Peta Pautan Genetik Dan Analisis QTL Tanaman Karet (Hevea brasiliensis Muell Arg.) Pada Populasi Hasil Persilangan RRIM 600 Dengan PN 1546 Sebagai Dasar Strategi Peningkatan Produksi Lateks.

SUMMARY

GENETIC LINKAGE MAPS AND QTL ANALYSIS OF THE RUBBER
PLANT (Hevea brasiliensis Muell Arg.) ON THE POPULATION OF RRIM
600 WITH PN 1546 CROSSES AS A BASIC FOR THE STRATEGY IN
INCREASING LATEX PRODUCTION
SEKAR WOELAN. Genetic Linkage Maps and QTL Analysis of The Rubber
(Hevea brasiliensis Muell. Arg) on The Population of RRIM 600 with PN 1546
Crosses As Basic for The Strategy in Increasing Latex Production (Supervised by:
T. CHAIRUN NISA B., EDY IRWANSYAH, TETTY CHAIDAMSARI).
One of the efforts that has been made to increase the genetic diversity of
the rubber plant in Indonesia is by utilizing germplasm. Opportunities to obtain
new superior genotypes will be greater if the genetic material between Wickham
1876 with germpalsm 1981 could be combined.
The duration of the breeding cycle of the rubber plant which reaches 25-30
years, forms an obstacle to be continually faced. Promotion plot trial is one
technology to shorten the breeding cycle of the rubber plant, beside also looking
for some yield components which related to the production of latex. The
development of molecular techniques, can be used as an alternative strategy for
solving this problem. The incorporation of the molecular marker technology into
the selection is called Marker Assisted Selection (MAS). MAS is effective and

able to shorten the cycle of selection in plants and is reamed for the availability of
genetic linkage maps and information about the location and effect of
Quantitative Trait Loci (QTL). Selection using markers can be conducted if
quantitative trait locies which is linked with a molecular marker or a simple
character has been localised.
This study aimed to: 1) obtain data on characteristics of latex yield
components and to ascertain of the components affect the latex yield on the first
derivative of RRIM 600 with PN 1546 crossed population, 2) obtain the
magnitude of the values of heritability (h2) and the expected value of genetic
progress (HKG) for some characters of yield components, 3) get a genetic linkage
map of RRIM 600 with PN 1546 populations, and 4) obtain DNA loci associated
with latex yield characters that has the largest potential for genetic effect and will
be used as a marker in the selection of high latex yielding rubber progeny.
The results quite high diversity, for variables of latex as well as timber
production. Girth, barkthickness, number of latex vessels, production index and
latex flow rate characterized showed highly significant correlations with latex
production. The relationship between the 12 components of production is
indicated with a determination coefficient value R2 of 0,927 and the remaining
0,270% of information is unknown.
The components of latex production that have high direct effect to latex

production were number of latex vessels (0.722), rubber particels (0.591), girth
(0.588), and a barktchikness (0.556).
Based on path analysis and stepwise
regression, was known that number of latex vessel and number of rubber particels

i

had greater direct effect and without of the effect of multicoloniarities. The
determination coefficient value of that both characters were R2 of 0,619.
Based on the results of genetic analysis to the coefficient of genetic
diversity (KKG) and heritability (h2) of the progeneis tested to show that for the
latex production, plant height, girth, barkthickness , number of latex vessels, and
timber production were more determined of genetic factors and quite easy
inheritaged to the new generation.
Relationship between the two parental and progenies crosses could be seen
from the pattern of the phylogenetic tree construction, most progenies tended to
approad the RRIM 600 clone as the female parent. Progeny of No. 12/G-663 has
the closest relationship with female parent (RRIM 600) at 0.9020, while the No.
13/G-666 has the closest with the male parent (PN 1546) amounted to 0.9013,
while among the progenies, the closest relationship were between progenies at

No 13 / G-666 and No. 14 / G-689 (0.9525), No. 13/G-666 and No. 15/G-776
(0.9505) and between the No. No14/G-689 and 15/G-776 (0 , 9529).
Verification of PCR analysis with microsatellite primer combinations d (
mTcCIR 229 forward + mTcCIR 15 reverse), progenies of No. 5/G-277, 13/G666, 16/G-451, 20/G-441, 24/G-442 , 25/G-521, 27/G-514, 28/G-577, and 29/G637 showed tendencies leading to the female parent with in the size of 450 bp,
850 bp. Genotypes of No. 14/G-689, 15/G-776, 17/G-669 and 19/G-567 trended
to lead male parent identified by the primer combination c (mTcCIR 37 forward
+ mTcCIR 15 reverse) with sizes of 400 bp, 850 bp, 2000 bp and primer
combinations m (mTcCIR 15 forward + mTcCIR 229 reverse) with the size of
700 bp, 2000 bp. While the progenies No. 2/G-360, 11/G-515, 12/G-663, 18/G518, 23/G-794, 30/G-691, 31/G-571, 33/G-876 , 36/G-906, 37/G-1078, 39/G-874,
40/G-875 contain properties of both parents, which is detected by a combination
of i (mTcCIR 15 forward + mTcCIR m 37 reverse) at a 1000 bp marker (PN
1546) and 650 bp, 850 bp, 1650 bp and 2000 bp (RRIM 600).
The results of the analysis of Blast-X peptide sequence of PN 1546 male
parent showed a high similarity with several other species, including Solanum
demissum, Oryza sativa, Anthirrhinum hispanicum, Vitis vinefera, Medicago
truncatula, Arabidopsis thaliana. As for the RRIM 600 peptide sequences have
similirities with species such as Populus trichocarpa and Oryza sativa. The
sequence of peptide amino acid (Rubber Biosinthesis Stimulator Protein/RBSP) is
predicted to have similarity with eucariotic Initiation Factor 5A (eLF-5A) of 13
kDa molecular weight and an protein inhibitor wihch has amino acid sequence

similer to patatin of 43,7 kDa molecular weight.
The number of linkage map group for PN 1546 clone formed were two
groups constructed at minimum LOD value of 2.0. The linkage map formed were
constructed at a minimum LOD value of 2.0 with recombination fraction 0.25.
And two linkage map groups were consisted of two linkaged markers. The first
linkage map group on the primer OPH11_90 and OPH 16_90 with a genetic
distance of 25.2 cM. The second linkage map group on the primer OPJ7_850 and
OPL11_12 with genetic distance of 25.5 cM. While, the linkage map group of
RRIM 600 clone formed were three group contructed at minimum LOD value of
3.0 with a recombination fraction of 0.25. The first linkage map group (KP-1)
includes the locus OPC2_500, OPD15_2000, and OPN15_1650, the second of
linkage map group (KP-2) includes OPD3_4000 and OPD11_2000 locus and the

ii

linkage maps group-3 (KP-3) includes the locus OPD5_1650 and OPN5_850.
Also, linkage map formed of RRIM 600 clone is constructed with a minimum
LOD 2.0 at recombination fraction 0.25 had been produced 5 linkage groups. Map
of linkage group 1 (KP-1) includes the locus OPB19_4000 and OPB19_5000;
map of linkage group 2 (KP-2) includes the locus OPB20_750, OPC2_500,

OPC13_2000, OPD3_4000, OPD5_1650, OPD11_2000, OPD15_2000,
OPH03_900,
OPH06_850,
OPH13_5000,
OPH15_500,
OPH19_650,
OPM05_500 , OPN05_850, OPN09_3000, OPN15_850 and OPN15_1650; map
linkage map three (KP-3) includes the locus OPB20_1650 and OPD11_500;
linkage map group-4 (KP-4) includes the locus OPB20_2500 and OPJ09_800, and
linkage map group-5 (KP-5) includes the locus OPD8_3000 and OPM5_1000.
Based on the analysis of single markers by t test could be identified map
position and characteristics of QTL from the variable of production component,
which have greater direct effect. Girth have three QTL, namely lb2-1; lb2-2 were
position at OPC13_2000 markers (63.6 cM), OPH19_650 (51.1 cM) markers and
lb3-1 position was at OPB20_1650 markers (25.5 cM ); existence of this QTL
detected on minimum LOD 2.0 and were in KP-2 and KP-3. Barkthickness have
two QTL, namely tk2-1 position was at OPC13_2000 markers (63.6 cM) and tk31 position was at OPB20_1650 markers (25.5 cM), the existence of this QTL
detected at LOD 2.0 and the minimum is at KP-2 and KP-3. Number of latex
vessels have two QTL, namely jpl2-1, jpl2-2 position was at OPC13_2000 locus
(63.6 cM) and OPH06_850 (63.6 cM), the existence of this QTL detected at

minimum LOD 2.0 was at KP-2.
Whereas the existence of QTL from number of rubber particles and latex
production which linkaged with the locus OPH03_2000; QTL of girth and latex
production which linkaged with the locus OPH12_500, OPJ15_4000; QTL of
barkthickness and latex production with the locus OPH12_500, OPJ15_4000,
OPJ16_1400, OPJ19_650 could′t mapped with a minimum LOD 2.0. Because of
the 40 locus selected, only 25 markers were linkaged, which 5 KP formed and
covering of 1495.8 cM.
The establishment of an ideal linkage map could be conducted by
multiplying RAPD screened primers, increasing the population size and the
possibility of combining the data of RAPD markers with other types of DNA
markers. It is necessary to do verification of markers which are related with the
production components for other populations with larger population size.

iii

RINGKASAN

PETA PAUTAN GENETIK DAN ANALISIS QTL TANAMAN KARET
(Hevea brasiliensis Muell. Arg) PADA POPULASI HASIL PERSILANGAN

RRIM 600 DENGAN PN 1546 SEBAGAI DASAR STRATEGI
PENINGKATAN PRODUKSI LATEKS
SEKAR WOELAN. Peta Pautan Genetik dan Analisis QTL tanaman
karet (Hevea brasiliensis Muell. Arg) Pada Populasi Hasil Persilangan RRIM 600
Dengan PN 1546 Sebagai Dasar Strategi Peningkatan Produksi Lateks
(Bimbingan: T. CHAIRUN NISA B., EDY IRWANSYAH,
TETTY
CHAIDAMSARI).
Salah satu upaya yang telah dilakukan untuk memperbesar keragaman
genetik tanaman karet di Indonesia yaitu dengan memanfaatkan plasma nutfah.
Peluang untuk mendapatkan projeni unggul baru akan lebih besar apabila
dilakukan penggabungan genetik antara Wickham 1876 dengan Plasma Nutfah
1981.
Lamanya siklus pemuliaan tanaman karet yang mencapai 25 – 30 tahun
merupakan suatu kendala yang secara terus-menerus dihadapi. Pengujian plot
promosi merupakan salah satu teknologi untuk dapat memperpendek siklus
pemuliaan tanaman karet. Disamping juga mencari beberapa komponen produksi
yang berkaitan dengan produksi lateks. Berkembangnya teknik molekuler, dapat
dimanfaatkan sebagai salah satu strategi alternatif untuk memecahkan masalah
tersebut. Penggabungan antara teknologi marka molekuler ke dalam seleksi

disebut sebagai Marker Assisted Selection (MAS). MAS efektif dan mampu
memperpendek siklus seleksi pada tanaman dan sebagai salah satu syarat
tersedianya peta pautan genetik dan informasi tentang lokasi dan pengaruh
Quantitatif Trait Loci (QTL). Seleksi menggunakan bantuan marka dapat
dilakukan bila telah dapat dilokalisir lokus suatu sifat kuantitatif yang terpaut
dengan marka molekuler atau dengan sifat sederhana.
Penelitian ini bertujuan untuk: 1) mendapatkan komponen hasil yang
mempengaruhi hasil lateks untuk digunakan dalam seleksi pada populasi tanaman
turunan pertama dari hasil persilangan RRIM 600 dengan PN 1546. untuk
digunakan dalam seleksi, 2) mendapatkan marka DNA spesifik untuk identifikasi
karakter komponen hasil lateks tanaman karet, 3) mendapatkan peta pautan
genetik tanaman karet dari populasi RRIM 600 dengan PN 1546, dan 4)
mendapatkan lokus DNA yang berasosiasi dengan karakter hasil lateks yang
mempunyai potensi efek genetik terbesar dan yang akan digunakan sebagai
penanda dalam seleksi projeni karet penghasil lateks tinggi.
Hasil penelitian menunjukkan terjadi adanya keragaman yang cukup tinggi
untuk peubah produksi lateks maupun produksi kayu. Karakter lilit batang, tebal
kulit, jumlah pembuluh lateks, indeks produksi dan kecepatan aliran lateks
menunjukkan korelasi yang sangat nyata terhadap produksi lateks. Adanya
hubungan diantara 12 komponen produksi ditunjukkan dengan besaran nilai

iv

koefisien determinasi yaitu R2 = 0,927 dan sisanya 0,270 informasinya belum
diketahui.
Komponen produksi yang mempunyai pengaruh langsung cukup tinggi
terhadap produksi yaitu pembuluh lateks (0,722) , partikel karet (0,591), lilit
batang (0,588), dan tebal kulit (0,556). Dan berdasarkan analisis lintas dan regresi
bertatar jumlah pembuluh lateks dan jumlah partikel karet mempunyai pengaruh
yang paling besar terhadap produksi lateks dan bebas dari efek multikoloniaritas.
Koefisien determinasi ke dua peubah tersebut yaitu R2 = 0,619.
Berdasarkan hasil analisis genetik bahwa, koefisien keragaman genetik
(KKG) dan heritabilitas (h2) dari projeni yang diuji menunjukkan bahwa, karakter
produksi lateks, tinggi tanaman, lilit batang, tebal kulit, jumlah pembuluh lateks,
dan produksi kayu merupakan karakter yang lebih banyak ditentukan oleh faktor
genetik dan mudah diwariskan pada generasi berikutnya.
Hubungan kekerabatan diantara projeni persilangan dan kedua tetuanya
dapat dilihat dari pola konstruksi pohon filogenetik, sebagian besar projeni
kecenderungannya mengarah ke klon RRIM 600 sebagai induk betina. Projeni
No 12/G-663 mempunyai hubungan kekerabatan yang paling dekat induk betina

(RRIM 600) sebesar 0,9020, sedangkan projeni No 13/G-666 dengan induk
jantan (PN 1546) sebesar 0,9013, dan diantara projeni pada No 13/G-666 dengan
No 14/ G-689 (0,9525), No 13/G-666 dengan No 15/G-776 (0,9505) serta
No14/G-689 dengan No 15/G-776 (0,9529).
Verifikasi hasil analisis PCR dengan primer kombinasi mikrosatelit d
(mTcCIR 229 forward + mTcCIR 15 reverse) menunjukkan bahwa, projeni No
5/G-277, 13/G-666, 16/G-451, 20/G-441, 24/G-442, 25/G-521, 27/G-514, 28/G577, dan 29/G-637 kecenderungannya mengarah ke induk betina pada ukuran 450
bp, 850 bp. Projeni No 14/G-689, 15/G-776, 17/G-669 dan 19/G-567
kecenderungannya mengarah induk jantan yang teridentifikasi dengan primer
kombinasi c (mTcCIR 37 forward + mTcCIR 15 reverse) pada ukuran 400 bp,
850 bp, 2000 bp dan primer kombinasi m (mTcCIR 15 forward + mTcCIR 229
reverse) pada ukuran 700 bp, 2000 bp. Sedangkan projeni No 2/G-360, 11/G-515,
12/G-663, 18/G-518, 23/G-794, 30/G-691, 31/G-571, 33/G-876, 36/G-906, 37/G1078, 39/G-874, 40/G-875 mengandung sifat dari kedua induknya, yang terdeteksi
dengan kombinasi i (mTcCIR 15 forward + mTcCIR 37 reverse) pada marka
1000 bp (PN 1546) dan 650 bp, 850 bp, 1650 bp, dan 2000 bp (RRIM 600).
Hasil analisis Blast-X sekuen peptida tetua jantan PN 1546 mempunyai
kesamaan yang cukup tinggi dengan beberapa jenis tanaman lain, diantaranya
Solanum demissum, Oryza sativa, Anthirrhinum hispanicum, Vitis vinefera,
Medicago truncatula, Arabidopsis thaliana. Sedangkan untuk RRIM 600 sekuen
peptidanya mempunyai kesamaan dengan spesies diantaranya Populus

trichocarpa dan Oryza sativa. Diduga sekuen asam amino protein (protein
stimulator biosintesis karet) mempunyai kemiripan dengan eukariotik Initiation
Factor 5A (eLF-5A) dengan berat molekul 13 kDa dan protein inhibitor yang
sekuen asam aminonya menyerupai patatin dengan berat molekul 43,7 kDa.
Sebanyak dua kelompok peta pautan yang terbentuk pada klon PN 1546
yang dikonstruksi pada nilai LOD minimum 2.0 dengan fraksi rekombinasi 0,25.
Kelompok pautan tersebut terdiri atas 2 marka yang terpaut. Kelompok peta
pautan pertama pada primer OPH 11_90 dan OPH 16_90 dengan jarak 25.2 cM.
Kelompok peta pautan kedua pada primer OPJ7_850 dan OPL11_12 dengan jarak

v

25,5 cM. Sedangkan peta pautan yang terbentuk pada klon RRIM 600 yang
dikonstruksi dengan LOD minimum 3,0 dengan fraksi rekombinasi 0,25 yaitu 3
kelompok pautan. Kelompok peta pautan 1 (KP-1) meliputi lokus OPC2_500,
OPD15_2000, dan OPN15_1650, peta pautan 2 (KP-2) meliputi lokus
OPD3_4000 dan OPD11_2000 dan peta pautan 3 (KP-3) meliputi lokus
OPD5_1650 dan OPN5_850. Peta pautan yang terbentuk pada klon RRIM 600
yang dikonstruksi dengan LOD minimum 2,0 dengan fraksi rekombinasi 0,25
yaitu 5 kelompok pautan. Kelompok peta pautan 1 (KP-1) meliputi lokus
OPB19_4000 dan OPB19_5000; peta pautan 2 (KP-2) meliputi lokus
OPB20_750,
OPC2_500,
OPC13_2000,
OPD3_4000,
OPD5_1650,
OPD11_2000, OPD15_2000, OPH03_900, OPH06_850, OPH13_5000,
OPH15_500,
OPH19_650,
OPM05_500,
OPN05_850,
OPN09_3000,
OPN15_850 dan OPN15_1650; peta pautan 3 (KP-3) meliputi lokus OPB20_1650
dan OPD11_500; peta pautan 4 (KP-4) meliputi lokus OPB20_2500 dan
OPJ09_800; dan peta pautan 5 (KP-5) meliputi OPD8_3000 dan OPM5_1000.
Berdasarkan analisis marka tunggal dengan uji t diketahui bahwa dapat
diidentifikasi posisi peta dan karakteristik QTL dari peubah komponen produksi
yang mempunyai pengaruh langsung yang tinggi. Lilit batang memiliki tiga QTL,
yaitu lb2-1;lb2-2 posisinya berturut-turut berada pada marka OPC13_2000 (63,6
cM), OPH19_650 (51,1 cM) dan lb3-1 posisinya berada pada marka OPB20_1650
(25,5 cM); eksistensi QTL ini dideteksi pada LOD minimum 2,0 dan berada pada
KP-2 dan KP-3. Tebal kulit memiliki dua QTL, yaitu tk2-1 posisinya berada pada
marka OPC13_2000 (63,6 cM) dan tk3-1 posisinya berada pada marka
OPB20_1650 (25,5 cM); eksistensi QTL ini dideteksi pada LOD minimum 2,0
dan berada pada KP-2 dan KP-3. Jumlah pembuluh lateks memiliki dua QTL,
yaitu jpl2-1, jpl2-2 posisinya berada pada lokus OPC13_2000 (63,6 cM) dan
OPH06_850 (63,6 cM); eksistensi QTL ini dideteksi pada LOD minimum 2,0 dan
berada pada KP-2 .
Sedangkan eksistensi QTL jumlah partikel karet dan produksi lateks yang
terpaut dengan lokus OPH03_2000; QTL lilit batang dan produksi lateks yang
terpaut dengan lokus OPH12_500, OPJ15_4000; QTL tebal kulit dan produksi
yang terpaut dengan lokus OPH12_500, OPJ15_4000, OPJ16_1400, OPJ19_650,
belum dapat dipetakan sampai dengan LOD minimum 2,0. Karena dari 40 lokus
yang terpilih, hanya 25 marka yang terpaut, membentuk 5 KP dan mencakup
1495,8 cM.
Pembentukan peta pautan yang ideal dapat dilakukan dengan
memperbanyak primer RAPD yang diskrining, meningkatkan ukuran populasi dan
kemungkinan menggabungkan data marka RAPD dengan marka DNA jenis lain.
Perlu dilakukan adanya verifikasi dari marka-marka yang terpaut dengan
komponen produksi pada populasi lain dengan ukuran populasi yang lebih besar
lagi.

vi