Evaluasi Mutan Ubi Kayu [Manihot esculenta Crantz.] serta Isolasi Gen AlAMT dan SuSy pada Genotipe Gajah
View/ Open
Date
2018Author
Subekti, Isnani
Khumaida, Nurul
Ardie, Sintho Wahyuning
Syukur, Muhamad
Metadata
Show full item recordAbstract
Ubi kayu [Manihot esculenta Crantz.] merupakan tanaman utama
penghasil karbohidrat setelah padi, jagung dan tebu terutama di daerah tropis dan
sub-tropis. Pemanfaatan ubi kayu adalah sebagai bahan baku industri, baik pada
sektor pangan maupun non pangan, dengan demikian permintaan ubi kayu akan
terus meningkat. Indonesia termasuk negara penghasil ubi kayu terbesar ke-4 di
dunia setelah Nigeria, Thailand dan Brazil pada tahun 2016, akan tetapi produksi
ubi kayu nasional tahun 2016 mengalami penurunan, yang diikuti penurunan
luasan lahan pertanaman. Oleh karena itu, diperlukan upaya untuk meningkatkan
produksi ubi kayu. Produksi ubi kayu dapat ditingkatkan dengan meningkatkan
luas tanam ubi kayu pada lahan marginal. Salah satu lahan marginal yang dapat
dimanfaatkan untuk pertanian di Indonesia adalah lahan bertanah masam.
Walaupun relatif toleran terhadap cekaman abiotik, produktivitas ubi kayu
menurun pada lahan bertanah masam. Oleh karena itu, perakitan varietas ubi kayu
yang toleran terhadap lahan bertanah masam sangat diperlukan. Peningkatan
keragaman genetik ubi kayu melalui iradiasi sinar gamma telah dilakukan oleh
tim peneliti ubi kayu IPB sejak tahun 2011. Target pemuliaan ubi kayu adalah
varietas unggul baru ubi kayu berdaya hasil tinggi, toleran terhadap cekaman
tanah masam, dan dengan kandungan pati tinggi. Penelitian ini bertujuan
mengevaluasi mutan ubi kayu hasil iradiasi sinar gamma pada generasi M1V3 dan
M1V4, dilanjutkan dengan isolasi gen terkait cekaman tanah masam (AlAMT ) dan
pembentukan pati (SuSy) pada genotipe Gajah.
Hasil evaluasi terhadap mutan generasi M1V3 menunjukkan terdapat
perubahan karakter kualitatif pada umbi ubi kayu. Hasil analisis Kruskall-Wallis
menunjukkan bahwa genotipe mutan generasi M1V3 dapat dibedakan berdasarkan
lima karakter kualitatif, yaitu tingkat umbi dari batang, bentuk umbi, warna
korteks, tekstur kulit umbi, dan rasa umbi. Beberapa genotipe mutan memiliki
potensi produksi yang lebih tinggi dibanding genotipe asal (Gajah) pada karakter
bobot umbi, jumlah umbi, dan jumlah umbi ekonomis. Terdapat lima genotipe
mutan yang lebih tinggi produktivitasnya dibanding genotipe Gajah dan rataan
produktivitas nasional. Hasil analisis fisikokimia pada umbi menunjukkan bahwa
beberapa genotipe mutan berpotensi menghasilkan kandungan pati lebih tinggi
dibanding genotipe asal, dan memiliki kandungan HCN yang lebih rendah
dibanding genotipe asal, sehingga genotipe mutan ini dikembangkan dengan
pemanfaatan lebih luas, baik sebagai bahan pangan, pakan, maupun industri.
Genotipe mutan pada generasi M1V3 kemudian dilanjutkan pada generasi
M1V4, dengan setiap individu tanaman genotipe mutan dari generasi M1V3
menjadi genotipe baru pada generasi M1V4. Sehingga total genotipe pada generasi
M1V4 lima kali generasi M1V3, namun karena kondisi pertanaman populasi
tanaman generasi M1V3, maka genotipe yang dilanjutkan pada generasi M1V4
hanya 40 mutan. Hasil analisis Kruskal Wallis pada karakter kualitatif mutan
generasi M1V4 menunjukkan terdapat 13 karakter yang berbeda antar genotipe dan
21 karakter yang seragam pada seluruh genotipe. Antar genotipe mutan pada
generasi M1V4 dapat dibedakan berdasarkan 13 karakter kualitatif yang berbeda
tersebut. Informasi karakter kualitatif yang diperoleh kemudian digunakan untuk
membuat dendrogram. Pengelompokkan pertama pada dendrogram adalah
berdasarkan kemampuan genotipe untuk menghasilkan buah pada saat tanaman
berumur sebelas bulan setelah tanam (BST), pengelompokkan selanjutnya
berdasarkan kemampuan genotipe menghasilkan bunga pada saat tanaman
berumur enam BST. Satu-satunya genotipe yang tidak menghasilkan bunga adalah
G6-3-1-3A. Hasil analisis sidik ragam menunjukkan genotipe berpengaruh nyata
terhadap karakter jumlah daun, bobot umbi, jumlah umbi, jumlah umbi ekonomis
dan kandungan pati. Berdasarkan hasil analisis uji lanjut,beberapa genotipe
memiliki nilai yang berbeda nyata dengan genotipe yang lain, yaitu genotipe G6-
2-1-4A menghasilkan daun terbanyak yaitu 576.2, genotipe G6-3-1-1A
menghasilkan bobot umbi terberat yaitu 5.42 kg, genotipe G6-2-1-4A dan G6-3-1-
5A menghasilkan jumlah umbi terbanyak yaitu 9, genotipe G6-2-1-1D
menghasilkan jumlah umbi ekonomi terbanyak yaitu 6.5, dan genotipe G6-2-1-1B
memiliki kandungan pati tertinggi yaitu 24.32%. Karakter yang memiliki nilai
heritabilitas arti luas (h2bs) kriteria tinggi adalah jumlah daun dan jumlah umbi,
sehingga dua karakter ini dapat digunakan sebagai karakter seleksi. Karakter yang
berkorelasi positif nyata terhadap bobot umbi adalah jumlah daun, diameter
batang, jumlah umbi, dan jumlah umbi ekonomis. Genotipe potensial dan stabil
dari generasi M1V4 adalah G6-1-1-2C, G6-2-1-1D, dan G6-3-1-2C.
Percobaan 2 bertujuan mengisolasi gen terkait toleransi terhadap cekaman
toksisitas Al (AlAMT) dan terkait biosintesis sukrosa (SuSy), yang dilakukan pada
bulan Februari 2016-Februari 2017 di Laboratorium Plant Molecular Biology,
AGH-IPB dan Laboratory of Environmental Stress Tolerance Mechanisms, The
University of Tokyo. DNA genom diisolasi dari daun bibit ubi kayu genotipe
Gajah berumur 12 BST menggunakan metode CTAB. Primer spesifik gen
dirancang untuk mengamplifikasi sekuen utuh (full length) gen AlAMT (2 350 pb)
dan SuSy (2 775 pb). Fragmen sepanjang 1 010 pb berhasil diamplifikasi dari
DNA genom ubi kayu genotipe Gajah menggunakan pasangan primer AlAMTF2/
R2. Fragmen tersebut menunjukkan kemiripan 96.5% dengan basa 1 341-2 350
pada gen AlAMT yang terdeposit pada GenBank (nomor aksesi
XM_021752302.1). Fragmen sepanjang 998 pb berhasil diamplifikasi dari DNA
genom ubi kayu genotipe Gajah menggunakan pasangan primer SuSy-F2/R2 dan
SuSy-F3/R3. Fragmen tersebut menunjukkan kemiripan 60.5% dengan basa 1687-
2 732 pada gen SuSy yang terdeposit pada GenBank (nomor aksesi DQ443534.1).
Penelitian ini telah berhasil mengamplifikasi fragmen parsial gen AlAMT dan gen
SuSy yang akan sangat bermanfaat untuk amplifikasi sekuen utuh (full length)
kedua gen tersebut dari ubi kayu.
Collections
- MT - Agriculture [3698]