Analisis RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) Populasi Manggis (Garcinia mangostana L.) Di Sumatera Utara
ANALISIS RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) POPULASI MANGGIS (Garcinia mangostana L.) DI SUMATERA UTARA
TESIS
Oleh : DAME HANNA YUSNITA L. TOBING
NIM : 127001001
PROGRAM MAGISTER AGROEKOTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
ANALISIS RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) POPULASI MANGGIS (Garcinia mangostana L.) DI SUMATERA UTARA
TESIS
Oleh : DAME HANNA YUSNITA L. TOBING
NIM : 127001001
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Magister Pertanian Dalam Program Studi Agroekoteknologi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara
PROGRAM MAGISTER AGROEKOTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
Telah diuji pada
Tanggal
: 29 Desember 2014
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua
: Dr. Ir. Lollie Agustina P. Putri, M.Si
Anggota
: Mohammad Basyuni, S. Hut, M.Si, Ph.D
Luthfi A.M.Siregar, SP, M.Agr.Sc, Ph.D
Dr. Diana Sofia Hanafiah, SP, MP
Ir. Revandy I.M. Damanik, M.Si, M.Sc, Ph.D
Judul Penelitian
Mahasiswa NIM Program Studi
LEMBAR PENGESAHAN
: Analisis RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) Populasi Manggis (Garcinia mangostana L.) Di Sumatera Utara
: Dame Hanna Yusnita L. Tobing : 127001001 : Agroekoteknologi
Menyetujui Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Lollie Agustina P. Putri, M.Si Ph.D
Ketua
Mohammad Basyuni, S. Hut, M.Si, Anggota
Ketua Program Studi
Dekan Fakultas Pertanian
Prof. Dr. Ir. Abdul Rauf, MP Tanggal Lulus : 29 Desember 2014
Prof. Dr. Ir. Darma Bakti, MS
ABSTRAK
DAME HANNA YUSNITA L. TOBING. Analisis RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) Populasi Manggis (Garcinia mangostana. L) Di Sumatera Utara. Dibimbing oleh LOLLIE AGUSTINA P. PUTRI sebagai ketua komisi pembimbing dan MOHAMMAD BASYUNI sebagai anggota komisi pembimbing.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui keragaman genetik populasi manggis alam di daerah Sumatera Utara berdasarkan marka RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA). Tiga puluh aksesi manggis Sumatera Utara dianalisis keragaman genetiknya dengan menggunakan 10 marka RAPD. Aksesi tersebut meliputi TS1, TS2, TS3, TS5, TS5, Sim1, Sim2, Sim3, DS1, DS2, DS3, DS4, DS5, Srg1, Srg2, Srg3, Srg4, Srg5, Lkt1, Lkt2, Lkt3, Lkt4, Lkt5, Lkt6, Lkt7, Lkt8, Lkt9, Lkt10, Lkt11, Lkt12. Perhitungan dan analisis data dilakukan dengan bantuan program DARwin 5.05. Dari hasil penelitian diperoleh sebanyak 70 pita polimorfis dengan 10 primer RAPD. Koefisien dissimilarity Dice berkisar 0.06 – 0.48. Berdasarkan hasil analisis kluster, 30 aksesi manggis terbagi menjadi 3 group utama. Nilai PCoA (faktorial analisis) keragaman molekuler yang dapat dinyatakan oleh aksis 1 dan 2 pada 10 primer RAPD dengan 30 aksesi sampel sebesar 38.11%. Aksesi Lkt1 dan Lkt6 yang berasal dari Langkat diduga memiliki materi spesifik karena mengelompok sendiri saja dibandingkan aksesi yang berasal dari Langkat lainnya.
Kata Kunci : Keragaman genetik, manggis, primer, RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA)
ABSTRACT
DAME HANNA YUSNITA L. TOBING. Genetic diversity analysis based on RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) markers of mangosteens (Garcinia mangostana L.) in North Sumatra. Supervised by LOLLIE AGUSTINA P. PUTRI and MOHAMMAD BASYUNI.
The objective of this research was to analyze genetic diversity based on RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) marker of mangosteen (Garcinia mangostana L.) in North Sumatra Region. Thirty accessions of mangosteens from North Sumatra Region were screened for RAPD marker. Thirty accessions were TS1, TS2, TS3, TS5, TS5, Sim1, Sim2, Sim3, DS1, DS2, DS3, DS4, DS5, Srg1, Srg2, Srg3, Srg4, Srg5, Lkt1, Lkt2, Lkt3, Lkt4, Lkt5, Lkt6, Lkt7, Lkt8, Lkt9, Lkt10, Lkt11, Lkt12. The genetic data was analyzed by DARwin 5.05 software. Ten random RAPD primers were chosen to differentiate the accessions, led a total of 70 polymorphic bands. Dice’s coefficient of dissimilarity ranged 0.06 – 0.48. The cluster analysis depicted that thirty accessions formed three main cluster. A principal coordinate analysis resulted 38.11% of the molecular variation. Average of PIC value was 0.447, suggested that 10 RAPD primers used may be suitable for mangosteen. Two accessions, namely Lkt1 and Lkt6 from Langkat District has been shown to have a specific material to cluster themselves and was distinguishable from other accessions originated from Langkat.
Key words : genetic diversity, mangosteen, primer, RAPD (Random Amplified Polymorphism DNA)
UCAPAN TERIMAKASIH
Puji dan Syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan rahmatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis ini.
Selama melakukan penelitian dan penulisan tesis ini penulis banyak mendapat bantuan moril dan materil dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih yang tulus kepada :
- Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc, (CTM), Sp.A(K), selaku Rektor Universitas Sumatera Utara.
- Bapak Prof. Dr. Ir. A. Rahim Matondang, MSIE, selaku Direktur Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
- Bapak Prof. Dr. Ir. Darma Bakti, MS, selaku Dekan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara
- Bapak Prof. Dr. Ir. Abdul Rauf, MP, selaku Ketua Program Studi Magister Agroekoteknologi beserta segenap dosen dan staff tata usaha
- Ibu Dr. Ir. Lollie Agustina P. Putri, M.Si selaku ketua komisi pembimbing dan Bapak Mohammad Basyuni, S.Hut, M.Si, Ph.D selaku anggota komisi pembimbing.
- Bapak Luthfi A.M.Siregar, SP, M.Agr.Sc,Ph.D, Dr. Ibu Diana Sofia Hanafiah, SP, MP, Bapak Ir. Revandy I.M. Damanik, M.Si, M.Sc, Ph.D selaku komisi penguji.
- Dr. Tetty Aman Nasution beserta staff Laboratorium Terpadu Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara.
- Rektor Universitas Quality, (Alm). Hasfin Hardi, SE, M.Si, periode 20092013 dan Rektor Universitas Quality periode 2014 - 2018, Drs. A.P. Tambunan, M.Si
- Chornelys Antonius, SE, suami tercinta, dan kedua putri tersayang Cynthia Aretha Pratiwi dan Olivia Marvella Artha serta seluruh keluarga besar Tobing, ibu Sitionim Damanik dan Bapak Christianto.
- Keluarga petani dan pemilik manggis yang ada di Sumatera Utara yang menjadi sampel penelitian penulis.
- Rekan-rekan sejawat mahasiswa Magister Agroekoteknologi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
- Semua pihak yang tidak disebutkan namanya namun memberikan dukungan selama penulis melakukan penelitian tesis ini. Penulis menyadari tesis ini masih banyak memiliki kekurangan dan jauh
dari sempurna. Namun harapan penulis semoga tesis ini bermanfaat bagi seluruh pembaca. Kiranya Tuhan Yang Maha Esa memberkati kita semua.
Medan, Desember 2014
Penulis
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan rahmatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis yang berjudul Analisis RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) Populasi Manggis (Garcinia mangostana L.) Di Sumatera Utara yang merupakan salah satu syarat untuk dapat memperoleh gelar magister pada Sekolah Pasca Sarjana Program Agroekoteknologi, Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar – besarnya kepada komisi pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan, dukungan moril dan materil untuk menyelesaikan tesis ini yaitu kepada Ibu Dr. Ir. Lollie Agustina P. Putri, M.Si selaku ketua komisi pembimbing dan Bapak Mohammad Basyuni, S.Hut, M.Si, Ph.D selaku anggota komisi pembimbing.
Penulis menyadari tesis ini masih banyak memiliki kekurangan dan jauh dari sempurna. Namun harapan penulis semoga tesis ini bermanfaat bagi seluruh pembaca.
Medan, Desember 2014
Penulis
RIWAYAT HIDUP
Dame Hanna Yusnita L. Tobing, dilahirkan pada tanggal 26 Juli 1978 di Pematang Siantar, Sumatera Utara dari Bapak (Alm) Drs. Jannus Lumban Tobing dan Ibu Sitionim Damanik merupakan anak kedua dari tujuh bersaudara.
Riwayat pendidikan yang telah dicapai saat ini adalah :
1. Tahun 1984 – 1990, bersekolah di Sekolah Dasar SD ST. Petrus Medan 2. Tahun 1990 – 1993, bersekolah di Sekolah Menengah Pertama (SMP)
Negeri 1 Medan 3. Tahun 1993 – 1996, bersekolah di Sekolah Menengah Atas (SMA) Negeri
1 Medan 4. Tahun 1996 diterima di Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara,
Program Studi Pemuliaan Tanaman, lulus tahun 2000 5. Tahun 2002, diterima pada Program Magister Manajemen Universitas
Sumatera Utara, lulus tahun 2004 6. Tahun 2012, diterima pada Program Magister Agroekoteknologi, Fakultas
Pertanian Universitas Sumatera Utara. Sejak tahun 2009, penulis menjadi salah satu staff dosen Fakultas Pertanian Universitas Quality Medan.
DAFTAR ISI
ABSTRAK .......................................................................................................
ABSTRACK ....................................................................................................
UCAPAN TERIMA KASIH............................................................................
KATA PENGANTAR .....................................................................................
RIWAYAT HIDUP..........................................................................................
DAFTAR ISI....................................................................................................
DAFTAR TABEL............................................................................................
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN....................................................................................
PENDAHULUAN Latar Belakang ..................................................................................... Tujuan................................................................................................... Hipotesis Penelitian.............................................................................. Manfaat Penelitian................................................................................
TINJAUAN PUSTAKA Botani Tanaman ................................................................................... Pemuliaan Manggis .............................................................................. Keragamaan Genetik ............................................................................ Marka RAPD........................................................................................
BAHAN DAN METODE Tempat Dan Waktu .............................................................................. Bahan Dan Alat .................................................................................... Metode Penelitian................................................................................. Analisis Data ........................................................................................
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil ..................................................................................................... Pembahasan ..........................................................................................
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan........................................................................................... Saran .....................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... Lampiran - lampiran
i ii iii iv v vi vii viii ix
1 1 2 3
4 6 8 18
22 22 23 28
30 41
46 46 47
DAFTAR TABEL
No Judul
Hal
1. Karakter morfologis manggis yang tersebar di Jawa dan Sumatera ..... 2. Hasil uji kuantitas dan konsentrasi DNA manggis populasi
Sumatera Utara dengan spektrofotometer ............................................. 3. Persentase pita polimorfis pada 10 primer RAPD.................................
13
31 38
DAFTAR GAMBAR
No Judul
Hal
1. Lokasi penyebaran manggis di Sumatera dan Jawa ........................ 2. Morfologi tanaman manggis ........................................................... 3. Hasil elektroforesis 30 DNA sampel manggis populasi manggis
Sumatera Utara dengan 0.8% agarose.............................................
10 14
30
4. Hasil pola pita DNA sampel dengan primer OPD-20 ..................... 32 5. Hasil pola pita DNA sampel dengan primer OPN-03 ..................... 32 6. Hasil pola pita DNA sampel dengan primer OPH-06 ..................... 33 7. Hasil pola pita DNA sampel dengan primer OPC-07 ..................... 33 8. Hasil pola pita DNA sampel dengan primer OPC-12 ..................... 34 9. Hasil pola pita DNA sampel dengan primer OPD-03 ..................... 34 10. Hasil pola pita DNA sampel dengan primer OPD-13 ..................... 35 11. Hasil pola pita DNA sampel dengan primer OPD-16 ..................... 35 12. Hasil pola pita DNA sampel dengan primer OPI-20....................... 36 13. Hasil pola pita DNA sampel dengan primer OPH-09 ..................... 36 14. Faktorial analisis (Principal Coordinate Analysis) aksis 1 (horizontal)
dan aksis 2 (vertical) dengan 10 marka RAPD ............................... 38 15. Profil Radial Neighbour-Joining dari 30 aksesi manggis populasi
Sumatera Utara yang dianalisis berdasarkan Matrix Dissimilarity Simple Matching ………………………………………………….. 39
16. Pohon filogenetik dari 30 aksesi manggis populasi Sumatera Utara yang dianalisis berdasarkan Matrix Dissimilarity Simple Matching..
40
DAFTAR LAMPIRAN
No Judul
Hal
1. Bagan prosedur isolasi DNA................................................................ 2. Siklus PCR ........................................................................................... 3. Data distance DARwin......................................................................... 4. Hasil uji kuantitas dan konsentrasi DNA manggis populasi
Sumatera Utara dengan spektrofotometer/nanophotometer ................ 5. Gambar kegiatan elektroforesis............................................................ 6. Gambar kegiatan di laboratorium......................................................... 7. Deskripsi pembuatan larutan stok ........................................................ 8. Peta lokasi penelitian manggis Sumatera Utara ................................... 9. Gambar aksesi manggis TS1................................................................ 10. Gambar aksesi manggis TS2................................................................ 11. Gambar aksesi manggis TS3................................................................ 12. Gambar aksesi manggis TS4................................................................ 13. Gambar aksesi manggis TS5................................................................ 14. Gambar aksesi manggis Sim1 .............................................................. 15. Gambar aksesi manggis Sim2 .............................................................. 16. Gambar aksesi manggis Sim3 .............................................................. 17. Gambar aksesi manggis DS1 ............................................................... 18. Gambar aksesi manggis DS2 ............................................................... 19. Gambar aksesi manggis DS3 ............................................................... 20. Gambar aksesi manggis DS4 ............................................................... 21. Gambar aksesi manggis DS5 ...............................................................
52 53 54
55 59 60 61 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76
22. Gambar aksesi manggis Srg1 ............................................................... 23. Gambar aksesi manggis Srg2 ............................................................... 24. Gambar aksesi manggis Srg3 ............................................................... 25. Gambar aksesi manggis Srg4 ............................................................... 26. Gambar aksesi manggis Srg5 ............................................................... 27. Gambar aksesi manggis Lkt1 ............................................................... 28. Gambar aksesi manggis Lkt2 ............................................................... 29. Gambar aksesi manggis Lkt3 ............................................................... 30. Gambar aksesi manggis Lkt4 ............................................................... 31. Gambar aksesi manggis Lkt5 ............................................................... 32. Gambar aksesi manggis Lkt6 ............................................................... 33. Gambar aksesi manggis Lkt7 ............................................................... 34. Gambar aksesi manggis Lkt8 ............................................................... 35. Gambar aksesi manggis Lkt9 ............................................................... 36. Gambar aksesi manggis Lkt10 ............................................................. 37. Gambar aksesi manggis Lkt11 ............................................................. 38. Gambar aksesi manggis Lkt12 .............................................................
77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93
ABSTRAK
DAME HANNA YUSNITA L. TOBING. Analisis RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) Populasi Manggis (Garcinia mangostana. L) Di Sumatera Utara. Dibimbing oleh LOLLIE AGUSTINA P. PUTRI sebagai ketua komisi pembimbing dan MOHAMMAD BASYUNI sebagai anggota komisi pembimbing.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui keragaman genetik populasi manggis alam di daerah Sumatera Utara berdasarkan marka RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA). Tiga puluh aksesi manggis Sumatera Utara dianalisis keragaman genetiknya dengan menggunakan 10 marka RAPD. Aksesi tersebut meliputi TS1, TS2, TS3, TS5, TS5, Sim1, Sim2, Sim3, DS1, DS2, DS3, DS4, DS5, Srg1, Srg2, Srg3, Srg4, Srg5, Lkt1, Lkt2, Lkt3, Lkt4, Lkt5, Lkt6, Lkt7, Lkt8, Lkt9, Lkt10, Lkt11, Lkt12. Perhitungan dan analisis data dilakukan dengan bantuan program DARwin 5.05. Dari hasil penelitian diperoleh sebanyak 70 pita polimorfis dengan 10 primer RAPD. Koefisien dissimilarity Dice berkisar 0.06 – 0.48. Berdasarkan hasil analisis kluster, 30 aksesi manggis terbagi menjadi 3 group utama. Nilai PCoA (faktorial analisis) keragaman molekuler yang dapat dinyatakan oleh aksis 1 dan 2 pada 10 primer RAPD dengan 30 aksesi sampel sebesar 38.11%. Aksesi Lkt1 dan Lkt6 yang berasal dari Langkat diduga memiliki materi spesifik karena mengelompok sendiri saja dibandingkan aksesi yang berasal dari Langkat lainnya.
Kata Kunci : Keragaman genetik, manggis, primer, RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA)
ABSTRACT
DAME HANNA YUSNITA L. TOBING. Genetic diversity analysis based on RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) markers of mangosteens (Garcinia mangostana L.) in North Sumatra. Supervised by LOLLIE AGUSTINA P. PUTRI and MOHAMMAD BASYUNI.
The objective of this research was to analyze genetic diversity based on RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) marker of mangosteen (Garcinia mangostana L.) in North Sumatra Region. Thirty accessions of mangosteens from North Sumatra Region were screened for RAPD marker. Thirty accessions were TS1, TS2, TS3, TS5, TS5, Sim1, Sim2, Sim3, DS1, DS2, DS3, DS4, DS5, Srg1, Srg2, Srg3, Srg4, Srg5, Lkt1, Lkt2, Lkt3, Lkt4, Lkt5, Lkt6, Lkt7, Lkt8, Lkt9, Lkt10, Lkt11, Lkt12. The genetic data was analyzed by DARwin 5.05 software. Ten random RAPD primers were chosen to differentiate the accessions, led a total of 70 polymorphic bands. Dice’s coefficient of dissimilarity ranged 0.06 – 0.48. The cluster analysis depicted that thirty accessions formed three main cluster. A principal coordinate analysis resulted 38.11% of the molecular variation. Average of PIC value was 0.447, suggested that 10 RAPD primers used may be suitable for mangosteen. Two accessions, namely Lkt1 and Lkt6 from Langkat District has been shown to have a specific material to cluster themselves and was distinguishable from other accessions originated from Langkat.
Key words : genetic diversity, mangosteen, primer, RAPD (Random Amplified Polymorphism DNA)
PENDAHULUAN Latar Belakang
Manggis (Garcinia mangostana L.) yang juga dikenal dengan sebutan “the queen of tropical fruits” merupakan buah yang berasal dari daerah tropis dan memiliki banyak manfaat bagi kesehatan. Manggis menduduki posisi teratas bagi komoditi buah ekspor dan Indonesia menjadi negara kedua penghasil dan pengekspor manggis di dunia setelah Thailand. Manfaat manggis bagi kesehatan antara lain dapat menyembuhkan disentri, alergi, gatal, tuberculosis, kolera, diabetes, gonorrhea, infeksi saluran kemih, infeksi kulit dan berbagai penyakit lainnya. Ekstrak dan kandungan yang terdapat pada manggis yang dikenal dengan xanthones telah teruji memiliki aktivitas farmakologikal yang sangat banyak antara lain sebagai anti oksidan, anti jamur, anti bakteri, sitotosik, anti inflamasi, anti histimin, anti HIV, anti kanker, mengobati malaria dan berbagai manfaat lainnya (Obolskiy, et al. 2009).
Beberapa kendala utama dalam pemuliaan manggis adalah belum ditemukannya varietas manggis dengan produktivitas dan kualitas buah yang lebih baik. Selain itu masa TBM (Tanaman Belum Menghasilkan) yang cukup lama bisa mencapai 8 – 15 tahun bila diperbanyak dengan biji, kualitas buah yang masih rendah, penyakit burik dan getah kuning serta teknologi produksi dan pasca panen yang belum diketahui dengan baik. Oleh sebab itu diperlukan strategi untuk peningkatan di berbagai aspek, antara lain teknik budidaya, pasca panen maupun kegiatan pemuliaan dan konservasi plasma nutfah.
Hasil observasi berdasarkan data BPS (2012), beberapa daerah kabupaten penghasil manggis di propinsi Sumatera Utara antara lain : Tapanuli Selatan, Deli
Serdang, Serdang Bedagai, Simalungun dan Langkat. Namun saat ini tidak diketahui secara mendalam informasi berbagai plasma nutfah populasi alami manggis dan pola kekerabatan yang terdapat pada manggis di Sumatera Utara. Selain itu penelitian analisis keragaman genetik manggis Sumatera Utara yang berdasarkan marka molekuler RAPD (RAPD (Random Amplified Polymorphism DNA) belum pernah dilakukan. Oleh karena itu dilaksanakan penelitian tentang keragaman genetik dan pola kekerabatan manggis yang tersebar secara alami di beberapa daerah di Sumatera Utara dengan penggunakan marka RAPD (Random Amplified Polymorphism DNA), sehingga diperoleh tetua yang sesuai bagi program pemuliaan dan konservasi plasma nutfah manggis.
Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui keragaman genetik populasi
manggis alam di daerah Sumatera Utara berdasarkan marka RAPD (Random Amplified Polymorphism DNA)
Hipotesis Penelitian Adanya keragaman genetik manggis pada populasi manggis Sumatera
Utara.
Manfaat Penelitian Manfaat yang dapat diperoleh dengan mengidentifikasi keragaman genetik
manggis tersebut antara lain : 1. Diperoleh metode yang cepat, murah dan efisien untuk isolasi DNA
2. Tersedianya informasi mengenai keragaman genetik manggis Sumatera Utara
3. Inventarisasi plasma nutfah manggis. Informasi ini bermanfaat dalam usaha program pemuliaan melalui kultivar unggul yang dilakukan dengan teknik pemuliaan konvensional maupun dengan teknik pemuliaan modern melalui pendekatan bioteknologi.
Kerangka Penelitian Identifikasi dan Pengambilan Sampel Daun Populasi manggis pada daerah – daerah penyebaran di Sumut (Tapanuli Selatan, Simalungun, Deli Serdang,
Isolasi DNA
Analisis Molekuler dengan Marka RAPD
Keragaman Genetik Berdasarkan Karakteristik Molekuler
Diketahui Keragaman Genetik Mannggis Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
Botani Tanaman
Tanaman manggis dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
Kingdom : Plantae
Divisi
: Magnoliophyta
Kelas
: Magnoliopsida
Ordo
: Malpighiales
Famili
: Clusiaceae
Genus
: Garcinia
Spesies
: G. mangostana L.
Manggis merupakan salah satu buah yang digemari oleh masyarakat
Indonesia. Tanaman manggis berasal dari hutan tropis yang teduh di kawasan
Asia Tenggara, yaitu hutan belantara Indonesia. Dari Asia Tenggara, tanaman ini
menyebar ke daerah Amerika Tengah dan daerah tropis lainnya seperti Filipina,
Papua New Guinea, Kamboja, Thailand, Srilanka, Madagaskar, Honduras, Brazil
dan Australia Utara. Manggis merupakan salah satu buah unggulan Indonesia
yang memiliki peluang ekspor cukup menjanjikan. Permintaan manggis
meningkat dari tahun ke tahun seiring dengan kebutuhan konsumen terhadap
buah. (Prihatman, 2000)
Manggis dikenal dengan julukan ratu buah tropis yaity queen of fruits of
tropical fruit, (Fairchild, 1915). Tampilan buahnya yang eksotis serta rasa yang
khas belakangan dikenal sebagai salah satu buah yang bermanfaat bagi kesehatan
(Sakagami et al, 2005). Ekspor manggis dari Indonesia mengalami peningkatan
seiring dengan kebutuhan buah manggis dunia terutama Hongkong, Singapura, dan Inggris (Prihatman, 2000).
Manggis mempunyai berbagai macam nama lokal khususnya di Indonesia seperti manggu (Jawa Barat), manggus (Lampung), Manggusto (Sulawesi Utara), manggista (Sumatera Barat). Pohon manggis dapat tumbuh di dataran rendah sampai di ketinggian di bawah 1.000 m dpl. Pertumbuhan terbaik dicapai pada daerah dengan ketinggian di bawah 500-600 m dpl. Buah manggis dapat disajikan dalam bentuk segar, sebagai buah kaleng, dibuat sirop/sari buah. Secara tradisional buah manggis digunakan sebagai obat sariawan, wasir dan luka. Kulit buah dimanfaatkan sebagai pewarna termasuk untuk tekstil dan air rebusannya dimanfaatkan sebagai obat tradisional. Batang pohon dipakai sebagai bahan bangunan, kayu bakar/ kerajinan. (Prihatman, 2000)
Kulit manggis yang dahulu hanya dibuang saja ternyata dapat dikembangkan sebagai obat. Kulit buah manggis setelah diteliti ternyata mengandung beberapa senyawa dengan aktivitas farmakologi misalnya antiinflamasi, antihistamin, pengobatan penyakit jantung, antibakteri, antijamur. Beberapa senyawa utama kandungan kulit buah manggis adalah golongan xanton. Senyawa xanton yang telah teridentifikasi, diantaranya alfa mangostin dan gamma-mangostin. Pemanfaatan kulit buah manggis sebenarnya sudah dilakukan sejak lama. Kulit buah manggis secara tradisional digunakan pada berbagai pengobatan di Negara India, Myanmar Sri Langka, dan Thailand. Secara luas, masyarakat Thailand memanfaatkan kulit buah manggis untuk pengobatan penyakit sariawan, disentri, cystitis, diare, gonorea, dan eksim. Kulit buah manggis dibuat menjadi salep untuk mengobati eksim, air rebusan kulit manggis
juga digunakan sebagai ramuan untuk mengobati luka, demam, diare, sariawan dan sembelit, selain itu juga bubuk atau serbuk dari kulit manggis yang dikeringkan juga bermanfaat untuk mengobati disentri (Mardiana, 2011).
Ekstrak dan kandungan alami yang berasal dari G. mangostana yang dikenal sebagai xanthones, dilaporkan memiliki berbagai manfaat yang cukup besar di bidang farmakologi. Berbagai manfaat antara lain sebagai antioksidan, anti jamur, anti bakteri, sitotoksik, anti inflamasi, anti histimin, anti HIV dan fungsi lainnya. (Obolskiy, et al. 2009)
Pemuliaan Manggis Manggis termasuk dalam famili Clusiaceae dan genus Garcinia. Genus ini
terbagi dalam 400 spesies (Campbell 1996; Richard 1990). Pohon manggis mencapai tinggi 10-25 meter. Diameter batang 25-35 cm dan kulit batang biasanya berwarna coklat gelap atau hampir hitam, kasar dan cenderung mengelupas. Getah manggis berwarna kuning dan terdapat pada semua jaringan utama tanaman (Shabella, 2011)
Daun manggis merupakan daun tunggal, lonjong, ujung runcing, pangkal tumpul, tepi rata, pertulangan menyirip, panjang 20-25 cm, lebar 6-9 cm, tebal, tngkai silindris, hijau (Hutapea, 1994).
Buah manggis berbentuk bulat atau agak pipih dengan diameter 3,5-8 cm. Berat buah bervariasi sekitar 75-150 gram, tergantung pada umur pohon dan daerah geografisnya. Tebal kulit buah berkisar antara 0,8-1 cm, berwarna keunguan dan biasanya mengandung cairan kuning yang rasanya pahit. Buah manggis mengandung 5-7 segmen. Segmen-segmen umumnya berukuran tidak
sama dan biasanya mengandung 1-2 biji. Biji-biji besar berbentuk pipih berwarna ungu gelap atau cokelat dengan panjang 2-2,5 cm, lebar 1,5-2,0 cm dan tebalnya antara 0,7-1,2 cm tertutup oleh serat lunak yang menyebar sampai ke dalam daging buah. Berat biji bervariasi antara 0,1-2,2 gram (Shabella, 2011)
Bunga manggis bersifat dioecius (berumah dua), tetapi hanya bunga betina yang dapat dijumpai sebab bunga jantan mengalami rudimenter (Steenis 1975; Cox 1988). Sehingga reproduksinya bersifat parthenogenesis. Manggis memiliki jumlah kromosom 2n = 4x = 90, diduga tetraploid dan kemungkinan allotetraploid atau amplidiploid. Merupakan turunan dari Garcinia malacensis (2n = 2x = 42) dan Garcinia hambroniana (2n = 2x = 48), manggis merupakan turunan yang memiliki morfologi intermediet antara 2 spesies diploid ini.
Biji manggis merupakan biji apomiksis yaitu biji yang terbentuk bukan merupakan hasil perkawinan/seksual sehingga secara genetik turunan yang dihasilkan akan sama dengan induk betina (Verheij dan Coronel,1992). Tandatanda apomiksis pada manggis antara lain adalah terjadinya pengecambahan biji tanpa adanya peran dari organ jantan, adanya proembryo adventitious pertumbuhan secara vegetatif dari nucellar atau jaringan integumen, dan menghasilkan beberapa kecambah dari satu biji (Richards 1990). Kihara (1951) mengatakan bunga jantan tanaman manggis mengalami rudimenter sehingga hal ini menjadi kendala untuk perbaikan varietas melalui persilangan. Pertumbuhan lambat dan system perakaran manggis kurang berkembang (Cox, 1970). Lambatnya pertumbuhan bibit manggis disebabkan akar lateral yang tidak memiliki bulu-bulu akar yang sangat dibutuhkan untuk absorbsi nutrisi dan air .
Perbanyakan manggis secara umum dilakukan melalui biji dan cara perbanyakan lainnya, seperti penyusuan, sambung pucuk atau kultur jaringan. Tanaman manggis bersifat apomiksis sehingga tanaman yang berasal dari biji secara genetis akan sama dengan induknya (Horn 1940 ; Ochse et al . 1961; Cox 1976). Metode pemuliaan manggis yang telah diterapkan diantaranya adalah dengan irradiasi sinar gamma dengan dosis tertentu, hibridisasi, transformasi gen, irradiasi nodular kallus, dan irradiasi benih.
Keragaman Genetik Keragaman genetik dalam populasi memiliki arti yang sangat penting
untuk pengembangan sumber genetik yang dibutuhkan bagi kegiatan pemuliaan (Karsinah dkk. 2002). Keragaman genetik memainkan peranan penting dalam adaptabilitas suatu spesies. Spesies yang memiliki derajat keragaman genetik yang tinggi akan memiliki lebih banyak variasi alel yang dapat diseleksi (Elford dan Stansfield, 2007).
Menurut Nijs dan Van Dijk (1993) manggis termasuk dalam agamospermae sehingga biji yang dihasilkan biji apomiksis. Oleh sebab itu perlu untuk membuat keragaman genetik pada tanaman manggis. Manggis termasuk tanaman yang membiak dengan biji secara apomiksis sehingga manggis yang berasal dari biji mempunyai kesamaan genotipe dengan induknya. Artinya tanaman manggis yang diperbanyak dengan biji dan vegetatif akan mempunyai susunan yang sama (Bradshaw, 1980). Verheij (1991) mengatakan bahwa pada manggis terdapat variasi ukuran daun, buah diduga disebabkan oleh lingkungan.
Manggis termasuk tanaman agamospermy yang reproduksinya secara aseksual melalui jaringan proembrio jaringan ovular. Implikasi dari system reproduksi yang aseksual tersebut seharusnya manggis menghasilkan buah yang seragam dan hanya ada satu varietas (Horn, 1940, Richard 1990). Namun kenyataannya dijumpai berbagai ragam bentuk, penampilan, ukuran daun dan buah (Gonzales dan Quirino 1951, Mansyah et al. 1992).
Keragaman genetik pada manggis kemungkinan disebabkan perkembangan ploidi. Dari hasil penelitian pada tiga group tetua dan progeni dari manggis menunjukkan adanya keragaman genetik pada progeninya. Dimana keragaman antara keturunan dan tetuanya bekisar 0.59 – 1.0. Hal ini dapat menunjukkan bukti yang mendukung adanya keragaman genetik pada manggis yang tergolong tanaman apomiksis (Mansyah et al. 2007). Seperti dalam penelitian terdahulu (Mansyah et al. 2004) variasi genetik dapat terjadi antara tanaman induk manggis dan keturunannya. Banyak bentuk keragaman genetik yang mungkin timbul setelah terjadinya hibridisasi dari perkawinan seksual dengan sifat reproduktif yang divergen (Spillane et al. 2001)
Hasil pengamatan Mansyah et al (1999) menunjukkan bahwa populasi manggis Sumatera Barat memiliki variabilitas fenotif yang luas untuk karakter panjang daun, jumlah buah per tandan, bobot buah, tebal kulit buah dan total padatan terlarut. Namun dari hasil isoenzim glucose phosphate isomerase diketahui bahwa manggis yang berasal dari lokasi yang berbeda diperoleh pola pita yang sama.
Indonesia adalah salah satu negara penghasil manggis, dan pohon manggis tersebar di berbagai pulau – pulau di Indonesia. Mansyah (2010) melaporkan
keragaman morfologi pada pohon manggis yang tersebar di Indonesia. Daerah penyebaran manggis yang diobservasi meliputi Sumatera Barat (Padang, Payakumbuh, Sawahlunto/Sijunjung, Lubuk Alung, Kamang, Pesisir Selatan, Pasaman dan Solok), Riau (Tembilahan-Indragiri Hilir), Jambi (Muaro Tebo), Sumatera Selatan (Lahat, Ogan Komering Ilir, and Ogan Komering Ulu), Bengkulu (Pal VIII, Rejang Lebong), Bangka/Belitung (Badau, Buluh Tumbang, Kelapa Kampit, Bantan, dan Pelulusan ). Di Jawa , survey meliputi Jawa Barat (Leuwiliang-Bogor dan Wanayasa-Purwakarta), Jawa Tengah (Kaligesing – Purworejo) dan Jawa Timur (Watulimo-Trenggalek).Survey ini meliputi 192 pohon yang berusia lebih besar dari 25 tahun. Lokasi survei dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Lokasi penyebaran manggis di Sumatera dan Jawa (Mansyah, 2010) Dari hasil observasi tersebut terdapat keragaman morfologi yang dapat
dikelompokkan dalam 11 karakter morfologi. Karakter tersebut meliputi : bentuk kanopi/ canopy shape, warna daun dewasa/ mature leaf colour, jumlah bunga dan buah per kluster/ number of flowers and fruits per cluster, panjang pedikal/ pedicel length, ukuran buah/fruit shape, bentuk buah/fruit-base shape, bentuk
stigma/ stigma lobe shape, ukuran dan ketebalan/ size, and thickness, jumlah segment buah/ the number of fruit segments, dan ketebalan kulit/ rind thickness.
Beberapa peneliti juga melaporkan adanya keragaman morfologi pada manggis. Wester (1962) menggambarkan bahwa manggis Jolo memiliki bentuk yang lebih besar dan kulit yang lebih tebal dibandingkan dengan yang ada di Singapura dan Saigon. Rasanya lebih asam dari pada yang ada di Malaysia. Cox (1970) melaporkan bahwa terdapat rasa yang paling enak dan ukuran yang lebih besar dijumpai pada manggis Jawa dibandingkan yang biasa didapati pada manggis di Filipina. Beberapa pohon di Burma didapati memiliki bercak kuning. Di Nicaragua didapati pula ukuran manggis dan ukuran daun yang lebih kecil.
Manggis telah memberikan nilai value yang tinggi bagi buah ekspor Indonesia. Untuk itu perlu adanya pengembangan ke arah peningkatan nilai ekonomis. Kendala – kendala saat ini yang ada antara lain pertumbuhan yang lambat, kualitas rendah dengan adanya bercak pada kulit buah, getah kuning pada kulit dan buah. Indonesian Agency for Agricultural Research and Development (IAARD) memberikan rekomendasi berdasarkan penelitian yang telah dilakukan untuk pengembangan kualitas manggis yaitu : mempercepat pertumbuhan manggis dengan memanipulasi penggunaan CO2, penggunaan mikoriza, teknologi ramah lingkungan, pemupukan dan irigasi yang baik (Mansyah et al. 2013)
Pemuliaan secara konvensional sulit dilakukan pada tanaman manggis dikarenakan polen mengalami rudimenter sehingga dapat dikatakan manggis tidak memiliki polen dan masa pertumbuhan yang lama (Morton, 1987). Fauza et al (2005) menyatakan bahwa iradiasi sinar gamma pada biji manggis memperlihatkan adanya peningkatan variabilitas fenotip pada beberapa karakter
yang diamati seperti tinggi tanaman, jumlah daun per tanaman, diameter batang, dan lebar daun. Induksi iradiasi sinar gamma dapat meningkatkan keragaman genetik manggis. Keragaman genetik akibat iradiasi sinar gamma berdasarkam marka ISSR meningkat sebesar 5% dibandingkan tanpa iradiasi. Pada tanaman padi, radiasi dengan sinar gamma pada dosis tertentu diketahui dapat menginduksi mutasi klorofil dan meningkatkan varaisi genetic ketahanan terhadap penyakit blas (Mugiono, 1996).
Studi genetika populasi melalui persilangan sulit dilakukan pada tanaman manggis karena merupakan tanaman berumur panjang dan bersifat apomiksis. Pola keragaman genetika dan pewarisan sifat pada tanaman sejenis manggis adalah dengan pengamatan langsung pada populasi yang ada dan bantuan marka molekuler. Penggunaan marka molekuler mempunyai beberapa keuntungan diantaranya tidak dipengaruhi oleh lingkungan serta memberikan informasi langsung dari genom individu (Leverbre et al. 2001)
Upaya perbaikan sifat tanaman manggis dengan meningkatkan keragaman genetiknya perlu dilakukan. Seperti telah diketahui, modal dasar pemulian tanaman adalah adanya keragaman yang luas. Dengan adanya variabilitas yang luas , proses seleksi dapat dilakukan secara efektif karena akan memberikan peluang yang lebih besar untuk diperoleh karakter-karkter yang diinginkan (Sobir and Poerwanto, 2007)
Tabel 1. Karakter morfologi manggis yang tersebar di Jawa dan
Sumatera (Mansyah, 2010)
No Characters
Observation
Variation
Value
Category
Value
1 Canopy shape 2 Leaf Area
56 to 198 cm²
1. Elliptical 2. Pyramidal 3. Semicircular 1. Large
2. Medium 3. Small
≥ 150 cm² 100 - 150
cm²
< 100 cm²
3 Fruit weight
47.5 to 187 g 1. Large
> 140 g
4 Mature Leaf
2. Medium 3. Small - 1. Green
70 - 140 g < 70 g
Colour
2. Variegata
Flower and 5 Fruit
Clustering Habit
6 Fruits shape
Fruit Base 7 Shape
8 Pedical length
(Combination of green and white colour)
1. One flower or fruit
Height Diameter Ratio 0.78-
0.93
per cluster
2. Combination of 1 and 2
flowers or fruits per cluster 3. Combination of 1,2,3,4 up to 12 flowers fruits per cluster
1. Round
0.84 - 0.88
2. Ellipsoid 3. Ovoid 4. Irregular
< 0.84 > 0.88
- Round Flattened Pointed
0.5 to 3.1 cm 1. Short
2. Medium
0.5 - 1.5 cm
> 1.5-2.5 cm
3. Long
Stigma lobe
9 shape
1. Round
2. Ellipsoid
Stigma lobe
10 size
Stigma lobe 1. Small
diameter/fruit 2. Medium
diameter ratio 3. Large
0.25-0.45
11 Stigma lobe
1. Thick
thickness
2. Thin
12 Fruit Segmen
4 to 11
1. 4 to 8
2. 5 to 11
13 Rind
3 to 13 mm 1. Thick
thickness
2. Medium
3. Thin
¹ The percentage was calculated from 192 tree samples
> 2.5 cm
≤ 0.30 0.31-0.39
≥ 0.40 ≥ 1 mm < 1 mm
> 9 mm 6 - 9 mm < 6 mm
Percentage¹
29 65 6
3 80 17 99.5 0.5
68
20
12
75
19.8 4.7 0.5
75 20.3 4.7
5
80 15
96 4
3 92 5
93 7 96 4 23 74 5
Gambar 2 : Morfologi tanaman manggis (Mansyah, 2010)
Hasil Amplifikasi Fragment Length Polymorphism (AFLP) terhadap sembilan sampel genom manggis menunjukkan adanya keragaman yang tinggi. Dengan metode underweighted pair-group with arithme average (UPGMA) pada koefisen jarak genetik 60% menghasilkan satu kelompok genom, dan pada koefisien kesamaan genetik 70% menghasilkan tiga kelompok aksesi manggis. Informasi variabilitas genetik diharapkan dapat mendukung program pemuliaan manggis (Makful et al. 2010)
Ramage et al. (2004) melaporkan adanya hubungan kekerabatan antara 37 aksesi spesies manggis dan antara 11 aksesi dari 8 spesies Garcinia lainnya dengan menggunakan marka molekular Randomly Amplified DNA Fingerprinting (RAF). Hasilnya memperlihatkan pada 26 aksesi yang ada tidak terdapat variasi yang dideteksi diatas 530 loci. 8 aksesi (22%) menunjukkan variasi namun pada tingkat yang sangat rendah (0.2-1%) dan 3 aksesi lainnya (8%) menunjukkan tingkat keragaman yang lebih ekstensif.
Sinaga et al. (2007) melaporkan keragaman genetik 99 aksesi manggis di Indonesia dengan penanda RAPD diperoleh 88 pita DNA yang berbeda dengan kisaran 0.2 – 2.0 yang diamplifikasi dengan menggunakan delapan primer terpilih yaitu SBH 12, SBH 13, SBH 14, SBH 19, OPA 14, OPA 16, OPA 17, OPA 18.
Penggunaan DNA marker dengan teknik AFLP dengan menggunakan 4 jenis isoenzim yaitu Esterase (EST), Peroxidase (PER), Acid Phosphatase (ACP), dan Malic dehydrogenase (MDH) pada 13 aksesi manggis dan tanaman yang masih memiliki hubungan kekerabatan, diperoleh 220 pita polimorfik dan diperoleh variabel koefisien dengan kisaran 0.38 – 0.89 (Sobir et al. 2009).
Keragaman genetik pada tanaman menggis tergolong terbatas dan untuk meningkatkan keragaman genetik dapat digunakan mutasi dengan sinar gamma dan selanjutnya karakter morfologi seperti karakter pertumbuhan bibit, struktur anatomi daun, system perakaran pada biji yang dilakukan pada dua varietas yaitu Wanayasa dan Puspahiang. Radiasi sinar gamma juga dilakukan pada 22 putative mutant yang diamplifikasi dengan 5 primer, dan diperoleh hasil bahwa keragaman genetik tertinggi terjadi pada kalus nodular dibandingkan dengan perlakuan radiasi pada biji (Sobir dan Poerwanto, 2007). Penelitian lain juga menunjukkan biji manggis yang dikulturkan dalam medium 1/2 MS yang ditambahkan 5 ppm BAP dan diberi perlakuan radiasi pada 11 level dosis sinar gamma juga memperlihatkan perubahan morfologi pada akar, daun dan parameter anatomi lainnya (Harahap, 2005).
Keragaman genetik manggis dengan menggunakan ISSR (Inter-simple sequence repeat) pada 23 aksesi manggis di pulau Sumatera diperoleh koefisien keragaman pada kisaran 0.44 – 0.96, dengan menggunakan 11 primer, 2 diantara primer tersebut adalah monomorfik. Primer yang digunakan yaitu PKBT-2, PKBT-3, PKBT-4, PKBT-5, PKBT-7, PKBT-8, PKBT-10, PKBT-11, PKBT-12, PKBT-14 dan ISSRED-14 (Mansyah, et al. 2010).
Sobir et al. (2011) berhasil melakukan analisis keragaman dengan teknik ISSR pada 28 aksesi manggis dan 11 kerabatnya dengan menggunakan 7 primer. Primer yang digunakan antara lain : PKBT-2, PKBT-4, PKBT-5, PKBT-6, PKBT3, PKBT-10. Dari hasil dendrogram diperoleh 7 kerabat dekat G. mangostana yaitu (G. sizygiifolia, G. hombroniana, G. celebica-2, G. livingstonei, G. bancana, G. picrorhiza, G. porrecta) yang berada dalam group yang terpisah. Sementara
yang berada dalam 1 group dengan G. mangostana adalah G. xanthochymus, G. malaccenensis, G. celebica-1 dan G. dulcis. Dengan koefisien keragaman pada level 22%.
Untuk mengetahui keragaman manggis di pulau Jawa (Prabowo 2002 ; Mansyah 2002) dengan teknik DNA, mengekstrak DNA dari 21 aksesi yang terdiri dari 10 yang berasal dari Wanayasa, 5 dari Leuwiliang, 4 dari Kaligesing dan 2 dari Watulimo. Lima primer terpilih yang digunakan adalah SB13, SB19, OPH12, OPH13 dan OPH18. Dengan teknik RAPD ini berhasil diperoleh total 51 pola pita dan 42 pola pita (82.4%) yang polimorfik.
Sahasrabudhe and Deodhar (2010) melaporkan hasil RAPD manggis yang berasal dari bagian barat Ghats, India. Enam primer yang digunakan yaitu OPD02, OPD-05, OPD-07, OPD-08, OPD-11 dan OPD-13 menghasilkan pola pita polimorfik sebanyak 28 pola pita. Persentase polimorfis berada pada range 13 – 37.5%.
Yapwattanaphun et al. (2002) melaporkan hasil hasil ITS (internal transcriber spacer region of ribosomal DNA/ nrDNA dari 17 spesies Garcinia termasuk spesies G. mangostana diperoleh bahwa G. malaccensis adalah tetua dari manggis dan satu lagi yang kemungkinan menjadi tetua manggis adalah G. hombroniana. ITS sekuensing analisis juga memperlihatkan G. atroviridis, G.cowa, G. dulcis, G. malaccensis, G. mangostana, G. rostrata dan G. vilersiana memiliki dua nukleotida pada posisi nukleotida yang sama.
Adanya getah kuning pada buah manggis saat ini menjadi faktor pengganggu bagi penerimaan konsumen terhadap kualitas buah manggis. Salah satu teknik yang digunakan untuk mendeteksi adalah penggunaan teknik short
wavelength near infrared (SW-NIR) transmittance spectroscopy. Sontisuk, et al. (2006) melakukan teknik ini pada 193 manggis yang berasal dari Kasetsart Agricultural and Agro-Industrial Product Improvement Institute, Bangkok, Thailand. Dengan teknik ini dapat dideteksi adanya getah kuning dan diharapkan dengan teknik ini juga dapat digunakan untuk mendeteksi karakter lainnya seperti ukuran buah, ketebalan kulit, biji, kandungan getah dan warna kulit yang bertujuan untuk peningkatan kualitas ekonomi buah manggis.
Untuk menentukan keragaman genetik tanaman dapat didasarkan pada sifat agronomi, morfologi, biokimia, dan marka molekuler. Namun penanda molekuler dapat menunjukkan perbedaan genetik pada tingkat yang lebih rinci tanpa gangguan faktor lingkungan serta melibatkan teknik yang memberikan hasil keragaman genetik yang cepat. Berbagai jenis penanda molekuler berbeda potensinya dalam mendeteksi perbedaaan antara individu, biaya, fasilitas yang dibutuhkan, konsistensi dan replikasi hasil (Mohammadi dan Prasanna, 2003 ; Sudre et al. 2007)
Marka RAPD Identifikasi dan karakterisasi manggis dan kerabat dekatnya penting
dilakukan untuk memperoleh sumber keragaman genetik baru, untuk pemanfaatan konservasi dan pemuliaan genetiknya (Sinaga, et al. 2007). Metode yang sering digunakan untuk studi keragaman genetik berdasarkan sidik jari DNA yang berbasis polymerase chain reaction (PCR) seperti Random amplified polymorphic DNA (RAPD) (Williams et al. 1990)
Studi genetika pada tanaman yang apomiksis seperti manggis dibutuhkan dua pendekatan yaitu pada tanaman tetua dan pada keragaman progeninya dengan analisis molekular (Koltunov, 1993). Fase juvenile pada tanaman manggis yang cukup lama menyebabkan sulitnya untuk mengamati dan menganalisis keragaman yang terjadi pada keturunannya. Hal ini dapat diatasi dengan mengevaluasi karakter morfologi pada beberapa populasi manggis, menganalisis karakter biji dan ditanam pada lokasi yang sama, kegiatan ini dapat dilakukan dengan marka molekuler.
Marka Random amplified polymorphic DNA (RAPD) merupakan metode yang menggunakan oglionukleotida tunggal pendek (primer), sepanjang 10-12 basa, untuk membentuk fragmen-fragmen DNA. Metode RAPD memanfaatkan PCR untuk mengamplifikasi sekuen DNA yang komplementer terhadap primer. Sekuen DNA yang komplementer dengan primer akan terhibridisasi secara acak (random), selanjutnya dilakukan perbanyakan (amplified) terhadap sekuen-sekuen DNA komplementer tersebut. Tahap selanjutnya yaitu melakukan elektroforesis pada agarose atau polyacrilamide gel untuk memisahkan fragmen DNA berdasarkan ukurannya. Kemudian dilakukan pewarnaan dengan ethidium bromide dan fragmen-fragmen DNA akan terlihat jika disinari dengan sinar UV. Metode RAPD dapat menghasilkan beragam pita pada individu dengan primer tunggal. Variasi band yang terlihat umumnya disebut random amplified polymorphic DNA (RAPD) bands. Polimorphisme akan terlihat dan selanjutnya bisa digunakan sebagai marka genetik. Pemanfaatan metode RAPD antara lain untuk deteksi polimorphisme sekuens DNA, pemetaan genetik berbagai populasi, keragaman genetik, dan identifikasi varietas serta analisis asal-usul organisme
(filogenetik). Metode RAPD mempunyai keunggulan dan juga kekurangan. Keunggulan metode RAPD yaitu waktu yang dibutuhkan singkat, mudah dilaksanakan, lebih murah, dan primer yang diperlukan sudah banyak dikomersilkan sehingga mudah diperoleh. Metode ini dapat digunakan untuk menganalisis banyak organisme, karena primer yang digunakan bersifat universal yang berarti primer dapat digunakan tanpa perlu mengetahui informasi sekuen DNA terlebih dahulu (Weising et al. 1994)
Salah satu keuntungan pemakaian analisis keragaman genetik tanaman dengan menggunakan teknik molekuler yang memanfaatkan teknologi amplifikasi PCR adalah kuantitas DNA yang diperlukan hanya sedikit. Disamping itu, dalam pelaksanaan teknik RAPD tingkat kemurnian DNA yang dibutuhkan tidak perlu terlalu tinggi, atau dengan kata lain teknik amplifikasi PCR relatif toleran terhadap tingkat kemurnian DNA. Walaupun demikian, dalam suatu teknik isolasi DNA masih diperlukan suatu tahapan untuk meminimalkan senyawa-senyawa kontaminan yang dapat mengganggu reaksi PCR seperti polisakarida dan metabolit sekunder. Hal ini disebabkan keberadaan polisakarida dan metabolit sekunder dalam sel tanaman sering menyulitkan dalam isolasi asam nukleat. Adanya polisakarida dan senyawa metabolit sekunder dalam sel tanaman sering menyulitkan dalam proses isolasi asam nukleat. Struktur polisakarida yang mirip dengan asam nukleat akan menyebabkan polisakarida tersebut akan mengendap bersama dengan asam nukleat (Wilkins dan Smart, 1996).
Dalam program pemuliaan tanaman, diperlukan identifikasi baik karakter morfologi maupun molekuler untuk menguji keragaman genotip klon-klon yang akan dipilih untuk tetua persilangan. Pemakaian teknik RAPD memiliki resolusi
yang sebanding dengan RFLP dalam hal analisis kekerabatan antar genotif dan mampu menghasilkan jumlah karakter yang tidak terbatas sehingga sangat membantu dalam analisis keragaman genetik tanaman yang tidak diketahui latar belakang genomnya. Analisis RAPD hanya memerlukan sejumlah kecil DNA sehingga sangat sesuai untuk species tanaman berkayu. RAPD memerlukan biaya lebih rendah dibandingkan biaya untuk uji kekerabatan berdasarkan analisis DNA yang lain. Pemakaian marka molekuler RAPD banyak digunakan untuk menyusun kekerabatan beberapa individu dalam spesies maupun kekerabatan antar spesies. Penggunaan kekerabatan ini dapat dijadikan rujukan dalam pemuliaan persilangan untuk mendapatkan keragaman yang tinggi dari hasil suatu persilangan. Teknik RAPD menggunakan primer acak maupun spesifik telah terbukti dapat digunakan sebagai penanda molekuler untuk berbagai karakter agronomis penting (Maftuchah, 2001).
Dengan teknik RAPD didapatkan variasi genetik antar populasi manggis Jawa dan Sumate
TESIS
Oleh : DAME HANNA YUSNITA L. TOBING
NIM : 127001001
PROGRAM MAGISTER AGROEKOTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
ANALISIS RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) POPULASI MANGGIS (Garcinia mangostana L.) DI SUMATERA UTARA
TESIS
Oleh : DAME HANNA YUSNITA L. TOBING
NIM : 127001001
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Magister Pertanian Dalam Program Studi Agroekoteknologi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara
PROGRAM MAGISTER AGROEKOTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
Telah diuji pada
Tanggal
: 29 Desember 2014
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua
: Dr. Ir. Lollie Agustina P. Putri, M.Si
Anggota
: Mohammad Basyuni, S. Hut, M.Si, Ph.D
Luthfi A.M.Siregar, SP, M.Agr.Sc, Ph.D
Dr. Diana Sofia Hanafiah, SP, MP
Ir. Revandy I.M. Damanik, M.Si, M.Sc, Ph.D
Judul Penelitian
Mahasiswa NIM Program Studi
LEMBAR PENGESAHAN
: Analisis RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) Populasi Manggis (Garcinia mangostana L.) Di Sumatera Utara
: Dame Hanna Yusnita L. Tobing : 127001001 : Agroekoteknologi
Menyetujui Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Lollie Agustina P. Putri, M.Si Ph.D
Ketua
Mohammad Basyuni, S. Hut, M.Si, Anggota
Ketua Program Studi
Dekan Fakultas Pertanian
Prof. Dr. Ir. Abdul Rauf, MP Tanggal Lulus : 29 Desember 2014
Prof. Dr. Ir. Darma Bakti, MS
ABSTRAK
DAME HANNA YUSNITA L. TOBING. Analisis RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) Populasi Manggis (Garcinia mangostana. L) Di Sumatera Utara. Dibimbing oleh LOLLIE AGUSTINA P. PUTRI sebagai ketua komisi pembimbing dan MOHAMMAD BASYUNI sebagai anggota komisi pembimbing.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui keragaman genetik populasi manggis alam di daerah Sumatera Utara berdasarkan marka RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA). Tiga puluh aksesi manggis Sumatera Utara dianalisis keragaman genetiknya dengan menggunakan 10 marka RAPD. Aksesi tersebut meliputi TS1, TS2, TS3, TS5, TS5, Sim1, Sim2, Sim3, DS1, DS2, DS3, DS4, DS5, Srg1, Srg2, Srg3, Srg4, Srg5, Lkt1, Lkt2, Lkt3, Lkt4, Lkt5, Lkt6, Lkt7, Lkt8, Lkt9, Lkt10, Lkt11, Lkt12. Perhitungan dan analisis data dilakukan dengan bantuan program DARwin 5.05. Dari hasil penelitian diperoleh sebanyak 70 pita polimorfis dengan 10 primer RAPD. Koefisien dissimilarity Dice berkisar 0.06 – 0.48. Berdasarkan hasil analisis kluster, 30 aksesi manggis terbagi menjadi 3 group utama. Nilai PCoA (faktorial analisis) keragaman molekuler yang dapat dinyatakan oleh aksis 1 dan 2 pada 10 primer RAPD dengan 30 aksesi sampel sebesar 38.11%. Aksesi Lkt1 dan Lkt6 yang berasal dari Langkat diduga memiliki materi spesifik karena mengelompok sendiri saja dibandingkan aksesi yang berasal dari Langkat lainnya.
Kata Kunci : Keragaman genetik, manggis, primer, RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA)
ABSTRACT
DAME HANNA YUSNITA L. TOBING. Genetic diversity analysis based on RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) markers of mangosteens (Garcinia mangostana L.) in North Sumatra. Supervised by LOLLIE AGUSTINA P. PUTRI and MOHAMMAD BASYUNI.
The objective of this research was to analyze genetic diversity based on RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) marker of mangosteen (Garcinia mangostana L.) in North Sumatra Region. Thirty accessions of mangosteens from North Sumatra Region were screened for RAPD marker. Thirty accessions were TS1, TS2, TS3, TS5, TS5, Sim1, Sim2, Sim3, DS1, DS2, DS3, DS4, DS5, Srg1, Srg2, Srg3, Srg4, Srg5, Lkt1, Lkt2, Lkt3, Lkt4, Lkt5, Lkt6, Lkt7, Lkt8, Lkt9, Lkt10, Lkt11, Lkt12. The genetic data was analyzed by DARwin 5.05 software. Ten random RAPD primers were chosen to differentiate the accessions, led a total of 70 polymorphic bands. Dice’s coefficient of dissimilarity ranged 0.06 – 0.48. The cluster analysis depicted that thirty accessions formed three main cluster. A principal coordinate analysis resulted 38.11% of the molecular variation. Average of PIC value was 0.447, suggested that 10 RAPD primers used may be suitable for mangosteen. Two accessions, namely Lkt1 and Lkt6 from Langkat District has been shown to have a specific material to cluster themselves and was distinguishable from other accessions originated from Langkat.
Key words : genetic diversity, mangosteen, primer, RAPD (Random Amplified Polymorphism DNA)
UCAPAN TERIMAKASIH
Puji dan Syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan rahmatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis ini.
Selama melakukan penelitian dan penulisan tesis ini penulis banyak mendapat bantuan moril dan materil dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih yang tulus kepada :
- Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc, (CTM), Sp.A(K), selaku Rektor Universitas Sumatera Utara.
- Bapak Prof. Dr. Ir. A. Rahim Matondang, MSIE, selaku Direktur Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
- Bapak Prof. Dr. Ir. Darma Bakti, MS, selaku Dekan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara
- Bapak Prof. Dr. Ir. Abdul Rauf, MP, selaku Ketua Program Studi Magister Agroekoteknologi beserta segenap dosen dan staff tata usaha
- Ibu Dr. Ir. Lollie Agustina P. Putri, M.Si selaku ketua komisi pembimbing dan Bapak Mohammad Basyuni, S.Hut, M.Si, Ph.D selaku anggota komisi pembimbing.
- Bapak Luthfi A.M.Siregar, SP, M.Agr.Sc,Ph.D, Dr. Ibu Diana Sofia Hanafiah, SP, MP, Bapak Ir. Revandy I.M. Damanik, M.Si, M.Sc, Ph.D selaku komisi penguji.
- Dr. Tetty Aman Nasution beserta staff Laboratorium Terpadu Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara.
- Rektor Universitas Quality, (Alm). Hasfin Hardi, SE, M.Si, periode 20092013 dan Rektor Universitas Quality periode 2014 - 2018, Drs. A.P. Tambunan, M.Si
- Chornelys Antonius, SE, suami tercinta, dan kedua putri tersayang Cynthia Aretha Pratiwi dan Olivia Marvella Artha serta seluruh keluarga besar Tobing, ibu Sitionim Damanik dan Bapak Christianto.
- Keluarga petani dan pemilik manggis yang ada di Sumatera Utara yang menjadi sampel penelitian penulis.
- Rekan-rekan sejawat mahasiswa Magister Agroekoteknologi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
- Semua pihak yang tidak disebutkan namanya namun memberikan dukungan selama penulis melakukan penelitian tesis ini. Penulis menyadari tesis ini masih banyak memiliki kekurangan dan jauh
dari sempurna. Namun harapan penulis semoga tesis ini bermanfaat bagi seluruh pembaca. Kiranya Tuhan Yang Maha Esa memberkati kita semua.
Medan, Desember 2014
Penulis
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan rahmatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis yang berjudul Analisis RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) Populasi Manggis (Garcinia mangostana L.) Di Sumatera Utara yang merupakan salah satu syarat untuk dapat memperoleh gelar magister pada Sekolah Pasca Sarjana Program Agroekoteknologi, Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar – besarnya kepada komisi pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan, dukungan moril dan materil untuk menyelesaikan tesis ini yaitu kepada Ibu Dr. Ir. Lollie Agustina P. Putri, M.Si selaku ketua komisi pembimbing dan Bapak Mohammad Basyuni, S.Hut, M.Si, Ph.D selaku anggota komisi pembimbing.
Penulis menyadari tesis ini masih banyak memiliki kekurangan dan jauh dari sempurna. Namun harapan penulis semoga tesis ini bermanfaat bagi seluruh pembaca.
Medan, Desember 2014
Penulis
RIWAYAT HIDUP
Dame Hanna Yusnita L. Tobing, dilahirkan pada tanggal 26 Juli 1978 di Pematang Siantar, Sumatera Utara dari Bapak (Alm) Drs. Jannus Lumban Tobing dan Ibu Sitionim Damanik merupakan anak kedua dari tujuh bersaudara.
Riwayat pendidikan yang telah dicapai saat ini adalah :
1. Tahun 1984 – 1990, bersekolah di Sekolah Dasar SD ST. Petrus Medan 2. Tahun 1990 – 1993, bersekolah di Sekolah Menengah Pertama (SMP)
Negeri 1 Medan 3. Tahun 1993 – 1996, bersekolah di Sekolah Menengah Atas (SMA) Negeri
1 Medan 4. Tahun 1996 diterima di Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara,
Program Studi Pemuliaan Tanaman, lulus tahun 2000 5. Tahun 2002, diterima pada Program Magister Manajemen Universitas
Sumatera Utara, lulus tahun 2004 6. Tahun 2012, diterima pada Program Magister Agroekoteknologi, Fakultas
Pertanian Universitas Sumatera Utara. Sejak tahun 2009, penulis menjadi salah satu staff dosen Fakultas Pertanian Universitas Quality Medan.
DAFTAR ISI
ABSTRAK .......................................................................................................
ABSTRACK ....................................................................................................
UCAPAN TERIMA KASIH............................................................................
KATA PENGANTAR .....................................................................................
RIWAYAT HIDUP..........................................................................................
DAFTAR ISI....................................................................................................
DAFTAR TABEL............................................................................................
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN....................................................................................
PENDAHULUAN Latar Belakang ..................................................................................... Tujuan................................................................................................... Hipotesis Penelitian.............................................................................. Manfaat Penelitian................................................................................
TINJAUAN PUSTAKA Botani Tanaman ................................................................................... Pemuliaan Manggis .............................................................................. Keragamaan Genetik ............................................................................ Marka RAPD........................................................................................
BAHAN DAN METODE Tempat Dan Waktu .............................................................................. Bahan Dan Alat .................................................................................... Metode Penelitian................................................................................. Analisis Data ........................................................................................
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil ..................................................................................................... Pembahasan ..........................................................................................
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan........................................................................................... Saran .....................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... Lampiran - lampiran
i ii iii iv v vi vii viii ix
1 1 2 3
4 6 8 18
22 22 23 28
30 41
46 46 47
DAFTAR TABEL
No Judul
Hal
1. Karakter morfologis manggis yang tersebar di Jawa dan Sumatera ..... 2. Hasil uji kuantitas dan konsentrasi DNA manggis populasi
Sumatera Utara dengan spektrofotometer ............................................. 3. Persentase pita polimorfis pada 10 primer RAPD.................................
13
31 38
DAFTAR GAMBAR
No Judul
Hal
1. Lokasi penyebaran manggis di Sumatera dan Jawa ........................ 2. Morfologi tanaman manggis ........................................................... 3. Hasil elektroforesis 30 DNA sampel manggis populasi manggis
Sumatera Utara dengan 0.8% agarose.............................................
10 14
30
4. Hasil pola pita DNA sampel dengan primer OPD-20 ..................... 32 5. Hasil pola pita DNA sampel dengan primer OPN-03 ..................... 32 6. Hasil pola pita DNA sampel dengan primer OPH-06 ..................... 33 7. Hasil pola pita DNA sampel dengan primer OPC-07 ..................... 33 8. Hasil pola pita DNA sampel dengan primer OPC-12 ..................... 34 9. Hasil pola pita DNA sampel dengan primer OPD-03 ..................... 34 10. Hasil pola pita DNA sampel dengan primer OPD-13 ..................... 35 11. Hasil pola pita DNA sampel dengan primer OPD-16 ..................... 35 12. Hasil pola pita DNA sampel dengan primer OPI-20....................... 36 13. Hasil pola pita DNA sampel dengan primer OPH-09 ..................... 36 14. Faktorial analisis (Principal Coordinate Analysis) aksis 1 (horizontal)
dan aksis 2 (vertical) dengan 10 marka RAPD ............................... 38 15. Profil Radial Neighbour-Joining dari 30 aksesi manggis populasi
Sumatera Utara yang dianalisis berdasarkan Matrix Dissimilarity Simple Matching ………………………………………………….. 39
16. Pohon filogenetik dari 30 aksesi manggis populasi Sumatera Utara yang dianalisis berdasarkan Matrix Dissimilarity Simple Matching..
40
DAFTAR LAMPIRAN
No Judul
Hal
1. Bagan prosedur isolasi DNA................................................................ 2. Siklus PCR ........................................................................................... 3. Data distance DARwin......................................................................... 4. Hasil uji kuantitas dan konsentrasi DNA manggis populasi
Sumatera Utara dengan spektrofotometer/nanophotometer ................ 5. Gambar kegiatan elektroforesis............................................................ 6. Gambar kegiatan di laboratorium......................................................... 7. Deskripsi pembuatan larutan stok ........................................................ 8. Peta lokasi penelitian manggis Sumatera Utara ................................... 9. Gambar aksesi manggis TS1................................................................ 10. Gambar aksesi manggis TS2................................................................ 11. Gambar aksesi manggis TS3................................................................ 12. Gambar aksesi manggis TS4................................................................ 13. Gambar aksesi manggis TS5................................................................ 14. Gambar aksesi manggis Sim1 .............................................................. 15. Gambar aksesi manggis Sim2 .............................................................. 16. Gambar aksesi manggis Sim3 .............................................................. 17. Gambar aksesi manggis DS1 ............................................................... 18. Gambar aksesi manggis DS2 ............................................................... 19. Gambar aksesi manggis DS3 ............................................................... 20. Gambar aksesi manggis DS4 ............................................................... 21. Gambar aksesi manggis DS5 ...............................................................
52 53 54
55 59 60 61 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76
22. Gambar aksesi manggis Srg1 ............................................................... 23. Gambar aksesi manggis Srg2 ............................................................... 24. Gambar aksesi manggis Srg3 ............................................................... 25. Gambar aksesi manggis Srg4 ............................................................... 26. Gambar aksesi manggis Srg5 ............................................................... 27. Gambar aksesi manggis Lkt1 ............................................................... 28. Gambar aksesi manggis Lkt2 ............................................................... 29. Gambar aksesi manggis Lkt3 ............................................................... 30. Gambar aksesi manggis Lkt4 ............................................................... 31. Gambar aksesi manggis Lkt5 ............................................................... 32. Gambar aksesi manggis Lkt6 ............................................................... 33. Gambar aksesi manggis Lkt7 ............................................................... 34. Gambar aksesi manggis Lkt8 ............................................................... 35. Gambar aksesi manggis Lkt9 ............................................................... 36. Gambar aksesi manggis Lkt10 ............................................................. 37. Gambar aksesi manggis Lkt11 ............................................................. 38. Gambar aksesi manggis Lkt12 .............................................................
77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93
ABSTRAK
DAME HANNA YUSNITA L. TOBING. Analisis RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) Populasi Manggis (Garcinia mangostana. L) Di Sumatera Utara. Dibimbing oleh LOLLIE AGUSTINA P. PUTRI sebagai ketua komisi pembimbing dan MOHAMMAD BASYUNI sebagai anggota komisi pembimbing.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui keragaman genetik populasi manggis alam di daerah Sumatera Utara berdasarkan marka RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA). Tiga puluh aksesi manggis Sumatera Utara dianalisis keragaman genetiknya dengan menggunakan 10 marka RAPD. Aksesi tersebut meliputi TS1, TS2, TS3, TS5, TS5, Sim1, Sim2, Sim3, DS1, DS2, DS3, DS4, DS5, Srg1, Srg2, Srg3, Srg4, Srg5, Lkt1, Lkt2, Lkt3, Lkt4, Lkt5, Lkt6, Lkt7, Lkt8, Lkt9, Lkt10, Lkt11, Lkt12. Perhitungan dan analisis data dilakukan dengan bantuan program DARwin 5.05. Dari hasil penelitian diperoleh sebanyak 70 pita polimorfis dengan 10 primer RAPD. Koefisien dissimilarity Dice berkisar 0.06 – 0.48. Berdasarkan hasil analisis kluster, 30 aksesi manggis terbagi menjadi 3 group utama. Nilai PCoA (faktorial analisis) keragaman molekuler yang dapat dinyatakan oleh aksis 1 dan 2 pada 10 primer RAPD dengan 30 aksesi sampel sebesar 38.11%. Aksesi Lkt1 dan Lkt6 yang berasal dari Langkat diduga memiliki materi spesifik karena mengelompok sendiri saja dibandingkan aksesi yang berasal dari Langkat lainnya.
Kata Kunci : Keragaman genetik, manggis, primer, RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA)
ABSTRACT
DAME HANNA YUSNITA L. TOBING. Genetic diversity analysis based on RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) markers of mangosteens (Garcinia mangostana L.) in North Sumatra. Supervised by LOLLIE AGUSTINA P. PUTRI and MOHAMMAD BASYUNI.
The objective of this research was to analyze genetic diversity based on RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) marker of mangosteen (Garcinia mangostana L.) in North Sumatra Region. Thirty accessions of mangosteens from North Sumatra Region were screened for RAPD marker. Thirty accessions were TS1, TS2, TS3, TS5, TS5, Sim1, Sim2, Sim3, DS1, DS2, DS3, DS4, DS5, Srg1, Srg2, Srg3, Srg4, Srg5, Lkt1, Lkt2, Lkt3, Lkt4, Lkt5, Lkt6, Lkt7, Lkt8, Lkt9, Lkt10, Lkt11, Lkt12. The genetic data was analyzed by DARwin 5.05 software. Ten random RAPD primers were chosen to differentiate the accessions, led a total of 70 polymorphic bands. Dice’s coefficient of dissimilarity ranged 0.06 – 0.48. The cluster analysis depicted that thirty accessions formed three main cluster. A principal coordinate analysis resulted 38.11% of the molecular variation. Average of PIC value was 0.447, suggested that 10 RAPD primers used may be suitable for mangosteen. Two accessions, namely Lkt1 and Lkt6 from Langkat District has been shown to have a specific material to cluster themselves and was distinguishable from other accessions originated from Langkat.
Key words : genetic diversity, mangosteen, primer, RAPD (Random Amplified Polymorphism DNA)
PENDAHULUAN Latar Belakang
Manggis (Garcinia mangostana L.) yang juga dikenal dengan sebutan “the queen of tropical fruits” merupakan buah yang berasal dari daerah tropis dan memiliki banyak manfaat bagi kesehatan. Manggis menduduki posisi teratas bagi komoditi buah ekspor dan Indonesia menjadi negara kedua penghasil dan pengekspor manggis di dunia setelah Thailand. Manfaat manggis bagi kesehatan antara lain dapat menyembuhkan disentri, alergi, gatal, tuberculosis, kolera, diabetes, gonorrhea, infeksi saluran kemih, infeksi kulit dan berbagai penyakit lainnya. Ekstrak dan kandungan yang terdapat pada manggis yang dikenal dengan xanthones telah teruji memiliki aktivitas farmakologikal yang sangat banyak antara lain sebagai anti oksidan, anti jamur, anti bakteri, sitotosik, anti inflamasi, anti histimin, anti HIV, anti kanker, mengobati malaria dan berbagai manfaat lainnya (Obolskiy, et al. 2009).
Beberapa kendala utama dalam pemuliaan manggis adalah belum ditemukannya varietas manggis dengan produktivitas dan kualitas buah yang lebih baik. Selain itu masa TBM (Tanaman Belum Menghasilkan) yang cukup lama bisa mencapai 8 – 15 tahun bila diperbanyak dengan biji, kualitas buah yang masih rendah, penyakit burik dan getah kuning serta teknologi produksi dan pasca panen yang belum diketahui dengan baik. Oleh sebab itu diperlukan strategi untuk peningkatan di berbagai aspek, antara lain teknik budidaya, pasca panen maupun kegiatan pemuliaan dan konservasi plasma nutfah.
Hasil observasi berdasarkan data BPS (2012), beberapa daerah kabupaten penghasil manggis di propinsi Sumatera Utara antara lain : Tapanuli Selatan, Deli
Serdang, Serdang Bedagai, Simalungun dan Langkat. Namun saat ini tidak diketahui secara mendalam informasi berbagai plasma nutfah populasi alami manggis dan pola kekerabatan yang terdapat pada manggis di Sumatera Utara. Selain itu penelitian analisis keragaman genetik manggis Sumatera Utara yang berdasarkan marka molekuler RAPD (RAPD (Random Amplified Polymorphism DNA) belum pernah dilakukan. Oleh karena itu dilaksanakan penelitian tentang keragaman genetik dan pola kekerabatan manggis yang tersebar secara alami di beberapa daerah di Sumatera Utara dengan penggunakan marka RAPD (Random Amplified Polymorphism DNA), sehingga diperoleh tetua yang sesuai bagi program pemuliaan dan konservasi plasma nutfah manggis.
Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui keragaman genetik populasi
manggis alam di daerah Sumatera Utara berdasarkan marka RAPD (Random Amplified Polymorphism DNA)
Hipotesis Penelitian Adanya keragaman genetik manggis pada populasi manggis Sumatera
Utara.
Manfaat Penelitian Manfaat yang dapat diperoleh dengan mengidentifikasi keragaman genetik
manggis tersebut antara lain : 1. Diperoleh metode yang cepat, murah dan efisien untuk isolasi DNA
2. Tersedianya informasi mengenai keragaman genetik manggis Sumatera Utara
3. Inventarisasi plasma nutfah manggis. Informasi ini bermanfaat dalam usaha program pemuliaan melalui kultivar unggul yang dilakukan dengan teknik pemuliaan konvensional maupun dengan teknik pemuliaan modern melalui pendekatan bioteknologi.
Kerangka Penelitian Identifikasi dan Pengambilan Sampel Daun Populasi manggis pada daerah – daerah penyebaran di Sumut (Tapanuli Selatan, Simalungun, Deli Serdang,
Isolasi DNA
Analisis Molekuler dengan Marka RAPD
Keragaman Genetik Berdasarkan Karakteristik Molekuler
Diketahui Keragaman Genetik Mannggis Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
Botani Tanaman
Tanaman manggis dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
Kingdom : Plantae
Divisi
: Magnoliophyta
Kelas
: Magnoliopsida
Ordo
: Malpighiales
Famili
: Clusiaceae
Genus
: Garcinia
Spesies
: G. mangostana L.
Manggis merupakan salah satu buah yang digemari oleh masyarakat
Indonesia. Tanaman manggis berasal dari hutan tropis yang teduh di kawasan
Asia Tenggara, yaitu hutan belantara Indonesia. Dari Asia Tenggara, tanaman ini
menyebar ke daerah Amerika Tengah dan daerah tropis lainnya seperti Filipina,
Papua New Guinea, Kamboja, Thailand, Srilanka, Madagaskar, Honduras, Brazil
dan Australia Utara. Manggis merupakan salah satu buah unggulan Indonesia
yang memiliki peluang ekspor cukup menjanjikan. Permintaan manggis
meningkat dari tahun ke tahun seiring dengan kebutuhan konsumen terhadap
buah. (Prihatman, 2000)
Manggis dikenal dengan julukan ratu buah tropis yaity queen of fruits of
tropical fruit, (Fairchild, 1915). Tampilan buahnya yang eksotis serta rasa yang
khas belakangan dikenal sebagai salah satu buah yang bermanfaat bagi kesehatan
(Sakagami et al, 2005). Ekspor manggis dari Indonesia mengalami peningkatan
seiring dengan kebutuhan buah manggis dunia terutama Hongkong, Singapura, dan Inggris (Prihatman, 2000).
Manggis mempunyai berbagai macam nama lokal khususnya di Indonesia seperti manggu (Jawa Barat), manggus (Lampung), Manggusto (Sulawesi Utara), manggista (Sumatera Barat). Pohon manggis dapat tumbuh di dataran rendah sampai di ketinggian di bawah 1.000 m dpl. Pertumbuhan terbaik dicapai pada daerah dengan ketinggian di bawah 500-600 m dpl. Buah manggis dapat disajikan dalam bentuk segar, sebagai buah kaleng, dibuat sirop/sari buah. Secara tradisional buah manggis digunakan sebagai obat sariawan, wasir dan luka. Kulit buah dimanfaatkan sebagai pewarna termasuk untuk tekstil dan air rebusannya dimanfaatkan sebagai obat tradisional. Batang pohon dipakai sebagai bahan bangunan, kayu bakar/ kerajinan. (Prihatman, 2000)
Kulit manggis yang dahulu hanya dibuang saja ternyata dapat dikembangkan sebagai obat. Kulit buah manggis setelah diteliti ternyata mengandung beberapa senyawa dengan aktivitas farmakologi misalnya antiinflamasi, antihistamin, pengobatan penyakit jantung, antibakteri, antijamur. Beberapa senyawa utama kandungan kulit buah manggis adalah golongan xanton. Senyawa xanton yang telah teridentifikasi, diantaranya alfa mangostin dan gamma-mangostin. Pemanfaatan kulit buah manggis sebenarnya sudah dilakukan sejak lama. Kulit buah manggis secara tradisional digunakan pada berbagai pengobatan di Negara India, Myanmar Sri Langka, dan Thailand. Secara luas, masyarakat Thailand memanfaatkan kulit buah manggis untuk pengobatan penyakit sariawan, disentri, cystitis, diare, gonorea, dan eksim. Kulit buah manggis dibuat menjadi salep untuk mengobati eksim, air rebusan kulit manggis
juga digunakan sebagai ramuan untuk mengobati luka, demam, diare, sariawan dan sembelit, selain itu juga bubuk atau serbuk dari kulit manggis yang dikeringkan juga bermanfaat untuk mengobati disentri (Mardiana, 2011).
Ekstrak dan kandungan alami yang berasal dari G. mangostana yang dikenal sebagai xanthones, dilaporkan memiliki berbagai manfaat yang cukup besar di bidang farmakologi. Berbagai manfaat antara lain sebagai antioksidan, anti jamur, anti bakteri, sitotoksik, anti inflamasi, anti histimin, anti HIV dan fungsi lainnya. (Obolskiy, et al. 2009)
Pemuliaan Manggis Manggis termasuk dalam famili Clusiaceae dan genus Garcinia. Genus ini
terbagi dalam 400 spesies (Campbell 1996; Richard 1990). Pohon manggis mencapai tinggi 10-25 meter. Diameter batang 25-35 cm dan kulit batang biasanya berwarna coklat gelap atau hampir hitam, kasar dan cenderung mengelupas. Getah manggis berwarna kuning dan terdapat pada semua jaringan utama tanaman (Shabella, 2011)
Daun manggis merupakan daun tunggal, lonjong, ujung runcing, pangkal tumpul, tepi rata, pertulangan menyirip, panjang 20-25 cm, lebar 6-9 cm, tebal, tngkai silindris, hijau (Hutapea, 1994).
Buah manggis berbentuk bulat atau agak pipih dengan diameter 3,5-8 cm. Berat buah bervariasi sekitar 75-150 gram, tergantung pada umur pohon dan daerah geografisnya. Tebal kulit buah berkisar antara 0,8-1 cm, berwarna keunguan dan biasanya mengandung cairan kuning yang rasanya pahit. Buah manggis mengandung 5-7 segmen. Segmen-segmen umumnya berukuran tidak
sama dan biasanya mengandung 1-2 biji. Biji-biji besar berbentuk pipih berwarna ungu gelap atau cokelat dengan panjang 2-2,5 cm, lebar 1,5-2,0 cm dan tebalnya antara 0,7-1,2 cm tertutup oleh serat lunak yang menyebar sampai ke dalam daging buah. Berat biji bervariasi antara 0,1-2,2 gram (Shabella, 2011)
Bunga manggis bersifat dioecius (berumah dua), tetapi hanya bunga betina yang dapat dijumpai sebab bunga jantan mengalami rudimenter (Steenis 1975; Cox 1988). Sehingga reproduksinya bersifat parthenogenesis. Manggis memiliki jumlah kromosom 2n = 4x = 90, diduga tetraploid dan kemungkinan allotetraploid atau amplidiploid. Merupakan turunan dari Garcinia malacensis (2n = 2x = 42) dan Garcinia hambroniana (2n = 2x = 48), manggis merupakan turunan yang memiliki morfologi intermediet antara 2 spesies diploid ini.
Biji manggis merupakan biji apomiksis yaitu biji yang terbentuk bukan merupakan hasil perkawinan/seksual sehingga secara genetik turunan yang dihasilkan akan sama dengan induk betina (Verheij dan Coronel,1992). Tandatanda apomiksis pada manggis antara lain adalah terjadinya pengecambahan biji tanpa adanya peran dari organ jantan, adanya proembryo adventitious pertumbuhan secara vegetatif dari nucellar atau jaringan integumen, dan menghasilkan beberapa kecambah dari satu biji (Richards 1990). Kihara (1951) mengatakan bunga jantan tanaman manggis mengalami rudimenter sehingga hal ini menjadi kendala untuk perbaikan varietas melalui persilangan. Pertumbuhan lambat dan system perakaran manggis kurang berkembang (Cox, 1970). Lambatnya pertumbuhan bibit manggis disebabkan akar lateral yang tidak memiliki bulu-bulu akar yang sangat dibutuhkan untuk absorbsi nutrisi dan air .
Perbanyakan manggis secara umum dilakukan melalui biji dan cara perbanyakan lainnya, seperti penyusuan, sambung pucuk atau kultur jaringan. Tanaman manggis bersifat apomiksis sehingga tanaman yang berasal dari biji secara genetis akan sama dengan induknya (Horn 1940 ; Ochse et al . 1961; Cox 1976). Metode pemuliaan manggis yang telah diterapkan diantaranya adalah dengan irradiasi sinar gamma dengan dosis tertentu, hibridisasi, transformasi gen, irradiasi nodular kallus, dan irradiasi benih.
Keragaman Genetik Keragaman genetik dalam populasi memiliki arti yang sangat penting
untuk pengembangan sumber genetik yang dibutuhkan bagi kegiatan pemuliaan (Karsinah dkk. 2002). Keragaman genetik memainkan peranan penting dalam adaptabilitas suatu spesies. Spesies yang memiliki derajat keragaman genetik yang tinggi akan memiliki lebih banyak variasi alel yang dapat diseleksi (Elford dan Stansfield, 2007).
Menurut Nijs dan Van Dijk (1993) manggis termasuk dalam agamospermae sehingga biji yang dihasilkan biji apomiksis. Oleh sebab itu perlu untuk membuat keragaman genetik pada tanaman manggis. Manggis termasuk tanaman yang membiak dengan biji secara apomiksis sehingga manggis yang berasal dari biji mempunyai kesamaan genotipe dengan induknya. Artinya tanaman manggis yang diperbanyak dengan biji dan vegetatif akan mempunyai susunan yang sama (Bradshaw, 1980). Verheij (1991) mengatakan bahwa pada manggis terdapat variasi ukuran daun, buah diduga disebabkan oleh lingkungan.
Manggis termasuk tanaman agamospermy yang reproduksinya secara aseksual melalui jaringan proembrio jaringan ovular. Implikasi dari system reproduksi yang aseksual tersebut seharusnya manggis menghasilkan buah yang seragam dan hanya ada satu varietas (Horn, 1940, Richard 1990). Namun kenyataannya dijumpai berbagai ragam bentuk, penampilan, ukuran daun dan buah (Gonzales dan Quirino 1951, Mansyah et al. 1992).
Keragaman genetik pada manggis kemungkinan disebabkan perkembangan ploidi. Dari hasil penelitian pada tiga group tetua dan progeni dari manggis menunjukkan adanya keragaman genetik pada progeninya. Dimana keragaman antara keturunan dan tetuanya bekisar 0.59 – 1.0. Hal ini dapat menunjukkan bukti yang mendukung adanya keragaman genetik pada manggis yang tergolong tanaman apomiksis (Mansyah et al. 2007). Seperti dalam penelitian terdahulu (Mansyah et al. 2004) variasi genetik dapat terjadi antara tanaman induk manggis dan keturunannya. Banyak bentuk keragaman genetik yang mungkin timbul setelah terjadinya hibridisasi dari perkawinan seksual dengan sifat reproduktif yang divergen (Spillane et al. 2001)
Hasil pengamatan Mansyah et al (1999) menunjukkan bahwa populasi manggis Sumatera Barat memiliki variabilitas fenotif yang luas untuk karakter panjang daun, jumlah buah per tandan, bobot buah, tebal kulit buah dan total padatan terlarut. Namun dari hasil isoenzim glucose phosphate isomerase diketahui bahwa manggis yang berasal dari lokasi yang berbeda diperoleh pola pita yang sama.
Indonesia adalah salah satu negara penghasil manggis, dan pohon manggis tersebar di berbagai pulau – pulau di Indonesia. Mansyah (2010) melaporkan
keragaman morfologi pada pohon manggis yang tersebar di Indonesia. Daerah penyebaran manggis yang diobservasi meliputi Sumatera Barat (Padang, Payakumbuh, Sawahlunto/Sijunjung, Lubuk Alung, Kamang, Pesisir Selatan, Pasaman dan Solok), Riau (Tembilahan-Indragiri Hilir), Jambi (Muaro Tebo), Sumatera Selatan (Lahat, Ogan Komering Ilir, and Ogan Komering Ulu), Bengkulu (Pal VIII, Rejang Lebong), Bangka/Belitung (Badau, Buluh Tumbang, Kelapa Kampit, Bantan, dan Pelulusan ). Di Jawa , survey meliputi Jawa Barat (Leuwiliang-Bogor dan Wanayasa-Purwakarta), Jawa Tengah (Kaligesing – Purworejo) dan Jawa Timur (Watulimo-Trenggalek).Survey ini meliputi 192 pohon yang berusia lebih besar dari 25 tahun. Lokasi survei dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Lokasi penyebaran manggis di Sumatera dan Jawa (Mansyah, 2010) Dari hasil observasi tersebut terdapat keragaman morfologi yang dapat
dikelompokkan dalam 11 karakter morfologi. Karakter tersebut meliputi : bentuk kanopi/ canopy shape, warna daun dewasa/ mature leaf colour, jumlah bunga dan buah per kluster/ number of flowers and fruits per cluster, panjang pedikal/ pedicel length, ukuran buah/fruit shape, bentuk buah/fruit-base shape, bentuk
stigma/ stigma lobe shape, ukuran dan ketebalan/ size, and thickness, jumlah segment buah/ the number of fruit segments, dan ketebalan kulit/ rind thickness.
Beberapa peneliti juga melaporkan adanya keragaman morfologi pada manggis. Wester (1962) menggambarkan bahwa manggis Jolo memiliki bentuk yang lebih besar dan kulit yang lebih tebal dibandingkan dengan yang ada di Singapura dan Saigon. Rasanya lebih asam dari pada yang ada di Malaysia. Cox (1970) melaporkan bahwa terdapat rasa yang paling enak dan ukuran yang lebih besar dijumpai pada manggis Jawa dibandingkan yang biasa didapati pada manggis di Filipina. Beberapa pohon di Burma didapati memiliki bercak kuning. Di Nicaragua didapati pula ukuran manggis dan ukuran daun yang lebih kecil.
Manggis telah memberikan nilai value yang tinggi bagi buah ekspor Indonesia. Untuk itu perlu adanya pengembangan ke arah peningkatan nilai ekonomis. Kendala – kendala saat ini yang ada antara lain pertumbuhan yang lambat, kualitas rendah dengan adanya bercak pada kulit buah, getah kuning pada kulit dan buah. Indonesian Agency for Agricultural Research and Development (IAARD) memberikan rekomendasi berdasarkan penelitian yang telah dilakukan untuk pengembangan kualitas manggis yaitu : mempercepat pertumbuhan manggis dengan memanipulasi penggunaan CO2, penggunaan mikoriza, teknologi ramah lingkungan, pemupukan dan irigasi yang baik (Mansyah et al. 2013)
Pemuliaan secara konvensional sulit dilakukan pada tanaman manggis dikarenakan polen mengalami rudimenter sehingga dapat dikatakan manggis tidak memiliki polen dan masa pertumbuhan yang lama (Morton, 1987). Fauza et al (2005) menyatakan bahwa iradiasi sinar gamma pada biji manggis memperlihatkan adanya peningkatan variabilitas fenotip pada beberapa karakter
yang diamati seperti tinggi tanaman, jumlah daun per tanaman, diameter batang, dan lebar daun. Induksi iradiasi sinar gamma dapat meningkatkan keragaman genetik manggis. Keragaman genetik akibat iradiasi sinar gamma berdasarkam marka ISSR meningkat sebesar 5% dibandingkan tanpa iradiasi. Pada tanaman padi, radiasi dengan sinar gamma pada dosis tertentu diketahui dapat menginduksi mutasi klorofil dan meningkatkan varaisi genetic ketahanan terhadap penyakit blas (Mugiono, 1996).
Studi genetika populasi melalui persilangan sulit dilakukan pada tanaman manggis karena merupakan tanaman berumur panjang dan bersifat apomiksis. Pola keragaman genetika dan pewarisan sifat pada tanaman sejenis manggis adalah dengan pengamatan langsung pada populasi yang ada dan bantuan marka molekuler. Penggunaan marka molekuler mempunyai beberapa keuntungan diantaranya tidak dipengaruhi oleh lingkungan serta memberikan informasi langsung dari genom individu (Leverbre et al. 2001)
Upaya perbaikan sifat tanaman manggis dengan meningkatkan keragaman genetiknya perlu dilakukan. Seperti telah diketahui, modal dasar pemulian tanaman adalah adanya keragaman yang luas. Dengan adanya variabilitas yang luas , proses seleksi dapat dilakukan secara efektif karena akan memberikan peluang yang lebih besar untuk diperoleh karakter-karkter yang diinginkan (Sobir and Poerwanto, 2007)
Tabel 1. Karakter morfologi manggis yang tersebar di Jawa dan
Sumatera (Mansyah, 2010)
No Characters
Observation
Variation
Value
Category
Value
1 Canopy shape 2 Leaf Area
56 to 198 cm²
1. Elliptical 2. Pyramidal 3. Semicircular 1. Large
2. Medium 3. Small
≥ 150 cm² 100 - 150
cm²
< 100 cm²
3 Fruit weight
47.5 to 187 g 1. Large
> 140 g
4 Mature Leaf
2. Medium 3. Small - 1. Green
70 - 140 g < 70 g
Colour
2. Variegata
Flower and 5 Fruit
Clustering Habit
6 Fruits shape
Fruit Base 7 Shape
8 Pedical length
(Combination of green and white colour)
1. One flower or fruit
Height Diameter Ratio 0.78-
0.93
per cluster
2. Combination of 1 and 2
flowers or fruits per cluster 3. Combination of 1,2,3,4 up to 12 flowers fruits per cluster
1. Round
0.84 - 0.88
2. Ellipsoid 3. Ovoid 4. Irregular
< 0.84 > 0.88
- Round Flattened Pointed
0.5 to 3.1 cm 1. Short
2. Medium
0.5 - 1.5 cm
> 1.5-2.5 cm
3. Long
Stigma lobe
9 shape
1. Round
2. Ellipsoid
Stigma lobe
10 size
Stigma lobe 1. Small
diameter/fruit 2. Medium
diameter ratio 3. Large
0.25-0.45
11 Stigma lobe
1. Thick
thickness
2. Thin
12 Fruit Segmen
4 to 11
1. 4 to 8
2. 5 to 11
13 Rind
3 to 13 mm 1. Thick
thickness
2. Medium
3. Thin
¹ The percentage was calculated from 192 tree samples
> 2.5 cm
≤ 0.30 0.31-0.39
≥ 0.40 ≥ 1 mm < 1 mm
> 9 mm 6 - 9 mm < 6 mm
Percentage¹
29 65 6
3 80 17 99.5 0.5
68
20
12
75
19.8 4.7 0.5
75 20.3 4.7
5
80 15
96 4
3 92 5
93 7 96 4 23 74 5
Gambar 2 : Morfologi tanaman manggis (Mansyah, 2010)
Hasil Amplifikasi Fragment Length Polymorphism (AFLP) terhadap sembilan sampel genom manggis menunjukkan adanya keragaman yang tinggi. Dengan metode underweighted pair-group with arithme average (UPGMA) pada koefisen jarak genetik 60% menghasilkan satu kelompok genom, dan pada koefisien kesamaan genetik 70% menghasilkan tiga kelompok aksesi manggis. Informasi variabilitas genetik diharapkan dapat mendukung program pemuliaan manggis (Makful et al. 2010)
Ramage et al. (2004) melaporkan adanya hubungan kekerabatan antara 37 aksesi spesies manggis dan antara 11 aksesi dari 8 spesies Garcinia lainnya dengan menggunakan marka molekular Randomly Amplified DNA Fingerprinting (RAF). Hasilnya memperlihatkan pada 26 aksesi yang ada tidak terdapat variasi yang dideteksi diatas 530 loci. 8 aksesi (22%) menunjukkan variasi namun pada tingkat yang sangat rendah (0.2-1%) dan 3 aksesi lainnya (8%) menunjukkan tingkat keragaman yang lebih ekstensif.
Sinaga et al. (2007) melaporkan keragaman genetik 99 aksesi manggis di Indonesia dengan penanda RAPD diperoleh 88 pita DNA yang berbeda dengan kisaran 0.2 – 2.0 yang diamplifikasi dengan menggunakan delapan primer terpilih yaitu SBH 12, SBH 13, SBH 14, SBH 19, OPA 14, OPA 16, OPA 17, OPA 18.
Penggunaan DNA marker dengan teknik AFLP dengan menggunakan 4 jenis isoenzim yaitu Esterase (EST), Peroxidase (PER), Acid Phosphatase (ACP), dan Malic dehydrogenase (MDH) pada 13 aksesi manggis dan tanaman yang masih memiliki hubungan kekerabatan, diperoleh 220 pita polimorfik dan diperoleh variabel koefisien dengan kisaran 0.38 – 0.89 (Sobir et al. 2009).
Keragaman genetik pada tanaman menggis tergolong terbatas dan untuk meningkatkan keragaman genetik dapat digunakan mutasi dengan sinar gamma dan selanjutnya karakter morfologi seperti karakter pertumbuhan bibit, struktur anatomi daun, system perakaran pada biji yang dilakukan pada dua varietas yaitu Wanayasa dan Puspahiang. Radiasi sinar gamma juga dilakukan pada 22 putative mutant yang diamplifikasi dengan 5 primer, dan diperoleh hasil bahwa keragaman genetik tertinggi terjadi pada kalus nodular dibandingkan dengan perlakuan radiasi pada biji (Sobir dan Poerwanto, 2007). Penelitian lain juga menunjukkan biji manggis yang dikulturkan dalam medium 1/2 MS yang ditambahkan 5 ppm BAP dan diberi perlakuan radiasi pada 11 level dosis sinar gamma juga memperlihatkan perubahan morfologi pada akar, daun dan parameter anatomi lainnya (Harahap, 2005).
Keragaman genetik manggis dengan menggunakan ISSR (Inter-simple sequence repeat) pada 23 aksesi manggis di pulau Sumatera diperoleh koefisien keragaman pada kisaran 0.44 – 0.96, dengan menggunakan 11 primer, 2 diantara primer tersebut adalah monomorfik. Primer yang digunakan yaitu PKBT-2, PKBT-3, PKBT-4, PKBT-5, PKBT-7, PKBT-8, PKBT-10, PKBT-11, PKBT-12, PKBT-14 dan ISSRED-14 (Mansyah, et al. 2010).
Sobir et al. (2011) berhasil melakukan analisis keragaman dengan teknik ISSR pada 28 aksesi manggis dan 11 kerabatnya dengan menggunakan 7 primer. Primer yang digunakan antara lain : PKBT-2, PKBT-4, PKBT-5, PKBT-6, PKBT3, PKBT-10. Dari hasil dendrogram diperoleh 7 kerabat dekat G. mangostana yaitu (G. sizygiifolia, G. hombroniana, G. celebica-2, G. livingstonei, G. bancana, G. picrorhiza, G. porrecta) yang berada dalam group yang terpisah. Sementara
yang berada dalam 1 group dengan G. mangostana adalah G. xanthochymus, G. malaccenensis, G. celebica-1 dan G. dulcis. Dengan koefisien keragaman pada level 22%.
Untuk mengetahui keragaman manggis di pulau Jawa (Prabowo 2002 ; Mansyah 2002) dengan teknik DNA, mengekstrak DNA dari 21 aksesi yang terdiri dari 10 yang berasal dari Wanayasa, 5 dari Leuwiliang, 4 dari Kaligesing dan 2 dari Watulimo. Lima primer terpilih yang digunakan adalah SB13, SB19, OPH12, OPH13 dan OPH18. Dengan teknik RAPD ini berhasil diperoleh total 51 pola pita dan 42 pola pita (82.4%) yang polimorfik.
Sahasrabudhe and Deodhar (2010) melaporkan hasil RAPD manggis yang berasal dari bagian barat Ghats, India. Enam primer yang digunakan yaitu OPD02, OPD-05, OPD-07, OPD-08, OPD-11 dan OPD-13 menghasilkan pola pita polimorfik sebanyak 28 pola pita. Persentase polimorfis berada pada range 13 – 37.5%.
Yapwattanaphun et al. (2002) melaporkan hasil hasil ITS (internal transcriber spacer region of ribosomal DNA/ nrDNA dari 17 spesies Garcinia termasuk spesies G. mangostana diperoleh bahwa G. malaccensis adalah tetua dari manggis dan satu lagi yang kemungkinan menjadi tetua manggis adalah G. hombroniana. ITS sekuensing analisis juga memperlihatkan G. atroviridis, G.cowa, G. dulcis, G. malaccensis, G. mangostana, G. rostrata dan G. vilersiana memiliki dua nukleotida pada posisi nukleotida yang sama.
Adanya getah kuning pada buah manggis saat ini menjadi faktor pengganggu bagi penerimaan konsumen terhadap kualitas buah manggis. Salah satu teknik yang digunakan untuk mendeteksi adalah penggunaan teknik short
wavelength near infrared (SW-NIR) transmittance spectroscopy. Sontisuk, et al. (2006) melakukan teknik ini pada 193 manggis yang berasal dari Kasetsart Agricultural and Agro-Industrial Product Improvement Institute, Bangkok, Thailand. Dengan teknik ini dapat dideteksi adanya getah kuning dan diharapkan dengan teknik ini juga dapat digunakan untuk mendeteksi karakter lainnya seperti ukuran buah, ketebalan kulit, biji, kandungan getah dan warna kulit yang bertujuan untuk peningkatan kualitas ekonomi buah manggis.
Untuk menentukan keragaman genetik tanaman dapat didasarkan pada sifat agronomi, morfologi, biokimia, dan marka molekuler. Namun penanda molekuler dapat menunjukkan perbedaan genetik pada tingkat yang lebih rinci tanpa gangguan faktor lingkungan serta melibatkan teknik yang memberikan hasil keragaman genetik yang cepat. Berbagai jenis penanda molekuler berbeda potensinya dalam mendeteksi perbedaaan antara individu, biaya, fasilitas yang dibutuhkan, konsistensi dan replikasi hasil (Mohammadi dan Prasanna, 2003 ; Sudre et al. 2007)
Marka RAPD Identifikasi dan karakterisasi manggis dan kerabat dekatnya penting
dilakukan untuk memperoleh sumber keragaman genetik baru, untuk pemanfaatan konservasi dan pemuliaan genetiknya (Sinaga, et al. 2007). Metode yang sering digunakan untuk studi keragaman genetik berdasarkan sidik jari DNA yang berbasis polymerase chain reaction (PCR) seperti Random amplified polymorphic DNA (RAPD) (Williams et al. 1990)
Studi genetika pada tanaman yang apomiksis seperti manggis dibutuhkan dua pendekatan yaitu pada tanaman tetua dan pada keragaman progeninya dengan analisis molekular (Koltunov, 1993). Fase juvenile pada tanaman manggis yang cukup lama menyebabkan sulitnya untuk mengamati dan menganalisis keragaman yang terjadi pada keturunannya. Hal ini dapat diatasi dengan mengevaluasi karakter morfologi pada beberapa populasi manggis, menganalisis karakter biji dan ditanam pada lokasi yang sama, kegiatan ini dapat dilakukan dengan marka molekuler.
Marka Random amplified polymorphic DNA (RAPD) merupakan metode yang menggunakan oglionukleotida tunggal pendek (primer), sepanjang 10-12 basa, untuk membentuk fragmen-fragmen DNA. Metode RAPD memanfaatkan PCR untuk mengamplifikasi sekuen DNA yang komplementer terhadap primer. Sekuen DNA yang komplementer dengan primer akan terhibridisasi secara acak (random), selanjutnya dilakukan perbanyakan (amplified) terhadap sekuen-sekuen DNA komplementer tersebut. Tahap selanjutnya yaitu melakukan elektroforesis pada agarose atau polyacrilamide gel untuk memisahkan fragmen DNA berdasarkan ukurannya. Kemudian dilakukan pewarnaan dengan ethidium bromide dan fragmen-fragmen DNA akan terlihat jika disinari dengan sinar UV. Metode RAPD dapat menghasilkan beragam pita pada individu dengan primer tunggal. Variasi band yang terlihat umumnya disebut random amplified polymorphic DNA (RAPD) bands. Polimorphisme akan terlihat dan selanjutnya bisa digunakan sebagai marka genetik. Pemanfaatan metode RAPD antara lain untuk deteksi polimorphisme sekuens DNA, pemetaan genetik berbagai populasi, keragaman genetik, dan identifikasi varietas serta analisis asal-usul organisme
(filogenetik). Metode RAPD mempunyai keunggulan dan juga kekurangan. Keunggulan metode RAPD yaitu waktu yang dibutuhkan singkat, mudah dilaksanakan, lebih murah, dan primer yang diperlukan sudah banyak dikomersilkan sehingga mudah diperoleh. Metode ini dapat digunakan untuk menganalisis banyak organisme, karena primer yang digunakan bersifat universal yang berarti primer dapat digunakan tanpa perlu mengetahui informasi sekuen DNA terlebih dahulu (Weising et al. 1994)
Salah satu keuntungan pemakaian analisis keragaman genetik tanaman dengan menggunakan teknik molekuler yang memanfaatkan teknologi amplifikasi PCR adalah kuantitas DNA yang diperlukan hanya sedikit. Disamping itu, dalam pelaksanaan teknik RAPD tingkat kemurnian DNA yang dibutuhkan tidak perlu terlalu tinggi, atau dengan kata lain teknik amplifikasi PCR relatif toleran terhadap tingkat kemurnian DNA. Walaupun demikian, dalam suatu teknik isolasi DNA masih diperlukan suatu tahapan untuk meminimalkan senyawa-senyawa kontaminan yang dapat mengganggu reaksi PCR seperti polisakarida dan metabolit sekunder. Hal ini disebabkan keberadaan polisakarida dan metabolit sekunder dalam sel tanaman sering menyulitkan dalam isolasi asam nukleat. Adanya polisakarida dan senyawa metabolit sekunder dalam sel tanaman sering menyulitkan dalam proses isolasi asam nukleat. Struktur polisakarida yang mirip dengan asam nukleat akan menyebabkan polisakarida tersebut akan mengendap bersama dengan asam nukleat (Wilkins dan Smart, 1996).
Dalam program pemuliaan tanaman, diperlukan identifikasi baik karakter morfologi maupun molekuler untuk menguji keragaman genotip klon-klon yang akan dipilih untuk tetua persilangan. Pemakaian teknik RAPD memiliki resolusi
yang sebanding dengan RFLP dalam hal analisis kekerabatan antar genotif dan mampu menghasilkan jumlah karakter yang tidak terbatas sehingga sangat membantu dalam analisis keragaman genetik tanaman yang tidak diketahui latar belakang genomnya. Analisis RAPD hanya memerlukan sejumlah kecil DNA sehingga sangat sesuai untuk species tanaman berkayu. RAPD memerlukan biaya lebih rendah dibandingkan biaya untuk uji kekerabatan berdasarkan analisis DNA yang lain. Pemakaian marka molekuler RAPD banyak digunakan untuk menyusun kekerabatan beberapa individu dalam spesies maupun kekerabatan antar spesies. Penggunaan kekerabatan ini dapat dijadikan rujukan dalam pemuliaan persilangan untuk mendapatkan keragaman yang tinggi dari hasil suatu persilangan. Teknik RAPD menggunakan primer acak maupun spesifik telah terbukti dapat digunakan sebagai penanda molekuler untuk berbagai karakter agronomis penting (Maftuchah, 2001).
Dengan teknik RAPD didapatkan variasi genetik antar populasi manggis Jawa dan Sumate