Keragaman Genetik Ikan Cakalang (Katsuwonus pelamis) dari Kab.Jembrana dan Karangasem, Bali.
Keragaman Genetik Ikan Cakalang (Katsuwonus pelamis) dari Kabupaten Jembrana dan Karangasem, Bali [Fakhrurrasi Fakhri, dkk.]
KERAGAMAN GENETIK IKAN CAKALANG (Katsuwonus pelamis)
DARI KABUPATEN JEMBRANA DAN KARANGASEM, BALI
GENETIC DIVERSITY OF SKIPJACK TUNA (Katsuwonus pelamis)
FROM JEMBRANA AND KARANGASEM REGENCIES, BALI
FAkhrurrAsI FAkhrI1, InnA nArAyAnI1, I.G.nGurAh kAde mAhArdIkA2
Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana
2
Indonesian Biological Research Centre, Universitas Udayana
Email:in86narayani@yahoo.com
1
IN TISARI
Penelitian ini bertujuan untuk m engetahui keragam an genetik ikan cakalang (Katsuw onus pelam is) yang ada
di Kabupaten J em brana dan Karangasem , Bali. Sam pel DNA diam bil dari 30 ekor di kabupaten J em brana dan
30 ekor di kabupaten Karangasem . Ekstraksi DNA dilakukan dengan m enggunakan chelex 10% dan ampliikasi
menggunakan metode PCR dengan konigurasi HotStart pada control region DNA m itokondria, m enggunakan
prim er forw ard CRK dan primer reverse CRE. Analisis ilogenetika dilakukan dengan menggunakan metode
Neighbor Joining dengan m odel Kim ura 2-param eter. Variasi dari setiap sekuen diperoleh dengan m enghitung
jum lah, persentase dari tiap haplotipe, keragam an haplotipe (hd) dan keragaman nukleotida (π) menggunakan
program DnaSP 5.10 . Analisis Fst (Fixation Index) berdasarkan frekuensi haplotipe m enggunakan Arlequin 3.1.
Haplotipe pada sam pel J em brana berjum lah 28 haplotipe dan sam pel Karangasem berjum lah 15 haplotipe dengan
nilai hd secara keseluruhan yaitu 0,997±0,006 dan untuk keragaman nukleotida (π) sebesar 0,04694. Nilai Fst
yang diperoleh yaitu -0 ,0 0 334 dan Fst P sebesar 0 ,90 918±0 ,0 10 0 , m enunjukkan bahwa populasi ikan cakalang
di Kabupaten J em brana dan Karangasem berasal dari populasi induk yang sam a.
Kata kunci : keragam an genetik, ikan cakalang (Katsuw onus pelam is), Jem brana, Karangasem , keragam an
haplotipe.
ABSTRACT
This research aim ed to determ ine the genetic diversity of skipjack (Katsuw onus pelam is) from J em brana and
Karangasem Regencies, Bali. DNA samples were collected from 30 individual ish in the Jembrana district and 30
individuals in the district of Karangasem. DNA extraction was conducted using chelex 10% and the ampliication
using PCR method with HotStart coniguration on mitochondrial DNA control region, with CRK forward primer and
CRE reverse prim er. Phylogenetic analysis was perform ed in Neighbor J oining m ethod with Kim ura 2-param eter
m odels. Variations of each sequences were obtained by calculating the num ber, the percentage of each haplotype,
haplotype diversity (hd) and nucleotide diversity (π) analysed in DnaSP 5:10 program. Analysis Fst (Fixation Index)
based on haplotype frequencies using Arlequin 3.1. There was 29 haplotypes identiied from Jembrana population,
and 15 from Karangasem . The haplotype diversity value was 0 .997 ± 0 .0 0 6, and the nucleotide diversity value
was of 0.04694. Fixation Index conirmed that both populations were phylogenetically originated from the same
descendant cannot be diferentiated (P values of 0.90918 ± 0.0100).
Key w ords: genetic variation, skipjack tuna (Katsuw onus pelam is) haploty pe diversity .
PEN D AH U LU AN
Kepulauan In don esia terletak di an tara Sam udera
Pasiik dan Samudera Hindia. Ikan cakalang merupakan
salah satu kom oditi ikan tangkap di perairan tersebut
yang bernilai ekonom i tinggi setelah tuna sirip biru dan
tuna sirip kuning dan sangat dim inati terutam a untuk
industri ikan kaleng karena m em iliki kandungan gizi
yan g tin ggi dan len gkap serta dagin gn ya yan g relatif
lembut. Ikan cakalang juga banyak dijual dalam keadaan
beku sebagai kom oditi ekspor dan dijual dalam keadaan
segar maupun dikalengkan bahkan di beberapa daerah di
Indonesia ada yang m enggunakannya sebagai ikan asap.
Ikan cakalang atau skipjack tuna term asuk ke dalam
fam ili Scom bridae dan digolongkan sebagai ikan tuna.
Ikan cakalan g akan m en jad i t an gkap an alt er n at if
ketika tuna sirip biru terancam punah dan stok tuna
sir ip ku n in g m u lai m en u r u n akibat p en an gkap an
yan g berlebihan (IOTC Report, 20 13). Men urut data
Kem enterian Kelautan dan Perikanan RI tahun 20 13,
hal in i disebabkan karen a terjadi kelebihan tan gkap
pada beberapa spesies tun a (Berita Negara Republik
11
JURNAL BIOLOGI VOLUME 19 NO.1 JUNI 2015
Indonesia 20 13)
Var iasi gen et ik d ar i su at u p op u lasi m er u p akan
gam bar an ad an ya p er bed aan in tr asp esies. Den gan
berkem ban gn ya tekn ologi, m un cul berbagai m acam
m etode baru di bidan g m olekuler. Berdasarkan hasil
studi yang telah dilakukan secara m eristik, m orfom etrik
dan elektroforesis karakter dari ikan cakalan g yan g
ber ada di Sam uder a Pasifik, bah wa var iasi gen etik
ikan cakalan g san gat kecil dan m en un jukkan sedikit
per bedaan an tar in dividu dar i kedalam an laut yan g
ber beda (Argue, 1981). Penelitian ini dilakukan untuk
m engetahui variasi DNA ikan cakalang di wilayah Bali.
50 °C), pem an jan gan fragm en (45 detik den gan suhu
72°C). Sem ua siklus diulang sebanyak 38 kali. Untuk
penyem purnaan, tahap akhir pem anjangan dilakukan
selama 10 menit pada suhu 72°C) dan tahap penyimpanan
pada suhu 24°C selam a 1 m enit.
Ele ktro fo re s is
DNA hasil ampliikasi dielektroforesis pada gel agarosa
1% dalam SB (sodium borat) bufer yang mengandung
etidium brom ida pada tegangan 10 0 Volt, dengan arus
400 mA selama 30 menit. Selanjutnya visualisasi fragmen
DNA menggunakan translum inator ultraviolet (UV) dan
didokum entasi dengan kam era digital.
MATERI D AN METOD E
Pen gam bilan sam pel ikan cakalan g dilaku kan di
Tem p at Pelelan gan Ikan (TPI) Pen gam ben gan , d i
Kabupaten J em brana pada bulan Novem ber 20 13 dan
Pasar Karan gasem pada bulan J an uari 20 14 m asin gmasing sebanyak 30 sampel. Sampel yang diambil adalah
sirip punggung berukuran 1x1 m m dan disim pan dalam
tabung yang sudah diisi etanol 96%.
Eks traks i D N A
Potongan sirip punggung (sekitar 1x1 m m ) tersebut
dipin dahkan ke dalam tabung eppendorf yang sudah
berisi 250 µl larutan chelex 10 % dalam ddH 2 O (Walsh et
al., 1991) lalu diuraikan dengan vortex selam a 1 m enit.
Kem udian, cam puran disentrifuge (80 0 0 rpm ) selam a
1 m enit m enggunakan m icrocentrifuge, dan diinkubasi
selam a 60 m enit pada suhu 95°C m enggunakan heating
block. Sam pel diuraikan kem bali dengan vortex selam a
1 m enit dan disentrifuge selam a 1 m enit (80 0 0 rpm ).
Sam pel DNA berupasupernatan diam bil dan disim pan
dalam lem ari es pada suhu 2°-8°C sam pai digunakan
lebih lanjut.
Am plifikas i
Am p lifika si d a er a h con t r ol r eg ion p a d a DNA
m itokon d r ia d ilaku kan m en ggu n akan p r im er CRK
(5’-AGCTC AGCGC CAGAG CGCCG GTCTT GTAAA) dan
CRE (5’-CCTGA AGTAG GAACC AGATG) (Lee, et al.,
1995) Proses ampliikasi diawali dengan pembuatan 2
buah m asterm ix. Master m ix I terdiri dari 5,5 µl ddH 2 O,
1,5 µl 10 x PCR Bufer (PE-II), 2,5 µl dNTPs (8 m M),
2,0 µl MgCl2 solution (25 m M), 1,25 µl prim er CRK (10
µM), 1,25 µl prim er CRE (10 µM) (Lee et al., 1995).
Master m ix II terdiri dari 9 µl ddH 2 O, 1 µl 10 X PCR
Bufer (PE-II), 0 ,125 µl PE Am plitaq (5 units/ µl). Master
m ix I dim asukkan ke dalam tabung PCR yang sudah
berisi 1 µl DNA tem plate. Setelah itu 14 µl m asterm ix
I dan dim asukkan ke dalam tabung eppendorf khusus
untuk PCR. Tabung tersebut dimasukkan ke dalam mesin
penyiklus DNA (Therm al Cy cler, Applied Biosy stem →,
Massach ussets, USA). Suh u din aikkan h in gga 8 0 °C
d an d im asu kkan m aster m ix II ke d alam m asin gmasing tabung PCR. Konigurasi suhu ampliikasi yang
digunakan adalah sebagai berikut: fase pra-denaturasi
(15 detik pada suhu 94°C), denaturasi (30 detik pada
suhu 94°C), penem pelan prim er (30 detik pada suhu
12
Se ku e n s in g
Sekuensing fragmen DNA hasil ampliikasi dilakukan
di UC Berkeley DNA Sequencing Facility, USA.
An alis is D ata
Sekuen hasil penjajaran dianalisis dengan menggunakan
Clustal W dalam program MEGA 5 (Tam ura et al., 20 11)
kem udian diban din gkan den gan sekuen yan g ada di
Gen Bank m enggunakan fasilitas BLAST (Basic Local
Alignm ent Search Tool) yang terdapat dalam situs NCBI
(http:/ / w w w .n cbi.n lm .n ih.gov ). Analisis ilogenetika
d ilaku kan d en gan m en ggu n akan m etod e Neigh bor
J oining (Tam ura et al., 20 11).
Variasi dari setiap sekuen dihitung untuk m engetahui
jum lah dan persentase dari tiap haplotipe, keragam an
h aplotipe (haploty pe div ersity , hd) dan keragam an
nukleotida (π) yang diolah menggunakan program
DnaSP 5.10 (Rozas et al., 20 0 3). Selanjutnya dilakukan
analisis Fst (Fixation Index) untuk m elihat perbedaan
a n t a r p o p u la s i b e r d a s a r ka n fr e ku e n s i h a p lo t ip e
menggunakan program Arlequin 3.5 (Excoier et al.,
20 10 ).
H ASIL
Hasil ampliikasi produk PCR dari 60 sampel yang
diperoleh dari kabupaten J em brana dan Karangasem ,
Bali, dapat dilihat pada gam bar dibawah ini.
Gambar 1. Visualisasi hasil elektroforesis sampel kabupaten Karangasem
(KR1-KR12) dan kabupaten Jembrana (NG1). M: DNA 100 bp
ladder Pita dibawah 400 bp adalah primer dimer
Dari hasil elektroforesis, 60 sam pel sirip cakalan g
hanya 44 sam pel yang tam pak pada Gam bar 1. Hasil
sekuensing dapat terbaca dengan baik berkisar antara
50 8 -532) bp. H asil an alisis den gan fasilitas BLAST
Keragaman Genetik Ikan Cakalang (Katsuwonus pelamis) dari Kabupaten Jembrana dan Karangasem, Bali [Fakhrurrasi Fakhri, dkk.]
m enunjukkan bahwa ikan cakalang yang diperoleh di
Kabupaten J em bran a dan Karan gasem dikon firm asi
sebagai sp esies Ka t su w on u s p ela m is. Sem u a d at a
diregistrasi di GenBank dengan kode akses KM0 94130 KM0 94173.
Analisis keragam an haplotipe m enggunakan program
DnaSP 5.10 m enghasilkan 41 haplotipe, di m ana sam pel
J em brana berjum lah 28 haplotipe dan Karangasem 15
haplotipe dengan 2 haplotipe terdapat di kedua lokasi.
Nilai hd secara keseluruhan adalah 0 ,997±0 ,0 0 6 dan
untuk keragaman nukleotida (π) sebesar 0,04694.
Tabel 1.
Jumlah sampel (n), jumlah haploipe (h), keragaman haploipe
(hd) dan keragaman nukleoida (π) ikan cakalang (K. pelamis) dari
populasi Jembrana dan Karangasem, Bali.
Lokasi
Jembarana
Karangasem
Keseluruhan
N
29
15
44
h
28
15
41
π
0,04684
0,04995
0,04694
Hd
0,998±0,010
1,000-0,024
0,997±0,006
Hasil analisis ilogenetik untuk melihat kekerabatan
antarhaplotipe m enggunakan m etode Neighbor J oining
dengan m odel Kim ura 2-param eter m enyatakan bahwa
terdapat dua grup (clade) ikan cakalang yaitu G1 dan
G2 (Gam bar 2).
Hap 21
37
23
Hap 26
Hap 25
9
Hap 3
13
Hap 9
33
Hap 32
Hap 23
7
14
Hap 37
7
Hap 2
7
Hap 5
Hap 7
49
3
Hap 16
64
G2C
Hap 33
24
Hap 41
31
Hap 18
36
31
Hap 19
Hap 35
Hap 14
61
15
36
Hap 20
7
Hap 4
55
JF752032
Hap 10
25
Hap 28
68
Hap 12
Hap 1
76
Hap 15
57
16
Hap 40
37
73
Hap 24
24
Hap 13
9
G2B
Hap 29
Hap 39
8
Hap 6
26
Hap 30
38
Hap 38
85
JF752330
91
Hap 27
Hap 17
86
66
G2A
Hap 34
Hap 31
29
81
Hap 8
Hap 11
60
37
G1
Hap 22
Hap 36
Thunnus albacares KC165948
0. 02
Gambar 2. Pohon ilogeni yang menunjukkan kekerabatan antarhaploipe
dalam populasi ikan cakalang dari Jembrana dan Karangasem,
Bali, dengan metode Neighbor Joining dan model Kimura 2-parameter. Sampel dengan kode NG berasal dari Jembrana dan
KR dari Karangasem. Sekuens standar Katsuwonus pelamis dari
GenBank dengan kode akses ditandai dengan kotak persegi ().
Data haplotipe dianalisis untuk m endapatkan nilai
Fst dan P m en ggun akan program Arlequin 3.5. Nilai
Fst yang diperoleh adalah -0 ,0 0 334 dan nilai P dari Fst
sebesar 0 ,90 918±0 ,0 10 0 .
PEMBAH ASAN
Pada h asil pen elitian in i, didapat n ilai h d secara
keseluruhan yaitu 0 ,997±0 ,0 0 6, dengan nilai hd pada
sam pel J em brana adalah 0 ,998±0 .0 10 dan Karangasem
1,000-0,024 (nilai hd ≥00,5≤1 keragaman haplotipe tinggi). Nilai
ini m enunjukkan bahwa populasi ikan cakalang pada
daerah J em bran a dan Karan gasem m em iliki tin gkat
keragam an haplotipe tinggi. H aplotipe yang beragam
ini m enunjukkan tingkat keragam an genetik yang tinggi
dalam suatu populasi. Sem akin beragam haplotipe dari
dua daerah tersebut m aka tingkat keragam an genetik
akan sem akin tinggi dan begitu juga sebaliknya (Sm ith
dan Chesser, 1981). Nilai hd pada lokasi J em brana (28
sampel) lebih rendah dibandingkan dengan Karangasem
(15 sam pel), yang berarti bahwa sam pel dari J em brana
memiliki tingkat keragaman yang lebih rendah dibanding
dengan sam pel dari Karangasem .
Pada penelitian ini diperoleh hasil adanya kedekatan
genetik dengan data genetik ikan cakalang dengan melihat
hasil sekuen DNA dan diperoleh tingkat hom ologi 9699%. Temuan ini serupa dengan pola umum genetik ikan
tuna secara um um di dunia, yaitu bahwa populasi ikan
tuna dunia sangat bervariasi dan terjadi pencam puran
antarpopulasi pada saat migrasi dalam rentang laut yang
luas yang disebut panm ictic species. Panm ictic species
m em iliki kem am puan in dividu dalam suatu populasi
untuk bergerak bebas dalam habitatnya yang m encapai
ribuan kilom eter dan akan terjadi perkawin an bebas
antar populasi (Dobzhansky, 1950 ).
Perbedaan populasi kedua daerah tersebut dianalisa
den gan uji Fst, hasil yan g diperoleh yaitu -0 ,0 0 334
(nilai Fst ≥ 0 < 0,5 tidak berbeda nyata, Fst >
0,5 ≤1 berbeda nyata). Nilai Fst dari penelitian ini
(-0 ,0 0 334) menunjukkan bahwa populasi J embrana dan
Karangasem tidak berbeda nyata. Walaupun keragam an
haplotipenya tinggi dalam kedua populasi, nam un nilai
dari keragaman nukleotidanya rendah. Sebaran haplotipe
pada kedua lokasi tidak m em perlih atkan perbedaan
st r u kt u r an t ar p op u lasi. Pad a sam p el Kar an gasem
hanya separuhdari sam pel keseluruhan yang berhasil
teram plifikasi seh in gga m en yebabkan n ilai m en jadi
negatif. Nilai Fst dapat bernilai negatif ketika jum lah
sampel sedikit (Bird et al., 20 11). Nilai P dari uji Fst yang
diperoleh adalah 0,90918±0,0100 (jika nilai P ≥00,5≤1 tidak berbeda nyata). Pada tingkat signiikan
0 ,0 5 kedua populasi tidak berbeda nyata.
Hal ini mengindikasikan bahwa populasi ikan cakalang
dari J em bran a dan Karan gsem berasal dari populasi
induk yang sama dan bermigrasi dengan pola yang sama.
SIMPU LAN
Keragam an gen etik ikan cakalan g yan g diperoleh
di kabupaten J em brana dan Karangasem , Bali, sangat
tinggi, nam un diyakini berasal dari populasi induk yang
sam a.
13
JURNAL BIOLOGI VOLUME 19 NO.1 JUNI 2015
U CAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Indonesian
Biodiv ersity R esearch Cen ter (IBRC) yan g diketuai
oleh kepada Prof. Gusti Ngurah Kade Mahardika, yang
telah m em ban tu m en dan ai dan m em bim bin g selam a
penelitian, dan Dita Cahyani (Indonesian Biodiversity
Research Center-IBRC) yang m em bantu selam a proses
analisis keragam an haplotipe.
D AFTAR PU STAKA
Argue, A.W., 1981. Report of the second skipjack survey and assessment programme workshop to review results from genetic
analysis of skipjack blood samples. Tech. Rep. Skipjack Surv.
Assessmt Progm. S. Pacif. Commn (Noumea. New Caledonia)
6, 1-37.
Bird, C.E., A.K. Stephen., E.S. Peter and J .T. Robert. 20 11. Detecting and Measuring Genetic Diferentiation. CrustIssues19.
39:10 -27
Dobzhansky, T. 1950 . Mendelian populations and their evolution.
American Naturalist. 84:40 1-418
Excoier, L., G. Laval and S.Schneider. 2009. Arlequin ver 3.5, An
Integrated Software Package for Population Genetics Data
Analysis. Computational and Molecular Population Genetics Lab (CMPG). Institute of Zoology. University of Berne.
Baltzerstrasse 6. 30 12 Bern, Switzerland
Ely, B., J . Vinas, J .R.A. Bremer, D. Black, L. Lucas, K. Covello, A.V.
Labrie and E. Thelen. 20 0 5. Consequences of the historical
14
demography on the global population structure of two highly
migratory cosmopolitan marine ishes: the yellowin tuna
(Thunnus albacares) and the skipjack tuna (Katsuw onus
pelam is). BMC Evolutionary Biology . 5:19
Lee, W.J ., W.H. Howell, T.D. Kocher. 1995. Structure and Evolution of Teleost Mitochondrial Control Regions. J Mol Evol.
41:54– 66
Peraturan Men teri Kelautan dan Perikan an Nom or PER.29/
MEN/ 20 12 tentang
Pedoman Penyusunan Rencana Pengelolaan Perikanan di
Bidang
Penangkapan Ikan (Berita Negara Republik Indonesia Tahun 20 13
Nomor 46)
Report of the Sixteenth Session of the IOTC Scientiic Committee.
December
20 13
Rozas, J., J.C. Sanchez-DelBarrio., X. Messeguer, and R. Rozas.
20 0 3. DnaSP, DNA poly m orphism analy ses by coalescent
and other m ethods. Bioinform atics 19:2496-2497
Smith, M.H., R.K. Chesser. 1981. Rationale for conserving genetic
variation of ish gen poll. Ecology Bullettin of Stockholm,
23: 119-130 .
Tamura, K., D. Peterson, N. Peterson, G. Stecher, M. Nei, and S.
Kumar. 20 11. MEGA 5 : Molecular Evolutionary Genetics
Analysis Using Maximum Likelihood, Evolutionary Distance
and Maximum Parsimony Methods. Mol.Biol.Evol.10 .10 93.
Walsh, P.S., D.A. Metzger, R. Higuchi. 1991. Chelex-10 0 as a Medium for Simple Extraction of DNA for PCR Based Typing
from Forensic Material. Biotechniques. 10 : 50 6– 513.
KERAGAMAN GENETIK IKAN CAKALANG (Katsuwonus pelamis)
DARI KABUPATEN JEMBRANA DAN KARANGASEM, BALI
GENETIC DIVERSITY OF SKIPJACK TUNA (Katsuwonus pelamis)
FROM JEMBRANA AND KARANGASEM REGENCIES, BALI
FAkhrurrAsI FAkhrI1, InnA nArAyAnI1, I.G.nGurAh kAde mAhArdIkA2
Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana
2
Indonesian Biological Research Centre, Universitas Udayana
Email:in86narayani@yahoo.com
1
IN TISARI
Penelitian ini bertujuan untuk m engetahui keragam an genetik ikan cakalang (Katsuw onus pelam is) yang ada
di Kabupaten J em brana dan Karangasem , Bali. Sam pel DNA diam bil dari 30 ekor di kabupaten J em brana dan
30 ekor di kabupaten Karangasem . Ekstraksi DNA dilakukan dengan m enggunakan chelex 10% dan ampliikasi
menggunakan metode PCR dengan konigurasi HotStart pada control region DNA m itokondria, m enggunakan
prim er forw ard CRK dan primer reverse CRE. Analisis ilogenetika dilakukan dengan menggunakan metode
Neighbor Joining dengan m odel Kim ura 2-param eter. Variasi dari setiap sekuen diperoleh dengan m enghitung
jum lah, persentase dari tiap haplotipe, keragam an haplotipe (hd) dan keragaman nukleotida (π) menggunakan
program DnaSP 5.10 . Analisis Fst (Fixation Index) berdasarkan frekuensi haplotipe m enggunakan Arlequin 3.1.
Haplotipe pada sam pel J em brana berjum lah 28 haplotipe dan sam pel Karangasem berjum lah 15 haplotipe dengan
nilai hd secara keseluruhan yaitu 0,997±0,006 dan untuk keragaman nukleotida (π) sebesar 0,04694. Nilai Fst
yang diperoleh yaitu -0 ,0 0 334 dan Fst P sebesar 0 ,90 918±0 ,0 10 0 , m enunjukkan bahwa populasi ikan cakalang
di Kabupaten J em brana dan Karangasem berasal dari populasi induk yang sam a.
Kata kunci : keragam an genetik, ikan cakalang (Katsuw onus pelam is), Jem brana, Karangasem , keragam an
haplotipe.
ABSTRACT
This research aim ed to determ ine the genetic diversity of skipjack (Katsuw onus pelam is) from J em brana and
Karangasem Regencies, Bali. DNA samples were collected from 30 individual ish in the Jembrana district and 30
individuals in the district of Karangasem. DNA extraction was conducted using chelex 10% and the ampliication
using PCR method with HotStart coniguration on mitochondrial DNA control region, with CRK forward primer and
CRE reverse prim er. Phylogenetic analysis was perform ed in Neighbor J oining m ethod with Kim ura 2-param eter
m odels. Variations of each sequences were obtained by calculating the num ber, the percentage of each haplotype,
haplotype diversity (hd) and nucleotide diversity (π) analysed in DnaSP 5:10 program. Analysis Fst (Fixation Index)
based on haplotype frequencies using Arlequin 3.1. There was 29 haplotypes identiied from Jembrana population,
and 15 from Karangasem . The haplotype diversity value was 0 .997 ± 0 .0 0 6, and the nucleotide diversity value
was of 0.04694. Fixation Index conirmed that both populations were phylogenetically originated from the same
descendant cannot be diferentiated (P values of 0.90918 ± 0.0100).
Key w ords: genetic variation, skipjack tuna (Katsuw onus pelam is) haploty pe diversity .
PEN D AH U LU AN
Kepulauan In don esia terletak di an tara Sam udera
Pasiik dan Samudera Hindia. Ikan cakalang merupakan
salah satu kom oditi ikan tangkap di perairan tersebut
yang bernilai ekonom i tinggi setelah tuna sirip biru dan
tuna sirip kuning dan sangat dim inati terutam a untuk
industri ikan kaleng karena m em iliki kandungan gizi
yan g tin ggi dan len gkap serta dagin gn ya yan g relatif
lembut. Ikan cakalang juga banyak dijual dalam keadaan
beku sebagai kom oditi ekspor dan dijual dalam keadaan
segar maupun dikalengkan bahkan di beberapa daerah di
Indonesia ada yang m enggunakannya sebagai ikan asap.
Ikan cakalang atau skipjack tuna term asuk ke dalam
fam ili Scom bridae dan digolongkan sebagai ikan tuna.
Ikan cakalan g akan m en jad i t an gkap an alt er n at if
ketika tuna sirip biru terancam punah dan stok tuna
sir ip ku n in g m u lai m en u r u n akibat p en an gkap an
yan g berlebihan (IOTC Report, 20 13). Men urut data
Kem enterian Kelautan dan Perikanan RI tahun 20 13,
hal in i disebabkan karen a terjadi kelebihan tan gkap
pada beberapa spesies tun a (Berita Negara Republik
11
JURNAL BIOLOGI VOLUME 19 NO.1 JUNI 2015
Indonesia 20 13)
Var iasi gen et ik d ar i su at u p op u lasi m er u p akan
gam bar an ad an ya p er bed aan in tr asp esies. Den gan
berkem ban gn ya tekn ologi, m un cul berbagai m acam
m etode baru di bidan g m olekuler. Berdasarkan hasil
studi yang telah dilakukan secara m eristik, m orfom etrik
dan elektroforesis karakter dari ikan cakalan g yan g
ber ada di Sam uder a Pasifik, bah wa var iasi gen etik
ikan cakalan g san gat kecil dan m en un jukkan sedikit
per bedaan an tar in dividu dar i kedalam an laut yan g
ber beda (Argue, 1981). Penelitian ini dilakukan untuk
m engetahui variasi DNA ikan cakalang di wilayah Bali.
50 °C), pem an jan gan fragm en (45 detik den gan suhu
72°C). Sem ua siklus diulang sebanyak 38 kali. Untuk
penyem purnaan, tahap akhir pem anjangan dilakukan
selama 10 menit pada suhu 72°C) dan tahap penyimpanan
pada suhu 24°C selam a 1 m enit.
Ele ktro fo re s is
DNA hasil ampliikasi dielektroforesis pada gel agarosa
1% dalam SB (sodium borat) bufer yang mengandung
etidium brom ida pada tegangan 10 0 Volt, dengan arus
400 mA selama 30 menit. Selanjutnya visualisasi fragmen
DNA menggunakan translum inator ultraviolet (UV) dan
didokum entasi dengan kam era digital.
MATERI D AN METOD E
Pen gam bilan sam pel ikan cakalan g dilaku kan di
Tem p at Pelelan gan Ikan (TPI) Pen gam ben gan , d i
Kabupaten J em brana pada bulan Novem ber 20 13 dan
Pasar Karan gasem pada bulan J an uari 20 14 m asin gmasing sebanyak 30 sampel. Sampel yang diambil adalah
sirip punggung berukuran 1x1 m m dan disim pan dalam
tabung yang sudah diisi etanol 96%.
Eks traks i D N A
Potongan sirip punggung (sekitar 1x1 m m ) tersebut
dipin dahkan ke dalam tabung eppendorf yang sudah
berisi 250 µl larutan chelex 10 % dalam ddH 2 O (Walsh et
al., 1991) lalu diuraikan dengan vortex selam a 1 m enit.
Kem udian, cam puran disentrifuge (80 0 0 rpm ) selam a
1 m enit m enggunakan m icrocentrifuge, dan diinkubasi
selam a 60 m enit pada suhu 95°C m enggunakan heating
block. Sam pel diuraikan kem bali dengan vortex selam a
1 m enit dan disentrifuge selam a 1 m enit (80 0 0 rpm ).
Sam pel DNA berupasupernatan diam bil dan disim pan
dalam lem ari es pada suhu 2°-8°C sam pai digunakan
lebih lanjut.
Am plifikas i
Am p lifika si d a er a h con t r ol r eg ion p a d a DNA
m itokon d r ia d ilaku kan m en ggu n akan p r im er CRK
(5’-AGCTC AGCGC CAGAG CGCCG GTCTT GTAAA) dan
CRE (5’-CCTGA AGTAG GAACC AGATG) (Lee, et al.,
1995) Proses ampliikasi diawali dengan pembuatan 2
buah m asterm ix. Master m ix I terdiri dari 5,5 µl ddH 2 O,
1,5 µl 10 x PCR Bufer (PE-II), 2,5 µl dNTPs (8 m M),
2,0 µl MgCl2 solution (25 m M), 1,25 µl prim er CRK (10
µM), 1,25 µl prim er CRE (10 µM) (Lee et al., 1995).
Master m ix II terdiri dari 9 µl ddH 2 O, 1 µl 10 X PCR
Bufer (PE-II), 0 ,125 µl PE Am plitaq (5 units/ µl). Master
m ix I dim asukkan ke dalam tabung PCR yang sudah
berisi 1 µl DNA tem plate. Setelah itu 14 µl m asterm ix
I dan dim asukkan ke dalam tabung eppendorf khusus
untuk PCR. Tabung tersebut dimasukkan ke dalam mesin
penyiklus DNA (Therm al Cy cler, Applied Biosy stem →,
Massach ussets, USA). Suh u din aikkan h in gga 8 0 °C
d an d im asu kkan m aster m ix II ke d alam m asin gmasing tabung PCR. Konigurasi suhu ampliikasi yang
digunakan adalah sebagai berikut: fase pra-denaturasi
(15 detik pada suhu 94°C), denaturasi (30 detik pada
suhu 94°C), penem pelan prim er (30 detik pada suhu
12
Se ku e n s in g
Sekuensing fragmen DNA hasil ampliikasi dilakukan
di UC Berkeley DNA Sequencing Facility, USA.
An alis is D ata
Sekuen hasil penjajaran dianalisis dengan menggunakan
Clustal W dalam program MEGA 5 (Tam ura et al., 20 11)
kem udian diban din gkan den gan sekuen yan g ada di
Gen Bank m enggunakan fasilitas BLAST (Basic Local
Alignm ent Search Tool) yang terdapat dalam situs NCBI
(http:/ / w w w .n cbi.n lm .n ih.gov ). Analisis ilogenetika
d ilaku kan d en gan m en ggu n akan m etod e Neigh bor
J oining (Tam ura et al., 20 11).
Variasi dari setiap sekuen dihitung untuk m engetahui
jum lah dan persentase dari tiap haplotipe, keragam an
h aplotipe (haploty pe div ersity , hd) dan keragam an
nukleotida (π) yang diolah menggunakan program
DnaSP 5.10 (Rozas et al., 20 0 3). Selanjutnya dilakukan
analisis Fst (Fixation Index) untuk m elihat perbedaan
a n t a r p o p u la s i b e r d a s a r ka n fr e ku e n s i h a p lo t ip e
menggunakan program Arlequin 3.5 (Excoier et al.,
20 10 ).
H ASIL
Hasil ampliikasi produk PCR dari 60 sampel yang
diperoleh dari kabupaten J em brana dan Karangasem ,
Bali, dapat dilihat pada gam bar dibawah ini.
Gambar 1. Visualisasi hasil elektroforesis sampel kabupaten Karangasem
(KR1-KR12) dan kabupaten Jembrana (NG1). M: DNA 100 bp
ladder Pita dibawah 400 bp adalah primer dimer
Dari hasil elektroforesis, 60 sam pel sirip cakalan g
hanya 44 sam pel yang tam pak pada Gam bar 1. Hasil
sekuensing dapat terbaca dengan baik berkisar antara
50 8 -532) bp. H asil an alisis den gan fasilitas BLAST
Keragaman Genetik Ikan Cakalang (Katsuwonus pelamis) dari Kabupaten Jembrana dan Karangasem, Bali [Fakhrurrasi Fakhri, dkk.]
m enunjukkan bahwa ikan cakalang yang diperoleh di
Kabupaten J em bran a dan Karan gasem dikon firm asi
sebagai sp esies Ka t su w on u s p ela m is. Sem u a d at a
diregistrasi di GenBank dengan kode akses KM0 94130 KM0 94173.
Analisis keragam an haplotipe m enggunakan program
DnaSP 5.10 m enghasilkan 41 haplotipe, di m ana sam pel
J em brana berjum lah 28 haplotipe dan Karangasem 15
haplotipe dengan 2 haplotipe terdapat di kedua lokasi.
Nilai hd secara keseluruhan adalah 0 ,997±0 ,0 0 6 dan
untuk keragaman nukleotida (π) sebesar 0,04694.
Tabel 1.
Jumlah sampel (n), jumlah haploipe (h), keragaman haploipe
(hd) dan keragaman nukleoida (π) ikan cakalang (K. pelamis) dari
populasi Jembrana dan Karangasem, Bali.
Lokasi
Jembarana
Karangasem
Keseluruhan
N
29
15
44
h
28
15
41
π
0,04684
0,04995
0,04694
Hd
0,998±0,010
1,000-0,024
0,997±0,006
Hasil analisis ilogenetik untuk melihat kekerabatan
antarhaplotipe m enggunakan m etode Neighbor J oining
dengan m odel Kim ura 2-param eter m enyatakan bahwa
terdapat dua grup (clade) ikan cakalang yaitu G1 dan
G2 (Gam bar 2).
Hap 21
37
23
Hap 26
Hap 25
9
Hap 3
13
Hap 9
33
Hap 32
Hap 23
7
14
Hap 37
7
Hap 2
7
Hap 5
Hap 7
49
3
Hap 16
64
G2C
Hap 33
24
Hap 41
31
Hap 18
36
31
Hap 19
Hap 35
Hap 14
61
15
36
Hap 20
7
Hap 4
55
JF752032
Hap 10
25
Hap 28
68
Hap 12
Hap 1
76
Hap 15
57
16
Hap 40
37
73
Hap 24
24
Hap 13
9
G2B
Hap 29
Hap 39
8
Hap 6
26
Hap 30
38
Hap 38
85
JF752330
91
Hap 27
Hap 17
86
66
G2A
Hap 34
Hap 31
29
81
Hap 8
Hap 11
60
37
G1
Hap 22
Hap 36
Thunnus albacares KC165948
0. 02
Gambar 2. Pohon ilogeni yang menunjukkan kekerabatan antarhaploipe
dalam populasi ikan cakalang dari Jembrana dan Karangasem,
Bali, dengan metode Neighbor Joining dan model Kimura 2-parameter. Sampel dengan kode NG berasal dari Jembrana dan
KR dari Karangasem. Sekuens standar Katsuwonus pelamis dari
GenBank dengan kode akses ditandai dengan kotak persegi ().
Data haplotipe dianalisis untuk m endapatkan nilai
Fst dan P m en ggun akan program Arlequin 3.5. Nilai
Fst yang diperoleh adalah -0 ,0 0 334 dan nilai P dari Fst
sebesar 0 ,90 918±0 ,0 10 0 .
PEMBAH ASAN
Pada h asil pen elitian in i, didapat n ilai h d secara
keseluruhan yaitu 0 ,997±0 ,0 0 6, dengan nilai hd pada
sam pel J em brana adalah 0 ,998±0 .0 10 dan Karangasem
1,000-0,024 (nilai hd ≥00,5≤1 keragaman haplotipe tinggi). Nilai
ini m enunjukkan bahwa populasi ikan cakalang pada
daerah J em bran a dan Karan gasem m em iliki tin gkat
keragam an haplotipe tinggi. H aplotipe yang beragam
ini m enunjukkan tingkat keragam an genetik yang tinggi
dalam suatu populasi. Sem akin beragam haplotipe dari
dua daerah tersebut m aka tingkat keragam an genetik
akan sem akin tinggi dan begitu juga sebaliknya (Sm ith
dan Chesser, 1981). Nilai hd pada lokasi J em brana (28
sampel) lebih rendah dibandingkan dengan Karangasem
(15 sam pel), yang berarti bahwa sam pel dari J em brana
memiliki tingkat keragaman yang lebih rendah dibanding
dengan sam pel dari Karangasem .
Pada penelitian ini diperoleh hasil adanya kedekatan
genetik dengan data genetik ikan cakalang dengan melihat
hasil sekuen DNA dan diperoleh tingkat hom ologi 9699%. Temuan ini serupa dengan pola umum genetik ikan
tuna secara um um di dunia, yaitu bahwa populasi ikan
tuna dunia sangat bervariasi dan terjadi pencam puran
antarpopulasi pada saat migrasi dalam rentang laut yang
luas yang disebut panm ictic species. Panm ictic species
m em iliki kem am puan in dividu dalam suatu populasi
untuk bergerak bebas dalam habitatnya yang m encapai
ribuan kilom eter dan akan terjadi perkawin an bebas
antar populasi (Dobzhansky, 1950 ).
Perbedaan populasi kedua daerah tersebut dianalisa
den gan uji Fst, hasil yan g diperoleh yaitu -0 ,0 0 334
(nilai Fst ≥ 0 < 0,5 tidak berbeda nyata, Fst >
0,5 ≤1 berbeda nyata). Nilai Fst dari penelitian ini
(-0 ,0 0 334) menunjukkan bahwa populasi J embrana dan
Karangasem tidak berbeda nyata. Walaupun keragam an
haplotipenya tinggi dalam kedua populasi, nam un nilai
dari keragaman nukleotidanya rendah. Sebaran haplotipe
pada kedua lokasi tidak m em perlih atkan perbedaan
st r u kt u r an t ar p op u lasi. Pad a sam p el Kar an gasem
hanya separuhdari sam pel keseluruhan yang berhasil
teram plifikasi seh in gga m en yebabkan n ilai m en jadi
negatif. Nilai Fst dapat bernilai negatif ketika jum lah
sampel sedikit (Bird et al., 20 11). Nilai P dari uji Fst yang
diperoleh adalah 0,90918±0,0100 (jika nilai P ≥00,5≤1 tidak berbeda nyata). Pada tingkat signiikan
0 ,0 5 kedua populasi tidak berbeda nyata.
Hal ini mengindikasikan bahwa populasi ikan cakalang
dari J em bran a dan Karan gsem berasal dari populasi
induk yang sama dan bermigrasi dengan pola yang sama.
SIMPU LAN
Keragam an gen etik ikan cakalan g yan g diperoleh
di kabupaten J em brana dan Karangasem , Bali, sangat
tinggi, nam un diyakini berasal dari populasi induk yang
sam a.
13
JURNAL BIOLOGI VOLUME 19 NO.1 JUNI 2015
U CAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Indonesian
Biodiv ersity R esearch Cen ter (IBRC) yan g diketuai
oleh kepada Prof. Gusti Ngurah Kade Mahardika, yang
telah m em ban tu m en dan ai dan m em bim bin g selam a
penelitian, dan Dita Cahyani (Indonesian Biodiversity
Research Center-IBRC) yang m em bantu selam a proses
analisis keragam an haplotipe.
D AFTAR PU STAKA
Argue, A.W., 1981. Report of the second skipjack survey and assessment programme workshop to review results from genetic
analysis of skipjack blood samples. Tech. Rep. Skipjack Surv.
Assessmt Progm. S. Pacif. Commn (Noumea. New Caledonia)
6, 1-37.
Bird, C.E., A.K. Stephen., E.S. Peter and J .T. Robert. 20 11. Detecting and Measuring Genetic Diferentiation. CrustIssues19.
39:10 -27
Dobzhansky, T. 1950 . Mendelian populations and their evolution.
American Naturalist. 84:40 1-418
Excoier, L., G. Laval and S.Schneider. 2009. Arlequin ver 3.5, An
Integrated Software Package for Population Genetics Data
Analysis. Computational and Molecular Population Genetics Lab (CMPG). Institute of Zoology. University of Berne.
Baltzerstrasse 6. 30 12 Bern, Switzerland
Ely, B., J . Vinas, J .R.A. Bremer, D. Black, L. Lucas, K. Covello, A.V.
Labrie and E. Thelen. 20 0 5. Consequences of the historical
14
demography on the global population structure of two highly
migratory cosmopolitan marine ishes: the yellowin tuna
(Thunnus albacares) and the skipjack tuna (Katsuw onus
pelam is). BMC Evolutionary Biology . 5:19
Lee, W.J ., W.H. Howell, T.D. Kocher. 1995. Structure and Evolution of Teleost Mitochondrial Control Regions. J Mol Evol.
41:54– 66
Peraturan Men teri Kelautan dan Perikan an Nom or PER.29/
MEN/ 20 12 tentang
Pedoman Penyusunan Rencana Pengelolaan Perikanan di
Bidang
Penangkapan Ikan (Berita Negara Republik Indonesia Tahun 20 13
Nomor 46)
Report of the Sixteenth Session of the IOTC Scientiic Committee.
December
20 13
Rozas, J., J.C. Sanchez-DelBarrio., X. Messeguer, and R. Rozas.
20 0 3. DnaSP, DNA poly m orphism analy ses by coalescent
and other m ethods. Bioinform atics 19:2496-2497
Smith, M.H., R.K. Chesser. 1981. Rationale for conserving genetic
variation of ish gen poll. Ecology Bullettin of Stockholm,
23: 119-130 .
Tamura, K., D. Peterson, N. Peterson, G. Stecher, M. Nei, and S.
Kumar. 20 11. MEGA 5 : Molecular Evolutionary Genetics
Analysis Using Maximum Likelihood, Evolutionary Distance
and Maximum Parsimony Methods. Mol.Biol.Evol.10 .10 93.
Walsh, P.S., D.A. Metzger, R. Higuchi. 1991. Chelex-10 0 as a Medium for Simple Extraction of DNA for PCR Based Typing
from Forensic Material. Biotechniques. 10 : 50 6– 513.