i

HUBUNGAN KEKERABATAN BEBERAPA KULTIVAR PISANG (Musa sp.) UNTUK SIFAT KETAHANAN TERHADAP

PENYAKIT BERDASARKAN RESISTANCE GENE ANALOG (RGA)

SKRIPSI

oleh :

SITI MAR’ATUSH SHOLIHAH NIM. 10620066

JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI MAULANA MALIK IBRAHIM

MALANG 2014

ii

HUBUNGAN KEKERABATAN BEBERAPA KULTIVAR PISANG(Musa sp.) UNTUK SIFAT KETAHANAN

TERHADAP PENYAKIT BERDASARKAN RESISTANCE GENE ANALOG (RGA)

SKRIPSI

Diajukan Kepada : Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri (UIN)Maulana Malik Ibrahim Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan dalam

Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S. Si)

oleh : SITI MAR’ATUSH SHOLIHAH

NIM. 10620066

JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG

2014

iii

iv

v

MOTTO

“Bertakwalah kamu kepada Allah dan ketahuilah bahwa Allah Maha

melihat apa yang kamu kerjakan” (Q.S Al- Baqarah 233).

وخیرالناسأنفعھمللناس

“Dan sebaik-baik manusia adalah orang yang paling bermanfaat bagi

manusia.” (HR. Thabrani dan Daruquthni)”

Allah answer pray in 3 ways : Allah says YES n gives u what u want

Allah says NO n gives u something better Allah says WAIT n gives u the best in his own time

“Penelitian Molekuler Mengajarkan Bahwa Sesuatu Yang Kelihatan

Kecil Dapat Membawa Pengaruh Besar”

“Hwaiting Always”

vi

Lembar Persembahan بسم هللا الر حمن الر حیم

Ku persembahkan karya ini untuk kedua orang tuaku Ayah Nurul Huda

dan Ibu Siti Almaidah yang selalu memotivasi, menasehati dan

mendo’akan agar bersemangat dalam menuntut ilmu.

Almarhum bapak H. Karnis, Bapak H. Tomo dan Almarhumah Mbah Ibu

Hj. Siti Maimunah nasehat dan teladan yang engkau berikan semoga

tetap terkenang

Untuk Mbah H. Latifah terima kasih atas kasih sayang dan nasihat yang

diberikan.

Adikku Muhammad Miftahur Rizqi “si Hukting” yang selalu memotivasiku

agar tetap terus bersemangat dan tidak mengeluh jika mendapat

kesulitan.

Dosen pembimbing Dr. Evika Sandi Savitri,M.P dan Andik Wijayanto,

M.Si yang selalu memberikan saran dan nasehat dalam menyusun skripsi.

Dosen Wali Dwi Suheriyanto, M.P yang selalu memberikan nasehat dan

berbagi ilmu selama menempuh kuliah.

Sahabat–sahabat Biologi B yang tercinta Arif, Mbak Bonek, Sahla ,Susi ,

Erika, Ririn, Afif, Ika, Zaim dan Khotim dan yang lainnya yang tidak

dapat disebutkan satu-persatu tetaplah berjuang menggapai mimpi-mimpi

kalian.

Sahabat-Sahabat TravellingUs Subada, bang Satriyo, A.Shonhaji,

Paqih, Mega dan Iva, semoga tetap selalu diberikan kesempatan untuk

mengunjungi pesona alam yang indah dan terima kasih sudah membantu

dalam pengambilan sampel daun pisang.

Sahabat-Sahabat di Lab Biologi Molekuler Laboran Mas Ismail, Luluk,

Asif, Mbak Nana, Fitrah,, Mbak Adel terima kasih sudah sering

vii

berbagipikiran, lembur bareng di Lab, terus bersemangat untuk mencapai

cita-cita.

Para Laboran Biologi Mbak Lil, Mas Basyar , Mas Zulfan,dan admin Mas

Saleh terima kasih atas bantuannya selama ini.

Teman-Teman HMJ Biologi mbak rike, dek Ifa, dkk terima kasih sudah

sebagai tempat diskusi selain kuliah juga bertukar pikiran tentang

organisasi dan kehidupan.Terus berjuang untuk HMJ Biologi.

Teman-teman Asisten Praktikum Elik, Eva, Mbak Yanti, Bagus, Riftin dan

mbak evi dan yang lain, terima kasih telah menjadi partner yang baik dan

memberikan banyak pengalaman.

Sahabat-sahabat kos Wisma Asri Emil, Estu , mbak Firsty, mbak Hen,

Riris, terima kasih telah menjadi keluarga diperantauan.

Masih banyak orang- orang yang sangat berarti dalam hidup semoga

silaturahmi diantara kita tetap terjaga.

Amin

الحمد � رّب العا لمین

viii

ix

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Warrahmatullahi Wabarokatuh

Alhamdulillahirobbil ‘Alamin, segala puji bagi Allah Subhanahu wata’ala

yang senantiasa memberikan Rahmat, sehingga penulis dapat menyelesaikan

skripsi yang berjudul “Hubungan Kekerabatan beberapa kultivar pisang (Musa

sp)untuk sifat tahan penyakit berdasarkan Resistance Gene Analog

(RGA)”.Penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari bimbingan, bantuan dan

dukungan dari berbagai pihak Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih

kepada :

1. Prof.Dr.H. Mudjia Rahardjo, M.Siselaku Rektor Universitas Islam Negeri

(UIN) Maulana Malik Ibrahim Malang.

2. Dr.drh.Hj. Bayyinatul Muchtaromah, M.Si selaku Dekan Fakultas Sains

dn Teknologi Universitas Islam Negeri (UIN) Maulana Malik Ibrahim

Malang.

3. Dr. Evika Sandi Savitri,M.Siselaku Ketua Jurusan Biologi sekaligus dosen

pembimbing I yang telah banyak memberikan pelajaran dan saran pada

penelitian ini.

4. Andik Wijayanto, M.Si selaku dosen pembimbing II yang telah sabar

memberikan bimbingan, pengarahan, dan saran dalam pembuatan skripsi

ini.

5. Kholifah Holil, M.Si dan Ruri Siti Resmisari, M.Si yang telah memberikan

pengarahan dan saran dalam pembuatan skripsi ini.

x

6. Dwi Suheriyanto, M.P selaku dosen wali yang telah memberikan banyak

nasehat.

7. Seluruh dosen, staf administrasi dan karyawan jurusan Biologi yang telah

membantu dalam pembuatan skripsi ini.

8. Ayah H. Nurul Huda dan Ibunda Hj. Siti Almaidah yang telah

memberikan dukungan dan do’a serta mendorong penullis untuk tetap

semangat dalam menyelesaikan skripsi ini.

9. Adik Muhammad Miftahur Rizqi yang selalu memberikan semangat dalam

menyelesaikan skripsi ini.

10. Ibu P.E.R Prahardini dan petugas BPP Kab. Lumajang yang telah

memberikan dukungan dan bantuan untuk pembuatan skripsi ini.

11. Teman-teman seperjuangan di Laboratorium Biologi Molekuler dan

Genetika : Luluk, Asif, Nana, dan Fitrah yang telah memberikan bantuan

dan saran dalam penelitian.

12. Teman-Teman Biologi 2010 yang telah memberikan pengalaman berharga

selama menempuh kuliah.

Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat dalam menambah

pengetahuan khususnya dalam bidang Biologi.. Harapan lain adalah skripsi ini

dapat menjadi inspirasi untuk penelitian selanjutnya, khususnya dalam penerapan

bidang biologi molekuler untuk pemuliaan tanaman.

Wassalamualaikum Warahmatullahi Wabarokatuh.

Malang, 29 Agustus 2014

Penulis

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ iii

MOTTO .......................................................................................................... iv

PERSEMBAHAN ........................................................................................... v

PERNYATAAN ORISINALITAS PENELITIAN ...................................... vii

KATA PENGANTAR .................................................................................... viii

DAFTAR ISI ................................................................................................... x

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xv

ABSTRAK ...................................................................................................... xvi

ABSTRACT ...................................................................................................... xvii

xviii .......................................................................................... ملخص البحث

BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................. 1

1.1 Latar Belakang ................................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah ........................................................................... 5

1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................ 6

1.4 Manfaat Penelitian .......................................................................... 6

1.5 Batasan Masalah .............................................................................. 6

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... 7

2.1 Deskripsi Tanaman Pisang (Musa sp.) ........................................... 7

2.1.1 Tanaman Pisang Dalam Al-Qur’an ........................................ 7

2.1.2Klasifikasi Tanaman Pisang (Musa sp) ................................... 8

xii

2.1.3 Morfologi Tanaman Pisang (Musa sp.) ................................. 8

2.1.4 Keanekaragaman Genetik tanaman Pisang (Musa sp.) .......... 11

2.1.5 Penyakit Pada Tanaman Pisang .............................................. 13

2.2 Bentuk-bentuk Ketahanan Tumbuhan .............................................. 17

2.2.1 Ketahanan Mekanis ................................................................ 17

2.2.2 Ketahanan Kimiawi ................................................................ 17

2.2.3 Ketahanan Fungsional ............................................................ 18

2.3 Genetika Sifat Ketahanan ................................................................ 18

2.3.1 Ketahanan Gen Tunggal ......................................................... 18

2.3.2 Ketahanan Gen Ganda ............................................................ 19

2.3.3 Pewarisan Ketahanan .............................................................. 20

2.4 Penggunaan Marka Genetik ............................................................ 21

2.4.1 Pengertian dan Penggunaan Marka Genetik ......................... 21

2.4.2 Penggunaan Resistance Gene Analog (RGA) Untuk

Mengelompokkan Tanaman ................................................... 25

2.5 Analisis Keakeragaman Genetik Dari Marka Molekuler ................ 31

BAB III. METODE PENELITIAN .............................................................. 32

3.1 Rancangan Penelitian....................................................................... 32

3.2 Waktu dan Tempat ........................................................................... 33

3.3 Alat dan Bahan ............................................................................... 33

3.3.1 Alat .......................................................................................... 33

3.3.2 Bahan ....................................................................................... 34

3.4 Cara Kerja ........................................................................................ 34

3.4.1 Pengambilan Sampel Daun ..................................................... 34

3.4.2 Ekstraksi DNA ....................................................................... 35

3.4.3 Pengukuran Kuantitas dan Kemurnian DNA ......................... 36

3.4.4 Pengukuran Kualitas DNA (Visualisasi DNA) ...................... 36

3.4.5 Pembuatan Primer (Primer Design) ....................................... 36

3.4.6 Amplifikasi DNA ................................................................... 37

xiii

3.4.7 Analisis Data ......................................................................... 38

3.5 Kerangka Konsep Penelitian............................................................ 40

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... 41

4.1 Ekstraksi DNA ................................................................................ 41

4.2 Amplifikasi DNA............................................................................ 46

4.2.1 Amplifikasi DNA Menggunakan Primer NBS-LRR ..................... 46

4.2.2 Amplifikasi DNA menggunakan Primer NLRR .................... 48

4.3 Dendogram Pengelompokan Kultivar Pisang Untuk Sifat

Ketahanan Terhadap Penyakit ......................................................... 55

BAB V. PENUTUP ......................................................................................... 60

5.1Kesimpulan ........................................................................................ 60

5.2 Saran ................................................................................................ 60

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 61

LAMPIRAN-LAMPIRAN ............................................................................ 69

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Kelompok sampel beberapa kultivar pisang ................................. 32

Tabel 3.2 Hasil urutan sekuens basa primer RGA Pisang ............................. 37

Tabel 3.3 Komposisi PCR Mix untuk 12 tabung PCR .................................. 37

Tabel 3.4 Pengkondisian suhu dan waktu PCR untuk primer NBS-LRR ..... 38

Tabel 3.5 Pengkondisian suhu dan waktu PCR untuk primer NLRR ........... 38

Tabel 4.6 Pengukuran konsentrasi dan kemurnian DNA hasil ekstraksi ...... 41

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Habitus tanaman, batang semu dan pelepah daun pisang ........ 9

Gambar 2.2 Bentuk daun tua dan daun muda pisang ................................... 9

Gambar 2.3 Tandan buah dengan braktea membuka, warna braktea bagian dalam, kepala putik, tepal, tepal bebas ......................... 10 Gambar 2.4 Buah pisang Cavendish dan buah pisang Agung ...................... 11 Gambar 2.5 Isolat dan konidia F. oxisforum ................................................ 14

Gambar 2.6 Daun yang terserang penyakit F.oxisforum .............................. 14

Gambar 2.7 Gejala awal dan lanjut penyakit speackle daun ........................ 16

Gambar 2.8 Contoh motif yang terkonservasi sebagai contoh target primer RGA .......................................................................................... 28 Gambar 3.9 Letak geografis Kecamatan Senduro dan Pasrujambeh Kabupaten Lumajang ............................................................... 33

Gambar 3.10 Kerangka konsep penelitian ..................................................... 40 Gambar 3.11 Hasil ekstraksi DNA genom pisang dan keterangan sampel .... 43

Gambar 4.12 Hasil elektroforesis primer NBS-LRR dan keterangan sampel 47

Gambar 4.13 Hasil elektroforesis primer NLRR dan keterangan sampel ...... 49

Gambar 4.14 Zimogram pita hasil amplifikasi dan keterangan sampel ......... 50

Gambar 4.15 Dendogram pengelompokan berdasarkan primer RGA-NLRR 55

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Skema Kerja .............................................................................. 69

Lampiran 2. Pembuatan primer RGA berdasarkan NBS-LRR ..................... 71

Lampiran 3. Pembuatan dendogram pengelompokan ................................... 77

Lampiran 4. Dokumentasi Penelitian ............................................................ 78

Lampiran 5. Karakterisasi morfologi pisang Agung Semeru, Mas

Kirana (kontrol tahan) dan Pisang Embug (kontrol rentan) ............................. 80

xvii

ABSTRAK

Sholihah, Siti Mar’atush. 2014. Hubungan Kekerabatan Beberapa Kultivar Pisang (Musa sp.) Untuk Sifat Ketahanan Terhadap Penyakit Berdasarkan Resistance Gene Analog (RGA). Skripsi. Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang. Pembimbing Biologi : Evika Sandi Savitri. Pembimbing Agama : Andik Wijayanto. Kata Kunci : Kultivar Pisang (Musa sp), Ketahanan Terhadap Penyakit, RGA. Pisang (Musa sp.) merupakan salah satu tanaman yang mempunyai keanekaragaman genetik tinggi, sehingga sifat-sifat dari tanaman ini juga beragam. Salah satu sifat unggul dari tanaman ini adalah tahan terhadap penyakit(contoh kultivar kultivar Mas Kirana dan Agung Semeru) dan rentan (kultivar Embug).Ketahanan dan kerentanan terhadap penyakit dikendalikan oleh RGA.Sekuens daerah terkonservasi pada RGA dapat digunakan sebagai dasar pembuatan primer, sehingga terdapat perbedaan pita amplifikasi antara kultivar tahan dan rentan. Oleh karena itu penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hubungan kekerabatan beberapa kultivar pisang (Musa sp.) untuk sifat ketahanan terhadap penyakit berdasarkan RGA. Sampel yang digunakan dalam penelitian ini adalah daun 12 kultivar pisang. Pisang Agung Semeru dan Mas Kirana digunakan sebagai kontrol tahan. Sedangkan kontrol rentan adalah kultivar Embug, untuk dibandingkan pita DNA dengan 9 kultivar lain. Primer yang digunakan adalah primer daerah terkonservasi NBS-LRR dan NLRR. Tahap Penelitian meliputi ekstraksi DNA, Amplifikasi DNA dan pembuatan dendogram dengan softwere NTSys 2.01.Parameter data dalam penelitian ini adalah konsentrasi DNA, elektroforesis DNA genom, hasil amplifikasi DNA dan dendogram hubungan kekerabatan. Hasil penelitian menunjukkan konsentrasi DNA yang didapat berkisar antara 159,2 sampai 1131 ng/µl. Elektroforesis DNA menunjukkan beberapa sampel mepunyai pita yang tebal dan beberapa masih terdapat smear. Amplifikasi DNA menghasilkan pita berukuran 100 sampai 700 bp dan bersifat polimorfik. Hasil analisis hubungan kekerabatan menghasilkan Kultivar Mas Kirana sebagai kultivar tahan I berkerabat jauh dengan kelompok rentan dan tahan II dengan indeks kemiripan 0,54. Kultivar Embug sebagai kultivar rentan berkerabat dengan kultivar Barley dan Raja Nangka dengan indeks kemiripan 1, sedangkan dengan kultivar Kepok mempunyai indeks kemiripan 0,81. Kultivar Agung Semeru sebagai kontrol tahan II berkerabat dengan kultivar Susu dengan indeks similaritas kedua varietas ini adalah 1, sedangkan dengan kultivar Agung Jawa, Ambon Hijau dan Raja Mala indeks kemiripannya 0,91. Kultivar Cavendih berkerabat dengan kultivar tahan II dengan indeks kemiripan 0,73 dan kultivar Kidang dengan indeks kemiripan 0,68.

xviii

ABSTRACT

Sholihah, Siti Mar'atush. 2014. Phylogenetic Relationship Some cultivars

Banana (Musa sp.) For Resistanceof the Disease Based on Resistance Gene Analog (RGA). Thesis. Department of Biology, Faculty of Science and Technology of the State Islamic University of Maulana Malik Ibrahim Malang. Biology Supervisor: Dr.Evika Sandi Savitri, M.P.Religion Supervisor: Andik Wijayanto, M.Si. Keywords: Banana Cultivars (Musa sp), Resistance of the Disease, RGA.

Banana(Musa sp.) is one of theplants that have high genetic diversity, so that the propertiesof this plant are also diverse. One of thesuperior properties of this plantis resistant todisease (eg.cultivar Mas Kirana and Agung Semeru) and susceptible (cultivar Embug). Resistance and susceptible to diseaseis controlled by the RGA. Sequences of conserve dregionsin the RGA can be used as the basis for the primer design, so that there is a difference between resistant cultivars band amplificationand suspectible. Therefore,this studyaims to determine the phylogenetic relationship several cultivars of banana (Musa sp.) resistance the of disease based on RGA. The sample used in this study were 12 cultivars of banana leaves. Agung Semeru and Mas Kirana cultivar used asresistant controls. While cultivar Embug used as susceptible, tocompare DNA band with 9 other cultivars. Primer- primer used was NBS-LRR conserved regions and NLRR. The research phase includes DNA extraction, DNA amplification and manufacturedendogramwithNTSYS softwere 2.01. Data Parameter in this study is the concentration of DNA, genomic DNA electrophoresis, DNA amplification and dendogram results phylogenetic relathionship.

The results showed that the DNA concentration sobtained ranged from159.2 to1131 ng/ µl. DNA electrophoresis showed some samples had thick ribbon and some still are smears. DNA amplification product measuring tape of 100 to700 bp and are polymorphic. The results ofthe analysis of phylogenetic relationship produce cultivars Mas Kirana as idistantly related cultivars resistantt osusceptible and resistant group II with similarity index of 0.54. Embug cultivars susceptible cultivarsas related to the Barley cultivars and Raja Nangka withsimilarityindex of 1,00 whereas the cultivars Kepok have similarity index of 0.81. Agung Semeru as control cultivars resistant II is related Susu Cultivar index similarity of both is 1,00, whilethe Agung Jawa Cultivar, Ambon Hijau and Raja Mala has similarity index of 0.91. Cavendish cultivars related with resistant cultivars II has a similarity index of 0.73 and Kidang cultivars the similarity index is 0.68.

xix

مستخلص البحث

الجناس في الموز عن الصفة الدفاعیة عالقة األسریة لمتنوعة . 2014ستي مرأة .الصالحة

.التحلیلیة التناظریةاألمراض على حسب المقاومة عن و

بحث علمي في قسم البیولوجیا في كلیة العلوم والتكنولوجیا

. بجامعة موالنامالك إبراھیم اإلسالمیة الحكومیة ماالنق

المشرف . دكتورأفیكا ساندي سافطري: المشرف األول

. أندیك ویجایانطوالماجستیر: الدیني

ناظریة التحلیلیة التالمقاومة عن األمراض، ، أصناف الموز: الكلمات األساسیة

الموز من إحدى النبات التي لھا متنوعة الجنس العالیة وصفات النبات المتنوعة

أصناف ماس كیرانا وأغونق ( من صفاتھ المتفوقة ھي دفاعھ وقوتھ من األمراض . أیضا

والمقاومة والدفاعة عن األمراض یقبضھ التحلیلیة ). أصناف أمبوك(و عرضة )سمیرو

یستخدم كالمواد األساسیة التحلیلیة التناظریة ، طقة المحفوظة في وتسلسل المن. التناظریة

. في صناعة األساسیة حتى تكون اختالف بین الفرقة التضخیم وأصناف المقاومة والعرضة

عن لذلك یھدف ھذا البحث لمعرفة العالقة بین أصناف األسریة في الموز في صفة المقاومة

.التناظریةالتحلیلیة األمراض على حسب

أصناف ماس كیرانا و. صنف الموز 12والعینة المستخدمة في ھذا البحث ھي

أصناف أمبوك كركز العرضة لیقارن المقاومة و وأغونق سمیروتكون ركزا في ركز

و NBS-LRRالمنطقة المحفوظةوأول ما یستخدم ھو أساس . فرق أخرى 9بـ DNAالفرقة ب

NLRR . واحتوى البحث على مقتطفDNA تضخیم ،DNA وصناعةdendogram بـ

softwere NTSys 2،01 . المستخدمة في ھذا البحث ركز والبارامتر المتوسطDNA ،

elektroforesis DNA genom ، ونتیجةamplifikasi DNA وdendogramعالقة األسریة.

1131 – 159،2المكتسب في رقم ما بین DNAركز ونتیجة ھذا البحث تدل على

ng/µl .تضخیم وDNA یدل على عینات الشریط التضخیم وفیھاsmear .تضخیم وDNA

أصناف ماس كیرانا عالقة األسریةونتیجة . polimorfikوھو bp 700-100ینتج الشریط بـ

و أصناف . 0،54بالتشابھ 2باألسریة البعیدة بصنف العرضة المقاومة 1كصنف مقاومة

، و صنف كفوك 1ورتجا نانكا بالتشابھ أمبوك كصنف العرضة باألسریة مع صنف برلي

باألسریة مع صنف سوسو 2وصنف وأغونق سمیرو كركز مقاومة . 0،81بالتشابھ

. 0،91بالتشابھAgung Jawa, Ambon Hijau dan Raja Mala، و في صنف 1بالتشابھ

بالتشابھ Kidangوصنف 0،73بالتشابھ 2باألسریة بصنف المقاومة Cavendishوصنف

0،68.