7  

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Botani Suku Annonaceae

Annonaceae merupakan salah satu suku dari Angiospermae yang termasuk dalam

bangsa Ranales (termasuk diantaranya suku Ranaceae) dan kelas tumbuhan dikotil.

Annonaceae diklasifikasikan sebagai suku pantropik (Weichiu, 1995) yang memiliki

habitus pohon, semak atau liana (woody climber) dengan jumlah marga sebanyak 120-130

dan 2.100-2.300 jenis di seluruh dunia. Suku ini tergolong tumbuhan dikotil yang primitif

dalam sub kelas Dialypetalae, atau terkadang disebut dengan “Annoniflorae”, yang sering

diartikan dengan jumlah bagian bunga yang tidak terbatas dan benang sari yang tersusun

secara spiral (Bele dkk., 2011b). Beberapa bangsa lain yang termasuk dalam sub kelas

Dialypetalae adalah Rosales (suku Mimosaceae dan Rosaceae), Brassicales (suku

Papaveraceae dan Capparidaceae), Malvales (suku Malvaceae) serta Rutales (suku

Rutaceae).

Annonaceae memiliki berbagai macam nama daerah (vernacular names) yang

berbeda-beda di tiap daerah. Nama-nama tersebut diambil dari masing-masing marga dari

jenis Annonaceae. Secara umum, suku Annonaceae merupakan anggota sirsak-sirsakan.

Beberapa jenis Annonaceae yang memiliki vernacular names bermacam-macam antara

lain Stelechocarpus burahol, Uvaria littoralis, Uvaria purpurea, Uvaria rufa, Cananga

odorata, Anomianthus auritus, Polyalthia glauca, Saccopetalum horsfieldii, Orophea

hexandra, Pseuduvaria reticulata, Mitrephora polypyrena, Annona muricata, Annona

reticulata, Annona squamosa, dan lain-lain. Menurut Heyne (1987), Stelechocarpus

burahol di daerah Sunda disebut burahol, turalak; di Jawa disebut kepel, kecindul, simpol,

cindul. Uvaria littoralis di daerah Lampung disebut pepisang, di Sunda disebut kalak, dan

di Jawa disebut oyod kalak. Uvaria jenis lain seperti Uvaria purpurea dan Uvaria rufa

juga disebut kalak (Jakarta, Jawa), ada yang menyebut pisang akar, larap putih, larap nyapa

(Lampung), dan tali pisang (Maluku). Sebutan kalak juga dikenal oleh masyarakat Jawa,

Madura dan Pulau Kangean, Jawa Timur untuk Anomianthus auritus, Saccopetalum

horsfieldii (Sunda), Orophea hexandra (Jawa), Pseuduvaria reticulata (Jawa) dan

Mitrephora polypyrena (Jawa). Jenis Anomianthus auritus dikenal dengan kalak asu, kalak

mantang, atau kalak ucet (Jawa), kalak gedang (Madura) dan andeurah (Pulau Kangean).

Polyalthia glauca memiliki nama daerah kayu bulan, kayu kalet hingga kayu tinyang

(Sunda). Polyalthia longifolia dikenal dengan glodokan tiang. Cananga odorata dan jenis-

8  

jenis dari Annona (Verheij & Coronel, 1992) memiliki sebutan yang cukup banyak di tiap-

tiap daerah, dimana jenis Annona banyak dimanfaatkan sebagai tanaman buah.

Karakteristik utama sebagai pembeda Annonaceae dengan suku lainnya adalah daun

tersusun secara berseling (distichous leaves), batang atau ranting mudanya apabila

dikelupas akan mengeluarkan aroma yang khas (aromatik), dan penampang melintang

batang akan menunjukkan pola kambium yang khas dari suku Annonaceae (striate). Secara

umum karakter morfologi dari suku Annonaceae adalah memiliki habitus pohon, semak,

bahkan sebagian liana. Kulit batang berserat, sangat sulit saat dikelupas dan menimbulkan

robekan yang panjang dan tidak terputus. Karakter kulit batang tersebut juga menjadi

karakter khas dari suku Annonaceae apabila karakter generatifnya tidak ditemui. Pada

umumnya kayu dan daunnya mengeluarkan senyawa aromatik, indumentum tunggal atau

sedikit namun pada marga Uvaria memiliki indumentum berbentuk bintang (stellate) yang

rapat pada cabang, ranting muda hingga tangkai daunnya. Tidak memiliki stipula (Kessler,

1993; Wu dkk., 2011). Daunberseling (alternate), bagian tepi rata (entire), kebanyakan

distichous. Tangkai daun (petiole) umumnya pendek, daun tunggal, bentuk daun yang

simpel, serta tulang daun menyirip (Wu dkk., 2011). Bungaterletak pada ujung daun

(axillary) atau non-axillary, sebagian besar berada di ketiak daun dan posisinya

berlawanan dengan tangkai daun (terminal), bracteate, tunggal atau tersusun dalam

perbungaan yang rhipidiate, tangkai bunga sebagian besar basal kecuali pada marga

Guatteria memiliki tangkai bungasuprabasal. Sepal berjumlah 3, bebas dan connate secara

bervariasi. Petal berjumlah 3 yang tersusun dalam 2 rangkaian yaitu outer dan inner petal,

sebagian besar bebas. Jumlah benang sari banyak, terikat dengan pemanjangan secara

apikal yang berbentuk seperti perisai. Staminodia jarang. Carpels sebagian besar berjumlah

banyak, dari berjumlah satu hingga banyak, dengan ovule basal atau parietal. Buah

kebanyakan bebas satu sama lain (apocarpous), pada umumnya monocarps, tidak merekah

atau pecah (indehiscent), jarang yang pecah (dehiscent), terkadang syncarpous (diantara

marga Annona). Biji berukuran lebih lebar dibanding jenis dari suku selain Annonaceae,

dengan ruminate endosperm, terkadang arillate (Maas dkk., 2007).

Suku Annonaceae dibedakan dalam 4 anak suku yaitu Ambavioideae,

Anaxagoreoideae, Annonoideae dan Malmeoideae. Anak suku Ambavioideae memiliki 9

marga yaitu Drepananthus, Lettowianthus, Cyathocalyx, Tetrameranthus, Mezzetia,

Ambavia, Cananga, Cleistopholis, dan Meiocarpidium. Anak suku Anaxagoreoideae hanya

memiliki satu marga yaitu Anaxagorea. Anak suku Annonoideae terbagi ke dalam 7 tribus

(tribe) yaitu Annoneae, Bocageeae, Duguetieae, Guatterieae, Monodoreae, Uvarieae dan

9  

Xylopieae. Anak suku Malmeoideae juga memiliki tribus sebanyak 7 yaitu

Dendrokingstonieae, Fenerivieae, Maasieae, Malmeeae, Miliuseae, Monocarpieae dan

Piptostigmateae. Masing-masing tribus tersebut masih dibedakan lagi menjadi beberapa

marga dalam satu tribus. Tribus Annoneae terbagi dalam 8 marga yaitu Annona,

Anonidium, Boutiquea, Neostenanthera, Asimina, Diclinanona, Disepalum dan

Goniothalamus. Tribus Bocageeae juga terbagi dalam 8 marga yaitu Mkilua, Bocagea,

Cardiopetalum, Cymbopetalum, Frosiodendron, Hornschuchia, Borcelia dan Trigynaea.

Tribus Duguetieae memiliki 5 marga yaitu Duguetia, Letestudoxa, Pseudoartabotrys,

Duckeanthus dan Fusaea. Tribus Guatterieae hanya memiliki satu marga yaitu Guatteria.

Tribus Monodoreae memiliki 11 marga yaitu Uvariopsis, Monocyclanthus, Mischogyne,

Hexalobus, Uvariastrum, Isolona, Monodora, Asteranthe, Ophrypetalum, Sanrafaelia dan

Uvariodendron. Tribus Uvarieae cukup banyak memiliki marga yaitu sebanyak 15,

diantaranya Cleistochlamys, Afroguatteria, Dielsiothamnus, Exellia, Friesodielsia,

Gilbartiella, Monanthotaxis, Toussantia, Uvaria, Sphaerocoryne, Dasymaschalon,

Desmos, Fissistigma, Melodorum dan Schefferonitra. Tribus Xylopieae hanya memiliki 2

marga yaitu Artabotrys dan Xylopia. Tribus Dendrokingstonieae, Fenerivieae, Maasieae,

dan Monocarpieae masing-masing hanya memiliki satu marga yaitu Dendrokingstonia,

Fenerivia, Maasia dan Monocarpia. Tribus Malmeeae memiliki 13 marga yaitu

Crematosperma, Bocageopsis, Ephedranthus, Klarobelia, Malmea, Oxandra,

Pseudephedranthus, Pseudomalmea, Pseudoxandra, Unonopsis, Ruizodendron,

Mosannona dan Onychopetalum. Marga yang dimiliki tribus Miliuseae paling banyak

diantara tribus lainnya yaitu sejumlah 25 marga, antara lain Alphonsea, Polyalthia,

Desmopsis, Enicosanthum, Haplostichanthus, Huberantha, Meiogyne, Miliusa, Mitrella,

Mitrephora, Monoon, Neo-uvaria, Orophea, Phaeanthus, Platymitra, Popowia, Sageraea,

Sapranthus, Stelechocarpus, Stenanona, Tridimeris, Trivalvaria, Oncodostigma,

Pseuduvaria dan Winitia. Tribus Piptostigmateae memiliki 6 marga yaitu Piptostigma,

Mwasumbia, Annickia, Greenwayodendron, Polyceratocarpus dan Sirdavidia (Chatrou

dkk., 2012). Meskipun suku Annonaceae merupakan suku yang sangat terbatas, namun

beberapa kategori dalam infra-sukunya memiliki permasalahan. Klasifikasi pada level

tersebut sangat jauh apabila dibandingkan dengan suku lainnya, meskipun Annonaceae

mempunyai nilai penting di dalamnya (Kessler, 1995). Masing anak suku dalam

Annonaceae dapat dibedakan berdasarkan morfologi bunga dan buah serta struktur

mikroskopis anatomi kayu batangnya (Koek-Noorman & Westra, 2012).

10  

Annonaceae memiliki hubungan monofili dengan kelompok sister-nya yang

ditunjukkan melalui analisis Maximum Parsimony, yaitu antara marga Anaxogorea dari

Anaxagoreoideae dengan anggota marga dari Ambavioideae, Annonoideae dan

Malmeoideae. Diversitas jenis dalam kelompok Annonoideae dan Malmeoideae sebesar

˃97% (Gambar 1). Sinapomorfi marga dalam anak suku Ambavioideae berdasarkan

karakter morfologinya adalah tidak adanya integumen biji bagian tengah. Sinapomorfi dari

anak suku Annonoideae adalah adanya bracts, articulation di bagian bawah dan atas

permukaan daun, pertumbuhan perbungaan (inflorescence) secara simpodial, jumlah bunga

tunggal dan collumelar polyads(Chatrou dkk., 2012).Hubungan antar tribus dalam anak

suku Annonoideae sangat kuat yang ditunjukkan melalui analisis Maximum Parsimony,

Bayessian dan Maximum Likelihood. Anak suku Annonoideae dibedakan dalam dua

kelompok besar yaitu tribus Bocageeae dan

[Xylopieae+Duguetieae+Guatterieae+Annoneae+Monodoreae+Uvarieae] seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 2. Anak suku Malmeoideae memiliki hubungan yang paling

rendah dibanding anak suku Annonoideae dan Ambaviodeae, serta dibagi dalam lima

kelompok dikotom (Gambar 3).

Chatrou dkk. (2012) Gambar 1. Kladogram dalam anak suku Anaxagoreoideae dan Ambavioideae  

 

11  

Chatrou dkk. (2012)

Gambar 2. Kladogram dalam anak suku Annonoideae   

12  

Chatrou dkk. (2012) Gambar 3. Kladogram dalam anak suku Malmeoideae

Karakter pembeda tribus dalam Annonaceae meliputi struktur gynoecium,aestivation

of petals, jumlah petal, ukuran relatif dari outer dan inner petal, bentuk petal,bunga atau

perbungaan yang sympetalous,ujung dariconnective, plasenta and jumlah ovule, posisi

bunga atau perbungaan, tipe phyllotaxis dan ada tidaknya indumentum atau rambut (Koek-

Norman dkk., 1990).

13  

2.2 Distribusi Suku Annonaceae

Annonaceae memiliki distribusi pada kawasan tropis hingga subtropis, mulai dari

Neotropis, Amerika Serikat, Afrika, Australia dan Asia, khususnya Indonesia (Gambar 4).

Jenis-jenis tumbuhan Annonaceae memainkan peran yang penting dalam fungsi

ekologisnya dimana berhubungan dengan diversitas jenis, khususnya pada ekosistem hutan

hujan tropis (Maas dkk., 2007;Kerrigandkk.,2011; Couvreur dkk., 2012).Diversitas jenis

dari Annonaceae dapat ditunjukkan melalui karakteristik morfologi dari marganya. Jenis-

jenis suku Annonaceae berkembang baik dalam kawasan tropis diantara Old dan New

World, khususnya pada hutan hujan tropis dengan ketinggian yang rendah. Pada kawasan

subtropis hangat seperti Amerika Selatan, subtropis Amerika Utara, Afrika Selatan dan

Australia bagian selatan hanya memiliki jenis Annonaceae yang sedikit apabila

dibandingkan dengan kepulauan sekitar Pasifik (Weichiu, 1995).

Weichiu (1995)

Gambar 4. Distribusi Annonaceae di seluruh dunia

Annonaceae menjadi suku dengan habitus liana terpenting di kawasan hutan tropis

kawasan Asia Tenggara (Gentry, 1991), dan beberapa diantaranya menjadi habitat asli dari

anak suku Annonoideae. Secara keseluruhan sekitar 500 jenis liana dari suku Annonaceae

yang diketahui palaeotropik (Couvreur dkk., 2015).

2.3 Pemanfaatan TanamanSuku Annonaceae

Annonaceae memiliki beberapa manfaat yang diambil dari bagian-bagian tanamannya,

yaitu sebagai tanaman pangan karena buahnya dapat dimakan (edible fruit), tanaman obat,

tanaman aromatik, tanaman hias dan tanaman pagar. Beberapa marga dari Annonaceae

yang dikenal menghasilkan buah yang dapat dimakan adalah Annona, Anonidium, Asimina,

14  

Dennettia tripetala, Monodora myristica, Xylopia aethiopica, Rollinia dan Uvaria.

Khususnya, beberapa jenis dari marga Annona yang diketahui memang dibudidayakan dan

tumbuh sebagai tanaman domestik atau komersial di beberapa negara penghasil buah yang

bernutrisi dan dapat dimakan (Dike, 2010; Focho dkk., 2010). Pada umumnya,

Annonaceae (marga Annona) menunjukkan banyak aktivitas yang mencirikan sebagai

antitumor, antioksidan dan antimikroba (Mustapha, 2013; Biba dkk., 2014). Kulit batang

dan kayu dari 24 jenis tumbuhan Annonaceae di Pegunungan Kamerun, wilayah barat daya

Kamerun digunakan sebagai obat-obatan tradisional oleh penduduk lokal. Jenis-jenis

tersebut antara lain Annona senegalensis, Friesodelsia gracilipies, Monodora brevipes,

Piptostigma pilosum, Uvaria anonoides, Xylopia acutiflora dan lain-lain(Bele dkk.,

2011a). Cananga odorata mempunyai minyak aromaterapi dan digunakan sebagai parfum

atau saat upacara keagamaan sebagai bunga segar maupun bunga untuk sesaji (Oyen &

Nguyen, 1999). Jenis lain yang juga menghasilkan minyak aromaterapi adalah Artabotrys

hongkongensis, Melodorum fruticosum, Polylathia longifolia var. pendula, Fissistigma

maclurei, F. rufinerve (Thang dkk., 2013), Miliusa sinensis dan Artabotrys taynguyenensis

(Thang dkk., 2014).Beberapa jenis dari Polyalthia (sepertiPolyalthia longifolia, P.

lateriflora, P. longifolia var. pendula, P. glauca, P. celebica dan jenis lainnya) digunakan

sebagai tanaman hias (Lestari dkk., 2013).

2.4 Klasifikasi Annonaceae Menurut Beberapa Ahli

Klasifikasi tumbuhan merupakan pembentukan kelompok-kelompok dari seluruh

tumbuhan yang ada di bumi hingga dapat disusun sebuah taksa secara teratur mengikuti

suatu hirarki. Sifat-sifat yang dijadikan dasar dalam klasifikasi berbeda-beda tergantung

dari personal yang melakukan pengklasifikasian serta tujuan yang hendak dicapai.

Klasifikasi Annonaceae mengalami beberapa kali perubahan yang dilakukan oleh beberapa

ahli. Perubahan tersebut pada dasarnya disebabkan oleh pengkajian ulang terhadap

karakter morfologi yang terus mengalami perkembangan.

Klasifikasi menurut sistem APG (Angiospermae Phylogeny Group) merupakan sistem

klasifikasi tumbuhan yang pertama dengan versi modern, sebagian besar berdasarkan

molekuler dan sistem taksonomi tumbuhan. Sistem klasifikasi tersebut dipublikasikan pada

tahun 1998, kemudian direvisi menjadi APG II pada tahun 2003 (The APG, 2003), APG

III pada tahun 2009 (The APG, 2009) dan APG IV pada tahun 2016 (The APG,

2016).Klasifikasi Annonaceae menurut APG II dan III adalah Annonaceae termasuk dalam

kerajaan Plantae, kelompok Angiospermae, sub kelompok Magnoliids, super

15  

bangsaMagnolianae, bangsa Magnoliales, bersamaan dengan suku yang lain seperti

Degeneriaceae, Eupomatiaceae, Himantandraceae, Magnoliaceae dan Myristicaceae. APG

IV mengklasifikasikan Annonaceae dalam clade Mesangiospermae, sebelum sub

kelompok Magnoliids.

Beberapa ahli taksonomi mengklasifikasikan Annonaceae dalam berbagai pandangan

sesuai dengan penggolongan masing-masing. Cronquist mengklasifikasikan Annonaceae

dalam divisi Magnoliophyta, kelas Magnoliopsida, sub kelas Magnoliidae, bangsa

Magnoliales, suku Annonaceae bersamaan dengan suku lainnya seperti Winteraceae,

Degeneriaceae, Himantandraceae, Eupomatiaceae, Austrobaileyaceae, Magnoliaceae,

Lactoridaceae, Myristicaceae dan Canellaceae (Cronquist, 1981).Bessey(1915)

mengklasifikasikan Annonaceae dalam kelompok Angiospermae, kelas Oppositifoliae syn.

Dicotyledone, sub kelas Oppositifoliae – Strobiloideae, super bangsa Apopetalae –

Polycarpellatae, bangsa Ranales, dan suku Annonaceae. Suku lain disamping Annonaceae

dalam bangsa Ranales antara lain Magnoliaceae, Calycanthaceae, Monimiaceae,

Cercidiphyllaceae, Trochodendraceae, Leineriaceae, Lactoridaceae, Gomortegaceae,

Myristicaceae, Saururaceae, Piperaceae, Lacistemaceae, Chloranthaceae, Ranunculaceae,

Lardizabalaceae, Berberidaceae, Menispermaceae, Lauraceae, Nelumbonaceae,

Cabombaceae, Ceratophyllaceae, Dilleniaceae dan Winteraceae. Sistem klasifikasi ini

dipengaruhi oleh Darwin dan Wallacea serta berdasarkan prinsip evolusi dan menempatkan

Ranales sebagai bangsa asli atau paling primitif dalam Angiospermae. Engler dan Prantl

(1887) mengklasifikasikan Annonaceae dalam kelas dikotil yang primitif dan tergabung

dalam sub kelas Dialypetalae. Sistem pengelompokan Engler dan Prantl berdasarkan

tingkatan evolusinya dengan konsep bunga primitif (uniseksual, achlamydous). Menurut

United States Department of Agriculture Natural Resources Conservation Service(USDA,

2017), Annonaceae termasuk dalam kerajaan Plantae, sub kerajaan Tracheobionta

(vascular plants), divisi Magnoliophyta (flowering plants), kelas Magnoliopsida

(tumbuhan dikotil), sub kelas Magnoliidae dan bangsa Magnoliales.

2.5 Analisis Fenetik dan Filogenetik

Fenetik dan filogenetik merupakan konsep penting yang bermanfaat bagi

biosistematika tumbuhan, karena merupakan pola hubungan kekerabatan atau total

kesamaan diantara kelompok tumbuhan berdasarkan karakter yang spesifik dari setiap

kelompok tumbuhan tersebut. Penentuan jenis berdasarkan pendekatan karakter fenetik

berupa pengelompokan jenis tanpa mempertimbangkan dimensi waktu atau tingkatan

16  

evolusi, sedangkan penentuan jenis berdasarkan pendekatan karakter filogenetik

mempertimbangkan dimensi waktu atau tingkatan evolusi, dan akan terus mengalami

perubahan mulai kondisi sebelumnya, saat ini maupun masa mendatang. Analisis tersebut

bertujuan untuk meningkatkan obyektivitas dalam proses analisis data dan heritabilitas

klasifikasi yang diperoleh berdasarkan taksa yang diamati. Hal ini sangat penting bagi

taksa-taksa yang kategori pengklasifikasiannya masih mengalami perdebatan (Arrijani,

2003; Rasnovi, 2004).

Analisis fenetik berdasarkan karakter secara morfologi menghasilkan dendrogram, dan

analisis filogenetik berdasarkan karakter secara morfologi serta molekuler menghasilkan

kladogram. Pada dasarnya, kedua analisis tersebut merupakan analisis dengan

menggunakan pendekatan biosistematika namun memiliki banyak perbedaan yang

fundamental. Analisis secara fenetik melalui pendekatan morfologi mempunyai nilai

penting karena dapat mengetahui jarak taksonomi hubungan kekerabatan antar jenis

maupun varietas. Hasil hubungan kekerabatan tersebut dapat digunakan untuk pemanfaatan

lebih lanjut seperti pengembangan varietas baru dalam pemuliaan tanaman, identifikasi

jenis baru maupun mencari varietas substitusi apabila suatu varietas atau jenis tanaman

memiliki kendala dalam budidayanya. Bentuk atau karakter morfologi secara umum

memang merupakan data yang baik untuk membatasi suatu takson, karena karakternya

mudah dilihat dan bukan merupakan karakter yang tersembunyi. Karakter tersebut dapat

digunakan sebagai sumber bukti taksonomi (Hardiyanto dkk., 2007; Lestari dkk., 2014).

Analisis secara fenetik atau lebih dikenal dengan taksonomi numerik

merupakanpengelompokan suatu unit taksonomi dengan metode numerik ke dalam taksa

tertentuberdasarkan atas karakter yang dimiliki. Tujuan utamanya yaitu untuk

menghasilkan suatu klasifikasi yang bersifat teliti, reprodusibel serta padat informasi. Lima

prinsip utama di dalamnya meliputi a) taksonomi yang ideal dan merupakan taksonomi

yang mengandung informasi terbesar, dimana masing- masing karakter diberi nilai yang

setara dalam mengkonstruksikan takson yang bersifat alami, b) tingkat kedekatan antara

dua jenis merupakan fungsi proporsi similaritas sifat yang dimiliki bersama, c) taksa yang

berbeda dibentuk berdasarkan atas sifat yang dimiliki, dan d) similaritas tidak bersifat

filogenetis melainkan bersifat fenetik. Setiap karakter memiliki nilai yang dapat bersifat

kualitatif atau kuantitatif. Karakter yang berkaitan dengan bentuk dan struktur merupakan

karakter kualitatif. Sedangkan karakter yang mendeskripsikan ukuran, panjang, dan jumlah

merupakan karakter kuantitatif. Secara umum, karakter kualitatif lebih berguna dalam

membedakan taksa pada tingkat taksonomi yang lebih tinggi. Sementara karakter

17  

kuantitatif banyak digunakan untuk membedakan kategori taksonomi pada tingkatan yang

lebih rendah (Sokal & Sneath, 1963; Singh, 2010).Pengklasifikasian secara fenetik tidak

mencerminkan hubungan kekerabatan, karenaklasifikasi ini didasarkan atas algoritma

fenetik (kemiripan) dan tanpamempertimbangkan tingkatan evolusinya.

Beberapa keuntungan dalam menggunakan analisis secara fenetik menurut Sokal

&Sneath (1963) meliputi 1) analisis secara fenetik memiliki kemampuan untuk

mengintegrasikan data dari berbagai sumber, seperti morfologi, fisiologi, kimiawi, urutan

asam amino dalam protein dan sebagainya, 2) melalui serangkaian proses taksonomi secara

otomatis dalam porsi besar maka akan terjadi peningkatan efisiensi kerja, 3) data yang

dikode dalam bentuk numerik dapat diintegrasikan dengan sistem proses data elektronik

yang ada dalam kajian taksonomi sehingga dapat digunakan dalam pembuatan kunci

determinasi, deskripsi, katalog, dan dokumen lainnya, 4) dikarenakan bersifat kuantitatif,

metode ini memberikan diskriminasi lebih tinggi di sepanjang rentang perbedaan

taksonomi dan lebih sensitif dalam membatasi jumlah taksa, 5) pembentukan tabel data

yang bersifat eksplisit telah mendorong para ahli dalam bidang taksonomi untuk

menggunakan karakter yang lebih jelas, 6) keuntungan fundamental dari analisis ini adalah

metode ini telah mengecek ulang prinsip-prinsip taksonomi serta tujuan klasifikasi. Hal ini

memberikan manfaat bagi taksonomi secara umum dan telah memunculkan berbagai

pertanyaan fundamental dalam taksonomi, 7) analisis secara fenetik telah menunjukkan

interpretasi ulang beberapa konsep biologi dan memunculkan pertanyaan-pertanyaan baru

terkait biologi evolusi. Oleh karena itu, metode ini juga telah menjadi alat heurestik dalam

penelitian biologi.Kekurangan dari analisis secara fenetik adalah hasil klasifikasi numerik

fenetikdalam wujud dendrogram tidak dapat diinterpretasikan sebagai cerminan dari

hubungan kekerabatan (filogenetik) karena klasifikasi ini memang didasarkan atas

algoritma fenetik(kemiripan).

Analisis secara fenetik berdasarkan persamaan dan perbedaan karakter fenetik yang

diamati, kemiripan karakter berkurang pada kategori yang lebih tinggi, tidak memerlukan

pengetahuan atau analisis tentang evolusi serta sulit membedakan karakter yang terlihat

sama atau menunjukkan kemiripan. Analisis secara filogenetik berdasarkan kesamaan

nenek moyang, artinya makin dekat nenek moyang dua unit taksonomi maka akan

berkerabat makin dekat dan ditempatkan pada kategori taksonomi yang lebih rendah

dibanding dengan unit taksonomi yang berbagi moyang lebih jauh, serta hanya dapat

diterapkan pada obyek yang benar-benar mempunyai riwayat perkembangan nenek

moyang.

18  

Penanda molekuler adalah pewarisan sekuen DNA yang berbeda dan menunjukkan

adanya polimorfisme. Secara fenotip lebih bersifat netral, berkembang dalam kondisi

lingkungan yang stabil sehingga dapat menjadi solusi untuk penentuan jenis yang akurat

serta memiliki kemampuan untuk mengisolasi konflik dalam signal hubungan filogenetik

yang ditimbulkan akibat variasi dalam pendekatan karakter morfologi (Chatrou dkk.,

2012). Penanda molekuler yang baik adalah yang memiliki nilai atau persentase

polimorfisme tinggi dan dan dapat diobservasi lebih lanjut (Spooner dkk., 2005).

2.6 Bentuk-Bentuk Penelitian Tentang Karakterisasi Annonaceae Dengan

Pendekatan Morfologi

Bentuk-bentuk penelitian dengan menggunakan pendekatan morfologi pada

Annonaceae telah banyak dilakukan oleh para peneliti di berbagai belahan dunia. Saat ini

penelitian dengan pendekatan morfologi telah banyak dikaitkan dengan pendekatan secara

molekuler. Penelitian tentang kajian karakterisasi morfologi di Indonesia juga banyak

dilakukan seperti kajian tentang genus Artabotrys di wilayah Sumatra dan Annonaceae

pemanjat di Kalimantan Timur (Priyanti, 2002; Nurainas, 2004), serta beberapa jenis baru

dari wilayah Kalimantan dan wilayah lain di Indonesia (Turner, 2009). Hingga saat ini

penelitian tentang karakterisasi morfologi pada Annonaceae di Kebun Raya Purwodadi

baru berkisar tentang kajian morfometri pada marga Annona, Anagorea luzonensis sebagai

jenis baru bagi koleksi KRP dan variasi gland pada marga Orophea (Lestari, 2011; Lestari

& Hikmah, 2012; Lestari, 2013). Penelitian tentang hubungan kekerabatan Annonaceae

secara fenetik maupun filogenetik belum pernah dilakukan, terutama di Kebun Raya

Purwodadi.

2.7 Bentuk-Bentuk Penelitian Tentang Analisis Hubungan Kekerabatan Annonaceae

Saat ini, analisis hubungan kekerabatan pada Annonaceae banyak dipelajari serta

diteliti oleh banyak peneliti di seluruh dunia. Beberapa dan bahkan sebagian besar

diantaranya menggunakan penanda molekuler untuk menganalisis hubungan kekerabatan

dalam setiap marga Annonaceae. Analisis hubungan kekerabatan tersebut digunakan untuk

mengetahui variasi genetik dalam satu jenis, keperluan identifikasi jenis baru melalui

penanda molekuler DNA, serta diversitas genetik suatu jenis maupun yang terkait dengan

biogeografi suatu jenis tertentu. Pirie dkk. (2005) menggunakan analisis hubungan

kekerabatan dan penanda molekuler untuk menduga hipotesis tentang biogeografi

Annonaceae kawasan Neotropik, yaitu Cremastosperma R.E.Fr., Klarobelia Chatrou,

19  

Malmea R.E.Fr. dan Mosannona Chatrou. Erkens dkk. (2009) menggunakan analisis

hubungan kekerabatan untuk mengetahui pola migrasi atau penyebaran dari Guatteria pada

hutan hujan tropis dataran rendah di Afrika hingga Amerika Selatan. Chatrou dkk. (2012)

menggunakan analisis hubungan kekerabatan menggunakan penanda molekuler DNA

untuk mengetahui klasifikasi anak suku dan tribus baru Annonaceae.

Penanda molekuler DNA yang banyak digunakan untuk menganalisis hubungan

kekerabatan pada Annonaceae adalah matK, rbcL dan trnL-F(Mols dkk., 2004; Pirie dkk.,

2007; Couvreur dkk., 2008; Su dkk., 2008; Zhou dkk., 2009; Zhou dkk., 2010; Chaowasku

& Keβler, 2013; Tang dkk., 2015a; Tang dkk., 2015b). Penanda molekuler DNA lain juga

banyak digunakan seperti ycf1 (Neubig & Abbott, 2010), psbA-trnH, ndhF, AP3, phyA (Li

dkk., 2015), trnL, αtpB-rbcL, trnSG dan psbM-trnD (Couvreur dkk., 2008; Tang dkk.,

2015b)seperti yang ditunjukkan dalam Tabel 1 berikut.

Tabel 1. Penanda molekuler DNA yang digunakan dalam penelitian hubungan kekerabatan Annonaceae

Pustaka Jenis Annonaceae matK psbA-

trnH rbcL trnL-F ndhF ycf1 AP3 phyA trnL

Zhou dkk. (2009)

Uvaria v v v v

Zhou dkk. (2010)

Uvaria v v v v

Tang dkk. (2015a)

Goniothalamus v v v v v

Li dkk. (2015)

Disepalum v v v v v v

Chaowasku& Kesβler (2013)

Miliusa v v v v v v

Su dkk. (2008)

Pseuduvaria v v v v

Mols dkk. (2004)

Miliuseae v v

Neubig& Abbott (2010)

Annonaceae v v v

Pirie dkk. (2007)

Annonaceae v v v v

Couvreur dkk. (2008)

Annonaceae v v v v v

Tang dkk. (2015b)

Goniothalamus v v v v v v

Chatrou dkk. (2012)

Annonaceae v v v v v v

Total 11 9 10 12 5 4 1 1 2

20  

2.8 Pemilihan Out-group

Out-group merupakan taksa yang terkait erat dengan in-group namun bukan

merupakan anggota di dalam in-group. Pada umumnya out-group adalah sister dari in-

group yang paling primitif (Simpson, 2010). Pemilihan out-group sangat penting dalam

studi hubungan kekerabatan dikarenakan ketepatan dalam menentukan out-group akan

berpengaruh terhadap kladogram yang dihasilkan. Apabila taksa yang dipilih terlalu dekat

maka kemungkinan out-group berada dalam satu clade dengan in-group sangat besar,

namun apabila taksa yang dipilih terlalu jauh maka clade yang dihasilkan dalam pohon

filogenetik terlihat semu.

Out-groupterdekat dari suku Annonaceae dalam berbagai studi tentang analisis

hubungan kekerabatan adalah suku Magnoliaceae dan Eupomatiaceae (Ping dkk., 1999;

Chatrou dkk., 2012; Pirie & Doyle, 2012). Pemilihan out-group tersebut didasarkan

padatingkatan evolusi dari sister terdekat suku Annonaceae. Tribus dari suku Annonaceae

yang terdekat dengan out-group Magnoliaceae dan Eupomatiaceae adalah Anaxagoreideae,

khususnya marga Anaxagorea (Gambar 5). Secara garis besar, kriteria pemilihan outgroup

didasarkan pada a) taksa yang berada di luar in-group, b)dijadikan sebagai acuan (root), c)

bersifat lebih primitif satu tingkat dibanding in-group dan d) berfungsi untuk menentukan

indeks kesamaan dan memverifikasi posisi dalam in-group atau mengetahui diversitas in-

group (Simpson, 2010).

Doyle dkk. (2004); Pirie & Doyle (2012)

Gambar 5. Posisi out-group dari Annonaceae

21  

2.9 Penanda Molekuler DNA (rbcL, matKdan trnL-F)

2.9.1 Penanda Molekuler rbcL

rbcL merupakan gen yang mengkode sub unit ribulose-1,5-biphosphate

carboxylasedalam jumlah besar, yaitu sebesar ˃1400 bp yng menyediakan berbagai

informasi tentang sejumlah karakter untuk penelitian studi tentang analisis hubungan

kekerabatan maupun filogenetik. rbcL merupakan salah satu enzim yang mengontrol

proses fotosintesis pada tanaman, khususnya yang berdaun hijau (Wall & Herbeck, 2003).

Melalui penanda rbcL akan banyak informasi komparatif yang berhasil dikumpulkan dan

tingkatan evolusi rbcL telah terbukti sangat tepat untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan

terkait filogenetik tumbuhan dalam tingkatan suku atau level tertinggi di atasnya (Avise,

1994). Metode dalam urutan sekuen rbcL telah banyak digunakan untuk tujuan penelitian

yang terkait dengan studi filogeni, evolusi, biogeografi, sistematika dan genetika populasi

karena dapat dengan mudah disalin serta sangat berbeda untuk jenis-jenis yang saling

terkait atau lebih dekat hubungan kekerabatannya. Urutan sekuen DNA dalam rbcL

bersifat lebih variabel dan memiliki tingkatan yang cepat apabila menunjukkan tinggi

rendahnya suatu diversitas genetik (Wongsawad & Peerapornpisal, 2014).

Penanda molekulerrbcL diketahui dapat digunakan untuk mengidentifikasi

komunitas akar dari kelompok rumput-rumputan, gametofit paku air, leptosporangiate

ferns, seedling pada plot hutan tropis dan beberapa jenis tanaman obat (Hasebe dkk., 1994;

Bahadur dkk., 2015).Analisis hubungan kekerabatan menggunakan penanda molekuler

rbcL telah diteliti pada bangsa Zingiberales pada tingkatan infra-suku, suku Cornaceae,

Cupressaceae, Ericaceae, Geraniaceae, Onagraceae dan Saxifragaceae pada tingkatan

taksonomi terendah yaitu inter dan intra genetik, serta anggota suku Poaceae (Gielly &

Taberlet, 1994; Bieniek dkk., 2015).

2.9.2 Penanda Molekuler matK

matK (MaturaseK gene) adalah gen yang berdiri diantara gen-gen plastid dan banyak

digunakan dalam analisis biosistematika tumbuhan, memiliki tiga kali tingkatan substitusi

yang lebih tinggi dari tingkatan nukleotida dan enam kali lebih tinggi dari tingkatan asam

amino pada rbcL, memiliki ukuran gen sebesar 1500 bp panjangnya, berlokasi di intron

trnK serta merupakan kode untuk protein maturase yang termasuk dalam kelompok II

intron splicing(Gambar 6). matK mengandung nilai rata-rata substitusi yang tinggi dalam

jenis dan dianggap potensial untuk mempelajari sistematika tumbuhan dan tingkatan

evolusi(Selvaraj dkk., 2008). Informasi molekuler dari gen matK telah digunakan untuk

22  

menyelesaikan permasalahan dalam hubungan kekerabatan atau filogenetik ke dalam

tingkatan taksonomi yang lebih mendalam (Barthet & Hilu, 2007).

Diketahui matK dapat menghasilkan data yang bermanfaat secara komparatif

khususnya untuk mengetahui hubungan kekerabatan diantara marga dalam satu suku (pada

Lauraceae) dan bahkan diantara jenis dalam satu marga (dalam Saxifragaceae). Susbtitusi

insersi dan delesi pada Poaceae juga dapat diketahui melalui matKyang bertujuan untuk

mengakses posisi taksonomi filogenetik pada taksa yang diragukan(Hilu & Alice, 1999;

Stuessy, 2009). Aplikasi matK sebagai DNA barcodingpada tanaman diketahui terdapat

pada identifikasi jenis anggrek, beberapa jenis lumut, seedling pada plot hutan tropis,

beberapa jenis tanaman obat seperti anggota suku Zingiberaceae dan tanaman beracun

(Selvaraj dkk., 2008; Bahadur dkk., 2015).matK juga diketahui pada tanaman dari

kelompok Gymnospermae yang memiliki tingkatan berbeda secara evolusi dengan anggota

tanaman dari kelas monokotil (suku Alliaceae, Agavaceae, Iridaceae, Bromelliaceae,

Liliaceae, Orchidaceaedan Poaceae) dan dikotil (suku Brassicaceae, Fabaceae, Urticaceae,

Chenopodiceae, Malvaceae, Rosaceae, Lamiaceae, Oleaceae, Theaceae, Vitaceae,

Hamameliaceae, Asteraceae dan Umbellifera) melalui analisis parsimoni (Ince dkk.,

2005).matK digunakan pula untuk mengetahui evolusi karakter pada tribus Millettiaeae,

Papilionidae (Hu dkk., 2000) serta untuk mengetahui variasi sekuen nukleotida antar jenis

pada marga Fagopyrum, Polygonaceae (Ohsako & Ohnishi, 2001).

Young & de Pamphilis (2000)

Gambar6. Sketsa gen plastid trnK dan matKyang mengandung intron

2.9.3 Penanda Molekuler trnL-F

trnL-F menjadi spacer gene yang memiliki primer tertinggi bila dibandingkan

dengan rbcL dan matK. Menurut Chen dkk. (2013), trnL-F merupakan sebuah alat yang

efisien untuk mengidentifikasi gametofit dan potensial untuk menggali gametofit

kelompok tumbuhan paku. Tingkatan substitusi yang lebih tinggi dari rbcL dan matK dapat

berhasil diidentifikasi hingga tingkatan jenis. Kondisi tersebut juga dapat diaplikasikan

pada suku tumbuhan lainnya. Menurut Richardson dkk. (2000), kladogram yang

23  

dihasilkan dari penanda molekuler trnL-F mempunyai konsistensi yang lebih tinggi dan

indeks retensi yang lebih besar dibanding penanda molekuler rbcL. Posisi primer yang

digunakan untuk mengamplifikasi dan sekuensing gen trnL-F pada Annonaceae

ditunjukkan dalam Gambar 7.

Penanda molekuler trnL-F digunakan untuk mendeteksi hubungan diantara jenis

Graptopetalum, Crassulaceae (Acevedo-Rosas dkk., 2004),mendeteksi hingga tingkatan

hibrida pada jenis Gaura, Onagraceae (Hoggard dkk., 2004), determinasi jenis Rubus

(Yang dkk., 2012), filogeografi pada jenis Chrysanthemum indicum L., Compositae (Fang

dkk., 2010), serta filogeni jenis dari marga Cercis, Fabaceae (Coskun & Parks, 2009).

Identifikasi DNA untuk jenis paku-pakuan juga menggunakan penanda molekuler trnL-F

yang dikombinasikan dengan rbcL, karena kombinasi rbcL dan matK tidak berlaku untuk

identifikasi jenis tersebut (de Groot dkk., 2011).

Pirie dkk. (2007)

Gambar 7. Skema primer yang digunakan untuk amplifikasi dan sekuensing trnL-F pada Annonaceae

2.10 Kebun Raya Purwodadi – LIPI Sebagai Lembaga Konservasi Ex-Situ

Kebun Raya Purwodadi (KRP) merupakan salah satu satuan kerja di bawahPusat

Konservasi Tumbuhan Kebun Raya Bogor, Kedeputian Ilmu Pengetahuan Hayati,

Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) yang didirikan pada tahun 1941 dengan

spesifikasi habitat Hortus Iklim Kering, terletak di Kecamatan Purwodadi, Kabupaten

Pasuruan, Jawa Timur.KRP dengan luas 85 ha berada pada ketinggian 300 m dpl dengan

kisaran suhu 22-32°C, rata-rata curah hujan per tahun sebesar 2366 mm dengan bulan

basah antara November dan Maret, topografi datar hingga bergelombang dan tipe tanah

24  

vertisol. Kebun Raya Purwodadi mempunyai tugas melaksanakan konservasi ex-situ

tumbuhan dataran rendah kering. Fungsinya sebagai: a) pelaksanaan eksplorasi tumbuhan

dataran rendah kering; b) pelaksanaan pengelolaan koleksi tumbuhan dataran rendah

kering; c) pelaksanaan penelitian dan pengembangan konservasi tumbuhan dataran rendah

kering; d) pelaksanaan layanan jasa dan informasi dan e) pelaksanaan urusan tata usaha

dan rumah tangga (Perka LIPI, 2016). Berdasarkan data koleksi tanaman di Unit Registrasi

per Mei 2017, jumlah koleksi tanaman secara keseluruhan di KRP sebanyak 178 suku, 965

marga, 2027 jenis dan 11.692 spesimen (krpurwodadi.lipi.go.id, 2017).

Koleksi tanaman Annonaceae di KRP berdasarkan data dari Unit Registrasi (2014)

sebanyak 49 marga, 51 jenis, 381 spesimen, 117 nomor koleksi yang belum diketahui

jenisnya dan 23 nomor koleksi yang belum teridentifikasi. Sekitar 65% dari total

keseluruhan jenis tanaman koleksi Annonaceae di KRP mengalami periode pembungaan

dan pembuahan, namun sebagian besar tanaman koleksi tersebut belum diketahui identitas

jenisnya.

2.11 Kerangka Konsep Penelitian

Kerangka konsep penelitian tentang analisis hubungan kekerabatan Annonaceae dari

Jawa Timur berdasarkan karakter morfologi dan penanda molekuler DNA diawali dari

permasalahan bahwa Annonaceae merupakan salah satu suku dari Angiospermae yang

dianggap termasuk dalam kelompok tumbuhan primitif karena bagian-bagian bunganya

tersusun secara spiral pada sumbu bunganya dan kadang-kadang tidak jelas batas-batas

antara kelopak, mahkota, benang sari dan daun-daun buah (Gambar 8). Namun tingkatan

evolusi dan keprimitifan Annonaceae belum diketahui secara pasti. Pada umumnya jenis-

jenis dari kelompok tumbuhan yang primitif akan memiliki spesifikasi habitat tertentu

sehingga rentan terhadap ancaman kerusakan. Hal ini dikarenakan jenis tumbuhan tersebut

hanya mampu beradaptasi pada lingkungan habitat tertentu, dan apabila terjadi kerusakan

maka jenis tumbuhan tersebut kemungkinan akan mengalami kepunahan akibat tidak dapat

mempertahankan diri. Kondisi tersebut menjadi permasalahan bagi jenis tumbuhan dari

suku Annonaceae. Kebun Raya Purwodadi sebagai salah satu lembaga konservasi ex-situ

memiliki koleksi jenis tumbuhan Annonaceae yang berasal dari berbagai wilayah di

Indonesia. Sebagian besar koleksi tumbuhan tersebut diperoleh melalui kegiatan eksplorasi

di wilayah Kalimantan, Sulawesi, Jawa (khususnya Jawa Timur), beberapa di Maluku,

Papua, Nusa Tenggara dan Sumatra. Karakter generatif pada koleksi tumbuhan

Annonaceae tersebut tidak sepenuhnya muncul, sementara sejauh ini karakter morfologi

25  

secara generatif sangat diperlukan dalam identifikasi jenis pada suku Annonaceae secara

morfologi. Karakter vegetatif hanya mampu mengidentifikasi hingga tingkatan marga,

belum mencapai tingkatan jenis. Oleh karena itu diperlukan data pendukung berupa data

molekuler untuk mengkonfirmasi pengklasifikasian jenis tersebut. Data molekuler tersebut

belum tersedia di Kebun Raya Purwodadi sebagai dasar pengujian klasifikasi secara

konvensional yang telah ada (karakter morfologi). Disamping itu, adanya koleksi

Annonaceae yang belum teridentifikasi hingga tingkatan jenis serta adanya variasi pada

beberapa marga menimbulkan permasalahan pada posisi takson jenis tersebut.

Permasalahan tersebut terjadi pada koleksi tumbuhan Annonaceae yang berasal dari

wilayah Jawa Timur. Analisis hubungan kekerabatan sangat diperlukan untuk menjawab

permasalahan di atas. Selain itu, penelitian tentang hubungan kekerabatan koleksi

tumbuhan Annonaceae Jawa Timur belum pernah dilakukan baik berdasarkan karakter

morfologi (fenetik dan filogenetik) maupun penanda molekuler DNA.

Hubungan kekerabatan dapat diketahui melalui observasi dan penelitian

menggunakan karakter morfologi dan penanda molekuler DNA. Karakter morfologi yang

diamati melalui analisis secara fenetik (berdasarkan ada tidaknya karakter secara morfologi

tanpa mempertimbangkan tingkatan evolusinya) dan filogenetik (berdasarkan karakter

secara morfologi dengan mempertimbangkan tingkatan evolusinya). Analisis secara

molekuler menggunakan analisis filogenetik berdasarkan urutan sekuen DNA. Analisis

dengan penanda molekuler DNA lebih bersifat stabil karena tidak dipengaruhi oleh kondisi

lingkungan, berbeda dengan karakter morfologi. Maksud kedua analisis tersebut adalah

sebagai konfirmasi atas klasifikasi secara konvensional (karakter morfologi) melalui

penanda molekuler DNA pada jenis Annonaceae dari Jawa Timur,dan perbandingan

pengelompokan hubungan kekerabatan jenis Annonaceae dari Jawa Timur antara karakter

morfologi dan penanda molekuler DNA untuk mengetahui posisi taksonnya. Output dari

tujuan tersebut pada akhirnya akan menjadi dasar bagi strategi konservasi untuk jenis

Annonaceae dari Jawa Timur.

26  

 

Gambar 8. Bagan alir kerangka konsep penelitian.Keterangan: kotak warna biru adalah

permasalahan yang ditemui pada Annonaceae di Kebun Raya Purwodadi, kotak warna merah adalah permasalahan Annonaceae secara keseluruhan

Tingkatan evolusi dan keprimitifan belum diketahui

Karakter generatif belum sepenuhnya muncul

Annonaceae Kebun Raya Purwodadi

Belum tersedianya data molekuler untuk menguji klasifikasi secara konvensional

yang ada (karakter morfologi)

Variasi Jenis-jenis yang belum teridentifikasi

Jawa Timur Hubungan kekerabatan Belum pernah dilakukan pada jenis Annonaceae dari Jawa Timur koleksi KRP

Spesifikasi habitat pada jenis yang primitif rentan ancaman kerusakan

Posisi takson dan jenis

Karakter morfologi

Penanda molekuler DNA

Analisis fenetik Analisis filogenetik Tingkatan evolusi Kemiripan

Subyektifitas tinggi, observasi lama, tidak

stabil

Stabil, tidak dipengaruhi lingkungan,

polimorfisme tinggi DNA kloroplas

1. Konfirmasi atas klasifikasi secara konvensional (karakter morfologi) melalui penanda molekuler DNA pada jenis Annonaceae dari Jawa Timur

2. Perbandingan pengelompokan hubungan kekerabatan jenis Annonaceae dari Jawa Timur antara karakter morfologi dan penanda molekuler DNA

3. Penentuan posisi takson &jenis Annonaceae dari Jawa Timur berdasarkan pengelompokan hubungan kekerabatannya

Dasar strategi konservasi untuk jenis Annonaceae dari Jawa Timur