Variasi Haplotipe Gen Cytochrome c Oxidase I dan II pada Wereng Hijau Nephotettix virescens (Distant) (Hemiptera: Cicadellidae) Populasi Indonesia.

Abstract

Wereng hijau, Nephotettix virescens (Hemiptera: Cicadellidae) merupakan serangga vektor virus tungro padi yang menginfeksi tanaman padi di Indonesia. Gejala tanaman yang terinfeksi virus tungro menjadi kerdil, warna daun menguning, daun muda menggulung, anakan padi berkurang, dan gabah hampa, sehingga menyebabkan pertumbuhan tanaman terganggu yang berakibat menurunnya produktivitas. Populasi N. virescens memiliki variasi yang berbeda pada karakter morfologi eksternal (kepala, torak, sayap, abdomen, dan tungkai) dan karakter genitalia jantan (aedeagus, jumlah spines (duri) pada aedeagus, dan pygofer) di beberapa wilayah Indonesia. Variasi yang terjadi pada populasi N. virescens kemungkinan dipengaruhi oleh kondisi lingkungan lokal sehingga tidak mengungkapkan pola pengelompokkan berdasarkan geografik. Oleh karena itu, diperlukan identifikasi serangga vektor yang lebih akurat untuk membedakan populasi N. virescens dari berbagai daerah. Pendekatan molekular dengan mempelajari variasi genetik diharapkan dapat mengungkapkan pola pengelompokkan berdasarkan geografik, sehingga dapat digunakan untuk Pemantauan persebaran populasi N. virescens di setiap daerah. Oleh karena itu, database molekular N. virescens sangat diperlukan untuk mengembangkan strategi pengendalian vektor. Informasi variasi genetik dapat digunakan untuk mempelajari asal-usul serangga vektor ketika terjadi dominansi N. virescens di suatu daerah. Marka DNA mitokondria (DNAmt) dapat digunakan untuk mempelajari identifikasi spesies, variasi genetik intra spesies dan hubungan kekerabatan antar spesies. Gen pada DNAmt yang banyak digunakan dalam studi molekular untuk mempelajari variasi genetik dan struktur populasi adalah gen cytochrome c oxidase (COI dan COII). Daerah gen COI dan COII memiliki variabilitas yang rendah, bersifat konservatif, tidak ada insersi dan delesi. Data DNAmt untuk N. virescens di Indonesia belum ada. Oleh karena itu, analisis variasi gen COI dan COII N.virescens di Indonesia perlu dilakukan untuk mendapatkan database serangga tersebut. Penelitian ini bertujuan mempelajari variasi haplotipe gen COI dan COII N. virescens yang dikoleksi dari delapan lokasi di enam provinsi di Indonesia, yaitu Aceh, Jawa Barat, Jawa Tengah, Jawa Timur, Bali, dan Sulawesi Selatan. Tahapan analisis molekular meliputi ekstraksi DNA fase dewasa N. virescens, amplifikasi DNA, perunutan dan alignment DNA. Primer gen COI dan COII N. virescens dirancang berdasarkan complete genome DNAmt N. cincticeps (GenBank no. aksesi KP749836). Analisis bioinformatik dilakukan berdasarkan homologi runutan basa dan asam amino, analisis jarak genetik dan konstruksi pohon filogeni untuk kekerabatan antar populasi. Analisis molekular lain meliputi diversitas haplotipe dan basa, dan analisis struktur genetik populasi. Sebanyak 128 urutan basa gen COI dan COII telah berhasil diperoleh dari 64 individu N. virescens. Hasil alignment dari delapan populasi diperoleh panjang basa gen COI dan COII parsial masing-masing sebesar 735 dan 612 pb. Penelitian ini menemukan 14 dan 10 haplotipe baru dari alignment runutan basa berturutturut untuk COI dan COII. Haplotipe baru hasil penelitian ini telah didaftar ke DNA Data Bank of Japan (DDBJ) dengan nomer aksesi: LC330970 - LC330983 untuk gen COI dan LC330984 – LC330993 untuk gen COII. Variasi basa yang terjadi pada 14 haplotipe gen COI dan ke-10 haplotipe gen COII adalah berupa substitusi yang tidak selalu menyebabkan perubahan asam amino. Hasil penelitian menemukan gen COI terdiri atas satu haplotipe umum dan 13 haplotipe spesifik, sedangkan gen COII ditemukan dua haplotipe umum dan delapan haplotipe spesifik. Haplotipe umum ditentukan berdasarkan runutan basa yang ditemukan disemua lokasi sampel yang diteliti, yaitu haplotipe 1 (HT1) untuk gen COI sedangkan HT1 dan HT2 untuk gen COII. Dengan adanya haplotipe umum ini dimungkinkan terjadi aliran gen antara populasi-pupulasi wereng hijau tersebut dan HT1 mungkin merupakan haplotipe nenek moyang N. virescens. Haplotipe spesifik (haplotipe unik untuk masing-masing daerah) pada gen COI dan COII dapat dikelompokkan masing-masing menjadi empat dan tiga haplotipe spesifik pulau. Keempat haplotipe spesifik N. virescens yang ditemukan di gen COI dapat digunakan untuk mewakili daerah Jawa, Sumatera, Bali, dan Sulawesi, sedangkan tiga haplotipe spesifik gen COII berasal dari Jawa, Sumatera, dan Sulawesi. Diversitas genetik delapan populasi N. virescens menunjukkan bahwa nilai rata-rata diversitas haplotipe gen COI dan COII relatif moderat (Hd = 0.546) sampai tinggi (Hd = 0.665) dengan diversitas basa rendah (Л = 0.00204 dan 0.00208). Nilai Fst menunjukkan bahwa populasi Kutacane, Wonosobo, dan Sidrap mempunyai aliran gen yang rendah dibandingkan populasi lainnya yang kemungkinan disebabkan adanya isolasi geografik (misalnya pegunungan, jarak antar populasi dan lautan). Konstruksi pohon filogeni N. virescens menunjukkan bahwa gen COI lebih memberikan sinyal genetik dibandingkan gen COII dengan terbentuk dua kelompok yaitu kelompok 1 Sundaland untuk daerah Sumatera, Jawa, dan Bali dan kelompok 2 untuk daerah Sulawesi. Oleh karena itu, hasil penelitian ini dapat menunjukkan bahwa runutan gen COI lebih efektif digunakan sebagai penanda atau marka untuk identifikasi spesies N. virescens di masing - masing daerah. Hasil penelitian ini diharapkan dapat digunakan untuk menjelaskan jika terjadi sebaran haplotipe N. virescens dari daerah native tungro ke daerah non-native.