Keragaman Genetik Plasma Nutfah Kelapa Indonesia Dan Penentuan Identitas Kelapa Hibrida Berdasarkan Marka Molekuler

Abstract

Keragaman genetik plasma nutfah kelapa yang ada di Indonesia sangat tinggi, sebagian besar populasi tersebut telah dikoleksi oleh Balai Penelitian Palma, Manado. Namun, kajian genetik untuk semua aksesi kelapa kurang lengkap. Informasi keragaman dan hubungan genetik tanaman kelapa menjadi penting dalam strategi pemuliaan tanaman kelapa. Kelapa hasil persilangan terkontrol perlu diidentifikasi secara genetik untuk memastikan kebenaran tetuanya, karena kontaminasi serbuk sari dapat berpotensi menjadi masalah. Penggunaan marka molekuler mampu mendeteksi keragaman genetik aksesi dan menduga kebenaran tetuanya untuk efisiensi waktu yang diperlukan dalam proses seleksi. Rangkaian penelitian dilakukan bertujuan untuk 1) mengembangkan marka SNAP berbasis gen WRKY dengan reaksi multiplex PCR; 2) mengevaluasi keragaman genetik dan struktur populasi kelapa Indonesia dengan marka SNAP berbasis gen WRKY, SUS, SACPD dan ABI; 3) mengevaluasi keragaman genetik dan struktur populasi kelapa Indonesia dengan marka SSR; 4) menganalisis hubungan genetik antara tetua GKN dan DTA dengan hibrida KHINA-1 menggunakan marka SSR; 5) mengidentifikasi marka SSR yang berasosiasi dengan karakter jumlah buah dan komponen buah; dan 6) mengidentifikasi hibrida kelapa kopyor di Pati dan Lampung berdasarkan marka SNAP dan SSR. Penelitian diawali dengan pengembangan marka SNAP berbasis gen WRKY yang divalidasi menggunakan kelapa kopyor. Disain primer SNAP menggunakan tiga puluh lima sekuen bank data NCBI dari gen WRKY2, WRKY6, WRKY7, WRKY19 dan WRKY21. Delapan pasang primer SNAP berhasil didisain. Amplifikasi DNA menggunakan primer SNAP dilakukan dengan metode multiplex PCR. Selanjutnya delapan pasang primer SNAP gen WRKY digunakan untuk analisis keragaman genetik kelapa. Analisis keragaman genetik kelapa Indonesia menggunakan marka bi-alel SNAP berbasis gen WRKY, SUS, SACPD dan ABI3 dilakukan untuk 28 aksesi kelapa Dalam dan 13 aksesi kelapa Genjah. Hasil analisis berdasarkan metode Neighbour Joining menunjukkan ada tiga kelompok utama yang terbagi ke dalam subkelompok berbeda. Umumnya aksesi kelapa Dalam menyebar dengan aksesi yang lain, hanya 2 aksesi yang mengelompok yaitu DBI dan DTE. Hal yang sama juga terjadi pada kelapa Genjah hanya 2 aksesi yang mengelompok (GKN dan GSK). Struktur populasi berdasarkan 16 marka SNAP menunjukkan bahwa populasi kelapa terbagi atas dua subgrup dengan pencampuran alel yang beragam. Keragaman genetik kelapa juga dilakukan dengan marka molekuler multialel yaitu SSR untuk populasi yang sama. Hasil analisis keragaman genetik kelapa Indonesia menggunakan 20 marka SSR menunjukkan bahwa terdapat keragaman genetik yang sangat tinggi pada populasi uji. Analisis filogenetik berdasarkan metode Neighbour Joining menghasilkan sembilan kelompok yang terdiri atas subkelompok yang berbeda. Pengelompokkan kelapa Dalam dan Genjah lebih banyak bercampur dengan aksesi yang lain dalam satu kelompok. Hal ini diduga sebagai akibat telah terjadi persilangan alami antar individu. Keragaman genetik kelapa Dalam lebih tinggi dibandingkan kelapa Genjah karena sistem penyerbukan kelapa Dalam menyerbuk silang, sedangkan kelapa Genjah menyerbuk sendiri. Struktur populasi berdasarkan marka SSR membagi populasi kelapa menjadi dua subgrup. Percobaan analisis hubungan genetik tetua dengan hibrida KHINA-1 menggunakan 19 marka SSR. Hubungan kekerabatan antar populasi kelapa GKN dan DTA yang sangat jauh dan tingkat heterogenitas yang tinggi antar individu kelapa DTA memberikan harapan bahwa populasi hibrida hasil persilangan antar keduanya dapat menghasilkan hibrida yang sangat heterogen sehingga diharapkan lebih baik dibandingkan kedua tetuanya sebagai akibat terjadinya heterosis. Pengelompokkan populasi tetua dan KHINA-1 dengan metode Neighbour Joining menghasilkan lima kelompok. Individu KHINA-1 di kelompok I, IV, dan V merupakan illegitimate hybrid karena mempunyai kemiripan genetik yang tinggi dengan tetua GKN (Kelompok I) atau DTA (Kelompok IV dan V) sedangkan individu KHINA-1 pada kelompok II dan III yang memiliki alel kedua tetuanya merupakan individu legitimate hybrid. Analisis marka tunggal digunakan untuk mengidentifikasi lokus marka SSR yang berasosiasi dengan karakter jumlah buah dan komponen buah KHINA-1. Sebanyak 35 individu legitimate hybrid KHINA-1 dilakukan pengamatan jumlah buah dan komponen buah. Parameter komponen buah terdiri dari: berat buah utuh, berat buah tanpa sabut, berat buah tanpa air, berat daging buah dan tebal daging buah. Data pengamatan digabungkan dengan data genotyping marka SSR pada penelitian hubungan genetik tetua dengan hibrida KHINA-1, kemudian dianalisis menggunakan piranti lunak SAS versi 9.1. Hasil asosiasi marka tunggal diperoleh dua lokus (CNZ 21 dan CNZ 51) berkorelasi positif dengan karakter jumlah buah per tandan. Lokus CnCir 87 berasosiasi dengan karakter berat buah utuh dan berat buah tanpa sabut, sedangkan karakter tebal daging buah berasosiasi dengan lokus CnCir 56. Dua karakter lain (berat buah tanpa air dan berat daging buah) tidak menunjukkan adanya asosiasi dengan lokus marka SSR yang diuji. Identifikasi hibrida kopyor menggunakan marka SNAP berbasis gen WRKY, SUS, SACPD, ABI3 dan marka SSR telah dilakukan untuk persilangan kelapa kopyor di Pati dan Lampung. Seleksi 16 primer SNAP dan 20 primer SSR dilakukan untuk membedakan tetua betina dan jantan. Hasil seleksi primer SNAP untuk membedakan tetua betina dan tetua jantan, ada 4 primer gen WRKY (WRKY6#1, WRKY6#3, WRKY19#1 dan WRKY21#3) untuk persilangan di Pati, dan 2 primer gen WRKY (WRKY19#1 dan WRKY21#3) untuk persilangan di Lampung. Primer-primer tersebut digunakan untuk mengamplifikasi DNA hibrida kopyor di Pati dan Lampung. Marka SNAP berbasis gen SUS, SACPD, ABI3 tidak digunakan untuk identifikasi hibrida kopyor karena teruji tidak dapat membedakan tetua betina dan tetua jantan. Untuk primer SSR diperoleh 4 primer (CNZ 21, CNZ 51, CnCir 56 dan CnCir A9) yang dapat digunakan untuk identifikasi hibrida kopyor. Identifikasi hibrida koypor dengan marka SNAP dan SSR menunjukkan bahwa persilangan di Pati hanya sebagian progeni yang legitimate hybrid sedangkan persilangan di Lampung semua progeni merupakan individu legitimate hybrid. Identifikasi hibrida kelapa Kopyor di Lampung memiliki tingkat keberhasilan persilangan lebih tinggi dibandingkan di Pati. Rata-rata persentasi persilangan di Lampung mencapai 84.4% (total 36 individu) legitimate hybrid dan 15.6% (total 7 individu) illegitimate hybrid, sedangkan di Pati hanya mencapai 63.5% (total 127 individu) legitimate hybrid dan 36.5% (total 73 individu) illegitimate hybrid. Kata