Jurnal Littri 23(1), Juni 2017. Hlm. 36 - 44 DOI: http://dx.doi.org/10.21082/littri. v23n1.2017.36 - 44 ISSN 0853-8212 e-ISSN 2528-6870 36 PENGELOMPOKAN SEPULUH VARIETAS TEMBAKAU ( Nicotiana tabacum) BERDASARKAN KERAGAMAN RUNUTAN BASA PARSIAL GEN PMT (PUTRESCINE N-METHYLTRANSFERASE) Clustering of the ten tobacco (Nicotiana tabacum) varieties based on the partial PMT (putrescine N-methyltranferase) gene sequences diversity SESANTI BASUKI 1 DAN SUDARSONO 2 1 Balai Penelitian Tanaman Pemanis dan Serat, Jl. Raya Karangploso km 4, Kotak Pos 199, Malang 65100 2 Departemen Agronomi dan Hortikultura, Faperta, IPB, Jl. Meranti-Kampus Darmaga, Bogor 16680 Email:sesanti.basuki@gmail.com Diterima: 16-02-2017; Direvisi: 28-02-2017; Disetujui: 24-03-2017 ABSTRAK (PMT) yang berperan dalam lintasan biosintesis nikotin pada tanaman tembakau (Nicotiana tabacum). Sepuluh varietas tembakau yang memiliki perbedaan tingkat kadar nikotin diuji untuk mempelajari: 1) keragaman runutan basa parsial gen PMT dari masing-masing varietas, dan 2) pengelompokan sepuluh varietas tembakau yang diuji berdasarkan keragaman runutan basa parsial gen PMT. Keragaman runutan basa dianalisis dengan mensejajarkan data runutan basa dari sepuluh varietas tembakau yang diuji dengan runutan basa dari Ntpmt_Sindoro1 (JQ438825) yang telah tersimpan dalam database genbank NCBI. Hasil pensejajaran digunakan untuk menghitung matriks jarak, yang selanjutnya digunakan untuk menganalisis pengelompokan sepuluh varietas tembakau. Hasil analisis memperlihatkan adanya variasi ukuran dan jumlah runutan basa parsial gen PMT asal sepuluh varietas tembakau yang dianalisis. Hasil analisis juga memperlihatkan bahwa runutan basa parsial gen PMT tersebut berasal/diturunkan dari sumber (ancestor) yang sama yang terkait dengan biosintesis nikotin pada tembakau. Runutan basa parsial gen PMT dari sepuluh varietas yang dianalisis memisahkan antara kelompok tembakau introduksi (kadar nikotin rendah-sedang) dengan kelompok tembakau lokal (kadar nikotin sedang-tinggi). Dua kelompok memisah berdasarkan level kadar nikotin, dan perbedaan/perubahan susunan basa pada situs-situ tertentu dari runutan basa parsial gen PMT yang dianalisis. Informasi tentang mutasi yang terjadi pada situs-situs runutan basa dari parsial gen PMT dapat digunakan untuk mempelajari keterkaitan antara perubahan basa pada fragmen gen PMT dengan kandungan nikotin total tembakau yang terjadi selama proses evolusi. ABSTRACT PMT gene is the gene encoded putrescine N-methyltransferase which is related to nicotine biosinthesis in tobacco (Nicotiana tabacum). Ten tobacco varieties with different nicotine level were used in this study. The aims of this study were: 1) to analyze the partial PMT gene sequence diversity among ten tobacco varieties, and 2) to evaluate the closed- relationship among ten tobacco varieties based on their partial PMT gene sequences diversity. Sequence diversity was analyzed by multiple sequence alignment between the partial PMT gene sequence of the ten tobacco varieties and Ntpmt_Sindoro1 sequence (JQ438825) deposited in the NCBI gene-bank database. The phylogenetic relationship among the sequences was inferred by genetic distance between pairs of sequences using the pairwise and multiple sequence alignment analysis. Analysis of the sequences showed that all varieties analyzed had varied in size and number of the PMT gene fragments yielded. The analysis also revealed that the partial PMT gene sequences are coming from the same ancestor which related to nicotine biosynthesis in tobacco. Phylogenetic analysis separated the partial PMT gene sequences into two different branches significantly (bootstrap value = 100), and clustered together based on tobacco types with different nicotine level in which could be due to some bases changed on the specific sites of the PMT gene sequences. This information could be used to study the relationship between some bases changed on the specific sites of the PMT gene sequences and the nicotine content variation yielded by the ten tobacco varieties that are happened during evolution time. Keywords: Clustering analysis, PMT gene, nicotine, Nicotiana tabacum. PENDAHULUAN Kemajuan ilmu genomik saat ini mendukung penggunaan teknologi dan metode yang lebih maju pada studi-studi genetika. Salah satu kegiatan yang rutin dilakukan seiring kemajuan penelitian di bidang genomik adalah kegiatan perunutan basa (sekuensing) pada gen-gen yang terkait dengan sifat-sifat penting dari berbagai spesies tanaman (Bombarely et al. 2012). Kegiatan perunutan basa dilakukan untuk memperoleh data runutan basa yang dapat digunakan untuk mempelajari keragaman dalam gen struktural pada tingkat runutan basa DNA (Edwards and Batley 2010). Keuntungan informasi berdasarkan runutan basa adalah dapat menentukan nilai parameter keragaman genetik yang lebih stabil karena tidak dipengaruhi oleh lingkungan (Charlesworth et al. 2001). Teknologi sekuensing yang dilakukan secara paralel dengan metode bioinformatika dapat menghasilkan informasi pola-pola variasi runutan basa dalam atau antar spesies dari suatu populasi tanaman (Dekkers and Hospital 2002). Pola-pola tersebut dapat digunakan untuk mempelajari hubungan kekerabatan diantara runutan basa- runutan basa dari lokus yang sama pada individu yang berbeda, karena variabilitas nukleotida mencerminkan variasi genetik dalam suatu populasi (Champhell et al. 2015). Sampai saat ini, pohon kekerabatan (phylogenetic tree) adalah metode yang belum tergantikan untuk Kata kunci: Analisis pengelompokan, gen PMT, Nikotin, Nicotiana tabacum Gen PMT adalah gen penyandi enzim putresina N-metiltransferase