Asosiasi Antara Karakter Agronomi Dan Marka Ssr (Simple Sequence Repeat) Pada Jarak Kepyar (Ricinus Communis L.) Tipe Pendek (Dwarf Type)

Anggraeni, Tantri Dyah Ayu and Prof. Dr. Ir. Kuswanto,, MP and Prof. Ir. Arifin Noor Sugiharto,, M.Sc, Ph.D and Dr. Budi Waluyo,, SP, MP (2022) Asosiasi Antara Karakter Agronomi Dan Marka Ssr (Simple Sequence Repeat) Pada Jarak Kepyar (Ricinus Communis L.) Tipe Pendek (Dwarf Type). Doktor thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Tanaman jarak kepyar (Ricinus communis L.) merupakan tanaman dari famili Euphorbiaceae yang menghasilkan minyak dari biji yang disebut minyak kastor. Minyak kastor merupakan minyak non-edible yang memiliki banyak kegunaan dalam berbagai industri diantaranya farmasi, cat, vernis, otomotif, tekstil dan biodiesel. Namun industri minyak kastor mengalami penurunan karena kurangnya ketersediaan biji jarak kepyar akibat minimnya mekanisasi terutama untuk pemanenan. Tanaman jarak kepyar memiliki tipe pertumbuhan indeterminate sehingga tanaman terus tumbuh tinggi dan menghasilkan cabang dan tandan bunga dan buah yang baru, menyebabkan pemanenan menjadi tidak serempak. Upaya pemuliaan tanaman jarak kepyar dunia diarahkan pada perakitan tanaman tipe pendek yang sesuai untuk panen secara mekanisasi. Di Indonesia belum ada tanaman jarak kepyar tipe pendek, sehingga perlu dilakukan upaya pemuliaan untuk perakitan varietas tipe pendek berdaya hasil tinggi. Dengan berkembangnya teknologi molekuler, upaya pemuliaan dan seleksi tanaman dapat dilakukan dengan lebih cepat dan tepat sasaran menggunakan pendekatan seleksi berbasis marka (Marker assisted selection). Oleh karena itu penelitian ini bertujuan untuk 1) mengembangkan marka SSR (Simple Sequence Repeat) secara in-silico dari sekuen gen yang terkait hormon pertumbuhan dan penyandi protein zinc-finger, 2) mendapatkan marka SSR yang memiliki asosiasi dengan karakter agronomi tanaman jarak kepyar tipe pendek, dan 3) memvalidasi marka yang berasosiasi menggunakan populasi terseleksi dan perbedaan nukleotida antara tanaman tinggi dan pendek. Penelitian dilaksanakan di IP2TP Karangploso dan Laboratorium Terpadu Biologi Molekuler, Balai Penelitian Tanaman Pemanis dan Serat. Penelitian lapang dilaksanakan pada musim tanam Februari – Desember 2020. Penelitian terdiri dari tiga tahap, yaitu : 1) Pengembangan marka SSR secara in-silico; 2) Analisa asosiasi antara karakter agronomi dan marka SSR; dan 3) Validasi marka menggunakan populasi terseleksi dan perbedaan nukleotida pada sekuen marka yang berasosiasi antara karakter tinggi dan pendek. Hasil penelitian menunjukkan bahwa 1) dari hasil pengembangan marka SSR secara in-silico dapat diunduh 61 sekuen yang terdiri dari 17 sekuen RcARF, 7 sekuen RcGH3, 15 sekuen RcIAA, 16 sekuen RcGiberelin yang merupakan keluarga gen pengkode pengatur pertumbuhan dan 6 sekuen gen pengkode protein zinc-finger / RcZAT, dapat dideteksi 48 motif SSR dari 61 sekuen gen tersebut, dapat didisain 42 marka SSR dari 48 motif SSR tersebut, dan dapat dipilih lima primer SSR yang dapat mendeteksi polimorfisme pada koleksi plasma nutfah jarak kepyar (SSR2, SSR21, SSR30, SSR36 dan SSR42); 2) Analisa asosiasi antara 13 karakter agronomi tanaman jarak kepyar dan lima marka SSR menghasilkan asosiasi yang signifikan antara marka SSR2 (RcARF3) dengan tinggi tanaman, lebar kanopi, dan umur berbunga; marka SSR36 (RcGA2ox2) dengan rata – rata panjang ruas; SSR42 (RcZAT 10) dengan rata – rata panjang ruas dan jumlah cabang; dan SSR21 (RcGH3.17) dengan berat biji/tandan; 3) Hasil validasi marka SSR yang berasosiasi dengan karakter tinggi tanaman dan panjang ruas menunjukkan bahwa SSR36 dan SSR42 dapat tervalidasi pada populasi terseleksi dan F1 (persilangan tetua tinggi dan pendek), serta melalui hasil pensejajaran sekuen marka SSR42 antara tanaman jarak kepyar tipe pendek dan tinggi. Pada sekuen SSR42 pada tanaman tipe pendek terdapat penambahan (insersi) satu basa A yang mengubah bingkai pembacaan dan susunan asam amino dan mutasi titik (SNP) yang mengubah asam amino. Marka SSR yang berasosiasi dengan karakter agronomi pada penelitian ini selanjutnya dapat digunakan pada kegiatan pemuliaan tanaman dengan Marker Assisted Selection setelah diuji lagi pada populasi F2 dan seterusnya

English Abstract

Castor (Ricinus Communis L.) is an Euphorbiaceae family that produces oil from its seed called castor oil. Castor oil is a non-edible oil that has many uses in various industries including pharmacy, paint, vernis, automotive, textiles and biodiesel. However, the castor oil industry has decreased due to the lack of availability of castor seeds. Castor plant has an indeterminate growth type so that it continues to grows and produces new branches, flower and fruit racemes, causing the ununifomity of harvesting that hinders the mechanical harvesting. One of global castor breeding target is the assembly of dwarf type plants that are suitable for mechanical harvesting. In Indonesia, there is still no dwarf type castor variety, therefore it is necessary to create dwarf type castor with high productivity. With the development of molecular technology, plant breeding and selection efforts can be carried out faster and more precise using the marker- based selection approach (Marker assisted selection). Therefore, this study aims to 1) develop SSR (Simple Sequence Repeat) from sequences of plant growth regulator gene families and zinc-finger protein using an in-silico approach, 2) obtain SSR markers which have associations with agronomy characters in dwarft type castor, and 3) validate trait associated SSRs using selected accessions and F1 progenies, and identify the nucleotide variations of the marker sequences between dwarf and normal castor plants. The study was conducted at the IP2TP Karangploso and Molecular Biology Integrated Laboratory, Indonesian Sweetener and Fiber Crops Research Institute (ISFCRI), Malang, Eat Java. The field research was carried out in the planting season February-December 2020. The study consisted of three experiments: 1) SSR markers' development from sequences of plant growth regulator genes and zinc-finger protein genes (RcARF, RcGH3, RcIAA, Rcgibberelin , and Rczinc- finger/ZAT using an in-silico approach; 2) Association analysis between agronomic characters and SSR markers; and 3) Validation of trait associated SSRs using selected accessions, F1 progenies, and nucleotide variation between the SSR sequences between dwarf and normal castor accessions. The results show that 1) SSR developing using in-silico approach can download 61 gene sequences (17 RcARF, 7 RcGH3, 15RcIAA, 16 Rcgibberelin, and 6 RcZAT), detect 48 SSR motifs, design 43 SSR primers, and 5 polymorphic SSRs among 123 accessions (SSR2, SSR21, SSR30, SSR36, and SSR42); 2) the association analysis obtain association between SSR2 (RcARF3) and plant height, canopy width, and flowering time; between SSR36 (RcGa2ox2) and node length, between SSR42 (RcZAT 10) and node length and branch numbers, and between SSR21 (RcGH3.17) and seed weight/raceme; 3) Validation of plant height and node length associated SSRs result SSR36 and SSR42 could be validated using selected accessions, F1 progenies, and nucleotide variations detection. There were insertion of one base adenine (A) in sequence of SSR42 of dwarf type castor that change reading frame and amino acid translation, and one SNP that change amino acid translation. SSR markers associated with the agronomy characters in this study can then be used in MAS after being tested again in the F2 to Fn population

Other obstract

-

Item Type:	Thesis (Doktor)
Identification Number:	0622040006
Uncontrolled Keywords:	asosiasi, gen, marka SSR, tinggi tanaman, tipe pendek, association, genes, plant height, sequences, short type, SSR
Subjects:	600 Technology (Applied sciences) > 660 Chemical engineering and related technologies > 660.6 Biotechnology
Divisions:	S2/S3 > Doktor Ilmu Pertanian, Fakultas Pertanian
Depositing User:	Nur Cholis
Date Deposited:	21 Jul 2022 01:42
Last Modified:	21 Jul 2022 01:42
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/192438

Text (DALAM MASA EMBARGO) Tantri Dyah Ayu Anggraeni.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2024. Download (5MB)

Actions (login required)

View Item