20
I. PENDAHULUAN
Latar Belakang
Manggis Garcinia mangostana L. merupakan salah satu tanaman buah tropika yang digemari oleh masya rakat dan dijuluki sebagai Queen of tropical fruit
Cox, 1976. Buah manggis memiliki nilai ekonomi tinggi dan mempunyai prospek yang baik untuk dikembangkan sebagai komoditi ekspor.
Berdasarkan data statistik, volume ekspor buah manggis tahun 2002 adalah 6.512,423 ton dengan nilai ekspor US 6.956.915, sedangkan volume ekspor buah
manggis tahun 2003 adalah 9.304,511 ton dengan nilai ekspor US 9.306.042 atau volume ekspor meningkat 42,8 Tabel 1 Departemen Pertanian, 2004.
Di Indonesia tanaman manggis tersebar hampir di semua kepulauan. Luas panen dari tahun ke tahun meningkat terus. Pada tahun 2002 luas panen 8.051 ha mengalami
peningkatan menjadi 9.354 ha pada tahun 2003 atau meningkat 16,2 . Begitu juga, produksi manggis terus mengalami peningkatan dari 62.055 ton pada tahun 2002
menjadi 79.073 ton pada tahun 2003 atau meningkat 27,4 Tabel 1. Tabel 1. Luas panen, produksi, produktivitas, volume dan nilai ekspor manggis di
Indonesia tahun 1999 – 2003 Ekspor Manggis
Tahun Luas Panen
Ha Produksi
ton Produktivitas
kwha Volume ton Nilai US
1999 4.124
19.174 46,49
4.743,493 3.887,816
2000 4.124
26.400 46,49
7.182,089 5.885.035
2001 4.607
25.812 56,03
4.868,528 3.953.234
2002 8.051
62.055 77,08
6.512,423 6.956.915
2003 9.354
79.073 84,53
9.304,511 9.306.042
Sumber : Departemen Pertanian, 2004 www. Deptan.go.id , download April 2004
Pada umumnya tanaman manggis di Indonesia berumur sudah tua dan sebagian besar merupakan tanaman pekarangan, kebun campuran dan ditanam pada daerah
perbukitanhutan Kusuma Verheij, 1994. Produktivitas pohon manggis di Indonesia berkisar 30-70 kg buah per pohon dan masih tergolong rendah
dibandingkan dengan Malaysia dan India yang mencapai 200-300 kg buah per pohon Yaacob Tindall, 1995. Menurut Dinas Pertanian Tanaman Pangan 2004,
21 produktivitas pohon manggis di Wanayasa Purwakarta dapat mencapai 500 kg buah
per pohon. Produktivitas yang rendah disebabkan kebun manggis tidak dikelola dengan baik. Peningkatan produksi manggis dapat ditingkatkan antara lain dengan
kultur teknis dan penggunaan klon unggul manggis. Tanaman manggis mempunyai kelemahan, yaitu : 1 fase juvenil panjang,
tanaman manggis pertama berbuah setelah berumur 10-15 tahun sejak tanam Wiebel, 1993, 2 lambatnya laju pertumbuhan bibit. Kelemahan tersebut dapat diperbaiki
melalui program pemuliaan tanaman. Menurut Poerwanto 2000 pemuliaan tanaman manggis diarahkan untuk mendapatkan sifat pertumbuhan cepat, masa juvenil
pendek, produktivitas tinggi, kualitas buah yang baik dan tahan terhadap hama dan penyakit. Rekombinasi genetik dengan teknik hibridisasi tidak dapat dilakukan
karena benang sari tidak dapat berkembang rudimenter dan serbuk sari bersifat hampa Richards, 1990b.
Biji manggis merupakan biji apomik obligat. Embrio manggis berkembang dari sel nuselus pada jaringan ovul Richard, 1990a, sehingga embrio manggis yang
muncul merupakan embrio somatik dan secara genetik mewarisi sifat sama dengan induknya Horn, 1940; Verheij Coronel, 1992. Secara teori, tidak ada keragaman
genetik pada tanaman manggis. Ternyata di lapang tanaman manggis ada keragaman, mungkin disebabkan oleh faktor lingkungan atau perubahan genetik akibat mutasi
alami Ramage et al., 2004; Supriyanto et al., 1999. Alternatif pemuliaan tanaman manggis dapat dilakukan dengan teknik induksi
mutasi. Teknik induksi mutasi sangat baik digunakan untuk tanaman yang mengalami masalah dalam rekombinasi genetik melalui hibridisasi, seperti apomiksis, sterilitas
dan inkompatibilitas Broertjes van Harten, 1988. Induksi mutasi dapat meningkatkan keragaman genetik van Harten, 1998. Keberhasilan induksi mutasi
telah banyak dilaporkan pada tanaman buah-buahan seperti jeruk, apel, pear, pisang dan anggur Broertjes van Harten, 1988. Induksi mutasi digunakan untuk
memperbaiki karakter agronomi penting tanaman buah-buahan seperti ukuran tanaman, waktu pemasakan, perubahan warna buah, dan self compatibility Donini,
1982.
22 Mutasi spontan terjadi di alam dengan frekuensi sangat rendah, yaitu 10
-6
per pembelahan sel van Harten, 1998. Frekuensi mutasi dapat ditingkatkan dengan
teknik induksi mutasi. Mutagen fisik yang sering digunakan antara lain sinar gamma ã yang bersumber dari isotop Cobalt-60
60
Co dan Caesium–137
137
Cs. Energi yang berasal dari sinar gamma dapat mengubah material genetik tanaman Broertjes
van Harten, 1988. Menurut Micke Donini 1993, pada umumnya bagian tanaman yang
diiradiasi adalah biji, sedangkan untuk tanaman yang diperbanyak secara vegetatif adalah umbi, stek, stolon, dan rimpang. Bagian tanaman tersebut merupakan jaringan
multiseluler. Apabila jaringan multiseluler diiradiasi, maka akan menghasilkan mutasi sektoral dan mutan tersebut bersifat kimera. Kimera adalah jaringan tanaman
yang mengandung sel-sel yang mengalami mutasi dan sel-sel normal, sel-sel dalam jaringan tersebut memiliki konstitusi genetik yang berbeda Broertjes, 1977.
Kelemahan mutan kimera secara genetik tidak stabil, sehingga tidak dapat diwariskan ke generasi selanjutnya. Pada jeruk terjadi kimera sektoral dimana
kulit buah terdapat dua warna, yaitu merah dan orange-kekuningan Soost, 1987. Pada apel terjadi kimera periklinal pada warna buah akibat iradiasi 80 Gy Tilney-
Basset, 1987. Induksi mutasi pada manggis dapat dilakukan pada biji atau pucuk pada bibit
tanaman secara in vitro. Harahap 2005 telah melakukan iradiasi sinar gamma pada biji manggis yang ditanam pada media MS ½ N + 5 mgl BAP. Hasil penelitian
tersebut menunjukkan terjadinya perubahan bentuk morfologi daun meliputi helaian daun lonjong menjadi memanjang, ujung daun runcing menjadi meruncing dan
terbelah, pangkal daun runcing menjadi tumpul, pinggir daun menjadi bergerigi. Perbedaan morfologi tersebut dibuktikan adanya perubahan anatomi daun, pola pita
DNA dan isozim. Planlet manggis tersebut kemungkinan masih bersifat kimera, karena biji yang diiradiasi dalam bentuk jaringan multiselular. Cara mendapatkan
mutan solid dari jaringan kimera dapat dilakukan dengan melakukan subkultur berulang. Namun pada planlet manggis sangat sulit melakukan subkultur berulang,
karena planlet manggis muncul secara bergerombol membentuk tunas multipel dan
23 sulit dipisahkan, subkultur dengan memisahkan ruas batang sangat sulit, daya
regenerasinya rendah sehingga kemungkinan berhasilnya rendah dan membutuhkan waktu yang lama.
Mutan solid dapat diperoleh secara langsung, jika bagian yang diiradiasi berupa kalus, suspensi sel, embrio somatik atau protoplas Maluszynski et al.,
1995. Kelemahannya ialah bagian tersebut memiliki daya regenerasi yang rendah van Harten, 1998. Oleh karena itu, daya regenerasi harus ditingkatkan dengan
mencari protokol yang baku dengan modifikasi medium dan zat pengatur tumbuh yang digunakan. Selain bagian tersebut, mutan solid dapat diperoleh dari eksplan
daun yang diiradiasi selanjutnya diregenerasikan menjadi tunas adventif, karena tunas adventif berasal dari sel epidermis Broertjes van Harten, 1988. Skema
kerangka pemikiran penelitian induksi mutasi manggis in vitro tersaji dalam Gambar 1.
Iradiasi γ
mutan kimera biji manggis pucuk in vitro
subkultur berulang kalus nodular kelemahan daya regenerasi pada manggis sulit dari eksplan daun rendah
dilakukan
Iradiasi γ
mutan solid kalus nodular peningkatan daya
teriradiasi regenerasi
tunas adventif
mutan solid Gambar 1. Skema kerangka pemikiran penelitian induksi mutasi manggis in vitro
Untuk mendapatkan mutan solid manggis bagian tanaman yang diiradiasi harus berupa kalus, suspensi sel, atau embrio somatik. Oleh karena itu, pada penelitian ini
dikembangkan tipe regenerasi manggis in vitro untuk mendapatkan mutan solid.
24 Ada beberapa opsi tipe regenerasi tanaman yang dikembangkan dengan urutan
prioritas sebagai berikut, yaitu : 1 embriogenesis somatik atau suspensi sel, 2 organogenesis tidak langsung pembentukan tunas dari kalus nodular, 3
organogenesis langsung pembentukan tunas dari daun dan 4 perkecambahan biji. Namun dalam penelitian pendahuluan, regenerasi tanaman melalui embrio somatik
atau suspensi sel tidak berhasil dikembangkan, hanya tiga tipe regenerasi tanaman yang berhasil dikembangkan, yaitu organogenesis tidak langsung, organogenesis
langsung dan perkecambahan biji. Dibandingkan dua tipe regenerasi lain, organogenesis tidak langsung memberikan peluang lebih besar untuk mendapatkan
mutan solid. Oleh karena itu, tipe regenerasi ini yang digunakan untuk penelitian induksi mutasi manggis in vitro. Perkecambahan biji dan organogenesis langsung
dikembangkan hanya untuk mendukung organogenesis tidak langsung. Goh et al. 1994 menyatakan bahwa pembentukan tunas adventif manggis
dapat berasal dari eksplan daun setelah ditanam pada medium WPM Woody Plant Medium
+ 22,2 µM BAP Benzilaminopurin. Sedangkan Te-chato Lim 2000 menyatakan bahwa induksi kalus nodular manggis in vitro setelah ditanam pada
medium MS Murashige Skoog’s yang dilengkapi 2,22 µM TDZ thidiazuron dan 2,25 µM BAP mencapai 34 , sedangkan regenerasi tanaman dari kalus nodular
tersebut pada medium WPM dengan konsentrasi 0,44 µM BAP setelah tiga minggu mencapai 8,39 .
Induksi mutasi pada tanaman dapat dilakukan dengan mutagen fisik seperti sinar X, sinar gamma, partikel beta dan neutron cepat. Namun mutagen fisik yang
paling banyak digunakan pada tanaman adalah sinar gamma, karena frekuens i mutasinya tinggi dan mudah diaplikasikan dibandingkan mutagen fisik lainnya.
Iradiasi sinar gamma dapat menyebabkan perubahan pada tanaman dan meningkatkan keragaman genetik tanaman. Pada penelitian ini, kalus nodular akan
diiradiasi dengan sinar gamma selanjutnya kalus nodular tersebut akan diregenerasikan menjadi tunas.
Untuk mendeteksi regeneran akibat iradiasi sinar gamma dapat diketahui melalui perubahan struktur anatomi daun, baik pada irisan paradermal maupun
25 transversal. Selain itu, deteksi mutan dilakukan untuk mengetahui pola pita DNA 22
regeneran mutan dan kontrol dengan analisis RAPD Random Amplified Polymorphyc DNA
dan mengetahui keragaman genetik berdasarkan analisis dendogram.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian secara umum adalah memperoleh mutan-mutan solid manggis yang memiliki laju pertumbuhan yang cepat dan perakaran yang baik.
Sedangkan tujuan penelitian secara khusus adalah 1 mengembangkan tipe regenerasi tanaman manggis in vitro meliputi : organogenesis tidak langsung,
organogenesis langsung dan perkecambahan biji untuk menunjang pemuliaan mutasi in vitro
, 2 mengembangkan teknik induksi mutasi dengan iradiasi sinar gamma pada manggis in vitro untuk memperoleh mutan solid, 3 mempelajari perubahan struktur
anatomi daun manggis in vitro akibat iradiasi sinar gamma, dan 4 mendeteksi mutan manggis in vitro berdasarkan analisis RAPD dan mengetahui keragaman
genetik manggis akibat iradiasi sinar gamma.
Strategi Penelitian
Untuk mencapai tujuan tersebut, strategi penelitian yang ditempuh sebagai berikut: 1 Studi regenerasi tanaman manggis meliputi perkecambahan biji,
organogenesis langsung dan tidak langsung. Protokol yang baku tentang organogenesis tidak langsung akan digunakan untuk induksi mutasi in vitro. 2
Induksi mutasi dengan sinar gamma pada kultur in vitro manggis. 3 Regeneran mutan manggis di deteksi perubahannya berdasarkan anatomi pada daun. 4
Analisis RAPD. Seleksi mutan berdasarkan sifat-sifat agronomis tidak dapat dilakukan mengingat keterbatasan waktu dalam penelitian disertasi ini ditunjukan
dalam garis terputus-putus. Skema penelitian pemuliaan induksi mutasi pada manggis in vitro disajikan pada Gambar 2.
26 Hibridisasi tidak mungkin Manggis
Keragaman ge netik dilakukan apomik obligat sempit
≈ tipe regenerasi tanaman
Perkecambahan Organogenesis biji
langsung Rekayasa
Organogenesis Induksi mutasi genetik tidak langsung dengan sinar gamma
Keragaman genetik tanaman luas
Marka RAPD Fenotipik
morfologi Anatomi histologi
Identifikasi mutan putatif
Sifat
2
Agronomis seleksi mutan
putatif Klon unggul
Gambar 2. Skema penelitian pemuliaan induksi mutasi pada manggis in vitro
garis putus = tidak dilakukan
27
Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian secara umum adalah untuk memperoleh mutan- mutan manggis yang memiliki laju pertumbuhan yang cepat dan perakaran yang baik.
Sedangkan manfaat penelitian secara khusus adalah: 1. Penelitian tentang studi regenerasi tanaman manggis in vitro akan diperoleh
protokol baku yang dapat digunakan untuk menunjang program pemuliaan mutasi in vitro
khususnya memperoleh mutan solid, transformasi genetik, variasi somaklonal, dan kriopreservasi atau perbanyakan tanaman secara cepat.
2. Teknik induksi mutasi sangat bermanfaat untuk mendapatkan mutan- mutan putatif yang memiliki pertumbuhan cepat dan meningkatkan keragaman genetik
manggis. Teknik ini dapat digunakan khususnya tanaman manggis dan umumnya tanaman tahunan.
3. Studi anatomi daun sangat bermanfaat untuk mengetahui perubahan pada jaringan daun akibat iradiasi sinar gamma dan memberikan bukti tentang adanya
perbedaan atau variasi dari regeneran yang diiradiasi sehingga dapat diidentifikasi sebagai mutan.
4. Analisis RAPD sangat bermanfaat untuk mendeteksi mutan- mutan putatif manggis dan mengetahui keragaman genetik manggis akibat iradiasi sinar gamma.
28
II. TINJAUAN PUSTAKA
Kategori