Cahyono, Andy Agus (2017) Identifikasi Keragaman Dan Kekerabatan Genetik 66 Genotipe Kedelai Berdasarkan Karakter Morfologi Dan Marka Snap (Single Nucleotide-Amplified Polymorphism). Sarjana thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Permintaan kedelai yang tinggi tidak diimbangi dengan produksi yang mencukupi membuat pemerintah harus melakukan impor untuk mencukupi kebutuhan kedelai dalam negeri. Salah satu upaya yang dapat dilakukan untuk meningkatkan produksi kedelai yaitu dengan pemuliaan tanaman. Dalam pemuliaan tanaman, keragaman genetik sangat penting untuk bahan pemuliaan. Salah satu upaya peningkatan keragaman yaitu dengan introduksi dari daerah subtropis. Identifikasi keragaman dan kekerabatan antar varietas introduksi dan dengan varietas yang ada diperlukan karena merupakan informasi dasar untuk pemuliaan tanaman. Upaya identifikasi keragaman dan kekerabatan dapat menggunakan marka morfologi, isozim dan molekuler. Marka morfologi mempunyai kelebihan mudah dan cepat dalam penyekoran dan juga dapat mengetahui penampilan, tetapi mempunyai kekurangan yaitu tingkat polimorfisme dan heritabilitas rendah, ekspresi yang lama dan terpengaruh lingkungan. Marka molekuler mempunyai kelebihan tidak terpengaruh lingkungan, bebas interaksi epistatik, dan terekspresi sejak awal perkembangan tanaman. Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui keragaman dan kekerabatan genetik 66 genotipe kedelai introduksi dan unggul nasional berdasarkan karakter morfologi dan marka Single Nucleotide Amplified Polymorphism (SNAP). Penelitian dilakukan di laboratorium Biologi Molekuler, Balai Besar Litbang Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian, Bogor. Penelitian menggunakan 41 genotipe kedelai introduksi, 25 genotipe unggul nasional dan 10 pasang marka SNAP. Isolasi DNA menggunakan metode Doyle & Doyle yang dimodifikasi (1987). DNA kemudian dianalisis kualitas dan kuantitasnya. DNA diamplifikasi menggunakan PCR kemudian dielektroforesis pada gel agarosa 1,5% selama 90 menit. Hasil elektroforesis diskor berdasarkan ada tidaknya pita. Analisis tingkat polimorfisme menggunakan program PowerMarker v3.25. Konstruksi filogenetik menggunakan program NTSYS V2.11x dengan koefisien SM (Simple Matching) dan metode pengklasteran Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Mean (UPGMA). Data karakter morfologi genotipe introduksi didapat dari https://npgsweb.ars-grin.gov/, sedangkan data genotipe unggul nasional didapat dari buku “Deskripsi Varietas Unggul Kedelai 1981-2016” yang diterbitkan oleh Balitkabi. Karakter yang digunakan meliputi karakter kualitatif (warna bunga, warna biji dan tipe percabangan) dan karakter kuantitatif (tinggi tanaman, berat 100 biji, kandungan protein, kandungan minyak dan hasil panen). Analisis keragaman karakter kuantitatif (min, maks, rerata, standar deviasi dan koefisien variasi / Coefficient of Vatiation (CV)) menggunakan software NCSS 11, sedangkan analisis keragaman karakter kualitatif menggunakan software PowerMarker v3.25. Principal Component Analysis (PCA) menggunakan software XLSTAT 2016 dengan tipe PCA Pearson (n). Konstruksi filogenetik menggunakan software NCSS 11 menggunakan Distace method Eucladian dan clustering method UPGMA. ii Analisis keragaman karakter morfologi kuantitatif menunjukkan bahwa tinggi tanaman, berat biji dan hasil panen mempunyai keragaman yang tinggi (CV > 20%), karakter kandungan minyak mempunyai CV sedang (CV 15-20%) dan karakter kandungan protein mempunyai keragaman rendah (CV < 15%). Analisis keragaman karakter kuantitatif menunjukkan bahwa seluruh karakter (warna bunga, warna biji dan tipe percabangan) memiliki keragaman sedang (Diversitas 0,25-0,50). Berdasarkan analisis korelasi, hasil panen berkorelasi kuat dengan berat biji dan berkorelasi moderat dengan kandungan minyak, tipe percabangan dan tinggi tanaman. Usaha pemuliaan untuk meningkatkan hasil panen perlu memperhatikan karakter yang berkorelasi karena karakter tersebut juga mempengaruhi karakter hasil panen. Analisis Principal Component Analysis (PCA) menggunakan 2 komponen utama pertama yang memiliki eigenvalue 2,88 dan 1,27 menunjukkan 51,89% total keragaman. PC1 dengan eigenvalue 2,88 mewakili keragaman tipe percabangan, warna biji, tinggi tanaman, berat biji, kandungan protein, kandungan minyak dan hasil panen. PC2 dengan eigenvalue 1,27 mewakili keragaman warna bunga, tinggi tanaman, kandungan minyak dan kandungan protein. Pengklasteran menggunakan PC1 dan PC2 mengelompokkan genotipe yang diuji menjadi 4 group. Genotipe unggul nasional cenderung mengelompok pada Group 1 dan Group 2, sedangkan genotipe introduksi cenderung mengelompok pada group 2-4. Hal tersebut menunjukkan bahwa genotipe introduksi yang diuji memiliki keragaman yang tinggi dan mempunyai fenotipe yang berbeda dengan genotipe kedelai asal Indonesia. Analisis polimorfisme dan heterozigositas menunjukkan bahwa 8 primer memiliki PIC sedang (PIC 0,25-0,50) dan 2 primer dengan PIC rendah (PIC < 0,25). Tidak terdapat primer dengan PIC tinggi (PIC > 0,50) karena SNAP merupakan marka bialel yang hanya memiliki PIC maksimal 0,50. Nilai heterozigositas seluruh primer adalah 0 karena hanya menggunakan primer alternate saja. Untuk mendeteksi heterozigositas harus menggunakan primer alternate dan reference. Analisis kekerabatan berdasarkan marka SNAP menunjukkan bahwa genotipe unggul nasional cenderung mengelompok pada klaster 1 dan sebagian di klaster 2, sedangkan genotipe introduksi cenderung mengelompok pada klaster 3-7 dan sebagian di klaster 2. Pengelompokan genotipe unggul di klaster 1 dan 2 kemungkinan disebabkan genotipe unggul dibentuk dari sumber genetik yang relatif sama sehingga keragamannya menjadi sempit. Genotipe introduksi tersebar diseluruh klaster menunjukkan tingginya keragaman genetik yang dimiliki. Secara umum, antara genotipe unggul nasional dengan genotipe introduksi cenderung mengelompok pada klaster berbeda. Pada penelitian ini diketahui terdapat banyak genotipe yang memiliki kesamaan genetik mencapai 1,00. Hal tersebut dikarenakan marka SNAP yang digunakan hanya 10 primer sehingga kurang mampu membedakan antar genotipe.
English Abstract
The high demand for soybeans is not balanced with the production capability so the goverment must import to sufficient soybean demand on domestic. Efforts to increase soybean production through breeding are needed to sufficient domestic demand. In plant breeding, genetic diversity of breeding material is very important. One of the efforts to increase genetic diversity is by introducing genetic materials from subtropical region. Identification of genetic diversity and relationships between introduced genotypes and the existing genotypes is necessary to be used asa basic information for plant breeding. Identification of genetic diversity and relationships of genetic materials can be done by morphological, isozyme and molecular markers. Morphological markers have advantage, which are easy,fast in scoring, and clear visual appearance, but have disadvantages of low polymorphism and heritability, longer expression and affected by environment. While molecular markers are unaffected by environment, free of epistatic interactions and expressed since the beginning of growth. Therefore,the aim of this study is to understand genetic diversity and relationships of 66 genotypes consisting of introducedand superior national soybean genotypes based on morphological traits and SNAP markers. The study was conducted in laboratory of Molecular Biology, Indonesian Center for Agricultural Biotechnology and Genetic Resources Research and Development (ICABIOGRAD), Bogor. This study used 41 introduced soybean genotypes and 25 national superior soybean genotypes based on 10 pairs of SNAP markers. DNA isolation used the modified Doyle and Doyle method (1987). Then the DNA quality and quantity were analyzed. THe DNA was amplified using PCR and electrophoresed on 1,5% agarose gel for 90 minutes. The PCR products were then scored based on presence or absence of DNA band. Polymorphism and heterozigosity analysis was done using PowerMarker v3.25 program. Philogenetic construction and genetic distance were generated using NTSYS V2.11x with Coefficient SM (simple Matching) and clustering method UPGMA. Morphological data of introduced genotypes was obtained from https://npgsweb.ars-grin.gov/, while morphological data of national superior soybean varieties was searched from a book “Deskripsi Varietas Unggul Kedelai 1981-2016” published by Indonesian Legumes and Tuber Crops Research Institute. Traits observed in this study was qualitative (flower color, seed color and branch type) and quantitative data (plant height, weight of 100 seeds, protein content, oil content and yield). Morphological quantitative traits diversity analysis (min, max, mean, standard deviation and coefficient of vatiation) was analyzed using NCSS 11 software, while morphological qualitative traits diversity analysis facilitated by PowerMarker v3.25 software. Principal Component Analysis (PCA) was determined using XLSTAT V2016 software with PCA type Pearson (n). Differing from molecular characters, the construction of philogenetic treeand clustering of morphological traits were performed using NCSS 11 software with Elucladian distance and UPGMA clustering method. iv Diversity of quantitative morphological traits showed that plant height, seed weight and yield have high diversity (CV > 20%), oil content has medium diversity (CV 15-20%) and protein content has low diversity. Qualitative traits showed medium diversity of all traits (Diversity 0,25-0,50). Correlation analysis showed that yield was strongly correlated with seed weight and moderately correlated with oil content, stem termination type and plant height. Thus, breeding effort to improve soybean yield should consider correlation among traits because of their effect to soybean yields. Principal Component Analysis with the first 2 Principal Component (PCs) with eigenvalues 2,88 and 1,27 explained 51,89% of total morphological variation. PC1 with eigenvalue 2,88 represented the most variation of stem termination type, seed coat color, plant height, seed weight, protein content, oil content and yield. And, PC2 with eigenvalue 1,27 represented the most variation of flower color, plant height, oil content and protein content. Cluster analysis using PC1 and PC2 revealed 4 groups to separated soybean genotypes. The national superior genotypes grouped in Group 1 and Group 2, while the introduced genotypes grouped in groups 2-4, suggestingthat the high diversity of introduced genotypes to be differed phenotypes with existing genotypes. Polymorphism and heterozigosity analysis showed that 8 primers have moderate PIC (Polymorphism Information Content) (PIC 0,25-0,50) and 2 primers have low PIC (PIC < 0,25). There is no primers have high PIC (PIC > 0,50) because SNAP marker is a bialel marker having maximum PIC of 0,50. The heterozigosity value of all primers is 0 because in this study just only based on alternate primer. To detect heterozigosity must use alternate and reference primers. The relationships analysis based on SNAP markers showed that the national superior genotypes tends to cluster in cluster 1 and partly in cluster 2, whereas the introduced genotypes tend to cluster 3-7 and partly in cluster 2. The superior national genotypes clustered in clusters 1 and 2, possibly due to their similar genetic and narrow diversity. The introduced genotypes spreaded in all clusters indicating their high genetic diversity. In general, between the national superior genotypes and the introduced genotypes tend to separate on different clusters. In this study, many genotypes have 100% (1,00) genetic similarity. This is probably due to less number of SNAP markers (10 primers), as a resultless ability to distinguish genotypes.
| Item Type: | Thesis (Sarjana) |
|---|---|
| Identification Number: | SKR/FP/2017/705/051710921 |
| Subjects: | 600 Technology (Applied sciences) > 633 Field and plantation crops > 633.3 Legumes, forage crops other than grasses and legumes > 633.34 Soybeans > 633.342 3 Soybean (Development of new varieties) > 633.342 33 Soybean (Agricultural genetics) |
| Divisions: | Fakultas Pertanian > Budidaya Pertanian |
| Depositing User: | Yusuf Dwi N. |
| Date Deposited: | 29 Nov 2017 06:20 |
| Last Modified: | 11 Feb 2022 02:31 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/6194 |
Preview |
Text
BAB I.pdf Download (162kB) | Preview |
Preview |
Text
BAB II.pdf Download (302kB) | Preview |
Preview |
Text
BAB III.pdf Download (627kB) | Preview |
Preview |
Text
BAB IV.pdf Download (719kB) | Preview |
Preview |
Text
BAB V.pdf Download (154kB) | Preview |
Preview |
Text
Bagian Depan.pdf Download (473kB) | Preview |
Preview |
Text
Daftar Pustaka.pdf Download (294kB) | Preview |
Actions (login required)
 |
View Item |