Perpustakaan Digital ITB

Indonesia adalah negara kepulauan dengan persentase wilayah perairan mencapai 70%. Keanekaragaman organisme yang tumbuh dalam perairan Indonesia menjadi kekayaan alam yang harus dijaga dan diidentifikasi jenisnya. Diatom adalah salah satu organisme yang mampu berfotosintesis di perairan dan berperan sebagai rantai makanan terbawah. Diatom merupakan organisme uniseluler berukuran mikro sehingga untuk mengamati morfologi sel diatom harus menggunakan mikroskop cahaya. Pengamatan dengan mikroskop cahaya dapat menunjukkan keanekaragaman bentuk, ukuran, dan warna sel diatom, akan tetapi tidak cukup membantu dalam penentuan identitasnya, karena morfologi beberapa jenis diatom yang berbeda dapat terlihat sama/mirip dibawah mikroskop cahaya. Untuk itu, metode identifikasi lain diperlukan dan sebagai alternatif adalah metode identifikasi secara genetik. Beberapa gen yang telah digunakan sebagai penanda genetik untuk identifikasi adalah COX1, ITS1, ITS2, 5,8S, 28S, 18S, rbcL, dan rbcS. Namun hingga saat ini, belum ada gen yang dipastikan dapat digunakan untuk mengidentifikasi diatom hingga level spesies. Gen rbcL mengkode protein rubisco, protein ini berperan dalam fiksasi karbondioksida dalam reaksi gelap fotosintesis. Sebagai organisme yang berfotosintesis, diatom memiliki gen rbcL dan mampu mensintesis protein rubisco ini. Oleh karena itu pada penelitian ini gen rbcL digunakan bersama dengan gen 18S rRNA V4 untuk mengidentifikasi diatom yang berasal dari perairan laut tropis, khususnya di Teluk Lampung dan Kepulauan Seribu. Kode batang DNA sebagai suatu Teknik yang dapat mempermudah proses pengidentifikasian dibangun dari gen rbcL. Metode penelitian mencakup pengambilan sampel diatom dari perairan laut Indonesia yaitu di perairan Teluk Lampung dan Kepulauan Seribu tepatnya di gugusan Pulau Pari. Sampel air laut diamati dibawah mikroskop cahaya, diatom yang ditemukan dalam sampel air laut diambil satu persatu dan ditumbuhkan dalam tabung reaksi berisi media air laut termodifikasi. Tidak semua diatom yang diambil berhasil tumbuh. Hanya sebagian yang mampu beradaptasi yang dapat tumbuh dan diperbanyak secara bertahap hingga diperoleh jumlah sel yang cukup untuk pengisolasian DNA genom. Isolat DNA genom digunakan sebagai templat PCR untuk memperbanyak gen 18S V4 rRNA dan rbcL. Kedua gen tersebut ditentukan urutan nukleotidanya kemudian dianalisis menggunakan aplikasi Blast (NCBI) untuk mengidentifikasi sampel diatom, pohon filogenetik berbasis 18S rRNA V4 dan rbcL dibuat dari 20 genus diatom. Urutan nukleotida rbcL dari 20 genus tersebut dianalisis untuk mengetahui posisi nukleotida penanda yang menjadi pembeda antar Clade dan antar genus. Nukleotida penanda pada rbcL dianalisis efeknya terhadap residu-residu deduksi asam amino dalam protein rubisco. Kode batang DNA dibuat dari fragmen pendek rbcL yang memuat SNP-SNP diagnostik. Di dalam sampel air laut di Teluk Lampung dan Pulau Pari di Kepulauan Seribu, didapatkan 18 diatom yang berasal dari perairan Teluk Lampung dan 28 diatom yang berasal dari Pulau Pari. Dari total semua diatom, hanya 13 saja yang berhasil tumbuh, dikultivasi di laboratorium dan dapat diisolasi DNA genomnya. Berdasarkan morfologi dan urutan nukleotida gen 18S rRNA V4 dan rbcL, ke 13 diatom tersebut teridentifikasi sebagai genus Serratifera (isolat SELBA1), Lauderia (isolat LLBA2), Actinocyclus (isolat ALBA1), Cyclotella (isolat TMA2), Nitsczhia (isolat TMGS1 dan PBI2), Psammodyction (isolat TMA3), Entomoneis (isolat EPI1), Navicula (isolat NLA1, PBI1, dan NLBA2), dan Halamphora (isolat HLBA1 dan NLBA1). Pohon filogenetik yang dibuat berdasarkan gen rbcL memiliki susunan cabang atau pengelompokan Clade dan genus yang mirip/serupa dengan pohon filogenetik berdasarkan 18S V4 rRNA. Hal ini menunjukkan bahwa rbcL memiliki kemampuan yang sama dengan 18S V4 rRNA untuk membedakan Clade dan genus dari diatom. Analisis urutan rbcL pada 20 genus diatom menghasilkan total 120 posisi nukleotida penanda Clade dan genus, yang meliputi 17 posisi nukleotida penanda Clade dan 113 posisi nukleotida penanda genus. Untuk memudahkan identifikasi dengan menggunakan urutan gen rbcL rantai pendek, maka urutan gen rbcL dibagi menjadi empat region yang setiap region tersebut mampu mengidentifikasi 20 genus yang dianalisis. Empat region tersebut yaitu region 1 sepanjang 228 pb dimulai dari nukleotida no 177 ? 405; region 2 sepanjang 336 pb dimulai dari nukleotida 513 ? 849; region 3 sepanjang 237 pb dimulai dari nukleotida 909 ? 1146; dan region 4 sepanjang 207 pb dimulai dari nukleotida 1182 ? 1389. Variasi nukleotida pada posisi nukleotida penanda Clade dan genus telah mendeduksi residu-residu asam amino yang bervariasi pula di dalam protein rubisco, akan tetapi variasi tersebut tidak mempengaruhi residu katalitik. Empat region yang mampu mengidentifikasi dalam rbcL diamati posisinya, region 1 dan 3 terlibat dalam interaksi dengan RbcL tetangganya didalam rubisco, dan region 2 dan 4 terlibat dalam interaksi dengan RbcS dalam rubisco. Keempat region tersebut dapat digunakan sebagai kode batang DNA rbcL untuk pengidentifikasian genus diatom dengan cepat. Kode batang DNA adalah urutan DNA rantai pendek yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi. rbcL memiliki 1473 nukleotida, urutan nukleotida yang terlalu panjang untuk digunakan sebagai kode batang DNA. Empat region dalam rbcL yang telah dianalisis mampu mengidentifikasi 3 Clade dan 20 genus, masing-masingnya dapat digunakan sebagai kode batang DNA. Dari empat region dalam rbcL yang sudah kami petakan dan berdasarkan jumlah nukleotida yang paling sedikit untuk mengidentifikasi Clade dan genus, maka region 1> region 3> region 2 > region 4. Region 1 memiliki nukleotia sepanjang 250 pb dan berada pada basa nukleotida 177 ? 405 pada gen rbcL. Berdasarkan hasil ini, primer untuk perbanyakan gen rbcL pada region 1 dapat dibuat, dan identifikasi Clade dan genus diatom dapat dilakukan dengan cepat.