Penanda Molekuler 5f4i3n

Penanda Molekuler Untuk Analisis Keanekaragaman Hayati Hewan Satwa Liar: Review Singkat Abstrak: Penanda molekuler untuk analisis keanekaragaman hayati hewan satwa liar: review singkat.- Penanda molekuler adalah alat yang sangat diperlukan untuk menentukan variasi genetik dan keanekaragaman hayati dengan tingkat akurasi yang tinggi dan reproduktifitas. penanda ini terutama diklasifikasikan menjadi dua jenis; mitokondria dan spidol nuklir. Banyak digunakan penanda DNA mitokondria dengan urutan penurunan urutan lestari adalah 12S rDNA> 16S rDNA> sitokrom b> daerah kontrol (CR); sehingga 12S rDNA sangat dilestarikan dan CR sangat bervariasi. penanda nuklir yang paling umum digunakan untuk sidik jari DNA termasuk random DNA diperkuat polimorfik (RAPD), diperkuat panjang fragmen polymorphism (AFLP) dan mikrosatelit. Ulasan singkat ini menceritakan penerapan penanda molekuler untuk analisis keanekaragaman hayati hewan satwa liar. Kata kunci: Keanekaragaman, Konservasi.

penanda molekuler, Pelestarian hewan,

Pendahuluan Genetika konservasi atau aplikasi genetika untuk pelestarian spesies telah menerima perhatian meningkat dalam beberapa tahun terakhir (Allendorf & Luikart, 2007; Frankham, 2003). Dalam genetika konservasi, pengetahuan tentang keterkaitan antara individu sangat penting dalam program penangkaran yang berusaha untuk mengurangi perkawinan incest untuk meminimalkan perkawinan sedarah dan hilangnya variasi genetik (Frankham et al., 2002). Hal ini juga ditetapkan bahwa penurunan variasi genetik mengurangi kemampuan penduduk untuk beradaptasi dengan perubahan lingkungan dan karena itu menurunkan kelangsungan hidup jangka panjang. Hilangnya keanekaragaman genetik juga

menghasilkan kebugaran individu yang lebih rendah dan miskin adaptasi (Lande, 1988). Nasib populasi kecil terkait dengan perubahan genetik. Penangkaran hewan satwa langka ini sering diperlukan untuk konservasi mereka; Namun, strategi ini berpotensi meningkatkan kemungkinan dalam budidaya yang, pada gilirannya, menyebabkan kebugaran miskin populasi ini (Ralls & Ballou, 1983; Crnokrak & Roff, 1999). Silang dikenal untuk mengurangi keragaman genetik dan untuk mengurangi tingkat reproduksi dan kelangsungan hidup yang mengarah ke peningkatan risiko kepunahan. Genetik populasi yang terancam punah miskin sering gagal untuk menunjukkan tanda-tanda pemulihan sampai menyeberang dengan individu dari populasi lain (Land & Lacy 2000;. Westemeier et al, 1998). Selain itu, populasi satwa liar dengan keragaman genetik yang lebih rendah memiliki risiko lebih besar dari kepunahan (Saccheri et al., 1998). Pengetahuan dan studi tentang genetika dapat mengurangi risiko kepunahan dengan membantu untuk mengembangkan program manajemen populasi yang tepat yang dapat meminimalkan risiko tersirat melalui perkawinan sedarah. program pemuliaan sering dimulai dengan asumsi bahwa pendiri liar memulai penduduk captive tidak berhubungan. Namun, hewan terancam dibawa ke penangkaran sering memiliki ukuran populasi kecil dan oleh karena itu para pendiri dapat berhubungan satu sama lain (Geyer et al, 1993;.. Haig et al, 1994). Penilaian dan pelestarian keanekaragaman hayati dari populasi liar adalah sangat penting untuk meminimalkan kerugian dari variasi genetik awal sebagai konsekuensi dari perkawinan sedarah (Russello & Amato, 2004). metode molekuler memainkan peran penting dalam memperkirakan keragaman genetik di antara individu dengan membandingkan genotipe di sejumlah lokus polimorfik (avise, 2004). Beberapa jenis penanda molekuler, termasuk DNA mitokondria (mtDNA) dan penanda DNA nuklir, yang tersedia tetapi tidak satupun dari mereka dapat dianggap sebagai yang optimal

untuk semua aplikasi (Sunnucks, 2000). Fitur karakteristik berbagai mtDNA dan DNA nuklir penanda dirangkum dalam tabel 1 dan 2, masing-masing. Sejumlah besar penelitian telah dimanfaatkan pendekatan dengan mtDNA sequencing; Namun, mtDNA hanya mewakili silsilah gen tertentu yang hanya mewarisi garis ibu (beberapa pengecualian memang ada seperti yang dijelaskan dalam keterangan tabel 1). penanda tambahan menargetkan DNA nuklir karena itu perlu digunakan untuk interpretasi yang lebih akurat dari genetika populasi dan keanekaragaman hayati. Ulasan singkat ini merangkum studi terbaru pada penerapan berbagai penanda molekuler untuk analisis keragaman molekuler dalam spesies satwa liar.

Mitokondria penanda RNA ribosom Mitokondria hewan mengandung dua RNA ribosom (rRNA) gen, 12S rDNA dan 16S rDNA. Mitokondria 12s rDNA sangat dilestarikan dan telah diterapkan untuk memahami keragaman genetik dari tingkat kategoris lebih tinggi seperti di filum. Di sisi lain, 16s rDNA sering digunakan untuk studi di tingkat kategoris tengah seperti dalam keluarga atau marga (Gerber et al., 2001). Untuk analisis molekuler, spidol ini pertama diperkuat dengan PCR menggunakan primer dilestarikan dan amplikon yang diurutkan. Data sequencing kemudian selaras dan dibandingkan dengan menggunakan alat bioinformatika yang tepat. Alvarez et al. (2000) telah menyarankan haplotipe spesifik gen 12S rRNA untuk mempelajari efek dari isolasi geografis pada perbedaan genetik langka spur-thighed kura-kura (Testudo graeca). Analisis urutan fragmen 394-nukleotida gen 12S rRNA telah digunakan untuk

menguji variasi genetik di Testudo graecausing 158 spesimen kura-kura milik empat subspesies yang berbeda (Van der Kuyl et al., 2005). DNA haplotyping mitokondria telah menyarankan bahwa subspesies kurakura dari Testudo graeca graecaand Testudo graeca Ibera secara genetik berbeda dengan waktu divergensi dihitung di awal atau tengah Pleistosen; Namun, subspesies lain yang diusulkan tidak dapat dikenali berdasarkan haplotipe mitokondria mereka (Van der Kuyl et al., 2005). The 12S rRNA fragmen Testudo graeca ditemukan menjadi agak kurang variabel dari D-lingkaran fragmen, karena tingkat evolusi inheren lebih lambat dari gen rRNA dari bagian variabel dari D-lingkaran (Pesole et al., 1999). Lei et al. (2003) meneliti gen rRNA mitokondria dari antelop Cina dan mengamati bahwa rata-rata urutan nilai perbedaan gen 16S dan 12S rRNA yang masing-masing 9,9% dan 6,3%. Sebuah basa tunggal dalam urutan 16S rDNA dari spesies yang terancam punah Pinna nobilis ditemukan berbeda dalam semua individu dianalisis dari sampel populasi tunggal membedakannya dari orang lain (Katsares et al., 2008). Mitokondria 16S rRNA digunakan untuk menjelaskan pola hubungan dan status sistematis 4 genera, termasuk sembilan spesies skate hidup di Mediterania dan Laut Hitam (Turan, 2008). studi molekuler pada langka Pecoran telah menunjukkan keragaman urutan lebih rendah di gen 16S rRNA dibandingkan dengan gen sitokrom b, baik antara dan di dalam spesies; Namun, gen 16S rRNA memendam sejumlah besar situs mutasi spesies-spesifik daripada gen sitokrom b (Guha et al., 2006). NaNakorn et al. (2006) telah menilai tingkat keragaman genetik pada spesies ikan lele raksasa Mekong terancam punah menggunakan

570 urutan bp 16S rRNA dari 672 individu dari sembilan spesies. Dalam semua spesies yang dipelajari, keragaman haplotipe dan keragaman nukleotida berkisar 0,118-0,667 dan 0,0002-0,0016, masing-masing. Empat haplotype terdeteksi di antara 16 sampel dari populasi alami dari Mekong ikan lele raksasa. Temuan dari studi ini memiliki implikasi penting bagi konservasi ikan lele Mekong raksasa, terutama dalam merancang dan melaksanakan program pemuliaan buatan untuk restocking tujuan (NaNakorn et al., 2006). Tabel 1. Karakteristik berbagai penanda mtDNA: * Tidak semua mitokondria pada hewan diwariskan dari ibu. kasus yang jarang terjadi kebocoran ayah telah ditemukan di beberapa spesies termasuk tikus, burung dan manusia. Namun, sejauh mana kebocoran ayah dianggap rendah di sebagian besar hewan, dengan pengecualian dari spesies kerang tertentu yang mengikuti ganda warisan dua induk (Freeland, 2005).

Tabel 2. Karakteristik berbagai penanda DNA nuklir: * penanda dominan dapat mengidentifikasi hanya satu alel (ada atau tidak adanya band) dan karena itu tidak dapat todetermine heterosigositas; co-dominan penanda mampu mengidentifikasi kedua alel. ** penanda Multi-lokus dapat memvisualisasikan banyak gen secara bersamaan berbeda dengan hanya satu regionamplification oleh penanda tunggal lokus; Namun, yang terakhir dapat dengan mudah multiplexing untuk sidik jari lebih dapat diandalkan.

Mitokondria DNA koding penanda Karena tingkat evolusi yang lebih cepat mereka dibandingkan dengan gen RNA ribosom, gen penyandi protein mitokondria dianggap sebagai penanda kuat untuk analisis keragaman genetik di tingkat kategoris lebih rendah, termasuk keluarga, marga dan spesies. mitokondria hewan mengandung 13 gen penyandi protein; Namun, salah satu protein coding gen yang paling banyak digunakan dari genom mitokondria untuk analisis molekuler adalah sitokrom b (CYT b). b urutan mitokondria CYT telah digunakan untuk memahami keragaman genetik untuk pengelolaan konservasi yang lebih baik dari Tibet gazelle (Procapra picticaudata), sebuah spesies terancam di Qinghai - Tibet Plateau dari China (Zhang & Jiang, 2006). Analisis urutan 46 sampel yang dikumpulkan dari 12 lokasi geografis diidentifikasi 16 CYT b

haplotype, untuk digunakan sebagai penanda molekuler untuk perencanaan konservasi (Zhang & Jiang, 2006). Parsial CYT b berdasarkan analisis molekuler dari jarak genetik telah mengungkapkan bahwa ada perbedaan genetik yang cukup besar antara yang goral Korea dan goral Cina, tetapi hampir tidak ada antara gorals Korea dan Rusia (Min et al., 2004). The gorals Korea memiliki dua haplotype dengan hanya satu perbedaan nukleotida antara mereka, sedangkan serows Jepang menunjukkan keragaman urutan sedikit lebih tinggi dengan lima haplotype. Data ini menyoroti pentingnya konservasi populasi goral dari daerah ini, dan kebutuhan untuk mempertimbangkan kembali status taksonomi gorals Korea dan Rusia (Min et al., 2004). penting mitokondria protein coding gen lain, NADH dehidrogenase subunit 5 (318 bp), telah digunakan untuk analisis filogenetik dari beberapa individu dari spesies yang berbeda dari keluarga Felidae dan berhasil dibedakan delapan clades mencerminkan terpisah monofiletik radiasi evolusioner (Johnson & O'Brien, 1997). Mitokondria sitokrom oksidase I (COI) gen baru-baru ini mendapat perhatian lebih dalam mengembangkan barcode DNA untuk identifikasi spesies dan analisis keanekaragaman hayati; studi yang relevan tentang topik ini akan dibahas di bawah di bawah terpisah heading. DNA barcoding DNA barcode telah menjadi alat yang menjanjikan untuk identifikasi cepat dan akurat dari berbagai taksa dan telah digunakan untuk mengungkapkan spesies yang belum diakui dalam beberapa kelompok hewan. barcode DNA hewan (600-800 pasangan basa segmen) dari sitokrom oksidase mitokondria I

(COI) gen telah diusulkan sebagai sarana untuk mengukur keanekaragaman hayati global. DNA barcode memiliki potensi untuk memperbaiki cara dunia berhubungan dengan keanekaragaman hayati liar (Janzen et al., 2005). Selain itu, pengenalan barcode DNA telah menyoroti penggunaan memperluas dari COI sebagai penanda genetik untuk identifikasi spesies (Dawnay et al., 2007). Fisher & Smith (2008) mengevaluasi peran barcode DNA sebagai alat untuk mempercepat identifikasi spesies dan deskripsi arthropoda. Mereka melakukan analisis DNA barcode morfologi dan CO1 dari 500 individu untuk mengenali lima spesies Anochetus dan tiga spesies Odontomachus (Fisher & Smith, 2008). Potensi barcode DNA berbasis karakter telah dibuktikan dengan menganalisa 833 spesimen odonate dari 103 daerah milik 64 spesies (Rach et al., 2008). Itu kombinasi yang unik dari negara karakter dalam waktu hanya salah satu daerah gen mitokondria (NADH dehidrogenase 1) andal diskriminasi 54 spesies dan 22 genera. Disimpulkan bahwa barcode DNA mampu mengidentifikasi entitas di bawah tingkat spesies yang mungkin merupakan unit konservasi terpisah atau bahkan unit spesies (Rach et al., 2008). Fleischer et al. Analisis DNA (2006) telah melakukan tujuh spesimen museum yang terancam punah di Amerika Utara burung pelatuk berparuh gading (Campephilus principalis) dan tiga spesimen dari spesies dari Kuba untuk mendokumentasikan keragaman molekul mereka. Urutan burung pelatuk ini telah terbukti memberikan sumber DNA barcode penting untuk identifikasi ini terancam punah dan karismatik pelatuk. Witt et al. (2006) telah mempekerjakan barcode DNA untuk memeriksa Hyalella, genus taksonomi sulit krustasea amphipod, dari dua lokasi yang jauh.

Tingkat keanekaragaman spesies dinilai menggunakan ambang batas skrining spesies (SST) ditetapkan pada 10 kali rata-rata intrapopulation COI haplotype divergence. Temuan ini telah disarankan untuk memiliki implikasi penting bagi pelestarian kehidupan di gurun mata air yang terancam karena air tanah eksploitasi berlebihan (Witt et al., 2006). Barcode COI-DNA telah bersaksi sebagai alat untuk identifikasi spesies, analisis keanekaragaman hayati dan penemuan untuk morfospesies dari Belvosia lalat parasitoid (Smith et al., 2006). Barcode tidak hanya diskriminasi antara semua 17 morfospesies sangat host-spesifik Belvosia, tetapi juga mengangkat spesies menghitung sampai 32 dengan mengungkapkan bahwa masing-masing dari tiga spesies generalis sebenarnya array dari spesies samar yang sangat host-spesifik. Lorenz et al. (2005) telah menyarankan bahwa deposito urutan barcode di database publik, bersama dengan urutan primer, melacak file dan skor kualitas yang terkait, akan membuat teknik ini banyak tersedia untuk identifikasi spesies dan analisis keanekaragaman hayati. Spidol daerah kontrol mitokondria Mitokondria DNA mengandung daerah non-coding disebut daerah kontrol (CR atau D-loop) karena perannya dalam replikasi dan transkripsi dari mtDNA. Segmen D-lingkaran menunjukkan tingkat yang relatif lebih tinggi dari variasi dari urutan proteincoding karena berkurangnya kendala fungsional dan tekanan seleksi santai. Panjang D-loop sekitar 1 kb dan dengan mudah dapat diperkuat oleh PCR sebelum sequencing untuk menentukan keragaman molekuler. analisis urutan CR matahari beruang telah digunakan untuk

mengukur keragaman molekuler dan untuk mengidentifikasi unit konservasi untuk pengelolaan yang lebih baik dari spesies ini (Onuma et al., 2006). Wu et al. (2006) telah diurutkan sebagian dari CR mitokondria (424 bp) untuk menilai struktur penduduk dan aliran gen antara populasi kijang hitam (Muntiacus crinifrons) menggunakan 47 sampel yang dikumpulkan dari tiga populasi yang besar. Sebanyak 18 haplotipe yang unik (15 dari mereka sebagai populasi tertentu) didefinisikan berdasarkan 22 situs polimorfik. Ia telah mengemukakan bahwa koeksistensi haplotipe yang berbeda dalam suatu populasi tertentu diinduksi oleh ekspansi populasi sejarah setelah fragmentasi dan diferensiasi genetik saat ini harus dikaitkan dengan pengurangan aliran gen perempuandimediasi karena fragmentasi habitat baru-baru ini dan hilangnya berikutnya (Wu et al., 2006). Hu et al. (2006) telah mempelajari keragaman genetik dan struktur populasi rusa air Cina (Hydropotes inermis inermis) dengan menganalisis fragmen 403 bp dari mitokondria D loop. Mereka telah mendeteksi 18 haplotype yang berbeda di 40 sampel menunjukkan keragaman haplotipe dari 0.923 dan nukleotida keragaman 1,318, sedangkan tidak ada struktur filogenetik yang jelas antara haplotipe ditemukan untuk sampel asal yang berbeda (Hu et al., 2006). Iyengar et al. (2006) telah melakukan studi banding urutan CR dari beberapa spesies kijang tawanan dan menyimpulkan pengelompokan dekat Oryx leucoryxwith Oryx kijang bukan Oryx dammah. Idaghdour et al. (2004) telah sequencing 854 bp dari CR dari Bustard houbara (Chlamydotis berombak) untuk menggambarkan keragaman molekul ini terancam samar burung gurun, yang rentang membentang dari Afrika Utara ke

Asia Tengah. Zhang & Jiang (2006) telah menggunakan urutan CR untuk menyelidiki keragaman genetik dan sejarah evolusi kijang Tibet. Sebanyak 25 CR haplotipe dengan frekuensi tinggi dari kedua CR haplotype dan nukleotida keragaman diidentifikasi. Temuan ini menunjukkan bahwa struktur populasi saat ini adalah hasil dari fragmentasi habitat selama periode glasial terakhir di Qinghai-Tibet Plateau dan kemungkinan bahwa populasi sekarang Tibet kijang menunjukkan pola mengingatkan beberapa kemacetan dan ekspansi di masa lalu (Zhang & Jiang, 2006). Penanda RAPD Acak diperkuat DNA polimorfik (RAPD) penanda dianalisis dengan menggunakan PCR untuk memperkuat segmen DNA nuklir. Penggunaan primer tunggal (biasanya 8-10 bp panjang) yang menempel pada kedua untai DNA dan suhu anil rendah meningkatkan kemungkinan memperkuat beberapa daerah yang mewakili lokus tertentu (multi-lokus). Meskipun RAPD adalah teknik sederhana dan murah keterbatasan utama adalah ketidakmampuan untuk membedakan antara homozigot dan heterozigot; penanda ini karena dianggap sebagai jenis yang dominan. Padilla et al. (2000) telah menganalisis keragaman genetik dari Iberia yang sangat terancam punah kekaisaran elang (Aquila adalberti) menggunakan 45 sewenang-wenang primer memproduksi sekitar 60% band polimorfik di antara total 614 lokus diperkuat. Berbeda dengan analisis allozyme tradisional, metode RAPD telah mengungkapkan tingkat tinggi heterozigositas di spesies ini (H = 0,267). Jarak genetik diperkirakan antara 25 elang dapat berfungsi untuk membangun

kawin lebih memadai dalam rangka melestarikan keragaman genetik dan untuk membantu upaya konservasi untuk melindungi spesies ini (Padilla et al., 2000). Genetik keragaman dan populasi struktur terancam Blanca Cacereña sapi telah dievaluasi oleh penanda RAPD yang terdiri 71 primer dengan relevansi untuk amplifikasi spesifik dari 1.048 lokus (Parejo et al., 2002). RAPD menghasilkan sejumlah lokus polimorfik (30,44%) dan telah terbukti menjadi metode yang berguna untuk mengevaluasi polimorfisme dalam berkembang biak. Temuan dari studi ini telah diusulkan untuk membantu dalam perencanaan strategi kawin paling memadai untuk mempertahankan keragaman genetik dan untuk meningkatkan efisiensi konservasi untuk Blanca Cacereña sapi berkembang biak (Parejo et al., 2002). Gouin et al. (2001) telah mempelajari keragaman genetik di antara 21 populasi dari lobster air tawar yang terancam (Austropotamobius pallipes) asli ke Eropa, menggunakan empat primer yang mampu menghasilkan enam band polimorfik baik diselesaikan. Keragaman genetik dalam populasi A. pallipes, diperkirakan oleh indeks keanekaragaman Shannon, berkisar 0-,446 dengan rata-rata 0,159. Freitas et al. (2007) telah diperkuat 52 lokus polimorfik menggunakan lima primer untuk menyelidiki variasi genetik di Pacific udang putih. Hilangnya variasi genetik yang diamati dalam penelitian ini telah berhubungan dengan efek bottleneck kemungkinan dan inbreeding. Selain itu, nilai-nilai perbedaan genetik antara sampel yang berbeda juga mungkin mencerminkan komposisi pendiri awal saham tersebut, menunjukkan pentingnya diduga kawin silang untuk pembentukan program perbaikan genetik untuk ekor induk ini

(Freitas et al., 2007). Dengan demikian, variasi genetik pemantauan menggunakan RAPD bisa memainkan peran penting dalam konservasi gen dari spesies akuakultur. Maciuszonek et al. (2005) telah menerapkan penanda RADP populasi spesifik untuk menyelesaikan kelompok genetik band khusus untuk empat keturunan angsa Polandia adat. Sebanyak 102 band scorable, khusus untuk kelompok genetik tertentu, diperoleh menunjukkan aplikasi potensi mereka sebagai penanda populasi tertentu, terutama dalam metode konservasi ex-situ. Para peneliti yang sama juga telah menyarankan bahwa menjaga angsa yang terancam punah seperti kawanan yang terpisah relevan untuk

pelestarian mereka (Maciuszonek et al., 2005). penanda RAPD juga telah digunakan untuk mempelajari perbedaan populasi dengan menganalisis variasi genetik dalam dan di antara dua populasi yang terancam punah Pampas rusa (Ozotoceros bezoarticus) menggunakan 15 primer spesifik untuk 105 band polimorfik (Rodrigues et al., 2007). Tidak ada perbedaan dan sekitar 96% (P <0,00001) dari total varians disebabkan variasi dalam populasi. Temuan penelitian ini telah diusulkan untuk menjadi berpotensi berguna untuk pemantauan masa depan variasi genetik dalam populasi ini dan untuk pengembangan pedoman manajemen karena mereka konservasi (Rodrigues et al., 2007).