNAC N CAT T T T T ATC AT AT T A T T T T AT T C T C GCAT T G C T CAA C T C C AT T CG C A AT C NC GNA A A A A AT G C T AC GGAG AA C AG G T NC G N A T T T C C AA C A
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120

T T T T T ACA T AA T T A ANGA C T AT T C T T AA T G T T AC T A T A T A T AT A T AT A NA T A T A T AT A T AT A T A N A N A N AT AT N N C T A C T C T C A CG C A C A N AC AN C G A G C T T T AT N N G N G C T N T C
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230

T AG GG A AG N A N A N AG AG AG N G NG C N C T T N N N T A T CN T A N N A A N A N AG N G A G AG AG G G G N G G A N G NG AG AN N C A C A C AAA CGG C A T N C AC C N N C T N T C T C N N T T T N NN T C N N N CG C G C
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350

G C ACC G C G C G CNC NCG N N G T T T NG A T A G G NG T AT GT G G NN NT C AC T A N A T AT C G CG NT NN CG TG ANGA AA NANA A AT T T T T T N GN G G CAG N G AG N NG N AN A T AT N C N CN C T CN CG G G N T CT T T NG
360
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470

ANC G C GT G T N T N T NCG AG N NT ANG NG G TGGT TT T CG CN A AC ACAGCT C NN NG NGT N A NN NN NCG T N NA T AN AC G CG NN CT CAACN C G CG NGNGG AAGAT A N GN NAG G G AGGA GA NCC GCN C NCG CGNNG AG A N AG
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600
610

N A ANG ANCA A G A ACG N G TG T CTCCT N T N T CTG CNAC G T GN N NNG G G NN NNNA AG AG A AGAAA AG N NG N ATAG G G GGGNAGGGG T N T G NC AAN NN CG AN A A N N GT T GAGG G G NTTG T G T N TNNNC NA AA C AA A N
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720
730
740

13

Lampiran 4 Kromatogram hasil pengurutan DNA UVop A. cerana menggunakan primer UVopsR3

BIO
TRACE

Model 3100
File: S56_R_D07_4.ab1
Bas ecaller-3100APOP4_80cm
BIF
v3.bcp
BC 1.5.0.0
S56_R
Lane 4

Signal G:11 A:11 T:10 C:8
DT3100POP4{BDv3}v1.m ob
?? no 'MTXF' field
Points 3365 to 18468

Page 1 of 2
5/2/2007
Spacing: 16.25

BioEdit v ersion 6.0.7 (5/19/04)
N A N ACNTAG A T C GT GT T T C GT T T CTNCT C T C G C G T CG A G G A T AT C G C G A CG AA T T A G T T A C C T CG G AT G AT T G AT CG CG T A A AT C C AT G G AT CG A T AC A A G A T AC T G T T T T G G C G AAT A
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110

C AG C AG G T A A C A T CG T AG AT ACA G G C G T T A A A AG T T C C CT G G AG C G AG A A C AT A T C CA T C G T T AC G C C AC G A AA A A AT T T AT G AT T G T C A AG G AA AC G C G AT A AT T AC C G A T T G C CA T
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230

A T A C C C C T A T C AA A G C AA C G G T T G C G T A CG G T G T C CA A G C T A G A AG G AA A AG G A AA A AG AT G G T A AA T G C T A C T T T T G C G AT T C T C A C T T CG G C AC T T C T C T C C T T G T C T T G AT T C G AT A
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350

C T A AT G AC T T C A CG T T C AT T T T CT T T G C C T A TA A AG C A C G A A T AA AG C AC G G T T T G T T T T C G T T AG AG T AG A AA T T T C G T T T T AT AT AT AT A T AT A T A T A T A T A T A T AT A T N G N A C N N G N A
360
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470

N A N N N T N AAN NNNANGNG T G N AAG TG N G G G ANA T T C A NANC CAG NN CG C N N N T C C T NT NT T NCG NG T G NG C G ANG AAG NNG T G NA GN CNCN G AG AGANA AC N AG T AT G AN N T A AGNGG AG N AG N ANGNCG
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600

N GG C NANANCCG N G AGAAGNA NA CNGG AG N N ANAG NN N CNG N NNG ANC N CG NGC C CGT NNN A NGCAN ACNNG NGT CAGGNACNTG NNA T AN NNNC G ANAGAGAN G CCN NGNG NCNANANG TANGNC G NN NN N N ANN CCNNNCCCGTN
610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720
730
740
750

KARAKTERISASI GEN OPSIN SENSITIF ULTRAVIOLET (UVop) PADA
LEBAH Apis cerana

RUT NORMASARI

DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2008

2

ABSTRAK
RUT NORMASARI. Karakterisasi Gen Opsin Sensitif Ultraviolet (UVop) pada Lebah Apis
cerana. Dibimbing oleh RIKA RAFFIUDIN dan ACHMAD FARAJALLAH.
Lebah memiliki penglihatan trikromatik karena mempunyai tiga fotoreseptor dengan
puncak sensitivitas 540 nm (sensitif hijau), 435 nm (sensitif biru) dan 335 nm (sensitif UV). Pada
Apis mellifera, gen opsin sensitif UV (UVop) terdiri atas delapan ekson dan tujuh intron. Pada A.
cerana belum ada data tentang gen UVop. Dengan demikian, penelitian ini bertujuan untuk
mengkarakterisasi gen UVop pada Apis cerana. Primer nukleotida disusun berdasarkan urutan
DNA UVop lebah A. mellifera. Penelitian ini berhasil mengkarakterisasi lima ekson dan lima
intron dengan ukuran 959 pasang basa. Gen UVop A. cerana terletak pada ekson tiga sampai
dengan tujuh berdasarkan cDNA UVop A. mellifera. Analisis homologi ekson tiga sampai dengan
lima menunjukkan kesamaan sebesar 96% dan ekson enam sampai dengan tujuh sebesar 97%
antara UVop kedua spesies lebah. Pada ekson UVop A. cerana terdapat 21 perbedaan nukleotida
yang didominasi oleh transisi basa. Empat perbedaan nukleotida pada ekson menyebabkan
perubahan asam amino sedangkan perbedaan nukleotida yang lain merupakan silent mutation.
Semua intron UVop A. cerana terletak pada posisi yang sama dengan intron pada UVop A.
mellifera. Seluruh intron didominasi oleh basa AT (63.01%) dan diawali dengan basa GT dan
diakhiri dengan basa AG.

ABSTRACT
RUT NORMASARI. Characterization of Apis cerana Ultraviolet Sensitive Opsin Gene (UVop).
Supervised by RIKA RAFFIUDIN and ACHMAD FARAJALLAH.
Honey bee possesses trichromatic vision cause has three photoreceptors with sensitivity
peak at 540 nm (green sensitive), 435 nm (blue sensitive), and 335 nm (UV sensitive). A. mellifera
UV sensitive opsin (UVop) gene consists of eight exons and seven introns. There is lack of UVop
gene data in A. cerana as yet. Hence, the aim of this research was to characterize A. cerana UVop
gene. Nucleotide primers for A. cerana UVop were designed based on A. mellifera UVop. A total
of 959 bp A. cerana UVop were obtained from this study and were consisted of five exons and
five introns. Those A. cerana UVop exons were aligned from the third up to the seventh exon
based on A. mellifera UVop cDNA. The third up to fifth UVop A. cerana exons showed 96%
homology with that of A. mellifera whereas 97% homology at the sixth up to seventh exons. There
were 21 DNA differentiations between the exons of these two honey bees and those were
dominated by transitions event. Four nucleotide alterations produced amino acids changes whereas
the rest performed a silent mutation. All A. cerana introns were located at same position as those
in A. mellifera UVop gene. These introns were AT rich (63.01%) and all showed the GT/AG rule.

1

PENDAHULUAN
Lebah madu merupakan serangga sosial
yang hidup bersama membentuk satu koloni
di dalam satu sarang. Koloni lebah terdiri atas
kasta reproduktif dan kasta non reproduktif.
Kasta reproduktif terdiri atas lebah ratu
(queen) dan lebah jantan (drone). Kasta nonreproduktif terdiri atas lebah pekerja (worker)
(Winston 1987). Sebagian besar anggota
koloni lebah adalah lebah pekerja yang
bertugas sebagai pencari makan yang berupa
nektar dan tepung sari (Michener 1974).
Pembagian tugas pada lebah pekerja
didasarkan atas umur lebah (age related
division of labor) yaitu tugas di dalam sarang
dan di luar sarang. Lebah pekerja tinggal di
dalam sarang 2-3 minggu pertama setelah
menetas dan kemudian mulai mencari makan
(Winston 1987). Lebah madu Apis cerana
(Gambar 1) termasuk ke dalam Ordo
Hymenoptera, Famili Apidae, Subfamili
Apinae (Borror et al. 1982).

Gambar 1 Lebah madu A. cerana.
Lebah merupakan hewan dengan perilaku
insting yang dominan. Insting merupakan
salah satu jenis tingkah laku klise (stereotyped
behaviour) yang diturunkan secara genetik
(innate) akibat struktur yang dimiliki oleh
hewan tersebut (Dethier 1964). Hal ini berarti
ada gen yang menyandikan untuk tingkah laku
tersebut. Tingkah laku mencari makan
(foraging) lebah terjadi pada waktu-waktu
tertentu dengan tepat.
Pada saat mencari makan, lebah pekerja
menggunakan matahari sebagai penunjuk arah
menuju sumber makanan dan untuk kembali
ke sarang. Pada saat mendung, lebah pekerja
tetap mampu menggunakan matahari karena
gelombang
ultraviolet
(UV)
mampu
menembus awan sehingga gelombang UV
lebih dominan daripada spektrum cahaya
tampak (Winston 1987). Selain itu,
penglihatan UV mempunyai peranan penting
dalam membedakan bunga dan mendeteksi
madu pada bunga dari beberapa spesies
tanaman, polarisasi penglihatan, orientasi

(Spaethe & Briscoe 2005), navigasi, dan
memilih pasangan (Salcedo et al. 2003).
Lebah A. mellifera memiliki penglihatan
trikromatik
karena
mempunyai
tiga
fotoreseptor dengan puncak sensitivitas 540
nm (sensitif hijau), 435 nm (sensitif biru) dan
335 nm (sensitif UV). Di dalam fotoreseptor
terdapat pigmen yang disebut rhodopsin. Dari
ketiga jenis rhodopsin yang ada pada mata
majemuk A. mellifera, rhodopsin ultraviolet
adalah yang paling menarik dalam kaitannya
dengan ekologi, fisiologi, dan evolusi
(Bellingham et al. 1997). Rhodopsin ini
disandikan oleh gen opsin sensitif UV
(UVop).
Lebah A. mellifera merupakan salah satu
hewan model yang sudah banyak dipelajari,
sehingga A. mellifera digunakan sebagai
pembanding
untuk
hewan
lainnya.
Berdasarkan analisis cDNA, gen UVop A.
mellifera terdiri atas tujuh intron dan delapan
ekson (Bellingham et al. 1997). Kedelapan
ekson terdiri atas 377 asam amino atau 1131
pasang basa (pb). Analisis lebih lanjut oleh
Bellingham et al. (1997) menunjukkan bahwa
panjang total intron sebesar
861 pb.
Sepengetahuan kami, pada A. cerana belum
ada data tentang UVop.
Tujuan penelitian ini adalah untuk
mengkarakterisasi UVop pada lebah A.
cerana.

METODE
Objek Penelitian
Objek penelitian yang digunakan adalah
lebah A. cerana koleksi Rika Raffiudin dari
Cililin, Bandung (Ac 20 CL) yang disimpan di
Laboratorium Zoologi, Bagian Fungsi dan
Perilaku Hewan, Departemen Biologi FMIPA
IPB.
Ekstraksi DNA
Sumber DNA yang digunakan adalah
bagian toraks lebah. Ekstraksi DNA
menggunakan metode ekstraksi cetyl trimetil
amonium bromide (CTAB) 20% dan
presipitasi alkohol (Sambrook et al. 1989).
Tabung berisi toraks dimasukkan ke dalam
nitrogen cair selama 15 menit, kemudian
toraks digerus sampai hancur. Bufer CTAB
ditambahkan sebanyak 200 µl ke dalam
tabung yang berisi hancuran toraks. Proteinase
K (5 mg/ml) ditambahkan sebanyak 14 µl dan
diinkubasi pada suhu 55 0C selama 2 jam.

1

PENDAHULUAN
Lebah madu merupakan serangga sosial
yang hidup bersama membentuk satu koloni
di dalam satu sarang. Koloni lebah terdiri atas
kasta reproduktif dan kasta non reproduktif.
Kasta reproduktif terdiri atas lebah ratu
(queen) dan lebah jantan (drone). Kasta nonreproduktif terdiri atas lebah pekerja (worker)
(Winston 1987). Sebagian besar anggota
koloni lebah adalah lebah pekerja yang
bertugas sebagai pencari makan yang berupa
nektar dan tepung sari (Michener 1974).
Pembagian tugas pada lebah pekerja
didasarkan atas umur lebah (age related
division of labor) yaitu tugas di dalam sarang
dan di luar sarang. Lebah pekerja tinggal di
dalam sarang 2-3 minggu pertama setelah
menetas dan kemudian mulai mencari makan
(Winston 1987). Lebah madu Apis cerana
(Gambar 1) termasuk ke dalam Ordo
Hymenoptera, Famili Apidae, Subfamili
Apinae (Borror et al. 1982).

Gambar 1 Lebah madu A. cerana.
Lebah merupakan hewan dengan perilaku
insting yang dominan. Insting merupakan
salah satu jenis tingkah laku klise (stereotyped
behaviour) yang diturunkan secara genetik
(innate) akibat struktur yang dimiliki oleh
hewan tersebut (Dethier 1964). Hal ini berarti
ada gen yang menyandikan untuk tingkah laku
tersebut. Tingkah laku mencari makan
(foraging) lebah terjadi pada waktu-waktu
tertentu dengan tepat.
Pada saat mencari makan, lebah pekerja
menggunakan matahari sebagai penunjuk arah
menuju sumber makanan dan untuk kembali
ke sarang. Pada saat mendung, lebah pekerja
tetap mampu menggunakan matahari karena
gelombang
ultraviolet
(UV)
mampu
menembus awan sehingga gelombang UV
lebih dominan daripada spektrum cahaya
tampak (Winston 1987). Selain itu,
penglihatan UV mempunyai peranan penting
dalam membedakan bunga dan mendeteksi
madu pada bunga dari beberapa spesies
tanaman, polarisasi penglihatan, orientasi

(Spaethe & Briscoe 2005), navigasi, dan
memilih pasangan (Salcedo et al. 2003).
Lebah A. mellifera memiliki penglihatan
trikromatik
karena
mempunyai
tiga
fotoreseptor dengan puncak sensitivitas 540
nm (sensitif hijau), 435 nm (sensitif biru) dan
335 nm (sensitif UV). Di dalam fotoreseptor
terdapat pigmen yang disebut rhodopsin. Dari
ketiga jenis rhodopsin yang ada pada mata
majemuk A. mellifera, rhodopsin ultraviolet
adalah yang paling menarik dalam kaitannya
dengan ekologi, fisiologi, dan evolusi
(Bellingham et al. 1997). Rhodopsin ini
disandikan oleh gen opsin sensitif UV
(UVop).
Lebah A. mellifera merupakan salah satu
hewan model yang sudah banyak dipelajari,
sehingga A. mellifera digunakan sebagai
pembanding
untuk
hewan
lainnya.
Berdasarkan analisis cDNA, gen UVop A.
mellifera terdiri atas tujuh intron dan delapan
ekson (Bellingham et al. 1997). Kedelapan
ekson terdiri atas 377 asam amino atau 1131
pasang basa (pb). Analisis lebih lanjut oleh
Bellingham et al. (1997) menunjukkan bahwa
panjang total intron sebesar
861 pb.
Sepengetahuan kami, pada A. cerana belum
ada data tentang UVop.
Tujuan penelitian ini adalah untuk
mengkarakterisasi UVop pada lebah A.
cerana.

METODE
Objek Penelitian
Objek pe