Analisis Karakter Morfologis, Fisiologis, Dan Profil Genetik Cabai Rawit (Capsicum Frutescens L.) Mutan Ems G1/M16 Dan G1/M17 Dari Varietas Asal Cakra Hijau

Basaroh, Anisah Suroya and Prof. Dr. Ir. Estri Laras Arumingtyas, M.Sc.St and Dian Siswanto, , S.Si., M.Sc., M.Si., Ph.D. (2024) Analisis Karakter Morfologis, Fisiologis, Dan Profil Genetik Cabai Rawit (Capsicum Frutescens L.) Mutan Ems G1/M16 Dan G1/M17 Dari Varietas Asal Cakra Hijau. Magister thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Cabai rawit (Capsicum frutescens L.) merupakan komoditas pangan penting dengan nilai ekonomi tinggi yang ditanam secara luas di Indonesia. Cabai rawit menjadi penting karena rasa pedas dan kandungan nutrisinya. Varietas unggul cabai rawit "Cakra Hijau" dikenal memiliki produktivitas tinggi serta adaptasi baik terhadap lingkungan. Penelitian terdahulu menginduksi Ethyl Methane Sulfonate (EMS) pada varietas ini menghasilkan mutan G1/M14 yang masih belum stabil dan mengalami segregasi menghasilkan mutan G1/M16 dan G1/M17, yang menunjukkan perbedaan morfologi bentuk dan ukuran buah yang signifikan. Karakterisasi morfologi, fisiologi, dan analisis molekuler, diperlukan untuk memahami keragaman genetik mutan ini dan mendukung pemuliaan cabai berkualitas unggul. Sampel tanaman cabai rawit yang digunakan dalam penelitian ini adalah varietas Cakra Hijau, galur mutan dari Cakra Hijau yaitu G1/M16, dan galur G1/M17, serta varietas pembanding Bird Eye Chili yang memiliki ukuran buah sangat kecil dan berbentuk elongate dan Paprika mempunyai ukuran buah besar dan berbentuk blocky. Paprika dan BEC digunakan sebagai pembanding “kontras” analisis similaritas dalam bentuk dendogram. Penyemaian dilakukan menggunakan media tanam hidroponik, dan setelah mencapai 4-6 helai daun, bibit dipindahkan ke media tanam baru dalam pot. Proses perawatan melibatkan pemupukan, penyiraman, dan penyiangan hama. Pemupukan dilakukan menggunakan pupuk NPK (16:16:16), dengan frekuensi setiap 1 minggu pada fase vegetatif dan saat tanaman mencapai fase generatif hingga masa panen. Pengamatan morfologi dilakukan menggunakan parameter lebar dan panjang daun, jumlah bunga, posisi bunga, warna mahkota bunga, dan banyak lagi. Pengamatan morfologi juga mencakup pengukuran tinggi tanaman, jumlah cabang, dan lebar kanopi tanaman. Analisis fisiologi dilakukan dengan mengukur kandungan capsaicinoid pada buah cabai menggunakan metode spektrofotometer UV-Vis. DNA genom tanaman cabai diisolasi menggunakan metode CTAB, dan kualitas serta kuantitasnya diuji menggunakan Nanodrop Spectrophotometer. Amplifikasi marka molekuler SSR dilakukan dengan PCR menggunakan primer-primer SSR yang telah dirancang, dan hasilnya divisualisasikan melalui elektroforesis pada gel agarosa 2,5%. Variasi pada gen spesifik pengontrol bentuk buah CLV1, SUN, OVATE, LC, dan FAS, dilakukan dengan amplifikasi dan sekuensing gen-gen tersebut. Selanjutnya dilakukan analisis SNP terhadap sekuen gen-gen tersebut menggunakan perangkat lunak bioedit, mega11, dan web NCBI. Keseluruhan data morfologi, fisiologi, dan genetik kemudian dianalisis secara statistik menggunakan perangkat lunak SPSS. Adanya variasi genetik dianalisis berdasarkan besarnya similaritas/jarak genetik menggunakan metode UPGMA. Hasil penelitian ini mengungkapkan adanya variasi morfologi dan kandungan capsaicinoid pada cabai rawit mutan G1/M16 dan G1/M17 yang berasal dari varietas Cakra Hijau. Mutan G1/M16 menunjukkan bentuk buah segitiga dengan lebar yang lebih besar,ii sementara G1/M17 memiliki buah yang memanjang dengan ukuran lebih besar dibandingkan varietas asalnya. Keunggulan mutan ini terlihat dalam peningkatan beberapa karakter morfologi, di mana G1/M17 mengalami perbaikan pada tujuh karakter, termasuk tinggi tanaman, panjang dan lebar daun, diameter korola, berat dan panjang buah, serta diameter biji. Sedangkan G1/M16 menunjukkan peningkatan pada panjang tangkai buah, diameter buah, dan jumlah biji per buah. Selain itu, mutan G1/M16 memiliki kandungan capsaicinoid tertinggi, yang mengindikasikan dampak positif induksi mutasi EMS terhadap peningkatan kandungan senyawa ini. Analisis marka molekuler SSR menunjukkan adanya variasi genetik yang signifikan pada tanaman cabai, dengan primer Chr1SSR18 menghasilkan nilai PIC tertinggi sebesar 0,72. Polimorfisme yang terdeteksi menunjukkan perubahan pada gen-gen pengatur morfologi buah, khususnya pada mutan G1/M16 dan G1/M17 yang memiliki ukuran buah lebih besar dibandingkan varietas Cakra Hijau. Analisis nilai similaritas menggunakan koefisien Jaccard menunjukkan bahwa mutan G1/M16 dan G1/M17 memiliki kesamaan yang tinggi dengan varietas Cakra Hijau, sementara BEC dan PR terpisah jelas. Di tingkat genetik, amplifikasi gen Ovate mengungkapkan adanya perbedaan dalam urutan basa nukleotida, termasuk delesi dan perubahan basa pada mutan G1/M16 dan G1/M17. Perubahan ini dapat mempengaruhi morfologi buah, dengan potensi dampak yang berbeda tergantung pada lokasi mutasi pada urutan DNA, yang pada akhirnya dapat mempengaruhi sintesis, struktur, fungsi, dan ekspresi protein dalam tanaman.

English Abstract

The chili pepper (Capsicum frutescens L.) is a significant agricultural commodity with high economic value, widely cultivated across Indonesia. Chili peppers are valued for their spiciness and nutritional content. The superior variety of chili pepper, "Cakra Hijau," is renowned for its high productivity and good adaptability to environmental conditions. Previous studies induced Ethyl Methane Sulfonate (EMS) on this variety, resulting in the mutagen G1/M14, which was unstable and underwent segregation to produce the mutants G1/M16 and G1/M17, exhibiting significant differences in fruit morphology and size. Morphological, physiological, and molecular analyses are necessary to understand the genetic diversity of these mutants and support the breeding of high-quality chili peppers. The plant samples used in this study were the Cakra Hijau variety, mutants G1/M16 and G1/M17 derived from Cakra Hijau, and the reference varieties Bird's Eye Chili (BEC), which has very small, elongate fruits, and Paprika, which has large, blocky fruits. Paprika and BEC were used as contrasting controls for similarity analysis in a dendrogram. Seedling cultivation was carried out using hydroponic media, and after the seedlings reached 4-6 leaves, they were transferred to new planting media in pots. Care involved fertilization, watering, and weeding. Fertilization was done using NPK fertilizer (16:16:16), applied every week during the vegetative phase and continuing until harvest during the generative phase. Morphological observations were conducted using parameters such as leaf length and width, number of flowers, flower position, flower petal color, and more. Additional morphological observations included plant height, number of branches, and canopy width. Physiological analysis was conducted by measuring the capsaicinoid content in chili fruits using UV-Vis spectrophotometry. Genomic DNA from the chili plants was isolated using the CTAB method, and its quality and quantity were tested using a Nanodrop Spectrophotometer. SSR molecular markers were amplified through PCR using designed SSR primers, and the results were visualized via electrophoresis on a 2.5% agarose gel. Variations in specific genes controlling fruit shape, including CLV1, SUN, OVATE, LC, and FAS, were analyzed by amplifying and sequencing these genes. SNP analysis of these gene sequences was performed using BioEdit, Mega11 software, and the NCBI website. The overall morphological, physiological, and genetic data were analyzed statistically using SPSS software. Genetic variation was analyzed based on the degree of genetic similarity/distance using the UPGMA method. The results of this study revealed morphological variation and capsaicinoid content differences in the G1/M16 and G1/M17 mutants of Cakra Hijau chili peppers. The G1/M16 mutant exhibited triangular-shaped fruits with a larger width, while G1/M17 had elongatediv fruits with larger sizes compared to the original variety. The advantages of these mutants were observed in the improvement of several morphological traits, with G1/M17 showing improvement in seven traits, including plant height, leaf length and width, corolla diameter, fruit weight and length, and seed diameter. Meanwhile, G1/M16 showed improvement in fruit pedicel length, fruit diameter, and seed count per fruit. Additionally, G1/M16 had the highest capsaicinoid content, indicating a positive effect of EMS-induced mutation on the increase in this compound's levels. SSR molecular marker analysis revealed significant genetic variation in the chili plants, with the Chr1SSR18 primer producing the highest PIC value of 0.72. The polymorphisms detected indicated changes in the genes regulating fruit morphology, particularly in the G1/M16 and G1/M17 mutants, which had larger fruit sizes than the Cakra Hijau variety. Similarity analysis using the Jaccard coefficient showed that G1/M16 and G1/M17 were highly similar to Cakra Hijau, while BEC and Paprika were clearly separated. At the genetic level, amplification of the Ovate gene revealed nucleotide sequence differences, including deletions and base changes in the G1/M16 and G1/M17 mutants. These changes could affect fruit morphology, with potential impacts depending on the mutation location in the DNA sequence, ultimately influencing protein synthesis, structure, function, and expression in the plants.

Item Type:	Thesis (Magister)
Identification Number:	0424090059
Divisions:	S2/S3 > Magister Biologi, Fakultas MIPA
Depositing User:	Unnamed user with username nova
Date Deposited:	17 Jan 2025 01:22
Last Modified:	17 Jan 2025 01:22
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/234997

Text (DALAM MASA EMBARGO) Anisah Suroya Basaroh.pdf Restricted to Registered users only Download (4MB)

Actions (login required)

View Item