Keanekaragaman Genetik Padi (Oryza sativa L.) Lokal Sumatera Utara dengan Menggunakan Penanda Simple Sequence Repeat (SSR)
KEANEKARAGAMAN GENETIK PADI (Oryza sativa L.) LOKAL
SUMATERA UTARA DENGAN MENGGUNAKAN PENANDA SIMPLE
SEQUENCE REPEAT (SSR)
SKRIPSI
OLEH
RIRI INDRIYANI
120805020
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2017
Universitas Sumatera Utara
KEANEKARAGAMAN GENETIK PADI (Oryza sativa L.) LOKAL
SUMATERA UTARA DENGAN MENGGUNAKAN PENANDA SIMPLE
SEQUENCE REPEAT (SSR)
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
OLEH
RIRI INDRIYANI
120805020
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2017
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Program Studi
Nomor Induk Mahasiswa
Fakultas
: Keanekaragaman Genetik Padi (Oryza sativa L.)
Lokal Sumatera Utara dengan Menggunakan
Penanda Simple Sequence Repeat (SSR)
: Skripsi
: Riri Indriyani
: Sarjana (S1) Biologi
: 120805020
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di:
Medan, Januari 2017
Komisi Pembimbing,
Pembimbing 2
Pembimbing 1
Dr. Elimasni, M. Si.
NIP. 196505241991032001
Dr. Saleha Hannum, M. Si
NIP. 197108312000122001
Disetuji Oleh
Departemen Biologi FMIPA USU
Ketua
Dr. Nursahara Pasaribu, M. Sc.
NIP. 196301231990032001
i
Universitas Sumatera Utara
KEANEKARAGAMAN GENETIK PADI (Oryza sativa L.) LOKAL
SUMATERA UTARA DENGAN MENGGUNAKAN PENANDA SIMPLE
SEQUENCE REPEAT (SSR)
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Januari 2017
Riri Indriyani
120805020
ii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan kasih
dan anugerahNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul
Keanekaragaman Genetik Padi
(Oryza Sativa L.) Toleran Suhu Rendah
dengan Menggunakan Penanda Simple Sequence Repeat (SSR). Solawat dan
salam saya ucapkan kepada Rasulullah Muhammad SAW, sahabat dan keluarga
beliau.
Selama melakukan peneltian, saat berada di lapangan maupun di
laboratorium, banyak sekali dukungan yang penulis dapatkan dari berbagai pihak.
Penulis ingin menyampaikan terimakasih kepada:
a. Bapak Sohibun dan Juminah yang telah memberikan dukungan moril dan
nasihat-nasihat untuk penulis dari awal penelitian hingga akhir penelitian.
b. Ibu Dr. Saleha Hannum M. Si sebagai dosen pembimbing I atas dorongan,
diskusi, bantuan dan kasih sayang yang diberikan kepada penulis dari awal
hingga akhir.
c. Ibu Dr. Elimasni, M. Si sebagai dosen pembimbing II atas perhatian, diskusi dan
nasihat-nasihat, di tengah kesibukkan akitivitas beliau.
d. Ibu Dr. Isnaini Nurwahyuni, M. Si sebagai dosen penguji I yang telah
memberikan masukan dan saran yang membangun sehingga semakin
menyempurnakan penulisan ini.
e. Bapak Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M. Biomed sebagai dosen penguji II atas
berbagai saran yang telah diberikan kepada penulis sehingga memudahkan
penulis dalam menyelesaikan penelitian ini.
f. Bapak Ir. Amrizal Yusuf dari BPTP Sumuatera Utara atas segala perhatian,
konsultasi dan nasihat yang telah diberikan kepada penulis dalam mencari
berbagai informasi padi Sumatera Utara dan pemberian benih yang sangat
membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian.
g. Bapak Dr. Aris Hairmansis dari BB Padi Sukamandi Jawa Barat atas ketersedian
beliau dalam berdiskusi dengan penulis dan kemurahan hati beliau yang telah
memberikan benih padi lokal Mandailing.
iii
Universitas Sumatera Utara
h. Ibu Yullianida, Sp, M.Si dari BBPadi Sukamandi Jawa Barat atas keluangan
waktu yang telah diberikan beliau di tengah-tengah kesibukan untuk
mengirimkan benih padi kepada penulis.
Terimakasih atas segala doa, harapan dan dukungan yang telah diberikan
kepada penulis. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan skripsi ini
masih terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran
yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini.
Medan, Januari 2017
Penulis
iv
Universitas Sumatera Utara
KEANEKARAGAMAN GENETIK PADI (Oryza sativa L.) LOKAL
SUMATERA UTARA DENGAN MENGGUNAKAN PENANDA SIMPLE
SEQUENCE REPEAT (SSR)
ABSTRAK
Analisis keanekeragaman genetik padi lokal Sumatera Utara dapat dilakukan
dengan menggunakan penanda molekular, salah satunya adalah Simple Sequence
Repeat (SSR). Dalam penelitian ini digunakan 4 primer SSR yaitu primer RM 20,
RM 580, RM 413 dan RM 131 untuk menganalisis keanekaragaman genetik dari
11 koleksi padi lokal Sumatera Utara dan 1 koleksi padi hibrida. Alel-alel yang
diamplifikasi melalui Polymerase Chain Reaction (PCR) dielektroforesis dengan
gel agarose. Total terdapat 82 pita DNA yang dideteksi dengan ukuran 200bp1769bp di seluruh primer yang diuji. Pita polimorfik tertinggi terdapat pada primer
RM 20 sebanyak 19 pita DNA dan pita polimorfik terendah pada primer RM 131
yaitu sebanyak 9 pita DNA. Persentase pita polimorfik yang paling tinggi diperoleh
pada primer RM 413 sebesar 84,61%. Data dikelompokkan dengan menggunakan
metode Unweight Pair Group Method with Arithme Average (UPGMA) untuk
menyajikan data dalam bentuk dendogram. Hasilnya menunjukkan terdapat 5
kelompok yang mengelompok secara acak dan berdasarkan sebaran wilayahnya,
dengan nilai koefisien kemiripan yang diperoleh sebesar 0,58-1,00 (58%-100%).
Kata kunci: Keanekaragaman genetik, Oryza sativa, penanda molekular, SSR
v
Universitas Sumatera Utara
GENETIC DIVERSITY OF LOCAL RICE (Oryza sativa L.) NORTH
SUMATERA WITH USE MARKER SIMPLE SEQUENCE REPEAT (SSR)
ABSTRACT
Analysis genetic diversity of local rice Sumatera Utara can be done using molecular
markers, one of which is the Simple Sequence Repeat (SSR). The four primer SSR
is primer RM 20, RM 580, RM 413 and RM 131 used to this research for analysis
genetic diversity of 11 colection from local rice of Sumatera Utara and 1 colection
rice hybrid. Amplificafed alel with Polymerase Chain Reaction (PCR) had
electroforesis in gel agarose. The final totals get 82 band taht determinated by
200bp-1769bp in all primer. The higher polymorphic band in primer RM 20 as
many as 19 band DNA and the lowest polymorphic band in primer RM 131 as
many as 9 band DNA. The highest percentage of polymorphic band exist in primer
RM 413 as many as 84.61%. The data is grouped by using Unweight Pair Group
Method with Arithme Average (UPGMA) to present the data in the form
dendogram. The result shows that there are five groups with the similarity
coefficient values is 0.58 to 1.00 (58% -100%).
Keyword: genetic diversity, Oryza sativa, marker, SSR
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN
PERNYATAAN
KATA PENGANTAR
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
i
ii
iii
v
vi
vii
ix
x
xi
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1.2. Permasalahan
1.3. Tujuan Penelitian
1.4. Hipotesis
1.5. Manfaat Penelitian
1
2
2
3
3
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Botani Padi (Oryza sativa L.)
2.2. Kanekaragaman Genetik Padi (Oryza sativa L.)
2.3. Plasma Nutfah Padi (Oryza sativa L.) Lokal
2.4. Marka Molekular
2.5. SSR (Simple Sequence Repeat)
4
4
6
6
7
BAB 3. METODOLOGI
3.1. Waktu dan Tempat
3.2. Alat dan Bahan
3.3. Prosedur
3.1. Persiapan Bahan Tanaman
3.2. Isolasi DNA
3.3 Uji Kualitatif dan Kuantitaif DNA Genom Padi
3.3.1 Elektroforesis
3.3.2 Nanofotomoter
3.4. Amplifikasi DNA
3.5. Elektroforesis Hasil Amplifikasi DNA
3.6. Analisis Data
3.4.1. Scoring Pita Polimorfik
3.4.2. Analisis Keragaman Genetik
8
8
8
8
9
10
10
10
11
12
12
12
12
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Isolasi DNA Genom Padi Lokal Sumatera Utara
4.2 Uji Kualitas dan Kuantitas DNA Genom Padi Lokal
Sumatera Utara
4.3 Amplifikasi DNA Genom Padi Lokal Sumatera Utara
13
14
16
vii
Universitas Sumatera Utara
dengan Mengguakan Marka SSR
4.4 Analisis Keanekaragaman Genetik Padi Lokal Sumatera
Utara
18
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
22
22
DAFTAR PUSTAKA
23
LAMPIRAN
28
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel
Judul
Halaman
Tabel 3.1 Sampel padi lokal yang digunakan dalam analisis
keanekaragaman genetik
Tabel 3.2 Reaksi amplifikasi DNA genom padi
Tabel 3.3 Sekuens primer mikrosatelit dan hasil optimasi suhu
Penempelan
Tabel 4.2 Pengukuran kosentrasi dan kemurnian DNA genom padi
Tabel 4.4 Data polimorfisme tiap penanda SSR yang digunakan
8
11
11
14
17
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar
Judul
Halaman
4.1 Hasil visualisasi isolasi DNA genom padi
4.3 Hasil elektoroforesis amplifikasi DNA genom padi lokal
dengan primer SSR
4.5 Dendogram hasil pengelompokkan dua belas koleksi padi
berdasarkan hasil amplifikasi DNA dengan menggunakan
marka SSR
13
16
20
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lampiran
Judul
Halaman
Lampiran 1. Data mentah scoring pita polimorfik
Lampiran 2. Matriks kemiripan genetik hasil amplifikasi DNA
menggunakan 4 penanda SSR
Lampiran 4. Gambar benih padi lokal Sumatera Utara dan Hibrida
Lampiran 5. Deskripsi koleksi padi
27
28
30
32
xi
Universitas Sumatera Utara
SUMATERA UTARA DENGAN MENGGUNAKAN PENANDA SIMPLE
SEQUENCE REPEAT (SSR)
SKRIPSI
OLEH
RIRI INDRIYANI
120805020
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2017
Universitas Sumatera Utara
KEANEKARAGAMAN GENETIK PADI (Oryza sativa L.) LOKAL
SUMATERA UTARA DENGAN MENGGUNAKAN PENANDA SIMPLE
SEQUENCE REPEAT (SSR)
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
OLEH
RIRI INDRIYANI
120805020
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2017
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Program Studi
Nomor Induk Mahasiswa
Fakultas
: Keanekaragaman Genetik Padi (Oryza sativa L.)
Lokal Sumatera Utara dengan Menggunakan
Penanda Simple Sequence Repeat (SSR)
: Skripsi
: Riri Indriyani
: Sarjana (S1) Biologi
: 120805020
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di:
Medan, Januari 2017
Komisi Pembimbing,
Pembimbing 2
Pembimbing 1
Dr. Elimasni, M. Si.
NIP. 196505241991032001
Dr. Saleha Hannum, M. Si
NIP. 197108312000122001
Disetuji Oleh
Departemen Biologi FMIPA USU
Ketua
Dr. Nursahara Pasaribu, M. Sc.
NIP. 196301231990032001
i
Universitas Sumatera Utara
KEANEKARAGAMAN GENETIK PADI (Oryza sativa L.) LOKAL
SUMATERA UTARA DENGAN MENGGUNAKAN PENANDA SIMPLE
SEQUENCE REPEAT (SSR)
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Januari 2017
Riri Indriyani
120805020
ii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan kasih
dan anugerahNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul
Keanekaragaman Genetik Padi
(Oryza Sativa L.) Toleran Suhu Rendah
dengan Menggunakan Penanda Simple Sequence Repeat (SSR). Solawat dan
salam saya ucapkan kepada Rasulullah Muhammad SAW, sahabat dan keluarga
beliau.
Selama melakukan peneltian, saat berada di lapangan maupun di
laboratorium, banyak sekali dukungan yang penulis dapatkan dari berbagai pihak.
Penulis ingin menyampaikan terimakasih kepada:
a. Bapak Sohibun dan Juminah yang telah memberikan dukungan moril dan
nasihat-nasihat untuk penulis dari awal penelitian hingga akhir penelitian.
b. Ibu Dr. Saleha Hannum M. Si sebagai dosen pembimbing I atas dorongan,
diskusi, bantuan dan kasih sayang yang diberikan kepada penulis dari awal
hingga akhir.
c. Ibu Dr. Elimasni, M. Si sebagai dosen pembimbing II atas perhatian, diskusi dan
nasihat-nasihat, di tengah kesibukkan akitivitas beliau.
d. Ibu Dr. Isnaini Nurwahyuni, M. Si sebagai dosen penguji I yang telah
memberikan masukan dan saran yang membangun sehingga semakin
menyempurnakan penulisan ini.
e. Bapak Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M. Biomed sebagai dosen penguji II atas
berbagai saran yang telah diberikan kepada penulis sehingga memudahkan
penulis dalam menyelesaikan penelitian ini.
f. Bapak Ir. Amrizal Yusuf dari BPTP Sumuatera Utara atas segala perhatian,
konsultasi dan nasihat yang telah diberikan kepada penulis dalam mencari
berbagai informasi padi Sumatera Utara dan pemberian benih yang sangat
membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian.
g. Bapak Dr. Aris Hairmansis dari BB Padi Sukamandi Jawa Barat atas ketersedian
beliau dalam berdiskusi dengan penulis dan kemurahan hati beliau yang telah
memberikan benih padi lokal Mandailing.
iii
Universitas Sumatera Utara
h. Ibu Yullianida, Sp, M.Si dari BBPadi Sukamandi Jawa Barat atas keluangan
waktu yang telah diberikan beliau di tengah-tengah kesibukan untuk
mengirimkan benih padi kepada penulis.
Terimakasih atas segala doa, harapan dan dukungan yang telah diberikan
kepada penulis. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan skripsi ini
masih terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran
yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini.
Medan, Januari 2017
Penulis
iv
Universitas Sumatera Utara
KEANEKARAGAMAN GENETIK PADI (Oryza sativa L.) LOKAL
SUMATERA UTARA DENGAN MENGGUNAKAN PENANDA SIMPLE
SEQUENCE REPEAT (SSR)
ABSTRAK
Analisis keanekeragaman genetik padi lokal Sumatera Utara dapat dilakukan
dengan menggunakan penanda molekular, salah satunya adalah Simple Sequence
Repeat (SSR). Dalam penelitian ini digunakan 4 primer SSR yaitu primer RM 20,
RM 580, RM 413 dan RM 131 untuk menganalisis keanekaragaman genetik dari
11 koleksi padi lokal Sumatera Utara dan 1 koleksi padi hibrida. Alel-alel yang
diamplifikasi melalui Polymerase Chain Reaction (PCR) dielektroforesis dengan
gel agarose. Total terdapat 82 pita DNA yang dideteksi dengan ukuran 200bp1769bp di seluruh primer yang diuji. Pita polimorfik tertinggi terdapat pada primer
RM 20 sebanyak 19 pita DNA dan pita polimorfik terendah pada primer RM 131
yaitu sebanyak 9 pita DNA. Persentase pita polimorfik yang paling tinggi diperoleh
pada primer RM 413 sebesar 84,61%. Data dikelompokkan dengan menggunakan
metode Unweight Pair Group Method with Arithme Average (UPGMA) untuk
menyajikan data dalam bentuk dendogram. Hasilnya menunjukkan terdapat 5
kelompok yang mengelompok secara acak dan berdasarkan sebaran wilayahnya,
dengan nilai koefisien kemiripan yang diperoleh sebesar 0,58-1,00 (58%-100%).
Kata kunci: Keanekaragaman genetik, Oryza sativa, penanda molekular, SSR
v
Universitas Sumatera Utara
GENETIC DIVERSITY OF LOCAL RICE (Oryza sativa L.) NORTH
SUMATERA WITH USE MARKER SIMPLE SEQUENCE REPEAT (SSR)
ABSTRACT
Analysis genetic diversity of local rice Sumatera Utara can be done using molecular
markers, one of which is the Simple Sequence Repeat (SSR). The four primer SSR
is primer RM 20, RM 580, RM 413 and RM 131 used to this research for analysis
genetic diversity of 11 colection from local rice of Sumatera Utara and 1 colection
rice hybrid. Amplificafed alel with Polymerase Chain Reaction (PCR) had
electroforesis in gel agarose. The final totals get 82 band taht determinated by
200bp-1769bp in all primer. The higher polymorphic band in primer RM 20 as
many as 19 band DNA and the lowest polymorphic band in primer RM 131 as
many as 9 band DNA. The highest percentage of polymorphic band exist in primer
RM 413 as many as 84.61%. The data is grouped by using Unweight Pair Group
Method with Arithme Average (UPGMA) to present the data in the form
dendogram. The result shows that there are five groups with the similarity
coefficient values is 0.58 to 1.00 (58% -100%).
Keyword: genetic diversity, Oryza sativa, marker, SSR
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN
PERNYATAAN
KATA PENGANTAR
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
i
ii
iii
v
vi
vii
ix
x
xi
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1.2. Permasalahan
1.3. Tujuan Penelitian
1.4. Hipotesis
1.5. Manfaat Penelitian
1
2
2
3
3
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Botani Padi (Oryza sativa L.)
2.2. Kanekaragaman Genetik Padi (Oryza sativa L.)
2.3. Plasma Nutfah Padi (Oryza sativa L.) Lokal
2.4. Marka Molekular
2.5. SSR (Simple Sequence Repeat)
4
4
6
6
7
BAB 3. METODOLOGI
3.1. Waktu dan Tempat
3.2. Alat dan Bahan
3.3. Prosedur
3.1. Persiapan Bahan Tanaman
3.2. Isolasi DNA
3.3 Uji Kualitatif dan Kuantitaif DNA Genom Padi
3.3.1 Elektroforesis
3.3.2 Nanofotomoter
3.4. Amplifikasi DNA
3.5. Elektroforesis Hasil Amplifikasi DNA
3.6. Analisis Data
3.4.1. Scoring Pita Polimorfik
3.4.2. Analisis Keragaman Genetik
8
8
8
8
9
10
10
10
11
12
12
12
12
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Isolasi DNA Genom Padi Lokal Sumatera Utara
4.2 Uji Kualitas dan Kuantitas DNA Genom Padi Lokal
Sumatera Utara
4.3 Amplifikasi DNA Genom Padi Lokal Sumatera Utara
13
14
16
vii
Universitas Sumatera Utara
dengan Mengguakan Marka SSR
4.4 Analisis Keanekaragaman Genetik Padi Lokal Sumatera
Utara
18
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
22
22
DAFTAR PUSTAKA
23
LAMPIRAN
28
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel
Judul
Halaman
Tabel 3.1 Sampel padi lokal yang digunakan dalam analisis
keanekaragaman genetik
Tabel 3.2 Reaksi amplifikasi DNA genom padi
Tabel 3.3 Sekuens primer mikrosatelit dan hasil optimasi suhu
Penempelan
Tabel 4.2 Pengukuran kosentrasi dan kemurnian DNA genom padi
Tabel 4.4 Data polimorfisme tiap penanda SSR yang digunakan
8
11
11
14
17
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar
Judul
Halaman
4.1 Hasil visualisasi isolasi DNA genom padi
4.3 Hasil elektoroforesis amplifikasi DNA genom padi lokal
dengan primer SSR
4.5 Dendogram hasil pengelompokkan dua belas koleksi padi
berdasarkan hasil amplifikasi DNA dengan menggunakan
marka SSR
13
16
20
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lampiran
Judul
Halaman
Lampiran 1. Data mentah scoring pita polimorfik
Lampiran 2. Matriks kemiripan genetik hasil amplifikasi DNA
menggunakan 4 penanda SSR
Lampiran 4. Gambar benih padi lokal Sumatera Utara dan Hibrida
Lampiran 5. Deskripsi koleksi padi
27
28
30
32
xi
Universitas Sumatera Utara