Analisis Keragaman Genetik Beberapa Origin Tanaman Kelapa Sawit (Elaeisguineensis Jacq.) Menggunakan Primer Spesifik Ily-2 dan Primer SSR
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kelapa sawit (Elaeis guineensisJacq.) merupakan komoditas perkebunan
unggulan dan utama Indonesia. Tanaman yang produk utamanya terdiri dari
minyak sawit (CPO) dan minyak inti sawit (KPO)ini memiliki nilai ekonomis
yang
tinggi
dan
yang
terbesar
menjadi
salah
dibandingkan
satu
dengan
penyumbang
komoditas
devisa
perkebunan
negara
lainnya
(EffendidanWidararho, 2011).
Menurut Direktorat Jendral Perkebunan (2016) Pengembangan komoditas
ekspor kelapa sawit terus meningkat dari tahun ke tahun, terlihat dari rata-rata laju
pertumbuhan
luas
areal
kelapa
sawit
selama
2004
-
2014
sebesar
7,67%,sedangkan produksi kelapa sawit meningkat rata-rata 11,09% per tahun.
Pada Tahun 2014 luas areal kelapa sawit mencapai 10,9 juta Ha dengan produksi
29,3 juta ton CPO. Luas areal menurut status pengusahaannya milik rakyat
(Perkebunan Rakyat) seluas 4,55 juta Ha atau 41,55% dari total luas areal, milik
negara (PTPN) seluas 0,75 juta Ha atau 6,83% dari total luas areal, milik swasta
seluas 5,66 juta Ha atau 51,62%, swasta terbagi menjadi 2 (dua) yaitu
swasta
asing
seluas
0,17
juta
Ha
atau
1,54%
dan
sisanya
dalam
famili
lokal
(Direktorat Jenderal Perkebunan, 2016).
Tanaman
kelapa
sawit
termasuk
Arecaceae,
subfamiliCocoideae, tribe Cocoineae, dangenus Elaeis. Genus Elaeis terdiri dari
dua sepecies yaitu E.guineensis Jacq. yang dikenal sebagai kelapa sawit
dariAfrika danE. oleifera Cortez yang dikenal juga dengankelapa sawit asal
1
Universitas Sumatera Utara
2
Amerika Latin Kelapa sawitmerupakan tanaman monokotil menyerbuk silang
dengangenom diploid mempunyai 16 pasang kromosom (2n = 2x =32). Ukuran
genom sawityang diestimasi berdasarkanteknik flow cytometry adalah sebesar
3,79
pico gram/2Csetara dengan sekitar 1,8 x 109 pasang basa (Rival et al, 1997).
Berdasarkan hasil penelitiannya Maizura,et al(2006) menemukan bahwa
hasil analisa keragaman dari plasma nutfah lainnya yang berasal dari Nigeria,
Kongo DR, Tanzania, Angola, Senegal, Sierra Leone dan Guinea menunjukkan
bahwa populasi liar ini memiliki alel asing yangtidak dimiliki oleh populasi Deli
Dura.
Perkembangan areal tanaman kelapa sawit di Indonesia mengalami
peningkatan yang pesat dari tahun ke tahun. Indonesia menjadi negara produsen
kelapa sawit terbesar dengan luas areal sebesar 7,07 juta hektar dan produksi CPO
mencapai 18.46 juta ton dengan perincian 2,56 juta hektar merupakan
perkebunanrakyat (PR) dengan produksi 5,08 juta ton minyak sawit, 687 ribu
hektar merupakan perkebunan besar Negara (PBN) dengan produksi sebesar
2,31 juta ton minyak sawit, serta 3,36 juta hektar perkebunan besar swasta (PBS)
dengan
produksi
sebesar
8,99
juta
ton
minyak
sawit
(Direktorat Jenderal Perkebunan, 2016).
Keanekaragaman genetik dapat terjadi karena adanya perubahan
nukleotida penyusun DNA.Perubahan ini mungkin dapat mempengaruhi fenotipe
suatu organisme yang dapat dilihat secara langsung atau mempengaruhi reaksi
individu terhadap lingkungan tertentu. Secara umum keanekaragaman genetik dari
Universitas Sumatera Utara
3
suatu populasi dapat terjadi karena adanya mutasi, rekombinasi, atau migrasi gen
dari satu tempat ke tempat lain (Suryanto, 2003).
Untuk mempelajari keanekaragaman genetik pada tanaman dapat
dilakukan dengan cara analisis langsung terhadap sifat morfologiagronomi,
melalui penggunaan penanda tertentu baik pada tingkat sitologi maupun
molekuler, ataupun melalui analisis kimiawi jaringan tanaman. Penanda adalah
karakter yang dapat diturunkan dan berasosiasi dengan genotipe tertentu.Penanda
molekuler meliputi penanda isozim dan penanda DNA.Penanda isozim
bermanfaat untuk melihat adanya polimorfisme enzim.Sedangkan penanda DNA
dapat digunakan untuk menganalisis keanekaragaman genetik dengan lebih baik
karena penanda DNA mampu menampakkan polimorfisme pola pita DNA dalam
jumlah banyak, konsisten dan tidak dipengaruhi lingkungan (Sumarsono, 2000).
Informasi hubungan genetik antara individu di dalam dan antar spesies
kelapa sawit mempunyai kegunaan penting bagi perbaikan tanaman yang
memungkinkan
untuk
memperoleh
sifat-sifat
yang
menguntungkan
(Singhet al, 2007).
Dalam
pemuliaan
tanaman,
keragaman
dalam
populasi
tanaman
mempunyai arti yang sangat penting untuk pengembangan sumber genetik yang
diperlukan dalam pemuliaan tanaman (Karsinah, 2002).Tingkat keragaman
individu dalam populasi menggambarkan status keberadaan spesies tersebut di
alam.Populasi dengan keragaman genetik yang tinggi mempunyai peluang hidup
yang lebih baik karena mempunyai kemampuan yang lebih baik untuk beradaptasi
dengan lingkungannya (Anwaret al, 1985).
Universitas Sumatera Utara
4
Mesokarpa buah kelapa sawit merupakan sumber penghasil minyak
terbesar pada tanaman kelapa sawit. Perbaikan kualitas minyak yang dihasilkan
mesokarpa penting dilakukan untuk perkembangan industri kelapa sawit pada
masa sekarang dan yang akan datang. Kualitas minyak berkaitan erat dengan
biosintesis pembentukan asam lemak dan perbandingan komposisi asam lemak
jenuh dan asam lemak tidak jenuh yang dihasilkan tanaman, kualitas minyak
berkorelasi dengan kandungan asam lemak tidak jenuh, semakin tinggi kandungan
asam lemak tidak jenuh (asam oleat) kualitas minyak juga semakin tinggi.
Lintasan pembentukan asam lemak tidak jenuh pada kelapa sawit diawali oleh
aktifitas gen SAD .Ini merupakan gen kunci yang mempengaruhi pembentukan
asam lemak tidak jenuh pada kelapa sawit, baik asam oleat
yang
merupakanmonounsaturated fatty acid (MUFA) maupun asam linoleat dan
linolenat (PUFA)(Rismayanti, 2014).
Kandungan dan komposisi asam lemak yang ada pada E.guineensis
mengindikasikan adanya perbedaan gen penyandi enzim yang berperanan dalam
lintasan biosintesis pada pembentukan asam lemak pada genom kedua tanaman
tersebut. Perbedaan ini dapat diidentifikasi dengan mengevaluasi keragaman
DNAsekuens dari masing-masing gen terkait menggunakan teknologi molekuler.
Keberhasilan dalam manipulasi komposisi asam lemak dalam beberapa
tumbuhan transgenik telah banyak dilaporkan. Sebagai contoh adalah peningkatan
komposisi asam lemak dalam biji rep transgenik melalui pemindahan
mRNAantisense untuk stearoil-ACP desaturase (Knutzon et al, 992) dan produksi
asam laurik di dalam biji rep transgenik melalui pemindahan gen lauroilACPthiosterase yang diperolehdari California Bay (Voelker et al,1992). Pada
Universitas Sumatera Utara
5
dasarnya komposisi asam lemak suatu tumbuhan tergantung kepada spesies,
genus,atau famili suatu tumbuhan. Sebagai contoh, minyak tumbuhan yang
diperolehi dari famili Brassicaceamempunyai tingkat asam erusik yang tinggi (20
–50%), sementara minyak tumbuhan dari familiUmbelliferae mempunyai tingkat
asam etroselinik yang tinggi (60 –85%) (Gunstone et al,1986).
Pada proses pemuliaan maupun studi genetik tanaman, marka molekuler
sangat efisien untuk menganalisiskekerabatan, pemetaan gen, dan marker-assisted
selection(MAS). MarkaSimple Sequence Repeats (SSR) dapat digunakan dalam
studi genetik dan pemuliaan karena berbagai keunggulannya, diantaranya
lokasinya yang menyebar di seluruh genom tanaman, multi alelik, dan mudah
diamplifikasi denganteknik Polymerase Chain Reaction (PCR). Untuk saat ini
marka SSR merupakan marka paling prospektif (Arumsari, 2013).
Tujuan Penulisan
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis keragaman genetikbeberapa
origin Kelapa Sawit (E. guineensis.)menggunakanprimer Spesifik ILY-2 dan
primer SSR.
Kegunaan Penulisan
Sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana di Program
Studi Agroteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan dan
sebagai bahan informasi bagi pihak yang membutuhkansecara konvensional
maupun modern dengan pendekatan bioteknologi.
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diperoleh dari mengidentifikasi fragmen DNA genomik kelapa
sawit hasil PCR dengan menggunakan primer spesifik untuk asam oleat dan primer
Universitas Sumatera Utara
6
SSR adalah tersedianya beberapa informasi mengenai gen yang memetakan lintasan
biosintesis asam oleat pada tanaman kelapa sawit dan memperoleh kelapa sawit
unggul.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kelapa sawit (Elaeis guineensisJacq.) merupakan komoditas perkebunan
unggulan dan utama Indonesia. Tanaman yang produk utamanya terdiri dari
minyak sawit (CPO) dan minyak inti sawit (KPO)ini memiliki nilai ekonomis
yang
tinggi
dan
yang
terbesar
menjadi
salah
dibandingkan
satu
dengan
penyumbang
komoditas
devisa
perkebunan
negara
lainnya
(EffendidanWidararho, 2011).
Menurut Direktorat Jendral Perkebunan (2016) Pengembangan komoditas
ekspor kelapa sawit terus meningkat dari tahun ke tahun, terlihat dari rata-rata laju
pertumbuhan
luas
areal
kelapa
sawit
selama
2004
-
2014
sebesar
7,67%,sedangkan produksi kelapa sawit meningkat rata-rata 11,09% per tahun.
Pada Tahun 2014 luas areal kelapa sawit mencapai 10,9 juta Ha dengan produksi
29,3 juta ton CPO. Luas areal menurut status pengusahaannya milik rakyat
(Perkebunan Rakyat) seluas 4,55 juta Ha atau 41,55% dari total luas areal, milik
negara (PTPN) seluas 0,75 juta Ha atau 6,83% dari total luas areal, milik swasta
seluas 5,66 juta Ha atau 51,62%, swasta terbagi menjadi 2 (dua) yaitu
swasta
asing
seluas
0,17
juta
Ha
atau
1,54%
dan
sisanya
dalam
famili
lokal
(Direktorat Jenderal Perkebunan, 2016).
Tanaman
kelapa
sawit
termasuk
Arecaceae,
subfamiliCocoideae, tribe Cocoineae, dangenus Elaeis. Genus Elaeis terdiri dari
dua sepecies yaitu E.guineensis Jacq. yang dikenal sebagai kelapa sawit
dariAfrika danE. oleifera Cortez yang dikenal juga dengankelapa sawit asal
1
Universitas Sumatera Utara
2
Amerika Latin Kelapa sawitmerupakan tanaman monokotil menyerbuk silang
dengangenom diploid mempunyai 16 pasang kromosom (2n = 2x =32). Ukuran
genom sawityang diestimasi berdasarkanteknik flow cytometry adalah sebesar
3,79
pico gram/2Csetara dengan sekitar 1,8 x 109 pasang basa (Rival et al, 1997).
Berdasarkan hasil penelitiannya Maizura,et al(2006) menemukan bahwa
hasil analisa keragaman dari plasma nutfah lainnya yang berasal dari Nigeria,
Kongo DR, Tanzania, Angola, Senegal, Sierra Leone dan Guinea menunjukkan
bahwa populasi liar ini memiliki alel asing yangtidak dimiliki oleh populasi Deli
Dura.
Perkembangan areal tanaman kelapa sawit di Indonesia mengalami
peningkatan yang pesat dari tahun ke tahun. Indonesia menjadi negara produsen
kelapa sawit terbesar dengan luas areal sebesar 7,07 juta hektar dan produksi CPO
mencapai 18.46 juta ton dengan perincian 2,56 juta hektar merupakan
perkebunanrakyat (PR) dengan produksi 5,08 juta ton minyak sawit, 687 ribu
hektar merupakan perkebunan besar Negara (PBN) dengan produksi sebesar
2,31 juta ton minyak sawit, serta 3,36 juta hektar perkebunan besar swasta (PBS)
dengan
produksi
sebesar
8,99
juta
ton
minyak
sawit
(Direktorat Jenderal Perkebunan, 2016).
Keanekaragaman genetik dapat terjadi karena adanya perubahan
nukleotida penyusun DNA.Perubahan ini mungkin dapat mempengaruhi fenotipe
suatu organisme yang dapat dilihat secara langsung atau mempengaruhi reaksi
individu terhadap lingkungan tertentu. Secara umum keanekaragaman genetik dari
Universitas Sumatera Utara
3
suatu populasi dapat terjadi karena adanya mutasi, rekombinasi, atau migrasi gen
dari satu tempat ke tempat lain (Suryanto, 2003).
Untuk mempelajari keanekaragaman genetik pada tanaman dapat
dilakukan dengan cara analisis langsung terhadap sifat morfologiagronomi,
melalui penggunaan penanda tertentu baik pada tingkat sitologi maupun
molekuler, ataupun melalui analisis kimiawi jaringan tanaman. Penanda adalah
karakter yang dapat diturunkan dan berasosiasi dengan genotipe tertentu.Penanda
molekuler meliputi penanda isozim dan penanda DNA.Penanda isozim
bermanfaat untuk melihat adanya polimorfisme enzim.Sedangkan penanda DNA
dapat digunakan untuk menganalisis keanekaragaman genetik dengan lebih baik
karena penanda DNA mampu menampakkan polimorfisme pola pita DNA dalam
jumlah banyak, konsisten dan tidak dipengaruhi lingkungan (Sumarsono, 2000).
Informasi hubungan genetik antara individu di dalam dan antar spesies
kelapa sawit mempunyai kegunaan penting bagi perbaikan tanaman yang
memungkinkan
untuk
memperoleh
sifat-sifat
yang
menguntungkan
(Singhet al, 2007).
Dalam
pemuliaan
tanaman,
keragaman
dalam
populasi
tanaman
mempunyai arti yang sangat penting untuk pengembangan sumber genetik yang
diperlukan dalam pemuliaan tanaman (Karsinah, 2002).Tingkat keragaman
individu dalam populasi menggambarkan status keberadaan spesies tersebut di
alam.Populasi dengan keragaman genetik yang tinggi mempunyai peluang hidup
yang lebih baik karena mempunyai kemampuan yang lebih baik untuk beradaptasi
dengan lingkungannya (Anwaret al, 1985).
Universitas Sumatera Utara
4
Mesokarpa buah kelapa sawit merupakan sumber penghasil minyak
terbesar pada tanaman kelapa sawit. Perbaikan kualitas minyak yang dihasilkan
mesokarpa penting dilakukan untuk perkembangan industri kelapa sawit pada
masa sekarang dan yang akan datang. Kualitas minyak berkaitan erat dengan
biosintesis pembentukan asam lemak dan perbandingan komposisi asam lemak
jenuh dan asam lemak tidak jenuh yang dihasilkan tanaman, kualitas minyak
berkorelasi dengan kandungan asam lemak tidak jenuh, semakin tinggi kandungan
asam lemak tidak jenuh (asam oleat) kualitas minyak juga semakin tinggi.
Lintasan pembentukan asam lemak tidak jenuh pada kelapa sawit diawali oleh
aktifitas gen SAD .Ini merupakan gen kunci yang mempengaruhi pembentukan
asam lemak tidak jenuh pada kelapa sawit, baik asam oleat
yang
merupakanmonounsaturated fatty acid (MUFA) maupun asam linoleat dan
linolenat (PUFA)(Rismayanti, 2014).
Kandungan dan komposisi asam lemak yang ada pada E.guineensis
mengindikasikan adanya perbedaan gen penyandi enzim yang berperanan dalam
lintasan biosintesis pada pembentukan asam lemak pada genom kedua tanaman
tersebut. Perbedaan ini dapat diidentifikasi dengan mengevaluasi keragaman
DNAsekuens dari masing-masing gen terkait menggunakan teknologi molekuler.
Keberhasilan dalam manipulasi komposisi asam lemak dalam beberapa
tumbuhan transgenik telah banyak dilaporkan. Sebagai contoh adalah peningkatan
komposisi asam lemak dalam biji rep transgenik melalui pemindahan
mRNAantisense untuk stearoil-ACP desaturase (Knutzon et al, 992) dan produksi
asam laurik di dalam biji rep transgenik melalui pemindahan gen lauroilACPthiosterase yang diperolehdari California Bay (Voelker et al,1992). Pada
Universitas Sumatera Utara
5
dasarnya komposisi asam lemak suatu tumbuhan tergantung kepada spesies,
genus,atau famili suatu tumbuhan. Sebagai contoh, minyak tumbuhan yang
diperolehi dari famili Brassicaceamempunyai tingkat asam erusik yang tinggi (20
–50%), sementara minyak tumbuhan dari familiUmbelliferae mempunyai tingkat
asam etroselinik yang tinggi (60 –85%) (Gunstone et al,1986).
Pada proses pemuliaan maupun studi genetik tanaman, marka molekuler
sangat efisien untuk menganalisiskekerabatan, pemetaan gen, dan marker-assisted
selection(MAS). MarkaSimple Sequence Repeats (SSR) dapat digunakan dalam
studi genetik dan pemuliaan karena berbagai keunggulannya, diantaranya
lokasinya yang menyebar di seluruh genom tanaman, multi alelik, dan mudah
diamplifikasi denganteknik Polymerase Chain Reaction (PCR). Untuk saat ini
marka SSR merupakan marka paling prospektif (Arumsari, 2013).
Tujuan Penulisan
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis keragaman genetikbeberapa
origin Kelapa Sawit (E. guineensis.)menggunakanprimer Spesifik ILY-2 dan
primer SSR.
Kegunaan Penulisan
Sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana di Program
Studi Agroteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan dan
sebagai bahan informasi bagi pihak yang membutuhkansecara konvensional
maupun modern dengan pendekatan bioteknologi.
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diperoleh dari mengidentifikasi fragmen DNA genomik kelapa
sawit hasil PCR dengan menggunakan primer spesifik untuk asam oleat dan primer
Universitas Sumatera Utara
6
SSR adalah tersedianya beberapa informasi mengenai gen yang memetakan lintasan
biosintesis asam oleat pada tanaman kelapa sawit dan memperoleh kelapa sawit
unggul.
Universitas Sumatera Utara