Identification and Genetics Diversity of Phytophthora nicotianae Causing Heart Rot in Pineapple at Southern Part of Sumatera and Java

AULIANA AFANDI, Prof. Dr. Ir. Siti Subandiyah, M. agr. Sc.; Dr. Ir. Arif Wibowo; Prof. Koji Kageyama

2023 | Disertasi | DOKTOR BIOTEKNOLOGI

Variabilitas genetik pathogen tanaman dalam suatu populasi memiliki dampak langsung pada virulensi. Hal ini disebabkan oleh kumpulan gen yang sangat bervariasi mampu beradaptasi lebih cepat terhadap perubahan lingkungan dan meningkatkan potensinya menghasilkan varian virulent baru. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi Phytophthora yang terkait dengan busuk hati pada nanas serta memahami keragaman genetiknya. Secara keseluruhan, diperoleh 109 isolat. Hasil identifikasi molekuler menunjukkan bahwa 98 isolat teridentifikasi sebagai Phytophthora nicotianae, 4 isolat teridentifikasi sebagai Pythium periilum, 1 isolat Py. splendends, 2 isolat Py. acantophoron, 1 isolat Py. sp. Cal 2011, 1 isolat Py. catenulatum, dan 1 isolat Py. myriotylum. Untuk memahami genetika populasi Phytophthora nicotianae, digunakan sembilan penanda molekuler simple sequence repeat (SSR) untuk mendapatkan data keragaman genetik dari 98 isolat yang diperoleh dari enam populasi. Data kemudian dianalisis menggunakan paket POPPR pada R. Pohon filogenetik yang disusun dengan menggunakan program MEGA menunjukkan adanya tiga klade utama; clade pertama dan kedua didominasi oleh isolat dari lokasi perkebunan nanas, dan clade ketiga berisi isolat dari lokasi non-nanas. Analisis pola alelik menggunakan perangkat lunak Genalex mengungkap alel lokal yang spesifik pada populasi Lampung dan Blitar. Data AMOVA genotipe mikrosatelit menunjukkan bahwa isolat memiliki keragaman yang rendah di antara populasi (6%) tetapi keragaman yang tinggi di dalam individu. Penelitian ini juga mengungkapkan adanya aliran gen antara populasi P. nicotianae di Lampung Tengah dan populasi dari Blitar.

Genetic variability within a population has a direct impact on the virulence because a highly variable gene pool allows them to adapt more quickly to environmental change and so increases their potential to produce new virulent variants. The purpose of this study is to identify the Phytophthora related to heart rot in pineapple as well as understand the genetic diversity. In total, 109 isolates were collected and moleculatr identification results showed that 98 isolates was identified as Phytophthora nicotianae, 4 isolates was identified as Py. periilum, 1 isolate of Py. splendends, 2 isolates of Py. acantophoron, 1 isolate of Py. sp. Cal 2011, 1 isolate of Py. catenulatum, and 1 isolate of Py. myriotylum. To understand the population genetics, nine simple sequence repeat (SSR) markers were used to obtain the genetic diversity data from 98 isolates of six populations. The data then analyzed using POPPR package in R environment. The phylogenetic tree constructed by MEGA revealed three major clades; the first and second clades were dominated by the isolates from pineapple plantation sites, and the third clade contained isolates from the non-pineapple sites. The allelic pattern analysis using Genalex software revealed the local alleles specific to Lampung and Blitar populations. The AMOVA of microsatellite genotypes data showed that the isolates had a low diversity among the population (6%) but high diversity within individual. This study also revealed that there were gene flow between the Central Lampung P. nicotianae population and Blitar population.

Kata Kunci : genetic variation, microsatellite, Phytophthora nicotianae, population structure