Induksi variasi somaklonal dan teknik seleksi in vitro untuk mendapatkan galur kacang tanah (Arachis hypogaea L.) resisten penyakit busuk batang Sclerotium
INDUKSI VARIASI SOMAKLONAL
DAN TEKNIK SELEKSI/N VITRO UNTUK
MENDAPATKAN GALUR KACANG TANAH
(Arachis hypogaea L.) RESISTEN PENYAKIT
BUSUK BATANG Sclerotium
YUSNITA
SEKOLAHPASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2005
SURATPERNYATAAN
Saya menyatakan dengan sebenar-benamya bahwa disertasi saya yang berjudul:
INDUKSI VARIASI SOMAKWNAL DAN TEKNIK SELEKSI IN VITRO
UNTUK MENDAPATKAN GALUR KACANG TANAII (Arachis hypogaea L.)
RESISTEN PENY AKlT BUSUK BATANG Sclerotium
adalah hasil penelitian saya yang merupakan bagian dari serangkaian penelitian
Hibab Tim Pasca angkatan I, tabun I dan II (Rekayasa Genetika dan Seleksi In
Vitro untuk. Mendapatkan ｐｬ｡ｳｾ＠
Nutfah Kacang Tanah dengan Novel characters
- toleran Stress Kekeringan dan Resisten Penyakit Busuk Batang Sclerotium)
yang didanai oleh Departemen Pendidikan Nasional dan dikoordinir oleh Prof.
Dr. Ir. Sudarsono, MSc. Hak atas kepemilikan intelektual untuk bahan tanaman,
data, dan hasil penelitian merupakan milik peneliti dari IPB dengan
mempertimbangkan kontribusi tim peneliti dalam publikasi dan pemanfaatan data
yang didapat. Disertasi ini belum pemah diajukan untuk memperoleh gelar untuk
program sejenis di perguruan tinggi lain.
Semua data dan informasi yang
digunakan telab dinyatakan dengan jelas dan dapat diperiksa kebenarannya.
ｂｩｴｾＲＰＵ＠
ｊNRP.995038
ｵｾ＠
ABSTRACT
YUSNITA. Lrlduction ofSomaclonal Variation and In Vitro Selection Technique
to
Obtain Peanut Lines
Resistant to
Sclerotium
Stem Rot
Disease.
SUDARSONO, RUSMILAH SUSENO, HAJRIAL ASWIDINNOOR, and
RITA MEGIA.
Stem rot disease caused by a necrotropic fungus Sclerotium rolftii Sacco is
one of the most important diseases of peanut, which can cause significant yield
loss. The use of peanut cultivars resistant to the perticular disease is the most
efficient way to overcome the problem. Breeding for disease resistance in peanut
was usually done through hybridization followed by selection, provided that the
resistant donor gene(s) were available. Unfortunately, the availability of resistant
peanut lines has not been reported in Indonesia. Induction of somaclonal
variation through in vitro somatic embryo (SE) cultures followed by in vitro
selection using fungal culture filtrates have been reported as an efficient way to
obtain somaclonal variants resistant to the corresponding disease. The objectives
of this research were: (1) to develop the best inoculation method to show the
responses of 30 peanut genotypes against infection of S. rolfsii in the plastic
house, (2) to develop an in vitro selection technique for peanut SE using S.rolfsii
culture filtrates (CF), and regenerate the CF·insensitive SE into RO plants, (3) to
develop early identification for RO peanut lines resistant to S. rolfsii infection,
and (4) to screen the existence of variation among RO, Rl and R2 peanut
somaolonal plant populations for qnalitative and quantitative characters, and
particularly for resistance to Sclerotium stem rot disease. The best inoculation
method to evaluate responses of 30 peanut genotypes to S. rolfsii infection was
by sowing mycelial plugs in the close perimeter of the wounded peanut root neck.
None of the tested genotypes showed resistance to stem rot disease. The
genotypes were grouped into slightly susceptible (4 genotypes), susceptible (15
genotypes). and highly susceptible (II genotypes).
Sub-lethal level of selecting agent was achieved at 30% of culture filtrates
concentration. A number of culture filtrate-insensitive SE were identified after
culturing 1500 clumps of embryogenic tissue of peanut cv. Kelinci for three
consecutive passages on medium containing 30% of culture filtrates. Germination
of selected SE and regeneration of plantlet from culture filtrate-insensitive SE
resulted in SO peanut RO lines, 25 of which produced normal RO:I seed. The
selective medium could also be used for early identification of S. rolfsii resistance
lines. The Rl somaclonal population was obtained by planting RO: 1 seeds in a
plastic house. Subsequently, the R2 somaclonal population was obtained by
planting RI:2 seeds produced by the Rl somaclones. These Rl and R2
populations
ｾ･ｲ＠
evaluated for both qualitative and quantitative variant
characters, as well as resistance to S. roJfsii infection. Results showed that
phenotypic variation on both qualitative and quantitative characters were
observed among RO, RI and R2 generation of somaclonal lines. Variant
phenotypes on qualitative characters observed included leaflet number
abnormality, exessive braching or bushy types, wrinkled-leaf, leaf variegation,
albino, complete sterility, and male sterility. Although some variant phenotypes
observed in this study were agronomically detrimental, there were a number of
somaclonal lines with the same number or higher pod yield compared to the
control original lines. Furthermore, after inoculation of the Rl and R2
somaclones with S. rolfsii, a number of resistant somaclonal variants were
obtained among Rl and R2 population, which segregated as resistance and
susceptible to S. roJfsii infection. The resistant- somaclonal variants initially
showed stem rot symptoms after inoculation with S. rolfsii with disease score
(DS) of I to 3. However, as the plants grew and developed, they showed wound-
healing process at the lesio and they were able to produce the same or higher
number of filled pod as the original non-inoculated peanut plants.
In conclusion, results of this study have proven that induction of
somaclonal variation followed by in vitro selection technique using fungal culture
filtrates, is an effective way to obtain sornaclonal variants resistant to infection of
the corresponding fungal pathogen.
ABSTRAK
YUSNITA. Induksi Variasi Somaklonal dan Teknik Seleksi In Vitro untuk
Mendapatkan Galur Kacang Tanah (Arachis hypogaea L.) Resisten Penyakit
Busuk Batang Sclerotium. SUDARSONO, RUSMILAH SUSENO, HAJRlAL
ASWIDINNOOR, dan RITA MEGIA.
Penyakit busuk batang pada kacang tanah yang disebabkan oleh
cendawan nekrotropik Sclerotium rolft;; Sacco merupakan salah satu penyakit
penting pada kacang tanah yang seringkali menyebahkan kehilangan hasil yang
tinggi. Penggunaan varietas resisten merupakan cara yang paling efektif untuk
mengatasi penyakit ini. Pada kacang tanah, perakitan varietas tahan penyakit
tertentu biasanya dilakukan dengan hibridisasi dan seleksi. jika tersedia donor
gen resisten. Masalahnya adalah, di Indonesia belum ditemukan plasma outfah
yang resisten terhadap infeksi S. ro/sU. Induksi variasi somaklonal melalui kultur
in vitro somatik. embrio disertai dengan seleksi in vitro dengan agens penyeleksi
berupa fillrat kultur cendawan patogen merupakan altematif yang telah banyak
dilaporkan efektif untuk mendapatkan varian somaklonal yang resisten terhadap
patogen yang bersangkutan. Penelitian ini bertujuan untuk: (I) Mengembangkan
metode inokulasi yang paling efisien untuk menapis ketahanan 30 genotipe
kacang tanah koleksi terhadap infeksi S. rolfsii di rumah plastik, (2)
Mengembangkan teknik seleksi in vitro untuk mendapatkan embrio somatik (ES)
kacang tanah yang tahan terhadap toksin metabolit dari cendawan S. rolfsii,
kemudian meregenerasikan embrio somatik hasil seleksi in vitro tersebut menjadi
tanaman RO, (3) Mengembangkan metode identifikasi dini galur kacang tanah
yang toleran terhadap infeksi Sclerotium rolftii basil seleksi in vitro dengan filtrat
kuItur cendawan. (4) Mengevaluasi tanaman somaklon RI dan R2, zuriat dari
galur RO untuk karakter-karakter knalitatif, kuantitatif dan resistensinya terhadap
penyakit busuk batang Sclerotium.
Untuk mengevaluasi respons ketahanan tanaman kacang tanah terhadap
infeksi S. rolfsii di rumah plastik, metode inokulasi yang paling efektif adalah
dengan cara meluksi pangkal batang dengan jarum, menempelkan inokulurn
berupa miselia cendawan S. rolfsii pada batang yang diluksi dan menimburmya
dengan tanah. Berdasarkan nilai intensitas serangan penyakit yang diamati,
diantara 30 genotipe kacang tanah yang dievaluasi tidak dijurnpai genotipe
kacang tanah yang laban terhadap infeksi S. rolftii. Genotipe yang diuji tergolong
agak renlan (4 genotipe), renlan (II genotipe) dan sangat renlan (IS genotipe).
Dari basil pengemhangan teknik seleksi in vitro pada ES kacang tanah
didapatkan metode seleksi dengan agens penyeleksi yang menyebabkan
pertumbuhan sub-lethal dari ES yang diseleksi. Seleksi in vitro dilakukan dengan
mengulturkan ES dalam media selektif dengan penambahan 30 % fillrat kultur
ｲｯｬｦｳｾｩ＠
(FK) S.
selama tiga periode pengulturan, masing-masing selama 1 bulan.
Seleksi in vitro yang dilakukan pada 1500 clump ES mengbasilkan sejumlah ES
yang insensitif terhadap FK cendawan. ES tersebut kemudian dikecambahkan,
diregenerasikan menjadi planlet, dan ditransfer ke rumah plastik sehingga
didapatkan sebanyak 50 galur tanaman RO, 25 diantaranya menghasilkan benih
RO: I. Medium selektif tersebut juga dapat digunakan untuk identifikasi dini
terhadap tunas RO untuk kerentanan atau ketahanannya terhadap infeksi S.rolftii
dengan mengulturkannya secara in vitro selama 1 bulan.
Benih RO: 1 selanjutnya ditanam di rumah plastik UDtuk mendapatkan
lanaman RI hingga dapat mengbasilkan benih RI :2. Benih RI:2 dilanam di
rumah plastik untuk mendapatkan lanaman R2. Populasi somaldon kacang lanah
RO, Rl dan R2 masing-masing dievaluasi untuk keragaman karakter kualitatif,
l--uantitatif dan resistensinya terhadap infeksi S. rolfsii.
Dari pengamalan yang dilakukan pada galur-galur somaklon RO, RI dan
R2 didapatkan adanya varian somaklonal dengan ke1ainan fenotipe untuk
karakter kualitatif maupun kuantitatif, yaitu abnormalitas jumlah anak daun,
percabangan berlebihan, daun menggulung, daun variegata, albino, sterilitas total,
janlan steril, tinggi lanaman dan jumlah polong. Walaupun sebagian besar
fenotipe
varian
bersifat merugikan,
namun
sejumlah
galur
somaklon
mengbasilkan polong bemas yang sarna atau lebih banyak daripada tanaman
awal.
Dari evaluasi respons populasi somaldon RI dan R2 terhadap infeksi S.
rolftii di rumah plastik didapatkan sejumlah galur somaldon kacang tanah yang
resisten terhadap .penyakit busuk batang Sclerotium, yang juga mampu
menghasilkan polong bemas dalam jumlah sama atau lebih banyak daripada
tanaman awal yang tidak diinokulasi cendawan. Dengan demikian, dalam
penelitian ini induksi variasi sotnaklonaI melalui kultur in vitro yang diikuti
dengan seleksi in vitro menggunakan filtrat kultur cendawan patogen sebagai
agens penyeleksi telah terbukti efektif untuk mendapatkan varian somaklonal
tanaman yang resisten terhadap infeksi cendawan patogen tersebut.
© Hak cipta milik Yusnita, tahun 2005
Hak cipta dilindungi
Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari
Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apa pun.
baik cetak, fotokopi. mikrofilm. dan sebagainya.
INDUKSI VARIASI SOMAKLONAL
DAN TEKNIK SELEKSI/N VITRO UNTUK
MENDAPATKAN GALUR KACANG TANAH
(Arachis hypogaea L.) RESISTEN PENYAKIT
BUSUK BATANG Sclerotium
YUSNITA
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
gelar Doktor
pada Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2005
Judul Disertasi
Induksi Variasi Somaklonal dan Teknik Seleksi
In Vitro untuk Mendapatkan Galur Kacang
Tanah (Arachys hypogaea L.) Resisten Penyakit
Busuk Batang Sclerotium
Nama
Yusnita
NIM
995038
Disetujui:
Komisi Pembimbing
ｾ＠
Prof. Dr. Ir. Sudarsono, MSc.
Ketua
Dr. Ir. Hajrial Aswidinnoor, MSc ..
Anggota
Dr. Rita Megia DEA
Anggota
Prof. Dr. Ir. Rusmilah Suseno, MSc
Anggota
Ketua Pro!!"\\" Studi ａｧＢｲｾ＠
Dr. Ir. Satriyas Iiyas, M.S.
Tanggal Ujian: 14 Februari 2005
ｾｬｊ［･ｫｯ｡ｨ＠
Pascasarjana
yallridla Manuwoto, MSc.
Tanggal Lulus:
2 9 MAR 1005
PRAKATA
Alhamdulillah, saya bersyukur kepada Allah SWT, pada akhimya saya
dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan disertasi ini yang beIjudul
"'nduksi
Variasi
Somaklonal dan
Teknik Seleksi In
Vitro
untuk
Mendapatkan Galur Kacang Tanah (Arachis hypogaea L.) Resisten Penyakit
Busuk Batang Sclerotium". Disertasi ini merupakan salah satu syarat uotuk
mendapatkan gelar Doktor dari Institut Pertanian Boa:or.
Dalam disertasi ini dilaporkan hasil dari serangkaian peneiitian, yang
dimulai dengan mencari metode inokulasi tanarnan kacang tanah dengan S.
rolfsii. yang kemudian digunakan untuk menapis ketahanan berbagai genotipe
terhadap infeksi S. rolfsii di rumah plastik (Bab III, Hayali 11(2);53-58). Di
samping itu dilakukan percobaan untuk meneari metode seleksi in vitro dengan
filtrat kultur cendawan sebagai agens penyeleksi untuk embrio somatik (ES)
kacang tanah (Bab IV). Bagian disertasi ini juga akan dipublikasi di jumal
Hayati, dan telah selesai melalui proses review. ES yang telah melalui seleksi in
vitro kemudian diregenerasikan menjadi tanaman RO. Dari tanaman RO
didapatkan populasi zuriat Rl dan R2-nya. Sejumlah planlet RO dievaluasi untuk
mengetahui respons-nya terhadap filtrat kultur cenclawan, sedangkan pada
sejumlah nomor tanaman RO dievaluasi respons ketabanannya terhadap S. rolfsii
melalui detached leaf inoculation. Hasilnya dibandingkan dengan evaluasi
ketahanan tanaman Rl dengan inokulasi dengan S. rolfsii di rumah plastik (Bab
V). Bagian disertasi ini sudah dikirimkan ke jurnal Hayati dan sedang di-review.
Pada populasi tanaman RO, Rl dan R2 dilakukan evaluasi untuk mengetahui
adanya variasi somaklonal untuk karakter kualitatif dan kuantitatif (Bab VI),
sedangkan sc;jumlah tanaman RI dan R2 juga dievaluasi untuk respons
ketahanannya terbadap infeksi S. rolfsii (Bab VII). Dengan demikian dapa!
diidentifikasi galur-galur kacang tanah yang resisten terhadap infeksi S. rolfsii.
Disertasi ini tidakakan terwujud tanpa peran selta banyak pihak. Oleh
karena itu dalam kesempatan ini saya menyampaikan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada pihak-pihak sebag'; berikut.
1. Komisi Pembimbing yang diketuai oleh Prof Dr Ir Sudarsono MSc.
dengan anggota: Dr Ir Hajrial Aswidinnoor MSc. Dr Rita Megia DEA dan
Prof Dr Ir Rusmilah Suseno MSc, yang telah memberikan bimbingan dan
araban dalam pelaksanaan penelitian dan penulisan disertasi.
2. Penguji luar komisi yang terdiri atas Dr Ir Sri Hendrastuti MSc dan Dr Ika
Mariska APU, alas saran dan kIjtiknya terbadap pelaksanaan penelilian
dan penulisan disertasi.
3. Departemen Pendidikan Nasional melalui proyek Hibah Pasca Angkatan
I, tabun I dan 11, yang telah memberikan dana penelitian untuk proposal
berjudul
"Rekayasa
mendapatkan
Plasma
Genetika
Nutfah
dan
Seleksi
Kacang
In
Tanah
Vitro
untuk
dengan
Novel
Characters - Toleran Stres Kekeringan dan Resisten Penyakit Busuk
Batang Sclerotium, yang dikoordinir oleb Prof Dr lr Sudarsono MSc.
4. Para kolega dan teknisi di PMB Lab: Dr Ir Dwi Hapsoro MSc, Dr Wahyu
Widoretno MS, Dr Ir Zuyasna MSc, Ir Farid Hernon MSc, Ir A. Riduan
MSi, Ir Endang Pujihartati MSi, Ir D. Boer MSc, Dra Eny S. Rahayu MSi,
Agus, Susilawali, Nur, dan Pak Darmun, alas bantuan dan ke1jasarnanya
5. Para sahabat terdekat penulis yang jugarnenempuh jenjang S3 di IPB,
atas semua dukungan dan persahabatan mereka: Ir Endah Retno Palupi,
MSc, Ir Syarifah lis Aisyah MSc, Ir Eliyanti MSc, Dr Asmini Budiani, Dr
Edy lrwansyah, Ir Nurhaimi Haris MSi, lr Cburiyah MSi, Ir Dewi Sulana
MSi, Dr Rustikawati, Dr Catur Herison, Dr Marwoto, Dr Djukri, Ir Jufrie
MSc, Ir Nurwita Dewi MSc, Dr Etty Praliwi, Dr Iswari S. Dewi, dan Ir M
SyukurMSi.
6. Para kolega dari Universitas Lampung, atas semua dorongan moril yang
telah mereka herikan: lr yaktiworo Indriani MSc, Ir Budi Kuspriyanto SE
Dr Nanik Sriyani, Ir Titiek Nur Aeny MSc, Dr Harnim Sudarsono, Dr
Warsono, Dr Kukuh Seliawan, lr Syamsoel Hadi, Dr Setya Dwi Utomo, lr
Sri Ramadiana MSi, dan Dr Hasriadi M. Akin.
7. Sahabat penulis dati angkatan 17 Agronomi IPB yang selalu memberikan
dorongan dan inspirasi: Dr Witjaksono. Ir Nano Wijayatno MBA,
Dr Bambang Sulistyantara, Dr Nurhayali, Ir Kelty Sukeli MSi, Ir Ami
Suryawati MS, Ir Galuh Banowati, If Armini MSi, Dr Slamet Susanto, Dr
Sony Suharsono, Dr Imam Suseno, IT Supiyatno Msi, dan Dr Hapsoro.
8.
Saudam-saudaraku tercinta dari keluarga besar Ahmad Yasin Said, atas
dorongan dan semangat yang telah mereka berikan.
9. Departemen 'Pendidikan Nasional melaJui proyek BPPS yang lelah
memberikan beasiswa selama 3.5 tabun.
10. Pemda Provinsi Lampung yang lelah memberikan tambahan dana untuk
penulisan disertasi.
11. Universitas Lampung yang telah mengijinkan penulis untuk menempuh
studi pada program doktor.
12. Institut Pertanian Bogor yang telah menerima penulis sebagai mahasiswa
program doktor.
Merupakan kebahagiaan bagi saya, jika disertasi ini bermanfaat bagi pembaca.
Bogor, Maret 2005
Penulis
RIWAYAT HIDUP
YUSNITA lahir di Jombang, Jawa Timur pada tangga1 3 Agustus 1961
sebagai anak ke sembilan dari pasangan Ahmad Yasin Said (almarhum) dan
Soemarmi (almarbumah). la menyelesaikan pendidikan dasar di SD Negeri
Perdhana Jombang pada tahun 1973 dan seko1ah menengah pertaIna di SMP
Negeri 1 Jombang pada tahun 1976. Pada tahun 1980 ia lulus dari SMPP Negeri
Jombang. diterima di Institut Pertanian Bogor melalui Proyek Perintis II, dan
pada tahun 1984 lulus sebagai Sarjana Agronomi. Pada tabun 1988 ia
melanjutkan studi S2 ke Department of Horticulture and Landscape Architecture,
College of Agriculture, University of Kentucky, USA dan lulus pada tabun 1990
dengan gelar Master of Science in Horticulture. Pada tabun 1999 ia terdaftar
sebagai mahasiswa S3 di Sekolah Pascasmjana institut Pertanian Bogor pada
Program Studi Agronomi.
Pada tanggal 27 Mei 1990 di Lexington, Kentucky, USA, Yusnita
menikah dengan Dwi Hapsoro, kolegany. dari Universitas larnpung yang jug.
kawan sekelas pada saat menempuh pendidikan S 1, 82 dan 83. Dari
pernikahannya ia dikaruniai dua orang putri: Aby Hapsari (lahir 12 April 1992)
dan Indira H.psarini (lahir 4 November 1995). Yusnita adalah staf pengajar di
Jurusan Budiday. Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Lampung, sejak
1986 hingga saat ini.
DAFTAR lSI
Halaman
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR SlNGKATAN
I.
11.
III.
XVI
XVlll
xxn
PENDAHULUAN
1
Latar 8elakang dan Masalah
Tujuan Penelitian
Strategi Penelitian
1
6
7
TINJAUAN PUSTAKA
10
Genetika Kacang Tanah
Penyakit Busuk Batang Sclerotium pada Kacang Tanah
Asam Oksalat, Patogenisitas S. rolfsii dan Mekanisme Pertahanan
10
11
Tanaman
14
Variasi Somaklonal dan Seleksi In Vitro untuk Ketahanan terhadap
Penyakit
Toksin dari Cendawan Patogen Untuk Agens Penyeleksi
Sumber Gen Resisten terhadap S.rolfsii
Induksi Varian Somaklonal melalui Embriogenesis In Vitro pada
Kacang Tanah
21
METODE [NOKULASI DAN REAKSI KETAHANAN
30
GENOTlPE KACANG TANAH TERHADAP PENYAK[T
BUSUK BATANG Sclerotium
23
ABSTRAK
ABSTRACT
PENDAHULUAN
BAHAN DAN METODE
[solat S. rolfsii dan Bahan Tanaman
Skoring Gejala, Intensitas Serangan dan Indeks Sensitivitas
terhadap Penyalrit
Evaluasi Keefektifan Metode Inokulasi
Reaksi 30 Genotipe Kacang Tanah terhadap Infeksi s. rolfsii
HASIL
Perkembangan Gejala Penyalrit Busuk Batang
Keefektifan Metode Inokulasi
Reaksi 30 Genotipe Kacang Tanah terhadap Infeksi s. rolfsii
PEMBAHASAN
KESIMPULAN
16
18
19
23
24
25
27
27
29
31
31
33
33
33
35
40
44
xu
IV.
IN VITRO SELECTION OF PEANUT SOMATIC EMBRYOS
ON MEDIUM CONTAINING CULTURE FILTRATE OF
Sclerotium rolfsii AND PLANTLET REGENERATION
ABSTRACT
ABSTRAK
INTRODUCTION
MATERIALS AND METHODS
Induction of SE from Embryonic Leaflet
S rolfsii Isolate and Culture Filtrates Preparation
Sub-lethal Level of S. rolfsii Culture Filtrates
Peanut Cultivars Responses against 30% of Culture Filtrates
In Vitro Selection of SE and Plantlet Regeneration
Plant Regeneration from Peanut Plantlets
Response of the Regenerated Peanut Plants against S. rolfsii
RESULTS
Sub-lethal Level of S. rolfsii Culture Filtrates
Responses against 30% of S. rolftii Culture Filtrates
Responses of Peanut Cultivars against S. roifsii Culture filtrates
Culture Filtrate-Insensitive SE and Plantlet Regeneration
Identification of S. rolfsii Resistance of Peanut Somaclonal
Variants
DISCUSSION
CONCLUSION
V.
lDENTIFlKASI DINI GALUR KACANG TANAH YANG
TOLERAN TERHADAP INFEKSI Sclerotium rolfsii HASIL
SELEKSI IN VITRO DENGAN FILTRAT KULTUR
CENDAWAN
ABSTRAK
ABSTRACT
PENDAHULUAN
BAHAN DAN METODE
Regenerasi Tunas dan PlanIet RO dati ES Hasil Seleksi In Vitro
Penyiapan Filtrat Kultur S. rolfsii
Evaluasi Respons Tunas RO terhadap Filtrat Kultur Cendawan
Vji Respons Tanaman RO terhadap Infeksi S. rolfsii dengan
Detached Leaf Test
Vji Respons Tanaman RI terhadap Infeksi S. rolfsii
HASIL
Vji Respons tunas RO terhadap Filtrat Kultur Cendawan
Uji Respons Tanaman RO dengan Detached Leaf Test
Vji Respons Tanaman RI terhadap lnfeksi S. rolfsii
PEMBAHASAN
KESIMPVLAN
45
45
46
47
49
49
50
50
51
51
52
52
53
53
54
56
58
59
61
65
66
66
67
68
70
70
71
72
73
74
74
76
76
78
81
86
Xlll
VI.
VII.
VARIASI SOMAKLONAL UNTUK KARAKTER KUALITA TIF
DAN KUANTITATIF DIANTARA POPULASI TANAMAN
KACANG TANAH HASIL SELEKSI IN VITRO EMBRIO
SOMATIK
87
87
88
89
92
92
ABSTRAK
ABSTRACT
PENDAHULUAN
BAHAN DAN METODE
Planlet Kacang Tanah RO dari ES Hasil Seleksi In Vitro
Kacang Tanah Rl dan R2 Zuriat Tanaman RO
Karakter KualitatifTanaman hasil Seleksi In Vitro
Karakter KuantitatifTanaman Hasil Seleksi In Vitro
HASIL
Populasi Tanaman Kacang Tanah RO, Rl dan R2
Karakter KualitatifTanaman Hasil Seleksi In. Vitro
Karakter KuantitatifTanaman Hasil Seleksi In Vitro
PEMBAHASAN
KESIMPULAN
108
lI2
VARIAN SOMAKLONAL KACANG TANAH YANG
RESISTENTERHADAP Sclerotium rolfsii HASIL SELEKSI IN
VITRO MENGGUNAKAN FILTRAT KULTUR CENDAWAN
114
ABSTRAK
ABSTRACT
PENDAHULUAN
BAHAN DAN METODE
114
lI5
116
118
93
94
95
95
95
96
101
Regenerasi ES yang Insensitif Filtrat Kultur Cendawan Menjadi
Galur- galur Tanaman RO
Penanaman Tanaman Somaklon Rl dan R2 di Rumah Plastik.
Pembuatan Isolat S. rolfsii dan Inokulasi pada Tanaman Somaklon
Rldan R2
Skoring Gejala Penyakit aklbat Infeksi S. rolfsii
118
119
Pengamatan untuk Karakter Kuantitatif setelah Inokulasi
122
HASIL
Perkembangan Gejala Penyakit Busuk Batang setelah Diinokulasi
dengan S. rolfsii
Respons Somaklon R1 terhadap Inokulasi S. rolfsii
Respons Somaklon R2 terhadap Inokulasi S. rolfsii
Keragaan Agronomis Tanaman R2 dengan dan tanpa Inokulasi
S.rolfsii
PEMBAHASAN
Segregasi antara Resisten dan Rentan pada Populasi Somaklon
Induksi Variasi Somaklonal dan Seleksi In Vitro Efektif untuk
Mendapatkan Tanaman Resisten Penyakit Busuk Batang
122
120
121
122
124
124
127
135
135
138
XIV
Faktor Patogenisitas S. rolfsii dan Kemungkinan Mekanisme
Resistensi
KESIMPULAN
142
VIII.
PEMBAHASAN UMUM
143
IX.
KESIMPULAN DAN SARAN
151
Kesimpulan
Saran
151
152
DAFTARPUSTAKA
153
X.
139
xv
DAFIAR TABEL
No.
Judul
1
Jumlah kromosom berbagai spesies dari genus Arachis
2
Induksi variasi somaklonal yang resisten penyakit pada berbagai
3
4
5
6
7
9
10
11
tanaman, dengan atau tanpa seleksi in vitro
20
Efektivitas berbagai metode inokulasi Sclerotium rolfsii
terhadap persentase tanaman bergejala, rataan skor gejala dan
intensitas penyakit pada kacang tanah varietas Kelinci, Singa,
dan WS4
35
Pengelompokan reaksi 30 genotipe kacang tanah terhadap
penyakit busuk batang akibat infeksi dari Sclerotium rol/sii
berdasarkan intensitas penyakit
37
Reaksi ketahanan terhadap S. rolfsii, indeks sensitivitas (lS)
terhadap penyakit, dan pengelompokan toleransi 16 genotipe
kacang tanah berdasarkan nilai IS
40
Effects of various concentrations of Sclerotium rolfsii culture
filtrates in P 16 medium for somatic embryo (SE) induction on
proliferation ofSE of peanut cv. Kelinci
54
Effects of 30% of Sclerotium rolfsii culture filtrates in the P 16
medium for somatic embryo (SE) induction on proliferation of
SE of peanut cv. Kelinci after three consecutive passages of
sub-culture (three months)
8
Halaman
55
Effects of addition of 30% of Sclerotium rolfsii culture filtrates
(+30% CF) in the P16 medium for somatic embryo (SE)
induction on SE proliferation of five peanut cultivars after two
consecutive passages of sub-cultures (two months) on selective
medium
57
Respons tunas RO kacang tanah cv. Kelinci basil seleksi in vitro
terhadap medium MSO dengan penambahan 30% filtrat kultur
(FK) cendawan Sclerotium rolfsii.
75
Respons jaringan daun sejumlah galur tanaman RO yang
diregenerasikan dari embrio somatik basil seleksi in vitro (SC)
terhadap infeksi Sclerotium rolfsii dengan metode detached leaf
test secara semi in vitro
79
XVI
No.
Judul
II
Respons sejurnlah galur tanaman Rl zuriat dari tanaman RO
yang diregenerasikan dari embrio somatik hasil seleksi in vitro
terhadap infeksi Sclerotium rolfsii di rumah plastik
12
13
14
16
17
80
Frekuensi munculnya karakter varian somaklonal diantara
populasi tanaman RO yang diregenerasukan dari ES hasil seleksi
in vitro, tanaman Rl zuriat tanaman RO dan tanaman R2 zuriat
tanaman Rl
96
Keragaan sejumlah galur RO hasil seleksi in vitro berdasarkan
rerata basil tanaman Rl zuriat dari masing-masing galur RO
97
Keragaan sejumlah galur Rl turunan tanaman RO hasil seleksi
in vitro berdasarkan rerata hasil tanaman R2 zuriat dari masing-
masing galur Rl
15
Halaman
99
Respons tanaman Rl-zuriat dari galur somaklon RO basil seleksi
in vitro (SC) terhadap inokulasi dengan S. rolfs;; dibandingkan
dengan tanaman kacang tanah awal (SD) yang tidak melalui
seleksi in vitro
126
Respons tanaman R2-zuriat dari galur somaklon Rl terpilih
basil seleksi in vitro (SC) terhadap inokulasi dengan S. rolft;;
dibandingkan dengan tanaman kacang tanab awal (SD) yang
tidak melalui seleksi in vitro
127
Respons masing-masing galur Rl terhadap inokulasi S. rolfsii
berdasarkan skor gejala penyakit yang ditimbulkan pada zuriat
R2-nya dibandingkan dengan kacang tanah cv. Kelinci sebagai
tanaman awal
128
XVll
DAFfARGAMBAR
No
Judu}
Halaman
I
Gejala penyakit busuk batang &lerotium pada kacang lanah.
Miselia cendawan ini menyebabkan nekrosis pada c1aun-daun
bagian bawab dan kebusukan pada pangkal balang, ginofor, dan
polong kacang lanah.
3
2
Strategi penelitian disertasi.
8
3
Isolat Sclerotium rolfsii yang digunakan· untuk inokulasi
lanaman kacang lanah (a), dan Penarnpakan lanarnan kacang
tanah berumur 3 minggu setelah tanam yang siap diinokulasi
28
(b).
4
5
6
7
8
9
10
II
Kriteria nilai skar gejala penyakit busuk batang S. rolfsii
lanaman kacang lanah.
29
Metode pengujian reaksi berbagai genotipe kacang tanah
terbadap infeksi S. rolfsii.
32
Representasi gejala penyakit busuk batang pada genotipe renlan
dan sangat renlan akibat infeksi S. rolfsii di pangkal balang
tanarnan kacang lanah.
34
Hubungan antara intensitas penyakit dengan jumlah cabang
utarna, ginofor dan polongbernas per tanaman dari 30 genotipe
kacang tanah yang diinfeksi S. rolfsii.
38
Hasil polong dari berbagai genotipe kacang lanah (a-f) yang
tergolong agak renlan (a dan b), renlan (c dan d) dan sangat
renlan (e dan f) terbadap infeksi S. rolfsii.
39
Morphologies of peanut somatic embryos from various cultivars
after being culture for approximately I year.
49
Proliferation of somatic embryo (SE) of peanut cv. Kelinci on
PI6 medium with and without S. rolfsii culture filtrates (CF).
56
PJantiet regeneration from S. rolfsii culture filtrates (CF)insensitive somatic embryo (SE) of peanut CV. KelineL
59
XVlll
No.
Judul
Halaman
12
Representative of morphological variants among RO lines of
peanut cv. Ke1inci regenerated from S. rolfsii culture filtrates
13
14
15
16
17
18
19
20
(CFHnsensitive somatic embryos.
60
Response of tested leaflets and leaves two weeks after
inoculation with S. rolfsii in detached leaf-dual culture test. The
existence of surviving leaflet tissues among inoculated leaves
indicated the presence of chimera among RO peanut lines.
61
Kriteria skoring gejala kerusakan tunas RO kacang tanah setelah
dikulturkan dalam medium MSO dengan penambahan 30%
filtrat kultur (FK) cendawan Sclerotium rolfsii selama I bulan.
73
Pengelompokan dan frekuensi
tunas
RO yang diregenerasikan
dari ES hasil seleksi in vitro yang insensitif terhadap filtrat
kultur cendawan (TC) dan dati ES yang tidak melalui seleksi in
vitro (SD) berdasarkan respons tingkat kerusakan tunas yang
ditanam dalam media MSO tanpa penambahan (-FK) atau
dengan penambahan (+FK) filtrat kultur cendawan Sclerotium
rolfsii secara in vitro.
76
Contoh respons tunas RO kacang tanah yang diregenerasikan
(A) dati embrio somatik (ES) tanpa seleksi in vitro dan (B) dati
ES hasil seleksi in vitro yang insensitif terhadap filtrat kultur
cendawan Sclerotium rolftii.
77
Contoh respnns jatingan leaflet kacang tanah tanaman awal dan
tanaman RO basil se1eksi in vitro terhadap infeksi Sclerotium
rolfsii dengan metode detached-leaf test secara semi in vitro.
78
Pengelompnkan dan frekuensi tanaman R1 zuriat galur RO yang
diregenerasikan dari ES basil seleksi in vitro yang insensitif
terhadap fillrat kultur cendawan (TC) dan tanaman kacang tanah
awal yang tidak melalui seleksi in vitro (SD) berdasarl
DAN TEKNIK SELEKSI/N VITRO UNTUK
MENDAPATKAN GALUR KACANG TANAH
(Arachis hypogaea L.) RESISTEN PENYAKIT
BUSUK BATANG Sclerotium
YUSNITA
SEKOLAHPASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2005
SURATPERNYATAAN
Saya menyatakan dengan sebenar-benamya bahwa disertasi saya yang berjudul:
INDUKSI VARIASI SOMAKWNAL DAN TEKNIK SELEKSI IN VITRO
UNTUK MENDAPATKAN GALUR KACANG TANAII (Arachis hypogaea L.)
RESISTEN PENY AKlT BUSUK BATANG Sclerotium
adalah hasil penelitian saya yang merupakan bagian dari serangkaian penelitian
Hibab Tim Pasca angkatan I, tabun I dan II (Rekayasa Genetika dan Seleksi In
Vitro untuk. Mendapatkan ｐｬ｡ｳｾ＠
Nutfah Kacang Tanah dengan Novel characters
- toleran Stress Kekeringan dan Resisten Penyakit Busuk Batang Sclerotium)
yang didanai oleh Departemen Pendidikan Nasional dan dikoordinir oleh Prof.
Dr. Ir. Sudarsono, MSc. Hak atas kepemilikan intelektual untuk bahan tanaman,
data, dan hasil penelitian merupakan milik peneliti dari IPB dengan
mempertimbangkan kontribusi tim peneliti dalam publikasi dan pemanfaatan data
yang didapat. Disertasi ini belum pemah diajukan untuk memperoleh gelar untuk
program sejenis di perguruan tinggi lain.
Semua data dan informasi yang
digunakan telab dinyatakan dengan jelas dan dapat diperiksa kebenarannya.
ｂｩｴｾＲＰＵ＠
ｊNRP.995038
ｵｾ＠
ABSTRACT
YUSNITA. Lrlduction ofSomaclonal Variation and In Vitro Selection Technique
to
Obtain Peanut Lines
Resistant to
Sclerotium
Stem Rot
Disease.
SUDARSONO, RUSMILAH SUSENO, HAJRIAL ASWIDINNOOR, and
RITA MEGIA.
Stem rot disease caused by a necrotropic fungus Sclerotium rolftii Sacco is
one of the most important diseases of peanut, which can cause significant yield
loss. The use of peanut cultivars resistant to the perticular disease is the most
efficient way to overcome the problem. Breeding for disease resistance in peanut
was usually done through hybridization followed by selection, provided that the
resistant donor gene(s) were available. Unfortunately, the availability of resistant
peanut lines has not been reported in Indonesia. Induction of somaclonal
variation through in vitro somatic embryo (SE) cultures followed by in vitro
selection using fungal culture filtrates have been reported as an efficient way to
obtain somaclonal variants resistant to the corresponding disease. The objectives
of this research were: (1) to develop the best inoculation method to show the
responses of 30 peanut genotypes against infection of S. rolfsii in the plastic
house, (2) to develop an in vitro selection technique for peanut SE using S.rolfsii
culture filtrates (CF), and regenerate the CF·insensitive SE into RO plants, (3) to
develop early identification for RO peanut lines resistant to S. rolfsii infection,
and (4) to screen the existence of variation among RO, Rl and R2 peanut
somaolonal plant populations for qnalitative and quantitative characters, and
particularly for resistance to Sclerotium stem rot disease. The best inoculation
method to evaluate responses of 30 peanut genotypes to S. rolfsii infection was
by sowing mycelial plugs in the close perimeter of the wounded peanut root neck.
None of the tested genotypes showed resistance to stem rot disease. The
genotypes were grouped into slightly susceptible (4 genotypes), susceptible (15
genotypes). and highly susceptible (II genotypes).
Sub-lethal level of selecting agent was achieved at 30% of culture filtrates
concentration. A number of culture filtrate-insensitive SE were identified after
culturing 1500 clumps of embryogenic tissue of peanut cv. Kelinci for three
consecutive passages on medium containing 30% of culture filtrates. Germination
of selected SE and regeneration of plantlet from culture filtrate-insensitive SE
resulted in SO peanut RO lines, 25 of which produced normal RO:I seed. The
selective medium could also be used for early identification of S. rolfsii resistance
lines. The Rl somaclonal population was obtained by planting RO: 1 seeds in a
plastic house. Subsequently, the R2 somaclonal population was obtained by
planting RI:2 seeds produced by the Rl somaclones. These Rl and R2
populations
ｾ･ｲ＠
evaluated for both qualitative and quantitative variant
characters, as well as resistance to S. roJfsii infection. Results showed that
phenotypic variation on both qualitative and quantitative characters were
observed among RO, RI and R2 generation of somaclonal lines. Variant
phenotypes on qualitative characters observed included leaflet number
abnormality, exessive braching or bushy types, wrinkled-leaf, leaf variegation,
albino, complete sterility, and male sterility. Although some variant phenotypes
observed in this study were agronomically detrimental, there were a number of
somaclonal lines with the same number or higher pod yield compared to the
control original lines. Furthermore, after inoculation of the Rl and R2
somaclones with S. rolfsii, a number of resistant somaclonal variants were
obtained among Rl and R2 population, which segregated as resistance and
susceptible to S. roJfsii infection. The resistant- somaclonal variants initially
showed stem rot symptoms after inoculation with S. rolfsii with disease score
(DS) of I to 3. However, as the plants grew and developed, they showed wound-
healing process at the lesio and they were able to produce the same or higher
number of filled pod as the original non-inoculated peanut plants.
In conclusion, results of this study have proven that induction of
somaclonal variation followed by in vitro selection technique using fungal culture
filtrates, is an effective way to obtain sornaclonal variants resistant to infection of
the corresponding fungal pathogen.
ABSTRAK
YUSNITA. Induksi Variasi Somaklonal dan Teknik Seleksi In Vitro untuk
Mendapatkan Galur Kacang Tanah (Arachis hypogaea L.) Resisten Penyakit
Busuk Batang Sclerotium. SUDARSONO, RUSMILAH SUSENO, HAJRlAL
ASWIDINNOOR, dan RITA MEGIA.
Penyakit busuk batang pada kacang tanah yang disebabkan oleh
cendawan nekrotropik Sclerotium rolft;; Sacco merupakan salah satu penyakit
penting pada kacang tanah yang seringkali menyebahkan kehilangan hasil yang
tinggi. Penggunaan varietas resisten merupakan cara yang paling efektif untuk
mengatasi penyakit ini. Pada kacang tanah, perakitan varietas tahan penyakit
tertentu biasanya dilakukan dengan hibridisasi dan seleksi. jika tersedia donor
gen resisten. Masalahnya adalah, di Indonesia belum ditemukan plasma outfah
yang resisten terhadap infeksi S. ro/sU. Induksi variasi somaklonal melalui kultur
in vitro somatik. embrio disertai dengan seleksi in vitro dengan agens penyeleksi
berupa fillrat kultur cendawan patogen merupakan altematif yang telah banyak
dilaporkan efektif untuk mendapatkan varian somaklonal yang resisten terhadap
patogen yang bersangkutan. Penelitian ini bertujuan untuk: (I) Mengembangkan
metode inokulasi yang paling efisien untuk menapis ketahanan 30 genotipe
kacang tanah koleksi terhadap infeksi S. rolfsii di rumah plastik, (2)
Mengembangkan teknik seleksi in vitro untuk mendapatkan embrio somatik (ES)
kacang tanah yang tahan terhadap toksin metabolit dari cendawan S. rolfsii,
kemudian meregenerasikan embrio somatik hasil seleksi in vitro tersebut menjadi
tanaman RO, (3) Mengembangkan metode identifikasi dini galur kacang tanah
yang toleran terhadap infeksi Sclerotium rolftii basil seleksi in vitro dengan filtrat
kuItur cendawan. (4) Mengevaluasi tanaman somaklon RI dan R2, zuriat dari
galur RO untuk karakter-karakter knalitatif, kuantitatif dan resistensinya terhadap
penyakit busuk batang Sclerotium.
Untuk mengevaluasi respons ketahanan tanaman kacang tanah terhadap
infeksi S. rolfsii di rumah plastik, metode inokulasi yang paling efektif adalah
dengan cara meluksi pangkal batang dengan jarum, menempelkan inokulurn
berupa miselia cendawan S. rolfsii pada batang yang diluksi dan menimburmya
dengan tanah. Berdasarkan nilai intensitas serangan penyakit yang diamati,
diantara 30 genotipe kacang tanah yang dievaluasi tidak dijurnpai genotipe
kacang tanah yang laban terhadap infeksi S. rolftii. Genotipe yang diuji tergolong
agak renlan (4 genotipe), renlan (II genotipe) dan sangat renlan (IS genotipe).
Dari basil pengemhangan teknik seleksi in vitro pada ES kacang tanah
didapatkan metode seleksi dengan agens penyeleksi yang menyebabkan
pertumbuhan sub-lethal dari ES yang diseleksi. Seleksi in vitro dilakukan dengan
mengulturkan ES dalam media selektif dengan penambahan 30 % fillrat kultur
ｲｯｬｦｳｾｩ＠
(FK) S.
selama tiga periode pengulturan, masing-masing selama 1 bulan.
Seleksi in vitro yang dilakukan pada 1500 clump ES mengbasilkan sejumlah ES
yang insensitif terhadap FK cendawan. ES tersebut kemudian dikecambahkan,
diregenerasikan menjadi planlet, dan ditransfer ke rumah plastik sehingga
didapatkan sebanyak 50 galur tanaman RO, 25 diantaranya menghasilkan benih
RO: I. Medium selektif tersebut juga dapat digunakan untuk identifikasi dini
terhadap tunas RO untuk kerentanan atau ketahanannya terhadap infeksi S.rolftii
dengan mengulturkannya secara in vitro selama 1 bulan.
Benih RO: 1 selanjutnya ditanam di rumah plastik UDtuk mendapatkan
lanaman RI hingga dapat mengbasilkan benih RI :2. Benih RI:2 dilanam di
rumah plastik untuk mendapatkan lanaman R2. Populasi somaldon kacang lanah
RO, Rl dan R2 masing-masing dievaluasi untuk keragaman karakter kualitatif,
l--uantitatif dan resistensinya terhadap infeksi S. rolfsii.
Dari pengamalan yang dilakukan pada galur-galur somaklon RO, RI dan
R2 didapatkan adanya varian somaklonal dengan ke1ainan fenotipe untuk
karakter kualitatif maupun kuantitatif, yaitu abnormalitas jumlah anak daun,
percabangan berlebihan, daun menggulung, daun variegata, albino, sterilitas total,
janlan steril, tinggi lanaman dan jumlah polong. Walaupun sebagian besar
fenotipe
varian
bersifat merugikan,
namun
sejumlah
galur
somaklon
mengbasilkan polong bemas yang sarna atau lebih banyak daripada tanaman
awal.
Dari evaluasi respons populasi somaldon RI dan R2 terhadap infeksi S.
rolftii di rumah plastik didapatkan sejumlah galur somaldon kacang tanah yang
resisten terhadap .penyakit busuk batang Sclerotium, yang juga mampu
menghasilkan polong bemas dalam jumlah sama atau lebih banyak daripada
tanaman awal yang tidak diinokulasi cendawan. Dengan demikian, dalam
penelitian ini induksi variasi sotnaklonaI melalui kultur in vitro yang diikuti
dengan seleksi in vitro menggunakan filtrat kultur cendawan patogen sebagai
agens penyeleksi telah terbukti efektif untuk mendapatkan varian somaklonal
tanaman yang resisten terhadap infeksi cendawan patogen tersebut.
© Hak cipta milik Yusnita, tahun 2005
Hak cipta dilindungi
Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari
Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apa pun.
baik cetak, fotokopi. mikrofilm. dan sebagainya.
INDUKSI VARIASI SOMAKLONAL
DAN TEKNIK SELEKSI/N VITRO UNTUK
MENDAPATKAN GALUR KACANG TANAH
(Arachis hypogaea L.) RESISTEN PENYAKIT
BUSUK BATANG Sclerotium
YUSNITA
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
gelar Doktor
pada Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2005
Judul Disertasi
Induksi Variasi Somaklonal dan Teknik Seleksi
In Vitro untuk Mendapatkan Galur Kacang
Tanah (Arachys hypogaea L.) Resisten Penyakit
Busuk Batang Sclerotium
Nama
Yusnita
NIM
995038
Disetujui:
Komisi Pembimbing
ｾ＠
Prof. Dr. Ir. Sudarsono, MSc.
Ketua
Dr. Ir. Hajrial Aswidinnoor, MSc ..
Anggota
Dr. Rita Megia DEA
Anggota
Prof. Dr. Ir. Rusmilah Suseno, MSc
Anggota
Ketua Pro!!"\\" Studi ａｧＢｲｾ＠
Dr. Ir. Satriyas Iiyas, M.S.
Tanggal Ujian: 14 Februari 2005
ｾｬｊ［･ｫｯ｡ｨ＠
Pascasarjana
yallridla Manuwoto, MSc.
Tanggal Lulus:
2 9 MAR 1005
PRAKATA
Alhamdulillah, saya bersyukur kepada Allah SWT, pada akhimya saya
dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan disertasi ini yang beIjudul
"'nduksi
Variasi
Somaklonal dan
Teknik Seleksi In
Vitro
untuk
Mendapatkan Galur Kacang Tanah (Arachis hypogaea L.) Resisten Penyakit
Busuk Batang Sclerotium". Disertasi ini merupakan salah satu syarat uotuk
mendapatkan gelar Doktor dari Institut Pertanian Boa:or.
Dalam disertasi ini dilaporkan hasil dari serangkaian peneiitian, yang
dimulai dengan mencari metode inokulasi tanarnan kacang tanah dengan S.
rolfsii. yang kemudian digunakan untuk menapis ketahanan berbagai genotipe
terhadap infeksi S. rolfsii di rumah plastik (Bab III, Hayali 11(2);53-58). Di
samping itu dilakukan percobaan untuk meneari metode seleksi in vitro dengan
filtrat kultur cendawan sebagai agens penyeleksi untuk embrio somatik (ES)
kacang tanah (Bab IV). Bagian disertasi ini juga akan dipublikasi di jumal
Hayati, dan telah selesai melalui proses review. ES yang telah melalui seleksi in
vitro kemudian diregenerasikan menjadi tanaman RO. Dari tanaman RO
didapatkan populasi zuriat Rl dan R2-nya. Sejumlah planlet RO dievaluasi untuk
mengetahui respons-nya terhadap filtrat kultur cenclawan, sedangkan pada
sejumlah nomor tanaman RO dievaluasi respons ketabanannya terhadap S. rolfsii
melalui detached leaf inoculation. Hasilnya dibandingkan dengan evaluasi
ketahanan tanaman Rl dengan inokulasi dengan S. rolfsii di rumah plastik (Bab
V). Bagian disertasi ini sudah dikirimkan ke jurnal Hayati dan sedang di-review.
Pada populasi tanaman RO, Rl dan R2 dilakukan evaluasi untuk mengetahui
adanya variasi somaklonal untuk karakter kualitatif dan kuantitatif (Bab VI),
sedangkan sc;jumlah tanaman RI dan R2 juga dievaluasi untuk respons
ketahanannya terbadap infeksi S. rolfsii (Bab VII). Dengan demikian dapa!
diidentifikasi galur-galur kacang tanah yang resisten terhadap infeksi S. rolfsii.
Disertasi ini tidakakan terwujud tanpa peran selta banyak pihak. Oleh
karena itu dalam kesempatan ini saya menyampaikan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada pihak-pihak sebag'; berikut.
1. Komisi Pembimbing yang diketuai oleh Prof Dr Ir Sudarsono MSc.
dengan anggota: Dr Ir Hajrial Aswidinnoor MSc. Dr Rita Megia DEA dan
Prof Dr Ir Rusmilah Suseno MSc, yang telah memberikan bimbingan dan
araban dalam pelaksanaan penelitian dan penulisan disertasi.
2. Penguji luar komisi yang terdiri atas Dr Ir Sri Hendrastuti MSc dan Dr Ika
Mariska APU, alas saran dan kIjtiknya terbadap pelaksanaan penelilian
dan penulisan disertasi.
3. Departemen Pendidikan Nasional melalui proyek Hibah Pasca Angkatan
I, tabun I dan 11, yang telah memberikan dana penelitian untuk proposal
berjudul
"Rekayasa
mendapatkan
Plasma
Genetika
Nutfah
dan
Seleksi
Kacang
In
Tanah
Vitro
untuk
dengan
Novel
Characters - Toleran Stres Kekeringan dan Resisten Penyakit Busuk
Batang Sclerotium, yang dikoordinir oleb Prof Dr lr Sudarsono MSc.
4. Para kolega dan teknisi di PMB Lab: Dr Ir Dwi Hapsoro MSc, Dr Wahyu
Widoretno MS, Dr Ir Zuyasna MSc, Ir Farid Hernon MSc, Ir A. Riduan
MSi, Ir Endang Pujihartati MSi, Ir D. Boer MSc, Dra Eny S. Rahayu MSi,
Agus, Susilawali, Nur, dan Pak Darmun, alas bantuan dan ke1jasarnanya
5. Para sahabat terdekat penulis yang jugarnenempuh jenjang S3 di IPB,
atas semua dukungan dan persahabatan mereka: Ir Endah Retno Palupi,
MSc, Ir Syarifah lis Aisyah MSc, Ir Eliyanti MSc, Dr Asmini Budiani, Dr
Edy lrwansyah, Ir Nurhaimi Haris MSi, lr Cburiyah MSi, Ir Dewi Sulana
MSi, Dr Rustikawati, Dr Catur Herison, Dr Marwoto, Dr Djukri, Ir Jufrie
MSc, Ir Nurwita Dewi MSc, Dr Etty Praliwi, Dr Iswari S. Dewi, dan Ir M
SyukurMSi.
6. Para kolega dari Universitas Lampung, atas semua dorongan moril yang
telah mereka herikan: lr yaktiworo Indriani MSc, Ir Budi Kuspriyanto SE
Dr Nanik Sriyani, Ir Titiek Nur Aeny MSc, Dr Harnim Sudarsono, Dr
Warsono, Dr Kukuh Seliawan, lr Syamsoel Hadi, Dr Setya Dwi Utomo, lr
Sri Ramadiana MSi, dan Dr Hasriadi M. Akin.
7. Sahabat penulis dati angkatan 17 Agronomi IPB yang selalu memberikan
dorongan dan inspirasi: Dr Witjaksono. Ir Nano Wijayatno MBA,
Dr Bambang Sulistyantara, Dr Nurhayali, Ir Kelty Sukeli MSi, Ir Ami
Suryawati MS, Ir Galuh Banowati, If Armini MSi, Dr Slamet Susanto, Dr
Sony Suharsono, Dr Imam Suseno, IT Supiyatno Msi, dan Dr Hapsoro.
8.
Saudam-saudaraku tercinta dari keluarga besar Ahmad Yasin Said, atas
dorongan dan semangat yang telah mereka berikan.
9. Departemen 'Pendidikan Nasional melaJui proyek BPPS yang lelah
memberikan beasiswa selama 3.5 tabun.
10. Pemda Provinsi Lampung yang lelah memberikan tambahan dana untuk
penulisan disertasi.
11. Universitas Lampung yang telah mengijinkan penulis untuk menempuh
studi pada program doktor.
12. Institut Pertanian Bogor yang telah menerima penulis sebagai mahasiswa
program doktor.
Merupakan kebahagiaan bagi saya, jika disertasi ini bermanfaat bagi pembaca.
Bogor, Maret 2005
Penulis
RIWAYAT HIDUP
YUSNITA lahir di Jombang, Jawa Timur pada tangga1 3 Agustus 1961
sebagai anak ke sembilan dari pasangan Ahmad Yasin Said (almarhum) dan
Soemarmi (almarbumah). la menyelesaikan pendidikan dasar di SD Negeri
Perdhana Jombang pada tahun 1973 dan seko1ah menengah pertaIna di SMP
Negeri 1 Jombang pada tahun 1976. Pada tahun 1980 ia lulus dari SMPP Negeri
Jombang. diterima di Institut Pertanian Bogor melalui Proyek Perintis II, dan
pada tahun 1984 lulus sebagai Sarjana Agronomi. Pada tabun 1988 ia
melanjutkan studi S2 ke Department of Horticulture and Landscape Architecture,
College of Agriculture, University of Kentucky, USA dan lulus pada tabun 1990
dengan gelar Master of Science in Horticulture. Pada tabun 1999 ia terdaftar
sebagai mahasiswa S3 di Sekolah Pascasmjana institut Pertanian Bogor pada
Program Studi Agronomi.
Pada tanggal 27 Mei 1990 di Lexington, Kentucky, USA, Yusnita
menikah dengan Dwi Hapsoro, kolegany. dari Universitas larnpung yang jug.
kawan sekelas pada saat menempuh pendidikan S 1, 82 dan 83. Dari
pernikahannya ia dikaruniai dua orang putri: Aby Hapsari (lahir 12 April 1992)
dan Indira H.psarini (lahir 4 November 1995). Yusnita adalah staf pengajar di
Jurusan Budiday. Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Lampung, sejak
1986 hingga saat ini.
DAFTAR lSI
Halaman
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR SlNGKATAN
I.
11.
III.
XVI
XVlll
xxn
PENDAHULUAN
1
Latar 8elakang dan Masalah
Tujuan Penelitian
Strategi Penelitian
1
6
7
TINJAUAN PUSTAKA
10
Genetika Kacang Tanah
Penyakit Busuk Batang Sclerotium pada Kacang Tanah
Asam Oksalat, Patogenisitas S. rolfsii dan Mekanisme Pertahanan
10
11
Tanaman
14
Variasi Somaklonal dan Seleksi In Vitro untuk Ketahanan terhadap
Penyakit
Toksin dari Cendawan Patogen Untuk Agens Penyeleksi
Sumber Gen Resisten terhadap S.rolfsii
Induksi Varian Somaklonal melalui Embriogenesis In Vitro pada
Kacang Tanah
21
METODE [NOKULASI DAN REAKSI KETAHANAN
30
GENOTlPE KACANG TANAH TERHADAP PENYAK[T
BUSUK BATANG Sclerotium
23
ABSTRAK
ABSTRACT
PENDAHULUAN
BAHAN DAN METODE
[solat S. rolfsii dan Bahan Tanaman
Skoring Gejala, Intensitas Serangan dan Indeks Sensitivitas
terhadap Penyalrit
Evaluasi Keefektifan Metode Inokulasi
Reaksi 30 Genotipe Kacang Tanah terhadap Infeksi s. rolfsii
HASIL
Perkembangan Gejala Penyalrit Busuk Batang
Keefektifan Metode Inokulasi
Reaksi 30 Genotipe Kacang Tanah terhadap Infeksi s. rolfsii
PEMBAHASAN
KESIMPULAN
16
18
19
23
24
25
27
27
29
31
31
33
33
33
35
40
44
xu
IV.
IN VITRO SELECTION OF PEANUT SOMATIC EMBRYOS
ON MEDIUM CONTAINING CULTURE FILTRATE OF
Sclerotium rolfsii AND PLANTLET REGENERATION
ABSTRACT
ABSTRAK
INTRODUCTION
MATERIALS AND METHODS
Induction of SE from Embryonic Leaflet
S rolfsii Isolate and Culture Filtrates Preparation
Sub-lethal Level of S. rolfsii Culture Filtrates
Peanut Cultivars Responses against 30% of Culture Filtrates
In Vitro Selection of SE and Plantlet Regeneration
Plant Regeneration from Peanut Plantlets
Response of the Regenerated Peanut Plants against S. rolfsii
RESULTS
Sub-lethal Level of S. rolfsii Culture Filtrates
Responses against 30% of S. rolftii Culture Filtrates
Responses of Peanut Cultivars against S. roifsii Culture filtrates
Culture Filtrate-Insensitive SE and Plantlet Regeneration
Identification of S. rolfsii Resistance of Peanut Somaclonal
Variants
DISCUSSION
CONCLUSION
V.
lDENTIFlKASI DINI GALUR KACANG TANAH YANG
TOLERAN TERHADAP INFEKSI Sclerotium rolfsii HASIL
SELEKSI IN VITRO DENGAN FILTRAT KULTUR
CENDAWAN
ABSTRAK
ABSTRACT
PENDAHULUAN
BAHAN DAN METODE
Regenerasi Tunas dan PlanIet RO dati ES Hasil Seleksi In Vitro
Penyiapan Filtrat Kultur S. rolfsii
Evaluasi Respons Tunas RO terhadap Filtrat Kultur Cendawan
Vji Respons Tanaman RO terhadap Infeksi S. rolfsii dengan
Detached Leaf Test
Vji Respons Tanaman RI terhadap Infeksi S. rolfsii
HASIL
Vji Respons tunas RO terhadap Filtrat Kultur Cendawan
Uji Respons Tanaman RO dengan Detached Leaf Test
Vji Respons Tanaman RI terhadap lnfeksi S. rolfsii
PEMBAHASAN
KESIMPVLAN
45
45
46
47
49
49
50
50
51
51
52
52
53
53
54
56
58
59
61
65
66
66
67
68
70
70
71
72
73
74
74
76
76
78
81
86
Xlll
VI.
VII.
VARIASI SOMAKLONAL UNTUK KARAKTER KUALITA TIF
DAN KUANTITATIF DIANTARA POPULASI TANAMAN
KACANG TANAH HASIL SELEKSI IN VITRO EMBRIO
SOMATIK
87
87
88
89
92
92
ABSTRAK
ABSTRACT
PENDAHULUAN
BAHAN DAN METODE
Planlet Kacang Tanah RO dari ES Hasil Seleksi In Vitro
Kacang Tanah Rl dan R2 Zuriat Tanaman RO
Karakter KualitatifTanaman hasil Seleksi In Vitro
Karakter KuantitatifTanaman Hasil Seleksi In Vitro
HASIL
Populasi Tanaman Kacang Tanah RO, Rl dan R2
Karakter KualitatifTanaman Hasil Seleksi In. Vitro
Karakter KuantitatifTanaman Hasil Seleksi In Vitro
PEMBAHASAN
KESIMPULAN
108
lI2
VARIAN SOMAKLONAL KACANG TANAH YANG
RESISTENTERHADAP Sclerotium rolfsii HASIL SELEKSI IN
VITRO MENGGUNAKAN FILTRAT KULTUR CENDAWAN
114
ABSTRAK
ABSTRACT
PENDAHULUAN
BAHAN DAN METODE
114
lI5
116
118
93
94
95
95
95
96
101
Regenerasi ES yang Insensitif Filtrat Kultur Cendawan Menjadi
Galur- galur Tanaman RO
Penanaman Tanaman Somaklon Rl dan R2 di Rumah Plastik.
Pembuatan Isolat S. rolfsii dan Inokulasi pada Tanaman Somaklon
Rldan R2
Skoring Gejala Penyakit aklbat Infeksi S. rolfsii
118
119
Pengamatan untuk Karakter Kuantitatif setelah Inokulasi
122
HASIL
Perkembangan Gejala Penyakit Busuk Batang setelah Diinokulasi
dengan S. rolfsii
Respons Somaklon R1 terhadap Inokulasi S. rolfsii
Respons Somaklon R2 terhadap Inokulasi S. rolfsii
Keragaan Agronomis Tanaman R2 dengan dan tanpa Inokulasi
S.rolfsii
PEMBAHASAN
Segregasi antara Resisten dan Rentan pada Populasi Somaklon
Induksi Variasi Somaklonal dan Seleksi In Vitro Efektif untuk
Mendapatkan Tanaman Resisten Penyakit Busuk Batang
122
120
121
122
124
124
127
135
135
138
XIV
Faktor Patogenisitas S. rolfsii dan Kemungkinan Mekanisme
Resistensi
KESIMPULAN
142
VIII.
PEMBAHASAN UMUM
143
IX.
KESIMPULAN DAN SARAN
151
Kesimpulan
Saran
151
152
DAFTARPUSTAKA
153
X.
139
xv
DAFIAR TABEL
No.
Judul
1
Jumlah kromosom berbagai spesies dari genus Arachis
2
Induksi variasi somaklonal yang resisten penyakit pada berbagai
3
4
5
6
7
9
10
11
tanaman, dengan atau tanpa seleksi in vitro
20
Efektivitas berbagai metode inokulasi Sclerotium rolfsii
terhadap persentase tanaman bergejala, rataan skor gejala dan
intensitas penyakit pada kacang tanah varietas Kelinci, Singa,
dan WS4
35
Pengelompokan reaksi 30 genotipe kacang tanah terhadap
penyakit busuk batang akibat infeksi dari Sclerotium rol/sii
berdasarkan intensitas penyakit
37
Reaksi ketahanan terhadap S. rolfsii, indeks sensitivitas (lS)
terhadap penyakit, dan pengelompokan toleransi 16 genotipe
kacang tanah berdasarkan nilai IS
40
Effects of various concentrations of Sclerotium rolfsii culture
filtrates in P 16 medium for somatic embryo (SE) induction on
proliferation ofSE of peanut cv. Kelinci
54
Effects of 30% of Sclerotium rolfsii culture filtrates in the P 16
medium for somatic embryo (SE) induction on proliferation of
SE of peanut cv. Kelinci after three consecutive passages of
sub-culture (three months)
8
Halaman
55
Effects of addition of 30% of Sclerotium rolfsii culture filtrates
(+30% CF) in the P16 medium for somatic embryo (SE)
induction on SE proliferation of five peanut cultivars after two
consecutive passages of sub-cultures (two months) on selective
medium
57
Respons tunas RO kacang tanah cv. Kelinci basil seleksi in vitro
terhadap medium MSO dengan penambahan 30% filtrat kultur
(FK) cendawan Sclerotium rolfsii.
75
Respons jaringan daun sejumlah galur tanaman RO yang
diregenerasikan dari embrio somatik basil seleksi in vitro (SC)
terhadap infeksi Sclerotium rolfsii dengan metode detached leaf
test secara semi in vitro
79
XVI
No.
Judul
II
Respons sejurnlah galur tanaman Rl zuriat dari tanaman RO
yang diregenerasikan dari embrio somatik hasil seleksi in vitro
terhadap infeksi Sclerotium rolfsii di rumah plastik
12
13
14
16
17
80
Frekuensi munculnya karakter varian somaklonal diantara
populasi tanaman RO yang diregenerasukan dari ES hasil seleksi
in vitro, tanaman Rl zuriat tanaman RO dan tanaman R2 zuriat
tanaman Rl
96
Keragaan sejumlah galur RO hasil seleksi in vitro berdasarkan
rerata basil tanaman Rl zuriat dari masing-masing galur RO
97
Keragaan sejumlah galur Rl turunan tanaman RO hasil seleksi
in vitro berdasarkan rerata hasil tanaman R2 zuriat dari masing-
masing galur Rl
15
Halaman
99
Respons tanaman Rl-zuriat dari galur somaklon RO basil seleksi
in vitro (SC) terhadap inokulasi dengan S. rolfs;; dibandingkan
dengan tanaman kacang tanah awal (SD) yang tidak melalui
seleksi in vitro
126
Respons tanaman R2-zuriat dari galur somaklon Rl terpilih
basil seleksi in vitro (SC) terhadap inokulasi dengan S. rolft;;
dibandingkan dengan tanaman kacang tanab awal (SD) yang
tidak melalui seleksi in vitro
127
Respons masing-masing galur Rl terhadap inokulasi S. rolfsii
berdasarkan skor gejala penyakit yang ditimbulkan pada zuriat
R2-nya dibandingkan dengan kacang tanah cv. Kelinci sebagai
tanaman awal
128
XVll
DAFfARGAMBAR
No
Judu}
Halaman
I
Gejala penyakit busuk batang &lerotium pada kacang lanah.
Miselia cendawan ini menyebabkan nekrosis pada c1aun-daun
bagian bawab dan kebusukan pada pangkal balang, ginofor, dan
polong kacang lanah.
3
2
Strategi penelitian disertasi.
8
3
Isolat Sclerotium rolfsii yang digunakan· untuk inokulasi
lanaman kacang lanah (a), dan Penarnpakan lanarnan kacang
tanah berumur 3 minggu setelah tanam yang siap diinokulasi
28
(b).
4
5
6
7
8
9
10
II
Kriteria nilai skar gejala penyakit busuk batang S. rolfsii
lanaman kacang lanah.
29
Metode pengujian reaksi berbagai genotipe kacang tanah
terbadap infeksi S. rolfsii.
32
Representasi gejala penyakit busuk batang pada genotipe renlan
dan sangat renlan akibat infeksi S. rolfsii di pangkal balang
tanarnan kacang lanah.
34
Hubungan antara intensitas penyakit dengan jumlah cabang
utarna, ginofor dan polongbernas per tanaman dari 30 genotipe
kacang tanah yang diinfeksi S. rolfsii.
38
Hasil polong dari berbagai genotipe kacang lanah (a-f) yang
tergolong agak renlan (a dan b), renlan (c dan d) dan sangat
renlan (e dan f) terbadap infeksi S. rolfsii.
39
Morphologies of peanut somatic embryos from various cultivars
after being culture for approximately I year.
49
Proliferation of somatic embryo (SE) of peanut cv. Kelinci on
PI6 medium with and without S. rolfsii culture filtrates (CF).
56
PJantiet regeneration from S. rolfsii culture filtrates (CF)insensitive somatic embryo (SE) of peanut CV. KelineL
59
XVlll
No.
Judul
Halaman
12
Representative of morphological variants among RO lines of
peanut cv. Ke1inci regenerated from S. rolfsii culture filtrates
13
14
15
16
17
18
19
20
(CFHnsensitive somatic embryos.
60
Response of tested leaflets and leaves two weeks after
inoculation with S. rolfsii in detached leaf-dual culture test. The
existence of surviving leaflet tissues among inoculated leaves
indicated the presence of chimera among RO peanut lines.
61
Kriteria skoring gejala kerusakan tunas RO kacang tanah setelah
dikulturkan dalam medium MSO dengan penambahan 30%
filtrat kultur (FK) cendawan Sclerotium rolfsii selama I bulan.
73
Pengelompokan dan frekuensi
tunas
RO yang diregenerasikan
dari ES hasil seleksi in vitro yang insensitif terhadap filtrat
kultur cendawan (TC) dan dati ES yang tidak melalui seleksi in
vitro (SD) berdasarkan respons tingkat kerusakan tunas yang
ditanam dalam media MSO tanpa penambahan (-FK) atau
dengan penambahan (+FK) filtrat kultur cendawan Sclerotium
rolfsii secara in vitro.
76
Contoh respons tunas RO kacang tanah yang diregenerasikan
(A) dati embrio somatik (ES) tanpa seleksi in vitro dan (B) dati
ES hasil seleksi in vitro yang insensitif terhadap filtrat kultur
cendawan Sclerotium rolftii.
77
Contoh respnns jatingan leaflet kacang tanah tanaman awal dan
tanaman RO basil se1eksi in vitro terhadap infeksi Sclerotium
rolfsii dengan metode detached-leaf test secara semi in vitro.
78
Pengelompnkan dan frekuensi tanaman R1 zuriat galur RO yang
diregenerasikan dari ES basil seleksi in vitro yang insensitif
terhadap fillrat kultur cendawan (TC) dan tanaman kacang tanah
awal yang tidak melalui seleksi in vitro (SD) berdasarl