Analisis Morfometrika Geometris pada Variasi Bentuk Kantong antar Jenis Nepenthes L. (Nepenthaceae).

Abstract

Bentuk kantong antar spesies Nepenthes bervariasi, sehingga menjadi salah satu karakter penting untuk identifikasi. Namun, deskripsi karakter bentuk kantong secara verbal dapat bersifat subyektif dan ditafsirkan berbeda sehingga dapat menyebabkan ketidaktepatan dalam identifikasi spesies. Variasi bentuk kantong dapat dijelaskan secara lebih obyektif dan tepat melalui analisis kuantitatif. Penelitian ini bertujuan menggunakan pendekatan morfometrika geometris untuk menganalisis secara kuantitatif variasi bentuk kantong antar spesies, antar hybrid dengan tetuannya, dan antar specimen herbarium dengan specimen segar, serta membangun sistem identifikasi Nepenthes menggunakan machine learning. Penelitian ini menggunakan 252 gambar kantong Nepenthes dari 5 spesies alami (N. gracilis, N. mirabilis, N. reinwardtiana, N. bicalcarata, dan N. rafflesiana) dan 2 spesies hibrid (N. mirabilis x N. rafflesiana dan N. x hookeriana) yang diambil dari Kalimantan Tengah dan Kalimantan Barat. Gambar tersebut menunjukkan bentuk kantong dari spesimen hidup pada tiga sudut pandang berbeda, yaitu atas, depan, dan samping. Analisis outline berbasis Fourier, yaitu elliptical Fourier analysis, dilakukan dengan mengubah geometri outline (gambar bentuk kantong) menjadi variabel kuantitatif (matriks x,y koordinat) yang kemudian ditransformasikan ke bentuk elliptical Fourier coefficient. Data hasil analisis berupa matriks elliptical Fourier coefficients kemudian dieksplor menggunakan principal component analysis (PCA) dan multivariate analysis of variance (MANOVA). Hasil PCA dan MANOVA digunakan untuk mengevaluasi variasi bentuk kantong antar spesies, kemiripan antara hybrid dengan tetuanya, dan perbandingan antara specimen herbarium dengan specimen segar. Algoritma linear discriminant analysis (LDA) yang dipadukan dengan leave-one-out cross-validation (LOOCV) digunakan untuk membangun sistem identifikasi otomatis. Semua analisis menggunakan Momocs Package pada R Statistical Software. Hasil Scatterplot PCA (PC1 dan PC2) menunjukkan bentuk kantong mengelompok berdasarkan spesies, meskipun ada sedikit overlapping antar spesies. Bentuk samping dan depan kantong berbeda antar spesies dengan nilai MANOVA (p<0.05), kecuali bentuk samping kantong N. mirabilis x N. rafflesiana dan N. reindwardtiana (p>0.05). Sementara bentuk penutup kantong (bagian atas) beberapa spesies tidak berbeda (p>0.05). Hasil analisis hibrid menunjukkan bahwa N. mirabilis x N. rafflesiana memiliki bentuk intermediate dengan kedua tetuanya (N. mirabilis dan N. rafflesiana). Sementara itu, bentuk kantong Nepenthes pada specimen herbarium berbeda dengan gambar yamg diambil dari tanaman hidup. Sistem identifikasi otomatis menggunakan algoritma LDA dengan LOOCV menunjukkan bahwa sistem identifikasi yang dikembangkan berdasarkan bentuk bagian depan kantong memiliki tingkat akurasi (90.5%) lebih tinggi dari bentuk bagian samping (84.5%), dan bentuk tutup kantong (85.7%).