Keragaman Genetik Genotipe Mutan Cabai ( Capsicum annuum  L.) Hasil Iradiasi Sinar Gamma Berdasarkan Penanda Mikrosatelit

Kristianto Nugroho; Trikoesoemaningtyas Trikoesoemaningtyas; Muhammad Syukur; Puji Lestari

doi:10.22146/veg.72861

Keragaman Genetik Genotipe Mutan Cabai (Capsicum annuum L.) Hasil Iradiasi Sinar Gamma Berdasarkan Penanda Mikrosatelit

https://doi.org/10.22146/veg.72861

Kristianto Nugroho⁽¹⁾, Trikoesoemaningtyas Trikoesoemaningtyas⁽²⁾, Muhammad Syukur⁽³⁾, Puji Lestari^(4*)

(1) BB Biogen Jalan Tentara Pelajar 3A Cimanggu Bogor 16111
(2) Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Jalan Meranti Kampus IPB Darmaga, Bogor 16680, Indonesia
(3) Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Jalan Meranti Kampus IPB Darmaga, Bogor 16680, Indonesia
(4) Organisasi Riset Pertanian dan Pangan, Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN), Cibinong Science Center, Jalan Raya Jakarta-Bogor, Cibinong, Kabupaten Bogor 16915
(*) Corresponding Author

Abstract

Analisis keragaman genetik mutan perlu dilakukan untuk melihat sejauh mana perubahan genetik yang terjadi dibanding varietas asalnya. Mikrosatelit merupakan penanda molekuler yang dapat dimanfaatkan dalam analisis keragaman genetik mutan karena keberadaannya yang melimpah dalam genom tanaman, reproduksibilitas tinggi polimorfisme tinggi, dan bersifat kodominan. Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk menganalisis keragaman genetik genotipe mutan cabai hasil iradiasi sinar gamma menggunakan penanda mikrosatelit serta memperoleh informasi tingkat polimorfisme dari penanda mikrosatelit yang digunakan. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan November 2020 hingga Februari 2021 di Laboratorium Biologi Molekuler BB Biogen Bogor. Sebanyak sepuluh genotipe mutan cabai hasil iradiasi varietas Lingga generasi M2 yang menunjukkan perubahan pada ukuran buah dianalisis keragaman genetiknya menggunakan 27 penanda mikrosatelit. Kontruksi pohon filogenetik dan matriks kesamaan genetik dibuat menggunakan perangkat lunak NTSYS versi 2.1 sedangkan analisis polimorfisme marka dilakukan mengggunakan PowerMarker 3.25. Analisis filogenetik menunjukkan adanya pemisahan antara varietas Lingga dan genotipe mutan menjadi dua klaster pada koefisien kemiripan genetik 0,57. Dari kesepuluh genotipe mutan yang dianalisis terdapat tiga genotipe mutan dengan kemiripan genetik terendah dari varietas Lingga yaitu L275, L312, dan L352 dan satu genotipe dengan kemiripan genetik paling tinggi dengan varietas Lingga yaitu L106. Analisis tingkat polimorfisme menunjukkan bahwa terdapat enam penanda mikrosatelit dengan tingkat informativitas tinggi (PIC >0,7) yang dapat digunakan untuk menganalisis keragaman genetik mutan maupun sebagai alat bantu seleksi pada generasi selanjutnya.

Keywords

filogenetik; kemiripan; mikrosatelit; marka molekuler; polimorfisme

Full Text:

PDF

References

Abuzayed, M.A, M. Goktay, J. Allmer, S. Doganlar and A. Frary. 2017. Development of genomic Simple Sequence Repeat markers in faba bean by Next-Generation Sequencing. Plant Molecular Biology Reporter. 35: 61-71. DOI: https://doi.org/10.1007/s11105-016-1003-1.

Asadi. 2013. Pemuliaan mutasi untuk perbaikan terhadap umur dan produktivitas pada kedelai. Jurnal AgroBiogen. 9(3):135-142.

Chen, Y., X. Dai, J. Hou, H. Guan, Y. Wang, Y. Li and T. Yin. 2016. DNA fingerprinting of oil camellia cultivars with SSR markers. Tree Genetics and. Genomes. 12(1):7. DOI: https://doi.org/10.1007/s11295-015-0966-7.

Doyle, J.J. & J.L. Doyle. 1990. Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus. 12:13–15.

Du, L., Q. Liu, K. Zhao, J. Tang, X. Zhang, B. Yue and Z. Fan. 2019. PSMD: An extensive database for pan-species microsatellite investigation and marker development. Molecular Ecology Resources. 2019 (0):1-9. DOI: https://doi.org/10.1111/1755-0998.13098.

Dwinianti, E.F., R. Mastuti and E.L. Arumingtyas. 2019. Genetic variation analysis of ems-induced chili pepper (Capsicum frutescens L.) mutants using SSR markers. Journal of Tropical Life Science. 9(3):223-228. DOI: https://doi.org/10.11594/jtls.09.03.02.

Girija, M. & D. Dhanavel. 2015. Mutagenic effectiveness and efficiency of gamma rays, ethyl methane sulfonate, and their combine treatments in cowpea (Vigna unguiculata L. Walp). Global Journal of Molecular Science. 4(2): 68-75.

Guo, Y., Y. Wu, J.A. Anderson, J.Q. Moss, L. Zhu and J. Fu. 2017. SSR marker development, linkage mapping, and QTL analysis for establishment rate in common bermudagrass. The Plant Genome 10(1): 1-11. DOI: https://doi.org/10.3835/plantgenome2016.07.0074.

Handini, E., P. Aprilianti dan S. Widiarsih. 2020. Peningkatan keragaman Grammatophyllum scriptum (L.) Blume asal Sulawesi dengan iradiasi sinar gamma. Buletin Kebun Raya 23 (2):136-145. DOI: https://doi.org/https://doi.org/10.14203/bkr.v23i2.265.

Hildebrand, E., D.C. Torney and R.P. Wagner. 1992. Informativeness of polymorphic DNA markers. Los Alamos Science 20: 100-102.

Husain, I., A. Purwito, A. Husni dan K.H. Mutaqin. 2016. Evaluasi keragaman genetik mutan harapan generasi MV1 jeruk keprok SoE (Citrus reticulata Blanco) berdasarkan penanda morfologi dan ISSR. Jurnal Hortikultura Indonesia 7(2):102-110.

Juliandari, R.R., R. Mastuti and E.L. Arumingtyas. 2019. Microsatellite marker for genetic variation analysis in local chili pepper (Capsicum frutescens L.) induced by ethyl methane sulfonate (EMS). Journal of Tropical. Life Science. 9(2): 189-194. DOI: https://doi.org/10.11594/jtls.09.02.08.

Lazar, I. 2010. “GelAnalyzer 2010 User’s Manual.” 2010. <http://www.gelanalyzer.com/downloads/users_manual_2010.pdf>. Diakses pada 2 Februari 2021.

Lee, J.M., S.H. Nahm, Y.M.Kim, and B.D. Kim. 2004. Characterization and molecular genetic mapping of microsatellite loci in pepper. Theoretical and Applied Genetics. 108: 619-627. DOI: https://doi.org/10.1007/s00122-003-1467-x.

Lestari, E.G. 2016. Pemuliaan Tanaman Melalui Induksi Mutasi dan Kultur in Vitro. Jakarta: IAARD Press.

Liu, K & S.V. Muse. 2005. PowerMarker: An Integrated Analysis Environment for Genetic Marker Analysis. Raleigh: Bioinformatics Research Center, North Carolina State University.

Maesaroh, A., A. Amurwanto, dan A. Yuniaty. 2014. Analisis RAPD kecipir polong panjang Psophocarpus tetragonolobus (L.) DC hasil mutasi iradiasi sinar gamma. Scripta Biologica 1(1): 1-7.

Manzila, I., T.P. Priyatno, K. Nugroho, R.T. Terryana, P. Lestari, and S.H. Hidayat. 2020. Molecular and morphological characterization of ems-induced chili pepper mutants resistant to Chili Veinal Mottle Virus. Biodiversitas. 21(4): 1448-1457. DOI: https://doi.org/10.13057/biodiv/d210424.

Mimura, Y., T. Inoue, Y. Minamiyama and N. Kubo. 2012. An SSR-based genetic map of pepper (Capsicum annuum L .) serves as an anchor for the alignment of major pepper maps. Breeding Science. 62(1): 93–98. DOI: https://doi.org/10.1270/jsbbs.62.93.

Minamiyama, Y., M. Tsuro, and M. Hirai. 2006. An SSR-based linkage map of Capsicum annuum. Molecular Breeding. 18:157-169. DOI: https://doi.org/10.1007/s11032-006-9024-3.

Minamiyama, Y., M. Tsuro, T. Kubo and M. Hirai. 2007. QTL analysis for resistance to Phytophthora capsici in pepper using a high density SSR-based map. Breeding Science. 57:129-134.

Nagy, I., A. Stagel, Z. Sasvari, M. Roder and M. Ganal. 2007. Development, characterization, and transferability to other Solanaceae of microsateliite markers in pepper (Capsicum annuum L.). Genome 50:668-688. DOI: https://doi.org/10.1139/g07-047.

Nugroho, K., Trikoesoemaningtyas, M. Syukur dan P. Lestari. 2021. Analisis keragaman genetik karakter morfologi populasi M2 cabai hasil iradiasi sinar gamma. Jurnal Agronomi Indonesia. 49 (3):273-279. https://doi.org/https://dx.doi.org/10.24831/jai.v49i3.38448.

Permatasari, S., N.R. Ardiarini dan Kuswanto. 2018. Analisis hubungan kekerabatan antar galur kecipir (Psophocarpus tetragonolobus L.) lokal. Jurnal Produksi Tanaman 6 (11): 2923-2930.

Pojskic, N. 2018. iMAF - Index of major allele frequency.Genetics & Applications 2(2):78-81. DOI: https://doi.org/10.31383/ga.vol2iss2pp78-81.

Rahmattullah, N., R. Khrisnamurty, K. Senthil and E.L. Arumingtyas. 2020. Studies on genetic variability of Capsicum frutescens var. Cakra Hijau induced by ethyl methane sulphonate (EMS) using SSR marker. Current Botany 11: 125-131. DOI: https://doi.org/10.25081/cb.2020.v11.6303.

Rohlf, F.J. 2000. NTSYSpc: Numerical Taxonomy and Multivariate Analysis Sistem. Version: 2.1. New York: Exeter Software.

Rosmaina, D. Mulyadi, R. Elfianis dan Zulfahmi. 2020. Keragaman genetik mutan M-2 cabai merah keriting (Capsicum annuum L.) berdasarkan penanda RAPD. Jurnal Agroteknologi 10(2): 92-101.

Sari, V., Miftahudin dan Sobir. 2017. Keragaman genetik bawang merah (Allium cepa L.) berdasarkan marka morfologi dan ISSR. Jurnal Agronomi Indonesia 45(2):175-181.

Singh, N., D.R. Choudhury, A.K. Singh, S. Kumar, K. Srinivasan, R.K. Tyagi, N.K. Singh and R. Singh. 2013. Comparison of SSR and SNP markers in estimation of genetic diversity and population structure of Indian rice varieties. PLoS One. 8(12): 1-14. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0084136.

Singh, N., D.R. Choudhury, G. Tiwari, A.K. Singh, S. Kumar, K. Srinivasan, R.K. Tyagi, A.D. Sharma, N.K. Singh and R. Singh. 2016. Genetic diversity trend in Indian rice varieties : an analysis using SSR markers. BMC Genetics. 17: 127. DOI: https://doi.org/10.1186/s12863-016-0437-7.

Sobir & M. Syukur. 2015. Genetika Tanaman. Bogor: IPB Press.

Spencer-Lopes, M.M., L. Jankuloski, A. Mukhtar Ali Ganim, M. Matijevic and A. Kodym. 2018. Physical mutagenesis, p. 5-14. In M.M. Spencer-Lopes, B.P. Forster and L. Jankuloski (Eds.). Manual on Mutation Breeding Third Edition. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations.

Sutapa, G.N. & I.G.A. Kasmawan. 2016. Efek induksi mutasi radiasi gamma 60Co pada pertumbuhan fisiologis tanaman tomat (Lycopersicon esculentum L.). Jurnal Kesehatan Radiasi & Lingkungan 1(2): 5–11.

Tasma, I.M. & S. Arumsari. 2013. Analisis diversitas genetik aksesi kelapa sawit Kamerun berdasarkan marka SSR. Jurnal Penelitian Tanaman Industri 19(4):194–202.

Terryana, R.T., N.D.S.A. Ningrum, K. Nugroho, D. Saptadi, H. Kurniawan dan P. Lestari. 2020. Analisis keragaman genetik dan pengembangan profil sidik jari DNA 20 varietas cabai lokal Indonesia berdasarkan marka SSR. Jurnal AgroBiogen 16(2): 45–58. DOI: https://doi.org/10.21082/jbio.v16n2.2020.p45-58.

Thakur, A.K., K.H. Singh, L. Singh, J. Nanjundan and Y.J. Khan. 2018. SSR marker variations in Brassica species provide insight into the origin and evolution of Brassica amphidiploids. Hereditas 155(1):1-11. DOI: https://doi.org/10.1186/s41065-017-0041-5.

Vieira, M.L.C., L. Santini, A.L. Diniz and C. de Freitas Munhoz. 2016. Microsatellite markers : what they mean and why they are so useful. Genetics Molecular Biolology. 39(3): 312-328. DOI: https://doi.org/http://dx.doi.org/10.1590/1678-4685-GMB-2016-0027.

Wu, J., Q. Wang, J. Xie, Y.B. Pan, F. Zhou, Y. Guo, H. Chang , H. Xu, W. Zhang, C. Zhang and Y. Qiu.. 2019. SSR marker-assisted management of parental germplasm in sugarcane (Saccharum spp. hybrids) breeding programs. Agronomy. 9(8):1-16. DOI: https://doi.org/10.3390/agronomy9080449.

Yulita, K.S., D. Martanti, S.P. Yuyu dan Herlina. 2014. Deteksi mutan kentang hitam hasil radiasi sinar γ menggunakan marka ISSR dan RAPD. Jurnal Hortikultura. 24(1):1–9.

DOI: https://doi.org/10.22146/veg.72861