analisis filogenetik bufo melanostictus schneider 1799

7/23/2019 ANALISIS FILOGENETIK Bufo Melanostictus Schneider 1799

1/16

ANALISIS FILOGENETIKBufo melanostictus, Schneider, 1799 DANBufo

asper, Gravenhorst, 1829 (BUFONIDAE) SUMATERA BARAT DAN

KAWASAN ASIA DENGAN GEN 16S rRNA DAN SITOKROM b

Tesis oleh: Lusiana Tjandra

(Dibawah Bimbingan Dr. Djong Hon Tjong M.Si dan Dr. Syaifullah)

ABSTRAK

Penelitian mengenai Analisis FilogenetikBufo melanostictus, Schneider, 1799 dan

Bufo asper, Gravenhorst, 1829 (Bufonidae) Sumatera Barat dan Kawasan Asia

dengan gen 16S rRNA dan sitokrom b telah dilaksanakan pada bulan Desember

2010 sampai dengan September 2011 di Laboratorium Bioteknologi, Fakultas

Pertanian dan Laboratorium Genetika dan Sitologi, Jurusan Biologi, FMIPA,

UNAND, Padang. Metoda deskriptif digunakan dengan mengamati DNA amplifikasi

dengan menggunakan mesin PCR Perkin Elmer dengan menggunakan primer F51

dan R51 untuk amplifikasi dan sekuensing pada gen 16S rRNA, dan Fow 1-1 dan

Rev-1 untuk amplifikasi dan sekuensing pada gen sitokrom b yang di modifikasi

dengan tujuan untuk menganalisis hubungan filogenetikB. melanostictus dan B.

asper yang terdapat pada beberapa lokasi di Sumatera Barat dan kawasan Asia

berdasarkan analisis gen 16S rRNA dan sitokrom b. Hasil penelitian menunjukkan

bahwa hubungan filogenetikB. melanostictus dan B. asper Sumatera Barat dan

kawasan Asia berdasarkan gen 16S rRNA dan sitokrom b adalah terbentuk duaklaster pada gen 16S rRNA yang terdiri dari 458 pasang basa (bp), pada B.

melanostictus bersifat parafiletik dengan terbentuk dua subklaster dan monofiletk

padaB. asper, sedangkanB. melanostictus danB. asperberdasarkan gen sitokrom b

bersifat monofiletik dengan dua klaster dengan 382 pasang basa (bp).

ABSTRACT

The reseach about The Phylogenetic Analysis ofBufo melanostictus, Schneider,

1799 and Bufo asper, Gravenhorst, 1829 (Bufonidae) in West Sumatera and Asia

Region with 16S rRNA and cytochrome b gene has been done at Desember 2010 toSeptember 2011 in Biothechnology Laboratory, Agriculture Faculty and Genetic and

Cytology Laboratory, Biology Department, Faculty Mathematic and Natural of

Sciences, Andalas University, Padang. The descriptive method was used on

amplification PCR by PCR Perkin Elmer machine with F51 primer and R51 primer

to amplification and sequencing 16S rRNA gene and Fow 1-1 and Rev-1 primer to

amplification and sequencing cytochrome b gene with modification to get the

purpose of phylogenetic relationship ofBufo melanostictus and Bufo asper in few


2/16

2

location in West Sumatera and Asia Region with 16S rRNA and cytochrome b gene.

The results showed that the phylogenetic analysis ofBufo melanostictus and Bufo

asperin West Sumatera and Asia Region with 16S rRNA and cytochrome b gene are

maked two cluster by 16S rRNA gene with 458 bp, assumption toBufo melanostictusis paraphiletic with two subcluster and monophiletic to Bufo asper, while in

cytochrome b geneB. melanostictus andB. asperis monophiletic with two cluster by

382 bp.

PENDAHULUAN

Indonesia sebagai negara megabiodiversitas kedua didunia setelah Brazil

memiliki keanekaragaman hayati yang sangat tinggi. Hal ini dibuktikan dengan

banyaknya spesies yang ditemukan pada berbagai wilayah dengan karakter yang

khas. Salah satunya adalah filum Chordata, kelas Amphibi, ordo Anura dan famili

Bufonidae.

Anura sebagai indikator biologi di alam memiliki kepekaan yang tinggi

terhadap perubahan yang terjadi pada habitatnya. Penurunan populasi Anura di alam

mengakibatkan keseimbangan rantai makanan dalam ekosistem terganggu

(Nurcahyani, Kanedi dan Kurniawan, 2009). Keberadaan amphibi sangat dipengaruhi

kondisi iklim, tanah, topografi dan vegetasi, baik dalam areal yang sempit ataupun

luas, dimana semua akan saling berhubungan dan membentuk komunitas biotik.

Salah satu ordo Anura yang umum ditemukan dari famili Bufonidae. Penyebaran dari

famili Bufonidae dengan spesies B. melanostictus dimulai dari India, Indocina

sampai ke Indonesia, sedangkan penyebaran B. asperdimulai dari Indocina sampai

ke Sumatera dan Kalimantan. Di Sumatera Barat kedua spesies tersebut ditemukan

dari 384 1500 mdpl dan belum diketahui lebih jelas mengenai filogenetik


3/16

3

khususnya sungai barat dan timur serta Bukit Barisan seperti yang ada di pulau

Sumatera (Alikodra, 1979; Iskandar, 1998; Mistar dan Iskandar, 2003).

Sumatera Barat sebagai bagian dari pulau Sumatera memiliki geografi yang

bervariasi. Pegunungan Bukit Barisan menyebabkan terpisahnya antara sungai barat

dan timur serta perbukitan yang dapat memunculkan spesiasi pada organisme yang

ada di Sumatera Barat. Asia sebagai benua terbesar dengan keanekaragaman hayati

tertinggi didunia. Akibat peristiwa alam, kawasan di Asia mengalami pemisahan

daratan. Indonesia merupakan bagian dari daratan Asia yang telah mengalami

pemisahan tersebut dan berpengaruh terhadap biogeografi yang mengakibatkan

terjadi perubahan karakter morfologi, anatomi dan filogenetik dari suatu populasi.

Kondisi tersebut menimbulkan terjadinya isolasi baik isolasi adaptasi, isolasi

geografi, isolasi reproduksi dan inbreeding pada suatu spesies (Mahardono, 1980;

Tjong, 2003; Inger dan Voris, 2001).

Analisis molekuler mampu untuk mengetahui filogenetik suatu spesies.

Penggunaan metode molekuler sekuen DNA dalam studi filogenetik berdasarkan

perubahan basa nukleotida dapat memperkirakan kecepatan evolusi untuk

mengetahui filogenetik antara satu kelompok organisme dengan organisme lain

(Wallace, 1981; Hartl and Clark, 1997; Wien, 2000; Frankham, Ballou and Briscoe,

2002). Metode molekuler yang sering digunakan dalam studi filogenetik mengenai

populasi antara genus dan spesies adalah gen-gen yang terdapat di mitokondria

seperti sitokrom dan 16S rRNA. Gen sitokrom adalah DNA mitokondria yang

memiliki tingkat variasi dan mutasi yang tinggi dalam studi filogenetik (Wiley, 1998;

Jamsari, 2007; Bretagnolle, Attie and Pasquet, 1998; Tjong, 2003).


4/16

4

Asia sebagai benua terbesar didunia memiliki variasi geografis dan

biodiversitas yang sangat tinggi. Penyebaran fauna dan flora di Asia meliputi pulau-

pulau terdekat dan terjauh dari kawasan ini. Pergerakan lempeng bumi (tektonik) dan

bencana alam menyebabkan beberapa kawasan Asia terpisah sehingga fauna dan

flora yang ada di kawasan ini juga ikut terpisah. Pada kawasan-kawasan tertentu di

Asia terdapat kesamaan fauna dan flora. Namun perubahan lingkungan dan

penghalang fisik atau barrier mempengaruhi karakter morfologi dan genetik setiap

spesies sehingga terjadi diferensiasi karakter. Persebaran amphibi di Asia Tenggara

dipengaruhi tingginya permukaan laut. Berdasarkan sejarah geologi terbentuknya

Asia Tenggara pada awal zaman tersier Eosen (50 juta tahun yang lalu). Indocina,

Burma, Semenanjung Malaysia, Jawa, Sumatera, dan Kalimantan merupakan satu

kontinental dari awal Eosen sampai akhir Oligosen (25 juta tahun lalu). Pulau

Sumatera dibagi menjadi dua yaitu sisi barat dan sisi timur oleh pegunungan Bukit

Barisan yang membujur dari utara sampai selatan pulau Sumatera yang diperkirakan

terbentuk lebih dari 50 juta tahun yang lalu hingga 250 juta tahun yang lalu (Miosen)

sehingga tercipta barrier yang dapat menghambat gen flow maka akan terjadi

pemisahan populasi (Voris, 2000; Wang, Ysai, Tu dan Lee, 2000; Hall, 2001).

Biogeografi Sumatera dan Asia yang sangat bervariasi ini diduga telah terjadi

perubahan hubungan filogenetikBufo melanostictus danB. asperSumatera Barat dan

kawasan Asia sehingga perlu dilakukan penelitian mengenai hubungan filogenetikB.

melanostictus dan B. asperSumatera Barat dan kawasan Asia berdasarkan analisis

gen 16S rRNA dan sitokrom b yang bertujuan untuk menganalisis hubungan

filogenetikB. melanostictus dan B. asper yang terdapat di Sumatera Barat dan


5/16


6/16


7/16


8/16

8

Analisis FilogenetikB. melanostictus danB. asper berdasarkan Gen 16S rRNA

Hasil analisis filogenetik dengan menggunakan gen 16S rRNA (Gambar 1.)

terdiri dari 458 pasang basa (bp) padaB. melanostictus danB. asperyang terdapat di

Sumatera Barat yang dibandingkan dengan kawasan Asia memiliki kandungan rata-

rata G adalah 22%, kandungan A adalah 25%, sedangkan kandungan C adalah 19%

dan T adalah 32%. Berdasarkan 458 pasang basa (bp) tersebut B. melanostictus dan

B. asper, diperoleh alignment site 31, variabel polimorfik site 105 dengan single site

63 dan parsimony site 42 dan invariabel monomorfik site 322 serta diversity

haplotipe 0.97 dengan nomor distribusi haplotipe 12.

Berdasarkan analisis molekular, B. melanostictus dan B. asper terpisah

menjadi dua klaster. Klaster pertama dengan nilai bootsraps 92, 96, 100 (Maksimum

likehood (ML)/Maksimum parsimony (MP)/Neighborjoining (NJ) pada B.

melanostictus yang berasal dari India, Vietnam, Cina, Malaysia dan Pulau Siberut.B.

melanostictus dari Pulau Siberut masuk lewat aktivitas manusia (invasive spesies) ke

Pulau Siberut. Pada klaster pertama terbagi atas subklaster 1B. melanostictus yang

berasal dari India, sedangkan subklaster 2 berasal dari Vietnam, Malaysia, Cina dan

Pulau Siberut. Klaster kedua dengan nilai bootsraps (ML, MP dan NJ) 100,100,100

pada B. asper yang berasal dari Malampah, Rimbo Panti dan Pulau Tanak Masa.

Pada klaster kedua dibagi atas subklaster 1B. asperyang berasal dari Malampah dan

Rimbo Panti, sedangkan subklaster 2 dari Pulau Tanak Masa. Mayr (1970)

menyatakan bahwa suatu populasi yang memiliki tingkat kedekekatan hubungan


9/16


10/16

10

menduga bahwa jenis ini adalah jenis amphibi pendatang (invasive species). Spesies

pendatang (invasive species) atau yang dikenal sebagai non-native,

nonindigenous, exotic, alien adalah spesies yang mempunyai tingkat

pergerakan atau migrasi yang tinggi dibandingkan dengan spesies lain. Invasive

species dapat menempati segala jenis habitat, memiliki kemampuan dalam

beradaptasi, mampu mempengaruhi spesies asli (native species), mampu mengurangi

jumlah spesies asli dan mencari daerah baru apabila telah terjadi perubahan pada

daerah yang dulu ditempati. Invasive species harus dapat ditekan perkembangannya

atau dikontrol karena dapat mengganggu keberadaan spesies asli (native species)

sehingga dapat menyebabkan penurunan jumlah spesies asli (National Invasive

Species Council, 2000).

Analisis FilogenetikB. melanostictus danB. asper berdasarkan Gen Sitokrom b

Analisis filogenetik (Gambar 2.) B. melanostictus dan B. asper Sumatera

Barat dan kawasan Asia berdasarkan gen sitokrom b terbagi atas dua klaster dengan

7 sampel. Pada klaster pertama nilai bootsraps (ML, MP dan NJ) 100, 100, 100 pada

B. asperyang berasal dari Rimbo Panti dan Malampah. Klaster kedua dengan nilai

bootsraps 100, 100, 100 (ML, MP dan NJ) pada B. melanostictus yang berasal dari

Merapi, Pulau Siberut dan India. Pengamatan gen sitokrom b padaB. melanostictus

dan B. asper Sumatera Barat dan kawasan Asia memiliki kandungan rata-rata G

adalah 13%, kandungan A adalah 25%, sedangkan kandungan C adalah 33% dan T

adalah 28% yang terdiri dari 382 pasang basa (bp) dengan variabel polimorfik site

119 dengan single site 50 dan parsimony site 69 dan invariabel monomorfik site 263

serta diversity haplotipe 0.95 dengan nomor distribusi haplotipe 6.


11/16

11

B. melanostictus dari Merapi, Pulau Siberut dan India 6 berada pada klaster

yang sama. B. melanostictus dari Pulau Siberut kemungkinan diintroduksi dari

Sumatera Barat terbawa melalui jalur transportasi sebagai bentuk aktivitas manusia.

Sumatera merupakan daerah distribusi dari B. melanostictus dari Pulau Siberut

kemungkinan berkerabat dekat dengan B. melanostictus dari India atau berasal dari

nenek moyang yang sama (monofiletik), sedangkanB. asperdari daerah Rimbo Panti

dan Malampah memiliki filogenetik yang sangat dekat karena kondisi geografis dari

kedua daerah ini memiliki kesamaan dan belum dipengaruhi oleh aktivitas manusia.

Persentase jarak genetik (sekuen divergen) terendah adalah 0.2% pada lokasi

Merapi dan Siberut yang dibandingkan dengan B. melanostictus India. B.

melanostictus yang berada pada daerah Merapi dan Pulau Siberut berada pada gugus

yang sama (bagian barat) dan India terpisah karena terdapat barrier berupa lautan.

Pada B. aspermemiliki persentase jarak genetik (sekuen divergen) terendah adalah

20% dan persentase jarak genetik tertinggi adalah 21%. Vences, Kosuch, Glaw,

Bohme, dan Veith, 2003) menyatakan persentase sekuen divergen dengan nilai 3.0%

berdasarkan gen sitokrom b akan mengubah status spesies tersebut, sedangkan nilai

11.0% pada persentase sekuen divergen berdasarkan gen sitokrom b diindikasikan

sebagai spesies baru.

Penyebaran B. melanostictus dan B. asper sangat cepat, ini terlihat dari

kemampuan jenis ini dalam beradaptasi dilingkungan aktivitas manusia. Kedua jenis

Bufo ini dapat menyebabkan spesies lain yang menempati daerah tersebut menjadi

kurang berkembang akibat kompetisi, simbiosis dan predator sehingga jenis ini

tergolong spesies pendatang (invasive species). Mooney dan Cleland (2001)


12/16


13/16


14/16


15/16


16/16

analisis filogenetik bufo melanostictus schneider 1799

Documents