## Keragaman Genetik Populasi Sengon ( Paraserianthes falcataria (L) Nielsen) pada Hutan Rakyat di Jawa Berdasarkan Penanda RAPD
Genetic Diversity of Sengon Population ( Paraserianthes falcataria (L)) in Java Community Forest Based on RAPD Marker
Ulfah Juniarti Siregar dan Ranny Dwita Olivia
Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan IPB

## ABSTRACT
Sengon is a multipurpose fast growing tree species, which is commonly planted as community forest in Java. However, sengon monoculture is susceptible to pest and disease such as stem borer (Xystrocera festiva) , and  gall  rust.  One  way  to  manage  the  pest  is  by  planting  resistant  trees  as  a  result  of  tree  improvement program.  High genetic diversity of base population is needed to start improvement program.  The aim of this research  is  to  measure  genetic  diversity  of  9  sengon  populations  throughout  Java  using  RAPD.  Leaves  were taken from 25 tree samples in each population. DNA was extracted using combination of CTAB and GenElute Kit  (SIGMA)  then  amplified  using  5  random  primers.  Data  was  analyzed  by  POPGENE32  and  NTSYS. Parameters  measured  were  expected  heterozygocities  (He),  percentage  of  polymorphic  loci  (PPL),  observed- (na) and effective alel (ne), and genetic distance.  Expected heterozygoty value of entire population was 0.2349 indicating that sengon population in Java has high genetic diversity. Most of genetic variation is found within population  (82%)  while  variation  among  population  was  only  18%.  Dendrogram  based  on  genetic  distance showed  random  distribution  of  sengon  population  in  Java,  because  closely  located  populations  did  not necessarily have close genetic relationship with each other.

## Key words: genetic distance, genetic diversity, Sengon, RAPD

## PENDAHULUAN
P.  falcataria (L)  Nielsen  yang  dikenal dengan  nama  lokal  sengon  banyak  ditanam  pada hutan rakyat di Jawa, karena tergolong pohon yang cepat  tumbuh  (Santoso  1992),  multiguna  baik  itu daun,  batang,  dan  sistem  perakaran.  Akan  tetapi Sengon  ditanam  secara  monokultur  sehingga tanaman  ini  mempunyai  masalah  yaitu,  mudah terserang  hama  dan  penyakit  seperti  hama penggerek batang Xystrocera festiva, damping off , dan  karat  puru.  Untuk  itu  diperlukan  Sengon unggul  yang  dihasilkan  dari  program  pemuliaan. Untuk  melaksanakan  program  pemuliaan,  maka diperlukan  keragaman  genetik  yang  tinggi. Pengetahuan  tentang  keragaman  genetik  sangat penting  sebagai  dasar  pengembangan  tanaman sengon  melalui  program  pemuliaan.  Keragaman genetik  yang  dihasilkan  dari  analisis  DNA  juga berguna  dalam  penentuan  hubungan  kekerabatan antar individu atau populasi yang diteliti.
Salah  satu  metode  analisa  keragaman  yang banyak digunakan adalah dengan RAPD ( Random Amplified  Polymorfic  DNA ).  RAPD  merupakan salah  satu  marka  molekuler  berbasis  PCR  yang banyak digunakan dalam mengidentifikasi
keragaman  pada  tingkat  interspesies  maupun antarspesies  (Qian et  al 2001  dalam  Pharmawati 2009).  Teknik  RAPD  memiliki  keunggulan diantaranya  adalah  murah  dan  relatif  mudah dilakukan  karena  hanya  memerlukan  sejumlah kecil DNA. Penggunaan penanda RAPD memungkinkan  untuk  mendeteksi  polimorfisme fragmen DNA yang diseleksi dengan menggunakan satu primer bersifat acak.

## Tujuan Penelitian
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk mengetahui keragaman genetik di dalam dan antar populasi  tanaman  Sengon  pada  beberapa  hutan rakyat di Jawa.

## Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah  memberikan  informasi  dasar  sebagai landasan  ilmiah  tentang  pola  keragaman  genetik baik  di  dalam  maupun  antar  populasi  untuk kegiatan  konservasi  sumberdaya  genetik  dan pemuliaan tanaman sengon.

## BAHAN DAN METODE

## Waktu dan Tempat Penelitian
Tempat  penelitian  analisis  DNA  dilakukan di Common Laboratory  SEAMEO  BIOTROP  dan laboratorium  Silvikultur  Fakultas  Kehutanan Institut Pertanian Bogor. Penelitian ini dilaksanakan  pada  bukan  Februari  2011-Januari 2012.

## Bahan dan Alat Penelitian
Bahan  tanaman  yang  digunakan  berupa daun  yang  berasal  dari  tegakan  yang  diambil secara  acak  di  beberapa  hutan  rakyat  di  Jawa. Adapun  daerah-daerah  pengambilan  sampel  dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel1 Daerah-daerah tempat pengambilan sampel daun Sengon pada hutan rakyat di Jawa.
Provinsi Kota/ Kabupaten Jumlah sampel Jawa Barat Cianjur 25 Sukabumi 25 Garut 25 Subang 25 Kuningan 25 Tasikmalaya 25 Jawa Tengah Wonosobo 25 Jawa Timur Kediri 25 Lumajang 25 Total 225

## Prosedur Kerja
Ekstraksi DNA
Dalam penelitian ini, ekstraksi DNA sengon dilakukan  dengan  dua  metode,  yaitu  metode CTAB  dan Kit  GenElute SIGMA.  Metode  CTAB menggunakan  larutan buffer CTAB  (Tris-HCL 1M,  NaCl  5M,  EDTA  0,5  M  dan  CTAB  10%), dipilih  karena  lebih  murah  dan  mudah  dilakukan (Rogers and Bendich 1994). Adapun langkah awal yang  dilakukan  dari  2  metode  ini  hampir  sama yaitu,  sampel  daun  sengon  ditimbang  0.25-0.5  gr digerus  dengan  bantuan  nitrogen  cair.  Hasil gerusan  dimasukkan  ke  dalam  mikrotube  2  ml yang telah diisi 1 ml buffer ekstrak CTAB dan 1% merkaptoetanol. Larutan ekstrak DNA dipurifikasi,  proses  purifikasi  dilakukan  sebanyak dua kali, hal ini bertujuan untuk memperoleh DNA yang memiliki tingkat kemurnian tinggi. Kemudian dihomogenkan perlahan sampai terbentuk  benang-benang  putih,  setelah  itu  pelet DNA  dilarutkan  dengan  buffer  TE.Prosedur Kit GenElute SIGMA  dilakukan  sesuai  dengan prosedur yang diberikan oleh produk.
Jenis Data
Data  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  data primer,  berupa  hasil  skoring  pola  pita dari 9 populasi di Jawa.

## Seleksi Primer
Primer  adalah  rantai  pendek  DNA  yang dihasilkan  secara  buatan  yang  biasanya  terdiri antara  10-25  nukleotida  (Finkeldey  2005).  Dalam teknik  RAPD,  primer  yang  digunakan  berupa oligonukleotida  yang  memiliki  panjang  sebesar 10-mer  yang  dipilih  secara  acak  minimum memiliki  basa  G  dan  C.  Dari  41  primer  yang diseleksi,  dipilih  5  primer  dalam  penelitian  ini yaitu OPA2 (TGCCGAGCTG),
OPA3 (AGTCAGCCAC),  OPB10  (CTGCTGGGAC), OPY5 (GGCTGCGAC), dan OPU5
(TTGGCGGCCT).
Tabel 2  Komponen bahan untuk reaksi PCR.
No Nama Bahan 1 sampel reaksi 1 2 3 4 5 6 7 DNA target Primer PCR buffer MgCl 2 dNTP Taq polymerase Nucleas free water 2 µl 1,5 µl 5 µl 2,5 µl 0,5 µl 0,2 µl 13,3 µl Total Volume 25 µl
PCR (Polymerase Chain Reaction)
Proses  amplifikasi  DNA  pada  proses  PCR membutuhkan  bahan  campuran  yang  terdiri  dari beberapa  kompenen.  Komponen-komponen  bahan rekasi  PCR  ini  dapat  dilihat  pada  Tabel  2.  Hasil amplifikasi  DNA  pada  proses  PCR  ini  ditentukan oleh  primer  yang  digunakan.  Adapun  tahap  PCR yang dilakukan dapat dilihat pada Tabel 3.

## Skoring Fragmen RAPD
Hasil  PCR  dianalisis  dengan  melakukan skoring.  Profil  pita  DNA  hasil  analisis  RAPD diskoring  dengan  ada  atau  tidaknya  hasil amplifikasi. Jika terdapat pita maka genotip dinilai 1  dan  jika  tidak  terdapat  pita  genotip  dinilai  0. Hasil skoring ini berguna untuk memperoleh nilai keragaman genetik yang diolah dengan menggunakan  program  POPGEN32.  Analisis pengelompokan  berdasarkan  metode  UPGMA dengan software NTSYS Versi 2.0.
Gambar 1  Bagan tahapan penelitian.
Gambar 2  Foto hasil seleksi primer pada DNA Sengon.

## Tabel 3  Tahapan proses PCR
Gambar 3  Contoh hasil ekstraksi DNA Sengon. Ket: (a) DNA Sengon yang diekstraksi dengan Buffer CTAB dan dilakukan pengenceran, (b) DNA Sengon yang diekstraksi dengan Kit GenElute.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
OPA-2                      OPY-5                    OPU-5              OPA-3                   OPB-10 Gambar 4  Hasil amplifikasi PCR menggunakan 5 primer.
Tabel 4 Hasil pengukuran diversitas 9 populasi Sengon di Jawa.
Hasil dari uji kualitas DNA menentukan langkah  selanjutnya  untuk  tahapan  PCR. Dalam  penelitian  ini  dilakukan  2  metode ekstraksi DNA yaitu dengan buffer CTAB dan ekstraksi  dengan  menggunakan Kit  GenElute SIGMA .  Dapat  dilihat  hasil  ekstraksi  DNA pada  Gambar  3.  Pada  gambar  terlihat  bahwa DNA  yang  dihasilkan  oleh  metode Kit GenElute SIGMA  lebih  murni  dibandingkan dengan  CTAB  yang  masih  mengandung kontaminan.
Salah satu keuntungan analisis keragaman  menggunakan  teknik  molekuler yang  memanfaatkan  teknologi  PCR  adalah kuantitas DNA yang dibutuhkan hanya sedikit. Selain  itu,  untuk  RAPD  tingkat  kemurnian DNA  yang  dibutuhkan  tidak  perlu  terlalu tinggi  dengan  kata  lain  teknik  ini  toleran terhadap  tingkat  kemurnian.  Akan  tetapi dibutuhkan senyawa-senyawa kontaminan yang  dapat  mengganggu  reaksi  PCR  seperti polisakarida  dan  metabolit  sekunder  (Prana et al 2003).
Dari  hasil    amplifikasi  PCR  5  primer (OPA-2,  OPB-10,  OPU-5,  OPA-3,  OPY-5) berkisar  antara  1-10  pita.  Analisis  DNA Sengon  dengan  penanda  RAPD  dilakukan melalui  skoring  dari  semua  individu  yang
berasal  dari  9  populasi,  dengan  jumlah  225 individu (Gambar 4).

## Variasi Genetik Dalam Populasi
Menurut  Finkeldey  (2005),  Parameter yang digunakan untuk menandakan keragaman genetik dalam populasi yaitu Presentase Lokus Polimorfik  (PLP),  jumlah  alel  yang  diamati (na),  jumlah  alel  efektif  (ne)  dan  variasi genetik (He). Hasil analisis menunjukkan rata- rata  jumlah  alel  yang  diamati  pada  populasi sengon di Pulau Jawa adalah 2.0000 dan rata- rata jumlah alel efektif adalah 1.3280. Adapun nilai  rata-rata  keragaman  genetik  (He)  pada total  populasi  Sengon  di  Pulau  Jawa  sebesar 0.2349  dan  persen  lokus  polimorfis  (PLP) pada  populasi  sengon  dalam  penelitian mencapai 100% (Tabel 4).
Dari  Tabel  4  dapat  dilihat  nilai  He  dari masing-masing populasi Sengon cukup beragam berkisar antara 0.1328-0.2946 dengan nilai  rata-rata  He  populasi  Sengon  di  Jawa sebesar  0.2349.  Menurut  Weising  (2005)  , dominant  marker seperti  RAPD  hanya  dapat memproduksi  dua  alel  pada  masing-masing lokus.  Maka  dari  itu  nilai  He  maksimum adalah  0.5.  Dari  hasil  analisis  DNA  dalam penelitian ini, dapat dikatakan bahwa
keragaman  genetik  populasi  Sengon  di  Jawa tergolong  tinggi.  Hasil  ini  hampir  mendekati dari  hasil  penelitian  keragaman  genetik Sengon  yang  dilakukan  dengan  penanda RAPD  oleh  Agustina  (2009)  sebesar  0.2813 dan  Widyastuti  (2007)  sebesar  0.1852.  Hasil
ini  tidak  berbeda  jauh  dengan  penelitian keragaman  genetik  dengan  penanda  isoenzim oleh  Gunawan  (2005)  sebesar  0.235,  hasil penelitian  Basyuni  (1998)  sebesar  0.226,  dan Wulan (2003) sebesar 0,172).

## Jarak Genetik Antar Populasi
Tabel 5 Rata-rata jarak genetik antar populasi Sengon.
Gambar 5  Dendogram jarak genetik populasi Sengon di Pulau Jawa.
Pada  Tabel  5  didapat  bahwa  jarak genetik    Sengon  menunjukkan  kisaran  antara 0.0123-0.0814.  Dari  hasil  penelitian  ini populasi  Garut  dan  Kediri  memiliki  jarak genetik  terjauh  yaitu  0.0857.  Jarak  genetik yang  besar  ini  menandakan  bahwa  hubungan kekerabatan  kedua  populasi  ini  cukup  jauh. Sedangkan  populasi  sengon  Tasikmalaya  dari Jawa Barat menunjukan jarak genetik terdekat dengan  populasi  sengon  Lumajang  dari  Jawa Timur dengan jarak genetik sebesar 0.0123.
Hasil  analisis  pengelompokan  dengan jarak genetik menunjukkan famili yang berasal dari  populasi  yang  sama  tidak  selalu  berada dalam  kelompok  yang  sama  (Widyastuti
2007). Jarak genetik digunakan dalam mendeteksi hubungan kekerabatan antar populasi dan antar jenis.
Dari  Gambar  5  diatas  menunjukkan Tasikmalaya  dan  Lumajang  memiliki  jarak genetik paling dekat. Dari dendogram terdapat 2  kelompok  besar  dalam  populasi  ini,  untuk kelompok  pertama  terdiri  atas  Tasikmalaya, Lumajang, Subang, Kuningan, dan Wonosobo, Garut,  Sukabumi,  Cianjur,  dan  kelompok kedua adalah Kediri. Kediri memiliki hubungan  jarak  genetik  yang  jauh  dengan  8 populasi lainnya.
Dendogram diatas menunjukkan bahwa semua populasi mengelompok  secara  acak,  karena  pola
penyebarannya tidak dipengaruhi oleh sebaran geografis.  Hal  ini  terbaca  dari  dendogram bahwa populasi yang terdapat pada satu daerah yang  sama  (Jawa  Barat)  ternyata  memiliki jarak  yang  dekat  dengan  provinsi  lain.  Jika ditinjau  dari  letak  geografis,  masing-masing provinsi memiliki jarak yang jauh.
Berdasarkan hasil Analysis of Molecular Variance (AMOVA) pada Tabel 6, keragaman
genetik  yang  tersimpan  didalam  populasi adalah  sebesar  82%  sedangkan  keragaman genetik  antar  populasi  adalah  18%.  Dari  hasil yang  didapat  menunjukkan  bahwa  sebagian besar  variasi  genetik  tersimpan  di  dalam populasi  dibandingkan  keragaman  genetik antar populasi.
Tabel 6 Hasil Analysis of Molecular Variance (AMOVA)
Adanya  keragaman  genetik  yang  tinggi pada  populasi  sengon  bertujuan  dalam pelaksanaan  program  pemuliaan  pohon  untuk menghasilkan  keturunan  yang  baik.  Menurut Namkoong et  al (1996)  dalam  Finkeldey (2005)  salah  satu  indikator  genetik  dalam pelaksanaan  manajemen  hutan  lestari  adalah besarnya keragaman genetik.
Variasi genetik yang tinggi berpengaruh terhadap  kemampuan  suatu  jenis  untuk beradaptasi.  Variasi  genetik  yang  tinggi  akan menghasilkan sifat resisten atau tahan terhadap kondisi  lingkungan  yang  ekstrim,  sehingga serangan hama dan penyakit dapat dihindari.
Keragaman  genetik  merupakan  kunci dalam  program  pemuliaan  pohon,  hal  ini dikarenakan  adanya  maksimalisasi  perolehan genetik akan sifat tertentu. Program pemuliaan pohon berguna untuk memelihara dan meningkatkan  variabilitas  genetik  di  dalam suatu  populasi.  Studi  keragaman  genetik memiliki  manfaat  penting  untuk  pemuliaan pohon  yaitu  dalam  membantu  seleksi  buatan, membantu  menyiapkan  uji  provenan  dan pengendali persilangan dan aktivitas silvikultur. Seleksi merupakan proses pemuliaan  pohon  dan  dasar  untuk  perbaikan dalam mendapatkan kultivar unggul yang baru, keragaman  genetik  yang  tinggi  merupakan suatu syarat efektifnya program seleksi.
Dalam penelitian ini keragaman genetik populasi  sengon  sebesar  0.2349  sehingga  dari hasil  yang  didapat  tersebut  menunjukkan bahwa keragaman populasi sengon yang cukup tinggi  mendukung  dalam  kegiatan  pemuliaan.
Selain  itu  keragaman  genetik  yang  tinggi  ini juga  menguntungkan  dalam  pelaksanaan konservasi  tanaman  hutan  untuk  pelestarian keragaman genetik.
Oleh karena itu dalam upaya pemuliaan pohon,  dalam  membangun  kebun  benih  untuk memperbaiki  dan  menghasilkan  pohon  yang baik  dan  resisten  terhadap  hama  dan  penyakit harus  dilakukan  sistem  penanaman  dengan melihat hubungan kekerabatan. Apabila anakan  berasal  dari  populasi  yang  berdekatan maka penanamannya dilakukan sangat berjauhan.  Berdasarkan  dendogram  Gambar  5 anakan  dari  populasi  Tasikmalaya  harus ditanam  dengan  jarah  yang  jauh  dengan populasi Lumajang, sedangkan populasi Tasikmalaya harus ditanam berdekatan dengan populasi  Kediri.  Hal  ini  bertujuan  untuk meningkatkan  variasi  genetik  dalam  populasi tersebut. Sehingga akan menghasilkan kualitas bibit  yang  berkualitas  dan  unggul  secara genetik.  Dilihat  dari  pola  penyebarannya sengon  di Jawa  menyebar  secara  acak,  karena populasi  yang  terdapat  pada  satu  daerah  yang sama  (Jawa  Barat)  ternyata  memiliki  jarak yang  dekat  dengan  provinsi  lain.  Jika  ditinjau dari  letak  geografis,  masing-masing  provinsi memiliki  jarak  yang  jauh.  Oleh  karena  itu kemungkinan  penyebaran  Sengon  di  Jawa dilakukan secara serentak sehingga menghasilkan  jarak  genetik  yang  dekat  di Jawa.

## SIMPULAN DAN SARAN

## Simpulan
Dari  penelitian  ini  dapat  disimpulkan bahwa nilai keragaman genetik (He) sengon di Jawa  tergolong  tinggi  dengan  nilai  rata-rata He=  0.2349.  Nilai  He  terendah  terdapat  pada populasi  sengon  yang  berasal  dari  Wonosobo (He  =  0.1328)  dan  nilai  He  tertinggi  terdapat pada populasi Kediri (He= 0.2946).
Berdasarkan  jarak  genetik  terlihat  bahwa populasi  sengon  Tasikmalaya  dan  populasi sengon  Lumajang  memiliki  jarak  genetik terdekat  (0.0123),  sedangkan  jarak  genetik terjauh  yaitu  antara  Garut  dan  Kediri (0.0814).Adapun  pola  penyebaran  sengon  di Jawa terjadi secara acak, karena populasi yang terdapat  pada  satu  daerah  yang  sama  (Jawa Barat)  ternyata  memiliki  jarak  yang  dekat dengan  provinsi  lain.  Sebagian  besar  variasi genetik  tersimpan  di  dalam  populasi  yaitu sebesar  82%,  sedangkan  perbedaan  antar populasi hanya sebesar 18%.

## Saran
Adapun  saran  dalam  penelitian  ini adalah  untuk  pelaksanaan  kegiatan  konservasi tanaman,  dilihat  dari  keragaman  genetik  yang tinggi,  populasi  sengon  yang  berasal  dari Sukabumi  dan  Kediri  cukup  mewakili. Sedangkan populasi yang memiliki keragaman yang  rendah  cukup  diwakili  oleh  populasi Sengon Wonosobo. Keragaman genetik Sengon  yang  tinggi  memungkinkan  untuk dilakukan kegiatan pemuliaan pohon.

## DAFTAR PUSTAKA
Atmosuseno, B. S. 1999. Budidaya, Kegunaan,  dan  Prospek  Sengon . Penebar Swadaya. Bogor.
Crowder  lV.  1986. Genetika  Tumbuhan . Yogyakarta : UGM-Press.
Dwiyanti  FG.  2009.  Keragaman  Sengon Solomon  ( Paraserianthes  falcataria (L )  Nielsen )  pada  uji  keturunan  di hutan  percobaan  Cirangsad  [skripsi]. Bogor. Departemen Silvikultur. Institut Pertanian Bogor.
Finkeldey R. 2005. Pengantar Genetika Hutan Tropis. Djamhuri  E,  Siregar  IZ,
Siregar UJ, Kertadikara AW, penerjemah. Bogor: Fakultas Kehutanan,  Institut  Pertanian  Bogor.
Terjemahan  dari: An  Indtroduction  to Tropical Forest Genetics .
Husnaeni  A.  2008.  Variasi  genetik  Jati  pada hutan  tanaman  di  Jawa  berdasarkan penanda  RAPD  (Random  Ampliflied Polymorphic  DNA)  [skripsi].  Bogor: Fakultas Silvikultur . Institut Pertanian Bogor.
Linhart  YB.  2002.  Variation  in  woody  plants: molecular biology, evolutionary processes  and  conservation  biology. Di dalam: Forestry sciences, Molecular  biology  of  woody  plant. Jain SM, Minocha SC (editor). Kluwer Academic Publisher. Netherland.
Pharmawati  M.  2009.  Optimalisasi  ekstraksi DNA  dan  PCR-RAPD  pada Grevilla spp (Proteaceaceae).  Jurnal  Biologi XIII (1): 12-16
Prana TK, Hartati NS. 2003. Identifikasi sidik jari  DNA  Talas  ( Colocasia  esculente
L.  Schott)  Indonesia  dengan  teknik RAPD (Random Amplified Polimorphic  DNA)  :  Skrining  Primer dan  Optimalisasi  Kondisi  PCR.  Jurnal
Natur Indonesia 5(2): 107-112.
Santoso,  H.  B.  1992. Budidaya  Sengon . Pemerbit Kanisius. Yogyakarta. Anggota IKAPI.
Weising K, Nybom H, Wolff K, Kahl G. 2005.
DNA Fingerprinting in Plants Principles,  Methods  and  Applications .
Boca Raton: CRC Press. Widyastuti  DE.  2007.  Keragaman  genetik dengan  penanda  RAPD,  fenotipa pertumbuhan dan pendugaan heritabilitas pada sengon ( Paraserianthes falcataria (L.) Nielsen)  [tesis].  Bogor:  Program Pascasarjana, Institut pertanian Bogor. Wulan  R.  2003.  Struktur  dan  Keragaman Genetik Populasi Sengon ( Paraserianthes falcataria (L)
Nielsen)  pada  Hutan  Rakyat  di  jawa. [Tesis]. Program Pascasarjana. Institut Pertanian Bogor.
Yunanto  T.  2006.  Implifikasi  Genetik  Sistem
Silvikultur  TPTJ  pada  jenis Shorea johorensis di  HPH  PT.  Sari  Bumi
Kusuma berdasarkan Random Amplified  Polymorphic DNA  (RAPD) [skripsi]. Bogor: Departement Manajemen Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.