i  

ANALISIS HUBUNGAN KEKERABATAN ANNONACEAE DARI JAWA TIMUR KOLEKSI KEBUN RAYA PURWODADI

BERDASARKAN KARAKTER MORFOLOGI DAN PENANDA MOLEKULER DNA (rbcL, matKDAN trnL-F)

TESIS

oleh DEWI AYU LESTARI

156090100111012

PROGRAM MAGISTER BIOLOGI JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG 2017

ii  

ANALISIS HUBUNGAN KEKERABATAN ANNONACEAE DARI JAWA TIMUR KOLEKSI KEBUN RAYA PURWODADI

BERDASARKAN KARAKTER MORFOLOGI DAN PENANDA MOLEKULER DNA (rbcL, matKDAN trnL-F)

TESIS

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Magister Sains dalam Bidang Biologi

oleh DEWI AYU LESTARI

156090100111012

PROGRAM MAGISTER BIOLOGI JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG 2017

iii  

HALAMAN PENGESAHAN TESIS ANALISIS HUBUNGAN KEKERABATAN ANNONACEAE DARI JAWA TIMUR

KOLEKSI KEBUN RAYA PURWODADI BERDASARKAN KARAKTER MORFOLOGI DAN PENANDA MOLEKULER DNA (rbcL, matK DAN trnL-F)

DEWI AYU LESTARI 156090100111012

Telah dipertahankan di depan Majelis Penguji pada tanggal 17 Juli 2017

dan dinyatakan memenuhi syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Bidang Biologi

Menyetujui

Pembimbing I Pembimbing II Rodiyati Azrianingsih, S.Si., M.Sc., Ph.D. Dr. R. Hendrian, M.Sc. NIP. 197001281994122001 NIP. 196611211994031001

Mengetahui

Ketua Program Studi Magister Biologi Fakultas MIPA Universitas Brawijaya

Nia Kurniawan, S.Si., M.P., D.Sc. NIP. 197810252003121002

iv  

SUSUNAN KOMISI PEMBIMBING DAN PENGUJI TESIS

Judul Tesis: ANALISIS HUBUNGAN KEKERABATAN ANNONACEAE DARI JAWA TIMUR KOLEKSI KEBUN RAYA PURWODADI BERDASARKAN KARAKTER MORFOLOGI DAN PENANDA MOLEKULER DNA (rbcL, matK DAN trnL-F) Nama : Dewi Ayu Lestari

NIM : 156090100111012

KOMISI PEMBIMBING

Ketua : Rodiyati Azrianingsih, S.Si., M.Sc., Ph.D.

Anggota : Dr. R. Hendrian, M.Sc.

TIM DOSEN PENGUJI

Dosen Penguji I : Prof. Dr. Ir. Estri Laras Arumingtyas, M.Sc.St.

Dosen Penguji II : Dr. Serafinah Indriyani, M.Si.

Tanggal Ujian : 17 Juli 2017

v  

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS TESIS

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa sepanjang pengetahuan saya, di

dalam Naskah Tesis ini tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain

untuk memperoleh gelar akademik di suatu Perguruan Tinggi, dan tidak terdapat karya

atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara

tertulis dikutip dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber kutipan dan daftar pustaka.

Apabila ternyata di dalam Naskah Tesis ini dapat dibuktikan terdapat unsur-unsur

jiplakan, saya bersedia Tesis (MAGISTER) dibatalkan, serta diproses sesuai dengan

peraturan perundang-undangan yang berlaku (UU No. 20 Tahun 2003, pasal 2 dan pasal

70).

Malang, 17 Juli 2017

Nama : Dewi Ayu Lestari

NIM : 156090100111012

Materai

vi  

RIWAYAT HIDUP

Dewi Ayu Lestari, lahir di Situbondo, 21 Agustus 1983 merupakan anak pertama dari ayah Iswandi dan ibu Moeljani, lulus SMA di Situbondo tahun 2001, kemudian menempuh pendidikan S-1 pada program studi Ilmu Hama dan Penyakit Tumbuhan Jurusan Hama dan Penyakit Tumbuhan, Fakultas Pertanian, Universitas Brawijaya Malang lulus tahun 2006 dengan tugas akhir berjudul “Pemanfaatan Beberapa Antagonis untuk Pengendalian Penyakit Busuk Pelepah Rhizoctonia solani Kuhn. Pada Tanaman Jagung (Zea mays L.)”. Pengalaman kerja sebagai staf peneliti Bidang Botani di Balai Konservasi Tumbuhan Kebun Raya Purwodadi – Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia dengan mengambil minat takson suku Annonaceae mulai tahun 2008 hingga sekarang. Pada tahun 2015, penulis mendapatkan Beasiswa Karyasiswa LIPI dari Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia untuk melanjutkan pendidikan S-2 di Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Brawijaya Malang.

Malang, 17 Juli 2017 Penulis

vii  

PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS

Tesis ini tidak dipublikasikan namun terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada penulis. Daftar Pustaka diperkenankan untuk dicatat, tetapi pengutipan hanya dapat dilakukan seizin penulis dan harus disertai kebiasaan ilmiah untuk menyebutkannya.

viii  

RINGKASAN

Analisis Hubungan Kekerabatan Annonaceae dari Jawa Timur Koleksi Kebun Raya Purwodadi Berdasarkan Karakter Morfologi dan

Penanda Molekuler DNA (rbcL, matK dantrnL-F)

Dewi Ayu Lestari, Rodiyati Azrianingsih, Hendrian* Program Magister Biologi, Jurusan Biologi

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Brawijaya *Balai Konservasi Tumbuhan Kebun Raya Purwodadi - LIPI

2017

Annonaceae merupakan salah satu suku dari Angiospermae dan tergolong dalam kelas dikotil yang primitif. Hal ini ditunjukkan melalui bagian-bagian bunganya yang tersusun spiral serta kadang-kadang tidak jelas batas antara kelopak, mahkota, benang sari serta daun-daun buah. Tumbuhan dari suku Annonaceae telah banyak dikoleksi oleh Kebun Raya Purwodadi-LIPI sebagai salah satu lembaga konservasi ex-situ. Salah satunya berasal dari wilayah Jawa Timur. Sebagian besar koleksi tumbuhan Annonaceae dari Jawa Timur tersebut belum dapat teridentifikasi karena karakter generatifnya tidak sepenuhnya muncul.Analisis hubungan kekerabatan berdasarkan penanda molekuler DNA dapat digunakan untuk mengkonfirmasi klasifikasi konvensional berdasarkan karakter morfologi.Selain itu, koleksi tumbuhan Annonaceae tersebut belum memiliki data molekuler untuk mendukung dan menguji klasifikasi konvensional berdasarkan karakter morfologi. Penanda molekuler DNA yang digunakan adalah rbcL, matK dan trnL-F dimana ketiganya merupakan penanda molekuler yang banyak digunakan dalam penelitian analisis hubungan kekerabatan Annonaceae, bersifat universal serta sesuai untuk level jenis maupun level di bawahnya.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkonstruksi pohon filogenetik jenis Annonaceae dari Jawa Timur koleksi Kebun Raya Purwodadi berdasarkan karakter morfologi dan penanda molekuler DNA, untuk membandingkan pengelompokan berdasarkan hubungan kekerabatan jenis Annonaceae dari Jawa Timur antara karakter morfologi dan penanda molekuler DNA serta untuk menentukan posisi takson dan usulan nama jenis Annonaceae dari Jawa Timur berdasarkan pengelompokan hubungan kekerabatannya.

Material sampel Annonaceae yang digunakan sebanyak 30 sampel dimana 28 sampel (jenis) merupakan suku Annonaceae dari Jawa Timur sebagai in-group dan 2 jenis merupakan outgroup dari suku Magnoliaceae. Keseluruhan sampel diamati berdasarkan karakter morfologi dan penanda molekuler DNA. Observasi karakter morfologimeliputi habitus, tajuk, batang, daun dan bunga. Selanjutnya data dimasukkan dalam tabel determinasi dan dianalisis secara fenetik untuk menghasilkan dendrogram dan secara filogenetik untuk menghasilkan kladogram. Penelitian dengan penanda molekuler DNA dimulai dengan tahapan isolasi DNA, uji kualitatif DNA menggunakan Elektroforesis Gel Agarose, Uji kuantitatif DNA menggunakan Nanodrop, amplifikasi DNA dengan teknik PCR menggunakan penanda molekulerrbcL, matK dan trnL-F, sekuensing DNA serta analisis data untuk menghasilkan kladogram. Kladogram dari ketiga penanda molekuler DNA selanjutnya digabungkan untuk menghasilkan topologi pohon yang lebih kokoh sehingga dapat dibandingkan dengan kladogram berdasarkan karakter morfologi. Pengelompokan jenis berdasarkan karakter morfologi akan dibandingkan dengan pengelompokan jenis berdasarkan penanda molekuler DNA. Kedua data pengelompokan tersebut serta didukung hasil uji homologi dengan BLAST akan digunakan untuk

ix  

menentukan posisi takson serta usulan nama jenis Annonaceae dari Jawa Timur, khususnya untuk jenis yang belum teridentifikasi.

Konstruksi pohon filogenenetik jenis-jenis Annonaceae dari Jawa Timur berdasarkan karakter morfologi dan penanda molekuler DNA dibedakan dalam dua klad yaitu anak suku Malmeoideae dan Annonoideae, serta 4 sub klad yaitu tribus Miliuseae, Xylopiae, Annoneae dan Uvariae. Kedua anak sukutersebut secara morfologi dibedakan berdasarkan karakter fusion of petal, bentuk inner petal dan habitus, dimana anak suku Malmeoideae memiliki inner petal connate (bergabung), berbentuk mitriform dengan habitus pohon, sedangkan anak suku Annonoideae memiliki inner petal free (bebas/terpisah), berbentuk valvate dengan habitus liana (woody climber) dan sebagian pohon. Topologi pohon filogeni dari penanda molekuler rbcL menunjukkan nilai bootstrap yang tergolong lemah hingga sangat lemah (17-63%) dan topologi pohon terbaik dengan metode analisis NJ, penanda molekuler matK menunjukkan nilai bootstrap yang tergolong tinggi (98-99%) dengan topologi pohon terbaik pada metode analisis MP serta penanda molekuler trnL-F memiliki nilai bootstrap sangat lemah hingga lemah (36-53%) dan tinggi (100%) dengan topologi pohon terbaik pada metode analisis MP.

Perbedaan kekerabatan berdasarkan karakter morfologi dan penanda molekuler DNA terletak pada posisi jenis Stelechocarpus burahol dan Polyalthia lateriflora dalam kladogram. Dimana kedua jenis tersebut menurut karakter morfologi termasuk dalam tribus Annoneae, anak suku Annonoideae sedangkan menurut gabungan penanda molekuler DNA termasuk dalam tribus Miliuseae, anak suku Malmeoideae.

Penentuan identitas jenis-jenisAnnonaceae yang belum teridentifikasi menunjukkan bahwa Annona sp. berkerabat dekat dengan Annona muricata yang termasuk dalam tribus Annoneae, anak suku Annonoideae; Popowia sp. berkerabat dekat dengan Miliusa macropoda dan Polyalthia sp. yang berkerabat dekat dengan Saccopetalum horsfieldii dimana keduanya termasuk dalam tribus Miliuseae, anak suku Malmeoideae; Oxymitra sp. berkerabat dekat dengan Fissistigma latifolium dan Mitrephora sp. yang berkerabat dekat dengan Artabotrys uncinatus dimana keduanya termasuk dalam tribus Uvariae, anak suku Annonoideae. Usulan nama jenis Annonaceae dari Jawa Timur yang belum teridentifikasi tersebut berdasarkan pengelompokan hubungan kekerabatannya baik secara morfologi maupun menurut penanda molekuler DNA, serta didukung dengan hasil uji homologi sekuen DNA dengan BLAST di NCBI. Annona sp. diduga merupakan Annona montana, Popowia sp. diduga merupakan Alphonsea glandulosa, Mitrephora sp. diduga merupakan Uvaria micrantha, Oxymitra sp. diduga merupakan Desmos dumosus serta Polyalthia sp. diduga merupakan Miliusa lineata.

x  

SUMMARY

Relationship Analysis of Annonaceae from East Java Collected in Purwodadi Botanic Garden Based on Morphological Character and

DNA Molecular Markers (rbcL, matK andtrnL-F)

Dewi Ayu Lestari, Rodiyati Azrianingsih, Hendrian* Biology Master Program, Biology Department, Mathematics and Natural Sciences Faculty,

Brawijaya University *Purwodadi Botanic Garden, Indonesian Institute of Sciences

2017

Annonaceae is one of the familiesof theAngiospermae and belongsto the class of primitive dicotyledone. This is showed through parts of the flower, whichare arranged spirally and sometimes unclear boundary between calyx, corolla, stamens and fruit. Plants from Annonaceae familyare collected by Purwodadi Botanic Garden-Indonesia Institute of Sciences as one of the ex-situ conservation institutions. One of them came from East Java. Most of the Annonaceaeplantscollections from East Java are yet to be identified because the generative characters are not fully emerge. This cause difficulty in identifying and determining taxonomical position in Annonaceae species. The relationship analysis based on DNA molecular marker will be able to confirm the conventional classification based on morphological character.Besides that,Annonaceae plants collectionnot havemolecular data to support and verify the conventional classification based on morphological characters. DNA molecular markers are used rbcL,matK and trnL-F which they are widely molecular markers used in research analysis of Annonaceae relationship,universal and suitable to neither species level nor the level below.

This study aims to construct the phylogenetic tree on species of Annonaceae from East Java based on morphological character and DNA molecular marker, tocomparerelationship group of Annonaceae species from East Java between morphological characters and DNA molecular markers, and to determine the taxonomicalpositionand suggestion of species identity of Annonaceae species from East Java based on relationship analysis.

Material sample of Annonaceae used are 30 samples with 28 samples (species) are Annonaceaefrom East Java as in-group and 2 speciesfromMagnoliaceae as outgroup. All samples are observed based on morphological characters and DNA molecular markers. Morphological characters are observed includeshabitus, canopy, stems, leaves and flowers. Furthermore, the data included on determination table and analyzed by phenetic to produce dendrogram and phylogenetic to produce a cladogram. DNA molecular markers are researched with stage from DNA isolation, DNA qualitative test utilizes Electrophoresis Gel Agarose, DNA quantitative test using NanoDrop, DNA amplification by PCR using primers ofrbcL, matK and trnL-F, DNA sequencing and data analysis to produce cladogram,Cladogram from three DNA molecular markers are further combined to produce more robust tree topology so that it can be compared with cladogram based on morphological characters. Species groupings based on morphological characters will be compared with species groupings based on DNA molecular markers. This data and supported by homology test results with BLAST will be used to determine the taxonomical position and suggestion of species identity ofAnnonaceaespecies from East Java, especially for unidentified species.

xi  

The phylogenetic plant construction of Annonaceae species from East Java based on morphological characters and DNA molecular markers is distinguished in two clades, i.e. subfamily of Malmeoideae and Annonoideae,and 4 sub clades namely tribes ofMiliuseae, Xylopiae, Annoneae and Uvariae. The two of sub-family are morphologically distinguished by the fusion of petal, inner petal and habit, in which sub-family of Malmeoideae has connate inner petal,mitriform-shaped with tree habit, while sub-family of Annonoideae has free inner petal,valvate-shapedwith liana habit (woody climber) and some of trees. The phylogenetic tree topology ofrbcL molecular marker shows bootstrap value is weak to very weak (17-63%) and the best tree topology with NJ analysis method, molecular marker of matK shows a high bootstrap value (98-99%) with the best tree topology in the MP analysis method and molecular marker of trnL-F has weak to very weak (36-53%) and high (100%) of bootstrap value with the best tree topology on MP analysis method.

Differencesof relationships based on morphological characters and DNA molecular markers lie in the positionof Stelechocarpusburahol and Polyalthialateriflora in cladogram. Where the two species are according to morphological characters included in tribes ofAnnoneae, sub-family ofAnnonoideae, whereas according to combination of DNA molecular markers is belonging to the tribes ofMiliuseae, sub-family ofMalmeoideae.

Determination of species identity from unidentifiedAnnonaceae species indicate that Annona sp. closely related to Annonamuricatais belongto the tribes ofAnnoneae, sub-family ofAnnonoideae; Popowia sp. closely related to Miliusamacropoda and Polyalthia sp. closely related to Saccopetalumhorsfieldii, both of themare belong to the tribes ofMiliuseae, sub-family ofMalmeoideae; Oxymitra sp. closely related to Fissistigmalatifolium and Mitrephora sp. closely related to Artabotrysuncinatus, both of themare belong to the tribes ofUvariae, sub-family ofAnnonoideae. Suggestion of species identity of unidentified Annonaceae species from East Java is based on the clustering of their kinship relationships both of morphologically and DNA molecular markers, and supported by homology DNA sequence test results with BLAST at NCBI. Annona sp. allegedly asAnnonamontana, Popowia sp. allegedlyas Alphonseaglandulosa, Mitrephora sp. allegedly asUvariamicrantha, Oxymitra sp. Allegedly asDesmosdumosus and Polyalthia sp. allegedlyas Miliusalineata.

KATA PENGANTAR

xii  

Alhamdulillaahi Robbil ‘Aalamiin, dengan ungkapan rasa syukur pada Allah Swt. Penulis dapat menyelesaikan penyusunan tesis yang merupakan syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains bidang Biologi di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Brawijaya Malang.

Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada: 1. Rodiyati Azrianingsih, S.Si., M.Sc., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing I yang telah

mendampingi dan memberikan arahan, tambahan ilmu serta saran-saran yang berguna bagi penulis selama penelitian dan penyusunan tesis ini.

2. Dr. R. Hendrian, M.Sc. selaku Dosen Pembimbing II yang telah mendampingi dan memberikan arahan, tambahan ilmu serta saran-saran yang berguna bagi penulis selama penelitian dan penyusunan tesis ini.

3. Prof. Dr. Ir. Estri Laras Arumingtyas, M.Sc.St. dan Dr. Serafinah Indriyani, M.Si. selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran yang bermanfaat dalam perbaikan penyusunan tesis ini.

4. Beasiswa Karyasiswa Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) yang telah membiayai penuh selama pelaksanaan studi S-2 dan penelitian tesis penulis.

5. Dr. R. Hendrian, M.Sc. selaku Kepala BKT Kebun Raya Purwodadi – LIPI beserta seluruh staf yang telah berkenan memberikan ijin penulis untuk melakukan penelitian tesis, masukan dan bantuannya.

6. Sugeng Budiharta, Ph.D. selaku koordinator jabatan fungsional peneliti di BKT Kebun Raya Purwodadi – LIPI yang telah memberikan motivasi, dukungan dan saran yang bermanfaat bagi penulis selama pelaksanaan studi.

7. Seluruh dosen dan mahasiswa dalam Working Group ELFIL yang telah memberikan banyak masukan dan saran dalam penyusunan tesis ini.

8. Ayahanda Iswandi dan ibunda Moeljani selaku orang tua, suami Slamet Mulyadi, anak Rizqy Mulya Utama serta seluruh keluarga tercinta atas segala doa, pengertian dan motivasinya yang tidak terkira.

9. Staf dan rekan-rekan di Laboratorium Taksonomi Tumbuhan serta Laboratorium Fisiologi, Kultur Jaringan dan Mikroteknik, Jurusan Biologi, Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya yang telah memberikan bantuan dan masukan kepada penulis selama pelaksanaan penelitian, analisis data dan penyusunan tesis.

10. Rekan-rekan S-2 Biologi Semester Ganjil Angkatan 2015 serta seluruh sivitas akademik Jurusan Biologi, Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya atas segala bantuan, masukan dan kerjasamanya.

Penulisan tesis ini merupakan upaya optimal penulis sebagai sarana terbaik dalam

pengembangan ilmu pengetahuan. Saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan untuk menjadikan karya ini semakin bermanfaat.

Malang, 17 Juli 2017 Penulis

DAFTAR ISI

xiii  

Halaman RINGKASAN i SUMMARY iii KATA PENGANTAR v DAFTAR ISI vi DAFTAR TABEL viii DAFTAR GAMBAR ix DAFTAR LAMPIRAN xi DAFTAR SINGKATAN xii DAFTAR SIMBOL xiii DAFTAR ISTILAH xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang 1 1.2. Rumusan Masalah 5 1.3. Tujuan Penelitian 5 1.4. Manfaat Penelitian 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Botani Suku Annonaceae 7 2.2. Distribusi Suku Annonaceae 13 2.3. Pemanfaatan Tanaman Suku Annonaceae 13 2.4. Klasifikasi Annonaceae Menurut Beberapa Ahli 14 2.5. Analisis Fenetik dan Filogenetik 15 2.6. Bentuk-bentuk Penelitian Tentang Karakterisasi

Annonaceae Dengan Pendekatan Morfologi 18

2.7. Bentuk-bentuk Penelitian Tentang Analisis Hubungan Kekerabatan Annonaceae

18

2.8. Pemilihan Outgroup 20

2.9. Penanda Molekuler DNA (rbcL, matK dan trnL-F) 2.9.1. Penanda Molekuler rbcL 2.9.2. Penanda Molekuler matK 2.9.3. Penanda Molekuler trnL-F

21 21 21 22

2.10. Kebun Raya Purwodadi-LIPI sebagai Lembaga Konservasi Ex-Situ

23

2.11. Kerangka Konsep Penelitian 24 BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 27 3.2. Material Sampel 27 3.3. Kerangka Operasional 29 3.4. Parameter Morfologi Annonaceae

3.4.1. Karakter Morfologi Annonaceae 3.4.2. Analisis Data

30 30 31

3.5. Parameter Molekuler 3.5.1. Isolasi DNA 3.5.2. Uji Kualitatif DNA (Elektroforesis Gel Agarosa) 3.5.3. Uji Kuantatif DNA (Nanodrop) 3.5.4. Amplifikasi DNA dengan Teknik PCR 3.5.5. Sekuensing DNA 3.5.6. Analisis Data

32 32 33 33 34 34 35

xiv  

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hubungan Kekerabatan dengan Penanda Morfologi 37 4.1.1. Konstruksi Fenetik 37 4.1.2. Konstruksi Filogenetik 39 4.2. Hubungan Kekerabatan dengan Penanda Molekuler DNA 44 4.2.1. Hasil Uji Kualitatif DNA 44 4.2.2. Hasil Uji Kuantitatif DNA 45 4.2.3. Hasil Amplifikasi DNA 46 4.2.4. Hasil Sekuensing DNA 49 4.2.5. Hubungan Kekerabatan Annonaceae Berdasarkan

Penanda Molekuler DNA 52

4.2.5.1. Kladogram Penanda Molekuler rbcL 54 4.2.5.2. Kladogram Penanda Molekuler matK 57 4.2.5.3. Kladogram Penanda Molekuler trnL-F 60 4.2.6. Polimorfisme Sekuen DNA 63 4.2.6.1. Polimorfisme Sekuen DNA Penanda

Molekuler rbcL 64

4.2.6.2. Polimorfisme Sekuen DNA Penanda Molekuler matK

64

4.2.6.3. Polimorfisme Sekuen DNA Penanda Molekuler trnL-F

65

4.2.7. Variasi Singletone (Autopomorfi) Sekuen DNA 66 4.3. Gabungan Kladogram Morfologi dan Molekuler 71 4.4. Penentuan Posisi Takson dan Usulan Nama Jenis

Annonaceae dari Jawa Timur 74

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan 76 5.2. Saran 77 DAFTAR PUSTAKA 78 LAMPIRAN 89

DAFTAR TABEL

xv  

Nomor Halaman 1 Penanda molekuler DNA yang digunakan dalam penelitian

hubungan kekerabatan Annonaceae 19

2 Material sampel koleksi tanaman Annonaceae dari Jawa Timur dan outgroup yang diamati

27

3 Program annealing pada ketiga primer yang digunakan untuk sampel Annonaceae

34

4 Konsentrasi dan kemurnian DNA hasil isolasi 46 5 Hasil uji homologi dengan BLAST pada penanda molekuler rbcL 51 6 Hasil uji homologi dengan BLAST pada penanda molekuler matK 51 7 Hasil uji homologi dengan BLAST pada penanda molekuler trnL-F 52 8 Hasil analisis polimorfisme sekuen DNA pada tiga penanda

molekuler yang digunakan 63

9 Polimorfisme sekuen DNA pada penanda molekuler rbcL 64 10 Polimorfisme sekuen DNA pada penanda molekuler matK 65 11 Polimorfisme sekuen DNA pada penanda molekuler trnL-F 65 12 Variasi singletone (autopomorfi) sekuen DNA penanda molekuler

rbcL 67

13 Variasi singletone (autopomorfi) sekuen DNA penanda molekuler matK

67

14 Variasi singletone (autopomorfi) sekuen DNA penanda molekuler trnL-F

68

DAFTAR GAMBAR

xvi  

Nomor Halaman 1 Kladogram dalam anak suku Anaxagoreoideae dan Ambavioideae 10 2 Kladogram dalam anak suku Annonoideae 11 3 Kladogram dalam anak suku Malmeoideae 12 4 Distribusi Annonaceae di seluruh dunia 13 5 Posisi outgroup dari Annonaceae 20 6 Sketsa gen plastid trnK dan matK yang mengandung intron 22 7 Skema primer yang digunakan untuk amplifikasi dan sekuensing

trnL-F pada Annonaceae 23

8 Bagan alir kerangka konsep penelitian 26 9 Bagan alir kerangka operasional penelitian 30 10 Dendrogram jenis-jenis Annonaceae dari Jawa Timur 38 11 Karakter inner petalsebagai pembeda anak suku Malmeoideae dan

Annonoideae 38

12 Karakter habitus sebagai pembeda anak suku Malmeoideae dan Annonoideae

39

13 Kladogram jenis-jenis Annonaceae dari Jawa Timur 40 14 Elektroforegram hasil isolasi DNA (1%) 44 15 Elektroforegram hasil amplifikasi DNA (1,5%) pada penanda

molekuler rbcL 47

16 Elektroforegram hasil amplifikasi DNA (1,5%) pada penanda molekuler matK

48

17 Elektroforegram hasil amplifikasi DNA (1,5%) pada penanda molekuler trnL-F

49

18 Kladogram jenis-jenis Annonaceae dari Jawa Timur berdasarkan penanda molekuler rbcL dengan metode analisis Maximum Parsimony

55

19 Kladogram jenis-jenis Annonaceae dari Jawa Timur berdasarkan penanda molekuler rbcL dengan metode analisis Maximum Likelihood

56

20 Kladogram jenis-jenis Annonaceae dari Jawa Timur berdasarkan penanda molekuler rbcL dengan metode analisis Neighbour-Joining

57

21 Kladogram jenis-jenis Annonaceae dari Jawa Timur berdasarkan penanda molekuler matK dengan metode analisis Maximum Parsimony

58

22 Kladogram jenis-jenis Annonaceae dari Jawa Timur berdasarkan penanda molekuler matK dengan metode analisis Maximum Likelihood

59

23 Kladogram jenis-jenis Annonaceae dari Jawa Timur berdasarkan penanda molekuler matK dengan metode analisis Neighbour-Joining

60

24 Kladogram jenis-jenis Annonaceae dari Jawa Timur berdasarkan penanda molekuler trnL-F dengan metode analisis Maximum Parsimony

61

25 Kladogram jenis-jenis Annonaceae dari Jawa Timur berdasarkan penanda molekuler trnL-F dengan metode analisis Maximum Likelihood

62

26 Kladogram jenis-jenis Annonaceae dari Jawa Timur 63

xvii  

berdasarkanpenanda molekuler trnL-F dengan metode analisis Neighbour-Joining

27 Kladogram jenis-jenis Annonaceae dari Jawa Timur berdasarkan gabungan dari ketiga penanda molekuler DNA dengan metode analisis Maximum Parsimony

71

28 Kladogram jenis-jenis Annonaceae dari Jawa Timur berdasarkan gabungan dari ketiga penanda molekuler DNA dengan metode analisis Maximum Likelihood

72

29 Kladogram jenis-jenis Annonaceae dari Jawa Timur berdasarkan gabungan dari ketiga penanda molekuler DNA dengan metode analisis Neighbour-Joining

72

30 Perbandingan kladogram hasil karakterisasi secara morfologi dan penanda molekuler DNA

73

31 Pendugaan posisi takson dan usulan identitas jenis dari sampel tanaman Annonaceae yang dianalisis

75

32 Bentuk daun 90 33 Bentuk pangkal daun 91 34 Bentuk ujung daun 91 35 Tepi daun 92 36 Tipe sepal 93 37 Expansion of petal 94 38 Aestivation of petal 94 39 Bentuk petal 96 40 Bentuk inner petal 96 41 Torus 97 42 Bentuk stamen 97 43 Tipe stamen 98

DAFTAR LAMPIRAN

xviii  

Nomor Halaman 1 Karakter-karakter morfologi Annonaceae 89 2 Skoring karakter fenetik 99 3 Skoring karakter filogenetik 106 4 Kualitas sekuen DNA pada ketiga penanda molekuler 109 5 Pensejajaran sekuen DNA 119 6 Komposisi basa nukleotida hasil sekuensing DNA 138 7 Koleksi Annonaceae Jawa Timur 141 8 Jadwal penelitian tesis 142 9 Sertifikat bebas plagiasi 143 10 Surat keterangan bebas plagiasi 144 11 Laporan hasil deteksi plagiasi 145

DAFTAR SINGKATAN

xix  

A Adenine APG Angiosperm Phylogeny Group BLAST Basic Local Alignment Search Tool C Cytosine CI Chloroform Isopropanol CTAB Chetyl Trimethyl Ammonium Bromide DNA Deoxyribo Nucleid Acid Dnasp DNA Sequence Polymorphism Et Br Ethidium Bromide F Forward G Guanine Gel Doc Gel Documentation KRP Kebun Raya Purwodadi LBC Long Branch Clade LIPI Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia MEGA 5.03 Molecular Evolutionary Genetics Analysis MP Maximum Parsimony ML Maximum Likelihood NJ Neighbour-Joining NCBI National Centre for Biotechnology Information OTU Operational Taxonomical Unit PAST Palaeontological Statistics PCI Phenol Chloroform Isopropanol PCR Polymerase Chain Reaction R Reverse SBC Short Branch Clade T Timin TBE Tris Borate EDTA TE Tris EDTA TTBC Tinggi Tumbuhan Bebas Cabang

DAFTAR SIMBOL

Σ jumlah

xx  

g gram % persen μl mikrolit mL mililiter °C derajat celcius rpm rotasi per menit M molar v volt nm nanometer μg mikrogram bp basepair ng nanogram

DAFTAR ISTILAH Abaksial Permukaan bagian bawah

xxi  

Absorbansi Rasio logaritmik dari radiasi yang dipaparkan ke suatu bahan terhadap radiasi yang ditransmisikan menembus bahan

Acuminate Meruncing Acute Runcing Adaksial Permukaan bagian atas; menuju ke arah sumbu Aestivation of petals Susunan petal dalam kuncup Alignment Pensejajaran sekuen DNA Amplifikasi  Proses penggandaan utas DNA Annealing Proses pengenalan dan penempelan primer pada pita

DNA yang sesuai Anthers Bantalan serbuk sari yang merupakan bagian dari

benang sari Apert Ada lubang atau celah Apical connective prolongation Pemanjangan bagian apikal dari benang sari yang

berhubungan dengan kantung sari Apiculate Berembang; keadaan ujung bidang yang berakhir

mendadak pada suatu cuatan pendek, kecil, tajam dan lunak

Apocarpous Bunga dengan karpel yang terbentuk dari putik terpisah

Apomorfi Karakter turunan dari moyangnya atau karakter yang lebih maju (derived character) yang berlawanan dengan karakter primitif

Arillate Memiliki kulit biji Articulation Sendi atau titik keterikatan Automatic sequencer Alat yang digunakan dalam proses sekuensing DNA

dan bekerjasecara otomatis Autopomorfi Karakter yang hanya dimiliki oleh taksa tertentu

(karakter khusus penentu jenis) Axillary Terletak di ketiak daun Barcoding Sekuen pendek DNA yang telah terstandarisasi untuk

identifikasi jenis secara cepat dan tepat Basal Leluhur Biosistematika Suatu cabang biologi yang mempelajari keragaman

hidup mencakup taksonomi dan terlibat dalam rekonstruksi sejarah filogenetik

Bootstrapping Uji reliabilitas topologi pohon filogenetik yang dihasilkan

Bract Daun pelindung, yaitu daun yang pada ketiaknya mumcul ibu tangkai daun

Bracteate Memiliki bract Buffer Larutan penyangga berupa larutan berbasis air

dengan derajat keasaman yang sangat stabil, digunakan dalam penggandaan DNA maupun penyimpanan material DNA untuk mencegah berubahnya derajat keasaman

Calyx Kelopak bunga Carpels Bagian dari putik yang terbentuk dari satu daun yang

dimodifikasi; megasporofil

xxii  

Carpel fusion Peleburan/perpaduan karpel Chamber Ruang Circular Bundar, berbentuk bola Clade/ Klad Kelompok yang mempunyai kekerabatan sangat

dekat (monofili) Compound Majemuk Concave Cekung Conical Berbentuk kerucut Connate Melekat satu sama lain, tetapi organ-organnya serupa Connate cup Wadah yang melekat satu sama lain Connective Posisi benang sari yang berhubungan dengan dua

pollen sac Connivent Konvergen namun sebenarnya tidak menyatu atau

bersatu Cordate Bentuk hati Cushion Bantalan Delesi Penghapusan atau pengurangan pasangan nukleotida

pada gen Denaturasi Pemisahan pita ganda DNA menjadi pita tunggal

DNA Dendrogram Penggambaran dalam tampilan menaik atau sumbu

vertikal; jika hanya didasarkan pada data fenetik disebut fenogram. Fenogram menggambarkan pola hubungan fenetik, sedangkan pola pada kladogram menggambarkan hubungan nenek moyang

Dikotom Pembagian atas dua kelompok yang saling bertentangan

Dioecous Bunga tidak sempurna, bunga jantan dan betina terdapat pada tumbuhan yang berbeda

Distichous Berada dalam dua baris atau tingkatan vertikal pada sisi berlawanan dari sumbu

Diversitas Keanekaragaman; ukuran variasi dalam komunitas ekologi

Elektroforesis Tehnik pemisahan molekul DNA berdasarkan ukurannya dengan menggunakan muatan listrik

Elektroforegram Hasil elektroforesis gel agarose Elliptic Ellips Expansion of petal Perluasan kelopak Ekstensi Proses pemanjangan untai baru DNA Erect Tegak Exine infratectum Lapisan luar dari serbuk sari Filogeni Kajian mengenai hubungan diantara kelompok-

kelompok organisme yang dikaitkan dengan proses evolusi yang dianggap mendasarinya; asal mula dan evolusi takson

Fleshy Berdaging Free Bebas, tidak bergabung Fused Bergabung Glabrous Gundul; permukaan tanpa rambut Glands Organ tambahan berupa tonjolan yang berminyak

xxiii  

dan lengket Globose Berbentuk bulat Granular Butiran kecil Gynoecium Putik pada bunga Haplotipe Kelompok gen dari suatu organisme yang diwariskan

secara bersama-sama dari nenek moyangnya; sekuen DNA yang mewakili suatu kelompok sekuen yang sama

Hermaphroditic Putik dan benang sari pada bunga yang sama; bunga sempurna

Homogenat Hasil homogenasi Homologi Karakter morfologi atau gen yang berbeda yang

berasal dari turunan moyang yang sama Imbricate Tumpang tindih atau bertumpuk Inaperture Tanpa apertura/ tingkap Indumentum Penutup bagian epidermis tumbuhan yang berupa

rambut In-group Kelompok taksa yang sedang diteliti untuk mencari

hubungan kekerabatannya Inner petal Kelopak dalam Insersi Penyisipan atau penambahan pasangan nukleotida

pada gen Intermediate Pola urat daun yang samar-samar Intron Urutan nukleotida yang terlihat dalam gen dan

dikeluarkan melalui proses RNA splicinguntuk menghasilkan molekul RNA matang

Intron splicing Penyambungan intron Isolat Hasil isolasi Isolasi DNA Proses mendapatkan DNA utuh dari suatu jaringan

makhluk hidup Kladogram Dendrogram yang menunjukkan hipotesa rangkaian

cabang-cabang kekerabatan dalam klasifikasi Kongruensi Suatu keserasian antara beberapa karakter dalam

pohon filogeni yang dianalisa secara terpisah Lanceolate Berbentuk seperti tombak Loading dye Cairan pemberat dalam proses elektroforesis gel

agarose agar tidak keluar dari sumuran gel Leaf blade venation Pola urat pada daun Leptosporangiate Kelompok terbesar dari paku-pakuan Liana (woody climber) Tanaman berkayu yang memanjat Nodes Posisi pada batang dimana daun atau cabang berasal Miliusoid Terdapat celah antara pollen sac Mitre-shaped Berbentuk mitriform Mitriform Berbentuk seperti turban Monad Individu tunggal yang bebas namun bersatu dalam

satu kelompok Monocarps Satu buah Monoecious Bunga tidak sempurna, pistil dan staminodia berada

dalam satu tanaman yang sama Monofiletik Kelompok yang saling menunjukkan kekerabatan

xxiv  

yang dekat dan berbagi sifat dengan moyangnya yang sama

Monofili Kumpulan organisme yang membentuk satu klad Monopodial Cabang-cabang yang timbul dari satu poros utama Morfometri Suatu ilmu yang berkaitan dengan variasi dan

perubahan dalam bentuk (ukuran) dari suatu organisme

Mortar Adukan Mutasi Perubahan yang terjadi pada bahan genetik

(DNA/RNA) baik pada taraf urutan gen maupun kromosom

Neotropik Kawasan yang meliputi Meksiko bagian selatan sampai Amerika Tengah dan Amerika Selatan

Nocturnal Berfungsi di malam hari Non-septate Tidak memiliki rongga pembatas Nukleotida Molekul yang tersusun dari gugus basa heterosiklik,

gula dan satu atau lebih gugus fosfat. Basa penyusun nukleotida berupa purin dan pirimidin

Obovate Kebalikan dari ovate Obtuse Membulat di ujung Ortotropik Pertumbuhan ke arah vertikal Outer petal Kelopak luar Out-group Kelompok taksa yang berdekatan dengan kelompok

taksa yang sedang dipelajari untuk digunakan sebagai pembanding dan dilibatkan dalam analisa hubungan kekerabatan

Ovate Berbentuk seperti telur namun dengan ujung yang lebih lebar (bulat telur)

Ovoid Berbentuk seperti telur (pada benda tiga dimensi) Ovule Biji yang belum masak, megasporangium Ovule basal/ parietal Terletak di sepanjang tepi Paleotropik Meliputi kawasan Afrika, Indo-Malesia dan

Polinesia Pantropik Terdapat di seluruh daerah tropis Peduncle Tangkai bunga atau perbungaan Pellet Endapan tipis pada tube yang berisi DNA Peltate Berbentuk perisai Pepagan Kulit kayu atau lapisan terluar batang Petal Anggota dari mahkota bunga yang biasanya

berwarna atau putih Petiole Tangkai daun Pestle Alu untuk menghaluskan Phyllotaxis Tata letak daun pada batang Plagiotropik Pertumbuhan ke arah horisontal Pirimidin Sebuah sitosin dan tymidin Plasenta Bagian dari ovarium yang merupakan bantalan dari

ovule Polimorfisme Ketika dua atau beberapa fenotip yang berbeda ada

dalam populasi suatu jenis atau dengan kata lain kemunculannya lebih dari satu bentuk

xxv  

Pollen Mikrospora yang masak atau gametofit jantan yang berkembang dari biji tumbuhan, dihasilkan dari mikrosporangium pada gymnospermae atau benang sari pada angiospermae

Politomi Pembagian atas dua kelompok yang saling bertentangan

Primer Untaian pendek DNA utas tunggal yang menginisiasi reaksi berantai penggandaan DNA

Pubescence Berambut lembut dan pendek Purin Sebuah adenine dan guanine Raised Timbul Reduplicate-valvate Sepal terpisah ganda Reflexed Melipat Rhipidiate Berbentuk seperti kipas yang rata Ritmik Cabang yang memiliki pola pada batang Rounded Berbentuk bulat Ruminate endosperm Berkerut kasar atau bercoreng sehingga tampak

seperti pita gelap bergelombang pada biji yang matang

Seedling Bibit Sekuen Urutan basa nukleotida pada DNA Sekuensing Proses menghasilkan sekuen basa nukleotida Sentrifugasi Pemisahan DNA dari komponen sel yang lain atau

kontaminan yang tidak diinginkan Sepal Kelopak bunga Simpodial Suatu jenis percabangan dikotomi yang membentuk

sumbu semu sebagai salah satu cabang setelah bifurkasi tertekan secara nyata dan cabang lainnya menunjukkan pertumbuhan yang normal

Sinapomorfi Kelompok monofiletik yang dikenali melalui karakter yang diturunkan dengan unik; karakter yang berbagi dengan dua taksa atau kelompok dalam satu monofiliartinya satu karakter bisa dimiliki oleh satu grup taksa dari keturunan yang sama

Sister Kelompok monofili yang paling dekat dengan kelompok yang dibahas dalam analisis hubungan kekerabatan

Spacer gene Antar gen Spin-down Kecepatan benda berputar Spoon-shaped Bentuk seperti sendok atau spatula Spreading  Menyebar Stamen Benang sari bunga sebagai organ kelamin jantan Staminodia Modifikasi benang sari yang steril dan tidak

menghasilkan serbuk sari State character Turunan karakter dari karakter moyangnya menjadi

beberapa karakter lain yang homolog dari suatu taksa yang berkerabat dekat

Stellate Berbentuk seperti bintang Stipula Salah satu pelengkap daun yang terdapat pada dasar

tangkai daun di beberapa daun

xxvi  

Striate Ditandai dengan garis halus dan biasanya sejajar dengan alur

Submerged Tenggelam Substitusi Perubahan atau mutasi nukleotida pada sebuah

sekuen Supernatan Substansi hasil sentrifugasi yang memiliki bobot

jenis lebih rendah Sympetalous Mahkota bunga yang bergabung di bagian pangkal Syncarpous Karpel yang bersatu dan berjumlah lebih dari satu Tabung Eppendorf Microtube sebagai wadah untuk menyimpan atau

mencampur larutan saat isolasi DNA Tendril Organ tumbuhan yang ramping dan digunakan

sebagai alat bantu dalam memanjat; modifikasi batang

Terminal Terletak di ujung daun Tongue-shaped Berbentuk seperti lidah Topologi Kombinasi karakteristik yang menunjukkan

hubungan evolusi Torus of petal Wadah bunga Transversely folded Dilipat melintang Transisi Pergantian basa purin ke purin atau pirimidin ke

pirimidin Transversi Pergantian dari purin ke pirimidin Tribus Tingkatan taksonomi diantara sub famili dan marga Truncate Ujung seolah terputus Undulate Bergelombang namun tidak tertalu dalam Uniparental Pewarisan dari nenek moyang Uvarioid Tidak terdapat celah antara pollen sac UV-transiluminator Alat yang berfungsi untuk memvisualkan DNA

setelah dirunning dalam proses elektroforesis gel agarose, sehingga sinar UV yang dipancarkan akan memendarkan Ethidium Bromide yang menempel pada DNA

Valvate Bunga dengan kelopak (sepal) yang bagian tepi ke tepi sepanjang seluruh panjangnya tidak saling tumpang tindih atau terpisah

Variasi Berbeda bentuk (rupa) Varietas Suatu peringkat taksonomi (tumbuhan) di bawah

jenis (spesies) Vorteks Gerakan berputar, cepat dan bersifat turbulen Waterbath Oven atau pemanas air yang berfungsi untuk

menciptakan suhu yang konstan selama selang waktu yang ditentukan

Whorls Susunan bagian tumbuhan yang memancar dari satu titik dan tersusun mengelilinginya