TUGAS II
MATA KULIAH REKAYASA TANAMAN III
Seleksi marka molekular dan Aplikasi MAS pada tanaman Cabai
dengan karakter target ketahanan terhadap Busuk buah
(Colletotrichum sp).
AGROTEKNOLOGI - E
KELOMPOK 1
HEDI PARAMITA 150510100157AHMAD ZEIN 150510110011VALENTINA
NAIBAHO 150510100105AHMAD DANNY H150510110131
PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGIFAKULTAS PERTANIANMEI, 2013
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan YME yang telah
memberikan rahmat dan kuasa-Nya, sehingga penulis dapat menyusun
dan menyelesaikan makalah yang berjudul Pemetaan QTL untuk karakter
ketahanan terhadap penyakit Busuk Buah. ini. Penyusunan makalah ini
bertujuan untuk melengkapi Tugas Mata Kuliah Rekayasa Tanaman III
pada Program Studi Agroteknologi Fakultas Pertanian, Universitas
Padjadjaran.Dalam penyusunan makalah ini, penulis menyadari
sepenuhnya apabila tanpa bantuan, bimbingan dan dukungan dari
berbagai pihak tidak akan dapat terselesaikan dengan baik. Oleh
karena itu, penulis menyampaikan terima kasih kepada :1. Dosen mata
kuliah Rekayasa Tanaman III, yaitu Bapak Suseno yang telah
memberikan izin kepada penulis dalam proses penyusunan makalah
ini.2. Semua pihak yang telah memberikan bantuan moral maupun
spiritual kepada penulis, baik secara langsung maupun tidak
langsung.Penulis mengharapkan saran dan kritik dari pembaca agar
makalah ini menjadi lebih baik. Demikian, semoga makalah Rekayasa
Tanaman III ini dapat bermanfaat bagi pembaca
Jatinangor, Mei 2013
Penulis
DAFTAR ISIKATA PENGANTAR..1DAFTAR ISI2BAB I
PENDAHULUAN....3Latar Belakang..3Tujuan...4BAB II PEMBAHASAN5BAB
III KESIMPULAN20DAFTAR PUSTAKA..21
BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar Belakang
Cabai (Capsicum annuum L.) merupakan salah satu komoditas
unggulan hortikultura Indonesia. Menurut data Badan Pusat Statistik
(BPS), produksi cabai tahun 2011 lalu telah mencapai 888.852 ton
dan rata-rata produktivitas 7,34 ton per ha. Dibandingkan tahun
2010, terjadi kenaikan produksi sebesar 81.692 ton atau naik 10,12
%. Kenaikan disebabkan adanya kenaikan produktivitas 0,76 ton per
hektare (11,55%). Untuk meningkatkan hasil penjualan dan produksi
sehingga meningkatkan ekspor yaitu dengan menjaga kualitas cabai,
cabai di Indonesia rentan terhadap antraknosa. Disebabkan oleh
curah hujan yang tinggi (Zahara dan Harahap, 2007) dan belum
digunakan varietas tahan secara luas. Penyakit antraknosa dapat
menurunkan kualitas bahkan kerusakan hingga 85% disebabkan oleh
pathogen jamur Collelotrichum spp. Gejala serangannya yaitu pada
daun terdapat bercak coklat, dan berair, sedikit terbenam, serta
bercak coklat kehitaman pada buah kemudian buah lama kelamaan akan
membusuk. Usaha yang biasa dilakukan petani untuk menekan penyakit
antraknosa dengan penggunaan fungisida. Penggunaan pestisida secara
berlebihan mengakibatkan resiko kesehatan meningkatkan biaya
produksi, serta kerusakan lingkungan. Antraknosa pada cabai
disebabkan oleh genus Colletotrichum, yang digolongkan menjadi enam
spesies utama yaitu Colletotrichum gloeosporioides, C. acutatum, C.
dematium, C. capsici dan C. coccodes (Kim, Oh dan Yang, 1999). Dari
enam spesies tersebut, C. gloeosporioides dan C. acutatum
menyebabkan kerusakan pada buah dan kehilangan hasil paling besar
(Yoon, 2003).Oleh karena itu penggunaan varietas yang resisten
merupakan cara yang tepat untuk mengatasi masalah penyakit
antraknosa.Sifat ketahanan terhadap antraknosa merupakan karakter
metric yang menampilkan pola variasi yang kontinu (kuantitatif).
Variasi tersebut disebabkan oleh segregasi simultan dari beberapa
gen yang mempengaruhi suatu karakter dan oleh factor bukan genetic.
Gen-gen pengendali ketahanan terhadap antraknosa dapat bersifat
aditif, dominan atau epistatis ( Rawal et al., 1983;Cheema et al.,
1984; Park et al., 1990 ). Selain itu, gen pengendali sifat
ketahanan terhadap antraknose memiliki nilai heritibilitas yang
rendah ( Sanjaya et al., 2001) dan ekspresinya selalu berubah
tergantung keadaan lingkungan. Hal tersebut membuat pemuliaan
secara konvensional sulit dilakukan.
Sebelum peta genetic tanaman tersedia, sifat kuantitatif
dianalisis menggunakan model-model biometrika. Pendekatan
biometric, walaupun penurunannya secara deskriptif, ternyata tidak
menerangkan pengaruh lokus kuantitatif. Pengembangan peta genetic
berkerapatan tinggi, yang terdiri atas markah molekuler telah
memungkinkan untuk mengidentifikasi lokus-lokus yang mempengaruhi
sifat kuantitatif pada berbagai tanaman. Lokus-lokus sifat
kuantitatif yang teridentifikasi dengan bantuaan penanda molekuler
dan dapat dipetakan disebut quantitative trait loci (QTL).Beberapa
peta genetic cabai telah dipublikasikan oleh beberapa peneliti (
Tanksley et al., 1989; Prince et al., 1999; ben Chaim et al.,
2001). Pada awalnya, peta genetic menggunakan markah isozim. Namun,
karena ketersediaan markah isozim sangat sedikit dan jarang terjadi
segregasi maka digunakan markah molekuler. Genetika molekuler ini
berkembang terus dan kini penanda molekuler yang banyak digunakan
untuk membangun peta genetic cabai adalah RFLP, RADP dan AFLP1.2
TujuanMembuat peta keterpautan genetic berdasarkan persilangan
interspesifik antara Jatilaba ( C.annuum) dan PI 315023 (C.
chinense) dengan menggunakan AFLP dan SSRs/SSLP. Kemudian
diidentifikasi poligen ( QTL) yang terkait dengan sifat ketahanan
antraknose dengan cara memadukan data hasil pengamatan di
laboratorium dengan markah-markah molekuler yang terdapat pada peta
genetic.
BAB IIPEMBAHASAN2.1 Pemilihan Tetua
Tetua yang dipilih adalah Jatilaba ( C. annuum) dan PI 315023 (
C. chinense). Jatilaba sebagai tetua rentan dan PI 315023 sebagai
tetua tahan terhadap penyakit antraknose.2.2 Metode Persilangan
PI315023Jatilaba X
F1 diselfing
F2 365 tanaman
F3
Sebanyak 145 individu dalam populasi F2 dan kedua tetua
dikoleksi daunnya untuk keperluan analisis genetik. Data genetik
diperoleh melalui isolasi DNA genom dan dianalisis dengan
menggunakan markah AFLP dan mikrosatelit2.3 MAS (Marker Assisted
Selection)Pemuliaan tanaman merupakan suatu metode yang
mengeksploitasi potensi genetik tanaman untuk memaksimumkan
ekspresi dari potensi genetik tanaman pada suatu kondisi lingkungan
tertentu (Guzhov 1989; Stoskopf et al. 1993). Tujuan pemuliaan
tanaman adalah memaksimalkan potensi genetic tanaman melalui
perakitan kultivar unggul baru yang berdaya hasil dan berkualitas
tinggi, resisten terhadap kendala biotik dan abiotik (Shivanna dan
Sawhney1997; Mayo 1980).Teknologi pemuliaan konvensional telah lama
dikenal manusia seperti seleksi tanaman melalui fenotipnya dan
sejauh ini berhasil meningkatkan produksi tanaman dan masih mampu
memenuhi pangan penduduk bumi saat ini. Pemuliaan konvensional
memiliki keterbatasan seperti waktu yang diperlukan untuk
mengintrogresikan gen-gen yang diinginkan. Teknologi maju seperti
MAS sangat diperlukan untuk mengatasi keterbatasan pada teknik
pemuliaan karena dengan pemuliaan konvensional tidak akan mampu
mengatasi permasalahan-permasalahan pangan pada masa depan. Markah
molekuler yang pertama kali dikenal adalah markah protein yang
secara genetik dikenal sebagai markah isozim (Hunter dan Markert
1957). Meskipun markah ini telah banyak digu-nakan dalam analisis
genetik tanaman, namun dalam perkembangannya, markah isozim
masihsangat terba-tas jumlahnya. Selain itu, beberapa sistem enzim
ter-tentu dipengaruhi oleh regulasi perkembangan jaring-an, yaitu
hanya mengekspresikan suatu sifat pada ja-ringan tertentu.Kedua
faktor tersebut merupakan ken-dala utama penggunaan markah isozim
dalam meng-eksploitasi potensi genetik tanaman (Hamrick dan Gode
1989).Dengan semakin berkembangnya ilmu pengetahuan, maka pada awal
tahun 1980-an ditemukan teknologi molekuler yang berbasis pada DNA.
Markah molekuler tersebut dapat menutupi kekurangan dari markah
isozim, karena jumlah yang tidak terbatas dan dapat melingkupi
seluruh genom tanaman, tidak dipengaruhi oleh regulasi perkembangan
jaringan, sehingga dapat dideteksi pada seluruh jaringan, dan
memiliki kemampuan yang sangat tinggi dalam menangkap keragaman
karakter antar individu (Smithdan Smith 1992).Pemanfaatan markah
DNA sebagai alat bantu seleksi Marker Assisted Selection (MAS)
lebih menguntungkan dibandingkan dengan seleksi secara fenotipik.
Seleksi dengan bantuan markah molekuler didasarkan pada sifat
genetik tanaman saja, tidak dipenga-ruhi oleh faktor lingkungan.
Dengan demikian, kegiatan pemuliaan tanaman menjadi lebih tepat,
cepat, dan relatif lebih hemat biaya dan waktu. Seleksi
berdasar-kan karakter fenotipik tanaman di lapang memiliki
be-berapa kelemahan seperti yang disarikan oleh Lamadji et al.
(1999), di antaranya (1) memerlukan waktu yang cukup lama, (2)
kesulitan memilih dengan tepat gen-gen yang menjadi target seleksi
untuk diekspresikan pada sifatsifat morfologi atau agronomi, (3)
rendah-nya frekuensi individu yang diinginkan yang berada dalam
populasi seleksi yang besar, dan (4) fenomena pautan gen antara
sifat yang diinginkan dengan sifat tidak diinginkan sulit
dipisahkan saat melakukan persilangan.Marker assisted
selection(MAS) merupakan metode seleksi yang mengacu pada
pemanfaatan marka DNA yang berpautan dengan lokus target, sebagai
alat untuk menduga dan membantu seleksi penotipe sifat yang menjadi
target pemuliaan. Marka DNA mampu menduga secara akurat keberadaan
suatu fenotipe.Tiga tipe markah :1. markah yang berdasarkan pada
hibridisasi DNA seperti Restriction Fragment Length Polymorphism
(RFLP).2. markah yang berda-sarkan pada reaksi rantai polymerase
(Polymerase Chain Reaction, PCR) dengan menggunakan sekuen-sekuen
nukleotida sebagai primer, seperti Randomly Amplified Polymorphic
DNA (RAPD), dan Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP);
dan3. markah yang berdasarkan pada PCR dengan menggunakan primer
yang menggabungkan sekuen komplemen-ter spesifik dalam DNA sasaran,
seperti Sequence Tagged Sites (STS), Sequence Characterized
Amplified Regions (SCARs), Simple Sequence Repets (SSRs) atau
mikrosatelit (microsatellites), dan Single Nucleotide Polymorphism
(SNPs).Kriteria marka genetik:1. Marka harus mampu membedakan kedua
tetua2. Ciri marka diwariskan secara sama dan akurat dari tetua ke
turunannya.Setiap markah memiliki kelebihan dan kekurangan
masing-masing dalam pembahasan makalah ini yang dipilih adalah
markah mikrosatelit atau SSR dan markah AFLP. a. Mikrosatelit atau
SSRMarkah mikrosatelit merupakan sekuen DNA yang bermotif pendek
dan diulang secara tandem dengan 2 sampai 5 unit nukleotida yang
tersebar dan me-liputi seluruh genom, terutama pada organism
eukariotik. Akhir-akhir ini, mikrosatelit banyak digunakan untuk
karakterisasi dan pemetaan genetic tanaman, di antaranya jagung,
padi, anggur, kedelai, jawawut, gan-dum, dan tomat (Gupta et al.
1996; Powell et al. 1996). Pasangan primer mikrosatelit(forward dan
reverse) diamplifikasi dengan PCR berdasarkan hasil konser-vasi
daerah yang diapit (flanking-region) markah untuk suatu gen pada
kromosom. Menurut Powell et al. (1996), beberapa pertimbangan untuk
penggunaan markah mikrosatelit dalam studi genetik di antaranya (1)
markah terdistribusi secara melimpah dan merata dalam genom,
variabilitasnya sangat tinggi (banyak alel dalam lokus), sifatnya
kodominan dan lokasi ge-nom dapat diketahui; (2) merupakan alat uji
yang memiliki reproduksibilitas dan ketepatan yang sangat tinggi;
(3) merupakan alat bantu yang sangat akurat untuk membedakan
genotipe, evaluasi kemurnian benih, pemetaan, dan seleksi genotip
untuk karakter yang diinginkan; (4) studi genetik populasi dan
analisis diversitas genetik. Kelemahan teknik ini adalah markah SSR
tidak tersedia pada semua spesies tanaman, sehingga untuk merancang
primer baru membutuhkan waktu yang lama dan biaya yang cukup
mahal.b. AFLP
Markah AFLP merupakan jenis markah yang berdasarkan pada
amplifikasi selektif dari potongan DNA hasil restriksi genomik
total dengan enzim restriksi endonuklease. Hasil amplifikasi
tersebut dipisahkan dengan elektroforesis, kemudian divisualisasi
dengan menggunakan otoradiografi atau pewarnaan perak (silver
staining) (Vos et al. 1995). Sebenarnya markah ini mirip markah
RAPD, tetapi primernya spesifik dan jumlah pitanya lebih banyak.
Markah AFLP dikategorikan sebagai markah kodominan, walaupun pada
kenyataannya seringkali diperlakukan sebagai markah dominan. Hal
ini diakibatkan sulitnya membedakan intensitas pita antara dominan
homozigot dari heterozigot (Setiawan et al. 2000). Keunggulan
teknik AFLP menurut Vos et al. (1995), antara lain (1) tidak
memerlukan informasi sekuen dari genom dan perangkat (kit)
oligonukleotida yang sama ketika dilakukan analisis dan dapat
diaplikasikan pada semua spesies tanaman; (2) hasil amplifikasinya
stabil, tingkat pengulangan dan variabilitasnya sangat tinggi; (3)
memiliki efisiensi yang sangat tinggi dalam pemetaan lokus, karena
sekali amplifikasi dapat meliputi beberapa lokus; (4) dapat
digunakan untuk menganalisis sidik jari semua DNA dengan
mengabaikan kompleksitas dan asal usulnya; (5) da-pat bertindak
sebagai jembatan antara peta genetik dan peta fisik pada kromosom.
Keterbatasan dari teknik AFLP adalah cara aplikasinya relatif lebih
rumit, sehingga memerlukan waktu lebih lama, keterampilan khusus,
serta pengadaan alat dan bahan sangat mahal.Tabel. 2.1NoKarakter
TargetMarka Molekuler Lokasi di LokusReferensi
1Ketahanan Penyakit AntraknosaMikrosatelit dan AFLPE37M51184cCD,
P11M48139CD, P11M48214CD, dan P11M48217CDSanjaya, et al. 2002
2.4 Isolasi DNADNA diisolasi dari jaringan daun muda dengan
prosedur miniprep method yang dikembangkan oleh Heusden et al.
(2000).2.5 Analisis AFLPReaksi AFLP dilakukan mengikuti prosedur
Vos et al. (1995) dengan dua enzim restriksi yang berbeda, yaitu
PstI/MseI, yaitu P11M47, P11M48, P11M49, P11M50, P11M51, P11M54,
P11M61, P14M48,P14M49,P14M50, P14M58, P14M61, P17M48 dan P37M49.
Kombinasi primer Eco RI/MseI yang digunakan adalah E37 M51. Enzim
restriksi, adapter dan primer pada table 1.PCR1. Pada tahap pra
amplifikasi, setiap primer ditambahkan satu nukleotida selektif dan
setelah diamplifikasi, campuran reaksi diencerkan 20 kali2. 12,5l
campuran reaksi pra-amplifikasi digunakan untuk amplifikasi
final.3. Fragmen amplifikasi dipisahkan pada gel poliakrilamid4.
Pada awal program PCR tahap pra-amplifikasi, DNA diupayakan
terdenaturasi dengan cara mengatur suhu pada 720C selama 2 menit.5.
Kemudian, denaturasi DNA dilakukan pada suhu 940C selama 20 detik,
penempelan pada 56 0C selama 30 detik dan sintesis pada 720C selama
2 menitProses amplifikasi dilakukan 19 siklus dan profil reaksi
pada amplifikasi final dilakukan dua tahap. Tahap pertama, meliputi
8 siklus, yaitu 5 detik denaturasi pada 940 C, 30 detik penempelan
pada 65 0C, dan sintesis selama 2 menit pada 720C. tahap kedua
sebanyak 22 siklus, yaitu 5 detik denaturasi pada 940C, 30 detik
penempelan pada 560C dan sintesis selama 2 menit pada 720C.
2.6 Analisis SSRs/SSLPReaksi SSRs/SSLP menggunakan 12 tipe
markah mikrosatelit, yaitu CAMS1, CAMS12, CAMS13, CAMS15, CAMS20,
CAMS22, CAMS23, CAMS3, CAMS4, CAMS6, CAMS7 dan CAMS8. Primer untuk
reaksi SSRs/SSLP diperoleh dari Istvan, yaitu primer MDMADSI
sebagai titik awal sintesis nukleotida yang digunakan dalam reaksi
SSRs/SSLP terdiri atas dua arah, yaitu primer F dan primer R.
PCRProses PCR berlangsung dengan menggunakan mesin MJ Research
PTC-200.1. Sebanyak1 l DNA template (5 ng) ditambahkan ke dalam 19
l campuran reaksi PCR (2l 10x Promega bufer + 1,6 l MgCl2 (25 mM) +
10,9 l MQ + 0,4 l dNTPs (10 mM) + 2 l primer F + 2l primer R + 0,1
l Promega Taq). Volume total campuran reaksi adalah 20 l2. Profil
reaksi PCR terdiri atas suhu awal 940 C selama 3 menit, untuk
denaturasi DNA 30 detik pada 940 C, penempelan 30 detik pada 550 C,
dan sintesis 60 detik pada 72o C. Tahapan proses ini meliputi 34
siklus. Tahapan proses ini meliputi 34 siklus3. Pada siklus
terakhir, proses pemanjangan (extention) basa diperlama menjadi
10-30 menit pada suhu 720 C4. Selanjutnya, produk PCR di-loading
pada 2,5% gel agarose untuk mengetahui kualitas hasil
pra-amplifikasi5. Produk praamplifikasi yang berkualitas akan
memunculkan pola pita berupa smear, selanjutnya produk PCR
di-loading pada gel poliakrilamid.ElektroforesisProses
elektroforesis dengan gel poliakrilamid berlangsung pada mesin
ABI-377 Genetic Analyzer. Visualisasi reaksi SSRs/SSLP menggunakan
Primer F yang dilabel dengan fluororescein. Label fluororescein
juga diaplikasikan pada primer EcoRI dan PstI dalam reaksi AFLP.2.7
Analisis Keterpautan GenetikProduk PCR hasil reaksi SSRs/SSLP
bersama-sama dengan produk PCR hasil reaksi AFLP dielektroforesis
pada gel poliakrilamid. Sinyal fragmen SSRs/SSLP dan AFLP sepanjang
100-500 pb diskor sebagai dominan atau kodominan dengan menggunakan
piranti lunak AFLP Image Analysis yang dikembangkan oleh Keygene,
Belanda. Markah mikrosatelit diberi nama diikuti dengan posisi
fragmen pada gel, sedang markah AFLP diberi nama sesuai dengan nama
kedua kombinasi primer (misalnya E37M51) diikuti dengan posisi
fragmen pada gel. Untuk membangun peta genetik, 145 individu
tanaman dipilih secara acak dari suatu populasi F2. Keterpautan
markah, pendugaan susunan yang paling tepat pada peta kromosom, dan
posisi markah dalam peta yang berhubungan dengan susunan tersebut
secara simultan dihitung dengan JoinMap 3.0 berdasarkan metode
weighted least square (WLS). Dua markah dikatakan terpaut apabila
nilai LOD > 5,0 dan jarak antara keduanya < 30 cM. Ini
berarti semua pasangan markah yang terpaut secara statistik dinilai
dengan LOD > 5,0 dan _ < 30 cM (fungsi pemetaan menurut
Kosambi, 1944).
2.8 Peta Keterpautan GenetikPeta keterpautan genetik hasil
persilangan antara Jatilaba (C. annuum) dan PI 315023 (C. chinense)
terdiri atas 238 penanda molekuler (20 markah mikrosatelit dan 218
markah AFLP) yang bersegregasi dan terdistribusi ke dalam 23
kelompok pautan dengan panjang total peta 982 cM (Gambar 1). Dengan
ratarata kerapatan markah 4 cm, diperkirakan markah telah menutupi
sekitar 79% dari keseluruhan genom cabai.Di antara markah molekuler
yang digunakan, markah informatif paling banyak dihasilkan dari
penanda AFLP. Delapan puluh markah AFLP yang terdeteksi bersifat
kodominan. Hal ini sangat menguntungkan dalam pembuatan peta
genetik karena markah dominan menghasilkan nilai LOD yang rendah.
Apabila markah kodominan tidak ditemukan atau tidak tersedia pada
populasi F2 yang digunakan, dianjurkan untuk menggunakan tipe
populasi double haploid (DH) atau recombinant inbreed line (RIL)
dalam pemetaan genetik. Penanda AFLP akhir-akhir ini banyak
diaplikasikan untuk membangun peta genetik cabai (Tanksley et al.,
1992; Livingstone et al., 1999; Ben Chaim et al., 2001). Di antara
peta genetik cabai, peta yang dibangun Livingstone et al. (1999)
adalah yang paling lengkap karena mengandung 1007 markah molekuler
yang terhampar sepanjang 1245 cM. Markah P14M50-88j yang terdapat
pada kelompok pautan I dalam peta ini juga terdapat pada kromosom 7
dalam peta Ben Chaim et al. (2001). Markah tersebut dilaporkan
terpaut dengan QTL pengendali sifat waktu pemasakan buah (ripening
date). Markah AFLP yang digunakan dalam pembuatan peta ini juga
terdapat dalam peta genetik tomat yang dilaporkan Haanstra et al.
(1999). Sebagian besar peta Haanstra et al. (1999) dibangun dari
markah EcoRI/ MseI, sedangkan pada penelitian ini digunakan markah
AFLP yang berasal dari PstI/MseI karena markah tersebut cenderung
lebih menyebar ke seluruh genom dibanding markah EcoRI/MseI yang
cenderung mengumpul (Haanstra et al., 1999). Pada pembuatan peta
genetik awal, diperlukan markah yang menyebar sepanjang genom.
Selain itu, penggunaan PstI/MseI dapat menurunkan kerumitan
pita/sinyal sehingga mempermudah proses penyekoran (Baret dan
Kidwell, 1998). Sebaliknya, markah-markah yang terpusat diperlukan
untuk menjenuhkan daerah genom. Markah AFLP yang terdapat dalam
peta Haanstra et al. (1999) dan dalam peta ini adalah P14M49-284,
P14M50-296, P14M50-354, dan P14M50-356. Pada peta Haanstra et al.
(1999), markah P14M49-284j dan P14M50-296jCD terdapat dalam satu
kelompok pautan, yaitu kelompok pautan 1, namun dalam peta ini
kedua markah tersebut terpisah ke dalam kelompok pautan yang
berbeda, yaitu kelompok pautan O dan J. Markah P14M50-354jCD
terletak pada kelompok pautan 7 pada peta Haanstra et al. (1999),
tetapi tidak tercakup dalam peta ini. Markah P14M50-356cCD berada
pada kelompok pautan 12 dalam peta Haanstra et al. (1999), tetapi
dalam peta ini terletak pada kelompok pautan M.
Gambar 1. Peta keterkaitan genetik Capsicum spp. dengan 238
markah AFLP dan mikrosatelit yang tersebar ke dalam 23 kelompok
pautan. Angka di sebelah kiri dari setiap kelompok pautan mewakili
jarak peta dalam cM menurut fungsi pemetaan Kosambi. Markah yang
terkait dalam peta memiliki nilai LOD minimal 5,0. Nama-nama lokus
terletak di sebelah kanan kelompok pautan.
Gambar 1. (lanjutan)
Gambar 1. (lanjutan)
Markah yang sama bisa ditempatkan pada kelompok pautan yang
berbeda karena posisi dan jarak markah yang sama dapat berbeda pada
setiap peta genetik. Berdasarkan hal ini maka kelompok pautan belum
dapat dinyatakan sebagai kromosom. Hal yang sama dinyatakan oleh
Livingstone et al. (1999) untuk menyetarakan kelompok pautan
sebagai nomor kromosom dalam peta genetik. Hal tersebut antara lain
disebabkan oleh: (1) tipe populasi yang digunakan (interspesifik,
intraspesifik, double haploid, RIL, back cross); (2) piranti lunak
yang diterapkan untuk analisis data (JoinMap, MapMaker); (3) nilai
heritabilitas sifat yang dituju (sifat dengan nilai heritabilitas
rendah cenderung memiliki QTL yang berubah tergantung keadaan
lingkungan); dan (4) fungsi pemetaan yang digunakan (Haldane atau
Kosambi). Pada frekuensi rekombinasi yang sama, fungsi pemetaan
Haldane akan menghasilkan jarak markah dalam peta yang lebihpanjang
daripada fungsi pemetaan Kosambi. Apapun perbedaan yang terdapat
dalam peta genetik cabai, dengan menggunakan markah orthologus
dimungkinkan untuk melengkapi atau menyempurnakan peta yang ada.
Namun, markah orthologus yang terdeteksi dalam peta ini relatif
sedikit, sehingga belum cukup untuk mengintegrasikan peta.
Pengintegrasian peta diharapkan dapat melengkapi dan menyempurnakan
peta genetik Capsicum seperti peta genetik tanaman Solanaceae
terutama tomat. Keberadaan markah yang sama dalam peta Haanstra et
al. (1999) dan dalam peta ini memperkuat hipotesis bahwa antara
struktur genetik cabai dan tomat terdapat segmen genom yang sama.
Menurut Livingstone et al. (1999), segmen genom yang sama bisa
terletak pada kromosom/kelompok pautan yang sama atau berbeda.
Beberapa penelitian membuktikan bahwa spesies cabai dan tomat
memiliki lokus yang sama dan mungkin mengendalikan sifat yang sama
(Prince et al., 1993; Livingstone et al., 1999; Ben Chaim et al.,
2001). Adanya perbedaan genom cabai dan tomat diakibatkan oleh
pemisahan dan penggabungan kembali struktur gen pada kromosom
selama pemecahan menjadi Lycopersicon dan Capsicum. Pemisahan dan
penggabungan kembali struktur gen pada kromosom juga terjadi di
antara dan di dalam spesies Capsicum (Pickersgill, 1997).
2.10 Identifikasi QTL untuk sifat ketahanan
antraknoseLokus-lokus sifat tahan penyakit antraknose pada daerah
kromosom spesifik ditentukan melalui pengujian kosegregasi dengan
lokus markah. Pengujian dilakukan terhadap semua markah yang
bersegregasi yang terdapat dalam peta. Jarak rata-rata markah pada
peta adalah 4 cM dan dinilai sudah mencukupi untuk mendeteksi QTL.
Menurut Tanksley (1993), jarak peta 20 cm masih dimungkinkan untuk
mendeteksi QTL. Dengan menggunakan piranti lunak MapQTL4.0 dan LOD
> 3,0 sebagai tingkat signifikansi minimum untuk mendeteksi QTL,
teridentifikasi enam QTL.Tiga QTL terpaut pada markah yang sama
pada kelompok pautan N (Gambar 2), dan tiga QTL lainnya
masing-masing tersebar pada kelompok pautan G, K, dan L (Gambar 3).
QTL yang terdeteksi sebanyak 6 pada penelitian ini membuktikan
bahwa sifat resisten terhadap antraknose dikendalikan secara
poligenik,yaitu satu gen major dan tiga gen minor. Gen major yang
terdeteksi pada kelompok pautan N merupakan suatu efek pleitrofi.
Efek pleitrofi yaitu satu gen utama yang menghasilkan beberapa
ekspresi sifat yang berbeda, seperti keparahan penyakit, kejadian
penyakit, dan rataan diameter lesio akibat infeksi C.
gloeosporioides dan C. capsici. Efek pleitrofi bisa juga terjadi
karena pengaruh beberapa gen yang mengendalikan ekspresi sifat yang
sama, yaitu sifat ketahanan terhadap penyakit antraknose yang
disebabkan oleh Colletotrichum spp. Dari enam QTL yang terdeteksi,
tiga QTL (satu untuk rataan diameter lesio oleh infeksi C.
gloeosporioides, satu untuk rataan diameter lesio oleh infeksi C.
capsici,
Gambar 2. Gen major yang terdeteksi pada kelompok pautan N.
Daerah pada kromosom tempat QTL terdeteksi ditandai dengan warna
coklat muda (QTL keparahan penyakit), hijau (QTL kejadian
penyakit), kuning (QTL rataan diameter lesion akibat infeksi C.
gloeosporioides), dan jingga (QTL rataan diameter lesio akibat
infeksi C. capsici).
Gambar 3. Tiga gen minor yang terdeteksi pada kelompok pautan G,
K, dan L. Semua QTL terkait dengan sifat keparahan penyakit akibat
infeksi C. gloeosporioides.
dan satu untuk persentase buah terinfeksi C. gloeosporioides)
terpaut erat pada markah yang sama (E37M51184cCD) dan berada pada
lokasi yang sama. Ini menunjukkan bahwa ketiga QTL tersebut hampir
identik dan terpaut satu dengan lainnya. Markah AFLP yang terpaut
dengan ketiga QTL minor tersebut berturut-turut adalah P11M48139CD,
P11M48214CD, dan P11M48217CD. QTL yang terpaut dengan markah
P11M48217CD merupakan QTL yang memiliki variasi genetic terbesar,
yaitu 11,1%. Ketiga QTL minor tersebut memiliki rentang lebih lebar
dan kurva relatif landai (Gambar 3), hal tersebut menunjukkan
korelasi yang relatif rendah antara markah dan QTL. Oleh karena
itu, diperlukan penjenuhan daerah genom tersebut dengan markah
lainnya. Ooijen (1999) melaporkan bahwa kurva dengan bentuk kerucut
lebih baik dan lebih tepat untuk mendeteksi QTL. Banyaknya QTL yang
ditemukan pada penelitian ini menunjukkan bahwa gen yang
mengendalikan sifat ketahanan terhadap antraknose relatif banyak.
QTL yang terdeteksi lebih dari satu (2-6 QTL) untuk satu sifat juga
dilaporkan oleh Ben Chaim et al. (2001), yang disebabkan oleh
adanya interaksi antara genetic dan lingkungan. Semua markah
molekuler yang terpaut QTL berasal dari tetua tahan PI 315023 (C.
chinense) dan bersifat kodominan, yaitu E37M51184cCD; P11M48139CD;
P11M48214CD; dan P11M48217CD. Sifat-sifat baik dari C. chinense
yang perlu dilestarikan untuk memperbaiki cabai C. annuum
dilaporkan oleh Cheng (1989). Menurut Ben Chaim et al. (2001) dan
Heusden et al. (2001), QTL cenderung berubah setiap tahun untuk
suatu sifat yang memiliki nilai heritabilitas rendah. Untuk sifat
yang memiliki nilai heritabilitas tinggi, QTL tidak berubah. Nilai
LOD dari QTL yang dilaporkan oleh kedua peneliti tersebut berkisar
antara 2,8-2,9. Ooijen (1999) menyarankan jika banyak QTL yang
terdeteksi, perlu dipilih QTL yang paling besar menerangkan variasi
genetik. Dari ketiga QTL minor tersebut, markah P11M48217CD paling
besar menerangkan variasi genetik (11,1%) dibanding kedua QTL minor
lainnya (masing-masing 7,7 dan 7,3%). Markah E37M51184cCD yang
terpaut dengan QTL major memilikikeunggulan dibanding markah
lainnya, yaitu nilai LOD tinggi (> 5,5), kontribusi terhadap
sifat resisten paling besar, dan tipe pengendalian sifat resistensi
yang lebih luas (C. gloeosporioides dan C. capsici)
BAB IIIKESIMPULAN
Peta genetik Capsicum hasil persilangan interspesifik antara
Jatilaba (C. annuum) dan PI 315023 (C. chinense) terdiri atas 23
kelompok pautan dengan total markah 238 yang terhampar sepanjang
982 cM. Semua markah molekuler yang terpaut QTL berasal dari tetua
tahan penyakit antraknose PI 315023 (C. chinense) dan bersifat
kodominan, yaitu E37M51184cCD; P11M48139CD; P11M48214CD; dan
P11M48217CD.
DAFTAR PUSTAKA
Azrai Muhammad.-. Pemanfaatan Markah Molekuler dalam Proses
Seleksi Pemuliaan Tanaman. Dikutip dari:
http://www.fp.unud.ac.id/biotek/wp-content/uploads/2009/02/mas-biogen.pdf.
pada tanggal 22 Mei 2013
Lia Sanjaya, G.A., Wattimena, E.Guharja, M.Yusuf, H.
Aswidinnoor, Piet Stam.2002. Pemetaan QTL untuk sifat ketahanan
terhadap penyakit antraknosa pada Capsicum spp. Dikutip dari :
http://www.pustaka.litbang.deptan.go.id/publikasi/bi072022.pdf.
pata tanggal 10 Mei 2013
1 | Page
