PENINGKATAN VARIABILITAS GENETIK ANGGREK BULAN ALAM Phalaenopsis amabilis (L.) Blume DENGAN IRRADIASI SINAR GAMMA Co-60

Rahayu Sulistianingsih, Ir.,MP., Dr. Endang Semiarti, MS., M.Sc.

2013 | Disertasi | S3 Ilmu Pemuliaan Tanaman

Variabilitas genetik anggrek bulan alam Phalaenopsis amabilis (L.) Blume dapat di-tingkatkan dengan perlakuan irradiasi sinar gamma Co-60. Tujuan penelitian ini adalah menentukan dosis irradiasi sinar gamma yang tepat untuk mendapatkan pool mutan anggrek P. amabilis dan mengetahui pengaruh irradiasi pada tingkat DNA. Penelitian ini dilaksanakan dalam empat tahap penelitian: 1) penentuan dosis irradiasi sinar gamma yang tepat untuk mendapatkan pool mutan anggrek P. amabilis dengan bebagai dosis(15, 20, 25, 40 dan 20+20 )gray; 2) mengamati perubahan morfologi pada daun dan akar planlet anggrek P. amabilis hasil irradiasi sinar gamma. 3) analisis perubahan struktur DNA menggunakan 26 primer penanda molekular RAPD dan 4) analisis perubahan struktur DNA pada gen Phalaenopsis Orchid Homeobox 1 (POH 1). Bahan tanam yang digunakan dalam penelitian ini adalah buah anggrek berumur enam bulan. Hasil penelitian menunjukkan irradiasi sinar gamma Co-60 menyebabkan perubahan pada pertumbuhan tanaman. Dosis irradiasi yang semakin tinggi (15-40 gray) menunjukkan adanya penghambatan pertumbuhan tanaman. Dosis irradiasi sinar gamma 25 gray meningkatkan pertumbuhan daun dan akar yang paling baik. Terjadi perubahan bentuk pada daun dan akar pada mutan P. amabilis. Bentuk daun normal adalah jorong memanjang (ovalis-oblongus) dan lanset (lanceolatus). Daun mutan adalah bulat (orbicularis), jantung sungsang (obcardatus), seperti terompet dan asimetris. Tepi daun tanaman normal adalah rata (integer), fenotip tepi daun pada mutan P. amabilis adalah berombak (repandus) dan keriting. Perubahan karakter akar P. amabilis dari akar halus (smooth) menjadi akar terpilin (spiral), akar kisut (wrinkled) dan akar gembung (swollen).?? Perubahan genetik pada genom anggrek akibat irradiasi dapat diketahui dengan berbagai primer RAPD, terjadi peningkatan keragaman genetik sebesar 85 % dalam populasi dan 15 % diantara populasi. Terjadi perubahan DNA sebesar 37 % dengan jarak genetik sebesar 0,67 pada dosis 40 gray.Tingginya tingkat polimorfisme pada lokus gen POH1 pada mutan menunjukkan variabilitas genetik sebesar 26,1–38,3% dibandingkan tanaman normal. Hal ini mengindikasikan bahwa irradiasi sinar gamma dapat menyebakan mutasi pada genom P. amabilis dan mempengaruhi fenotipe tanaman dan menunjukkan adanya peningkatan variabilitas genetik pada anggrek P. amabilis ini.

Genetic variation in the natural moth orchid Phalaenopsis amabilis (L.) Blume can be improved by using gamma rays Co-60 irradiation. The objectives of this study were to determine the dose of gamma-ray irradiation to obtain pool of mutants of P. amabilis orchid and to determine the effect of irradiation on the level of DNA in P. amabilis. The research was carried out in 4 stages; 1) determine the minimum dose from various doses (15, 20, 25, 40 and 20+20) grays of gamma ray irradiation to get a pool of mutant P. amabilis; 2) obsevation the morphology of plantlets of P. amabilis produced by gamma rays irradiation, mainly in the shape of leaves and roots; 3) analysis of the DNA structure using26 primers for RAPD markers and 4) analysis the mutation in DNA structure of Phalaenopsis Orchid Homeobox 1(POH1) gene using gene specific primers. Plant material used for this experiment was 6-month old fruit of P. amabilis. The results showed that gamma ray Co-60 irradiation caused alteration of the plantlet’s growth of P. amabilis. The 15-40 gray dose caused the inhibition of plant growth, and 25 gray was the most effective dose of gamma ray to promote the growth rate of leaves and roots. The change of shapes in the leaves and roots of the P. amabilis mutant were also observed, the shape of normal leaf is elongated (ovalis-oblongus) and lancet (lanceolatus), whereas the new shape of mutant leaves are round (orbicularis), heart shape (obcardatus), trumpet-like and asymmetric. Compare to the edge of wild type’s leaf margins that has a smooth line, P. amabilis mutant‘s edge of leaf margin showed wavy and curly edge of leaves, whereas the mutant’s root phenotype were become smooth, spiral, wrinkled and swollen. Genetic changes in the orchid genome that caused by irradiation were detected by a variety of RAPD primers indicated that improvement of genetic diversity in the population was 85% and 15% between populations. The dose of 40 gray resulted in DNA changes by 37% with the farthest genetic distance of 0.67. Changes in the DNA structure of POH1 gene affected 26.1-38.3% of DNA sequences compare to that of the normal plant. This indicates that gamma ray Co-6o induced mutations in the genome of the P. amabilis and it affected the plant phenotype that improved the genetic variability of this orchid.

Kata Kunci : Anggrek P. amabilis, irradiasi sinar gamma, POH1, RAPD, variasi genetik