Keragaman genetik intra dan interpopulasi kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) pisifera asal nigeria berdasarkan analisis marka simple sequence repeats (SSR)

KERAGAMAN GENETIK INTRA DAN INTERPOPULASI

KELAPA SAWIT (Elaeis guineensis Jacq.) PISIFERA

ASAL NIGERIA BERDASARKAN ANALISIS MARKA

Simple Sequence Repeats (SSR)

ZULHERMANA

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2009

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN

SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Keragaman Genetik Intra dan

Interpopulasi Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq.) Pisifera Asal Nigeria

Berdasarkan Analisis Marka Simple Sequence Repeats (SSR) adalah karya

saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.

Bogor, Juli 2009

Zulhermana

ABSTRACT

ZULHERMANA. 2009. Intra and Interpopulation Genetic Diversity Based

on Simple Sequence Repeats (SSR) Markers Analysis of Oil Palm (Elaeis

guineensis Jacq.) Pisiferas Originated from Nigeria. Under direction of SUDARSONO and DWI ASMONO.

The objectives of this experiment were to determine intra and inter population genetic diversity of TxP family and tissue culture clones of pisifera palm collections originated from Nigeria that have been used as pollen sources for producing oil palm’s DxP commercial.

Intra and interpopulation genetic diversity of Nigeria’s pisifera analisis in this experiment was assessed using 12 loci of oil palm’s specific SSR markers. Results of the experiment indicated out of 12 SSR marker loci evaluated, two loci were monomorphic in all pisifera palms evaluated while 10 loci were polymorphic. The average alele numbers of the marker in the pisifera populations were 3.7 aleles per locus.

The result showed that out of six different clonal populations of pisiferas palm analyze, intrapopulation of clone 22, 24 and 32 showed uniform alele profiles in almost all SSR marker loci tested, indicating the clonal nature of the population members. However, intrapopulation of clone 14, 23 and 33 showed diversity among individuals within population, indicating possibilities of either existance of somaclonal variation or mislabelled individuals. The results also showed that intrapopulation of four population of Nigeria pisifera’s TxP family were all on genetically diverse.

Interpopulation analysis showed that all of Nigeria’s pisiferas both clones and TxP family were band together as a cluster at 0,50 coefficient similarity value. However, interpopulation of Nigeria’s pisifera showed interrelated among population of clone and TxP family. Based on 12 loci of SSR markers data the pisifera clones were shown to have high similarity to a number of individual of the TxP pisifera population. The interrelation among Nigeria’s pisifera population indicating that there are genetic relationship among Nigeria’s pisiferas family.

Based on general combining ability analysis in the traits have been observed, result showed that TxP family 320 from family 24 of Nigeria’s pisifera have been selected as pollen sources for producing commercial DxP oil palm. All the Nigeria’s pisiferas palm have been selected by family and individual palm selection’s method and result showed that all the individual palm selected evenly distributed throughout the population group of TxP family 320 on the dendogram of UPGMA analysis.

Genetic diversity analysis based on SSR marker can be used to give an accurate information of genetic relatedness of oil palm germplasm and the molecular information can also be used as a tool for selection in order to maintain genetic variability to determine breeding activity for the future.

 

RINGKASAN

ZULHERMANA. 2009. Keragaman Genetik Intra dan Interpopulasi Kelapa

Sawit (Elaeis guineensis Jacq.) Pisifera Asal Nigeria Berdasarkan Analisis

Marka Simple Sequence Repeats (SSR). Dibawah bimbingan SUDARSONO

dan DWI ASMONO.

Perkebunan kelapa sawit di Indonesia terus mengalami peningkatan, jika pada tahun 1970 hanya 133.000 ha, pada tahun 2008 telah mencapai 7,16 juta ha dan diperkirakan pada tahun 2009 luas areal pengembangan akan terus mengalami peningkatan yang ditunjukkan dengan permintaan benih untuk tanam baru dan tanam ulang mencapai hingga 150 juta benih di tahun 2009. Untuk memenuhi benih tersebut, kelapa sawit pisifera sebagai tetua jantan penghasil serbuk sari merupakan sumber genetik yang berperan penting dalam membentuk turunan yang unggul dan berkualitas.

Sumber genetik ini perlu mendapat perhatian, tidak hanya dalam bentuk mengumpulkan dan memelihara, tetapi juga mengkarakterisasi keragaman genetik, mengevaluasi sifat-sifat yang dikehendaki dan memanfaatkannya untuk pemuliaan tanaman. Bertitik tolak dari hal itu maka penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk menganalisis keragaman genetik intra dan interpopulasi kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) pisifera yang berasal dari Nigeria. Kelapa sawit pisifera tersebut digunakan sebagai sumber serbuk sari untuk menghasilkan benih Dura x Pisifera komersial.

Salah satu penelitian dilakukan untuk membandingkan penggunaan dua marka molekular, RAPD dan SSR untuk menganalisis keragaman genetik pisifera kelapa sawit yang berasal dari Nigeria. Hasil analisis UPGMA menunjukkan bahwa marka RAPD dan SSR mampu memisahkan individu pisifera Nigeria yang berasal dari TxP famili dan klon. Marka RAPD mengelompokan seluruh pisifera Nigeria pada tingkat kesamaan 0,83 sedangkan marka SSR pada koefisien 0,68. Ketika analisis dilakukan menggunakan marka RAPD dan SSR, seluruh pisifera klon membentuk satu kelompok pada tingkat kesamaan 1,00 hal ini mengindikasikan bahwa seluruh klon yang dianalisis benar-benar seragam

Berdasarkan keunggulan dari marka SSR yang bersifat kodominan, tingkat polimorfisme yang tinggi, penafsiran hasil yang sederhana dan reprodusibilitas yang tinggi maka marka SSR ini lebih lanjut digunakan untuk menganalisis keragaman genetik kelapa sawit pisifera Nigeria.

Penelitian analisis keragaman genetik intra dan interpopulasi kelapa sawit pisifera Nigeria ini dilakukan menggunakan 12 marka SSR. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dari 12 marka yang digunakan, 10 marka bersifat polimorfis dan 2 marka yang lain bersifat monomorfis. Jumlah alel yang dihasilkan adalah 3,7 alel perlokus.

Dari enam populasi pisifera klon Nigeria yang dianalisis, individu-individu di dalam populasi klon 22, 24 dan 32 berdasarkan marka SSR, secara genetik seragam. Sebaliknya, terdapat masing-masing satu individu di dalam populasi

 

klon 14 dan 23 yang secara genetik berbeda dengan yang lain, dengan perbedaan satu lokus dari 12 lokus yang dianalisis. Adanya keragaman ini kemungkinan disebabkan oleh terjadinya variasi somaklonal. Sedangkan pada populasi klon 23 dan 33 juga terdapat masing-masing satu individu yang berbeda dengan yang lain, dengan perbedaan lima dan sepuluh lokus dari 12 lokus yang dianalisis. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh mislabelling pada saat kultur.

Analisis intrapopulasi empat pisifera Nigeria TxP famili yang dilakukan juga menunjukkan adanya keragaman pada seluruh populasi. Populasi TxP 317 membentuk satu kelompok pada tingkat kesamaan 0,72 sedangkan populasi TxP 318 membentuk kelompok pada koefisien 0,50. Populasi TxP 319 membentuk kelompok pada koefisien 0,85 dan populasi TxP 320 membentuk kelompok pada koefisien 0,78.

Analisis interpopulasi pisifera Nigeria secara umum menunjukkan bahwa seluruh kelapa sawit pisifera asal Nigeria membentuk satu kelompok pada tingkat kesamaan 0,65. interpopulasi pisifera Nigeria dapat dibedakan atas empat kelompok yaitu kelompok pisifera TxP famili 319, kelompok pisifera TxP famili 318, kelompok pisifera TxP 320 dan kelompok Klon 33 dan14. Serta terdapat kelompok lain yang sangat berbeda yaitu kelompok klon 23 dan TxP 318/56.

Hasil uji keturunan (progeny test) dari lima famili DxP test cross terbaik dari masing-masing famili pisifera Nigeria menunjukkan bahwa pisifera Nigeria famili 24 menunjukkan keragaaan yang terbaik untuk karakter, pertambahan

tinggi (HI) sebesar 45 cm/tahun, tandan buah segar (FFB) sebesar 202 kg/pokok/tahun, total produk ekonomi (TEP) sebesar 54,30% dan

peningkatan total produk ekonomi seluruh pisifera (%TEP-all) sebesar 127,08%. Nilai daya gabung umum (GCA) tertinggi untuk karakter-karakter komponen minyak menyebar merata pada seluruh famili pisifera Nigeria. Pisifera Nigeria famili 14 menunjukkan rasio minyak per tandan (O/B) yang tertinggi dengan nilai 27,84%, famili 22 menunjukkan rasio buah pertandan (F/B) yang tertinggi dengan nilai 66,40%, famili 23 menunjukkan rasio kernel pertandan (K/B) yang tertinggi dengan nilai 5,23%, famili 24 menunjukkan rasio minyak per mesokarp segar (O/WM) yang tertinggi dengan nilai 53,47% dan famili 32 menunjukkan rasio mesokarp perbuah (M/F) yang tertinggi dengan nilai 81,20%. Sedangkan nilai GCA untuk karakter tandan buah segar (FFB), pertumbuhan meninggi (HI) dan total ekonomi produk (TEP) yang tertinggi terdapat pada pisifera Nigeria famili 24 dengan nilai masing-masing sebesar 172 kg/pokok/tahun, 52 cm/tahun dan 46,42%.

Berdasarkan nilai GCA dari karakter-karakter yang dianalisis maka pisifera Nigeria TxP famili 320 terpilih sebagai tetua pisifera Nigeria terseleksi untuk produksi benih DxP komersial. Dari 53 pokok pisifera Nigeria terseleksi melalui metode family and individual palm selection sebanyak 40 pokok pisifera Nigeria (75%) yang secara konsisten terpilih sebagai pokok terseleksi pada tiap periode seleksi. Secara umum pisifera Nigeria terseleksi tersebut terlihat menyebar secara merata ke seluruh kelompok (sub populasi) TxP famili 320. Namun demikian ada beberapa pokok pisifera Nigeria terseleksi yang masuk dalam populasi TxP 318. Individu tersebut adalah TxP 320/11, 320/23,320/70, 320/68, 320/80 dan 320/102. Individu yang masuk ke dalam anggota populasi TxP 318 ini bukan merupakan anggota dari populasi TxP 320.

 

Dari serangkaian penelitian yang telah dilakukan dalam pengkajian keragaman genetik berdasarkan marka molekuler terhadap sumber plasma nutfah kelapa sawit pisifera Nigeria ini, disarankan analisis marka molekuler dapat diikutsertakan sebagai salah satu perangkat seleksi dalam menyusun program pemuliaan kelapa sawit di masa depan. Informasi marka molekular berupa keragaman dan jarak genetik juga dapat membantu dalam pengkayaan basis genetik. Analisis keragaman genetik kelapa sawit menggunakan marker SSR ini dapat digunakan sebagai salah satu perangkat seleksi dalam pemeliharaan keragaman genetik yang tersedia, memberikan informasi yang akurat mengenai tingkat kekerabatan genetik, monitoring keseragaman di antara dan di dalam populasi klon serta pendeteksian kultur yang tercampur (mislabelling).

Kata kunci : Marka molekuler, Famili TxP pisifera, Klon pisifera, Polimorfisme marka, Jarak genetik, UPGMA.

©Hak Cipta Milik IPB, tahun 2009

Hak Cipta dilindungi Undang-Undang

1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya.

a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah.

b. Pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis

KERAGAMAN GENETIK INTRA DAN INTERPOPULASI

KELAPA SAWIT (Elaeis guineensis Jacq.) PISIFERA

ASAL NIGERIA BERDASARKAN ANALISIS MARKA

Simple Sequence Repeats (SSR)

ZULHERMANA

Tesis

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Magister Sains

pada Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2009

Judul : Keragaman Genetik Intra dan Interpopulasi Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq.) Pisifera Asal Nigeria Berdasarkan Analisis Marka

Simple Sequence Repeats (SSR) Nama : Zulhermana NRP : A151060101 Program Studi : Agronomi

Disetujui Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Ir. Sudarsono, MSc Dr. Ir. Dwi Asmono, MS, APU Ketua Anggota

Diketahui

Ketua Program Studi Agronomi Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr. Ir. Munif Ghulamahdi, MS Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodipuro, MS

PRAKATA

Puji beriring syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian ini dengan judul ”Keragaman Genetik Intra dan Interpopulasi Kelapa Sawit (Elaeis guineensis

Jacq.) Pisifera Asal Nigeria Berdasarkan Analisis Marka Simple Sequence Repeats

(SSR)” sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan. Pendidikan dan penelitian ini merupakan program pengembangan riset berkelanjutan dari PT Bina Sawit Makmur, PT Sampoerna Agro Tbk. dan seluruh pembiayaannya didanai sepenuhnya oleh PT bina Sawit Makmur, PT Sampoerna Agro Tbk.

Penulis mengawali penelitian ini dengan tanpa dasar pengetahuan akan teknis dan analisis molekuler. Namun Alhamdulillah penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Sudarsono, MSc dan Bapak Dr. Ir. Dwi Asmono, MS, APU selaku pembimbing yang telah banyak memberikan masukan dan arahan mulai dari pemahaman tentang teknik dan analisis molekuler, perencanaan, pelaksanaan hingga terselesaikannya penelitian ini dengan sangat baik.

Ucapan terima kasih yang tidak berhingga secara khusus penulis sampaikan

kepada Bapak Dr. Ir. Dwi Asmono, MS, APU selaku Direktur Riset PT Sampoerna Agro Tbk. yang peduli terhadap peningkatan sumber daya manusia

Indonesia, penulis bersyukur menjadi salah seorang yang diberi kesempatan untuk meningkatkan potensi diri melalui jenjang akademik. Terima kasih secara khusus juga penulis haturkan kepada Bapak Allan Goh yang telah memberikan kesempatan dan motivasi kepada penulis sehingga kesempatan yang tidak terduga ini dapat dijalani.

Kepada segenap jajaran Direksi PT Sampoerna Agro Tbk. penulis ucapkan terima kasih yang tidak terhingga atas motivasi serta dukungan dana dan fasilitas dalam menjalani pendidikan pasca sarjana ini. Kepada Staf dan Karyawan PT Bina Sawit Makmur, PT Sampoerna Agro Tbk, penulis juga mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya atas pemikiran, sumbang saran dan bantuan tenaga sehingga penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik.

KERAGAMAN GENETIK INTRA DAN INTERPOPULASI

KELAPA SAWIT (Elaeis guineensis Jacq.) PISIFERA

ASAL NIGERIA BERDASARKAN ANALISIS MARKA

Simple Sequence Repeats (SSR)

ZULHERMANA

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2009

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN

SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Keragaman Genetik Intra dan

Interpopulasi Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq.) Pisifera Asal Nigeria

Berdasarkan Analisis Marka Simple Sequence Repeats (SSR) adalah karya

saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.

Bogor, Juli 2009

Zulhermana

ABSTRACT

ZULHERMANA. 2009. Intra and Interpopulation Genetic Diversity Based

on Simple Sequence Repeats (SSR) Markers Analysis of Oil Palm (Elaeis

guineensis Jacq.) Pisiferas Originated from Nigeria. Under direction of SUDARSONO and DWI ASMONO.

The objectives of this experiment were to determine intra and inter population genetic diversity of TxP family and tissue culture clones of pisifera palm collections originated from Nigeria that have been used as pollen sources for producing oil palm’s DxP commercial.

Intra and interpopulation genetic diversity of Nigeria’s pisifera analisis in this experiment was assessed using 12 loci of oil palm’s specific SSR markers. Results of the experiment indicated out of 12 SSR marker loci evaluated, two loci were monomorphic in all pisifera palms evaluated while 10 loci were polymorphic. The average alele numbers of the marker in the pisifera populations were 3.7 aleles per locus.

The result showed that out of six different clonal populations of pisiferas palm analyze, intrapopulation of clone 22, 24 and 32 showed uniform alele profiles in almost all SSR marker loci tested, indicating the clonal nature of the population members. However, intrapopulation of clone 14, 23 and 33 showed diversity among individuals within population, indicating possibilities of either existance of somaclonal variation or mislabelled individuals. The results also showed that intrapopulation of four population of Nigeria pisifera’s TxP family were all on genetically diverse.

Interpopulation analysis showed that all of Nigeria’s pisiferas both clones and TxP family were band together as a cluster at 0,50 coefficient similarity value. However, interpopulation of Nigeria’s pisifera showed interrelated among population of clone and TxP family. Based on 12 loci of SSR markers data the pisifera clones were shown to have high similarity to a number of individual of the TxP pisifera population. The interrelation among Nigeria’s pisifera population indicating that there are genetic relationship among Nigeria’s pisiferas family.

Based on general combining ability analysis in the traits have been observed, result showed that TxP family 320 from family 24 of Nigeria’s pisifera have been selected as pollen sources for producing commercial DxP oil palm. All the Nigeria’s pisiferas palm have been selected by family and individual palm selection’s method and result showed that all the individual palm selected evenly distributed throughout the population group of TxP family 320 on the dendogram of UPGMA analysis.

Genetic diversity analysis based on SSR marker can be used to give an accurate information of genetic relatedness of oil palm germplasm and the molecular information can also be used as a tool for selection in order to maintain genetic variability to determine breeding activity for the future.

 

RINGKASAN

ZULHERMANA. 2009. Keragaman Genetik Intra dan Interpopulasi Kelapa

Sawit (Elaeis guineensis Jacq.) Pisifera Asal Nigeria Berdasarkan Analisis

Marka Simple Sequence Repeats (SSR). Dibawah bimbingan SUDARSONO

dan DWI ASMONO.

Perkebunan kelapa sawit di Indonesia terus mengalami peningkatan, jika pada tahun 1970 hanya 133.000 ha, pada tahun 2008 telah mencapai 7,16 juta ha dan diperkirakan pada tahun 2009 luas areal pengembangan akan terus mengalami peningkatan yang ditunjukkan dengan permintaan benih untuk tanam baru dan tanam ulang mencapai hingga 150 juta benih di tahun 2009. Untuk memenuhi benih tersebut, kelapa sawit pisifera sebagai tetua jantan penghasil serbuk sari merupakan sumber genetik yang berperan penting dalam membentuk turunan yang unggul dan berkualitas.

Sumber genetik ini perlu mendapat perhatian, tidak hanya dalam bentuk mengumpulkan dan memelihara, tetapi juga mengkarakterisasi keragaman genetik, mengevaluasi sifat-sifat yang dikehendaki dan memanfaatkannya untuk pemuliaan tanaman. Bertitik tolak dari hal itu maka penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk menganalisis keragaman genetik intra dan interpopulasi kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) pisifera yang berasal dari Nigeria. Kelapa sawit pisifera tersebut digunakan sebagai sumber serbuk sari untuk menghasilkan benih Dura x Pisifera komersial.

Salah satu penelitian dilakukan untuk membandingkan penggunaan dua marka molekular, RAPD dan SSR untuk menganalisis keragaman genetik pisifera kelapa sawit yang berasal dari Nigeria. Hasil analisis UPGMA menunjukkan bahwa marka RAPD dan SSR mampu memisahkan individu pisifera Nigeria yang berasal dari TxP famili dan klon. Marka RAPD mengelompokan seluruh pisifera Nigeria pada tingkat kesamaan 0,83 sedangkan marka SSR pada koefisien 0,68. Ketika analisis dilakukan menggunakan marka RAPD dan SSR, seluruh pisifera klon membentuk satu kelompok pada tingkat kesamaan 1,00 hal ini mengindikasikan bahwa seluruh klon yang dianalisis benar-benar seragam

Berdasarkan keunggulan dari marka SSR yang bersifat kodominan, tingkat polimorfisme yang tinggi, penafsiran hasil yang sederhana dan reprodusibilitas yang tinggi maka marka SSR ini lebih lanjut digunakan untuk menganalisis keragaman genetik kelapa sawit pisifera Nigeria.

Penelitian analisis keragaman genetik intra dan interpopulasi kelapa sawit pisifera Nigeria ini dilakukan menggunakan 12 marka SSR. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dari 12 marka yang digunakan, 10 marka bersifat polimorfis dan 2 marka yang lain bersifat monomorfis. Jumlah alel yang dihasilkan adalah 3,7 alel perlokus.

Dari enam populasi pisifera klon Nigeria yang dianalisis, individu-individu di dalam populasi klon 22, 24 dan 32 berdasarkan marka SSR, secara genetik seragam. Sebaliknya, terdapat masing-masing satu individu di dalam populasi

 

klon 14 dan 23 yang secara genetik berbeda dengan yang lain, dengan perbedaan satu lokus dari 12 lokus yang dianalisis. Adanya keragaman ini kemungkinan disebabkan oleh terjadinya variasi somaklonal. Sedangkan pada populasi klon 23 dan 33 juga terdapat masing-masing satu individu yang berbeda dengan yang lain, dengan perbedaan lima dan sepuluh lokus dari 12 lokus yang dianalisis. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh mislabelling pada saat kultur.

Analisis intrapopulasi empat pisifera Nigeria TxP famili yang dilakukan juga menunjukkan adanya keragaman pada seluruh populasi. Populasi TxP 317 membentuk satu kelompok pada tingkat kesamaan 0,72 sedangkan populasi TxP 318 membentuk kelompok pada koefisien 0,50. Populasi TxP 319 membentuk kelompok pada koefisien 0,85 dan populasi TxP 320 membentuk kelompok pada koefisien 0,78.

Analisis interpopulasi pisifera Nigeria secara umum menunjukkan bahwa seluruh kelapa sawit pisifera asal Nigeria membentuk satu kelompok pada tingkat kesamaan 0,65. interpopulasi pisifera Nigeria dapat dibedakan atas empat kelompok yaitu kelompok pisifera TxP famili 319, kelompok pisifera TxP famili 318, kelompok pisifera TxP 320 dan kelompok Klon 33 dan14. Serta terdapat kelompok lain yang sangat berbeda yaitu kelompok klon 23 dan TxP 318/56.

Hasil uji keturunan (progeny test) dari lima famili DxP test cross terbaik dari masing-masing famili pisifera Nigeria menunjukkan bahwa pisifera Nigeria famili 24 menunjukkan keragaaan yang terbaik untuk karakter, pertambahan

tinggi (HI) sebesar 45 cm/tahun, tandan buah segar (FFB) sebesar 202 kg/pokok/tahun, total produk ekonomi (TEP) sebesar 54,30% dan

peningkatan total produk ekonomi seluruh pisifera (%TEP-all) sebesar 127,08%. Nilai daya gabung umum (GCA) tertinggi untuk karakter-karakter komponen minyak menyebar merata pada seluruh famili pisifera Nigeria. Pisifera Nigeria famili 14 menunjukkan rasio minyak per tandan (O/B) yang tertinggi dengan nilai 27,84%, famili 22 menunjukkan rasio buah pertandan (F/B) yang tertinggi dengan nilai 66,40%, famili 23 menunjukkan rasio kernel pertandan (K/B) yang tertinggi dengan nilai 5,23%, famili 24 menunjukkan rasio minyak per mesokarp segar (O/WM) yang tertinggi dengan nilai 53,47% dan famili 32 menunjukkan rasio mesokarp perbuah (M/F) yang tertinggi dengan nilai 81,20%. Sedangkan nilai GCA untuk karakter tandan buah segar (FFB), pertumbuhan meninggi (HI) dan total ekonomi produk (TEP) yang tertinggi terdapat pada pisifera Nigeria famili 24 dengan nilai masing-masing sebesar 172 kg/pokok/tahun, 52 cm/tahun dan 46,42%.

Berdasarkan nilai GCA dari karakter-karakter yang dianalisis maka pisifera Nigeria TxP famili 320 terpilih sebagai tetua pisifera Nigeria terseleksi untuk produksi benih DxP komersial. Dari 53 pokok pisifera Nigeria terseleksi melalui metode family and individual palm selection sebanyak 40 pokok pisifera Nigeria (75%) yang secara konsisten terpilih sebagai pokok terseleksi pada tiap periode seleksi. Secara umum pisifera Nigeria terseleksi tersebut terlihat menyebar secara merata ke seluruh kelompok (sub populasi) TxP famili 320. Namun demikian ada beberapa pokok pisifera Nigeria terseleksi yang masuk dalam populasi TxP 318. Individu tersebut adalah TxP 320/11, 320/23,320/70, 320/68, 320/80 dan 320/102. Individu yang masuk ke dalam anggota populasi TxP 318 ini bukan merupakan anggota dari populasi TxP 320.

 

Dari serangkaian penelitian yang telah dilakukan dalam pengkajian keragaman genetik berdasarkan marka molekuler terhadap sumber plasma nutfah kelapa sawit pisifera Nigeria ini, disarankan analisis marka molekuler dapat diikutsertakan sebagai salah satu perangkat seleksi dalam menyusun program pemuliaan kelapa sawit di masa depan. Informasi marka molekular berupa keragaman dan jarak genetik juga dapat membantu dalam pengkayaan basis genetik. Analisis keragaman genetik kelapa sawit menggunakan marker SSR ini dapat digunakan sebagai salah satu perangkat seleksi dalam pemeliharaan keragaman genetik yang tersedia, memberikan informasi yang akurat mengenai tingkat kekerabatan genetik, monitoring keseragaman di antara dan di dalam populasi klon serta pendeteksian kultur yang tercampur (mislabelling).

Kata kunci : Marka molekuler, Famili TxP pisifera, Klon pisifera, Polimorfisme marka, Jarak genetik, UPGMA.

©Hak Cipta Milik IPB, tahun 2009

Hak Cipta dilindungi Undang-Undang

1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya.

a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah.

b. Pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis

KERAGAMAN GENETIK INTRA DAN INTERPOPULASI

KELAPA SAWIT (Elaeis guineensis Jacq.) PISIFERA

ASAL NIGERIA BERDASARKAN ANALISIS MARKA

Simple Sequence Repeats (SSR)

ZULHERMANA

Tesis

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Magister Sains

pada Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2009

Judul : Keragaman Genetik Intra dan Interpopulasi Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq.) Pisifera Asal Nigeria Berdasarkan Analisis Marka

Simple Sequence Repeats (SSR) Nama : Zulhermana NRP : A151060101 Program Studi : Agronomi

Disetujui Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Ir. Sudarsono, MSc Dr. Ir. Dwi Asmono, MS, APU Ketua Anggota

Diketahui

Ketua Program Studi Agronomi Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr. Ir. Munif Ghulamahdi, MS Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodipuro, MS

PRAKATA

Puji beriring syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian ini dengan judul ”Keragaman Genetik Intra dan Interpopulasi Kelapa Sawit (Elaeis guineensis

Jacq.) Pisifera Asal Nigeria Berdasarkan Analisis Marka Simple Sequence Repeats

(SSR)” sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan. Pendidikan dan penelitian ini merupakan program pengembangan riset berkelanjutan dari PT Bina Sawit Makmur, PT Sampoerna Agro Tbk. dan seluruh pembiayaannya didanai sepenuhnya oleh PT bina Sawit Makmur, PT Sampoerna Agro Tbk.

Penulis mengawali penelitian ini dengan tanpa dasar pengetahuan akan teknis dan analisis molekuler. Namun Alhamdulillah penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Sudarsono, MSc dan Bapak Dr. Ir. Dwi Asmono, MS, APU selaku pembimbing yang telah banyak memberikan masukan dan arahan mulai dari pemahaman tentang teknik dan analisis molekuler, perencanaan, pelaksanaan hingga terselesaikannya penelitian ini dengan sangat baik.

Ucapan terima kasih yang tidak berhingga secara khusus penulis sampaikan

kepada Bapak Dr. Ir. Dwi Asmono, MS, APU selaku Direktur Riset PT Sampoerna Agro Tbk. yang peduli terhadap peningkatan sumber daya manusia

Indonesia, penulis bersyukur menjadi salah seorang yang diberi kesempatan untuk meningkatkan potensi diri melalui jenjang akademik. Terima kasih secara khusus juga penulis haturkan kepada Bapak Allan Goh yang telah memberikan kesempatan dan motivasi kepada penulis sehingga kesempatan yang tidak terduga ini dapat dijalani.

Kepada segenap jajaran Direksi PT Sampoerna Agro Tbk. penulis ucapkan terima kasih yang tidak terhingga atas motivasi serta dukungan dana dan fasilitas dalam menjalani pendidikan pasca sarjana ini. Kepada Staf dan Karyawan PT Bina Sawit Makmur, PT Sampoerna Agro Tbk, penulis juga mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya atas pemikiran, sumbang saran dan bantuan tenaga sehingga penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik.

Keberhasilan penelitian ini tidak terlepas dari bantuan fasilitas dan peralatan serta saran teknis yang diberikan di Laboratorium Biologi Molekuler Tanaman, Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian IPB yang dikordinir oleh Bapak Prof. Dr. Ir. Sudarsono, MSc dan seluruh staf tehnisi di laboratorium, untuk ini penulis haturkan terima kasih. Kepada seluruh teman-teman di Laboratorium Biologi Molekuler Tanaman, saya ucapkan terima kasih atas bantuan saran, tenaga dan motivasinya. Kepada seluruh team di statistical unit dan

breeding unit kebun Surya Adi, PT Bina Sawit Makmur, terima kasih atas bantuan data dan pengiriman sampel daunnya. Semoga tetap menjadi team yang solid dan sukses selalu. Tak lupa kepada seluruh team purchasing department dan payroll department PT Sampoerna Agro Tbk. yang membantu penyediaan bahan-bahan penelitian dan pengaturan pembiayaan penelitian ini, penulis ucapkan terima kasih karena tanpa bantuan teman-teman penelitian ini tidak akan dapat berjalan dengan baik.

Kepada motivator sejati, istri tercinta Zubaidah Harahap dan anak-anakku M. Aulia Khairu Rizqy Sembiring dan Rifqy Arikin Halim Sembiring, penulis

ucapkan terima kasih karena selalu memberi dorongan semangat dan doa, walau kadang terabaikan. Khusus kepada Ibunda tercinta Almh. Siti Rukiah br. Tarigan penulis haturkan doa dan terima kasih karena cita-cita beliau menjadi semangat kepada penulis untuk terus maju walaupun jenjang yang dicapai saat ini tidak pernah terbayangkan beliau. Kepada Ayahanda serta seluruh keluarga terima kasih atas dukungan dan doanya.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tesis ini masih jauh dari sempurna, terutama keterbatasan informasi dan waktu penelitian. Namun demikian, penulis berharap semoga tesis ini bermanfaat kepada pembaca dan semua pihak yang membutuhkannya.

Bogor, Juli 2009

Zulhermana

RIWAYAT HIDUP

ZULHERMANA SEMBIRING dilahirkan di Kabanjahe Kabupaten Karo

Sumatera Utara pada tanggal 15 Pebruari 1970 sebagai putra pertama dari ayahanda Y. Heryanto Sembiring dengan ibunda Almh. Siti Rukiah Br. Tarigan. Pada tanggal 16 Pebruari 2003 penulis menikah dengan Zubaidah Harahap, dan telah dikaruniai dua orang putra bernama M. Aulia Khairu Rizqy Sembiring dan Rifqy Arikin Halim Sembiring.

Pendidikan dasar dan menengah diselesaikan di kota Medan, Sumatera Utara; yaitu Sekolah Dasar Negeri No 060448 Medan (1983), Sekolah Menengah Tingkat Pertama Negeri 8 Medan (1986), Sekolah Menengah Tingkat Atas Negeri 1 Medan (1989). Gelar sarjana pertanian (S1) diperoleh dari Fakultas

Pertanian (Jurusan Budidaya Pertanian, Program Studi Pemuliaan Tanaman) Universitas Sumatera Utara di Medan (1995) dengan predikat sangat memuaskan.

Pada tanggal 3 Juli 1995 penulis diterima bekerja di PT Tania Selatan, salah satu perusahaan perkebunan di Sumatera Selatan sebagai Asisten Lapangan. Pada tahun 2003 penulis ditugaskan sebagai research officer kebun induk PT Bina Sawit Makmur, Selapan Jaya Group. Dan pada tahun 2006 penulis diberi kesempatan untuk mengikuti pendidikan Pasca Sarjana di Institut Pertanian Bogor pada program studi Agronomi. Sampai saat ini penulis bertugas sebagai

research officer kebun induk (seed garden) di PT Bina Sawit Makmur, PT Sampoerna Agro Tbk.

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL ... xiii DAFTAR GAMBAR ... xiv DAFTAR LAMPIRAN ... xvi DAFTAR SINGKATAN ... xvii PENDAHULUAN ... 1 Latar Belakang ... 1 Tujuan ... 5 Manfaat ... 6 TINJAUAN PUSTAKA ... 7 Kelapa Sawit ... 7 Pemuliaan Kelapa Sawit ... 13 Marka Molekuler ... 18 EFEKTIFITAS PENGGUNAAN MARKA RAPD DAN SSR DALAM ANALISIS KERAGAMAN GENETIK SEMBILAN AKSESI KELAPA SAWIT (Elaeis guineensis Jacq.) PISIFERA ASAL NIGERIA ... 19

Abstrak… ... 19 Abstract ... 20 Pendahuluan ... 21 Bahan dan Metode ... 23 Hasil dan Pembahasan ... 26 Kesimpulan ... 35 KERAGAMAN GENETIK INTRA DAN INTERPOPULASI KELAPA SAWIT (Elaeis guineensis Jacq.) PISIFERA KLON ASAL NIGERIA BERDASARKAN ANALISIS MARKA SSR ... 36

Abstrak… ... 36 Abstract ... 37 Pendahuluan ... 38 Bahan dan Metode ... 40 Hasil dan Pembahasan ... 42 Kesimpulan ... 52

Halaman

KERAGAMAN GENETIK INTRA DAN INTERPOPULASI KELAPA SAWIT (Elaeis guineensis Jacq.) PISIFERA TxP FAMILI ASAL NIGERIA BERDASARKAN ANALISIS MARKA SSR ... 53

Abstrak… ... 53 Abstract ... 54 Pendahuluan ... 55 Bahan dan Metode ... 57 Hasil dan Pembahasan ... 59 Kesimpulan ... 68 KAITAN ANTARA KERAGAMAN GENETIK INTRA DAN INTERPOPULASI SAWIT (Elaeis guineensis Jacq.) PISIFERA ASAL NIGERIA DENGAN KARAKTER UTAMA SELEKSI ... 69

Abstrak… ... 69 Abstract ... 70 Pendahuluan ... 71 Bahan dan Metode ... 73 Hasil dan Pembahasan ... 76 Kesimpulan ... 83 PEMBAHASAN UMUM ... 84 KESIMPULAN DAN SARAN ... 88 DAFTAR PUSTAKA ... 89 LAMPIRAN ... 97

DAFTAR TABEL

Halaman

1. Jenis primer dan urutan sekuen primer acak, jumlah marka RAPD dan ukuran marka RAPD yang dihasilkan oleh masing-masing primer ... 26 2. Nilai tingkat kemiripan antar empat individu ramet klon pisifera dan

lima individu dari famili TxP berdasarkan data marka RAPD ... 28 3. Nama primer, urutan sekuen primer, jumlah alel total dan alel

polimorfik dalam analisis marka SSR ... 30 4. Nilai tingkat kemiripan antar empat individu ramet klon pisifera dan

lima individu dari famili TxP berdasarkan data marka SSR ... 31 5. Hasil perbandingan analisis marka RAPD dan marka SSR dari

sembilan aksesi pisifera Nigeria ... 33 6. Nama lokus, urutan basa dan jumlah alel dari 12 marka SSR yang

digunakan dalam penelitian analisis keragaman genetik intra dan inter populasi kelapa sawit pisifera klon Nigeria ... 42 7. Jumlah alel dan nilai polimorfisme dari 13 primer SSR yang

digunakan dalam penelitian analisis keragaman genetik intra dan inter populasi kelapa sawit pisifera klon Nigeria . ... 43 8. Data keragaman intrapopulasi pisifera klon Nigeria yang dianalisis

menggunakan 12 marka SSR ... 46 9. Data perbedaan jumlah lokus intrapopulasi pisifera klon Nigeria dari

12 lokus yang diuji ... 47 10. Nama lokus, urutan basa dan jumlah alel dari 13 primer SSR yang

digunakan dalam penelitian analisa keragaman genetik intra dan interpopulasi kelapa sawit pisifera TxP famili ... 59 11. Jumlah alel dan nilai polimorfisme dari 13 primer SSR.yang

digunakan dalam penelitian analisa keragaman genetik intra dan interpopulasi kelapa sawit pisifera TxP famili ... 60 12. Data koefisien kemiripan masing-masing populasi TxP family yang

membentuk satu kelompok ... 61 13. Data koefisien kemiripan masing-masing populasi TxP famili yang

membentuk keragaman ... 61 14. Data performance 5 (lima) individual DxP test cross terbaik dari

6 (enam) famili pisifera origin Nigeria. ... 77 15. Data performance 5 (lima) famili DxP test cross terbaik dari 6 (enam)

famili pisifera origin Nigeria ... 78 16. Data pokok seleksi pisifera Nigeria mulai 2003 hingga 2008 ... 80

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1. Tanaman kelapa sawit komersial yang telah berbuah, yang merupakan persilangan antara dura x pisifera (DxP) dengan tetua pisifera yang digunakan berasal dari Nigeria ... 5 2. Tipe pembungaan monoecious pada tanaman kelapa sawit. Bunga

jantan (bj) dan bunga betina (bb) dalam dua tandan yang terpisah ... 6 3. Gambar bunga jantan dan bunga betina kelapa sawit. (a) Tandan bunga

jantan kelapa sawit yang sedang antesis dan (b) Tandan bunga betina kelapa sawit yang siap diserbuki ... 6 4. Tenera yang merupakan persilangan tetua betina dura dengan tetua jantan pisifera ... 8 5. Keragaan DxP test cross dengan pejantan Nigeria. (a) Tanaman

dengan tipe buah virescence, (b) Tanaman dengan tipe buah

nigrescence, (c) Tandan dan buah virescence, (d) Tandan dan buah

nigrescence ... 10 6. Metode seleksi yang melibatkan dua heterotik group: Group A tetua

betina dura dan Group B tetua jantan pisifera ... 14 7. Dendrogram hasil analisis UPGMA pada sembilan aksesi

pisifera Nigeria menggunakan marka RAPD yang dihasilkan dari lima primer acak. ... 28 8. Contoh visualisasi marka RAPD yang dihasilkan dengan

menggunakan primer acak, OPR-11. ... 29 9. Dendrogram hasil analisis UPGMA pada sembilan aksesi

pisifera Nigeria menggunakan marka SSR yang dihasilkan dari lima primer spesifik. ... 32 10. Visualisasi DNA hasil amplifikasi plasma nutfah kelapa sawit pisifera

Nigeria menggunakan primer SSR, P-9 dan P-11. ... 32 11. Dendrogram analisis UPGMA populasi pisifera klon menggunakan

12 primer SSR. ... 45 12. Visualisasi profil pita hasil elektroforesis DNA kelapa sawit populasi

klon 33 dan klon 14 menggunakan primer SSR 1 dan 7 ... 48 13. Dendrogram analisis UPGMA populasi pisifera klon dan

keterkaitannya dengan pisifera TxP famili menggunakan 12 primer SSR ... 50 14. Dendrogram analisis UPGMA populasi pisifera TxP 318

menggunakan 12 primer SSR ... 62 15. Dendrogram analisis UPGMA populasi pisifera TxP 320

menggunakan 12 primer SSR ... 63 16. Visualisasi profil pita hasil elektroforesis DNA kelapa sawit populasi

TxP 320 (27 aksesi) menggunakan primer SSR (A). Populasi TxP 320 (27 aksesi) menggunakan primer 9. (B). Populasi TxP 320 (27 aksesi) menggunakan primer. (C). Internal control... 64

17. Dendrogram analisis UPGMA populasi pisifera TxP famili dan keterkaitannya dengan pisifera seluruh pisifera Nigeria menggunakan 12 primer SSR ... 66 18. Dendrogram keterkaitan hasil analisis UPGMA dari 12 primer SSR

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1. Silsilah populasi pisifera origin Nigeria (GHA 608) ... 97 2. Prosedur baku pembuatan larutan kimia dan ekstraksi DNA daun

kelapa sawit ... 98 3. Prosedur baku pembuatan larutan kimia dan elektroforesis horizontal

DNA kelapa sawit ... 110 4. Prosedur baku analisis SSR kelapa sawit ... 116 5. Prosedur pengolahan data molekuler menggunakan program

NTSYSpc versi 2.02 ... 133 6. Dendogram analisis UPGMA terhadap pisifera Nigeria menggunakan

DAFTAR SINGKATAN

AFLP : amplified fragment length polymorpism

ALJ : asam lemak jenuh

ALTJ : asam lemak tak jenuh

BC : backcross

BI : Bunch index

bp : basepair

BSM : Bina Sawit Makmur

CD : crown desease

CIRAD : centre de cooperation internationale en recherche

agronomiquepour le developpement

CPO : crude palm oil

CTAB : cetyl-trimethyl-ammoniumbromide

D : Dura

dATP : 2’-deoxyadenosine 5’-triphosphate

dCTP : 2’-deoxycytidine 5’-triphosphate

dGTP : 2’-deoxyguanosine 5’-triphosphate

DNA : deoxyribonucleic acid

dNTP : 2’-deoxy any base 5’-triphosphate

dTTP : 2’-deoxythymidine 5’-triphosphate

DxP : Dura x Pisifera

FAD : fatty acid desaturase

FIPS : family and individual palm selection

GCA : general combining ability

GHA : Ghana

IPC : Integral plate chamber

Jacq. : Jacquin (Nicolaus Joseph von Jacquin)

KIAA : kloroform : isoamilalkohol

LDM : Leaf dry matter

nig : nigrescence

P : Pisifera

PCR : polymerase chain reaction

PKO : palm kernel oil

PVPP : polyvinilpolypyrrolidone

QTL : quantitative trait loci

RAPD : random amplified polymorphic DNA

RFLP : ristriction fragment length polymorphisms

RRS : recurrent reciprocal selection

SCA : specific combining ability

SJ : Sriwijaya

SSR : simple sequence repeats

TAE : [Tris]-[Acetic Acid Glacial]-[EDTA]

Taq : Thermus aquaticus

TBS : tandan buah segar

TE : [Tris]-[EDTA]

TEP : Total Economic Product

TxP : Tenera x Pisifera

TxT : Tenera x Tenera

UPGMA : unweighted pair group method with arithmetic

UV : ultra violet

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Produktivitas kelapa sawit sebagai komoditi penghasil devisa terus mengalami peningkatan. Bila pada tahun 1978, tingkat produksi CPO di Indonesia hanya 501.284 ton, maka pada tahun 2008 tingkat produksi CPO telah mencapai 19,8 juta ton. Dari sisi luas areal, perkebunan kelapa sawit di Indonesia yang pada tahun 1970 hanya 133.000 ha dan pada tahun 2008 telah mencapai 7,16 juta ha. Diperkirakan pada tahun 2009 luas areal pengembangan akan tetap mengalami peningkatan. Permintaan benih untuk tanam baru dan tanam ulang pada tahun 2009 mencapai 150 juta benih. Devisa yang diperoleh dari ekspor 11,9 juta ton minyak kelapa sawit dan turunannya pada tahun 2007 mencapai US$ 7,9 milyar. Usaha perkebunan tersebut menyerap tenaga kerja sebanyak 3,3 juta kepala keluarga (Dirjen Bun, 2008).

Kelapa sawit pisifera sebagai tetua jantan penghasil serbuk sari merupakan sumber genetik yang berperan penting dalam membentuk turunan yang unggul dan berkualitas. Sumber genetik kelapa sawit pisifera ini perlu mendapat perhatian, tidak hanya dalam bentuk mengumpulkan dan memelihara, tetapi juga mengkarakterisasi keragaman genetik, mengevaluasi sifat-sifat yang dikehendaki dan memanfaatkannya untuk pemuliaan tanaman (Bennet 1993). Kelapa sawit pisifera asal Nigeria merupakan salah satu tetua jantan penghasil serbuk sari yang digunakan untuk produksi benih kelapa sawit DxP komersial. Hasil uji progeni DxP test cross yang dilaksanakan di lahan S3 (kurang subur) di Sumatera Selatan menggunakan pisifera Nigeria (GHA 608) memperlihatkan hasil dengan rerata produksi minyak 7,3 ton/tahun, rendemen 26,3% serta kecepatan meninggi 56 cm/tahun pada TM 3-7 (BSM 2007).

Guna mendukung upaya pemberdayaan potensi plasma nutfah pada program seleksi maka mutlak diperlukan kelengkapan informasi yang berkaitan dengan berbagai karakter morfologi maupun genetiknya. Informasi genetik sangat bermanfaat untuk memberi kelengkapan informasi tanaman dan mampu mencerminkan potensi setiap individu. (Asmono 1998). Marka molekuler dapat

2 memberi gambaran yang akurat tentang perbedaan genetik individu, baik pada tingkat spesies maupun dengan kerabat jauhnya. Menurut Tanksley (1983), penanda molekuler dapat mendeteksi variasi genetik dan polimorfismenya tidak dipengaruhi oleh lingkungan.

Marka SSR untuk kelapa sawit pertama kali dikembangkan oleh CIRAD Perancis. Bilotte et al. (2001) berdasarkan hasil analisis data multivariat melaporkan kemampuan marka SSR yang sangat efisien untuk menunjukkan struktur keragaman genetik genus Elaeis sesuai dengan daerah asalnya. Berdasarkan tingkat variabilitas aleliknya yang tinggi, marka SSR dapat menjadi perangkat yang sangat bermanfaat untuk kajian genetik genus Elaeis, antara lain untuk identifikasi plasma nutfah dan pemetaan genetik intra atau interspesifik. Sanghai-Maroof et al. (1994) mengemukakan beberapa alasan pemakaian SSR yaitu; (1) melimpah, (2) terdistribusi dengan seragam, (3) sangat polimorfis, (4) kodominan, (5) dihasilkan dengan cepat melalui PCR, (6) relatif sederhana untuk ditafsirkan, dan (7) mudah diakses oleh laboratorium lain melalui publikasi sekuen primer. Karena itu marka SSR ini dapat digunakan untuk mendeteksi keragaman genetik populasi tanaman yang berkerabat dekat dengan lebih baik dibandingkan dengan marka molekuler yang lain. Singh et al. (2007) juga menjelaskan bahwa marka SSR dapat digunakan untuk pengendalian mutu dalam memproduksi klon kelapa sawit melalui kultur jaringan dalam skala komersial.

Penerapan marka SSR sebagai pelacak DNA sangat efektif untuk: (1) mengidentifikasi klon, (2) mendeteksi tercampurnya kultur, (3) memonitor

keseragaman garis keturunan dan (4) mengkonfirmasikan identitas ramet untuk

recloning.

Karakterisasi keragaman genetik secara molekuler terhadap sumber plasma nutfah dapat membantu pemulia menyeleksi progenitor dari populasi dasar untuk menyusun program pemuliaan. Keragaman genetik dan jarak genetik yang ditentukan berdasarkan marka molekuler juga dapat membantu dalam pengkayaan basis genetik. Marka molekuler dapat juga bermanfaat untuk mengevaluasi duplikat dan defisiensi khusus dalam bank plasma nutfah sehingga menghasilkan strategi pemeliharaan dan pengelolaan koleksi yang efisien. Data marka molekuler ini dapat digunakan dalam membangun koleksi inti (core collection)

3 untuk meminimalkan jumlah pemeliharaan keturunan yang tidak perlu dalam bank plasma nutfah dan memudahkan akses pemulia terhadap bank plasma. Karakterisasi molekuler dapat membantu menyeleksi pohon-pohon yang dapat digunakan sebagai ortet. Hal ini akan sangat bermanfaat bila sudah diketahui secara jelas keterkaitan (linkage) antara lokus marka molekuler dan lokus penentu sifat kuantitatif yang mempunyai nilai ekonomi tinggi, seperti kandungan minyak buah. Oleh karena itu, analisis linkage antara marka molekuler dan lokus-lokus sifat kuantitatif (QTL) menjadi fokus penelitian masa depan (Setiyo et al. 2001).

Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah: (1) Mengevaluasi keragaman genetik plasma nutfah intra dan interpopulasi TxP famili kelapa sawit pisifera Nigeria, (2) Mengevaluasi keragaman genetik plasma nutfah kelapa sawit intrapopulasi klon pisifera Nigeria dan (3) Melihat keterkaitan komponen vegetatif dan generatif serta keragaman genetik pisifera origin Nigeria.

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai: (1) Bahan informasi yang akurat mengenai tingkat kekerabatan genetik plasma nutfah pisifera Nigeria, (2) Dasar bagi kepentingan penetapan aktivitas program pemuliaan kelapa sawit di masa datang dan upaya melakukan konservasi sumber daya genetik kelapa sawit, (3) Dasar seleksi dan pelestarian serta pemeliharaan plasma nutfah yang potensial dan (4) Deteksi dini serta konfirmasi asal tanaman untuk menjamin kepercayaan pengguna benih.

4

TINJAUAN PUSTAKA

Kelapa Sawit

Asal

Tanaman kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) berasal dari Afrika Barat dan ada beberapa bukti kuat yang mendukungnya. Di Abydos (3000 SM) ditemukan lemak dalam kendi yang terkubur di makam, yang diduga berasal dari kelapa sawit. Fosil polen mirip dengan polen kelapa sawit yang dipelihara saat ini ditemukan di Afrika Barat dari jaman Miocene dan dari lapisan yang lebih muda di delta Niger, serta bukti lingustik yang menyebutkan ditemukannya spesies pohon mirip kelapa sawit. Elaeis oleifera atau Elaeis melanococca merupakan spesies kelapa sawit yang banyak tumbuh di Amerika. Ada pendapat lain bahwa kelapa sawit berasal dari Amerika yang kemudian dibawa ke Afrika. Ada dua alasan yang mendukung bahwa kelapa sawit berasal dari Amerika, yaitu (1) Palma tersebut tumbuh di area pantai Brazil dan (2) Seluruh genera berasal dari Amerika. Ketika Colombus menemukan Amerika, diyakini bahwa kelapa sawit sudah tumbuh di Amerika. Akan tetapi, tidak ada catatan otentik tentang hal itu (Hartley 1988).

Tanaman kelapa sawit diintroduksi ke Indonesia pada tahun 1848. Sebanyak empat bibit kelapa sawit ditanam di Kebun Raya Bogor. Dari keempat

bibit tersebut, dua bibit diintroduksi dari Bourbon atau Mauritius pada bulan Pebruari 1848, dau bibit yang lain diintroduksi dari Amsterdam pada bulan Maret 1848 (Pamin 1998).

Botani

Kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.), berasal dari bahasa Yunani, yaitu

elaion yang berarti minyak dan guineensis yang menunjukkan bahwa tanaman kelapa sawit berasal dari pantai Guinea Afrika Barat, sedangkan Jacq., adalah singkatan dari nama belakang Nicolaus Josef von Jacquin, orang yang memberi nama kelapa sawit secara botani (Hartley 1977). Tanaman ini memiliki genom diploid dengan 16 pasang kromosom homolog (2n = 32).

5 Tanaman kelapa sawit tergolong monokotil. Akarnya terdiri atas akar primer, sekunder, tersier dan kuarter serta merupakan akar serabut yang sebagian besar berada dekat permukaan tanah dengan kedalaman 15-30 cm. Batangnya tegak tidak bercabang, berdiameter 40-75 cm dan dengan tinggi batang dalam pembudidayaan tidak lebih dari 15-18 m (Gambar 1). Daunnya majemuk dengan pelepah daun tersusun melingkari batang berbentuk spiral. Panjang pelepah daun mencapai 9 m dan panjang helaian daun mencapai 1.2 m dengan jumlah 100-160 pasang. Untuk perkebunan kelapa sawit, jumlah pelepah daun yang dipertahankan sekitar 30-50 pelepah (Hartley 1977).

Tipe pembungaan kelapa sawit adalah monoecious, berarti bunga jantan dan betina ada di satu tanaman, tetapi pada tandan yang berbeda (Gambar 2). Bentuk bunga jantan dan bunga betina kelapa sawit dapat dilihat pada Gambar 3. Rasio bunga jantan terhadap betina dapat dipengaruhi keadaan iklim. Pada musim

Gambar 1. Tanaman kelapa sawit komersial yang telah berbuah, yang merupakan persilangan antara dura x pisifera (DxP) dengan tetua pisifera yang digunakan berasal dari Nigeria.

6

Gambar 2. Tipe pembungaan monoecious pada tanaman kelapa sawit. Bunga jantan (bj) dan bunga betina (bb) dalam dua tandan yang terpisah.

Gambar 3. Gambar bunga jantan dan bunga betina kelapa sawit. (a) Tandan bunga jantan kelapa sawit yang sedang antesis dan (b) Tandan bunga betina kelapa sawit yang siap diserbuki.

kemarau biasanya bunga jantan yang mendominasi sedangkan pada musim penghujan bunga betina yang mendominasi. Kadangkala dijumpai bunga hermaprodit pada tanaman kelapa sawit muda yang berumur sekitar 2-4 tahun, bunga ini akan menyusut atau hilang sejalan dengan bertambahnya umur tanaman. Pada setiap ketiak pelepah daun kelapa sawit tumbuh hanya satu tandan bunga,

a

b

bj

7 dapat berupa bunga jantan atau bunga betina. Periode antesis bunga jantan dan reseptif bunga betina tidak bersamaan sehingga memungkinkan terjadinya penyerbukan silang antar pohon kelapa sawit. Buah kelapa sawit merupakan buah batu yang terdiri atas kulit buah, daging buah, cangkang dan inti yang tersusun dalam satu tandan. Minyak sawit sebagian besar (20-27%) terdapat pada perikarp (kulit buah) dan mesokarp (daging buah) sedangkan pada bagian inti hanya mengandung sedikit minyak (4-6%) (Hartley 1977).

Berdasarkan ketebalan cangkangnya, kelapa sawit dapat dibedakan menjadi kelapa sawit tipe dura, pisifera, dan tenera dengan ciri-ciri sebagai berikut :

a) Dura: persentase mesokarp terhadap buah bervariasi antara 35-55%, meskipun ada yang mencapai 65%; ketebalan cangkang 2-8 mm; tidak mempunyai lingkar serabut di sekeliling inti; inti relatif besar dan rendemen minyak relatif rendah (17-18%). Penampang biji dura dapat dilihat pada Gambar 4. Dura sengat baik digunakan sebagai induk betina dalam produksi benih komersial.

b) Pisifera: tidak mempunyai cangkang; cangkang digantikan oleh lingkar

serabut di sekeliling inti; persentase mesokarp terhadap buah sangat besar dan rendemen minyak sangat tinggi (45-50%). Penampang biji pisifera dapat dilihat pada Gambar 4. Pisifera disebut juga sebagai pohon betina yang steril karena sebagian besar tandan aborsi pada awal perkembangannya. Sehingga ia digunakan sebagai induk jantan dalam produksi benih komersial.

c) Tenera: merupakan hasil persilangan dura dengan pisifera; banyak ditanam

secara komersil di perkebunan dan mempunyai karakteristik gabungan dari kedua induk ura dan pisifera. Ketebalan cangkang 0.4-4 mm; di sekelilingnya ada lingkar serabut dan perbandingan mesokarp terhadap buahnya cukup tinggi mencapai (60-96%). Tenera menghasilkan tandan relatif lebih banyak dibandingkan dura, walaupun ukuran tandannya lebih kecil dari dura. Rendemen minyak mencapai 22-24% (Soehardjo et al. 1996). Penampang biji tenera dapat dilihat pada Gambar 4. Tenera merupakan tanaman kelapa sawit komersial yang ditanam untuk menghasilkan minyak sawit.

Sifat ketebalan cangkang pada masing-masing tipe kelapa sawit dikendalikan oleh satu lokus gen utama (monogenik) dengan dua alel

8

Gambar 4. Tenera yang merupakan persilangan tetua betina dura dengan tetua jantan pisifera.

(Sh+ dan Sh-) yang berekspresi kodominan. Secara teoritis bila pohon dura (Sh+ Sh+) disilangkan dengan pohon tenera (Sh+ Sh-) maka dalam proses reproduksinya, pohon dura akan menyumbangkan satu jenis gamet (Sh+) sedangkan pohon tenera menyumbangkan dua jenis gamet (Sh+ dan Sh-). Dalam proses penyerbukan dan pembuahan, gamet dari masing-masing tetua akan berpadu bebas sehingga pada turunannya akan terbentuk 50% tipe dura dan 50% tipe tenera. Tetapi variasi ketebalan cangkang yang terlihat pada masing-masing tipe disebabkan oleh perbedaan perkembangan lignifikasi cangkang yang diwariskan secara kuantitatif dan dikendalikan oleh banyak gen (Corley et al. 1978). Tenera lebih disukai untuk digunakan sebagai bahan tanaman komersial (Setiyo et al. 2001). Karena mempunyai proporsi kandungan minyak di dalam mesokarpnya 30% lebih besar dari dura. Untuk mendapatkan 100% tenera (DxP) maka tetua betina tipe dura (DxD) disilangkan dengan tetua jantan tipe pisifera (TxP) (Gambar 4).

Dura (Sh

+

Sh

+

)

X

Pisifera (Sh

-

Sh

-

)

9 Pisifera Nigeria

Kelapa sawit pisifera Nigeria merupakan salah satu sumber tetua jantan penghasil serbuk sari yang digunakan untuk produksi benih kelapa sawit DxP unggul untuk skala komersial. Pisifera Nigeria yang ada di PT Bina Sawit Makmur berasal dari Pusat Penelitian Kade di Ghana yang dihasilkan melalui kerja sama Wonkkyo-Appiah pada tahun 1978. Tetua betina pisifera Nigeria yang digunakan untuk menghasilkan (GHA 608) berasal dari Calabar, sedangkan tetua jantannya berasal dari keturunan Ufama dan Aba (BSM 2004). Dari serangkaian penelitian yang dilakukan di ASD Costa Rica diketahui kinerja material GHA 608 yang baik, yaitu pertambahan meninggi yang lambat dan produksi tandan serta ekstraksi minyak yang tinggi dibanding materi genetik pisifera lainnya. Penelitian lanjutan yang dilakukan di Indonesia juga menunjukkan bahwa DxP testcross

menggunakan pisifera Nigeria (GHA 608) yang ditanam di lahan S3 (kurang subur) di Sumatera Selatan memperlihatkan hasil yang baik dengan rataan produksi minyak 7,3 ton per tahun, rendemen minyak 26,3% dan kecepatan meninggi 56 cm/tahun pada TM 3-7 (BSM 2007).

Benih kelapa sawit DxP unggul dengan pejantan pisifera Nigeria ini telah dilepas oleh Menteri Pertanian Republik Indonesia melalui SK No. 435/Kpts/LB.320/7/2004 dan diberi nama DxP Sriwijaya 1. Populasi pisifera

Nigeria yang ada di PT Bina Sawit Makmur saat ini terdiri atas pisifera dari famili TxP dan pisifera klon. Saat ini sebagai pejantan penghasil serbuk sari yang digunakan hanyalah pisifera Nigeria dari famili TxP, sedangkan pisifera Nigeria yang berasal dari klon belum digunakan sebagai pejantan penghasil serbuk sari secara komersial karena masih perlu penelitian lebih lanjut berupa studi pewarisan genetik, fisiologi, maupun analisis molekuler (DNA) untuk mengkonfirmasi identitas dan normalitas pisifera dan turunan DxP-nya (BSM 2007).

Karakteristik morfologi DxP testcross menggunakan sumber serbuk sari pisifera Nigeria ini menghasilkan dua tipe warna buah (Gambar 5) yaitu tipe

virescence (warna buah hijau pada waktu mentah dan berangsur-angsur berubah menjadi oranye pada saat matang) dan tipe nigrescence (warna buah hitam pada waktu mentah dan berangsur-angsur berubah menjadi merah pada saat matang).

10

Gambar 5. Keragaan DxP test cross dengan pejantan Nigeria. (a) Tanaman dengan tipe buah virescence, (b) Tanaman dengan tipe buah nigrescence, (c) Tandan dan buah virescence, (d) Tandan dan buah nigrescence.

Karakteristik lain dari DxP test cross dengan sumber serbuk sari pisifera Nigeria adalah pertumbuhan meninggi yang relatif lambat, dengan kecepatan meninggi 56 cm per tahun berdasarkan data dari tanaman hingga berumur 9 tahun

yang ditanam pada lahan S-3 (kurang subur), jenis tanah alluvial (aquic kandiudultc, plinthaquic kandiudults) dengan iklim yang relatif kering dan

distribusi curah hujan yang tidak merata sepanjang tahun di daerah Sumatera Selatan (BSM 2007). Karakteristik sekunder tipe buah virescence dan pertumbuhan meninggi yang lambat ini cukup memberikan nilai tambah yang bermanfaat dalam budidaya kelapa sawit.

Sampai saat ini untuk produksi benih DxP komersial di PT Bina Sawit Makmur, PT Sampoerna Agro Tbk. hanya digunakan pejantan pisifera Nigeria yang berasal dari famili TxP. Salah satu kerugian penggunaan famili TxP sebagai pejantan (tanaman tipe pisifera) karena 50% yang lain akan menjadi tanaman tipe tenera yang tidak digunakan sebagai pejantan. Pisifera Nigeria yang berasal dari

a

b

d

11 perbanyakan klonal masih belum digunakan secara karena kekhawatiran akan timbulnya abnormalitas pembungaan, yaitu kemunculan buah mantel pada turunan yang dihasilkan. Berbeda dengan famili TxP yang hanya 50%-nya pisifera, semua individu dalam klon pisifera adalah tanaman pisifera. Hal ini merupakan nilai positif penggunaan pisifera klon dalam produksi kelapa sawit DxP secara komersial.

Serangkaian penelitian untuk membuktikan keberadaan abnormalitas pembungaan tersebut masih terus dilakukan untuk mengevaluasi efektifitas penggunaan pejantan klon pisifera Nigeria dalam memproduksi DxP testcross. Salah satu keunggulan dari pejantan klon pisifera Nigeria adalah populasi tanamannya relatif seragam dan bentuk buah yang seluruhnya bertipe virescence. Penelitian berbasis molekuler diharapkan dapat membantu mempercepat penggunaan pejantan klon pisifera Nigeria untuk merakit varitas unggul kelapa sawit DxP pada skala komersial (BSM 2007)

Pemuliaan Kelapa Sawit

Tujuan Pemuliaan

Pemuliaan kelapa sawit Indonesia menurut Asmono et al. (2005) umumnya ditujukan untuk menghasilkan bahan tanaman kelapa sawit unggul yang memiliki produktivitas minyak tinggi dan karakteristik sekunder (auxiliary traits) tertentu dan spesifik seperti kualitas minyak, fenologi, ketahanan terhadap cekaman biotik atau cekaman abiotik.

a) Perbaikan CPO

Pemuliaan untuk perbaikan kandungan CPO menjadi perhatian utama seluruh lembaga riset kelapa sawit. Hal ini tidak terlepas dari nilai keunggulan kompetitif kelapa sawit yang mampu menghasilkan minyak dalam kuantitas lebih tinggi jika dibandingkan dengan tanaman penghasil minyak lainnya. Untuk perbaikan produktivitas CPO, seleksi ditekankan pada komponen-komponen utama yang terkait dengan produksi tandan buah segar (TBS) dan rendemen minyak.

12 b) Perbaikan PKO

Minyak inti sawit (PKO) mengandung asam laurat yang berkisar antara 41-55% sehingga dapat dijadikan sebagai salah satu alternatif bahan baku industri oleokimia. Seiring dengan pengembangan industri hilir kelapa sawit, permintaan terhadap PKO akan terus meningkat. Saat ini, produksi rata-rata PKO dari bahan tanaman kelapa sawit komersial hanya sebesar 0,28 ton/ha/tahun. Seleksi dilakukan untuk memperoleh bahan tanaman yang memiliki persentase inti per buah di atas 10%. Melalui perbaikan persentase inti per buah dari 5 % menjadi lebih dari 10%, diharapkan dapat meningkatkan produksi minyak inti menjadi 0,5-1,0 ton/ha/tahun.

c) Kultivar yang Seragam

Peningkatan produksi minyak kelapa sawit per satuan luas, telah dapat dilakukan dengan menggunakan bahan tanaman klonal. Peningkatan produksi terjadi karena bahan tanaman klonal diharapkan mempunyai keseragaman fenotipe di lapangan. Dalam hal ini, induk yang diperbanyak secara klonal adalah 5% terbaik dari populasi tanaman unggul.

d) Perbaikan asam lemak tak jenuh (ALTJ)

Kepedulian akan kesehatan mendorong pemulia kelapa sawit untuk menaruh perhatian yang lebih serius terhadap perbaikan kualitas minyak, terutama kandungan ALTJ dan β karoten, tokoferol serta tokotrienol. Program silang balik (back cross) antara E. oleifera dan E. guineensis dengan sasaran utama memindahkan alel bermanfaat yang berasosiasi dengan ALTJ dari E. oleifera

ke E. guineensis saat ini terus dilakukan. e) Perbaikan fenologi tanaman.

Pengembangan kultivar dengan karakter batang yang pendek dan tajuk yang kompak sangat diinginkan karena meningkatkan umur ekonomis dan efisiensi manajemen tanaman.

f) Toleransi terhadap cekaman biotik dan abiotik

Sejalan dengan meningkatnya intensitas penanaman kembali dan perluasan areal kelapa sawit ke areal baru dengan tanah yang marjinal, di masa yang akan datang dibutuhkan bahan tanaman yang memiliki toleransi terhadap berbagai cekaman biotik dan abiotik. Bahan tanaman yang memiliki sifat

13 ketahanan terhadap ganoderma dan bahan tanaman yang memiliki sifat toleran terhadap cekaman kekeringan serta toleran terhadap tanah masam (gambut) merupakan bahan tanaman yang perlu dikembangkan.

Metode Pemuliaan

Asmono et al. (2005) juga menjelaskan bahwa plasma nutfah yang mempunyai keragaman genetik tinggi menjadi bekal utama bagi lembaga riset yang bekerja untuk pemuliaan kelapa sawit Indonesia. Plasma nutfah tersebut diperlukan untuk perakitan dan perbanyakan varietas, yang dapat dilakukan dengan beberapa strategi yaitu; seleksi berulang timbal balik (Recurrent Reciprocal Selection, RRS), seleksi famili dan individu (Family and Individual Palm Selection, FIPS), silang balik, biak sel dan jaringan, serta MAS ( marker-assisted breeding).

a) RRS (Recurrent Reciprocal Selection)

Penggunaan RRS diilhami oleh Comstock dan Robinson (1949) yang memperkenalkan alat bantu seleksi dengan sasaran utama meningkatkan alel-alel bermanfaat, mempertahankan keragaman genetik, dan mengeksploitasi heterosis. Sejalan dengan temuan dua gugus heterotik pada kelapa sawit, dura dan pisifera, Gascon et al. (1989) menyarankan penggunaan metode RRS untuk memperbaiki produktivitas minyak tanaman kelapa sawit. Efektivitas program RRS untuk mengeksploitasi heterosis pada kelapa sawit telah dibuktikan oleh Gascon et al. (1989). Hasil pengujian di Pantai Gading menunjukkan bahwa hasil siklus ke-1 RRS yang dilakukan mampu meningkatkan produktivitas minyak sebesar 18%. Pada akhir siklus ke-2 RSS, produktivitas minyak meningkat 36%, relatif terhadap rataan produktivitas minyak pada populasi dasar DxP pra-RRS. Penerapan strategi RRS menurut Asmono et al. (2005) melibatkan dua heterotik group yaitu, Group A yang mencakup materi tetua betina dura dan Group B tetua jantan, pisifera dari famili tenera/pisifera (Gambar 6). Dari populasi dasar yang telah diseleksi dilakukan suatu tahapan evaluasi untuk menganalisis dan menentukan individu tanaman terbaik yang dilihat berdasarkan hasil uji keragaan keturunannya. Pada tahap evaluasi ini dilakukan pengujian

14

Gambar 6. Metode seleksi yang melibatkan dua heterotik group: Group A tetua betina dura dan Group B tetua jantan pisifera.

keturunan (progeny test) untuk mengetahui daya gabung umum (GCA) dan daya gabung khusus (SCA) dari tetua (progenitor) masing-masing persilangan yang diuji. Dari hasil pengujian keturunan diperoleh data yang menunjukkan potensi dan daya gabung dari tetua-tetua yang digunakan. Berdasarkan data tersebut dilakukan seleksi untuk menentukan tetua terpilih yang dapat dijadikan sebagai pohon induk untuk produksi benih komersial. Selain penentuan pohon induk untuk benih komersial, pada tahapan seleksi ini juga dipilih tetua-tetua terpilih yang akan direkombinasikan (saling silang antar tetua DxP dan antar tetua TxT) untuk mencari segregan dan rekombinan dengan potensi yang lebih baik pada siklus pemuliaan berikutnya. Pemilihan tetua yang terpilih akan direkombinasikan berdasarkan atas data hasil uji keturunan. Melalui segregasi dan rekombinasi diharapkan dapat terbentuk populasi dasar baru dengan sifat-sifat yang lebih baik dari populasi dasar sebelumnya.

b) FIPS (Family and Individual Palm Selection)

Prosedur pemuliaan yang lain adalah dengan menerapkan strategi seleksi yang didasarkan pada seleksi famili dan individu, yang lazim disebut Family

Seleksi Tetua Elite Dura

Seleksi Tetua Elite Pisifera

DXD SELF DXD REKOMBINASI

TXT SELF; REKOMBINASI TXP REKOMBINASI

Superior DxP pada Seed Production

DXP TEST CROSS GENERASI LANJUT

Nilai Fenotipe Dura

Nilai Fenotipe Pisifera

PROGENI D x P

GCA – SCA Tests

DURA PISIFERA

IMPROVED

15

and Individual Palm Selection (FIPS). Menurut Asmono et al. (2005) seleksi dan rekombinasi dilakukan pada famili dura, sedangkan untuk pengujian dura-dura tersebut disilangkan dengan tester berupa pisifera unggul. Tujuan utama dari penggunaan FIPS adalah untuk memperbaiki produksi CPO. Prosedur seleksi ini juga dilakukan untuk memperbaiki sifat sekunder, seperti pertumbuhan meninggi yang lambat. Keberadaan varietas yang mengandung CPO tinggi dan mempunyai pertumbuhan meninggi yang lambat diharapkan dapat meningkatkan nilai ekonomi kelapa sawit.

c) Biak Sel dan Jaringan.

Peningkatan produksi minyak kelapa sawit per satuan luas areal juga dapat dilakukan dengan menggunakan material kelapa sawit klonal hasil kultur jaringan. Pengembangan klon melalui teknologi kultur jaringan ini masih terus dilakukan. Hasil pengamatan di lapang pada percobaan PPKS menunjukkan bahwa tanaman klon asal kultur jaringan mampu menghasilkan tandan buah segar (TBS) 30-40% lebih tinggi dari produksi TBS tanaman asal benih (Latief et al. 2003). Peningkatan produksi terjadi karena keseragaman tanaman klonal dan karena penggunaan pohon induk terpilih dari 5% terbaik populasi DxP hasil seleksi RRS. Namun demikian kendala terbesar yang dihadapi bahan tanaman asal kultur jaringan adalah keberadaan tandan buah yang abnormal (mantled).

d) Silang Balik (Backcross). Backcross merupakan prosedur umum yang digunakan untuk mentransfer karakter-karakter spesifik dari satu spesies ke spesies lainnya. Saat ini dikenal dua spesies utama pada kelapa sawit:

E. guineensis yang berasal dari Afrika dan E. Oleifera yang berasal dari Amerika. Kelapa sawit komersial yang dikenal saat ini, E. guineensis, memiliki berbagai keunggulan, utamanya kandungan CPO yang tinggi. Namun demikian, ada beberapa kelemahan diantaranya komponen penting, seperti kandungan asam lemak tak jenuh (ALTJ), pada E. guineensis umumnya sangat rendah (hanya 40-60 %) dengan pertumbuhan meninggi yang relatif cepat. Di sisi lain, E.oleifera dikenal sebagai spesies kelapa sawit yang memiliki kandungan CPO sangat rendah, persentase ALTJ sangat tinggi (70-83 %), dan mempunyai pertumbuhan meninggi yang lambat. Beberapa

16 lembaga riset dengan menggunakan metode backcross, saat ini berupaya untuk mentransfer karakter unggul E. oleifera, utamanya ALTJ tinggi, ke

E, guineensis. Tujuan utamanya adalah untuk menghasilkan kelapa sawit unggul yang mempunyai kandungan CPO sekaligus ALTJ yang tinggi. d) Marker-Assisted Selection (MAS).

Untuk memecahkan kendala inefisiensi program pemuliaan diperlukan pendekatan baru dengan sasaran memperpendek siklus seleksi. Salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah dengan menggabungkan teknologi marka molekuler ke dalam kegiatan seleksi, atau lazim disebut marker-assisted selection (MAS). Secara empiris maupun teoritis MAS efektif dan mampu memperpendek siklus seleksi pada berbagai tanaman. Integrasi marka molekuler ke dalam program seleksi membawa dua implikasi penting bagi pemuliaan tanaman kelapa sawit. Pertama, pengurangan jumlah siklus seleksi sejalan dengan peningkatan efektifitas seleksi. Kedua, pengurangan waktu yang diperlukan untuk uji keturunan di dalam satu siklus seleksi, karena siklus seleksi berikutnya dapat dilakukan tanpa harus menunggu tanaman mencapai puncak usia menghasilkan. Pada tanaman kelapa sawit, secara normal satu siklus seleksi memerlukan waktu antara 7-10 tahun. Jika marka molekuler mampu mendeteksi keunggulan suatu karakter sejak dini, maka siklus seleksi berikutnya dapat dimulai pada saat tanaman mulai belajar menghasilkan yaitu umur 2-3 tahun (Asmono et al. 2005).

Marka Molekuler

Potensi

Keragaman genetik secara konvensional dapat terjadi karena segregasi, rekombinasi atau mutasi alami. Dengan kemajuan teknologi, keragaman genetik juga dapat diinduksi melalui variasi somaklonal, perlakuan radiasi sinar gamma, fusi protoplas dan rekayasa genetika. Informasi mengenai keragaman genetik plasma nutfah perlu diketahui karena sangat penting untuk membedakan genotipe individu di dalam maupun antar spesies secara tepat.

17 Keragaman genetik juga sangat diperlukan dalam pengembangan program pemuliaan tanaman (Bennet 1993).

Pemuliaan tanaman yang dilakukan dengan teknik bantuan molekuler (molecular breeding) merupakan kegiatan pemuliaan tanaman bantuan yang melibatkan pemakaian marka DNA untuk memfasilitasi proses pemuliaan tersebut. Berdasarkan sejarahnya, para pemulia tanaman mengandalkan fenotipe tanaman dalam rangka pengembangan kultivar tanaman dengan sifat-sifat yang unggul. Para pemulia dapat menggunakan teknik molekuler sebagai alat untuk melengkapi teknik pemuliaan klasik (Forbes 2000).

Sekarang, teknologi marka molekuler mengandalkan amplifikasi sejumlah kecil DNA melalui polymerase chain reaction (PCR). Fragmen yang teramplifikasi dipisahkan melalui gel elektroforesis dan divisualisasikan melalui pewarnaan dengan pewarna spesifik untuk DNA. Dengan marka molekuler, proses seleksi dapat dipercepat. Selain itu, lokus DNA yang bertanggung jawab terhadap sifat kuantitatif tertentu dapat dipetakan (Jung 1999).

Potensi penggunaan marka sebagai alat untuk melakukan karakterisasi genetik tanaman telah dikenal sejak puluhan tahun lalu. Marka bisa dikategorikan sebagai marka morfologi, sitologi, dan yang terbaru adalah marka molekuler (Moritz dan Hillis 1996). Informasi genetik tanaman dapat diduga dengan menggunakan marka molekuler, seperti isozim, RFLP, RAPD, SSR, AFLP, dan yang lainnya (Plieske dan Struss 2001).

SSR (simple sequence repeats)

Dalam DNA pada individu eukariot terdapat tiga kelas pengulangan fraksi DNA, yaitu fraksi sangat berulang (highly repeated fraction), fraksi berulang secara moderat (moderately repeated fraction), dan fraksi tidak berulang (nonrepeated fraction). Fraksi sekuen sangat berulang terdiri atas satelit DNA, minisatelit DNA, dan mikrosatelit DNA. Pengulangan sekuennya tersusun secara tandem. Satelit DNA terdiri atas sekuen-sekuen pendek dengan ukuran 5-10 bp yang jumlah pengulangannya sangat banyak sehingga membentuk cluster sangat besar dan panjang DNA-nya dapat mencapai 100 juta bp. Minisatelit DNA, rata-rata sekuen berulangnya sekitar 15 bp dan dijumpai pada cluster yang

18 mengandung 1000-3000 pengulangan. Mikrosatelit DNA terdiri atas sekuen-sekuen pendek dengan ukuran 2-5 bp dan berada pada cluster yang rata-rata pengulangannya maksimum 100 kali (Karp 1996). Sekuen berulang sederhana yang dimiliki mikrosatelit atau SSR, tersebar secara acak dalam genom eukariot.

Saghai-Maroof et al. (1994) mengemukakan beberapa alasan pemakaian SSR untuk analisis molekular yaitu: (1) melimpah, (2) terdistribusi dengan seragam, (3) sangat polimorfis, (4) kodominan, (5) dihasilkan dengan cepat melalui PCR, (6) relatif sederhana untuk ditafsirkan, dan (7) mudah diakses oleh laboratorium lain melalui publikasi sekuen primer. Bahkan Powell et al. (1996) membuktikan bahwa dari empat marka molekuler yang diuji (RFLP, RAPD, AFLP dan SSR) marka SSR memiliki kandungan informasi (kemampuan untuk membedakan genotipe) yang paling tinggi untuk mengevaluasi plasma nutfah kedelai dibandingkan dengan marka molekuler yang lain .

Penerapan SSR pada Tanaman Kelapa Sawit

Marka SSR untuk kelapa sawit pertama kali dikembangkan oleh CIRAD Perancis. Bilotte et al. (2001) melaporkan hasil pengembangan marka SSR kelapa sawit berlangsung langkah demi langkah, mulai dari penapisan pustaka SSR yang diperkaya dengan unit pengulangan (GA)n, (GT)n, dan (CCG)n, sampai kepada karakterisasi akhir 21 lokus SSR. Juga telah dilaporkan tentang sekuen primer, estimasi kisaran ukuran alel, dan heterosigositas yang diharapkan pada

E. guineensis dan E. oleifera. Analisis data multivariat menunjukkan kemampuan marka SSR yang sangat efisien untuk mengevaluasi struktur keragaman genetik genus Elaeis. Keberadaan variabilitas alelik yang tinggi mengindikasikan bahwa penggunaan SSR pada E. guineensis akan menjadi perangkat yang sangat bermanfaat untuk kajian genetik, termasuk identifikasi varietas dan pemetaan genetik intra- atau inter-spesifik.

EFEKTIFITAS PENGGUNAAN MARKA RAPD DAN SSR

DALAM ANALISIS KERAGAMAN GENETIK SEMBILAN

AKSESI KELAPA SAWIT (Elaeis guineensis Jacq.) PISIFERA

ASAL NIGERIA

Abstrak

Tujuan penelitian ini adalah untuk membandingkan keefektifan marka RAPD dan SSR untuk analisis genetik sembilan pokok kelapa sawit pisifera yang berasal dari Nigeria (pisifera Nigeria). Sembilan aksesi pisifera

Nigeria (5 aksesi berasal dari pisifera famili TxP dan 4 aksesi dari pisifera klon) digunakan dalam penelitian ini. Untuk menghasilkan marka RAPD digunakan lima primer acak RAPD dan untuk menghasilkan marka SSR digunakan lima pasang primer spesifik SSR.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa dari lima primer acak yang diuji terhadap pisifera Nigeria yang diuji, empat primer menghasilkan marka RAPD yang polimorfis. Seluruh primer menghasilkan 16 marka RAPD dan hanya empat (25%) yang polimorfis pada pisifera Nigeria. Jumlah rata-rata marka RAPD yang dihasilkan adalah 3,2 marka tiap marka per primer sedangkan jumlah rata-rata marka yang polimorfis adalah 0,8 marka per primer. Hasil juga menunjukkan bahwa seluruh primer spesifik (100%) menghasilkan marka SSR yang polimorfis pada seluruh pisifera Nigeria yang diuji. Jumlah rata-rata alel yang dihasilkan adalah 2,6 alel per primer sedangkan jumlah rata-rata alel yang polimorfis adalah 1,0.

Marka RAPD dan SSR mampu menunjukkan identitas dari empat ramet pisifera klon sebagai satu genotype, hal ini menunjukkan bahwa keempat ramet tersebut benar-benar berasal dari sumber klonal. Di samping itu marka RAPD dan SSR mampu mengidentifikasi secara tepat aksesi pisifera TxP yang secara genetik berbeda, menunjukkan bahwa pisifera TxP merupakan segregan atau rekombinan. Hasil analisis UPGMA menggunakan marka RAPD menempatkan pisifera klon pada kemiripan 0,83 – 0,91 terhadap aksesi pisifera TxP famili, sementara marka SSR menempatkannya pada 0,63 – 0,84. Sebagai tambahan SSR marker merupakan marka kodominan, lebih polimorfik, mudah ditafsirkan dan menunjukkan reprodusibilitas yang lebih tinggi dari pada marka RAPD. Karena itu, marka SSR dianjurkan untuk digunakan pada kajian keragaman genetik kelapa sawit.

Kata kunci : Marka molekuler, pisifera TxP famili, pisifera klon, polimorfisme, UPGMA.

20

EFFECTIVENESS OF RAPD AND SSR MARKERS FOR

GENETIC ANALYSIS OF NINE PISIFERA OIL PALM

(Elaeis guineensis Jacq.) ORIGINATED FROM NIGERIA

Abstract

The objectives of this experiment were to compare effectiveness of RAPD and SSR markers for genetic analysis of nine pisifera oil palm originated from Nigeria (pisifera Nigeria). Nine accessions of pisifera Nigeria (5 accessions of TxP pisifera family and 5 accessions of pisifera clone) were used. Five random primers were used to generated RAPD markers and five specific primers were used for SSR markers.

Results of the experiment indicated four out of five evaluated random primers generated polymorphic RAPD markers in the pisifera Nigeria. All primers generated a total of 16 RAPD markers and only four of them (25%) were polymorphic in the pisifera Nigeria. The average number of generated RAPD markers was 3.2 markers per primer while the average number of polymorphic marker per primer was only 0.8. Results also indicated all specific primers (100%) generated polymorphic SSR markers in the pisifera Nigeria. The average number was 2.6 alleles per primer while the average number of polymorphic alleles per primer was 1,0.

Either RAPD or SSR markers was able to indicate the identity of four ramets of pisifera clone as single genotype, indicating they were clonal materials. On the other hand, either RAPD or SSR marker correctly identified the TxP pisifera accessions as genetically different, indicating they were segregants or recombinants. The result of UPGMA analysis using RAPD marker positioned the pisifera clone at 0.83 – 0.91 similarity to accession of TxP pisifera family while using SSR marker they were at 0.63 – 0.84. This data indicated that SSR was more informatic than RAPD marker. In addition SSR marker was codominant, more polymorphic, easier to interpret and showed higher reproducibility than RAPD marker. Therefore, SSR marker was suggested for oil palm genetic diversity studies.

Key words : Molecular marker, pisifera TxP family, pisifera clone, polymorphism, UPGMA.

21

Pendahuluan

Kelapa sawit tipe pisifera merupakan tetua jantan penghasil serbuk sari yang berperan penting dalam membentuk turunan yang unggul dan berkualitas. Pisifera Nigeria yang dikoleksi oleh PT Bina Sawit Makmur dihasilkan secara generatif melalui persilangan tenera (GHA 608) x pisifera (GHA 608). Dari persilangan ini menghasilkan pohon tipe pisifera sebesar 50% dari populasi bibit hasil persilangan. Sebagian pisifera Nigeria milik PT Bina Sawit Makmur juga berasal dari perbanyakan vegetative melalui teknik kultur jaringan yang melibatkan tetua pisifera GHA 608 sebagai sumber eksplan (ortet). Dari kultur jaringan ini menghasilkan 100% pohon pisifera (ramet) yang seragam (BSM 2007). Berdasarkan asal usulnya, pisifera hasil persilangan TxP secara genetik akan beragam sedangkan pisifera klon secara genetik seragam. Keragaman atau keseragaman masing-masing pisifera Nigeria tersebut perlu dianalisis lebih lanjut.

Ada beberapa pendekatan yang dapat dilakukan untuk mengevaluasi keragaman genetik pada tanaman yaitu melalui informasi berdasarkan marka morfologi, sitologi dan molekuler. Marka berbasis protein (enzim) meskipun relatif cepat, murah dan mudah namun masih memiliki tingkat polimorfisme yang terbatas (Meunier 1992). Marka molekular berbasis DNA mampu menjadi alternatif yang lebih baik untuk mengkarakterisasi populasi tanaman karena polimorfismenya lebih tinggi, konsisten dan tidak dipengaruhi faktor lingkungan (Rafalski et al. 1994; Wickneswari 1996).

Studi genetik berbasis molekuler pada tanaman kelapa sawit yang telah dilakukan diantaranya kajian genom kelapa sawit menggunakan

restriction fragment length polymorphism (RFLP), random amplification of polymorphic DNA (RAPD) dan amplified fragment length polimorphism (AFLP) (Rajanaidu et al. 1995; Singh dan Cheah 1996), studi keragaman genetik 241 aksesi E. oleifera dari Amerika dan 38 aksesi E. guineensis dari Afrika menggunakan RFLP dan AFLP (Barcelos 1998), studi pembentukan peta pautan genetik dan quantitative trait loci (QTL) kelapa sawit (Asmono et al. 2002; Setiyo et al. 2001), peta pautan genetik marka RAPD dan analisis QTL

22

kelapa sawit (Irwansyah et al. 2004), karakterisasi 21 lokus marka

simple sequence repeats (SSR) pada kelapa sawit (Bilotte et al. 2001) dan peta pautan genetik kelapa sawit berbasis SSR (Bilotte et al 2005). Marka SSR juga telah digunakan sebagai prosedur pengendalian mutu dalam memproduksi klon kultur jaringan kelapa sawit dalam skala komersial (Singh et al. 2007).

Marka RAPD merupakan salah satu marka DNA yang menggunakan prinsip kerja polymerase chain reaction (PCR) untuk mengamplifikasi sekuen DNA tertentu secara in-vitro. Marka RAPD merupakan marka genetik yang relatif sederhana, mudah dalam penyiapannya, memberikan hasil lebih cepat dan menghasilkan marker yang relatif tidak terbatas jumlahnya sehingga sangat membantu untuk analisis keragaman genetik tanaman yang informasi tentang DNA genomnya tidak diketahui (Asmono et al. 2000).

Mikrosatelit, yang juga dikenal dengan simple sequence repeats (SSR) merupakan DNA berulang yang sub unitnya terdiri atas 1-6 nukleotida. Mikrosatelit diketahui tersebar secara merata pada genom eukariot. Marka mikrosatelit merupakan marka DNA yang memiliki beberapa keunggulan, yaitu: sangat polimorfis, jumlahnya melimpah, pewarisannya bersifat kodominan, analisisnya sederhana dan mudah ditranfer melalui publikasi sekuen. Sebagai marka kodominan yang lokus spesifik, marka SSR secara luas telah digunakan sebagai alat untuk identifikasi genotipe dan kajian genetika populasi pada tanaman. (Saghai-Maroof et al., 1994; Smith et al., 1997; Bilotte et al., 2001; Singh et al., 2007).

Dengan tersedianya berbagai marka yang ditunjukkan marka molekuler berbasis DNA sebagai alat bantu untuk analisis keragaman genetik tersebut selayaknya dievaluasi efektifitasnya pada berbagai tanaman yang bernilai ekonomi. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi efektifitas penggunaan marka RAPD dan marka SSR untuk analisis keragaman genetik plasma nutfah kelapa sawit pisifera Nigeria. Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi awal guna mendapatkan marka yang efektif dan efisien untuk analisis keragaman genetik plasma nutfah kelapa sawit.

5.

Data yang telah diimport ke program NTSYS melalui NTedit dianalisis untuk

mendapatkan nilai koefisien kemiripan dan penyusunan pohon filogenetik

(dendogram) melalui 4 tahapan.

(1)

Pengolahan data kemiripan

(

Similarity

) melalui SimQual

dihitung berdasarkan

koefisien DICE. Input file

berasal dari data SSR-1.NTS

Simpan file dalam bentuk

SSR-2.NTS

137

(2)

Analisis pengelompokan

(

Clustering

) dilakukan

berdasarkan metode

UPGMA yang dihitung

melalui SAHN. Input file

berasal dari data

SSR-2.NTS.

File disimpan dalam

bentuk SSR-3.NTS

(3)

•

Tampilan dendogram dapat dilihat setelah compute dieksekusi

lalu icon dendogram yang muncul dibuka.

•

Dendogram yang dihasilkan dapat diedit dengan membuka

options lalu mengklik plot options.

•

Dendogram dapat disimpan dengan membuka file lalu mengklik

save metafile (SSR.EMF)

6.

Nilai korelasi kemiripan antar individu berupa “

cophenetic correlation

” dapat

ditampilkan dengan mengimput data pada Clustering – Coph. Data korelasi

dapat dibuka dengan program Word atau Excel. Pengeditan data lebih mudah

dilakukan pada program Excel.

(4)

Data

cophenetic correlation

dihasilkan pada analisis

Clustering melalui Coph.

Input file berasal dari data

SSR-3.NTS.

File disimpan dalam bentuk

SSR-4.NTS

Edit data cophenetic correlation

•

Data korelasi ditampilkan dalam bentuk

Text (Tab delimited)

atau

Formatted Text (Space delimited)

sehingga harus diedit agar

tampilannya mudah dibaca.

•

Pengeditan dilakukan dengan cara arahkan kursor pada baris

yang akan diedit lalu tekan [F2 – blok – cut – pilih sel tempat data

akan dipindahkan – F2 – spasi – paste].

•

Pindahkan data ke

new worksheet

dengan mengcopy satu persatu

data ke dalam masing-masing sel.

139

Lampiran 6

. Dendogram analisis UPGMA terhadap pisifera Nigeria

menggunakan 12 primer SSR.

2301 2302 2304 2305 2306 2307 2308 2309 2310 2311 2312 2313 2314 2318 2303 320/12 320/81 3201 3202 3203 3204 320/30 320/90 320/43 320/71 320/77 320/61 320/9 320/92 320/105 320/48 320/20 320/88 320/3 320/89 320/101 320/72 320/97 320/94 320/91 320/79 320/13 320/59 320/65 320/78 320/85 320/35 320/29 320/76 320/45 320/27 320/95 320/100 320/8 320/15 320/50 320/58 320/54 320/62 320/67 317/8 317/9 2201 2204 2205 2206 2207 2208 2209 2210 2211 2212 2213 317/10 318/22 320/84 318/32 318/44 318/4 318/13 318/35

140

318/45 318/49 318/18 318/48 318/64 318/55 318/5 318/17 318/24 318/41 318/29 318/33 318/38 318/43 318/53 318/54 320/11 320/23 320/70 320/99 2401 2402 2403 2404 2405 2406 2407 2408 2409 2410 2411 2412 2413 2414 2415 2416 2417 2418 320/25 320/33 320/56 320/98 320/106 318/19 318/62 320/68 320/80 320/102 318/9 318/28 318/10 318/31 318/21 318/11 318/16 318/27 318/30 3301 3302 3303 3304 3305 3306 3307 3308 3309 3310 3311 3312 3318 3313 3314 3315 3317 3323 3324 3325

141

Koefisien Kemiripan

0.48

0.61

0.74

0.87

1.00

1401 1402 1403 1404 1405 1406 1408 1409 1412 1413 1414 1416 1417 1418 1419 1421 1423 1410 317/5 319/1 319/2 318/56 3316