ANALISIS KERAGAMAN GENETIK TANAMAN AREN (Arenga pinnata Merr) DI TAPANULI SELATAN DENGAN MENGGUNAKAN MARKA RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA)

  ANALISIS KERAGAMAN GENETIK TANAMAN AREN (Arenga pinnata Merr) DI TAPANULI SELATAN DENGAN MENGGUNAKAN MARKA RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) TESIS Oleh MAHYUNI KHAIRIYAH HARAHAP 107001042

PROGRAM MAGISTER AGROEKOTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

  ANALISIS KERAGAMAN GENETIK TANAMAN AREN (Arenga pinnata Merr) DI TAPANULI SELATAN DENGAN MENGGUNAKAN MARKA RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) TESIS Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Magister dalam Program Magister Agroekoteknologi pada Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara Medan Oleh MAHYUNI KHAIRIYAH HARAHAP 107001042 PROGRAM MAGISTER AGROEKOTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

  

Judul : Analisis Keragaman Genetik Tanaman Aren

(Arenga pinnata Merr) di Tapanuli Selatan dengan Menggunakan Marka RAPD (Random Amlpified Polymorphic DNA)

  Nama Mahasiswa : Mahyuni Khairiyah Harahap NIM : 107001042 Jurusan : Agroekoteknologis

  Disetujui oleh Komisi Pembimbing

  (DR. Ir. Lollie Agustina P. Putri, MSi) (Mohammad Basyuni, S Hut. MSi. PhD) Ketua Anggota

  Diketahui Ketua Program Studi Dekan (Prop. DR.Ir. Abdul Rauf, MS) (Prof. DR. Ir. Darma Bakti, MS) NIP : 195909171987011001 NIP : 195601221986011001

  Tanggal Lulus : 11 Pebruari 2013

  Telah diuji pada hari : Senin Tanggal : 11 Pebruari 2013 Panitia Penguji Tesis : Ketua : DR. Ir. Lollie Agustina P. Putri, MSi Anggota : Mohammad Basyuni, S Hut. MSi. PhD Prof. DR. Ir. Rosmayati, MS Prof. Dwi Suryanto Lutfi Aziz Mahmud Siregar, SP. MSc. PhD

  

ABSTRACT

  MAHYUNI KHAIRIYAH HARAHAP : RAPD analysis on genetic diversity of sugar palm ( Arenga pinnata Merr) in South Tapanuli population. Supervised by LOLLIE AGUSTINA P. PUTRI and MOHAMMAD BASYUNI.

  The objective of this research was to analysis genetic diversity of natural sugar palm in South Tapanuli using Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD).

  A total of 24 acessions palm sugar the populations originated from various regions in South Tapanuli, consists of West Angkola, South Angkola, Batangtoru and Sipirok. Results shoves the mean polymorphic of 31.57 %, mean of

  

Polymorphic Information Content (PIC) was 85 %. Furthermore genetic

  dissimilarity coefficient and dendogram construction using DARwin 5.05 indicated that 24 acessions sugar palm populations was clustered into five groups, Suggested West Angkola acessions spreaded into group II-IV; Sipirok acessions spreaded into group II-V; South Angkola acessions spreaded into group I, III and

  V; and Batangtoru acessions spreaded into Group II,III and V. Study suggested that the four sites studied had a high genetic diversity. Keywords: Arenga pinnata Merr), genetic diversity, random amplified polymorphic DNA

  

ABSTRAK

  MAHYUNI KHAIRIYAH HARAHAP : Analisis Keragaman Genetik Tanaman Aren (Arenga pinnata Merr) Di Tapanuli Selatan dengan Menggunakan Marka RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA). 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 tanaman aren populasi alam di daerah Tapanuli Selatan berdasarkan marka Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD).

  Sebanyak 24 aksesi aren di daerah Tapanuli Selatan, meliputi Angkola Barat, Angkola Selatan, Batangtoru dan Sipirok dianalisis keragaman genetiknya dengan menggunakan marka RAPD. Perhitungan koefisien keragaman genetik dan pembentukan dendogram dilakukan dengan bantuan program DARwin5.05. Rata – rata % polimorpik sebesar 31.57 % sedangkan untuk Polymorphic Information Content (PIC) yaitu 85 %. Hasil dendogram menunjukkan bahwa 24 aksesi aren terbagi dalam 5 kelompok. Aksesi asal Parsalakan menyebar pada kelompok 2-4. Aksesi asal Sipirok menyebar pada kelompok 2-5. Aksesi asal Napa menyebar pada kelompok 1, 3 dan 5. Aksesi asal Batangtoru menyebar pada kelompok 2, 3 dan 5. Studi ini menyatakan bahwa ke empat lokasi yang diteliti memiliki keragaman genetik tinggi.

  Kata Kunci : Arenga pinnata Merr, keragaman genetik, random amplified

  polymorphic DNA

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

  Mahyuni Khairiyah Harahap dilahirkan di Pargarutan pada tanggal I

  Juni 1985 dari Ayanda Usman Harahap dan Zaidah Miryati Hasibuan. Penulis merupakan putri ketiga dari enam bersaudara.

  Adapun pendidikan yang pernah ditempuh penulis adalah SD Negeri 142436 Padangsidimpuan lulus tahun 1998, MTs Negeri Model Padangsidimpuan lulus tahun 2001, SMU Negeri 2 Padangsidimpuan lulus tahun 2004, S-1 Pemuliaan Tanaman, Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara lulus tahun 2008. Terdaftar sebagai mahasiswa magister Agroekoteknologi Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara pada tahun 2010.

  Penulis pernah menjadi asisten di Laboratorium Biokimia pada periode 2006/2008 dan di Laboratorium Pemuliaan Tanaman Khusus pada periode 2007/2008, FP USU. Penulis melaksanakan Praktek Kerja Lapangan (PKL) di perkebunan kelapa sawit PTP Nusantara IV (Persero) Kebun Laras kabupaten Simalungun, Sumatera Utara pada bulan Juni-Juli 2007.

  Pada saat ini penulis merupakan staf pengajar di Universitas Graha Nusantara Padangsidimpuan.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis yang berjudul

  

“Analisis Keragaman Genetik Aren (Arenga pinnata Merr) di Tapanuli

Selatan dengan Menggunakan Marka RAPD (Random Amplified

Polymorphic DNA)”.

  Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar- besarnya kepada ibu DR. Ir. Lollie Agustina, P.Putri, MS selaku dosen ketua komisi pembimbing dan bapak Mohammad Basyuni, S.Hut. MSi. PHd selaku anggota komisi pembimbing yang telah banyak membimbing dan membantu dalam menyusun dan menyelesaikan tesis ini, dan juga kepada para dosen dan staf pengajar mata kuliah yang telah memberikan ilmu dan pengetahuan kepada penulis selama perkuliahan.

  Ucapan terimakasih yang tulus dan rasa hormat penulis sampaikan kepada Ayahanda Usman Harahap dan Zaidah Miryati Hasibuan tercinta yang telah membesarkan penulis dengan segenap rasa cinta, kasih sayang dan pengertian serta pengorbanan yang tak terhingga, dan juga kepada bang Iyan, kak Ely serta Adinda Amy (Almh), Rasyid dan Rahmat yang telah mendukung penulis selama penulisan tesis ini.

  Terima kasih juga kepada teman-teman di program magister Agroteknologi FP USU yang telah banyak membantu dalam perkuliahan. Tidak lupa pula penulis ucapkan terimakasih kepada semua pihak atas bantuan, saran, dukungan baik dalam pelaksaan penelitian maupun dalam penulisan tesis ini.

  Akhir kata penulis mengharapkan saran dan masukan dari semua pihak demi kesempurnaan tesis ini dimasa mendatang. Semoga tesis ini bermanfaat bagi kita semua, Amin.

  Medan, Januari 2013 Penulis

  DAFTAR ISI ABSTRACT ............................................................................................... i ABSTRAK ................................................................................................. ii DAFTAR RIWAYAT HIDUP ................................................................. iii KATA PENGANTAR .............................................................................. iv DAFTAR ISI .............................................................................................. v DAFTAR TABEL ..................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................ ix

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................. xi PENDAHULUAN ..................................................................................... 1

  Latar Belakang ............................................................................ 1 Tujuan Penelitian ........................................................................ 3 Manfaat Penelitian ...................................................................... 3 Hipotesis Penelitian ..................................................................... 3 Kerangka Penelitian .................................................................... 4

  TINJAUAN PUSTAKA............................................................................ 5

  Botani Tanaman .......................................................................... 5 Pemuliaan Tanaman Aren ........................................................... 7 Keragaman Genetik ..................................................................... 11 Marka RAPD ............................................................................... 15

  METODE PENELITIAN ......................................................................... 21

  Tempat dan Waktu ...................................................................... 21 Bahan dan Alat ............................................................................ 21

  PENELITIAN I : OPTIMASI DAN MODIFIKASI ............................. 22

  Metode Penelitian ....................................................................... 22 Pengambilan Sampel Daun ......................................................... 22 Tanpa Menggunakan Pasir Kuarsa dan Nitrogen Cair ................ 22

  Isolasi dan Pemurnian DNA ............................................ 22 Menggunakan Pasir Kuarsa ......................................................... 23

  Isolasi dan Pemurnian DNA ............................................ 23 Menggunakan Nitrogen Cair........................................................ 25

  Isolasi dan pemurnian DNA ............................................ 25 Uji Kualitas DNA ....................................................................... 26 Amplifikasi dan Genotiping........................................................ 27 Elektroforesis .............................................................................. 28

  HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................. 30

  Hasil ............................................................................................ 30 Tanpa menggunakanNitrogen Cair dan Pasir Kuarsa ...... 30 Menggunakan Pasir Kuarsa .............................................. 31 Menggunakan Nitrogen Cair ....................................... .... 31

  Pembahasan ................................................................................ 32 Kesimpulan ................................................................................. 35

  PENELITIAN II. PEMAKAIAN MARKA RAPD UNTUK ANALISIS KERAGAMAN GENETIK ................................................. 37

  Metode Penelitian........................................................................ 37 Pengambilan Sampel Daun ......................................................... 37 Isolasi dan Pemurnian DNA ....................................................... 37 Uji Kualitas DNA ....................................................................... 38 Uji Kuantitas DNA...................................................................... 40 Amplifikasi dan Genotiping ....................................................... 40

  Elektroforesis ...................................................................... 41 Analisis Data............................................................................... 42 Penentuan Skoring Marka RAPD .............................................. 42 Penentuan Ukuran Pasangan Basa .............................................. 43

  HASIL DAN PEMBAHASAN................................................................. 44

  Hasil............................................................................................ 44 Uji Kualitas DNA ............................................................. 48

  Uji Kuantitas DNA........................................................... 51 Hasil PCR dengan Marka RAPD ..................................... 52

  Pembahasan.................................................................................. 60

  KESIMPULAN DAN SARAN................................................................. 65

  Kesimpulan .................................................................................. 65 Saran ............................................................................................ 65

  DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

  

DAFTAR TABEL

1.

  Amplifikasi PCR-RAPD ...................................................................... 28 2. Kuantitas dan Konsentrasi DNA Tanaman Aren dengan Uji UV-

  

Spectofotometer ...................................................................................... 52

3.

  Polymorphic Information Content (PIC) pada 10 Primer RAPD ........ 58

  DAFTAR GAMBAR 1.

  2 Cair dan Pasir Kuarsa

  Profil Genom DNA Tanpa Menggunakan N yang Diuji melalui Gel Agarose .......................................................... 30

  2. Cair dan Pasir Kuarsa

  2 Profil Genom DNA Tanpa Menggunakan N

  yang Diuji melalui Gel Agarose........................................................... 30 3. Profil Genom DNA Menggunakan Pasir Kuarsa yang Diuji melalui

  Gel Agarose ......................................................................................... 31 4.

  2 Cair yang Diuji melalui Gel

  Profil Genom DNA Menggunakan N Agarose ............................................................................................... 31 5.

  Profil Pita DNA dari Ketiga Metode Modifikasi Optimasi dengan Menggunakan Primer OPD-12 ............................................................ 32 6.

  Tinggi Tanaman (cm) Sampel Tanaman Aren di daerah Angkola Barat dengan Hasil Nira 10-25 liter/hari/pohon . .......................................... 44

  7. Tinggi Tanaman (cm) Sampel Tanaman Aren di daerah Sipirok dengan Hasil Nira 20-40 liter/hari/pohon. ................................................................. 44 8.

  Tinggi Tanaman (cm) Sampel Tanaman Aren di daerah Angkola Selatan dengan Hasil Nira 15-25 liter/hari/pohon ............................................ 44

  9. Tinggi Tanaman (cm) Sampel Tanaman Aren di daerah Batangtoru dengan Hasil Nira 10-15 liter/hari/pohon ......................................................... 45 10.

  Lilit Batang (cm) Sampel Tanaman Aren di daerah Angkola ............. 45 11. Lilit Batang (cm) Sampel Tanaman Aren di Daerah Sipirok. .............. 45 12. Lilit Batang (cm) Sampel Tanaman Aren di Daerah Angkola Sealatan. 45 13. Lilit Batang (cm) Sampel Tanaman Aren di Daerah Batangtoru. ........ 46 14.

  Umur Tanaman (Tahun) Sampel Tanaman Aren di daerah Angkola Barat .. .................................................................................................. 46 15.

  Umur Tanaman (Tahun) Sampel Tanaman Aren di daerah Sipirok. ... 46 16. Umur Tanaman (Tahun) Sampel Tanaman Aren di Daerah Angkola

  Selatan. ................................................................................................. 46 17. Umur Tanaman (Tahun) Sampel Tanaman Aren di Daerah

  Batangtoru ............................................................................................ 47

  18. Ketinggian Tempat (mdpl) Sampel Tanaman Aren di Daerah Angkola Barat. .................................................................................................... 47 19.

  Ketinggian Tempat (mdpl) Sempel Tanaman Aren di daerah Sipirok. 47 20. Ketinggian Tempat (mdpl) Sampel Tanaman Aren di daerah Angkola

  Selatan. ................................................................................................. 47 21. Ketinggian Tempat (mdpl) Sampel Tanaman Aren di daerah

  Batangtoru. ........................................................................................... 48 22. Profil Kualitas DNA Genom Aren dengan Gel Agarose 0.8 % .......... 48 23. Profil Kualitas DNA Genom Aren dengan Gel Agarose 0.8 % ........... 49 24.

  Profil Kualitas DNA Genom Aren dengan Gel Agarose 0.8 % .......... 49 25. Profil Kualitas DNA Genom Aren dengan Gel Agarose 0.8 % .......... 50 26. Profil Kualitas DNA Genom Aren dengan Gel Agarose 0.8 % .......... 50 27. Profil Kualitas DNA Genom Aren dengan Gel Agarose 0.8 % .......... 51 28. Profil Hasil PCR dengan Primer OPD-20 (atas 2-16, bawah 2-8) dan

  OPH-06 (bawah 1-8) dan OPN-03 (10-16) ......................................... 53 29. Profil Hasil PCR dengan Primer OPH-06 ........................................... 53 30.

  Profil Hasil PCR dengan Primer OPD-16 ........................................... 54 31. Profil Hasil PCR dengan Primer OPN-03 ........................................... 54 32. Profil Hasil PCR dengan Primer OPD-03 ........................................... 54 33. Profil Hasil PCR dengan Primer OPC-12 (atas 2-16, bawah 2-8) dan

  OPD-03 (bawah 9-15) ......................................................................... 55 34. Profil Hasil PCR dengan Primer OPD-12 (atas 2-16), OPN-03

  (bawah 2-8) dan OPD-16 (bawah 10-16) ............................................ 55 35. Profil Hasil PCR dengan Primer OPD-07 (atas 2-16, bawah 2-8) dan

  OPD-12 (bawah 9-15) ......................................................................... 56 36. Profil Hasil PCR dengan Primer OPH-09 ........................................... 56 37. Profil Hasil PCR dengan Primer OPI-20 ............................................ 57 38. Faktorial Analisis (Principal Coordinate Analysis) Aksis 1 (horizontal) dan

  Aksis 2 (vertikal) dengan 10 Marka RAPD ........................................ 58

39. Profil Radial Neighbour-Joining dari 24 Aksesi Aren di Daerah

  Tapanuli Selatan yang dianalisis berdasarkan Matrix Dissimilarity

  

Simple Matching . ................................................................................ 59

40.

  Pohon Filogenetik dari 24 Aksesi Aren di Daerah Tapanuli Selatan yang dianalisis berdasarkan Matrix Dissimilarity Simple Matching ............ 60