Komposisi dan Distribusi Spesies Invasif Berdasarkan Deteksi eDNA dari Filum Porifera dan Cnidaria di sepanjang Gradien Lingkungan Perairan Teluk Jakarta

Abstract

Indonesia merupakan negara kepulauan yang memiliki jalur laut yang khas sehingga menjadi salah satu negara sibuk dengan berbagai aktivitas pelayaran, baik domestik maupun internasional. Akan tetapi, kegiatan aktivitas tersebut berpotensi sebagai sarana transfer spesies atau introduksi (bioinvasi) melalui biofouling atau pembuangan air balas. Akibat yang ditimbulkan dari keberadaan spesies invasif telah disejajarkan dengan kerusakan yang disebabkan oleh penangkapan ikan secara berlebih, kerusakan habitat, dan perubahan kualitas air. Berbagai penelitian menyatakan bahwa telah banyak spesies introduksi dapat menjadi spesies invasif dan sampai saat ini jumlahnya masih terus meningkat. Pencegahan penyebaran spesies invasif melalui deteksi awal sebagai salah satu strategi terbaik dalam menangani spesies invasif. Penggunaan metode DNA lingkungan (eDNA) dalam mendeteksi keberadaan spesies invasif saat ini menjadi salah satu pertimbangan sebagai metode pendekatan yang lengkap dalam kajian ekologi. Penelitian ini bertujuan untuk membandingkan keragaman dan kelimpahan spesies introduksi dari filum Cnidaria dan Porifera, serta identifikasi status spesies invasif dan potensi keberadaanya di perairan Teluk Jakarta dengan menggunakan teknik eDNA. Sebanyak 4 sampel eDNA diambil masing-masing sebanyak 4 L dari perairan Teluk Jakarta (Luar Taman Nasional) sebanyak 2 sampel dan perairan Kepulauan Seribu (Dalam Taman Nasional) sebanyak 2 sampel, pada bulan Mei 2019. Ekstraksi DNA dilakukan dengan menggunakan kit DNeasy Blood and Tissue dan di sequencing menggunakan alat Illumina dan reagen yang digunakan Miseq v2 Kit for 300 bp. Data yang diperoleh dari Illumina sequencing dianalisis menggunakan software MBRAVE online pipeline dengan output data berupa operational taxonomic unit (OTU) Cluster. Sekuen dicocokan dengan database di Barcode of Life Data Systems BOLD dan GeneBank NCBI (kemiripan >98%) untuk menentukan komposisi taksa, sedangkan World Register of Introduced Marine Species digunakan untuk menentukan status invasifnya. Keanekaragaman alpha digunakan untuk mengidentifikasi keanekaragaman spesies berupa nilai Chao1, abundance-based coverage estimator (ACE), indeks Shannon (H’), dan indeks Simpson (D). Sebanyak 14.275 reads yang didapatkan di kedua zona, yang terbagi atas 8917 reads di DTN dan 5358 di LTN. Estimasi keanekaragaman menghasilkan nilai yang lebih tinggi di LTN yaitu berkisar antara 190 (Chao1) hingga 199 (ACE) dibandingkan dengan DTN yang berkisar antara 159 (Chao1) sampai 165 spesies (ACE). Indeks Simpson di DTN sebesar 0,94, sedangkan LTN sebesar 0,83. Indeks shannon (H’) pada kedua zona berkisar antara 2,51 (LTN) sampai 3,52 (DTN). Komposisi ordo dari filum cnidaria terdiri dari 21 ordo meliputi 98 famili dan 145 genus, dan filum porifera terdiri dari 19 ordo meliputi 31 famili dan 35 genus. Spesies yang teridentifikasi sebagai spesies introduksi mendominasi disetiap filum dan zona, dengan persentase kelimpahan lebih dari 50%. Diperoleh 3 spesies yang merupakan spesies invasif, yaitu Blackfordia virginica, Cordylophora caspia, dan Ectopleura crocea.

Indonesia is an archipelagic country that has a unique sea lane so that it becomes one of the busy countries with various shipping activities, both domestic and international. However, these activities have the potential as a means of species transfer or introduction (bio-invasion) through biofouling or ballast water disposal. The effects of the presence of invasive species have been paralleled by the damage caused by overfishing, habitat destruction, and changes in water quality. Previous studies have revealed that many introduced species can become invasive species and the number is still increasing. Early detection is an effective strategy to inhibit the distribution of the species. Environmental DNA (eDNA) is currently a method to be measured in detecting invasive species because it is considered a complete approach in ecological studies. The research aimed to compare the abundance and diversity of introduced species from Cnidaria and Porifera Phyla and to categorize invasiveness status and their potential presence in the waters of Jakarta Bay using eDNA technique. A total of 4 eDNA samples were collected of 4L each, 2 samples from the waters of Jakarta Bay (LTN), and 2 samples from the waters of the Thousand Islands (DTN), in May 2019. DNA extraction was carried out using the DNeasy Blood and Tissue kit and sequenced using an Illumina machine and the reagents used by Miseq v2 Kit for 300 bp. The data obtained from Illumina sequencing then were analysed using MBRAVE online pipeline software with the output data in the form of an operational taxonomic unit (OTU) cluster. Sequences were matched against the database in the Barcode of Life Data Systems BOLD dan GeneBank NCBI (similarity >98%) to determine taxa composition, while World Register of Introduced Marine Species was used to determine invasive status. Alpha diversity was used to reveal the species diversity including Chao1, abundance-based coverage estimator (ACE), Shannon index (H’), and Simpson index (D). A total of 14,275 reads were obtained in both zones, which were divided into 8917 reads in DTN and 5358 in LTN. Diversity estimates resulted in higher values in LTN ranging from 190 (Chao1) to 199 (ACE) compared to DTN ranging from 159 (Chao1) to 165 species (ACE). The Simpson index in DTN was 0.94, while the LTN was 0.83. Shannon index (H') in both zones ranged from 2.51 (LTN) to 3.52 (DTN). The order composition of the phylum Cnidaria consisted of 21 orders covering 98 families and 145 genera, and the phylum Porifera consisted of 19 orders covering 31 families and 35 genera. Species identified as introduced species dominated in each phylum and zone, with an abundance percentage of more than 50%. Obtained 3 species whose status has been become invasive, they were Blackfordia virginica, Cordylophora caspia, and Ectopleura crocea.