Lcy-b Lycopene beta cyclase) Betavila F1, Fortuna F1 dan ...

9
ISSN 2302-1616 Vol 4, No. 2, Desember 2016, hal 64-72 Available online http://journal.uin-alauddin.ac.id/index.php/biogenesis DOI http://dx.doi.org/10.24252/bio.v4i2.2508 Keragaman Nukleotida Gen Lcy-b (Lycopene beta cyclase) Kultivar Tomat Betavila F1, Fortuna F1 dan Tymoti F1 MUHAMMAD THOIFUR IBNU FAJAR 1 , PURNOMO 2 , NIKEN SATUTI NUR HANDAYANI 1 1 Laboratorium Genetika, Fakultas Biologi, Universitas Gadjah Mada 2 Laboratorium Sistematik Tumbuhan, Fakultas Biologi, Universitas Gadjah Mada Jl. Teknika Selatan, Sekip Utara, Sleman, Yogyakarta 55281 email: [email protected] ABSTRACT Tomato has three lycopene gene, namely lycopene beta cyclase (Lcy-b), lycopene beta-cyclase kromoplas (Cyc-b) and lycopene epsilon cyclase (Lcy-e). Lcy-b gene can be used as determinant of phylogenetic relationship between tomato and chili. This research aims to know phylogenetic relationship among tomatoes cultivar, namely Betavila F1, Fortuna F1 and Tymoti F1, then phylogenetic relationship between these tomatoes cultivar and tomatoes sequences Kristin KC140137.1, Darsirius KC140135.1, Pennellii XM 015217853.1, Villosum KP313876.1 and outgroup Capsicum annuum GU085266.1. Besides that, this research also aims to know the difference of nucleotide among tomatoes cultivar and the others tomato sequences and the outgroup Capsicum annuum based of alignment result. PCR (Polymerase Chain Reaction) method and NCBI primer design used to isolate Lcy-b gene. Acquired sequences were analyzed by Mega 6 and Clustal X softwares. The result of phylogenetic relationship among tomatoes cultivar showed Betavila F1 cultivar closely related to Tymoti F1 cultivar and Fortuna F1 cultivar closely related to Tymoti F1 cultivar. Phylogenetic relationship between tomatoes cultivar and the other tomatoes sequences showed Fortuna F1 cultivar closely related to Darsirius cultivar and varieties Pennellii, Betavila F1 cultivar distantly related to the other tomatoes sequences, and Tymoti F1 cultivar closely related to Kristin cultivar. The difference of nucleotide were found at Pennellii tomato that is 1 nucleotide with transition mutation, found at Villosum tomato that are 12 nucleotides with transition and transversion mutation, and found at Capsicum annuum that are 16 nucleotides with transition and transversion mutation. Phylogenetic relationship using Lcy-b gene expected to be used as a transgenic strategy to modify carotenoid content that improves tomatoes nutrition. Keywords: Fortuna F1, lycopene beta-cyclase gene, phylogenetic relationships, tomato Betavila F1, Tymoti F1 INTISARI Tomat memiliki tiga gen lycopene yakni lycopene beta cyclase (Lcy-b), lycopene beta-cyclase kromoplas (Cyc-b) dan lycopene epsilon cyclase (Lcy-e). Gen Lcy-b dapat digunakan sebagai penentu hubungan kekerabatan yang jauh antara tomat dengan cabai. Penelitian ini pertama bertujuan untuk mengetahui hubungan kekerabatan di antara kultivar tomat Betavila F1, Fortuna F1 dan Tymoti F1 dan hubungan kekerabatan ketiga kultivar tomat tersebut dengan sekuen tomat Kristin KC140137.1, Darsirius KC140135.1, Pennellii XM 015217853.1, Villosum KP313876.1 dan outgroup Capsicum annuum GU085266.1. Tujuan penelitian kedua untuk mengetahui perbedaan basa nukleotida di antara ketiga kultivar tomat lokal dengan sekuen tomat lain tersebut dan outgroup Capsicum annuum berdasarkan hasil alignment. Metode PCR (Polymerase Chain Reaction) dengan desain primer NCBI digunakan untuk mengisolasi gen Lcy-b. Sekuen yang diperoleh dianalisis dengan menggunakan program Mega 6 dan Clustal X. Hasil kekerabatan ketiga kultivar tomat menunjukkan kultivar Betavila F1 berkerabat dekat dengan kultivar Tymoti F1 dan kultivar Fortuna F1 berkerabat dekat dengan kultivar Tymoti F1. Kekerabatan ketiga kultivar tomat dengan sekuen tomat gene bank menunjukkan kultivar Fortuna F1 berkerabat dekat dengan kultivar

Transcript of Lcy-b Lycopene beta cyclase) Betavila F1, Fortuna F1 dan ...

Page 1: Lcy-b Lycopene beta cyclase) Betavila F1, Fortuna F1 dan ...

ISSN 2302-1616Vol 4, No. 2, Desember 2016, hal 64-72

Available online http://journal.uin-alauddin.ac.id/index.php/biogenesisDOI http://dx.doi.org/10.24252/bio.v4i2.2508

Keragaman Nukleotida Gen Lcy-b (Lycopene beta cyclase)Kultivar Tomat Betavila F1, Fortuna F1 dan Tymoti F1

MUHAMMAD THOIFUR IBNU FAJAR1, PURNOMO2, NIKEN SATUTI NUR HANDAYANI1

1Laboratorium Genetika, Fakultas Biologi, Universitas Gadjah Mada2Laboratorium Sistematik Tumbuhan, Fakultas Biologi, Universitas Gadjah Mada

Jl. Teknika Selatan, Sekip Utara, Sleman, Yogyakarta 55281email: [email protected]

ABSTRACTTomato has three lycopene gene, namely lycopene beta cyclase (Lcy-b), lycopene beta-cyclase

kromoplas (Cyc-b) and lycopene epsilon cyclase (Lcy-e). Lcy-b gene can be used as determinant ofphylogenetic relationship between tomato and chili. This research aims to know phylogeneticrelationship among tomatoes cultivar, namely Betavila F1, Fortuna F1 and Tymoti F1, thenphylogenetic relationship between these tomatoes cultivar and tomatoes sequences KristinKC140137.1, Darsirius KC140135.1, Pennellii XM 015217853.1, Villosum KP313876.1 andoutgroup Capsicum annuum GU085266.1. Besides that, this research also aims to know thedifference of nucleotide among tomatoes cultivar and the others tomato sequences and the outgroupCapsicum annuum based of alignment result. PCR (Polymerase Chain Reaction) method and NCBIprimer design used to isolate Lcy-b gene. Acquired sequences were analyzed by Mega 6 and ClustalX softwares. The result of phylogenetic relationship among tomatoes cultivar showed Betavila F1cultivar closely related to Tymoti F1 cultivar and Fortuna F1 cultivar closely related to Tymoti F1cultivar. Phylogenetic relationship between tomatoes cultivar and the other tomatoes sequencesshowed Fortuna F1 cultivar closely related to Darsirius cultivar and varieties Pennellii, Betavila F1cultivar distantly related to the other tomatoes sequences, and Tymoti F1 cultivar closely related toKristin cultivar. The difference of nucleotide were found at Pennellii tomato that is 1 nucleotidewith transition mutation, found at Villosum tomato that are 12 nucleotides with transition andtransversion mutation, and found at Capsicum annuum that are 16 nucleotides with transition andtransversion mutation. Phylogenetic relationship using Lcy-b gene expected to be used as atransgenic strategy to modify carotenoid content that improves tomatoes nutrition.

Keywords: Fortuna F1, lycopene beta-cyclase gene, phylogenetic relationships, tomato BetavilaF1, Tymoti F1

INTISARITomat memiliki tiga gen lycopene yakni lycopene beta cyclase (Lcy-b), lycopene beta-cyclase

kromoplas (Cyc-b) dan lycopene epsilon cyclase (Lcy-e). Gen Lcy-b dapat digunakan sebagaipenentu hubungan kekerabatan yang jauh antara tomat dengan cabai. Penelitian ini pertamabertujuan untuk mengetahui hubungan kekerabatan di antara kultivar tomat Betavila F1, FortunaF1 dan Tymoti F1 dan hubungan kekerabatan ketiga kultivar tomat tersebut dengan sekuen tomatKristin KC140137.1, Darsirius KC140135.1, Pennellii XM 015217853.1, Villosum KP313876.1dan outgroup Capsicum annuum GU085266.1. Tujuan penelitian kedua untuk mengetahuiperbedaan basa nukleotida di antara ketiga kultivar tomat lokal dengan sekuen tomat lain tersebutdan outgroup Capsicum annuum berdasarkan hasil alignment. Metode PCR (Polymerase ChainReaction) dengan desain primer NCBI digunakan untuk mengisolasi gen Lcy-b. Sekuen yangdiperoleh dianalisis dengan menggunakan program Mega 6 dan Clustal X. Hasil kekerabatan ketigakultivar tomat menunjukkan kultivar Betavila F1 berkerabat dekat dengan kultivar Tymoti F1 dankultivar Fortuna F1 berkerabat dekat dengan kultivar Tymoti F1. Kekerabatan ketiga kultivar tomatdengan sekuen tomat gene bank menunjukkan kultivar Fortuna F1 berkerabat dekat dengan kultivar

Page 2: Lcy-b Lycopene beta cyclase) Betavila F1, Fortuna F1 dan ...

Vol 4, Desember 2016 Biogenesis 65

Darsirius dan varietas Pennellii, kultivar Betavila F1 berkerabat jauh dengan sekuen tomat genebank dan kultivar Tymoti F1 berkerabat dekat dengan kultivar Kristin. Perbedaan basa nukleotidaditemukan pada tomat Pennellii sebanyak 1 basa nukleotida mutasi transisi, 12 basa nukleotidamutasi transisi dan transversi pada tomat Villosum dan 16 basa nukleotida mutasi transisi dantransversi pada Capsicum annuum. Kekerabatan molekular dengan menggunakan gen Lcy-bdiharapkan dapat dijadikan sebagai strategi transgenik untuk memodifikasi kandungan karotenoidyang meningkatkan nutrisi buah tomat.

Kata Kunci: Fortuna F1, gen lycopene beta cyclase, hubungan filogenetik, tomat Betavila F1,Tymoti F1

PENDAHULUANKarotenoid adalah pigmen pemberi

warna pada tumbuhan yang fungsinya bagimanusia sebagai antioksidan, prekursorhormon dan fungsi bagi tumbuhan komponenpenting dari organel fotosintesis. Karotenoidterakumulasi hampir di semua tipe plastida,tidak hanya di kloroplas, karotenoidditemukan di sebagian besar jaringan danorgan tumbuhan (Howit & Pogson, 2006).Karotenoid terakumulasi sebagai metabolitsekunder pada kromoplas menyediakan warnayang berbeda pada bunga dan buah (Ronen etal., 2000). Karotenoid merupakan molekulisoprene yang umum untuk semua jaringan

fotosintesis. Karotenoid dibagi menjadikaroten hidrokarbon seperti likopen dan b-karoten dan xantofil seperti lutein (Bramley,2012). Likopen dan lutein merupakankarotenoid penting karena sangat bermanfaatuntuk memelihara kesehatan yang baik (El-Raey et al., 2013). Likopen adalah salah satudari 600 karotenoid yang disintesis olehtanaman dan mikroorganisme fotosintesis(Breemen & Pajkovic, 2008).

Sintesis likopen dikontrol oleh gen Psy(phytoene synthase) dan gen Pds (phytoenedesaturase) selama pematangan buah (Rosatiet al., 2000). Jalur biosintesis karotenoidditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Jalur biosintesis karotenoid sampai menghasilkan likopen dan gen likopen beta cyclase(Hirschberg, 2001)

Aktivitas gen Lcy-b yang mengkodekloroplas diekspresikan di daun, bunga danbuah sampai tahap pematangan buah,

aktivitas gen Cyc-b yang mengkodekromoplas diekspresikan di bunga dan buahsampai tahap pematangan buah (Dalal et al,

Page 3: Lcy-b Lycopene beta cyclase) Betavila F1, Fortuna F1 dan ...

MUHAMMAD THOIFUR IBNU FAJAR dkk Biogenesis 66

2010) dan aktivitas gen Lcy-e yang mengkodeenzim lycopene epsilon cyclase di daun danbuah (Giorio et al., 2013). Gen lycopene betacyclase memiliki panjang 1955 bp.

Tujuan penelitian ini pertama adalahuntuk mengetahui hubungan kekerabatan diantara ketiga kultivar tomat lokal danhubungan kekerabatan ketiga kultivar tomatdengan sekuen tomat Darsirius, Kristin,Pennellii, Villosum dan outgroup Capsicumannuum kultivar Valensia. Tujuan kedua daripenelitian ini untuk mengetahui perbedaanbasa nukleotida di antara kultivar tomat danoutgroup Capsicum annuum kultivarValensia.

Pada studi sebelumnya, gen likopen inidapat digunakan untuk merekonstruksifilogeni atau hubungan kekerabatan berbagaivarietas tomat antara tomat liar dan tomatkultivar dan mengetahui perbedaan basanukleotida yang mengalami mutasi di antarakultivar tomat. Selain itu, keberadaan genlikopen sebagai salah satunya genchromoplast beta cyclase (Cyc-b) di alamberkontribusi sebagai penanda molekularyang membantu persilangan atau strategitransgenik untuk memodifikasi kandungan

karotenoid dalam budidaya tomat (Araujo etal, 2007).

METODEIsolasi DNA genom tomat. Isolasi DNA

genom tomat dilakukan dengan modifikasimetode CTAB (Doyle & Doyle 1990). IsolasiDNA genom tomat dilakukan pada sampeldaun muda ketiga kultivar tomat Betavila F1,Fortuna F1 dan Tymoti F1 sebanyak 140 mg.Kemudian hasil isolasi DNA disimpan dikulkas suhu -200C sampai waktu penggunaansebagai DNA template untuk proses PCR.

Amplifikasi Gen Lcy-b dengan metodePCR. Amplifikasi DNA gen Lcy-b tomatdilakukan berdasarkan prosedur Kappadengan komponen reaksi PCR tersaji padaTabel 1. Amplifikasi DNA gen Lcy-bmenggunakan pasangan primer forward danreverse. Runutan nukleotida untuk primerLcy-b forward adalahAGTGGAAGAGCACCCCTTTG, sedangkanuntuk primer Lcy-b reverse adalahTACTGGAAGTGGACCACCCA. Pasanganprimer tersebut menghasilkan panjang produkamplifikasi sebesar 301 pasang basa yangtersaji pada Gambar 2.

Tabel 1. Komponen reaksi PCRKomponen Volume Konsentrasi final2x KAPA2G Fast Readymix2 12,5 µl 1XPrimer forward 1,25 µl 0,5 µMPrimer reverse 1,25 µl 0,5 µMddH2O PCR 8 µl N/ATemplate DNA 2 µl 10 µg/mlTotal Volume PCR mix 25 µl

Kondisi reaksi amplifikasi yangdilakukan menurut prosedur Kappa dan suhuannealing TM primer gen Lcy-b adalahsebagai berikut: 35 siklus terdiri daripredenaturasi 950C selama 3 menit, denaturasi950C selama 15 detik, annealing suhu 530Cselama 15 detik, extension 720C selama 20detik, dan post extension 720C selama 5menit.

Analisis hasil amplifikasi PCR denganelektroforesis. Sampel DNA hasil PCRdiambil sebanyak 5 μl dimasukkan dalamsumuran gel agarosa 1,5 % yang telahdicampur dengan Etidium Bromida 0,5 μl dan

sumuran gel terakhir dimasukkan ladderDNA 100 bp. Pita DNA diamati pada UVtransilluminator dan difoto menggunakankamera dengan mode monokrom. Hasil yangsesuai target ukuran gen Lcy-b kemudiandikirim untuk proses sekuensing ke 1st BaseDNA Sequencing Malaysia. Prosessekuensing bertujuan untuk memperoleh datayang memuat sekuen basa nukleotida genlycopene beta cyclase.

Analisis data dengan Clustal X danMega 6. Kekerabatan ketiga kultivar tomathasil sekuensing dan sekuen tomat gene bankyang telah diperoleh dalam bentuk fasta,

Page 4: Lcy-b Lycopene beta cyclase) Betavila F1, Fortuna F1 dan ...

Vol 4, Desember 2016 Biogenesis 67

dilakukan proses alignment menggunakansoftware Clustal X. Selanjutnya dilakukanrekonstruksi pohon filogenetik untuk melihatkedekatan atau kekerabatan ketiga kultivartomat dengan sekuen gen likopen kultivartomat lain dari NCBI dan sekuen genoutgroup lain yaitu Capsicum annuum L.dengan menggunakan aplikasi software Mega

6 dengan menu Phylogeny, Contruct TestNeighbor joining Tree.

HASILAmplikon DNA gen Lcy-b. Hasil

amplifikasi PCR gen Lcy-b menghasilkanamplikon berukuran sebesar 301 bp (Gambar2).

Gambar 2. Hasil amplifikasi DNA Lycopene beta cyclase pada gel Agarose 1,5%. (Keterangan: B. BetavilaF1, F. Fortuna F1, T. Tymoti F1; M: DNA marker 100 bp).

Alignment basa nukleotida kultivar Betavila F1, Fortuna F1 dan Tymoti F1 dengan sekuentomat gene bank dan outgroup Capsicum annuum L. sepanjang 186 bp.

Gambar 3. Alignment ketiga kultivar tomat dengan sekuen tomat Darsirius, Kristin, Pennellii, Villosumdan outgroup Capsicum annuum kultivar Valensia.

Tabel 2. Mutasi transisi dan transversi pada varietas tomat Pennellii, Villosum dan Capsicum annuumkultivar Valensia

Sampel Mutasi transisi basa nukleotida ke-7 8 9 10 13 46 49 55 70 94 100 103

Betavila T A C T T T T A C A C AFortuna T A C T T T T A C A C A

Page 5: Lcy-b Lycopene beta cyclase) Betavila F1, Fortuna F1 dan ...

MUHAMMAD THOIFUR IBNU FAJAR dkk Biogenesis 68

Tymoti T A C T T T T A C A C ADarsirius T A C T T T T A C A C AKristin T A C T T T T A C A C APennellii T A C T T T T A C A C AVillosum T G C G G T A C T C C ACapsicum C G T T G C T C C C T T

Mutasi transisi basa nukleotida ke-Betavila 115 119 124 127 159 160 163 178Fortuna C C A T A C T GTymoti C C A T A C T GDarsirius C C A T A C T GKristin C C A T A C T GPennellii C C A T A C T GVillosum C C A C A C T GCapsicum A C G T G T C GBetavila T G G T G T C TKeterangan: Mutasi transisi dan transversi dengan huruf cetak tebal

Kekerabatan kultivar Betavila F1,Fortuna F1 dan Tymoti F1. Rekontruksipohon filogenetik dibentuk berdasarkan hasilalignment antara sampel kultivar tomat

Betavila F1, Fortuna F1 dan Tymoti F1dengan sekuen outgroup C. annuum kultivarValensia.

Gambar 4. Rekonstruksi pohon kekerabatan ketiga kultivar tomat dengan satu sekuen gene bank Capsicumannuum kultivar Valensia atas dasar gen Lcy-b menggunakan algoritme Neighbor Joining,model evolusi kimura 2 parameter dengan pengulangan boostrap 1000.

Tabel 3. Jarak genetik basa nukleotida DNA Lycopene beta cyclase ketiga kultivar tomat Betavila F1,Fortuna F1, dan Tymoti F1 dengan data base sekuen gene bank dan outgroup Capsicum annuumkultivar Valensia

Species 1 Species 2 Distance Species 1 Species 2 DistanceBetavila Fortuna 0.000 Kristin Pennellii 0.005Betavila Tymoti 0.000 Betavila Villosum 0.071Fortuna Tymoti 0.000 Fortuna Villosum 0.071Betavila Darsirius 0.000 Tymoti Villosum 0.071Fortuna Darsirius 0.000 Darsirius Villosum 0.071Tymoti Darsirius 0.000 Kristin Villosum 0.071Betavila Kristin 0.000 Pennellii Villosum 0.077Fortuna Kristin 0.000 Betavila Capsicum 0.098Tymoti Kristin 0.000 Fortuna Capsicum 0.098Darsirius Kristin 0.000 Tymoti Capsicum 0.098Betavila Pennellii 0.005 Darsirius Capsicum 0.098Fortuna Pennellii 0.005 Kristin Capsicum 0.098Tymoti Pennellii 0.005 Pennellii Capsicum 0.106Darsirius Pennellii 0.005 Villosum Capsicum 0.064

Page 6: Lcy-b Lycopene beta cyclase) Betavila F1, Fortuna F1 dan ...

Vol 4, Desember 2016 Biogenesis 69

Gambar 5. Rekonstruksi pohon filogenetik dengan boostrap consensus tree

PEMBAHASANAlignment basa nukleotida kultivar

Betavila F1, Fortuna F1 dan Tymoti F1dengan sekuen tomat gene bank danoutgroup Capsicum annuum L. sepanjang186 bp. Berdasarkan hasil aligment gen Lcy-bketiga kultivar tomat tidak ditemukanperbedaan basa nukleotida (Gambar 3).Perbedaan basa nukleotida yang mengalamimutasi transisi yaitu pergantian basa purin(A/G) ke basa purin (G/A) atau basa pirimidin(C/T) ke basa pirimidin (T/C) (Wirdateti etal., 2013) dan mutasi transversi yaitupergantian basa purin (A/G) ke basa pirimidin(C/T) atau sebaliknya basa pirimidin (C/T) kebasa purin (A/G) (Kino and Sugiyama, 2000)hanya ditemukan pada sekuen tomat lain yaituvarietas tomat Pennellii, Villosum dan C.annuum kultivar Valensia. Variasi mutasitransisi dan transversi basa nukleotida tersajipada Tabel 2.

Berdasarkan Tabel 2 yang menunjukkanmutasi transisi dan transversi pada varietastomat Pennellii, Villosum dan Capsicumannuum kultivar Valensia, varietas tomatPennellii menunjukkan mutasi transisi hanyapada basa nukleotida ke-127 sehingga tidakmengalami banyak perubahan basanukleotida. Varietas tomat Villosummenunjukkan mutasi transisi pada basanukleotida ke-8, 70, 124, 159, 160, 163, danmutasi transversi pada basa nukleotida ke-10,13, 49, 55, 94, dan 115. Jumlah perubahanbasa nukleotida sebanyak 12 basa nukleotida.Kemudian C. annuum kultivar Valensia yangmengalami mutasi transisi terdapat pada basanukleotida ke-7, 8, 9, 46, 100, 115, 124, 159,160, dan 163. Mutasi transversi C. annuumkultivar Valensia terdapat pada basanukleotida ke-13, 55, 94, 103, 119, dan 178.

Mutasi transisi dan transversi pada C. annuumkultivar Valensia sebanyak 16 basanukleotida.

Pohon filogenetik pada Gambar 4terdapat nilai boostrap yang menunjukkanpengulangan sampling untuk memperolehrekonstruksi pohon filogenetik yang benar.Hal ini sesuai dengan pernyataanDharmayanti, (2011), analisis boostrap adalahmetode yang menguji seberapa baik set datamodel yang bertujuan untuk memperkecilkesalahan dalam merekonstruksi pohonfilogenetik dengan proses sampling ulangsehingga dapat teruji validitas rekonstruksipohon filogenetik dan topologi pohonfilogenetik yang diprediksi menjadi signifikanjika set data resampled berulangkali bernilai>70% yang memprediksi cabang-cabang yangsama. Meskipun pohon filogenetik yangterbentuk memiliki nilai boostrap kurang dari70%, tetapi topologi pohon filogentik yangterbentuk sudah benar karena Capsicumannuum kultivar Valensia menjadi kelompokoutgroup. Pohon filogenetik (Gambar 4)membentuk dua clade yaitu clade I terdiri darikultivar Betavila F1, Tymoti F1, dan FortunaF1, subclade kultivar Betavila F1 dan TymotiF1 yang berkumpul dalam kelompok ingroupdan clade II yaitu C. annuum kultivarValensia yang menjadi kelompok outgroup.Subclade kultivar Betavila F1 berkerabatdekat dengan subclade kultivar Tymoti F1 dankultivar Fortuna F1 berkerabat dekat dengansubclade kultivar Tymoti F1, meskipunmemiliki panjang cabang pohon filogenetikyang lebih jauh dari kedua kultivar subcladedari dasar pohon. Hal ini berarti sejakterjadinya percabangan dari nenek moyangbersama, kultivar Betavila F1 dengan kultivarTymoti F1 keduanya memiliki laju perubahan

Page 7: Lcy-b Lycopene beta cyclase) Betavila F1, Fortuna F1 dan ...

MUHAMMAD THOIFUR IBNU FAJAR dkk Biogenesis 70

genetik yang sedikit yang direfleksikandengan panjang cabang pohon filogenetikyang lebih dekat ke dasar pohondibandingkan dengan kultivar Fortuna F1yang memiliki laju perubahan genetik yangsedikit banyak dengan panjang cabang pohonfilogenetik yang jauh dari dasar pohon.

Spesies luar C. annuum kultivar Valensiamemiliki laju perubahan genetik yang banyakditunjukkan dengan panjang cabang pohonfilogenetik yang lebih jauh dari dasar pohonfilogenetik dibandingkan dengan kelompokingroup sehingga dikelompokkan menjadikelompok outgroup. Hal ini sesuai denganpernyataan Campbell et al. (2008), panjangcabang pohon filogenetik dapat merefleksikanjumlah perubahan genetik yang terjadi sepertidicontohkan panjang cabang pohonfilogenetik dari dasar pohon ke mencit lebihpendek dibandingkan dengan panjang cabangfilogenetik menuju spesies luar lalatDrosophila yang menyiratkan sejak terjadinyadivergensi dari nenek moyang bersama, lebihbanyak perubahan genetik yang terjadi padagaris keturunan lalat Drosophila daripadagaris keturunan mencit.

Kekerabatan ketiga kultivar tomatberdasarkan sekuen tomat gene bank danoutgroup Capsicum annuum L. Pohonfilogenetik pada Gambar 5 yang terbentukberdasarkan hasil alignment dan perbedaanjarak genetik (Tabel 3) menunjukkan kultivarFortuna F1 berkerabat dekat dengan sekuentomat gene bank varietas Pennellii dankultivar Darsirius karena memiliki panjangcabang pohon filogenetik yang dekat dengandasar pohon sehingga terdapat perbedaanjarak genetik yang sedikit dan kultivar tomatFortuna F1 lebih maju dibandingkan dengankultivar Betavila F1. Kemudian kultivarBetavila F1 berkerabat jauh dengan sekuentomat lain dari data base, tetapi kultivarBetavila F1 berkerabat dekat dengan kultivarFortuna F1 yang ditunjukkan panjang cabangkultivar Betavila F1 lebih dekat dengankultivar Fortuna F1 dibandingkan denganpanjang cabang yang lebih jauh dengankultivar Tymoti F1 dan kultivar Betavila F1lebih maju dibandingkan dengan kultivarTymoti F1.

Berdasarkan pada Gambar 5 kultivarTymoti F1 berkerabat dekat dengan sekuentomat gene bank kultivar Kristin karenamemiliki sedikit perbedaan jarak genetik yangdirefleksikan dengan panjang cabang pohonfilogenetik yang dekat dengan dasar pohon.Kultivar Tymoti F1 tergolong kultivar yanglebih primitif dibandingkan dengan kultivarBetavila F1 yang ditunjukkan dengan panjangcabang pohon filogenetik yang jauh dari dasarpohon.

Kekerabatan ketiga kultivar tomat lokalpada Gambar 5 menunjukkan hubungankekerabatan yang jauh dengan outgroupsekuen tomat Villosum dan C. annuumkultivar Valensia yang ditunjukkan denganpanjang cabang pohon filogenetik lebih jauhdari dasar pohon filogenetik dan jarak genetikyang banyak dibandingkan dengan kultivartomat lain.

Sekuen tomat Villosum menjadi outgroupdan berkerabat dekat dengan C. annuumkultivar Valensia karena memiliki jarakgenetik yang tidak berbeda jauh (Tabel 3) dandidukung dengan nilai Boostrap 100%.

Ketiga kultivar tomat lokal yaitu BetavilaF1, Fortuna F1, dan Tymoti F1 yangbergabung dengan sekuen tomat Darsirius,Pennellii, dan Kristin memiliki nilai Boostrapkurang dari 70%. Nilai boostrap diantara70%-100% menunjukkan percabangan pohonfilogenetik tidak akan berubah. Sebaliknya,jika nilai boostrap kurang dari 70% makapeluang terjadinya susunan percabangansangat tinggi dan ketika dilakukan analisispohon filogenetik pohon filogenetik yangdibentuk masih dapat berubah-ubah(Simpson, 2006; Rukmana, 2015). Meskipundemikian, percabangan pohon filogenetikyang terbentuk dari ketiga kultivar tomatlokal tersebut dengan sekuen tomat Darsirius,Pennellii, dan Kristin dapat dipercayaberdasarkan perbedaan jarak genetik padaTabel 3 yang sedikit, bernilai 0.000 yangberarti tidak ada perbedaan jarak genetik.

Studi sebelumnya menurut Rosati et al.,(2000), modifikasi gen Lcy-b dapatmeningkatkan level beta karoten sampai tujuhkali di bawah kontrol promoter Pds (phytoenedesaturase). Akhirnya keragaman gen Lcy-b

Page 8: Lcy-b Lycopene beta cyclase) Betavila F1, Fortuna F1 dan ...

Vol 4, Desember 2016 Biogenesis 71

pada penelitian ini diharapkan dapatberkontribusi sebagai strategi transgenikuntuk memodifikasi kandungan karotenoidpada buah tomat.

KESIMPULAN1. Kultivar Betavila F1 berkerabat dekat

dengan kultivar Tymoti F1 dan kultivarFortuna F1 berkerabat dekat dengankultivar Tymoti F1.

2. Kultivar Fortuna F1 berkerabat dekatdengan sekuen gene bank kultivarDarsirius dan varietas Pennelli. KultivarBetavila F1 berkerabat jauh dengan tomatlain kultivar Darsirius, Kristin danvarietas Pennelli dan berkerabat dekatdengan kultivar Fortuna F1. KultivarTymoti F1 berkerabat dekat dengankultivar Kristin. Ketiga kultivar tomatberkerabat jauh dengan spesies luar C.annuum kultivar Valensia.

3. Perbedaan basa nukleotida tidakditemukan pada ketiga kultivar tomat danhanya ditemukan pada sekuen tomatvarietas Pennellii yang mengalami mutasitransisi sebanyak 1 basa nukleotida.Perbedaan basa nukleotida jugaditemukan pada kelompok outgroupvarietas Villosum yang mengalami mutasitransisi dan mutasi transversi sebanyak12 basa nukleotida dan C. annuumkultivar Valensia yang mengalami mutasitransisi dan mutasi transversi sebanyak16 basa nukleotida.

DAFTAR PUSTAKAAraujo AH, Fonseca MEDN, Boiteux LS.

2007. Nucleotide Diversity of a MajorCarotenoid Biosynthetic Pathway Genein Wild and Cultivated Solanum (SectionLycopersicon) Species. Brazilian JournalPlant Physiology 19 (3): 233-237.

Bramley PM. 2012. Regulation of CarotenoidFormation during Tomato Fruit Ripeningand Development. Journal ofExperimental Botany 53 (377): 2107-2113.

Breemen RBV and Pajkovic N. 2008.Multitargeted Therapy of Cancer by

Lycopene. Journal Cancer Letters 269(2): 339-351.

Campbell NA, Reece JB, Urry LA, Cain ML,Wasserman SA, Minorky PV, JacksonRB. 2008. Biologi Edisi 8, Jilid 2. Jakart:Erlangga. hal.101-105.

Dalal M, Chinnusamy V, Bansal KC. 2010.Isolation and Functional Characterizationof Lycopene β-cyclase (CYC-B)Promoter from Solanum habrochaites.Journal Biomed Central Plant Biology10: 61.

Dharmayanti I. 2011. Filogenetika Molekular:Metode Taksonomi OrganismeBerdasarkan Sejarah Evolusi. JurnalWartazoa 21 (1): 1-10.

El-Raey MA, Ibrahim GE, Eldahshan OA.2013. Lycopene and Lutein: A Reviewfor Their Chemistry and Medicinal Uses.Journal of Pharmacognosy andPhytochemistry 2 (1): 245-254.

Giorio G, Yildirim A, Stigliani AL,D'Ambrosio C. 2013. Elevation of LuteinContetnt in Tomato: A Biochemical Tug-of-War Between Lycoepene cyclase.Journal Metabolic Engineering 20: 167-176.

Hirschberg J. 2001. Carotenoid Biosynthesisin Flowering Plants. Journal andPhysiology Metabolism 4: 210-218.

Kino K and Sugiyama H. 2000. GC-CGTransversion Mutation Might be Causedby 8-Oxoguanine Oxidation Product.Journal Nucleic Acid Symposium 44:139-140.

Ronen G, Carmel-Goren L, Zamir D,Hirschberg. 2000. An AlternativePathway to β-Caroten Formation in PlantChromoplast Discovered by Map-BasedCloning of Beta and Old-Gold ColorMutation in Tomato. JournalProceedings of The National Academy ofSciences 97 (20): 11102-11107.

Rosati C, Aquilani R, Dharmapuri S, PallaraP, marusic C, Tavazza R, Bouvier F,Camara B, Giuliano G. 2000. MetabolicEngineering of beta-carotene andLycopene Content in Tomato Fruit. ThePlant Journal 24 (3): 413-419.

Page 9: Lcy-b Lycopene beta cyclase) Betavila F1, Fortuna F1 dan ...

MUHAMMAD THOIFUR IBNU FAJAR dkk Biogenesis 72

Rukmana S. 2015. Perbandingan SekuenKapang Trichoderma sp. BerdasarkanInternal Transcribed Spacer (ITS) rDNADengan Menggunakan Database NCBI.[Skripsi]. Malang: Fakultas Sains danTeknologi, UIN Maulana Malik Ibrahim.hal. 54.

Simpson MG. 2006. Plant Systematic.California: Elsevier Academic Press.

Wirdateti, Semiadi G dan Yulianto. 2013.Identifikasi Trenggiling (Manis javanica)Menggunakan Penanda Cytochrome BMitokondria DNA. Jurnal Veteriner 14(4): 467-474.