Analisis Genetik Isolat Corynespora Cassiicola Dan Plasma Nutfah Karet Serta Identifikasi Quantitative Trait Loci (Qtl) Yang Terpaut Ketahanan Penyakit Gugur Daun Corynespora

ANALISIS GENETIK ISOLAT Corynespora cassiicola DAN
PLASMA NUTFAH KARET SERTA IDENTIFIKASI
QUANTITATIVE TRAIT LOCI (QTL) YANG TERPAUT
KETAHANAN PENYAKIT GUGUR DAUN CORYNESPORA

FETRINA OKTAVIA

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK
CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi yang berjudul Analisis
Genetik Isolat Corynespora cassiicola dan Plasma Nutfah Karet serta
Identifikasi Quantitative Trait Loci (QTL) yang Terpaut Ketahanan
Penyakit Gugur Daun Corynespora adalah benar karya saya dengan arahan
dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada
perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari

karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian
akhir disertasi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada
Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Juli 2016
Fetrina Oktavia
NIM A263120061

ii

RINGKASAN
FETRINA OKTAVIA. Analisis Genetik Isolat Corynespora cassiicola dan
Plasma Nutfah Karet serta Identifikasi Quantitative Trait Loci (QTL) yang
Terpaut Ketahanan Penyakit Gugur Daun Corynespora. Dibimbing oleh
SUDARSONO, DINY DINARTI, KUSWANHADI dan WIDODO.
Pengembangan budi daya tanaman karet di Indonesia dan negara-negara
utama penghasil karet alam di dunia menghadapi kendala serangan penyakit gugur
daun Corynespora (PGDC) yang secara signifikan menurunkan produksi lateks
tanaman karet. Penyakit gugur daun yang disebabkan oleh cendawan Corynespora

cassiicola merupakan salah satu penyakit penting yang sudah tersebar di hampir
seluruh sentra perkebunan karet di dunia dan penyebarannya sangat sulit
dikendalikan. Penggunaan klon-klon karet tahan sebagai bahan tanam merupakan
salah satu solusi pengendalian PGDC secara efektif dan ekonomis. Program
pemuliaan tanaman karet untuk menghasilkan klon-klon unggul yang tahan
terhadap PGDC seringkali terkendala dengan lamanya waktu yang diperlukan
untuk proses seleksi, sehingga kemajuan dibidang biologi molekuler melupakan
peluang untuk mengatasi hal tersebut. Serangkaian kegiatan penelitian dilakukan
bertujuan untuk : 1) mengidentifikasi keragaman tingkat patogenisitas, sekuen
ITS-rDNA dan gen penyandi cassiicolline pada isolat C. cassiicola asal
perkebunan karet di Indonesia, 2) mengevaluasi tingkat ketahanan plasma nutfah
karet terhadap penyakit gugur daun Corynespora, 3) menganalisis keragaman
genetik dan struktur populasi plasma nutfah karet berdasarkan marka EST-SSR,
serta 4) menyusun peta pautan genetik dan mengidentifikasi marka SSR yang
terkait dengan PGDC pada tanaman karet.
Penelitian diawali dengan uji virulensi 23 isolat C. cassiicola yang terdiri
dari dua kelompok. Kelompok pertama adalah 6 isolat yang diisolasi dari klon
yang sama (GT 1) pada 6 perkebunan karet berbeda yaitu dari Provinsi Sumatera
Utara, Bengkulu, Jambi, Jawa Barat, Jawa Tengah, Kalimantan Barat dan
Sumatera Selatan, sedangkan kelompok kedua adalah 17 isolat yang diisolasi dari

17 klon karet berbeda di lokasi yang sama. Uji virulensi dilakukan berdasarkan
aktivitas toksin isolat pada daun 6 klon karet yaitu BPM 1, RRIC 100, BPM 24,
PB 260, GT 1 dan RRIM 600 yang memiliki tingkat ketahanan berbeda terhadap
PGDC. Hasil analisis virulensi menunjukkan bahwa terdapat interaksi antara
isolat dengan klon karet yang menghasilkan perbedaan tingkat virulensi masingmasing isolat terhadap enam klon karet uji. Daerah dan jenis klon inang asal isolat
diisolasi berpengaruh terhadap kemampuan virulensi dan keragaman sekuen ITSrDNA isolat C.cassiicola yang dianalisis. Analisis keragaman sekuen ITS-rDNA
23 isolat C. cassiicola menggunakan kombinasi primer ITS1F/ITS4 menunjukkan
bahwa terdapat tiga titik SNP yang membagi isolat menjadi 5 haplotipe berbeda
dan sebagian besar isolat tergolong ke dalam haplotipe 1. Analisis menunjukkan
bahwa terdapat keterkaitan antara sekuen ITS-rDNA dengan kemampuan
virulensi, dimana perubahan basa pada titik SNP mengakibatkan terjadinya
perubahan tingkat virulensi isolat. Identifikasi gen cas menunjukkan bahwa isolat
C. cassiicola asal tanaman karet Indonesia tergolong kepada kelompok cas4 yang
diduga terkait dengan virulensi tinggi.

iv

Percobaan selanjutnya adalah uji ketahanan 56 plasma nutfah karet yang
terdiri dari 50 aksesi populasi IRRDB 1981 dan 6 klon karet populasi Wickham
terhadap empat isolat C. cassiicola (CC-01, CC-20, CC-22, dan CC-23) yang

tergolong sangat virulen. Hasil penelitian menunjukkan bahwa 12 aksesi
tergolong sangat tahan, 13 aksesi tahan, 23 aksesi rentan dan 8 aksesi tergolong
sangat rentan terhadap PGDC. Terdapat tiga aksesi dari populasi IRRDB 1981
yang memiliki tingkat ketahanan lebih baik dari populasi Wickham yaitu PN 451,
PN 494 dan PN 604.
Analisis keragaman genetik plasma nutfah karet menggunakan 15 primer
EST-SSR menunjukkan bahwa terdapat keragaman genetik yang cukup tinggi
pada populasi yang dianalisis. Analisis filogenetik menunjukkan terdapat tiga
kelompok plasma nutfah karet, dimana populasi Wickham berada terpisah dari
populasi IRRDB 1981 yang menandakan bahwa terdapat jarak genetik yang
cukup jauh antara populasi Wickham dengan IRRDB 1981, serta populasi IRRDB
1981 terpisah lagi menjadi dua kelompok berdasarkan asal geografis dari masingmasing subpopulasi dengan sedikit pencampuran antar subpopulasi. Analisis
struktur populasi menggunakan program STRUCTURE menunjukkan bahwa
pencampuran yang terjadi kemungkinan disebabkan oleh adanya aliran gen
melalui hibridisasi antar populasi.
Berdasarkan informasi yang diperoleh pada percobaan diatas telah
dilakukan pemilihan klon-klon yang memiliki sifat ketahanan yang sangat kontras
sebagai tetua persilangan. Sebagai tetua betina dipilih klon tahan BPM 1 dan tetua
jantan dipilih klon rentan RRIM 600 untuk menghasilkan populasi pemetaan. Dari
persilangan kedua klon tetua diperoleh 30 tanaman dan 74 embrio F1. Tanaman

F1 yang diperoleh selanjutnya di uji tingkat ketahanannya terhadap PGDC
menggunakan dua isolat C. cassiicola yaitu CC-06 yang berasal dari klon GT 1
dan CC-22 yang berasal dari klon RRIM 600. Uji ketahanan menunjukkan bahwa
tingkat ketahanan tanaman F1 terhadap kedua isolat bervariasi dengan kisaran 5.2
– 33.4% pada isolat CC-06 dan 3.5–36.4% pada isolat CC-22. Untuk menyusun
peta pautan genetik maka telah dilakukan seleksi 135 lokus SSR pada kedua klon
tetua untuk memilih lokus-lokus yang polimorfik. 30 lokus terseleksi selanjutnya
digunakan untuk mengamplifikasi 104 individu populasi pemetaan dan hanya
primer yang bersegregasi 1:1 yang digunakan dalam penyusunan peta pautan
genetik. Analisis pautan menggunakan program MAPMAKER/EXP menunjukkan
bahwa pada LOD 3 terbentuk 4 kelompok dengan total 8 lokus terpaut, sedangkan
pada LOD 2 terbentuk 2 kelompok pautan dengan total 11 lokus terpaut. QTL
yang terkait PGDC belum berhasil diidentifikasi pada peta pautan tersebut, namun
berdasarkan analisis marka tunggal diketahui bahwa empat lokus (EHB 70, EHB
081, EHBp 18 dan SSRH 548) berasosiasi dengan kedua isolat (CC-06 dan CC22). Selain itu juga diperoleh satu lokus (HB 68) yang hanya berasosiasi dengan
isolat CC-06 dan lima lokus lainnya (gSSR 165, HBE 329, SSRH 103, HB 78 dan
gSSR 212) berasosiasi hanya dengan isolat CC-22. Informasi yang diperoleh
dalam penelitian ini merupakan langkah awal dalam pengembangan Marker
Assisted Selection (MAS) ketahanan terhadap PGDC pada tanaman karet.
Kata kunci: Hevea brasiliensis, Corynespora cassiicola, ITS-rDNA, keragaman

genetik, peta pautan genetik, asosiasi marka

SUMMARY
FETRINA OKTAVIA. Genetic Analysis of Corynespora cassiicola isolates and
Rubber Germplasm and Identification of Quantitative Trait Loci (QTL) Linked
with Resistance to Corynespora Leaf Fall Disease. Supervised by SUDARSONO,
DINY DINARTI, KUSWANHADI and WIDODO.
Improvement of rubber cultivation in Indonesia and other major natural
rubber producer countries in the world faced constraint the Corynespora leaf fall
(CLF) disease attack that significantly reduce the production of the latex. Leaf fall
disease caused by the fungus Corynespora cassiicola is one of the important
disease which widespread in almost all of the centers of rubber plantations in the
world and the spreading is very difficult to control. Using the resistant rubber
clones as a planting material is one of the CLF disease control solutions
effectively and economically. The rubber breeding program to obtain the superior
clones which resistant to CLF disease is often constrained by the length of time
required for the selection process, so that the progress of the molecular biology is
a chance to solve this case. a series of experiments were carried out aims to: 1)
identify the diversity of the C. cassiicola pathogenicity, rDNA- ITS sequences
and the cassiicolline-coded genes of C. cassiicola isolates from rubber plantations

in Indonesia, 2) evaluate the resistance level of the rubber germplasm to CLF
disease, 3) analyzing the genetic diversity and population structure of the rubber
germplasm based on EST-SSR markers, and 4) construct the genetic linkage map
and to identify the SSR markers associated with CLF disease on rubber tree.
The study was started by evaluation of the virulence of the 23 C. cassiicola
isolates that consist of two groups. The first group was six C. cassiicola isolates
collected from the same rubber clones (GT 1) on the six different rubber
plantations i.e province of North Sumatra, Bengkulu, Jambi, West Java, Central
Java, West Kalimantan and South Sumatra, while the second group was 17
isolates collected from 17 different rubber clones in the same location. The
virulence test have been done based on the toxin activity of isolates on the leaf of
six rubber clones i.e BPM 1, RRIC 100, 24 BPM, PB 260, GT 1 and RRIM 600
which have the different resistance levels to CLF disease. Virulence analysis
showed that there were an interaction between isolates and rubber clones which
indicated the differences of the virulence level of each isolates to six rubber clones
tested. Geographical and host clones origin of isolates collected affect the
virulence ability and diversity of the rDNA-ITS sequences of C. cassiicola
isolates were analyzed. Diversity analysis of rDNA-ITS sequences of 23 C.
cassiicola isolates using of ITS1F/ITS4 primers combination showed that there
were three SNP points that divide isolates into five different haplotypes, and most

of the isolates belonged to the haplotype 1. The analysis showed that there was a
link between rDNA-ITS sequences with the virulence ability, which change of the
nucletide base on the SNP point caused a change of the isolates virulence level.
Identification of cas genes showed that the C. cassiicola isolates of rubber
plantation in Indonesia belonging to the cas4 class which associated with high
virulence.

vi

The further experiment was resistance test of 56 rubber germplasm rubber
which consist of 50 accessions of IRRDB 1981 population and 6 clones of
Wickham population to four of C. cassiicola isolates (CC-01, CC-20, CC-22 and
CC-23) that classified as very virulent isolates. The results showed that 12
accessions classified as very resistant, 13 of resistant accessions, 23 of susceptible
accessions and 8 accessions classified as very susceptible to CLF disease. There
were three accessions of IRRDB 1981 population have better resistance levels
from Wickham population namely PN 451, PN 494 and PN 604.
Genetic diversity analysis of the rubber germplasm using 15 of EST-SSR
primers showed that there was a high genetic diversity on the populations
analyzed. Phylogenetic analysis showed that there were three groups of rubber

germplasm, which of the Wickham population was separated from IRRDB 1981
population indicated that there was a high genetic distance between Wickham and
IRRDB 1981 populations, as well as the IRRDB 1981 population separated into
two groups based on the geographical origin with a few admixing of these
subpopulations. The population structure analysis using the STRUCTURE
program indicated that the genetic admixing due to the gene flow through
hybridization between populations.
Acording to the previous studies the clones selection which have a
contrastly resistance to CLF disease as a parent tree on pollination. As a female
parent was elected a clones resistant of BPM 1 and susceptible clone of RRIM
600 as a male parent to obtain a mapping population. The crossing of both parent
clones were obtained 30 of F1 plants and 74 of embryonic F1. Furthermore the F1
plants have been tested resistance to CLF disease using two C. cassiicola isolates
namely CC-06 and CC-22 were collected from GT 1 and RRIM 600 rubber clones
respectively. The resistance test indicated that there were a variation on the F1
plant resistance levels to both of isolates with range of 5.2 to 33.4% on the CC-06
and 3.5 to 36.4% on the CC-22 isolate. Furthermore to construct a genetic linkage
map has been selected 135 of SSR loci on the both of parent clones to choose the
polymorphic loci. Furthermore 30 of selected loci were used to amplify all of 104
individuals of mapping population and only SSR loci that 1:1 segregate were

used on the construction of genetic linkage maps. Linkage analysis using the
MapMaker program demonstrated that there were four linkage groups on the LOD
3 with total 8 loci, while in the LOD 2 formed two linked groups with total 11 of
linked loci. QTLs linked CLF disease have not been identified on the linkage
map, but based on the single marker analysis showed that four of loci (EHB70,
EHB081, EHBp18 and SSRH548) associated with two isolates (CC-06 and CC22). Moreover single marker anlaysis showed that HB68 locus associated only
with CC-06 isolate and five of other loci (gSSR165, HBE 329, SSRH103, HB78
and gSSR212) associated only with CC-22 isolate. The informations obtained in
this study were the first step on the development of Marker Assisted Selection
(MAS) of rubber resistance to CLF disease.
Keywords: Hevea brasiliensis, Corynespora cassiicola, rDNA-ITS, genetic
diversity, genetic linked map, marker associated

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB

Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

viii

ANALISIS GENETIK ISOLAT Corynespora cassiicola DAN
PLASMA NUTFAH KARET SERTA IDENTIFIKASI
QUANTITATIVE TRAIT LOCI (QTL) YANG TERPAUT
KETAHANAN PENYAKIT GUGUR DAUN CORYNESPORA

FETRINA OKTAVIA
A263120061
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor
pada
Program Studi Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016

ii

Penguji pada Ujian Tertutup: Dr Ir Asep Setiawan, MS
Dr Dra Sekar Woelan, MP

Penguji pada Ujian Terbuka: Dr Ir Asep Setiawan, MS
Dr Thomas Wijaya, MSc

iv

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga penulis berhasil menyelesaikan disertasi yang berjudul Analisis
Genetik Isolat Corynespora cassiicola dan Plasma Nutfah Karet serta Identifikasi
Quantitative Trait Loci (QTL) yang Terpaut Ketahanan Penyakit Gugur Daun
Corynespora.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Prof Dr. Ir. Sudarsono, MSc.
Sebagai ketua komisi pembimbing, dan kepada Ibu Dr. Diny Dinarti, MSi, Bapak
Dr. Widodo, MS dan Bapak Dr. Kuswanhadi, DEA sebagai anggota komisi
pembimbing yang telah banyak memberikan saran dan masukan sejak persiapan,
pelaksanaan penelitian sampai penyusunan disertasi ini. Penulis juga
mengucapkan terima kasih kepada Dr. Yudiwanti Wahyu EK, MS sebagai ketua
Program Studi Pemuliaan Bioteknologi Tanaman serta Dr. Hajrial Aswidinoor
MSc, Dr. Dewi Sukma MSi, Dr. Asep Setiawan MS, Dr Sekar Woelan MP dan
Dr. Thomas Wijaya, MSc yang telah bersedia menjadi penguji luar komisi pada
ujian pra kualifikasi, ujian tertutup dan sidang terbuka Program Doktor. Ucapan
terima kasih juga penulis ucapkan kepada Kepala Balai Penelitian Sembawa,
Direktur Pusat Penelitian Karet dan Direktur PT. Riset Perkebunan Nusantara,
yang telah memberikan kesempatan dan dukungan biaya kepada penulis untuk
melangsungkan studi S3 di Institut Pertanian Bogor.
Tidak lupa penulis mengucapkan terimakasih kepada teman-teman peneliti,
teknisi pemuliaan dan penyakit di Balai Penelitian Sembawa, teman-teman di
Laboratorium Biologi Molekuler Tanaman AGH IPB dan teman-teman PBT
angkatan 2012 yang telah membantu baik secara fisik maupun psikologis selama
berlangsungnya penelitian dan dukungan dalam penulisan disertasi ini.
Ucapan terima kasih yang tidak terhingga penulis sampaikan kepada
Ayahanda Damunir dan Ibunda Rosmeinar (Alm), sanak saudara, suami Siad
Agung Dermawan dan anak tercinta Aurelia Martalita Siad, atas semua doa, kasih
sayang, pengertian, dukungan dan kesabaran yang tidak terbatas selama penulis
menempuh pendidikan S3 di IPB. Akhir kata, semoga disertasi ini bermanfaat
bagi kemajuan ilmu pemuliaan dan biologi molekuler tanaman, khususnya
tanaman karet di Indonesia.

Bogor, 2016
Fetrina Oktavia

vi

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL

viii

DAFTAR GAMBAR

ix

DAFTAR LAMPIRAN

x

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Kebaruan Penelitian
Ruang Lingkup Penelitian
Kerangka Berfikir dan Garis Besar Disertasi
aftar Pustaka

1
2
4
4
5
6
6
9

2 TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman Karet (Hevea brasiliensis Muell Arg.)
Plasma Nutfah Karet IRRDB 1981
Penyakit Gugur Daun Corynespora
Keragaman Genetik Isolat C. Cassiicola
Gejala Serangan PGDC
Mekanisme Interaksi C. cassiicola dan Tanaman Karet
Mekanisme Pertahanan Tanaman Karet Terhadap Serangan PGDC
Peta Pautan Genetik
Pemetaan QTL
Daftar Pustaka

11
12
12
13
15
15
16
18
19
19

3 ANALISIS KERAGAMAN PATOGENISITAS, SEKUEN
ITS-rDNA DAN GEN PENYANDI CASSIICOLLINE PADA
ISOLAT Corynespora cassiicola ASAL PERKEBUNAN KARET DI
INDONESIA
Abstrak
Abstract
Pendahuluan
Bahan dan Metode
Hasil
Pembahasan
Simpulan
Daftar Pustaka

23
24
25
26
32
39
43
43

viii

4 IDENTIFIKASI KETAHANAN PLASMA NUTFAH KARET
IRRDB 1981 TERPILIH TERHADAP PENYAKIT GUGUR
DAUN CORYNESPORA BERDASARKAN AKTIVITAS
TOKSIN CASSIICOLLINE
Abstrak
Abstract
Pendahuluan
Bahan dan Metode
Hasil dan Pembahasan
Simpulan
Daftar Pustaka

49
50
51
52
53
61
62

5 KERAGAMAN GENETIK DAN STRUKTUR POPULASI
PLASMA NUTFAH KARET BERDASARKAN EST-SSR
Abstrak
Abstract
Pendahuluan
Bahan dan Metode
Hasil dan Pembahasan
Simpulan
Daftar Pustaka

65
66
67
68
70
77
78

6 KONSTRUKSI PETA KETERPAUTAN GENETIK DAN
IDENTIFIKASI MARKA SSR YANG BERASOSIASI DENGAN
PENYAKIT GUGUR DAUN CORYNESPORA PADA TANAMAN
KARET
Abstrak
Abstract
Pendahuluan
Bahan dan Metode
Hasil dan Pembahasan
Simpulan
Daftar Pustaka

81
82
83
84
86
98
98

7 PEMBAHASAN UMUM

101

8 SIMPULAN UMUM

104

LAMPIRAN

106

RIWAYAT HIDUP

121

DAFTAR TABEL
1. Klon karet inang, tingkat ketahanan inang terhadap C. cassiicola, daerah
asal dan nomor aksesi Genebank 23 isolat C.cassiicola yang diisolasi
dari perkebunan karet di Indonesia
2. Nomor aksesi, spesies inang dan negara asal isolat C. cassiicola yang
digunakan dalam analisis filogenetik pada sekuen rDNA-ITS dan gen
cas
3. Daftar primer gen cas, suhu anealing dan isoform target yang digunakan
dalam penelitian
4. Pengelompokan tingkat virulensi 23 isolat C. cassiicola berdasarkan
intensitas kelayuan daun terhadap masing-masing dan rata-rata enam
klon karet uji yang memiliki tingkat ketahanan berbeda terhadap PGDC
5. Sekuen dan frekuensi haplotipe 23 isolat C. cassiicola dari Indonesia
berdasarkan sekuen ITS-rDNA
6.Rata-rata Intensitas kelayuan daun dan pengelompokan tingkat resistensi
plasma nutfah karet terhadap PGDC
7. Persentase aksesi tahan dari masing-masing daerah asal plasma
nutfah karet
8. Daftar material tanaman, populasi dan asal populasi plasma nutfah karet
dari lembah Amazon yang digunakan dalam analisis keragaman genetik
dan struktur populasi
9. Ukuran alel, jumlah alel per primer (N), persentase primer polimorfik
(PIC), heterozigositas teramati (Ho) dan harapan (He) 15 primer ESTSSR pada plasma nutfah karet
10.Pendugaan jumlah rata-rata alel per primer (Na), rata-rata alel efektif
(Ne), heterozigositas teramati (Ho) dan harapan (He), nilai indeks
fiksasi (F), rata-rata jumlah alel umum dan spesifik pada masingmasing populasi plasma nutfah karet
11.Analisis khi kuadrat 30 primer SSR segregasi 1:1 pada populasi F1
hasil persilangan klon karet BPM 1 dan RRIM 600
12.Hasil analisis asosiasi marker tunggal primer SSR dengan ketahanan
populasi pemetaan tanaman karet terhadap 2 isolat C.cassiicola
13.Daftar progeni F1 hasil persilangan klon karet BPM 1 dan RRIM 600,
intensitas kelayuan daun, jumlah lokus yang membawa alel terseleksi
dan kategori ketahanan terhadap PGDC

28

31
32

33
37
56
61

71

74

75
90
93

97

x

DAFTAR GAMBAR
1. Diagram alir penelitian
2. Posisi primer ITS pada ribosomal DNA
3.Mekanisme aktivasi gen-gen pertahanan pada interaksi patogen-tanaman
4. Peta lokasi asal isolat C. cassiicola
5. Pengelompokan 23 isolat C. cassiicola berdasarkan intensitas kelayuan
daun
6. Analisis filogenetik 23 isolat C. cassiicola yang berasal dari klon karet
dan daerah berbeda
7. Jejaring haplotipe berdasarkan Reduced Median dari sekuen ITS-rDNA
23 isolat C. cassiicola
8.Pohon filogenetik 23 isolat C. cassiicola berdasarkan sekuen ITS-rDNA
9. Pohon filogenetik 23 isolat C. cassiicola berdasarkan gen cas
10.Intensitas kelayuan daun berbagai aksesi karet terhadap 4 isolat C.
cassiicola
11.Rata-rata intensitas kelayuan daun plasma nutfah karet PN 1981 pada 4
isolat C. cassicola
12.Perbedaan pengaruh toksin terhadap kelayuan dan penggulungan daun
pada aksesi tanaman karet sangat tahan (PN 451) dan sangat rentan (PN
22)
13.Dendogram pengelompokan plasma nutfah karet berdasarkan tingkat
ketahanan terhadap PGDC dengan metode hierarki Euclidean
14.Lokasi asal pengumpulan plasma nutfah karet
15.Visualisasi pola pita DNA 56 aksesi plasma nutfah karet menggunakan
primer gSSR 268
16.Pengelompokan 56 aksesi plasma nutfah karet dengan metode
Neighbour-Joining
17.Principal Coordinate Analysis sebaran 56 aksesi plasma nutfah karet
18.Estimasi struktur populasi 56 aksesi karet berdasarkan analisis
Structure
19.Intensitas Kelayuan Daun 30 progeni F1 hasil persilangan klon karet
BPM 1 dan RRIM 600 terhadap filtrat toksin dua isolat C.cassiicola
20.Sebaran intensitas kelayuan daun populasi F1 hasil persilangan klon
karet BPM 1 dan RRIM 600 terhadap dua isolat C. cassiicola
21.Hasil analisis SSR dan genotyping sebagian populasi pemetaan
tanaman karet
22.Peta pautan genetik populasi F1 hasil persilangan klon BPM 1 dan
RRIM 600
23.Variasi alel dan rataan tingkat ketahanan populasi pemetaan tanaman
karet terhadap isolat C. cassiicola CC-06 pada 5 lokus yang berasosiasi
dengan PGDC
24.Variasi alel dan rataan tingkat ketahanan populasi pemetaan tanaman
karet terhadap isolat C. cassiicola CC-22 pada 9 lokus yang berasosiasi
dengan PGDC

7
14
17
29
34
35
36
38
39
55
56

58
60
71
73
74
75
76
87
88
89
91

94

95

25.Variasi alel dan rataan tingkat ketahanan populasi pemetaan tanaman
karet terhadap 2 isolat C.cassiicola pada 10 lokus yang berasosiasi
dengan PGDC

98

DAFTAR LAMPIRAN
1. Tahapan isolasi isolat C. cassiicola dari daun karet
2. Tahapan persiapan isolat C. cassiicola untuk isolasi DNA
3. Tahapan produksi filtrat toksin cassiicolline dan uji virulensi isolat C.
cassiicola dari daun karet
4. Tahapan uji ketahanan daun karet berdasarkan aktivitas toksin
5. Nomor aksesi dan basa nukleotida sekuen ITS-rDNA
6. Basa nukleotida sekuen gen cas
7. Tahapan persilangan buatan tanaman karet untuk menghasilkan populasi
F1
8. Tahapan isolasi embrio tanaman karet dari buah hasil persilangan
9. Daftar primer SSR yang digunakan

107
107
108
108
109
116
117
117
118

xii

1

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Karet (Hevea brasiliensis) merupakan salah satu tanaman perkebunan yang
memiliki peranan penting bagi perekonomian Indonesia, baik sebagai sumber
lapangan kerja dan pendapatan petani maupun sebagai sumber devisa negara.
Sampai tahun 2014, total areal perkebunan karet di Indonesia tercatat 3,61 juta
hektar yang terdiri dari perkebunan rakyat, negara dan swasta dengan total
produksi mencapai 3,15 juta ton (BPS 2015). Hal ini menjadikan Indonesia
sebagai negara penghasil karet alam terbesar nomor dua di dunia setelah Thailand.
Dalam budidaya tanaman karet sering kali dihadapkan pada kondisi yang
tidak optimal bagi pertumbuhan dan produksi baik yang disebabkan oleh faktor
biotik seperti penyakit maupun abiotik seperti kering alur sadap dan kekeringan.
Saat ini terdapat 3 penyakit utama yang paling berpengaruh dalam budidaya
tanaman karet yaitu penyakit gugur daun South American Leaf Blight (SALB)
yang disebabkan oleh Microcyclus ulei, Penyakit Gugur Daun Corynespora
(PGDC) yang disebabkan cendawan Corynespora cassiicola dan Cendawan Akar
Putih (JAP). Di daerah asal tanaman karet seperti Brazil dan negara-negara
Amerika Selatan, SALB merupakan penyakit utama yang menyerang hampir
semua klon sehingga budidaya karet tidak terlalu berkembang di daerah tersebut.
Di Asia Tenggara yang merupakan sentra produksi karet alam yang menyumbang
lebih dari 90% produksi karet alam dunia, SALB tidak berkembang, namun
PGDC menjadi ancaman utama terhadap penurunan produksi.
PGDC menyerang tanaman karet pada berbagai tingkat perkembangan daun
dan umur tanaman. Apabila kondisi lingkungan mendukung, serangan dapat
terjadi sepanjang tahun yang mengakibatkan pengguguran daun secara terus
menerus sehingga produksi tanaman terhambat. Pada kondisi terserang berat dapat
mengakibatkan kematian tanaman sehingga perlu dilakukan pembongkaran dan
pemusnahan. Di Indonesia, hampir seluruh daerah sentra karet terserang PGDC
yang mengakibatkan kerugian besar secara ekonomis karena penurunan produksi
yang mencapai 60% (Situmorang et al. 2007).
Berbagai upaya pencegahan perkembangan PGDC sudah dilakukan seperti
penggunaan pestisida kimia. Modifikasi formulasi pelarut pestisida dilakukan
untuk meningkatkan keefektifan melawan patogen, dan formulasi fungisida
sistemik berdasarkan air diketahui lebih efektif dibandingkan pelarut lainnya
(Manju et al. 2002). Meskipun di lapangan cara ini menjadi pilihan utama, namun
bukan merupakan solusi terbaik, karena selain memerlukan biaya yang tinggi,
juga memberikan pengaruh negatif terhadap lingkungan. Penggunaan pestisida
secara terus menerus juga dapat mengakibatkan perubahan genetik pada patogen,
dimana patogen mengembangkan resistensi terhadap suatu jenis pestisida,
sehingga pestisida tersebut tidak mampu lagi mengatasi patogen tersebut. Hal ini
sering mengakibatkan klon-klon yang biasanya tahan berubah menjadi rentan
terhadap penyakit (Situmorang et al. 2007). Permasalahan tersebut dapat diatasi
dengan penggunaan pestisida nabati yang berasal dari tanaman yang
menghasilkan metabolit sekunder yang memiliki aktivitas antimikroba seperti

2
Ageratum conyzoides dan Centrosema pubescent (Ogbebor & Adenkule 2005)
maupun cendawan yang bersifat antagonis (Evueh et al. 2011).
Pengaturan pola penanaman klon dimana dalam suatu areal ditanam
berbagai jenis klon merupakan alternatif lain pencegahan PGDC yang sudah
banyak diterapkan pada perkebunan-perkebunan besar. Namun sejauh ini semua
metode tersebut dirasakan masih belum efektif dalam menanggulangi
permasalahan PGDC, sehingga penggunaan klon-klon tahan sebagai bahan tanam
menjadi solusi terbaik. Untuk perakitan klon-klon karet yang tahan PGDC
tersebut sangat diperlukan informasi yang berkaitan dengan genetik baik patogen
maupun tanaman serta mekanisme interaksi keduanya.

Perumusan Masalah
Penggunaan klon-klon unggul sebagai bahan tanam merupakan salah satu
komponen penting dalam budidaya tanaman karet. Sesuai dengan arah dan tujuan
program pemuliaan tanaman karet, bahan tanam unggul merupakan klon-klon
yang memiliki produksi lateks tinggi dan pertumbuhan yang jagur serta karakter
agronomis yang baik seperti ketahanan terhadap penyakit, kekeringan, angin,
temperatur rendah dan kering alur sadap.
Program pemuliaan tanaman karet untuk menghasilkan klon-klon unggul
terdiri dari beberapa tahapan yang meliputi persilangan buatan, seleksi progeni
hasil persilangan di lapangan, uji pendahuluan progeni terpilih, uji lanjutan dan uji
adaptasi. Dalam proses tersebut terdapat berbagai kendala yang dihadapi terutama
yang terkait dengan keterbatasan ketersediaan plasma nutfah sebagai sumber gengen karakter agronomis yang diinginkan, keterbatasan areal pengujian dan
lamanya waktu yang diperlukan sampai suatu klon dapat dilepas sebagai klon
unggul baru.
Persilangan buatan pada tanaman karet secara umum masih menggunakan
klon-klon yang sudah dibudidayakan secara luas yang disebut juga dengan
populasi Wickham, dimana berdasarkan analisis genetik diketahui bahwa klonklon tersebut memiliki dasar genetik yang sempit (Besse et al. 1994; Lekawipat et
al. 2003; Oktavia et al. 2011). Hal ini diduga karena klon-klon tersebut memiliki
asal yang sama. Permasalahan ini dapat diatasi dengan penggunaan plasma nutfah
baru hasil eksplorasi IRRDB (International Rubber Research Development
Board) di lembah Amazon tepatnya pada tiga negara bagian di Brazil yaitu
Rondonia, Acre dan Matto Grosso pada tahun 1981. Aksesi hasil eksplorasi
tersebut dinamakan dengan plasma nutfah IRRDB 1981 (PN’81). Berdasarkan
pengujian pertumbuhan dan produksi diketahui bahwa plasma nutfah tersebut
memiliki pertumbuhan yang jagur namun potensi produksinya dibawah rata-rata
klon-klon populasi Wickham. Hal ini menjadi pembatas untuk menjadikan plasma
nutfah tersebut langsung sebagai klon produksi, namun berpotensi sebagai sumber
materi genetik karakter-karakter agronomis yang bagus salah satunya adalah
sumber ketahanan terhadap PGDC, sehingga informasi tingkat ketahanannya perlu
diketahui.
Perbedaan tingkat ketahanan suatu klon dapat dipengaruhi oleh perbedaan
genetik klon itu sendiri, perbedaan genetik dari isolat yang menyerang dan
pengaruh dari faktor lingkungan seperti temperatur dan kelembaban udara. Isolat

3
C. cassiicola penyebab PGDC memiliki keragaman genetik yang luas dan tingkat
patogenisitas yang berbeda. Perbedaan ini terjadi karena adanya proses mutasi dan
evolusi yang dapat menyebabkan terjadinya perubahan genetik pada isolat.
Variasi genetik yang dihasilkan tersebut akan berpengaruh terhadap tingkat
ketahanan suatu klon, dimana terdapat interaksi spesifik antara isolat C. cassiicola
dengan suatu klon. Informasi keragaman genetik dan tingkat patogenisitas dari
isolat-isolat tersebut sangat diperlukan untuk mengembangkan strategi pemuliaan
yang tepat.
Keterbatasan areal dan lamanya waktu seleksi merupakan masalah serius
yang dihadapi dalam program pemuliaan tanaman karet secara konvensional,
dimana satu siklus pemuliaan yang dimulai dari persilangan buatan sampai
dihasilkannya suatu klon unggul anjuran memerlukan waktu 25 - 30 tahun. Salah
satu alternatif untuk mengatasi permasalahan tersebut adalah dengan cara
memanfaatkan kemajuan di bidang biologi molekuler, yaitu Marker Asissted
Selection (MAS).
Pemanfaatan teknik marka molekuler dalam program pemuliaan tanaman
diharapkan dapat membantu mempersingkat waktu seleksi, mengurangi areal
seleksi dan menghemat biaya. Tersedianya peta pautan genetik merupakan salah
satu hal yang diperlukan dalam proses seleksi yang dibantu oleh marka (Lee
1995). Proses seleksi yang dibantu marka dapat dilakukan apabila telah dilokalisir
lokus sifat kuantitatif (QTL) atau kualitatif yang terpaut dengan marka molekuler.
Pemetaan QTL melibatkan konstruksi peta genomik dan mencari hubungan antara
sifat dan marka polimorfik.
Pada dasarnya peta pautan genetik dibangun dengan menggunakan segregasi
populasi backcross atau F2. Namun pada tanaman tahunan seperti karet sulit
dilakukan backcross atau pembentukan F2 murni. Pada tanaman tahunan yang
menyerbuk bebas kemungkinan gen-gen atau marka DNA yang terdapat pada satu
individu tanaman mempunyai genotipe yang berbeda, sebagian bersifat
heterozigot dan sebagiannya lagi bersifat homozigot dominan atau homozigot
resesif. Oleh sebab itu persilangan antara dua tanaman tetua yang demikian akan
ditemukan pada tanaman turunan pertama menyerupai konfigurasi backcross pada
sebagian marka dan pada sebagian marka yang lain menyerupai konfigurasi F1
dan F2 (Novalina & Sagala 2013).
Menurut Grattapaglia dan Sederoff (1994), salah satu strategi yang dapat
dilakukan untuk mengkonstruksi peta pautan genetik pada tanaman tahunan yang
menyerbuk bebas seperti tanaman karet adalah melalui strategi pseudotestcross,
dimana satu tetua berlaku sebagai tetua uji bagi tetua yang lainnya sehingga
nantinya akan diperoleh dua peta pautan yaitu peta tautan tetua betina dan peta
pautan tetua jantan. Pada strategi ini marka heterozigot pada satu tetua dan
homozigot resesif pada tetua yang lain dipilih melalui skrining rasio segregasi 1:1
pada tanaman turunan. Sekarang ini, populasi turunan pertama hasil suatu
persilangan sudah banyak digunakan sebagai populasi pemetaan dalam
mengkonstruksi peta pautan seperti yang dilakukan pada tanaman Eucaliptus
(Grattapaglia & Sederoff 1994), leci (Liu & Mei 2003) dan karet (Lespinasse et
al. 2000; Le-Guen et al. 2007; Rattanawong et al. 2009; Novalina & Sagala
2013).
Salah satu marka molekuler yang dapat digunakan untuk pemetaan genetik
adalah mikrosatelit atau SSR (Simple Sequence Repeat). SSR merupakan tandem

4
arrays dari 2-5 pasangan basa nukleotida berulang yang ditemukan secara luas
pada organisme eukariota. Marka ini bersifat kodominan dan dapat mendeteksi
variasi alel yang tinggi (Panaud et al. 1996). SSR merupakan salah satu marka
molekuler yang dapat menganalisis lokus spesifik, bersifat multi alel dan
menghasilkan tingkat polimorfisme yang tinggi dalam populasi (Seguin et al.
2001). SSR sudah digunakan untuk pemetaan genetik pada tanaman karet yang
terpaut dengan penyakit SALB (Le-Guen et al. 2007), produksi (Rattanawong et
al. 2009; Novalina & Sagala 2013) dan pertumbuhan (Souza et al. 2013).
Ketersediaan peta pautan genetik, informasi tentang sifat-sifat yang
berasosiasi dengan PGDC, dan informasi tentang marka-marka yang terpaut
dengan lokus-lokus pengendali ketahanan terhadap PGDC pada tanaman karet
sangat membantu dalam proses seleksi tanaman karet pada masa yang akan
datang.

Tujuan Penelitian
Tujuan umum penelitian adalah mengidentifikasi QTL yang terkait dengan
penyakit gugur daun Corynespora pada tanaman karet, sedangkan tujuan khusus
penelitian adalah :
1. Menerangkan keragaman isolat C. cassiicola asal tanaman karet berdasarkan
kemampuan virulensi, basa nukleotida sekuen ITS-rDNA dan sekuen gen
penyandi toksin cassiicolline.
2. Mengevaluasi ketahanan terhadap PGDC dan keragaman genetik plasma
nutfah karet IRRDB 1981 sehingga dapat dijadikan sebagai dasar pemilihan
tetua dalam program pemuliaan tanaman karet.
3. Memperoleh informasi peta keterpautan genetik dan mengidentifikasi
keberadaan QTL dan marka-marka yang berasosiasi dengan ketahanan
terhadap PGDC pada tanaman karet.

Manfaat Penelitian
Informasi keragaman genetik dan tingkat virulensi isolat C. cassiicola dapat
digunakan sebagai dasar dalam menyusun strategi pemuliaan tanaman karet untuk
menghasilkan klon-klon karet unggul yang tahan PGDC yaitu dengan memilih
isolat paling virulen dalam pengujian klon-klon karet terhadap PGDC. Selain itu
informasi tersebut juga berguna untuk menyiapkan metode terbaik dalam
mencegah dan mengatasi PGDC.
Informasi ketahanan plasma nutfah karet terhadap PGDC dan keragaman
genetiknya merupakan dasar dalam pemilihan tetua pada program persilangan
buatan tanaman karet untuk menghasilkan klon-klon unggul yang tahan karena
tetua yang tahan dan memiliki keragaman genetik yang tinggi akan meningkatkan
peluang untuk menghasilkan heterosis. Selain itu informasi tersebut juga
bermanfaat dalam pemilihan tetua yang akan digunakan dalam penyiapan populasi
untuk studi genetik. Adanya informasi keragaman dan struktur genetik juga akan
sangat berguna salam pengelolaan dan konservasi plasma nutfah karet.

5
Adanya informasi peta pautan genetik merupakan dasar dalam
pengembangan studi identifikasi QTL yang terkait dengan PGDC. QTL dan
marka molekuler yang memiliki keterpautan kuat dengan PGDC dapat dijadikan
sebagai alat bantu seleksi ketahanan tanaman karet terhadap PGDC sehingga
proses seleksi dapat dilakukan dengan cepat dan akurat.

Kebaruan Penelitian
Hasil penelitian yang disajikan dalam disertasi ini merupakan kajian
genetika, patologi, pemuliaan dan molekuler yang terkait dengan ketahanan
tanaman karet terhadap PGDC yang meliputi virulensi dan genetika isolat C.
cassiicola penyebab PGDC, genetika dan pemuliaan tanaman karet terhadap
PGDC dan interaksi keduanya ditinjau dari lokus-lokus yang terkait dengan
sistem ketahanan tanaman karet terhadap PGDC. Adapun poin-poin kebaruan
yang berhasil diperoleh dari penelitian ini adalah:
1. Diperolehnya 23 sekuen nukleotida penyusun gen ITS-rDNA isolat C.
cassiicola asal perkebunan karet Indonesia. Sekuen nukleotida yang
diperoleh telah di submit di GeneBank NCBI (National Centre for
Biotechnology Institute) dan telah dipublikasi secara on line pada
http://www.NCBI.nlm.nih.gov/genebank yang dapat diakses secara gratis.
2. Informasi keragaman tingkat virulensi 23 isolat C. cassiicola asal
perkebunan karet Indonesia dan keterkaitannya dengan keragaman genetik
berdasarkan sekuen ITS-rDNA. Informasi yang diperoleh sangat bermanfaat
dalam program pemuliaan tanaman untuk menghasilkan klon-klon tahan
dan penyusunan strategi pengendalian PGDC.
3. Teridentifikasinya keberadaan gen penyandi toksin cassiicolline yang
merupakan efektor utama penyebab PGDC pada isolat C. cassiicola asal
perkebunan karet Indonesia.
4. Teridentifikasinya tingkat ketahanan plasma nutfah karet IRRDB 1981
terhadap PGDC sehingga aksesi yang memiliki tingkat ketahanan tinggi
dapat dijadikan sebagai sumber gen ketahanan dalam program persilangan
buatan untuk menghasilkan klon-klon karet unggul tahan terhadap PGDC.
5. Informasi keragaman genetik dan struktur populasi plasma nutfah karet
berdasarkan marka EST-SSR. Informasi yang diperoleh dapat dijadikan
sebagai dasar pemilihan tetua dalam program persilangan tanaman karet dan
manajemen konservasi plasma nutfah karet.
6. Diperolehnya peta pautan genetik tanaman karet pada populasi F1
menggunakan marka SSR. Peta pautan tersebut merupakan dasar dalam
studi genetik untuk memperoleh Marka Asissted Selection (MAS) pada
tanaman karet.
7. Diperolehnya sepuluh marka SSR yang berasosiasi dengan PGDC yang
merupakan langkah awal dalam pengembangan MAS pada tanaman karet.
Dengan diperolehnya marka-marka yang terkait PGDC maka proses seleksi
dapat dilakukan secara cepat dan akurat sehingga program pemuliaan
tanaman karet untuk memperoleh klon-klon unggul baru dapat dipercepat.

6
Ruang Lingkup Penelitian
Kegiatan penelitian ini mempunyai tiga ruang lingkup yang berbeda tetapi
saling berkaitan untuk mencapai tujuan yang telah ditetapkan. Ruang lingkup
pertama adalah terkait dengan isolat C. cassiicola yang meliputi analisis tingkat
virulensi, keragaman genetik berdasarkan sekuen ITS-rDNA dan identifikasi gen
penyandi toksin cassiicolline pada 23 isolat C. cassiicola asal tanaman karet
Indonesia. Informasi yang diperoleh pada percobaan ini digunakan sebagai dasar
pemilihan isolat untuk uji ketahanan pada percobaan selanjutnya. Ruang lingkup
kedua adalah terkait dengan plasma nutfah tanaman karet yang meliputi uji
ketahanan plasma nutfah terhadap PGDC menggunakan isolat terpilih pada
percobaan sebelumnya, serta analisis keragaman genetik dan struktur populasi
plasma nutfah tersebut berdasarkan marka EST-SSR. Informasi dari percobaan ini
digunakan sebagai dasar dalam pemilihan klon-klon tetua dalam persilangan
buatan untuk menghasilkan populasi pemetaan genetik. Ruang lingkup ketiga
adalah terkait dengan analisis QTL yang meliputi persilangan buatan untuk
menghasilkan populasi F1 yang akan digunakan sebagai populasi pemetaan, uji
ketahanan populasi F1 terhadap PGDC (phenotyping) dan analisis SSR populasi
pemetaan (genotyping) untuk menyusun peta keterpautan genetik. Berdasarkan
data phenotyping dan genotyping dilakukan identifikasi keberadaan QTL dan
marka-marka molekuler yang berasosiasi dengan PGDC. Ruang lingkup dan
tahapan penelitian ditampilkan pada diagram alir penelitian (Gambar 1).

Kerangka Berfikir dan Garis Besar Disertasi
Serangan PGDC merupakan ancaman dalam budi daya tanaman karet.
Hampir semua sentra perkebunan karet di Asia dan Afrika terserang penyakit
tersebut sehingga menyebabkan terjadinya penurunan produksi yang cukup tajam.
Berbagai cara sudah dilakukan dalam pengendalian PGDC, dimana penggunaan
pestisida kimia merupakan cara umum yang banyak dipilih. Sejauh ini metode
tersebut belum efektif dalam mengendalikan PGDC, dimana selain mahal dan
menghasilkan residu yang berakibat negatif terhadap lingkungan, aplikasi pada
tanaman produksi juga sulit dilakukan karena tinggi tanaman karet yang bisa
mencapai 10 m. Selain itu penggunaan pestisida secara terus menerus juga dapat
mengakibatkan terjadinya tekanan terhadap patogen sehingga patogen menjadi
resisten terhadap pestisida tersebut. Pada perkebunan besar pengendalian dengan
sistem penanaman secara poliklonal, dimana beberapa jenis klon dengan berbagai
tingkat ketahanan ditanam secara bersamaan dalam suatu luas areal tertentu. Hal
ini untuk menciptakan kondisi interaksi yang seimbang antara klon dan patogen
untuk mencegah timbulnya ras-ras patogen spesifik yang lebih virulen sehingga
dapat mematahkan ketahanan penyakit pada tanaman karet. Namun sejauh ini
semua cara tersebut dirasakan masih belum efektif dalam mengendalikan serangan
PGDC.
Salah satu solusi yang dianggap efektif dan efisien dalam pengendalian
PGDC adalah penggunaan klon-klon tahan sebagai bahan tanam dan kegiatan
seleksi dalam program pemuliaan tanaman memegang peranan penting untuk
menghasilkan klon - klon tahan tersebut. Selama ini kegiatan pemuliaan untuk

7





Penelitian I
Analisis
virulensi
isolat
C. casiicola
Analisis genetik isolat C.
casiicola berdasarkan sekuen
gen ITS-rDNA
Identifikasi gen cassiicolline
isolat C. casiicola

Pemilihan isolat untuk uji
ketahanan berdasarkan informasi
tingkat virulensi dan keragaman
genetik

Penelitian II
Uji ketahanan plasma nutfah
tanaman karet terhadap PGDC
Penelitian III
Analisis keragaman genetik
plasma nutfah karet berdasarkan
EST-SSR

Pemilihan
persilangan
informasi
keragaman
nutfah karet

tetua
untuk
berdasarkan
ketahanan
dan
genetik
plasma

Penelitian IV
Persilangan
buatan
untuk
menghasilkan
populasi
F1
pseudotestcross

Uji ketahanan populasi F1 terhadap
PGDC (phenotyping)

Analisis SSR populasi F1
(genotyping)

Identifikasi QTL yang terkait PGDC

Gambar 1 Diagram alir penelitian
menghasilkan klon-klon unggul yang tahan terhadap PGDC sudah dilakukan
secara rutin dan berbagai klon tahan sudah dihasilkan. Namun sering kali klon
tersebut hanya bertahan beberapa tahun, dimana kemudian ketahanan klon-klon
tersebut terpatahkan oleh munculnya ras-ras baru patogen yang lebih virulen
seperti yang terjadi pada klon GT 1 dan PB 260. Oleh karena itu diperlukan studi
genetik yang lebih mendalam terkait dengan patogen maupun klon karet.
Perkembangan program pemuliaan tanaman karet tidak secepat tanaman
hortikultura karena siklus hidupnya yang panjang dan latar genetik yang sempit.
Seleksi dalam program pemuliaan tanaman karet merupakan salah satu tahapan
penting dalam menghasilkan klon-klon tahan. Namun tahapan ini menghadapi
kendala yang terkait dengan lamanya waktu yang diperlukan sampai tanaman

8
tumbuh dan siap untuk diseleksi. Karena itu perlu dicari solusi untuk mengatasi
perasalahan tersebut sehingga program pemuliaan tanaman karet untuk
menghasilkan klon-klon unggul baru dapat dipercepat.
Berdasarkan permasalahan-permasalahan tersebut dan adanya informasi
hasil-hasil penelitian yang terkait dengan serangan dan pengendalian PGDC pada
tanaman karet yang telah dipublikasikan sebelumnya yang dijadikan acuan, maka
disusun rencana dan dilakukan serangkaian kegiatan penelitian terkait aspek
genetika dan molekuler patogen, serta genetika, pemuliaan dan molekuler
tanaman karet untuk menjawab permasalahan tersebut seperti yang disajikan
dalam disertasi ini. Masing-masing bab menyajikan hasil penelitian dengan topik
yang berkesinambungan dan berisi dasar pemikiran, tujuan, metode serta hasil
penelitian. Pada Bab I disertasi ini diuraikan tentang latar belakang, tujuan,
manfaat, kebaruan penelitian, ruang lingkup penelitian dan kerangka berfikir serta
garis besar isi disertasi. Bab II berisi kajian literatur tentang tanaman karet dan
pengendalian terhadap serangan PGDC. Pada bab ini diuraikan juga hasil
penelitian yang terkait dengan semua aspek yang diteliti pada disertasi ini.
Terjadinya perubahan tingkat ketahanan suatu klon karet terhadap PGDC
diduga karena adanya keragaman genetik pada isolat C. cassiicola. Berbagai
faktor seperti perubahan iklim dan lingkungan akibat pemanasan global,
penggunaan pestisida kimia secara terus menerus maupun tekanan penggunaan
klon-klon inang tahan dapat menjadi pemicu terjadinya perubahan dalam genom
patogen. Sering kali perubahan ditingkat genetik akan mempengaruhi tingkat
virulensi dari isolat tersebut. Berbagai penelitian melaporkan bahwa efektor utama
yang mempengaruhi kemampuan virulensi isolat C. cassiicola adalah toksin
cassiicolline yang dihasilkan oleh gen cas. Identifikasi terhadap keberadaan gen
cas menunjukkan bahwa terdapat 6 kelas gen dimana terdapat keterkaitan masingmasing kelas dengan tingkat virulensi isolat. Sejauh mana keragaman genetik
isolat C. cassiicola asal perkebunan karet Indonesia dan kaitannya dengan
kemampuan virulensi isolat tersebut serta jenis gen cas yang terdapat pada
masing-masing isolat disajikan pada Bab III disertasi ini.
Berdasarkan informasi yang diperoleh pada Bab III maka dilakukan
pemilihan isolat-isolat yang bersifat sangat virulen untuk digunakan dalam
pengujian ketahanan plasma nutfah karet terhadap PGDC. Informasi tingkat
ketahanan plasma nutfah tersebut sangat penting sebagai dasar pemilihan aksesiaksesi yang akan dijadikan sebagai tetua sumber gen-gen ketahanan dalam
perakitan klon-klon karet unggul yang tahan PGDC. Topik penelitian yang terkait
dengan pengujian tersebut disajikan dalam Bab IV.
Selanjutnya dalam Bab V disampaikan informasi keragaman genetik dan
struktur populasi plasma nutfah karet yang dianalisis menggunakan marka ESTSSR. Adanya keragaman genetik yang luas merupakan dasar utama dalam
pengembangan klon-klon baru.
Bab VI disertasi menyampaikan hasil penelitian yang terkait dengan
identifikasi QTL/marka SSR yang terkait dengan PGDC. Berdasarkan informasi
pada bab V maka dipilih klon-klon yang memiliki ketahanan yang kontras
terhadap PGDC sebagai tetua yang akan digunakan dalam persilangan buatan
untuk menghasilkan populasi pemetaan. Populasi yang dihasilkan selanjutnya
diuji ketahanannya terhadap PGDC dan dilakukan analisis SSR. Berdasarkan data
SSR dilakukan penyusunan peta keterpautan genetik dan dengan menggunakan

9
data ketahanan populasi dilakukan identifikasi keberadaan QTL dan analisis
asosiasi marka SSR dengan sifat ketahanan terhadap PGDC. Pada Bab VII
disampaikan pembahasan umum yang berkaitan dengan hasil-hasil penelitian
secara keseluruhan. Sebagai penutup, pada Bab VIII dicantumkan kesimpulan
umum dari semua topik yang telah dibahas pada masing-masing bagian disertasi
ini.

Daftar Pustaka
Besse P, Seguin M, Lebrun P, Chevallier M, Nicolas D, Lanaud C. 1994. Genetic
diversity among wild and cultivated populations of Hevea brasiliensis
assessed by nuclear RFLP analysis. Theor Appl Genet. 88:199-207.
Badan Pusat Statistik. 2015. Statistik Karet Indonesia 2014. Jakarta (ID): BPS Pr.
Evueh A, Okhuoya J, Osemwegie O, Attitalla I, Ogbebor O. 2011. Evaluation of
phylloplane fungi as biocontrol agent of corynespora leaf fall disease of
rubber (Hevea brasiliensis Muell. Arg.). World J fungal plant Biol. 2(1):1-5.
Grattapaglia D, Sederoff R. 1994. Genetic linkage maps of Eucaliptus grandis
and Eucaliptus urophylla using pseudotestcross mapping strategy and
RAPD markers. Genetics. 137:1121-1137.
Le-Guen V, Garcia D, Mattos C, Doare F, Lespinasse D, Seguin M. 2007.
Bypassing of a phyllogenic Microcyclus ulei resistance in rubber tree,
analyzed by QTL detection. New Phytol. 173:335-345.
Lee M. 1995. DNA markers and plant breeding programs. Adv Agron. 55:265344.
Lekawipat N, Teerawatanasuk K, Rodier-Goud M, Seguin M, Vanavichit A,
Toojinda T, Tragoonrung S. 2003. Genetic diversity analysis of wild
germplasm and cultivated clones of Hevea brasiliensis Muell. Arg. by using
microsatellite markers. J Rub Res. 6(1):36-47.
Lespinasse D, Rodier-Goud M, Grivet L, Leconte A, Legnate H, Seguin M. 2000.
A saturated genetic linkage map of rubber tree (Hevea spp.) based on RFLP,
AFLP, microsatellite and isozyme markers. Theor Appl Genet. 100:127-138.
Liu C, Mei M. 2003. Construction of a lychee genetic linkage map based on
RAPD markers. Di dalam: Hammerschlag F. A, Saxena P, editor. XXVI
International Horticultural Congress: Biotechnology in horticultural crop
improvement; Achievements, opportunities and limitations; 2002 Aug 1117; Toronto, Kanada. Toronto (CD): Univ Guelph Pr. hlm 131-136.
Manju M, Idikula S, Jacob C, Vinod K, Prem E. 2002. Management of
corynespora leff fall (CLF) disease of rubber with based fungiside
formulations. Plantation Crops Res Dev In the New Mill :527-530.
Novalina, Sagala AD. 2013. Construction of Hevea brasiliensis genetic linkage
map and Identification of quantitative trait loci using RAPD markers. Inter J
Adv Sci Eng Inform Tech. 3(1):71-75.
Ogbebor