Study of Phenotypic Diversity and Complete Mitochondrial Genome of Jambi Buffalo as a Basis for Conservation Strategies

Kerbau merupakan salah satu ternak lokal yang memiliki peran strategis dalam sektor peternakan, pertanian, berperan penting dalam berbagai seremonial keagamaan, dan upacara adat masyarakat Jambi. Namun, populasi kerbau Jambi telah mengalami penurunan drastis sebesar 34,13% dalam dua dekade terakhir, sehingga mengancam keberlanjutan populasi dan berpotensi menyebabkan hilangnya identitas genetik ternak lokal. Kondisi tersebut memerlukan upaya mitigasi melalui program pelestarian dan perbaikan mutu genetik yang berlandaskan kajian ilmiah. Sayangnya, hingga saat ini data dasar mengenai kajian struktur populasi, keragaman fenotipik, serta profil genetik pada tingkat DNA mitokondria masih sangat terbatas. Padahal, informasi tersebut merupakan landasan utama bagi pengembangan strategi pelestarian serta peningkatan mutu genetik yang terukur dan berkelanjutan. Penelitian ini bertujuan untuk mengkarakterisasi struktur populasi, keragaman fenotipik, dan genetik pada tingkat DNA kerbau Jambi. Penelitian terdiri atas empat tahap: (1) analisis struktur populasi, estimasi ukuran populasi efektif, dan laju inbreeding berbasis data sekunder; (2) karakterisasi fenotipik menggunakan analisis multivariat; (3) analisis keragaman genetik menggunakan penanda genetik ND1 (NADH dehydrogenase subunit 1) mitokondria; dan (4) karakterisasi dan analisis total genom mitokondria (whole mtDNA). Data populasi ternak kerbau sebanyak 3.149 ekor diperoleh dari Sistem Informasi Kesehatan Hewan Nasional Terintegrasi (iSIKHNAS) Kabupaten Batanghari tahun 2023. Data populasi mencakup kerbau anak (523 ekor: 230 jantan, 293 betina), muda (932 ekor: 346 jantan, 586 betina), dan kerbau dewasa (1.694 ekor: 164 jantan, 1.530 betina). Hasil analisis struktur populasi menunjukkan laju pertumbuhan alami sebesar 14,74%, tingkat penggantian bersih sebesar 279,51%, estimasi ukuran populasi efektif sebesar 592 ekor, dan laju inbreeding per generasi sebesar 0,08%. Analisis dinamika populasi menunjukkan penurunan populasi rata-rata 8,94% per tahun, dengan proyeksi mencapai 4.112 ekor pada tahun 2028, sehingga diperlukan intervensi manajemen pemeliharaan yang meliputi peningkatan ketersediaan jantan dewasa unggul, manajemen penyakit, dan pemberian pakan tambahan untuk meningkatkan produktivitas. Pengamatan fenotipik dilakukan pada 168 sampel kerbau dari lima kabupaten di provinsi Jambi yaitu kabupaten Tebo, Tanjung Jabung Barat, Batanghari, Kerinci, dan Merangin. Karakterisasi fenotipik meliputi sifat kualitatif, pengukuran morfometrik, dan indeks morfometrik. Data sifat kualitatif dianalisis menggunakan metode statistik deskriptif, selanjutnya data morfometrik dan indeks morfometrik dianalisis menggunakan General linear model (GLM), pearson korelasi, analisis komponen utama (PCA), canonical discriminant analysis (CDA), dan hierarchical cluster analysis (HCA). Hasil penelitian menunjukkan bahwa warna kulit abu gelap mendominasi semua populasi (44,7–62,5%), dengan variasi warna hitam yang tertinggi di Batanghari (42,1%). Bentuk tanduk menunjukkan keragaman tertinggi dengan lima tipe, didominasi bentuk Siki (26,9–62,5%). Analisis morfometrik mengungkapkan perbedaan signifikan (p < 0,05) antar populasi, dengan lebar pinggul (LPU) dan lingkar dada (LDD) menjadi penciri pembeda kerbau Jantan. Berdasarkan analisis indeks morfometrik menunjukkan populasi dikategorikan sebagai tipe pendek-kompak dengan kedalaman dada yang baik, mengindikasikan potensi sebagai penghasil daging. Analisis komponen utama (PCA) mengklasifikasikan pemisahaan yang lebih jelas pada jantan (PC1: 58,9%) dibanding betina (PC1: 54,9%), dengan lebar pinggul dan lingkar dada sebagai pembeda utama. Canonical discriminant analysis (CDA) mencapai akurasi 87,43% dalam membedakan kelima populasi. Hierarchical cluster analysis (HCA) mengidentifikasi tiga klaster berdasarkan tipe tubuh. Analisis keragaman genetik berdasarkan gen ND1 menggunakan sampel DNA yang dikoleksi dari 93 individu kerbau yang terdistribusi di lima sub populasi Jambi (Tebo: 23; Merangin: 9; Tanjung Jabung Barat: 9; Kerinci: 13; Batanghari: 21) dan tiga populasi pembanding (Banten: 4; Sumatera Utara: 6; Riau: 8). Gen ND1 diamplifikasi menggunakan metode polymerase chain reaction (PCR) dengan desain primer spesifik berbasis sekuen referensi GenBank Bubalus bubalis. Sekuensing dilakukan terhadap seluruh 93 sampel, dan analisis sekuen gen ND1 dilakukan menggunakan perangkat lunak MEGA 12, DnaSP6, dan NETWORK. Hasil analisis keragaman genetik menunjukan keragaman genetik yang sangat rendah pada kerbau Jambi dengan keragaman haplotipe (Hd) sebesar 0,128 dan keragaman nukleotida (p) sebesar 0,0002. Sebanyak 93,33% terdistribusi dalam satu klaster haplotipe nenek moyang dominan (Haplotipe 2) dan ditemukan haplotipe spesifik (H1, H3, dan H4) yang terdeteksi pada sub populasi Merangin dan Tanjung Jabung Barat. Nilai Fu's negatif (-2,146) menunjukan inbreeding tinggi dengan indikasi populasi telah mengalami peristiwa bottleneck yang parah. Analisis filogenetik menunjukkan bahwa kerbau Jambi berada dalam kelompok kerbau lumpur Asia Tenggara dan menjadi sub populasi berbeda dengan kerbau Asia maupun kerbau lokal lainnya. Analisis total genom mitokondria dilakukan menggunakan empat sampel selanjutnya disekuensing menggunakan platform Illumina NextSeq 2000 dengan pembacaan 300 siklus. Analisis sekuen total genom mtDNA dilakukan menggunakan software Geneious Prime. Sekuensing dan anotasi total genom mitokondria kerbau Jambi menghasilkan sekuen sepanjang 16.360 pasang basa (bp) yang mengkode 13 gen penyandi protein (PCGs), 22 gen transfer RNA (tRNA), 2 gen ribosomal RNA (rRNA) serta satu daerah D-loop. Analisis komposisi nukleotida mengungkapkan adanya bias AT yang dominan (69,81%), konsisten dengan karakter umum mitokondria kerbau, 12 PCGs dikodekan pada untai berat dan ND6 dikodekan pada untai ringan. Start kodon yang umum ditemukan adalah (ATG dan ATA) dan start kodon tidak lengkap TA-. Analisis filogenetik berdasarkan total genom mtDNA menunjukkan bahwa kerbau Jambi berbeda (sub populasi) dengan kerbau lain khususnya di Asia Tenggara sedangkan analisis filogenetik berdasarkan region d-loop mtDNA menunjukkan pemisahan yang jelas antara kerbau Batanghari, Tebo dan kerinci menjadi dua kelompok yaitu kerbau dataran tinggi dan dataran rendah mengindikasikan perbedaan yang spesifik antar populasi tersebut. Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa kerbau Jambi memiliki karakteristik struktural, fenotipik, dan genetik yang spesifik dan memerlukan program konservasi prioritas. Data populasi menunjukkan tren penurunan rata-rata 8,94% per tahun dengan proyeksi menurun menjadi 4.112 ekor pada tahun 2028 dengan ukuran populasi efektif rendah (592 ekor). Karakterisasi fenotipik menunjukkan tipe pendek-kompak berpotensi penghasil daging dengan lebar pinggul dan lingkar dada sebagai penciri pembeda berdasarkan analisis komponen utama (PCA). Analisis keragaman genetik gen ND1 menunjukkan keragaman sangat rendah (Hd: 0,128; p: 0,0002) dengan 93,33% konsentrasi pada haplotipe dominan, indikasi bottleneck parah dan inbreeding tinggi (Fu's: -2,146). Ditemukan haplotipe (H1, H3, H4) spesifik pada Merangin dan Tanjung Jabung Barat sebagai penyimpan keragaman genetik. Analisis filogenetik D-loop mtDNA mengungkapkan pemisahan jelas antara kerbau dataran tinggi (Kerinci) dan dataran rendah (Batanghari dan Tebo), menunjukkan adaptasi genetik spesifik terhadap lingkungan. Disimpulkan bahwa kerbau Jambi memiliki struktur genetik kompleks dengan dua kelompok ekologis berbeda, haplotipe ND1 langka pada Merangin dan Tanjung Jabung Barat, dan region D-loop sebagai penciri pembeda antar populasi. Kerbau Jambi layak dipertahankan sebagai sumber daya genetik ternak dengan program konservasi terukur yang mempertimbangkan diferensiasi ekologis dan penanda genetik (ND1 dan D-loop) untuk identifikasi dan pelestarian. Kata kunci: Genom mitokondria, keragaman fenotipik, keragaman ND1, strategi pelestarian, struktur populasi