Genetic Diversity Analysis of Turmeric (Curcuma longa Linn.) and Wild Ginger (Curcuma xanthorrhiza Roxb.) From Java Land Cultivation Based on RAPD Molecular Marker

Abstract

Molecular marker of RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) is a technique use to analyze the genetic diversity among plants. Turmeric (Curcuma longa L.) dan wild ginger (Curcuma xanthorrhiza Roxb.) as potential herbal medicinal plants have wide range distribution area in Indonesia which may affected their genetic diversity pattern. The main emphasis of this research was to assess the genetic diversity pattern from 12 samples of Curcuma from various cultivation place in Java Island. This present study began by the optimation of DNA isolation and amplification, construction and analysis of phylogenetic tree using UPGMA (Unweighted Pair Group Method Arithmatic Mean) method from NTSYS software. Modification of Doyle & Doyle (1990) DNA isolation protocol with the addition of Proteinase K after incubation and RNAse after washing process showed the best results. DNA isolation revealed fairly good quality bands with the size about 9000 bp. DNA amplification using 20 random choosen primers in 7 samples of turmeric expanded 278 DNA bands from 177 loci, and in 5 samples of wild ginger yielded 184 DNA bands of 143 loci with 100% of polymorphic bands. Genetic similarity analysis of Curcuma longa Linn. showed the genetic similarity coefficient between 7 varieties about 42.37% - 94.35%, and between 5 varieties of Curcuma xanthorrhhiza Roxb about 19.58% - 85.31%. The clustering results on the genetic similarity coefficient value of 51.65% and 33.17% indicated that the seven varieties of turmeric and five varieties of wild ginger derived from two major groups.

Penanda molekuler RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) merupakan salah satu teknik yang digunakan dalam analisis keragaman genetik tanaman. Kunyit (Curcuma longa Linn.) dan temulawak (Curcuma xanthorrhiza Roxb.) sebagai tanaman obat herbal potensial memiliki distribusi luas di wilayah Indonesia yang dapat berpengaruh terhadap pola keragaman genetiknya. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pola keragaman genetik dari 12 sampel genus Curcuma yang berasal dari berbagai daerah di Pulau Jawa. Penelitian diawali dengan optimasi isolasi DNA dan amplifikasi DNA, hingga analisis lokus dan konstruksi pohon filogenetik menggunakan metode UPGMA (Unweighted Pair Group Method Arithmatic Mean) dari software NTSYS. Modifikasi protokol isolasi DNA dengan penambahan Proteinase K setelah proses inkubasi dan RNAse setelah proses pencucian menunjukkan hasil paling baik. DNA yang diisolasi memiliki ukuran berkisar pada 9000 bp dengan kualitas pita yang cukup baik. Amplifikasi DNA dengan 20 primer acak terpilih pada 7 sampel kunyit menghasilkan 278 pita DNA dari 177 lokus, dan pada 5 sampel temulawak menghasilkan 184 pita DNA dari 143 lokus yang seluruhnya merupakan pita polimorfik. Analisis kemiripan genetik 7 varietas Curcuma longa Linn. menunjukkan nilai koefisien kemiripan genetik sebesar 42.37% - 94.35% dan 19.58% - 85.31% pada 5 varietas Curcuma xanthorrhhiza Roxb. Hasil pengelompokan pada nilai koefisien kemiripan genetik 51.65% dan 33.17% menunjukkan bahwa 7 varietas kunyit dan 5 varietas temulawak yang diteliti berasal dari dua kelompok besar.