Info Teknologi » Perbandingan Dua Spesies Canavalia dari Aras Kromosom

koro koro1
Canavalia ensiformis (L.) (kiri) dan Canavalia gladiata (Jacq.) (kanan)

Canavalia gladiata (Jacq.) dan Canavalia ensiformis (L.) merupakan dua dari 60 jenis anggota genus Canavalia. C. gladiata (Jacq.) disebut juga sword bean atau koro pedang berasal dari Asia Tropis, memiliki habitus merambat. C. ensiformis (L.) biasa disebut jack bean atau koro dongkrak, berasal dari Amerika Tengah dan Hindia Barat, dengan habitus tegak. Keduanya dapat dijadikan sebagai tanaman pangan, pakan, hijauan, dan tanaman penutup untuk mengendalikan erosi. C. gladiata (Jacq.) umumnya digunakan dalam pengobatan herbal di Cina, sedangkan C. ensiformis (L.) diketahui mengandung concanavalin A. yang dapat digunakan sebagai molekul anti-viral dan imunomodulator untuk terapi kanker (Yulisningati 2017).

Hipotesis mengenai hubungan kedua spesies antara lain, keduanya merupakan hasil domestikasi. Berawal dari nenek moyang C. virosa di Asia Tropis dan Afrika, mengalami domestikasi menjadi C. gladiata di Asia Tropis, dan domestikasi lanjut menjadi C. ensiformis di Amerika Tengah serta Hindia Barat. Hipotesis kedua mengemukakan C. virosa (suatu jenis kacang liar) adalah nenek moyang C. gladiata, sedangkan C. ensiformis belum diketahui silsilah nenek moyangnya. Secara morfologi, kedua spesies tersebut tidak jauh berbeda. Oleh karena itu, pendekatan molekuler perlu dilakukan untuk mengetahui hubungan kekerabatan dan evolusi antara kedua spesies tersebut.

She et al. (2017) melaporkan studi perbandingan karakter sitogenetik molekuler koro pedang merah dan koro pedang putih menggunakan metode FISH (Fluorescence In Situ Hybridization). Tipe kromosom yang dijumpai hanya tipe metasentrik, yaitu ukuran lengan bagian atas dan bawah titik pusat kromosom yang disebut sentromer adalah sama (Gambar 1). Kedua spesies memiliki kromosom diploid. Satu ploidi (n) terdiri atas 11 kromosom, sehingga diploid (2n) menjadi 11 pasang kromosom atau 22 kromosom. Dua pasang kromosom (4 kromosom) yaitu pasangan ke-6 dan 7 memiliki satelit. Berdasarkan data tersebut, formula kromosom koro pedang dapat ditulis sebagai 2n = 22 = 18m + 4m-SAT dimana notasi m dibelakang angka mengacu pada tipe kromosom yaitu metasentrik, dan SAT merupakan akronim dari satelit. Kesimpulan yang dapat diambil adalah kariotipe kedua spesies adalah serupa dari sisi jumlah, tipe, dan susunan kromosom (Gambar 2).

Gambar 1. Tipe kromosom berdasarkan posisi sentromer (Laimeheriwa 2018)

Gambar 1. Tipe kromosom berdasarkan posisi sentromer (Laimeheriwa 2018)

koro3
koro4
koro7koro8
Gambar 2. Perbandingan kromosom C. gladiata (a) dengan C. ensiformis (b) berdasarkan ukuran, posisi, dan proporsi beberapa fragmen penting DNA (She et al. 2017)

Perbedaan antara keduanya terdapat pada komposisi basa nukleotida (Gambar 3) dan ukuran genome. C. ensiformis kehilangan sebagian sekuen serta memiliki tata letak dan urutan nukleotida berbeda dengan C. gladiata. Kehilangan sebagian sekuen menyebabkan ukuran genome C. ensiformis lebih kecil 16,7% dibandingkan C. gladiata, sehingga ukuran kromosom juga menjadi lebih kecil. Kromosom C. ensiformis dikategorikan asimetris karena urutan nukleotida antar kromatid tidak selalu sama. Pengurangan ukuran genome, dan kromosom asimetris merupakan bentuk kemajuan evolusi. Secara morfologi, terutama tipe tumbuh, dan umur, C. gladiata yang tumbuh merambat dengan umur dalam, lebih primitif dibandingkan C. ensiformis dengan tipe tumbuh tegak dan umur relatif lebih genjah. Meskipun tata letak dan urutan nukleotida kedua spesies berbeda, tingkat homologi masih tergolong tinggi, sehingga dapat menegaskan kedekatan hubungan kekerabatan.

koro5
koro6
Gambar 3. Sekuens fragmen mayor 5S rDNA C. ensiformis (C.e.) dan C. gladiata (C.g.), terdapat 50 basa yang berbeda dari 954 basa nukleotida. Lambang “.” menunjukkan basa nukleotida yang identik (She et al. 2017)

Data sitogenetik berupa karakter morfologi kromosom dan molekuler antara C. gladiata dan C. ensiformis menunjukkan bahwa keduanya memiliki derajat kemiripan yang tinggi. Implikasi dari data tersebut adalah penegasan bahwa keduanya memiliki hubungan kerabat dekat. Sekuen nukleotida antara keduanya pun memiliki tingkat homologi yang tinggi. Hal ini menandakan keduanya memiliki nenek moyang yang sama (Dharmayanti 2011). Selain itu, studi kariomorfologi dan molekuler berguna dalam memperkirakan kemungkinan persilangan antara dua spesies yang berbeda (persilangan interspesies). Spesies berbeda berpeluang memiliki jumlah set kromosom yang tidak sama. Hal ini dapat berdampak ketidaksuburan/sterilitas hasil persilangan (Thiruvengadarn dan Muthiah 2007; Kumar et al. 2011; Setiawati et al. 2016).

Referensi:

Dharmayanti NLPI. 2011. Filogenetika molekuler: Metode taksonomi organisme berdasarkan sejarah evolusi. Wartazoa 21(1): 1-10.

Kumar S, Gupta S, Imtiaz M, Pratap A. 2011 In: Pratap A, Kumar J. Distant hybridization and alien gene introgression. Biology and Breeding of Food Legumes. CAB International 2011: 81-110.

Laimeheriwa BM. 2018. Sitogenetika dan analisis kromosom. Diakses dari https://www.researchgate.net/publication/324389934 pada 18 Juni 2021 pukul 21.25. DOI: 10.13140/RG.2.2.32037.60645

Setiawati T, Karuniawan A, Supriatun T, Karyono. 2016. Persilangan interspesifik Ipomoea batatas (L.) Lam. dengan I. trifida (H.B.K.) G.Don. berumbi asal Citatah, Jawa Barat. Buletin Kebun Raya 19(1): 11-20.

She CW, Wei L, Jiang XH. 2017. Molecular cytogenetic characterization and comparison of the two cultivated Canavalia species (Fabaceae). Comparative Cytogenetics 11(4): 579-600. https://doi.org/ 10.3897/CompCytogen.v11i4.13604.

Thiruvengadarn, Muthiah A. 2007. Interspecific hybridization between Cajanus cajan and Cajanus cajanifolius. Crop Breeding and Applied Biotechnology 7: 204-211.

Yulisningati N. 2017. Ekstraksi dan Karakterisasi Concanavalin A dari Koro Pedang (Canavalia ensiformis L.). [SKRIPSI]. Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Jember. 70 hlm.
Pratanti Haksiwi Putri