Penggunaan Spermin dalam Regenerasi Tanaman pada Kultur Antera Beberapa Aksesi Padi Gogo
r--
Bul. Agron. (32) (2) 21 - 24 (2004)
.
!
1
i
I
Penggunaan Spermin dalam Regenerasi Tanaman
pada Kultur Antera Beberapa Aksesi Padi Gogo
i
i
[
Use of Spermidine in Plant Regeneration
of Upland Rice Anther Culture
~
Bambang s. Purwokol*
Diterima 27 Januari 2004/Disetujui 29 Juli 2004
..f
,.
,.
ABSRACT
Theobjectiveof the researchwas to determineantherculture ability of 7 rice accessionsin an improvedmedia
supplementedwith spermine. The sevenaccessionswere Hawara Bunar, Grogol, Sigundil. Krowal. CT-650-24-J-3.
Lembayau.dan Mendali. Media N6 was usedfor callus inductionand MS was usedfor regeneration. Both mediawas
supplementedwith spermineat J0-4M. Result of the experimentshowedthat Grogol. Sigundil. and Lembayaugave
greenplantlet. Sigundil and Mendali possessedhighestanther culture ability and therefore best suitedfor parent in
rice breedinginvolving anther culture technique.
Keywords: Anther culture, Spermine,Upland rice, Greenplant
PENDAHULUAN
I
i
Haploid ganda mempunyai potensi besar dalam
memperpendek
waktu yang diperlukanuntuk mendapatkan galur homozigosdibandingkanmetode pemuliaan
konvensional(Dewi dan Purwoko, 2001). Kultur antera
yang dapat menghasilkan tanaman haploid dari
mikrospora lewat androgenesissejauh ini merupakan
teknik yang paling efisien untuk memproduksitanaman
haploid ganda di berbagai spesies terutama anggota
farnili Gramineae. Brassicaceae. dan Solanaceae
(Logue, 1996). Tanaman haploid pada padi dapat
terinduksi menjadi haploid ganda secaraspontanatau
diinduksi dengankolkisin dan pemangkasan/rattooning.
'.'eknik kullur antera Lelahdipakai secararutin dalam
pemuliaanpadi di Cina dan Korea.
Permasalahanyang dihadapi dalam kultur antera
padi subspeciesindica ialah sedikitnya tanamanhijau
dan banyaknyatanamanalbino yang diregenerasikan.
Bam-baru ini Purwoko et al. (2001a) melaporkan
poliarnin dapat meningkatkanjumlah tanaman hijau
yang dapat diregenerasikanpada kultur antera padi
tanaman model. Pada percobaan tersebut 10-4 M
sperrninmerupakanpoliamin terbaik dalam meningkatkanregenerasitanamanhijau. Pemberianpoliamin pada
tahapinduksi dan regenerasimerupakanmetodeterbaik
dalam meningkatkan regenerasi tanaman hijau
(Purwoko,2001;Purwokoetal., 200Ib).
I
Star Pengajar Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor,
Jalan Meranti, Kampus Darmaga, Bogor 16680,
Telp/Fax : (0251) 629353 Email: agronipb@indo,net.id.
I
(* Penulis untuk korespondensi)
Penggunaan Spennin dalam Regenerasi Tanaman pada ...
I
i
!
t
Dalam pemuliaan tanamanmelalui kultur antera,
daya kultur tanaman tetua akan menentukankeberhasilan regenerasi tanaman hijau pada Fl yang
anteranyabiasa digunakan sebagaieksplan (Dewi dan
Purwoko, 2001). Oleh karena itu informasi tentang
daya kultur aksesiatau landrasperlu diketahui sebagai
informasidalampemilihantetua.
Produksipadi dalambeberapatahunterakhirini
mengalamistagnasidan fluktuasi. Kenaikan produksi
tidak 1agisecepatyang terjadi padaperiode 1970-1990.
Disamping'itu, penguranganlahan suburdi pantaiutara
Jawa mencapaitahap yang mengkhawatirkan. Alternatif peningkatanproduksi padi dihadapkanpadatanah
yang kurang subur dan berupa lahan kering.
Permasalahanpacta laha!! lersebul lerulallIa ialah
kekeringan,tanah masam,dan tingkat Al yang tinggi.
Institut PertanianBogor (IPB), Balitpa, dan Balitbiogen
telah melakukankarakterisasiaksesiyang tolerantanah
masamdan keracunanAI. Sejauh ini, aksesitersebut
belumbanyakdiketahuidayakultur anteranya.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahuidaya
kultur antera beberapa aksesi padi toleran tanah
masarn/
Al pada media kultur antera yang diberi zat
pengatur tumbuh spermin. Hasil percobaan ini
diharapkan bermanfaat bagi pemilihan tetua dalam
pemuliaanpadi melalui kultur antera.
21
-
-
--,~~
,
Bul.
Agron,
(32)
(2)
21 -
24
(2004)
,,:;'~;,~;
",;",;
BAHAN DAN METODE
Penelitian dilaksanakan di laboratorium kultur
jaringan, Kelti Biologi Molekuler, di Balai Penelitian
Bioteknologi dan Sumberdaya Genetika Pertanian
(Balitbiogen), pactatabun 2001. Bahan yang digunakan
dalam penelitian ini ialah 7 aksesi padi toleran tanah
masam/Al, serta media kultur antera yang terdiri dari
media induksi kalus N6 (Chu, 1978) + 2.0 mgil NAA +
0.5 mgil Kinetin (Alemanno dan Guiderdoni, 1994),
media regenerasi MS (Murashige dan Skoog, 1962) +
0.5mgil NAA +2.0 mg/l Kinetin (Alemanno dan
Guiderdoni, 1994), dan media pengakaran MS + 0.5
mgil IBA (Dewi et al., 1994). Pacta media induksi dan
regenerasi ditambahkan sperrnin 10-4M (Purwoko, 2001,
Purwoko et al., 2001a,).
Perlakuan meliputi ketujuh aksesi bahan penelitian, yaitu Hawara Bunar, Grogol, Sigundil, Krowal,
CT-650-24-1-3, Lembayau, dan Mendali. Setiap perlakuan terdiri atas 15 petri yang masing-masing berisi
25 spikelet (:t 150 antera). Pengakaran menggunakan
media MS (Dewi et al., 1994). Pemadat yang digunakan ialah phytagelTM 3.5 gil.
Sukrosa digunakan
sebagai sumber karbohidrat, berturut-turut pacta media
induksi (N6) 60 gil, media regenerasi (MS) 40 gil, dan
media pengakaran (MS) 30 gil.
Penanaman padi clan pengambilan sample antera
mengikuti metode Purwoko et al. (2001a). Tahapan
persiapan dan pengkulturan yang meliputi sterilisasi,
inokulasi antera, pernindahan kalus dan aklimatisasi
plantlet mengikuti metode Dewi et al. (1994).
Pengamatan yang dilakukan meliputi jurnlah antera,
jurnlah kalus, jurnlah kalus menghasilkan tanaman,
jurnlah tanaman hijau, albino dan total. Dari data
tersebut dihitung persentase antera menghasilkan
tanaman, persentase kalus menghasilkan tanaman,
persentase tanaman hijau dan albino, persentase
tanaman hijau terhadap antera, persentasetanaman hijau
terhadap jurnlah kalus dan rasio tanaman hijau per kalus
menghasilkan tanaman.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Jurnlah antera yang dikulturkan pactatujuh aksesi
berkisar antara 126-149. Antera menghasilkan tanarnan
bervariasi antara 1.8-35.6, sedangkan persentase antera
menghasilkan kalus berkisar antara 1.4-26.0 % (Tabel
1).
Terlihat faktor genotipe sangat berpengaruh
terhadap kalus yang dihasilkan. Dilihat dari jurnlah
antera menghasilkan kalus dan persentase antera
menghasilkan kalus, Grogol, Sigundil dan Lembayau
menunjukkan responyang terbaik.
Tabel 1. Respon antera menghasilkan kalus pada kultur antera berbagai aksesi padi'
Aksesi
Jurnlah antera
Antera menghasilkan kalus
% Antera menghasilkan kalus
145.3
132.0
149.8
144.1
126.8
3.7
15.6
35.6
2.9
1.8
2.5
11.8
24.2
2.1
1.4
Lembayau
141.2
36.4
26.0
Mendali
141.4
5..5
3.7
Hawara Bunar
Grogol
Sigundil
Krowal
CT -650-24-1-3
1\
,i
)
l.
;':;;
;i~!
Jurnlah kalus yang dihasilkan ketujuh aksesi yang
dikulturkan berkisar antara 2.9 sampai 90.0, sedangkan
persentase kalus terhadap antera berkisar antara 2.3
sampai 64.4 (Tabel 2). Ketiga aksesi yang mempunyai
antera yang berespon baik (Grogol, Sigundil dan
Lembayau) juga menunjukkan jurnlah kalus dan persen
kalus terhadap antera yang terbaik. Tidak setiap kalus
menghasilkan tanarnan. Pacta penelitian ini, jurnlah
kalus menghasilkan tanaman relatif rendah berkisar
antara 0.3-5.5, sementarapersentase kalus menghasilkan
tanaman berkisar antara 1.9-50.3. Pactavariabel jurnlah
kalus menghasilkan tanaman, Sigundil memberikan
respon yang terbaik, namun tidak diikuti dengan
persentase kalus menghasilkan tanaman. Persen kalus
menghasilkan tanaman tertinggi dicapai oleh Hawara
22
~
.,
,.,=;."giC:::",
1:'i~;f~~
Bunar dan Mendali, namun kedua aksesi mempunyai
jurnlah kalus yang menghasilkan tanaman rendah.
Variasi jurnlah dan persentase kalus antar genotipe juga
ditemukan pacta kultur antera aksesi padi toleran
naungan (Sasrnita dan Purwoko, 2002).
Dilihat dati tanaman total yang dihasilkan,
Sigundil dan Mendali mencapai jurnlah yang tertinggi,
berturut-turut 20.1 dan 19.0 tanaman (Tabel 3). Hal ini
juga diikuti oleh jurnlah tanaman hijau yang tinggi,
berturut-turut 13.9 dan 13.7 tanaman dan persentase
tanaman hijau 73.4 dan 65.6. Satu aksesi lain yang
menghasilkan tanaman hijau ialah Grogol.
Empat
aksesi tidak menghasilkan tanaman hijau (0%) dan
hanya menghasilkan tanaman albino (100%).
BambangS. Purwoko
(;~";.l
,;'"jc'c,
~
Bul. Agron. (32) (2) 21 - 24 (2004)
Tabel 2. ResponpengkalusandaDkalus menghasilkantanamanpadakultur anteraberbagaiaksesipadi
Aksesi
f
,
Jumlahkalus
HawaraBunar
Grogol
Sigundil
Krowal
CT-650-24-1-3
4.3
26)
90.0
4.2
2.9
Lembayau
89.9
Mendali
Persenkalusterhadap Jumlahkalusmenghasilkan % Kalus menghasilkan
antera
tanaman
tanaman
3.0
19.6
61.1
3.0
2.3
64.4
4.7
6.9
2.0
2.0
5.5
1.3
0.3
50.2
8.9
7.8
33.9
22.2
1.5
1.9
2.1
50.3
~%'1
Tabe13. Responregenerasitanamanpadakultur anteraberbagaiaksesipadi
Ak
.
seSl
Jumlahtanaman Jumlahtanaman % Tanaman
total
hijau
hijau
Jumlahtanaman
albino
% Tanaman
albino
HawaraBunar
Grogol
Sigundil
8.9
4.3
20.1
0
0.2
13.9
0
2.9
73.4
8.9
4.1
6.1
100
97.1
26.6
Lembayau
Mendali
4.1
19.0
0
13.7
0
65.6,
4.1
5.3
100
34.4
Krowal
CT-650-24-1-3
3.1
0.7
0 '
0 ;
Persentasetanamanhijau terhadap kalus menunjukkan tingkat regenerasitanamansedangkanpersentase
tanamanhijau terhadap jumlah antera menunjukkan
kemampuanantera menghasilkantanaman hijau
(SasmitadaD Purwoko, 2002) yang sekaligus mencerminkan tingkat efisiensi kultur antera suatu genotype.
Berhubungempat aksesi tidak menghasilkantanaman
hijau, hanya tiga aksesi yang secarakuantitatif dapat
dibandingkan tingkat efisiensi kulturnya. Sigundil
mempunyaipersentasetanamanhijau terhadapjumlah
kalus sebesar17.69 (Tabel 4), Mendali 188.65, daD
Grogol 0.65. Rasio tanaman hijau terhadap kalus
0
0
3.1
0.7
100
100
menghasilkantanaman terbaik dicapai oleh Mendali
(4.61). Persentanamanhijau terhadapjumlah antera
pada Sigundil daDMendali relatif tinggi yaitu berturutturut 9.31 daD 9.19 sedangkanpada Grogol relatif
rendahyaitu 0.17.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa tidak
semuapadi subspeciesindica memiliki respon kultur
antera rendah. Persentasetanaman hijau terhadap
jumlah anterapada Sigundil daDMendali (> 9%) jauh
lebih tinggi dibanding basil penelitian sebelurnnya
(Ishak daDDwimahyani, 1997; Masyhudi et al., 1997;
SasmitadaDPurwoko,2002).
Tabe14. Efisiensikultur anterapadaberbagaiaksesipadi
Ak
I
..
.
seSl
HawaraBunar
Grogol
Sigundil
Krowal
CT-650-24-1-3
Lembayau
Mendali
% Tanamanhijau/
jumlah kalus
Tanamanhijau/kalus
menghasilkantanaman
% Tanamanhijau/
juri11ahantera
0
0.65
17.69
0
0
0
188.65
0
0.07
3.17
0
0
0
4.61
0
0.17
9.31
0
0
0
9.19
Genotipe daD komposisi media yang digunakan
mempengaruhiinduksi kalus daD regenerasitanaman
melalui kultur antera (Masyhudi et al., 1997; Niizeki,
1997). Purwoko (2001) melaporkan penambahan
Penggunaan
SpemJin
dalamRegenerasi
Tanaman
pada. ..
-"'~1
'.'
.""
~~
sperminpada media induksi daDregenerasimerupakan
metode terbaik dalam meningkatkan tanaman hijau.
Dalam penelitian ini, tiga genotipedapatmenghasilkan
tanaman hijau. Persentasetanaman hijau terhadap
.~IIIIIII
23
..
.-
1
J
.
Bul. Agron.
~~-'---'
(32) (2) 21 - 24 (2004)
~,!;~.~,{'.
jumlah tanaman total pada Sigundil daD Mendali
terrnasuksangattinggi.
Ketiga aksesi sumber toleransi terhadap Al
(Sigundil, Mendali, daD Grogol) dapat digunakan
sebagaisalah satu tetua untuk memperoleh tanaman
sumber eksplan bagi keperluan kultur antera karena
ketiganyadapatmenghasilkantanamanhijau. Menurut
Chung (1992) serta Sopory daD Munshi (1996) tetua
yang akan digunakandalam bahan persilanganuntuk
menghasilkaneksplan bagi kultur antera sebaiknya
dipilih daTitanamanyang dapat menghasilkantanaman
hijau dibandingkandengan yang dapat menghasilkan
kalusyangbanyak.
KESIMPULAN
Sigundil, Mendali, daD Grogol dapat digunakan
sebagaitetua dalam pemuliaan tanaman padi dengan
teknik kultur antera. Pemberian spermin dapat
menghasilkan tanaman hijau pada ketiga genotipe
tersebut. Pada padi subspesies indica, genotipe
mernpunyaipengaruhyang kuat dalam responterhadap
kultur antera.
Ii
"
UCAPAN
::!
;i
TERIMA
KASIH
Penulis mengucapkan terima
kasih kepada
Ditbinlitabmas, Ditjen Pendidikan Tinggi atas
pendanaan penelitian ini. Ucapan terimakasih
disarnpaikankepada Dr. Iswari S. Dewi dan Kelti
Biologi Molekuler, Balitbiogen yang mernfasilitasi
percobaanini.
.
DAFT AR rUST AKA
Alemanno,L., E. Guiderdoni. 1994. Increaseddoubled
haploid plant regenerationfrom rice (Oryza sativa
L.) anther culture on colchicines-supplemented
media. PlantCell Rep. 13:432-436.
Chu, C.C. 1978. The N6 medium and its applications
to antherculture of cereal crops. In: Proc. Symp.
On Plant Tissue Culture. 23-30 May 1978.
SciencePress,Peking,China,.
ChungG.S. 1992. Anther culture for rice improvement
in Korea. In: K. Zheng, T. Murashige (eds).
Anther Culture for Rice Breeders. Seminar and
Training for Rice Anther Culture at Hangzhou,
China,p. 8 - 37.
"°"' (-,,' i..,:
.n,'-,)
.
regenerasikultur antera padi (Oryza sativa L.).
RisalahHasil PenelitianTanamanPangan2: 136143.
Dewi, I.S, B.S. Purwoko. 2001. Kultur antera untuk
mendukung program pemuliaan tanaman padi.
Bul. Agron. 29: 59-63.
Ishak, I. Dwimahyani. 1997. Induksi kalus daD
regenerasitanaman daTi kultur antera padi vaT
Arias. J. Biotek. Pertan.2:44-48.
Logue, S.J. 1996. Genetic Stability in Microsporederived Doubled Haploids. In: SM Jain, S.K.
Sopory, R.E. Veilleux (eds). In Vitro Haploid
Productionin Higher Plants.Vol. 2. Applications.
Kluwer Acad. Publ. Netherlands.p. 1-51.
Masyhudi, M.F., T. Suwito, S. Rianawati, I.S. Dewi.
1997. Regenerasikultur anterabeberapavarietas
tanamanpadi sawah. J. Penel.Pertan.16:22-25.
Mw;ashige,T., F. Skoog. 1962. A revised medium for
rapid growth and bioassay with tobacco tissue.
Physiol.Plant. 15:473-497.
Niizeki,
Penelitian ini didanai oleh Hibah Bersaing VIII.
, !
"
~
H.
1997.,
Anther
(Pollen)
Culture.
In:
T.
Matsuo, Y. Futsuhara, F. Kikuchi, and H.
Yamaguchi (eds). Science of the Rice Plant. Vol
3. Food Agric. Policy Res.Centre,Tokyo. p.69l704.
Purwoko, B.S. 2001. Pengaruhaplikasi sperminpada
tahap kultur berbedaterhadapregenerasitanaman
padakultur anterapadi. J. Biosains6: 43-48.
Purwoko, B.S, A.W.
. Osman, I.S. Dewi. 2001a.
Poliaminameningkatkanregenerasitanamanhijau
padakultur anterapadi (Oryzasativa L.) cv. Taipei
309. Hayati 8: 117-130.
Purwoko,B.S, A. Mufida, I.S. Dewi. 2001b. Pengaruh
putresin terhadap induksi kalus dan regenerasi
tanaman padi (Oryza sativa L.) melalui kultur
antera. J. TanamanTropika 4: 88-96.
Sasmita,P., B.S. Purwoko. 2002. Kultur anterapadi
gogo (Oryza sativa subsp.Indica). J. Agrikultura
13:137-142.
Sopory, S.K., M. Munshi. 1996. Anther Culture. In:
S.M. Jain, S.K. Sopory, R.E. Veilleux (eds). In
Vitro Haploid Productionin Higher Plants. Vol. I.
FundamentalAspectsand Methods. Kluwer Acad.
Publ. Netherlands.p. 145-176.
Dewi, I.S., A.D. Ambarwati, M.F. Masyhudi, T.
Soewito, Suwarno. 1994. Induksi kalus daD
24
="
.£
Bambang
S.Purwoko
II~IIIII.-
'.
o~§-
-'
r--
Bul. Agron. (32) (2) 21 - 24 (2004)
.
!
1
i
I
Penggunaan Spermin dalam Regenerasi Tanaman
pada Kultur Antera Beberapa Aksesi Padi Gogo
i
i
[
Use of Spermidine in Plant Regeneration
of Upland Rice Anther Culture
~
Bambang s. Purwokol*
Diterima 27 Januari 2004/Disetujui 29 Juli 2004
..f
,.
,.
ABSRACT
Theobjectiveof the researchwas to determineantherculture ability of 7 rice accessionsin an improvedmedia
supplementedwith spermine. The sevenaccessionswere Hawara Bunar, Grogol, Sigundil. Krowal. CT-650-24-J-3.
Lembayau.dan Mendali. Media N6 was usedfor callus inductionand MS was usedfor regeneration. Both mediawas
supplementedwith spermineat J0-4M. Result of the experimentshowedthat Grogol. Sigundil. and Lembayaugave
greenplantlet. Sigundil and Mendali possessedhighestanther culture ability and therefore best suitedfor parent in
rice breedinginvolving anther culture technique.
Keywords: Anther culture, Spermine,Upland rice, Greenplant
PENDAHULUAN
I
i
Haploid ganda mempunyai potensi besar dalam
memperpendek
waktu yang diperlukanuntuk mendapatkan galur homozigosdibandingkanmetode pemuliaan
konvensional(Dewi dan Purwoko, 2001). Kultur antera
yang dapat menghasilkan tanaman haploid dari
mikrospora lewat androgenesissejauh ini merupakan
teknik yang paling efisien untuk memproduksitanaman
haploid ganda di berbagai spesies terutama anggota
farnili Gramineae. Brassicaceae. dan Solanaceae
(Logue, 1996). Tanaman haploid pada padi dapat
terinduksi menjadi haploid ganda secaraspontanatau
diinduksi dengankolkisin dan pemangkasan/rattooning.
'.'eknik kullur antera Lelahdipakai secararutin dalam
pemuliaanpadi di Cina dan Korea.
Permasalahanyang dihadapi dalam kultur antera
padi subspeciesindica ialah sedikitnya tanamanhijau
dan banyaknyatanamanalbino yang diregenerasikan.
Bam-baru ini Purwoko et al. (2001a) melaporkan
poliarnin dapat meningkatkanjumlah tanaman hijau
yang dapat diregenerasikanpada kultur antera padi
tanaman model. Pada percobaan tersebut 10-4 M
sperrninmerupakanpoliamin terbaik dalam meningkatkanregenerasitanamanhijau. Pemberianpoliamin pada
tahapinduksi dan regenerasimerupakanmetodeterbaik
dalam meningkatkan regenerasi tanaman hijau
(Purwoko,2001;Purwokoetal., 200Ib).
I
Star Pengajar Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor,
Jalan Meranti, Kampus Darmaga, Bogor 16680,
Telp/Fax : (0251) 629353 Email: agronipb@indo,net.id.
I
(* Penulis untuk korespondensi)
Penggunaan Spennin dalam Regenerasi Tanaman pada ...
I
i
!
t
Dalam pemuliaan tanamanmelalui kultur antera,
daya kultur tanaman tetua akan menentukankeberhasilan regenerasi tanaman hijau pada Fl yang
anteranyabiasa digunakan sebagaieksplan (Dewi dan
Purwoko, 2001). Oleh karena itu informasi tentang
daya kultur aksesiatau landrasperlu diketahui sebagai
informasidalampemilihantetua.
Produksipadi dalambeberapatahunterakhirini
mengalamistagnasidan fluktuasi. Kenaikan produksi
tidak 1agisecepatyang terjadi padaperiode 1970-1990.
Disamping'itu, penguranganlahan suburdi pantaiutara
Jawa mencapaitahap yang mengkhawatirkan. Alternatif peningkatanproduksi padi dihadapkanpadatanah
yang kurang subur dan berupa lahan kering.
Permasalahanpacta laha!! lersebul lerulallIa ialah
kekeringan,tanah masam,dan tingkat Al yang tinggi.
Institut PertanianBogor (IPB), Balitpa, dan Balitbiogen
telah melakukankarakterisasiaksesiyang tolerantanah
masamdan keracunanAI. Sejauh ini, aksesitersebut
belumbanyakdiketahuidayakultur anteranya.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahuidaya
kultur antera beberapa aksesi padi toleran tanah
masarn/
Al pada media kultur antera yang diberi zat
pengatur tumbuh spermin. Hasil percobaan ini
diharapkan bermanfaat bagi pemilihan tetua dalam
pemuliaanpadi melalui kultur antera.
21
Bul. Agron. (32) (2) 21 - 24 (2004)
.
!
1
i
I
Penggunaan Spermin dalam Regenerasi Tanaman
pada Kultur Antera Beberapa Aksesi Padi Gogo
i
i
[
Use of Spermidine in Plant Regeneration
of Upland Rice Anther Culture
~
Bambang s. Purwokol*
Diterima 27 Januari 2004/Disetujui 29 Juli 2004
..f
,.
,.
ABSRACT
Theobjectiveof the researchwas to determineantherculture ability of 7 rice accessionsin an improvedmedia
supplementedwith spermine. The sevenaccessionswere Hawara Bunar, Grogol, Sigundil. Krowal. CT-650-24-J-3.
Lembayau.dan Mendali. Media N6 was usedfor callus inductionand MS was usedfor regeneration. Both mediawas
supplementedwith spermineat J0-4M. Result of the experimentshowedthat Grogol. Sigundil. and Lembayaugave
greenplantlet. Sigundil and Mendali possessedhighestanther culture ability and therefore best suitedfor parent in
rice breedinginvolving anther culture technique.
Keywords: Anther culture, Spermine,Upland rice, Greenplant
PENDAHULUAN
I
i
Haploid ganda mempunyai potensi besar dalam
memperpendek
waktu yang diperlukanuntuk mendapatkan galur homozigosdibandingkanmetode pemuliaan
konvensional(Dewi dan Purwoko, 2001). Kultur antera
yang dapat menghasilkan tanaman haploid dari
mikrospora lewat androgenesissejauh ini merupakan
teknik yang paling efisien untuk memproduksitanaman
haploid ganda di berbagai spesies terutama anggota
farnili Gramineae. Brassicaceae. dan Solanaceae
(Logue, 1996). Tanaman haploid pada padi dapat
terinduksi menjadi haploid ganda secaraspontanatau
diinduksi dengankolkisin dan pemangkasan/rattooning.
'.'eknik kullur antera Lelahdipakai secararutin dalam
pemuliaanpadi di Cina dan Korea.
Permasalahanyang dihadapi dalam kultur antera
padi subspeciesindica ialah sedikitnya tanamanhijau
dan banyaknyatanamanalbino yang diregenerasikan.
Bam-baru ini Purwoko et al. (2001a) melaporkan
poliarnin dapat meningkatkanjumlah tanaman hijau
yang dapat diregenerasikanpada kultur antera padi
tanaman model. Pada percobaan tersebut 10-4 M
sperrninmerupakanpoliamin terbaik dalam meningkatkanregenerasitanamanhijau. Pemberianpoliamin pada
tahapinduksi dan regenerasimerupakanmetodeterbaik
dalam meningkatkan regenerasi tanaman hijau
(Purwoko,2001;Purwokoetal., 200Ib).
I
Star Pengajar Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor,
Jalan Meranti, Kampus Darmaga, Bogor 16680,
Telp/Fax : (0251) 629353 Email: agronipb@indo,net.id.
I
(* Penulis untuk korespondensi)
Penggunaan Spennin dalam Regenerasi Tanaman pada ...
I
i
!
t
Dalam pemuliaan tanamanmelalui kultur antera,
daya kultur tanaman tetua akan menentukankeberhasilan regenerasi tanaman hijau pada Fl yang
anteranyabiasa digunakan sebagaieksplan (Dewi dan
Purwoko, 2001). Oleh karena itu informasi tentang
daya kultur aksesiatau landrasperlu diketahui sebagai
informasidalampemilihantetua.
Produksipadi dalambeberapatahunterakhirini
mengalamistagnasidan fluktuasi. Kenaikan produksi
tidak 1agisecepatyang terjadi padaperiode 1970-1990.
Disamping'itu, penguranganlahan suburdi pantaiutara
Jawa mencapaitahap yang mengkhawatirkan. Alternatif peningkatanproduksi padi dihadapkanpadatanah
yang kurang subur dan berupa lahan kering.
Permasalahanpacta laha!! lersebul lerulallIa ialah
kekeringan,tanah masam,dan tingkat Al yang tinggi.
Institut PertanianBogor (IPB), Balitpa, dan Balitbiogen
telah melakukankarakterisasiaksesiyang tolerantanah
masamdan keracunanAI. Sejauh ini, aksesitersebut
belumbanyakdiketahuidayakultur anteranya.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahuidaya
kultur antera beberapa aksesi padi toleran tanah
masarn/
Al pada media kultur antera yang diberi zat
pengatur tumbuh spermin. Hasil percobaan ini
diharapkan bermanfaat bagi pemilihan tetua dalam
pemuliaanpadi melalui kultur antera.
21
-
-
--,~~
,
Bul.
Agron,
(32)
(2)
21 -
24
(2004)
,,:;'~;,~;
",;",;
BAHAN DAN METODE
Penelitian dilaksanakan di laboratorium kultur
jaringan, Kelti Biologi Molekuler, di Balai Penelitian
Bioteknologi dan Sumberdaya Genetika Pertanian
(Balitbiogen), pactatabun 2001. Bahan yang digunakan
dalam penelitian ini ialah 7 aksesi padi toleran tanah
masam/Al, serta media kultur antera yang terdiri dari
media induksi kalus N6 (Chu, 1978) + 2.0 mgil NAA +
0.5 mgil Kinetin (Alemanno dan Guiderdoni, 1994),
media regenerasi MS (Murashige dan Skoog, 1962) +
0.5mgil NAA +2.0 mg/l Kinetin (Alemanno dan
Guiderdoni, 1994), dan media pengakaran MS + 0.5
mgil IBA (Dewi et al., 1994). Pacta media induksi dan
regenerasi ditambahkan sperrnin 10-4M (Purwoko, 2001,
Purwoko et al., 2001a,).
Perlakuan meliputi ketujuh aksesi bahan penelitian, yaitu Hawara Bunar, Grogol, Sigundil, Krowal,
CT-650-24-1-3, Lembayau, dan Mendali. Setiap perlakuan terdiri atas 15 petri yang masing-masing berisi
25 spikelet (:t 150 antera). Pengakaran menggunakan
media MS (Dewi et al., 1994). Pemadat yang digunakan ialah phytagelTM 3.5 gil.
Sukrosa digunakan
sebagai sumber karbohidrat, berturut-turut pacta media
induksi (N6) 60 gil, media regenerasi (MS) 40 gil, dan
media pengakaran (MS) 30 gil.
Penanaman padi clan pengambilan sample antera
mengikuti metode Purwoko et al. (2001a). Tahapan
persiapan dan pengkulturan yang meliputi sterilisasi,
inokulasi antera, pernindahan kalus dan aklimatisasi
plantlet mengikuti metode Dewi et al. (1994).
Pengamatan yang dilakukan meliputi jurnlah antera,
jurnlah kalus, jurnlah kalus menghasilkan tanaman,
jurnlah tanaman hijau, albino dan total. Dari data
tersebut dihitung persentase antera menghasilkan
tanaman, persentase kalus menghasilkan tanaman,
persentase tanaman hijau dan albino, persentase
tanaman hijau terhadap antera, persentasetanaman hijau
terhadap jurnlah kalus dan rasio tanaman hijau per kalus
menghasilkan tanaman.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Jurnlah antera yang dikulturkan pactatujuh aksesi
berkisar antara 126-149. Antera menghasilkan tanarnan
bervariasi antara 1.8-35.6, sedangkan persentase antera
menghasilkan kalus berkisar antara 1.4-26.0 % (Tabel
1).
Terlihat faktor genotipe sangat berpengaruh
terhadap kalus yang dihasilkan. Dilihat dari jurnlah
antera menghasilkan kalus dan persentase antera
menghasilkan kalus, Grogol, Sigundil dan Lembayau
menunjukkan responyang terbaik.
Tabel 1. Respon antera menghasilkan kalus pada kultur antera berbagai aksesi padi'
Aksesi
Jurnlah antera
Antera menghasilkan kalus
% Antera menghasilkan kalus
145.3
132.0
149.8
144.1
126.8
3.7
15.6
35.6
2.9
1.8
2.5
11.8
24.2
2.1
1.4
Lembayau
141.2
36.4
26.0
Mendali
141.4
5..5
3.7
Hawara Bunar
Grogol
Sigundil
Krowal
CT -650-24-1-3
1\
,i
)
l.
;':;;
;i~!
Jurnlah kalus yang dihasilkan ketujuh aksesi yang
dikulturkan berkisar antara 2.9 sampai 90.0, sedangkan
persentase kalus terhadap antera berkisar antara 2.3
sampai 64.4 (Tabel 2). Ketiga aksesi yang mempunyai
antera yang berespon baik (Grogol, Sigundil dan
Lembayau) juga menunjukkan jurnlah kalus dan persen
kalus terhadap antera yang terbaik. Tidak setiap kalus
menghasilkan tanarnan. Pacta penelitian ini, jurnlah
kalus menghasilkan tanaman relatif rendah berkisar
antara 0.3-5.5, sementarapersentase kalus menghasilkan
tanaman berkisar antara 1.9-50.3. Pactavariabel jurnlah
kalus menghasilkan tanaman, Sigundil memberikan
respon yang terbaik, namun tidak diikuti dengan
persentase kalus menghasilkan tanaman. Persen kalus
menghasilkan tanaman tertinggi dicapai oleh Hawara
22
~
.,
,.,=;."giC:::",
1:'i~;f~~
Bunar dan Mendali, namun kedua aksesi mempunyai
jurnlah kalus yang menghasilkan tanaman rendah.
Variasi jurnlah dan persentase kalus antar genotipe juga
ditemukan pacta kultur antera aksesi padi toleran
naungan (Sasrnita dan Purwoko, 2002).
Dilihat dati tanaman total yang dihasilkan,
Sigundil dan Mendali mencapai jurnlah yang tertinggi,
berturut-turut 20.1 dan 19.0 tanaman (Tabel 3). Hal ini
juga diikuti oleh jurnlah tanaman hijau yang tinggi,
berturut-turut 13.9 dan 13.7 tanaman dan persentase
tanaman hijau 73.4 dan 65.6. Satu aksesi lain yang
menghasilkan tanaman hijau ialah Grogol.
Empat
aksesi tidak menghasilkan tanaman hijau (0%) dan
hanya menghasilkan tanaman albino (100%).
BambangS. Purwoko
(;~";.l
,;'"jc'c,
~
Bul. Agron. (32) (2) 21 - 24 (2004)
Tabel 2. ResponpengkalusandaDkalus menghasilkantanamanpadakultur anteraberbagaiaksesipadi
Aksesi
f
,
Jumlahkalus
HawaraBunar
Grogol
Sigundil
Krowal
CT-650-24-1-3
4.3
26)
90.0
4.2
2.9
Lembayau
89.9
Mendali
Persenkalusterhadap Jumlahkalusmenghasilkan % Kalus menghasilkan
antera
tanaman
tanaman
3.0
19.6
61.1
3.0
2.3
64.4
4.7
6.9
2.0
2.0
5.5
1.3
0.3
50.2
8.9
7.8
33.9
22.2
1.5
1.9
2.1
50.3
~%'1
Tabe13. Responregenerasitanamanpadakultur anteraberbagaiaksesipadi
Ak
.
seSl
Jumlahtanaman Jumlahtanaman % Tanaman
total
hijau
hijau
Jumlahtanaman
albino
% Tanaman
albino
HawaraBunar
Grogol
Sigundil
8.9
4.3
20.1
0
0.2
13.9
0
2.9
73.4
8.9
4.1
6.1
100
97.1
26.6
Lembayau
Mendali
4.1
19.0
0
13.7
0
65.6,
4.1
5.3
100
34.4
Krowal
CT-650-24-1-3
3.1
0.7
0 '
0 ;
Persentasetanamanhijau terhadap kalus menunjukkan tingkat regenerasitanamansedangkanpersentase
tanamanhijau terhadap jumlah antera menunjukkan
kemampuanantera menghasilkantanaman hijau
(SasmitadaD Purwoko, 2002) yang sekaligus mencerminkan tingkat efisiensi kultur antera suatu genotype.
Berhubungempat aksesi tidak menghasilkantanaman
hijau, hanya tiga aksesi yang secarakuantitatif dapat
dibandingkan tingkat efisiensi kulturnya. Sigundil
mempunyaipersentasetanamanhijau terhadapjumlah
kalus sebesar17.69 (Tabel 4), Mendali 188.65, daD
Grogol 0.65. Rasio tanaman hijau terhadap kalus
0
0
3.1
0.7
100
100
menghasilkantanaman terbaik dicapai oleh Mendali
(4.61). Persentanamanhijau terhadapjumlah antera
pada Sigundil daDMendali relatif tinggi yaitu berturutturut 9.31 daD 9.19 sedangkanpada Grogol relatif
rendahyaitu 0.17.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa tidak
semuapadi subspeciesindica memiliki respon kultur
antera rendah. Persentasetanaman hijau terhadap
jumlah anterapada Sigundil daDMendali (> 9%) jauh
lebih tinggi dibanding basil penelitian sebelurnnya
(Ishak daDDwimahyani, 1997; Masyhudi et al., 1997;
SasmitadaDPurwoko,2002).
Tabe14. Efisiensikultur anterapadaberbagaiaksesipadi
Ak
I
..
.
seSl
HawaraBunar
Grogol
Sigundil
Krowal
CT-650-24-1-3
Lembayau
Mendali
% Tanamanhijau/
jumlah kalus
Tanamanhijau/kalus
menghasilkantanaman
% Tanamanhijau/
juri11ahantera
0
0.65
17.69
0
0
0
188.65
0
0.07
3.17
0
0
0
4.61
0
0.17
9.31
0
0
0
9.19
Genotipe daD komposisi media yang digunakan
mempengaruhiinduksi kalus daD regenerasitanaman
melalui kultur antera (Masyhudi et al., 1997; Niizeki,
1997). Purwoko (2001) melaporkan penambahan
Penggunaan
SpemJin
dalamRegenerasi
Tanaman
pada. ..
-"'~1
'.'
.""
~~
sperminpada media induksi daDregenerasimerupakan
metode terbaik dalam meningkatkan tanaman hijau.
Dalam penelitian ini, tiga genotipedapatmenghasilkan
tanaman hijau. Persentasetanaman hijau terhadap
.~IIIIIII
23
..
.-
1
J
.
Bul. Agron.
~~-'---'
(32) (2) 21 - 24 (2004)
~,!;~.~,{'.
jumlah tanaman total pada Sigundil daD Mendali
terrnasuksangattinggi.
Ketiga aksesi sumber toleransi terhadap Al
(Sigundil, Mendali, daD Grogol) dapat digunakan
sebagaisalah satu tetua untuk memperoleh tanaman
sumber eksplan bagi keperluan kultur antera karena
ketiganyadapatmenghasilkantanamanhijau. Menurut
Chung (1992) serta Sopory daD Munshi (1996) tetua
yang akan digunakandalam bahan persilanganuntuk
menghasilkaneksplan bagi kultur antera sebaiknya
dipilih daTitanamanyang dapat menghasilkantanaman
hijau dibandingkandengan yang dapat menghasilkan
kalusyangbanyak.
KESIMPULAN
Sigundil, Mendali, daD Grogol dapat digunakan
sebagaitetua dalam pemuliaan tanaman padi dengan
teknik kultur antera. Pemberian spermin dapat
menghasilkan tanaman hijau pada ketiga genotipe
tersebut. Pada padi subspesies indica, genotipe
mernpunyaipengaruhyang kuat dalam responterhadap
kultur antera.
Ii
"
UCAPAN
::!
;i
TERIMA
KASIH
Penulis mengucapkan terima
kasih kepada
Ditbinlitabmas, Ditjen Pendidikan Tinggi atas
pendanaan penelitian ini. Ucapan terimakasih
disarnpaikankepada Dr. Iswari S. Dewi dan Kelti
Biologi Molekuler, Balitbiogen yang mernfasilitasi
percobaanini.
.
DAFT AR rUST AKA
Alemanno,L., E. Guiderdoni. 1994. Increaseddoubled
haploid plant regenerationfrom rice (Oryza sativa
L.) anther culture on colchicines-supplemented
media. PlantCell Rep. 13:432-436.
Chu, C.C. 1978. The N6 medium and its applications
to antherculture of cereal crops. In: Proc. Symp.
On Plant Tissue Culture. 23-30 May 1978.
SciencePress,Peking,China,.
ChungG.S. 1992. Anther culture for rice improvement
in Korea. In: K. Zheng, T. Murashige (eds).
Anther Culture for Rice Breeders. Seminar and
Training for Rice Anther Culture at Hangzhou,
China,p. 8 - 37.
"°"' (-,,' i..,:
.n,'-,)
.
regenerasikultur antera padi (Oryza sativa L.).
RisalahHasil PenelitianTanamanPangan2: 136143.
Dewi, I.S, B.S. Purwoko. 2001. Kultur antera untuk
mendukung program pemuliaan tanaman padi.
Bul. Agron. 29: 59-63.
Ishak, I. Dwimahyani. 1997. Induksi kalus daD
regenerasitanaman daTi kultur antera padi vaT
Arias. J. Biotek. Pertan.2:44-48.
Logue, S.J. 1996. Genetic Stability in Microsporederived Doubled Haploids. In: SM Jain, S.K.
Sopory, R.E. Veilleux (eds). In Vitro Haploid
Productionin Higher Plants.Vol. 2. Applications.
Kluwer Acad. Publ. Netherlands.p. 1-51.
Masyhudi, M.F., T. Suwito, S. Rianawati, I.S. Dewi.
1997. Regenerasikultur anterabeberapavarietas
tanamanpadi sawah. J. Penel.Pertan.16:22-25.
Mw;ashige,T., F. Skoog. 1962. A revised medium for
rapid growth and bioassay with tobacco tissue.
Physiol.Plant. 15:473-497.
Niizeki,
Penelitian ini didanai oleh Hibah Bersaing VIII.
, !
"
~
H.
1997.,
Anther
(Pollen)
Culture.
In:
T.
Matsuo, Y. Futsuhara, F. Kikuchi, and H.
Yamaguchi (eds). Science of the Rice Plant. Vol
3. Food Agric. Policy Res.Centre,Tokyo. p.69l704.
Purwoko, B.S. 2001. Pengaruhaplikasi sperminpada
tahap kultur berbedaterhadapregenerasitanaman
padakultur anterapadi. J. Biosains6: 43-48.
Purwoko, B.S, A.W.
. Osman, I.S. Dewi. 2001a.
Poliaminameningkatkanregenerasitanamanhijau
padakultur anterapadi (Oryzasativa L.) cv. Taipei
309. Hayati 8: 117-130.
Purwoko,B.S, A. Mufida, I.S. Dewi. 2001b. Pengaruh
putresin terhadap induksi kalus dan regenerasi
tanaman padi (Oryza sativa L.) melalui kultur
antera. J. TanamanTropika 4: 88-96.
Sasmita,P., B.S. Purwoko. 2002. Kultur anterapadi
gogo (Oryza sativa subsp.Indica). J. Agrikultura
13:137-142.
Sopory, S.K., M. Munshi. 1996. Anther Culture. In:
S.M. Jain, S.K. Sopory, R.E. Veilleux (eds). In
Vitro Haploid Productionin Higher Plants. Vol. I.
FundamentalAspectsand Methods. Kluwer Acad.
Publ. Netherlands.p. 145-176.
Dewi, I.S., A.D. Ambarwati, M.F. Masyhudi, T.
Soewito, Suwarno. 1994. Induksi kalus daD
24
="
.£
Bambang
S.Purwoko
II~IIIII.-
'.
o~§-
-'
r--
Bul. Agron. (32) (2) 21 - 24 (2004)
.
!
1
i
I
Penggunaan Spermin dalam Regenerasi Tanaman
pada Kultur Antera Beberapa Aksesi Padi Gogo
i
i
[
Use of Spermidine in Plant Regeneration
of Upland Rice Anther Culture
~
Bambang s. Purwokol*
Diterima 27 Januari 2004/Disetujui 29 Juli 2004
..f
,.
,.
ABSRACT
Theobjectiveof the researchwas to determineantherculture ability of 7 rice accessionsin an improvedmedia
supplementedwith spermine. The sevenaccessionswere Hawara Bunar, Grogol, Sigundil. Krowal. CT-650-24-J-3.
Lembayau.dan Mendali. Media N6 was usedfor callus inductionand MS was usedfor regeneration. Both mediawas
supplementedwith spermineat J0-4M. Result of the experimentshowedthat Grogol. Sigundil. and Lembayaugave
greenplantlet. Sigundil and Mendali possessedhighestanther culture ability and therefore best suitedfor parent in
rice breedinginvolving anther culture technique.
Keywords: Anther culture, Spermine,Upland rice, Greenplant
PENDAHULUAN
I
i
Haploid ganda mempunyai potensi besar dalam
memperpendek
waktu yang diperlukanuntuk mendapatkan galur homozigosdibandingkanmetode pemuliaan
konvensional(Dewi dan Purwoko, 2001). Kultur antera
yang dapat menghasilkan tanaman haploid dari
mikrospora lewat androgenesissejauh ini merupakan
teknik yang paling efisien untuk memproduksitanaman
haploid ganda di berbagai spesies terutama anggota
farnili Gramineae. Brassicaceae. dan Solanaceae
(Logue, 1996). Tanaman haploid pada padi dapat
terinduksi menjadi haploid ganda secaraspontanatau
diinduksi dengankolkisin dan pemangkasan/rattooning.
'.'eknik kullur antera Lelahdipakai secararutin dalam
pemuliaanpadi di Cina dan Korea.
Permasalahanyang dihadapi dalam kultur antera
padi subspeciesindica ialah sedikitnya tanamanhijau
dan banyaknyatanamanalbino yang diregenerasikan.
Bam-baru ini Purwoko et al. (2001a) melaporkan
poliarnin dapat meningkatkanjumlah tanaman hijau
yang dapat diregenerasikanpada kultur antera padi
tanaman model. Pada percobaan tersebut 10-4 M
sperrninmerupakanpoliamin terbaik dalam meningkatkanregenerasitanamanhijau. Pemberianpoliamin pada
tahapinduksi dan regenerasimerupakanmetodeterbaik
dalam meningkatkan regenerasi tanaman hijau
(Purwoko,2001;Purwokoetal., 200Ib).
I
Star Pengajar Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor,
Jalan Meranti, Kampus Darmaga, Bogor 16680,
Telp/Fax : (0251) 629353 Email: agronipb@indo,net.id.
I
(* Penulis untuk korespondensi)
Penggunaan Spennin dalam Regenerasi Tanaman pada ...
I
i
!
t
Dalam pemuliaan tanamanmelalui kultur antera,
daya kultur tanaman tetua akan menentukankeberhasilan regenerasi tanaman hijau pada Fl yang
anteranyabiasa digunakan sebagaieksplan (Dewi dan
Purwoko, 2001). Oleh karena itu informasi tentang
daya kultur aksesiatau landrasperlu diketahui sebagai
informasidalampemilihantetua.
Produksipadi dalambeberapatahunterakhirini
mengalamistagnasidan fluktuasi. Kenaikan produksi
tidak 1agisecepatyang terjadi padaperiode 1970-1990.
Disamping'itu, penguranganlahan suburdi pantaiutara
Jawa mencapaitahap yang mengkhawatirkan. Alternatif peningkatanproduksi padi dihadapkanpadatanah
yang kurang subur dan berupa lahan kering.
Permasalahanpacta laha!! lersebul lerulallIa ialah
kekeringan,tanah masam,dan tingkat Al yang tinggi.
Institut PertanianBogor (IPB), Balitpa, dan Balitbiogen
telah melakukankarakterisasiaksesiyang tolerantanah
masamdan keracunanAI. Sejauh ini, aksesitersebut
belumbanyakdiketahuidayakultur anteranya.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahuidaya
kultur antera beberapa aksesi padi toleran tanah
masarn/
Al pada media kultur antera yang diberi zat
pengatur tumbuh spermin. Hasil percobaan ini
diharapkan bermanfaat bagi pemilihan tetua dalam
pemuliaanpadi melalui kultur antera.
21