Keragaman Genetik Populasi M2 Cabai (Capsicum annuum L.) Berdasarkan Karakter Morfologi dan Penanda Molekuler

Abstract

Cabai merupakan salah satu komoditas hortikultura bernilai ekonomi tinggi. Sebagai salah satu komoditas pertanian yang dikonsumsi segar, kualitas buah menjadi salah satu faktor yang menjadi pertimbangan konsumen dalam mengonsumsi buah cabai. Upaya perbaikan karakter produksi dan ukuran buah cabai varietas Lingga dapat dilakukan melalui teknik induksi mutasi melalui pemanfaatan iradiasi sinar gamma. Kegiatan penelitian ini dilaksanakan dalam tiga tahapan yaitu: (1) Analisis keragaman genetik populasi M2 cabai hasil iradisasi varietas Lingga berdasarkan karakter morfologi, (2) Analisis keragaman genetik sepuluh genotipe mutan terpilih yang menunjukkan perubahan pada ukuran buah menggunakan penanda mikrosatelit, dan (3) Analisis variasi nukleotida pada enam genotipe mutan yang menunjukkan perubahan ukuran buah menggunakan primer spesifik gen terkait karakter ukuran buah. Kegiatan penelitian ini dilaksanakan sejak Agustus 2020 hingga April 2021 bertempat di Rumah Kaca, Kebun Percobaan, dan Laboratorium Biologi Molekuler BB Biogen, Cimanggu, Bogor. Pada kegiatan analisis keragaman genetik berdasarkan karakter morfologi, sebanyak 350 genotipe mutan generasi M2 beserta varietas Lingga dievaluasi karakter morfologinya. Pengamatan dilakukan terhadap 16 karakter kualitatif cabai yang terdiri atas tipe pertumbuhan tanaman, warna batang, bentuk batang, warna daun, bentuk daun, posisi bunga, warna mahkota bunga, warna anther, warna filamen, warna buah muda, warna buah masak, bentuk buah, permukaan kulit buah, bentuk pangkal buah, bentuk ujung buah, dan penampang melintang buah. Sementara itu pengamatan terhadap karakter kuantitatif cabai meliputi 13 karakter antara lain tinggi tanaman (cm), panjang batang (cm), diameter batang (mm), lebar tajuk (cm), panjang daun (cm), lebar daun (cm), umur berbunga (HST), umur panen (HST), panjang buah (cm), diameter buah (mm), tebal kulit buah (mm), bobot per buah (g), dan bobot total buah per tanaman (g). Pengamatan dilakukan berdasarkan panduan deskripsi dari International Plant Genetic Resources Institute (IPGRI). Hasil analisis menunjukkan iradiasi sinar gamma pada dosis 450 Gy mampu meningkatkan keragaman genetik pada dua karakter kuantitatif yaitu umur panen dan lebar tajuk pada populasi M2 cabai yang digunakan pada penelitian ini. Karakter panjang buah, diameter buah, bobot per buah, panjang daun, lebar daun, dan lebar tajuk pada populasi M2 menunjukkan nilai heritabilitas arti luas yang tinggi. Analisis sidik lintas menunjukkan terdapat dua karakter yang memiliki pengaruh langsung yang besar terhadap peningkatan hasil yaitu lebar tajuk dan diameter batang. Analisis komponen utama menunjukkan terdapat dua komponen utama yang berpengaruh terhadap 78,54% dari keragaman yang ada. Analisis klastergram menunjukkan pengelompokkan genotipe mutan dan karakter kuantitatif pada dua klaster utama. Adanya intensitas warna yang bervariasi pada klastergram menunjukkan terdapatnya keragaman di antara genotipe mutan yang dianalisis. Analisis molekuler dilakukan terhadap sepuluh genotipe mutan yang menunjukkan perubahan ukuran buah yaitu genotipe L9, L11, L111, L87, L106, L111, L269, L275, L298, L312, dan L352 menggunakan 27 penanda mikrosatelit yang berasal dari beberapa referensi. Analisis molekuler menggunakan penanda mikrosatelit menunjukkan adanya pemisahan antara varietas Lingga dan genotipe mutan menjadi dua klaster pada koefisien kemiripan genetik 0,57. Dari kesepuluh genotipe mutan yang dianalisis, terdapat tiga genotipe dengan kemiripan genetik terendah dengan Lingga yaitu genotipe L275, L312, dan L352 dan satu genotipe mutan dengan kemiripan genetik paling tinggi dengan Lingga yaitu L106. Analisis polimorfisme marka menunjukkan bahwa sebanyak enam penanda mikrosatelit yang digunakan pada penelitian ini yaitu CAN130829, CAMS390, GPMS29, CAMS134, CAMS362, CAMS839, EPMS441, dan HPMS2-21 memiliki tingkat informativitas tinggi (PIC >0,7) yang dapat digunakan untuk menganalisis keragaman genetik genotipe mutan cabai lain ke depannya maupun sebagai alat bantu seleksi pada generasi selanjutnya. Analisis molekuler lanjutan menggunakan primer spesifik gen terkait ukuran buah dilakukan terhadap enam genotipe mutan yaitu genotipe L9, L111, L269, L275, L298, dan L352. Sebanyak lima pasang primer spesifik gen yang didesain di daerah ekson pada sekuen gen Big Brother, Ovate, dan KLUH/CYP78A5 digunakan untuk mengamplifikasi DNA keenam genotipe mutan tersebut. Hasil sekuensing Sanger menunjukkan sebanyak 41 perubahan basa berhasil diidentifikasi pada sekuen genotipe mutan pada penelitian ini, yang meliputi 22 perubahan basa bersifat insersi dan delesi (InDel) serta 19 lainnya berupa SNP. Sebanyak 15 SNP dari total 19 SNP yang diidentifikasi berupa transversi (perubahan basa purin ke pirimidin atau sebaliknya) dan sisanya berupa transisi (perubahan basa purin ke purin atau pirimidin ke pirimidin). Sementara itu, sebanyak 17 SNP bersifat non sinonimus yang menyebabkan terjadinya perubahan asam amino sedangkan dua SNP lainnya bersifat sinonimus yang tidak menyebabkan perubahan asam amino. Analisis asosiasi antara SNP yang diidentifikasi dengan karakter panjang dan diameter buah menunjukkan asosiasi yang bersifat tidak signifikan dan membuat SNP yang diidentifikasi pada penelitian ini tidak dapat digunakan untuk mendesain marka molekuler fungsional. Analisis filogenetik berdasarkan alel SNP yang diidentifikasi menunjukkan pengelompokkan genotipe mutan cabai dalam dua klaster utama, dengan pemisahan genotipe L269 pada klaster yang berbeda dari vaerietas Lingga. Kata kunci: induksi mutasi, keragaman genetik, mikrosatelit, morfologi, SNP