Penalitian clan Penqambanqan Pertanian Vjgenom.litbang.pertanian.go.id/publication/2017/Rijzaani H... · 2018-02-15 · Penalitian clan Penqambanq Vj an Pertanian ISSN 0216-4427 ••/•%

VjPenalitian clan Penqambanqan Pertanian

ISSN 0216-4427

••/•% -.

> f

Volume 39 Nomor 1 Tahun 2017

Foto sampulCabai varietas Prima Agrihorti

Warta Penelitian dan Pengembangan Pertanian diterbitkan enam kali dalam setahun oleh Badan Penelitiandan Pengembangan Pertanian. Pengarah: Muhammad Syakir; Tim Penyunting: Retno Sri Hartati Mulyandari,Istriningsih, Nuning Nugrahani, Sri Hartati, Sofjan Iskandar, Syahyuti, Sri Utami, Tri Puji Priyatno, Miskiyah,Wiwik Hartatik, Achmad Subaidi; Penyunting Pelaksana: Morina Pasaribu, Siti Leicha Firgiani, Ujang SahaliTandaTerbit: No. 635/SK/DITJEN PPG/STT/1979; Alamat Penyunting: Balai Pengelola Alih Teknologi Pertanian,Jalan Salak No. 22, Bogor 16151, Telepon: (0251) 8382567, 8382563, Faksimile: (0251) 8382567, 8382563,E-mail: [email protected]. Selain dalam bentuk tercetak, Warta tersedia dalam bentuk elektronis yangdapat diakses secara on-line pada http://www.bpatp.litbang.pertanian.go.id

Redaksi menerima artikel tentang hasil penelitian serta tinjauan, opini, ataupun gagasan berdasarkan hasilpenelitian terdahulu dalam bidang teknik, rekayasa, sosial ekonomi, dan jasa serta berita-berita aktual tentangkegiatan Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Artikel disajikan dalam bentuk ilmiah populer.Jumlah halaman naskah maksimum 6 halaman ketik dua spasi.

Prospek Pengembangan Tanaman14Bunga Sedap Malam di Lahan RawaLebak

Menikmati Selai Buah Lembaran16

Pirit di Lahan Rawa17

13Kultur Jaringan Pisang Ayam

Daftar Isi -.^

Membumikan Teknologi di Kawasan1Bawang Merah dan Cabai

Mesin Panen Jagung Tipe Kombinasi 3Solusi Jitu Peningkatan Usaha Tani

Antisipasi Serangan Hawar Daun Bakteri 5dengan Varietas Tahan dan TeknikPengendalian yang Kompatibel

Rumpun Domba Komposit sebagai7Terobosan Memperbaiki Domba Lokaldi Peternakan Rakyat (Perdesaan)

Perakitan Draft Genom Aren {Arenga 10pinnata Wurmb Merr.)

ISSN 0216-4427WartaPenelitian dan Pengembangan PertanianVolume 39 No. 1,2017

Pengantar Redaksi

Warta Litbang kali ini merupakan edisi pertama yangditerbitkan setelah penyerahan pengelolaan wartakepada Balai Pengelola Alih Teknologi Pertanian padaawal tahun 2017. Warta ini menyajikan informasi terkaitpencapaian efisiensi daiam optimalisasi usaha tani.Membumikan teknologi di kawasan komoditas bawangdan cabai yang bersinergi dengan berbagai stakeholder,menjadi salah satu bentuk diseminasi yang efektifdalam penyebarluasan teknologi Balitbangtan. Berbagaiteknologi dari hulu ke hilir yang dihasilkan Balitbangtanjuga dapat menjadi pilihan, seperti varietas padi tahanHawar Daun Bakteri yang disertai teknik pengendalianhama yang kompatibel, perbaikan performa dombalokal dengan rumpun domba komposit, penggunaanmesin panen jagung, serta olahan mangga menjadi selailembaran ya'ng praktis dibandingkan selai umumnya.Demikian pula strategi pemanfaatan lahan ra-wa dengan teknik pengelolaan pirit dapat menjadisolusi dalam memaksimalkan penggunaan sumberdaya pengelolaan padi sawah. Terbukti pula bahwalahan rawa lebak dapat menjadi media yangbaik untuk pertumbuhan bunga sedap malam.Balitbangtan juga menaruh perhatian terhadapkekayaan plasma nutfah seperti pemanfaatan databasegenom aren dapat membantu seleksi plasma nutfahuntuk pemuliaan aren dan juga teknik kultur jaringanuntuk perbanyakan tanaman pisang ayam. Keduateknologi tersebut tidak hanya untuk menyelamatkanplasma nutfah namun juga meningkatkan potensinya.

Redaksi

Warta Penelitian dan Pengembangan Pertanian10

banyak dimanfaatkan potensinya

karena 60% populasi pohon aren

dunia ada di Indonesia. Melalui

berbagai penelitian modern, potensi

pemanfaatan produk dari aren ini

untuk industri mulai dipelajari dandiketahui. Selain sebagai penghasil

gula, nira dapat dikonversi sebagai

bahan bakar nabati serta alternatif

energi terbarukan. Saat ini, luas areal

aren di Indonesia mencapai 60.482

hektar, dimana jumlah tanaman yang

produktif antara 100-150 pohon per

hektar dengan perkiraan produksi

nira rata-rata 20 liter/pohon/hari.

Dengan demikian potensi produksi

nira aren Indonesia akan mencapai

sekitar 120.964.000-181.446.000

liter per hari, dan apabila dikonversi

menjadi bioetanol akan mencapai

12.096.400-18.144.600 liter per hari

atau 4.354.704.000-6.532.056.000

liter per tahun. Jika luasan tanaman

aren Indonesia dapat mencapai

luasan tanaman kelapa sawit, itu

potensi yang sangat besar dan

dahsyat bagi Indonesia untukmenjadi lumbung energi baru danterbarukan di dunia.

ekspresi gen, protein, metabolit dan

fenotipe suatu organisme/sel.

Beragam jenis tanaman aren

dapat ditemukan di berbagai wilayahdi Indonesia mulai Sabang hinggaMerauke. Habitat aren yang juga

dapat dijumpai di pantai barat India,Cina bagian selatan dan Kepulauan

Guam, serta Filipina, Malaysia,

Laos, Kamboja, Vietnam, Myanmar,

Srilanka, dan Thailand, diduga asal

penyebaran dari Indonesia. Aren

termasuk dalam famili Arecaceae

yang beranggotakan palma penting

lain seperti kelapa (Cocos nucifera),

kelapa sawit (Elaeis guineensis)dan kurma {Phoenix dactylifera).Dibandingkan dengan ketiga jenispalma tersebut, aren termasuk

palma underutilized dan belum

Penelitian perakitan draft genomaren oleh tim peneliti dari

Balitbangtan dan Institut PertanianBogor (IPB) telah menghasilkandata sekuen genom tanaman aren

yang pertama kali dipublikasikan didunia. Suatu database cetak biru

yang memberikan gambaran secara

komprehensif sistem biologi aren,

struktur kromosomnya, dan bagai-

mana gen-gen saling bersinergi

melaksanakan peranannya

dalam suatu sistem kehidupan

yang sangat komplek. Bahkan

sekuen-sekuen DNA regulatornya,

seperti promoter, enhancer, intron,

elemen berulang, dan 'junk DNA'

lainnya, berhasil diidentifikasi untukdipelajari fungsinya secara lebih utuhketerkaitannya dengan informasi

Aren merupakan tanaman asli Indonesia yang menyimpan potensi sangat

besar. Lebih dikenal sebagai penghasil gula, namun manfaatnya dapatdikonversi menjadi bahan bakar nabati. Pemanfaatan database genom

rujukan aren berupa set marka molekuler dapat membantu seleksi plasma

nutfah untuk kegiatan pemuliaan aren. Pemuliaan aren sangat diperlukan

untuk menghasilkan sifat yang unggul seperti genjah, produksi dan kualitasnira yang tinggi, dan tahan hama penyakit.

Perakitan Draft Genom Aren(Arenga pinnata Wurmb Merr.)

meningkatkan domba lokal,

khususnya untuk memperbaiki

performa bobot badan dewasa

yang lebih besar yang mampudipersiapkan untuk kebutuhan

"ekspor dalam waktu jangka

panjang.

Dwi Priyanto

Balai Penelitian Ternak,

Jl. Banjarwaru, Ciawi, Kotak Pos 221

Bogor16002

Tel : (0251)8240752;

Fax; (0251)8240754

E-mail; [email protected].

gold; [email protected]

adalah tipe kecil, tetapi tahanterhadap penyakit cacing.

Rekomendasi pengembangan

domba KS adalah pada polamanajemen pemeliharaan

digembalakan.

4. Strategi pengembangan di pe-

ternakan rakyat dalam memper-

baiki domba lokal yang kecil,ditempuh dengan pengembangan domba jantan komposit

sebagai "Pemacek" induk domba

lokal di peternakan rakyat melalui

persilangan. Penggunaan

domba komposit akan mampu

terjadi kematian anak akibatkurangnya produksi susu terkait

jumlah pakan.

2.Domba BC relatif tahan dan

mampu beradaptasi terhadap

menajemen budi daya yang

kurang bagus, sehingga dapat

dikembangkan pada kondisikualitas pakan sedang sampai

kurang.

3.Domba KS memiliki polapertumbuhan dan penampilan

bdbot badan relatif rendah,

karena domba Sumatera sendiri

11Volume 39 Nomor 1, 2017

multipleks. Total bacaan genom AGK

dari pustaka PE mencapai hampir429 giga basa (Gb) dengan nilai Q30(rasio bacaan genom berdasarkan

kualitas Phred menunjukkan skor di

atas 30) di atas 72%. Sedangkanhasil bacaan genom AGK dari

pustaka MP mencapai rata-rata 14,4

Gb dengan nilai Q30 di atas 70%.Dari pustaka MP juga terindentifikasirasio guanine:sitosin (%GC) yanghampir sama untuk semua aksesi

AGK yang disekuensing (Tabel 1).Perakitan awal genom aren

secara de novo menggunakan

program minia dan data sekuen

dari pustaka PE untuk aksesi aren

286,3471,467,573

1752.612 MB979.669 MB

(44.102% celah)15,011/29.769 KB168,827/1.352 KB68,194/4.134 KB

785545/309894.591 KB

35.45 KB6674

31.82%81.72%95.13%

Metassembler

540,9202,085,288

2176.699 MB1109.113 MB

(49.046% celah)23,438/20.577 KB226,293/1.09 KB

171,823/1.069 KB1169256/182909.935 KB30.761 KB

671025.83%69.52%90.66%

Jumlah scaffoldJumlah contigPanjang total scaffoldPanjang total contig

Nilai L/N50 scaffoldNilai L/N50 contigNilai L/N90 scaffoldNilai L/N90 contigScaffold terpanjangContig terpanjangJumlah scaffold > 50 KB% genom dari scaffold > 50 KB% genom dari scaffold > 10 KB% genom dari scaffold > 1 KB

SOAPdenovoMetriks

Tabel 3. Data ukuran hasil perakitan genom aren AGK menggunakan programSOAP de novo.

7.0014.10

100.000.000.000.000.000.000.001.100.901.703.207.10

85.90

% Basa

82670753165980790

117555244700000

5123191283439011082115203178393792409083310037

1009571657

Total Basa

2630387323

1034496200000

45207425115943

1573061020

10257639

Total Contigs

Kumulatif>2kbKumulatif>1kbKumulatif> = 100 kb50-100 kb40-50 kb30-40 kb20-30 kb10-20 kb5-10 kb4-5 kb3-4 kb2-3 kb1-2 kb<1 kb

Ukuran Contig

Tabel 2. Distribusi ukuran contig genom aren AGK hasil perakitan secara de novomenggunakan program minia.

"Data sekuen dianalisis dengan program Adapter Removal dan seqtk; pb = pasangbasa.

99.699197.142399.599.592499.6759

(Pb)bacaan

Rata-rata panjang

10,380,804,79240,301,607,037

7,445,027,3027,407,179,596 .6,084,502,217

(pb*)bacaan

Total basa

77.30885.67072.85374.460

' 76.356

% Q30

39.21540.09338.92538.718

39.067""

%GC

AGK_5AGK 4AGK_3AGK 2AGK_1

ID

Tabel 1. Hasil penapisan data pembacaan sekuen genom AGK dari pustaka MPsetelah pembuangan sekuen adapter dan basa berkualitas rendah*.

Oleh karena itu, upaya pe-

ngembangan potensi aren menjadi

komoditas unggulan mendukung

program bioenergi nasional perlu

secepatnya dilakukan. Sifat unggul

aren yang perlu dikembangkan

ke depan adalah aren berumur

genjah, produksi niratinggi, kualitas

nira yang baik untuk produksi guladan bioethanol, serta tahan hama

penyakit utama. Untuk mendukung

program pemuliaan tanaman asli

Indonesia tersebut, telah dilakukan

de novo sekuensing whole genome

aren melalui proyek kemitraan.

Penelitian dan Pengembangan

Pertanian Strategis (KKP3S) denganleader Balai Besar Penelitian dan

Pengembangan Bioteknologi dan

Sumber Daya Genetik Pertanian

(BB Biogen). Kegiatan ini telahdilakukan sejak tahun 2015 denganmenggunakan populasi aren Aren

Genjah Kutim (AGK) dari KalimantanTimur. Total genom disekuen dengan

lima jenis pustaka genom, yaitu satu

pustaka dengan jenis paired-end

(PE), dan empat pustaka berjenisMate-Pair (MP) dengan panjangfragmen 2kb, 5kb, 8kb, dan 10 kbyang dibaca pada satu kanal secara

Warta Penelitian dan Pengembangan Pertanian12

pertanian.go.id. Berdasarkan

hasil verifikasi 130 pasang primerSSR yang disintesis, terseleksisejumlah marka yang menunjukkan

polimorfisme pada aren genjahKutim dan aren dalam Toumuung

dengan teknik polyacrylamide gelelectrophoresis (PAGE) denaturasidan non-denaturasi. Temuan yang

sangat menarik dari pemanfaatan

database genom rujukan aren ini

adalah sebuah set marka yang

mampu mengidentifikasi individuaren genjah Kutim, aren dalam

Toumung, dan aren sedang Bengkulu

dengan presisi sekitar 80-90%. Set

marka molekuler tersebut dapat

dimanfaatkan untuk evaluasi plasma

nutfah dan membantu seleksi dalam

program pemuliaan aren di Indonesia

ke depan.

Habib Rijzaani1, Puji Lestari1, IsmailMaskromo2, Surdarsono3, dan Tri PujiPriyatno11Balai Besar Penelitian danPengembangan Bioteknologi danSumerdaya Genetik PertanianJl. Tentara Pelajar No. 3A Bogor 16111Telepon : (0251) 8337975, 8339793Faksimile : (0251)8338820E-mail :

bb_biogen@litbang. pertanian.go. id

2Balai Penelitian Tanaman PalmaJalan Raya Mapengat, Kotak Pos 1004,Manado 95001, Sulawesi Utara

3Departemen Agronomi dan Hortikultura,Fakultas Pertanian, Institut PertanianBogor, Jl. Raya Darmaga, Kampus IPBDarmaga, Bogor 16680

sebesar 29,769 kb dibandingkanN50 dari SOAPdenovo yang hanyamencapai 20,577 kb. Artinya,

rakitan genom dengan mengguna

kan Metassembler tidak terfrag-

mentasi sebagaimana ditunjukkan

oleh penurunan jumlah scaffold

dari 540.920 jika menggunakan

program SOAP denovo menjadi286.347. Tetapi rata-rata scaffold

yang dihasilkan Metassemblerlebih pendek (1.75 Gb) dibandingkan scaffold dari SOAPdenovoyang mencapai 2.18 Gb. Kualitas

scaffold hasil analisis Metassem

bler ini dapat ditetapkan sebagaidraft genome rujukan aren. Sekitar

95% scaffold ini memiliki ukuranlebih dari 1 kb.dan 81,72 % ber-

ukuran di atas 10 kb. Banyaknya

proporsi scaffold dengan ukuran

cukup besar memungkinkan analisis

genom aren lebih lanjut, seperti

analisis kandungan gen dan DNA

regulatornya, promoter, enhancer,

sinteni, dan elemen berulang.

Berdasarkan draf genom rujukan

aren ini telah diidentifikasi sejumlahmarka SSR yang didesain padacontig (395 SSR) maupun scaffold(kurang lebih 1000 SSR). Semuavarian SSR dengan deskripsi gendan primer yang divalidasi menjadikonten database genom aren di

Pusat Genom Komoditas Pertanian

Indonesia (PGKPI) yang dapatdiakses di www.genom.litbang.

AGK_4. Analisis minia berhasil

mengindentifikasi 10,344,962contig aren dengan panjang total1,175,552,447 pb atau sekitar 85%

dari ukuran perkiraan genom aren.

Contig-contig yang berukoran lebih

dari 1 k mencapai lebih dari 10juta sekuen (Tabel 2). Contig yangcukup panjang ini sangat pentinguntuk analisis bioinformatika bagimengindentifikasi kandungan dan

variasi gen. Hasil perakitan awal ini

untuk memastikan bahwa kuantitas

dan kualitas sekuen yang dihasilkan

dari pustaka cukup representative

menggambarkan whole genome

aren.Hasil perakitan sekuen genom

aren awal disempurnakan lagi

dengan analisis program SOAPdenovo dan data sekuen dari

pustaka PE dan MP. Program SOAPdenovo juga menghasilkan rakitan

genom hingga tingkat scaffold.

Untuk menghasilkan set scaffold,

digunakan juga program BESST danOPERA-LG yang dapat merakit contigdari program SOAP denovo menjadidua set scaffold alternatif. Dengan

demikian diperoleh 3 set scaffoldaren AGK yang kemudian dengan

menggunakan program Metas-

sembler dapat dihasilkan scaffoldgabungan. Tabel 3 menunjukkan

secara keseluruhan Metassembler

menghasilkan matrik rakitan scaffold^ang lebih baik dengan nilai N50

Pohon aren dalam Toumung (a), aren sedang Bengkulu (b), dan aren genjah Kutim (c)..