Rekayasa teknologi sambung mikro dan setek mikro pada tanaman manggis (Garcinia mangostana)
REKAYASA TEKNOLOGI
SAMBUNG MIKRO DAN SETEK MIKRO
PADA TANAMAN MANGGIS (Garcinia mangostana)
RD. SELVY HANDAYANI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI
DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Rekayasa Teknologi
Sambung Mikro dan Setek Mikro Pada Tanaman Manggis (Garcinia mangostana)
adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan
dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir disertasi ini.
Bogor, Agustus 2012
Rd. Selvy Handayani
NRP. A262070041
ABSTRACT
RD. SELVY HANDAYANI. Engineering Technology of Micrografting and
Microcutting in Mangosteen (Garcinia mangostana). Supervised by ROEDHY
POERWANTO, SOBIR, AGUS PURWITO, TRI MUJI ERMAYANTI.
The purpose of this study was to assemble propagation technology in mangosteen
plant using micrografting and microcutting. This study consisted of four
experimental steps, 1) in vitro bud induction technology development from bud
explants of mangosteen seedling shoot, 2) physiology and anatomy studies of
micrografting in mangosteen, 3) in vitro medium manipulation on mangosteen
microcutting; 4) optimization of microcutting acclimatization on mangosteen with
sterile porous medium technique (MSP) / in vitro soil-less propagation (IVS). The
results of experiment I showed that the best medium for shoot induction phase
was MS + BA 4,0 + TDZ 0,2 mg/l, MS + BA 8,0 BA + TDZ 0,2 or MS + BA 4,0
mg /l. Medium multiplication could not obtain shoot multiplication, only addition
of nodes and elongation of shoots. The best medium for shoot elongation was
medium MS + BA 1 mg/l + KIN 1 mg/l. Experiment II showed that the rootstock
derived from a single intact seed germination was better success than other
treatments in almost all the observed variables, such as flush shoot that was better
success than dormant shoot. There are several factors that determine the success
of micrografting, which is width of meristem encounter between the rootstock and
scion, the equal cell growth rate between rootstock and scion cells, as well as the
similarity in size and structural congeniality between rootstock and scion. The
results of anatomical tissue observation (4 months after micrografting) indicated
that there was a good graft union on micrografting. Roostsock and scion xylem
tissue were fused perfectly. Experiment III results showed that the concentration
of 25% MS medium concentration on various substrates with or without the
addition of IBA might cause 50-80% of microcutting rooted with the root length
between 1,8 to 4,38 cm. Experiment IV results showed that microcutting carried
out using MSP technique could grow roots, even at the microcutting that were
untreated with root growth stimulating substances. Microcutting that planted using
a MSP technique with IBA and Rootone-F treatments at varied concentrations
could cause mangosteen microcutting 100% rooted with the root length from 3,44
to 6,88 cm.
Keywords : anatomy, IVS, microcutting, micrografting, physiology.
RINGKASAN
RD. SELVY HANDAYANI. Rekayasa teknologi sambung mikro dan setek mikro
pada tanaman manggis (Garcinia mangostana). Dibimbing oleh ROEDHY
POERWANTO, SOBIR, AGUS PURWITO, TRI MUJI ERMAYANTI.
Biji manggis memiliki sifat apomitik yaitu terbentuknya embrio tanpa
proses penyatuan sel kelamin jantan dan betina. Organisme apomitik pada
umumnya tidak memiliki variasi genetic, namun ternyata ditemukan adanya
beberapa klon lokal yang merupakan sumber keragaman genetik tanaman
manggis. Klon-klon lokal yang memiliki banyak keunggulan itu banyak tersebar
di Indonesia. Oleh karenanya perbanyakan cepat klon-klon lokal tersebut melalui
perbanyakan vegetatif yang sesuai mutlak diperlukan. Perbanyakan vegetatif
tanaman manggis umumnya dilakukan dengan penyambungan (grafting), dengan
menggunakan tunas plagiotrop sebagai batang atas. Kelemahan dari pemakaian
tunas ini adalah bibit manggis hasil sambungan seringkali tumbuh kerdil dan
pertumbuhan terhambat. Hasil sambungan manggis yang menggunakan batang
atas tunas orthotrop tidak menunjukkan hambatan pertumbuhan, namun jumlah
tunas orthorop pada manggis sangat terbatas dan sulit dijangkau karena tumbuh di
bagian atas tanaman. Perbanyakan cepat batang atas tersebut dapat dilakukan
dengan sistem perbanyakan in vitro. Oleh karena itu dilakukan serangkaian
penelitian untuk mendapatkan metode perbanyakan bibit manggis secara in vitro,
sambung mikro, setek mikro, serta media aklimatisasi steril (MSP)/In vitro Soilless Propagation (IVS). Secara umum penelitian ini bertujuan untuk merakit
teknologi perbanyakan tanaman manggis dengan cara sambung mikro dan setek
mikro.
Bagian I penelitian ini adalah pengembangan teknologi induksi tunas
manggis in vitro dari eksplan mata tunas pucuk bibit manggis. Percobaan
dilakukan untuk mengetahui metode perbanyakan in vitro untuk penyediaan bahan
perbanyakan manggis. Hasil percobaan menunjukkan bahwa eksplan mata tunas
pucuk dari bibit manggis 4 tahun dapat ditanam secara in vitro untuk membentuk
tunas, dan selanjutnya dijadikan sebagai bagian tanaman yang dapat menjadi
sumber perbanyakan tanaman. Media terbaik untuk tahap induksi tunas, adalah
media MS + BA 4,0 + TDZ 0,2 mg/l, MS + BA 8,0 BA + TDZ 0,2 atau MS +
BA 4,0 mg /l. Media multiplikasi belum dapat menghasilkan multiplikasi tunas,
hanya penambahan buku dan pemanjangan tunas.
Media terbaik untuk
pemanjangan tunas adalah media MS + BA 1 mg/l + KIN 1 mg/l. Pada percobaan
ini sudah didapatkan tunas in vitro, namun belum berhasil tumbuh akar. Tunas ini
selanjutnya digunakan sebagai salah satu sumber batang atas pada percobaan
sambung mikro. Tunas yang dihasilkan masih terlalu kecil dan ruas bagian bawah
tunas masih terlalu pendek sehingga tidak dapat digunakan sebagai bahan
perbanyakan untuk percobaan setek mikro.
Bagian II adalah percobaan sambung mikro pada berbagai jenis batang
bawah dan batang atas dengan berbagai stadia pertumbuhan dan umur tunas.
Hasil percobaan menunjukkan bahwa sambung mikro yang dilakukan pada tunastunas muda sebagai sumber batang atas dan batang bawahnya memiliki laju
pertumbuhan yang cepat. Tunas baru sudah tumbuh bahkan pada saat 2 minggu
setelah sambung mikro. Pertumbuhan hasil sambung mikro sangat cepat, bahkan
pada batang atas yang menggunakan tunas yang sedang dalam stadia trubus,
seringkali tidak ditemukan stagnasi pertumbuhan, karena beberapa hari setelah
penyambungan sudah terlihat pertumbuhan trubus muda yang membesar menuju
ke arah pertumbuhan daun baru. Tunas muda (in vitro maupun semai) memiliki
kecepatan pertumbuhan yang tinggi karena pada tunas muda masih sangat banyak
mengandung sel-sel meristematis. Hasil pengamatan anatomi pada daerah
sambungan menunjukkan bahwa pembentukan kalus yang sangat aktif terjadi di
kedua sisi, baik pada batang bawah maupun batang atas. Keseimbangan laju
pertumbuhan sel batang bawah dan batang atas ini menyebabkan proses pertautan
sambungan terjadi lebih cepat. Pada sambung mikro antara tunas-tunas muda,
kalus tumbuh cepat sehingga luas pertautan permukaan meristem batang atas dan
batang bawah menjadi lebih lebar. Pembentukan kalus yang cepat dapat menjadi
jembatan penghubung antara batang bawah dan batang atas. Hal ini akan
menjamin ketersediaan nutrisi bagi kelangsungan pertumbuhan sambungan yang
juga menjadi faktor penentu keberhasilan sambungan.
Pada pengamatan bentuk dan ukuran diameter batang dan jaringan
pembuluh batang manggis terlihat ada kesesuaian bentuk dan ukuran batang
bawah dan batang atas dari tunas-tunas muda. Hal ini akan sangat memudahkan
terbentuknya penyatuan lingkaran jaringan pembuluh antara batang bawah dan
batang atas, sehingga pertumbuhan selanjutnya lebih baik.
Hasil sambung mikro dengan batang bawah dan batang atas berbeda usia
atau pada hasil sambungan (grafting) di lapangan menunjukkan keberhasilan yang
rendah, dan pertumbuhan hasil sambungan berlangsung lebih lambat. Hal ini
disebabkan karena usia batang bawah dan terutama batang atas sudah lanjut.
Batang bawah berumur 2 – 3 tahun, sedangkan batang atas bisa berumur puluhan
tahun, sehingga jumlah jaringan meristem tidak sebanyak tunas muda.
Bagian III adalah percobaan setek mikro secara in vitro dengan
memanipulasi media tumbuh. Hasil Percobaan setek mikro secara in vitro dengan
cara memanipulasi media tanam menunjukkan bahwa setek batang yang dilakukan
secara in vitro pada perlakuan yang tepat dapat tumbuh akar. Akar tumbuh baik
pada media MS yang diencerkan (MS 25%), dan pada media dengan konsentrasi
agar-agar dikurangi atau menggunakan substrat vermikulit yang diberi larutan MS
cair. Konsentrasi komposisi media MS 25% pada berbagai substrat yang diberi
atau tanpa diberi IBA memberikan pengaruh yang sangat baik bagi persentase
tumbuh akar dan panjang akar setek mikro manggis in vitro.
Bagian IV adalah percobaan setek mikro yang dilakukan di pesemaian
dengan teknik Media Steril Porous (MSP)/In vitro Soil-less Propagation (IVS).
Pada setek mikro manggis yang dilakukan dengan memadukan teknik MSP di
pesemaian menunjukkan setek mikro yang dilakukan dengan teknik MSP dapat
tumbuh akar, bahkan pada setek mikro yang tidak diberi perlakuan zat perangsang
pertumbuhan akar sekalipun. Sementara setek mikro dengan sistem konvensional
gagal tumbuh. Demikian pula setek mikro teknik MSP dengan perlakuan IBA
dan Rootone-F ternyata mampu menumbuhkan akar 100% di semua perlakuan,
sedangkan perlakuan tanpa pemberian IBA dan Rootone F dapat tumbuh akar
70%. Hal ini mengindikasikan bahwa teknik MSP memberikan lingkungan
tumbuh yang cocok bagi pertumbuhan akar, juga memenuhi persyaratan bagi
tumbuhnya akar tanaman manggis. Secara umum setek mikro teknik MSP yang
diberi IBA 50 mg/l dan Rootone-F 3 g/L memberikan pertumbuhan setek mikro
yang terbaik dibandingkan perlakuan lainnya.
Akar yang dihasilkan dari setek mikro baik secara in vitro maupun dengan
teknik MSP memiliki diameter yang lebih kecil daripada diameter akar hasil
perkecambahan biji manggis konvensional di pesemaian. Akan tetapi hal ini
tidak mempengaruhi efektifitas penyerapan hara. Kandungan N, P, K, dan gula
total daun tanaman hasil setek mikro dan perkecambahan biji tidak menunjukkan
perbedaan yang nyata.
Kata kunci : anatomi, fisiologi, sambung mikro, setek mikro, MSP.
© Hak cipta milik IPB, tahun 2012
Hak cipta dilindungi undang-undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumber. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut pengutipan tersebut tidak
merugikan kepentingan yang wajar IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis
dalam bentuk apapun tanpa seizin IPB
REKAYASA TEKNOLOGI
SAMBUNG MIKRO DAN SETEK MIKRO
PADA TANAMAN MANGGIS (Garcinia mangostana)
RD. SELVY HANDAYANI
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor
pada Program Studi Agronomi dan Hortikultura
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
Penguji Luar Komisi
Ujian Tertutup :
1. Dr. Ani Kurniawati, SP., M.Si.
Departemen Agronomi dan Hortikultura
Fakultas Pertanian
Institute Pertanian Bogor
2. Dr. Ir. Ketty Suketi, M.Si.
Departemen Agronomi dan Hortikultura
Fakultas Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Ujian Terbuka :
1. Dr. Ir. Saptowo J. Pardal, M.Si.
Peneliti Bioteknologi Balai Besar Litbang
Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian
Badan Litbang Pertanian
2. Dr. Ir. M. Rahmad Suhartanto, M.Si.
Staf Pengajar Departemen Agronomi dan
Hortikultura Fakultas Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Judul Disertasi
: Rekayasa Teknologi Sambung Mikro dan
Setek Mikro pada Tanaman Manggis
(Garcinia mangostana)
Nama Mahasiswa
: Rd. Selvy Handayani
NIM
: A262070041
Disetujui
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Roedhy Poerwanto, MSc
Ketua
Prof. Dr. Ir. S o b i r, MS
Anggota
Dr. Tri Muji Ermayanti
Anggota
Dr.Ir. Agus Purwito, MSc.Agr
Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Agronomi
dan Hortikultura
Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
Prof. Dr. Ir Munif Ghulamahdi, MS.
Dr. Ir. Dahrul Syah, MSc.Agr
Tanggal Ujian: 27 Juli 2012
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Puji syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena
atas rahmat dan hidayat-Nya penelitian dan penulisan Disertasi ini berhasil
diselesaikan. Penelitian ini dibiayai oleh Program Riset Unggulan Strategis
Nasional (RUSNAS) melalui Pusat Kajian Buah-Buahan Tropika, LPPM-IPB,
dan Program Kerjasama Kemitraan Penelitian Pertanian dengan Perguruan Tinggi
(KKP3T) tahun 2010.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan rasa terimakasih yang tulus
kepada:
1. Prof. Dr. Ir. Roedhy Poerwanto, MSc., Prof. Dr. Ir. Sobir, MS, Dr. Ir.
Agus Purwito, MSc.Agr., Dr. Tri Muji Ermayanti, selaku komisi
pembimbing yang telah memberikan kepercayaan dan bimbingan selama
penelitian sampai penyusunan Disertasi.
2. Prof. Dr. Ir. Munif Ghulamahdi, MS selaku Ketua Program Studi
Agronomi dan Hortikultura dan seluruh dosen Program Studi Agronomi
yang selalu memberikan dukungan.
3. Dr. Ani Kurniawati, SP., MSi. dan Dr. Ir. Ketty Suketi, MSi., selaku
penguji luar komisi pada saat ujian tertutup yang telah banyak
memberikan saran.
Kepada Dr. Ir.
Darda
Effendi, MS dan Dr. Ir.
Winarso Dr. Widodo, MS selaku penguji luar komisi pada saat ujian
prakualifikasi lisan bersama Dr. Ir. Maya Melati, MSc. sebagai wakil
Program Studi Agronomi dan Hortikultura.
4. Dr. Ir. Saptowo J. Pardal, MSi. dan Dr. Ir. M. Rahmad Suhartanto, MSi.
selaku penguji luar komisi pada saat ujian sidang terbuka, serta Dr. Ir. Eny
Widajati sebagai wakil Program Studi Agronomi dan Hortikultura.
5. Rektor dan Dekan Fakultas Pertanian Universitas Malikussaleh Aceh
Utara, yang memberikan kesempatan untuk mengikuti program S3 di IPB.
6. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, yang telah memberikan beasiswa
BPPS.
7. Staf dosen, peneliti dan karyawan di Pusat Kajian Hortikultura Tropika
LPPM-IPB Prof. Dr. Ir. Hj. Syafrida Manuwoto, MSc., Ir. Hj. Yayah K.
Wagiono, MEc., Prof. Dr. Ir. Sriani Sutjiprihati, MS, (Alm.), Dr. Ir.
Rahmad Suhartanto MS, Dr. Ir. M. Firdaus, MSi., Dr. Eddy Santoso MS,
Sulassih, SP., MSi., Endang Gunawan SP., MSi., Kusuma Darma SP.
MSi., Heri Harti SP. MSi, Rena Destriani Amd., Rika Lesmawati Amd.,
Naekman Naiboho SP, Mar’ah SP, dan Ubaydillah SP., Bapak Sulaeman,
Pipit, teh Imas, Rizal di Laboratorium PKHT-IPB, mas Joko Mulyono lab
Mikroteknik IPB, mas Yudi lab Molekukuler IPB, dan mas Bambang di
lab Analisis Tanaman dan Kormatografi IPB, serta Mbak Wido dan pak
Ujang Hafid di Puslit Biologi LIPI-Cibinong, atas bantuan dan
kerjasamanya selama penelitian berlangsung
8. Pak Ibram, mas Awang, pak Ade, bu Yuyun serta seluruh karyawan
Kebun Percobaan Tajur atas segala bantuannya.
9. Teman-teman seperjuangan Departemen Agronomi dan Hortikultura
mayor ITB, AGH, dan PBT angkatan tahun 2007, 2008, 2009.
10. Teman-teman FORSCA, IKAMAPA, serta ikhwan-akhwat HIMMPAS
IPB atas dukungannya.
11. Ibunda Rd. Sumirat Puranegara,
Ayahanda Rd. Trisana Sumadipura
(Alm), teh Ance, teh Tia, Teh Dewi, Susi, K’Ndien (alm.), K’Lukman,
Apa Fuad, dan Apep.
12. Ibu dan ayah mertua Cut Hendon dan Muhammad Yunus (alm.), K’Nu,
Bang Din, K’Asmara, K’Ni, Bang Yan.
13. Suami tercinta Ismadi Yunus, SP., M.Si atas pengorbanan, ketulusan,
kesabaran dan pengertian yang telah diberikan selama in dan ananda M.
Dzaky Ramadhan (Alm)
14. Semua pihak yang telah membantu dan memberikan dukungan selama
pendidikan S3.
Akhirnya, diiringi doa semoga seluruh kegiatan studi ini bernilai ibadah
dihadapan Allah SWT, baik bagi penulis maupun semua pihak yang terlibat di
dalamnya, semoga hasil-hasil penelitian ini dapat didayagunakan lebih lanjut bagi
kemaslahatan masyarakat maupun bagi kemajuan ilmu pengetahuan.
Bogor, Agustus 2012
Penulis
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandung pada tanggal 11 September 1968, adalah
anak keempat dari lima bersaudara pasangan Rd. Trisana Sumadipura dan Rd.
Sumirat Puranegara. Penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SDN Sudirman 1
Purwakrta pada tahun 1981, SMP Negeri 2 Purwakarta tahun 1984, dan SMA
Negeri 1 Purwakarta tahun 1987. Penulis melanjutkan di Universitas Padjadjaran
Bandung Fakultas Pertanian dan lulus pada tahun 1992. Tahun 1996 penulis
diangkat sebagai dosen honorer di Fakultas Pertanian Universitas Garut, dan pada
tahun 2001 penulis diterima sebagai staf pengajar di Fakultas Pertanian
Universitas Malikussaleh Aceh Utara sampai saat ini.
Tahun 2000 penulis
melanjutkan pendidikan Master di Institut Pertanian Bogor pada Program Studi
Agronomi dan lulus tahun 2004. Pada tahun 2007 penulis mendapat kesempatan
untuk melanjutkan ke jenjang doktor pada Program Studi Agronomi dan
Hortikultura (AGH) Institut Pertanian Bogor.
Selama mengikuti program S3, penulis menyajikan karya ilmiah berjudul
Pengaruh Berbagai Jenis Batang Bawah dan Batang Atas untuk
Keberhasilan Mikrografting Manggis pada Seminar Nasional Perhimpunan
Hortikultura Indonesia di Bali pada bulan November 2010. Pada Seminar
Nasional Perhimpunan Hortikultura Indonesia di Bandung pada bulan Oktober
2011 penulis juga menyajikan karya ilmiah berjudul “Induksi Perakaran Tunas
Manggis In vitro dengan Cara Manipulasi Media”.
Sebuah artikel akan
diterbitkan pada Jurnal Agronomi Indonesia Vol. XL, No. 3 Desember 2012,
dengan judul “Pengaruh Batang Bawah dan Jenis Tunas pada Mikrografting
Manggis (Garcinia mangostana L.) Secara In vitro”. Karya ilmiah tersebut
merupakan bagian dari program S3 penulis.
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL ………………………………………………………….
DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………
DAFTAR LAMPIRAN ……………………………………….……………
xiii
xv
xvi
PENDAHULUAN
Latar Belakang ……………………………………………….………
Perumusan Masalah………………………………………….……….
Tujuan Penelitian …………………………………………………….
Hipotesis ……………………………………………………………..
Strategi Penelitian ……………………………………………………
1
4
7
7
7
TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman Manggis (Garcinia mangostana)……………………………
Kultur JaringanTanaman………………….……………………………
Kultur Jaringan Pada Manggis…………………………………………
Sambung Mikro………………………………………………………...
Hasil-hasil Penelitian Tentang Sambung mikro......................................
Setek mikro ..................................................................................
Auksin dan Penghantaran Signal Auksin……………………………
Sitokinin dan Penghantaran Signal Sitokinin………………………..
BAHAN DAN METODE
Pengembangan Teknologi Induksi Tunas Manggis
In vitro dari Eksplan Tunas Manggis …………………………………….
Studi Fisiologi dan Anatomi Keberhasilan Sambung Mikro
Tanaman Manggis……………………...…………………………………..
Manipulasi Media pada Setek Mikro Manggis Secara In vitro....................
Optimalisasi Aklimatisasi Setek Mikro Manggis
dengan Teknik Media Steril Porous (MSP)..................................................
HASIL
Pengembangan Teknologi Induksi Tunas Manggis
In vitro dari Eksplan Tunas Manggis …………………………………….
Studi Fisiologi dan Anatomi Keberhasilan Sambung Mikro
Tanaman Manggis……………………...…………………………………..
Manipulasi Media pada Setek Mikro Manggis Secara In vitro....................
Optimalisasi Aklimatisasi Setek Mikro Manggis
dengan Teknik Media Steril Porous (MSP).................................................
11
13
15
17
20
23
24
27
29
32
39
42
47
51
66
70
PEMBAHASAN
Pembentukan Tunas Adventif ………………….………………………..
Sambung Mikro …………………………………………………………
Setek mikro ………………………………………………………………
Masalah dan Pendekatan Masalah ………….……………………………
Aplikasi Praktis …………………………………………………………
77
81
85
93
104
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan ………………………………..…………………………….
Saran …………………………………..…………………………………
107
108
DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………….
109
LAMPIRAN……………………………………………………………………… 117
DAFTAR TABEL
Halaman
1
Persentase pertumbuhan tunas dan jumlah buku tunas manggis ...
52
2
Pertumbuhan tanaman hasil sambung mikro antara
batang bawah tunas in vitro dengan batang atas tunas in vitro……
55
Pertumbuhan tanaman hasil sambung mikro antara batang
bawah tunas in vitro dengan batang atas tunas in vitro dari
eksplan tunas bibit manggis 4 tahun ……………………………
56
Pertumbuhan tanaman hasil sambung mikro antara batang bawah
tunas kecambah di pesemaian dengan batang atas tunas
kecambah di pesemaian…………………………………………
57
Pertumbuhan tanaman hasil sambung mikro antara batang
bawah tunas kecambah di pesemaian dengan batang atas
tunas in vitro……………………………………………………………
58
Rataan ukuran diameter (panjang dan lebar) batang dan jaringan
pembuluh batang in vitro, semai, dan batang tunas bibit
manggis yang ditanam secara in vitro………………………………
60
Rataan ukuran diameter (panjang dan lebar) batang dan jaringan
pembuluh batang seedling, batang plagiotrop, dan
batang in vitro……………………………………………………………
66
Pengaruh konsentrasi komposisi media MS, jenis substrat
dan konsentrasi IBA terhadap pertumbuhan setek mikro
4 bulan setelah perlakuan………………………………………
68
Pengaruh konsentrasi komposisi media MS, jenis substrat,
dan konsentrasi IBA terhadap diameter akar dan diameter
jaringan pembuluh akar 4 bulan setelah perlakuan……………….
71
Diameter akar dan jaringan pembuluh, kandungan hara N, P, K,
dan gula total daun dari tanaman hasil percobaan setek mikro dan
kecambah biji di pesemaian pada 4 bulan setelah perlakuan……..
71
Pertumbuhan kecambah semai manggis pada berbagai
media tanam 3 bulan setelah tanam………………………………
72
Pertumbuhan setek mikro teknik MSP dan konvensional 3 bulan
setelah tanam……………………………………………………
73
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13 Pertumbuhan setek mikro teknik MSP yang diberi IBA dan
Rootone-F 3 bulan setelah tanam………………………………
74
14 Diameter akar dan diameter jaringan pembuluh pada perlakuan
IBA dan Rootone-F 4 bulan setelah perlakuan…………………
76
15 Diameter akar dan jaringan pembuluh, kandungan hara N, P, K,
dan gula total daun dari tanaman hasil percobaan setek mikro
MSP dan kecambah biji di pesemaian pada 4 bulan setelah
perlakuan………………………………………………………..
77
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
Alur kerja penelitian…….……………………………………….
9
2
Tipe sambung mikro batang atas C. ledgeriana dengan
batang bawah C. succirubra (a) tipe V dan (b) tipe L…………..
22
Model regulasi penghantaran signal auksin-pengaturan
ekspresi gen dengan menghilangkan faktor yang
menghambat proses transkripsi (protein reseptor)
dari gen target…………………………………………………….
25
Mekanisme persepsi terhadap signal sitokinin sebagai
model pada system pensignalan dua komponen…………………
27
5
Eksplan tunas bibit manggis 4 tahun……………………………..
31
6
Pertumbuhan tunas manggis in vitro dari eksplan tunas bibit
manggis 4 tahun ………………………………………………….
49
Persentase tumbuh tunas in vitro dari eksplan tunas bibit manggis
4 tahun pada berbagai kombinasi zat pengatur tumbuh
8 minggu setelah inisiasi…………………………………………
50
Waktu tumbuh tunas in vitro dari eksplan tunas bibit manggis
4 tahun pada berbagai kombinasi zat pengatur tumbuh
8 minggu setelah inisiasi…………………………………………
51
Pertambahan panjang tunas manggis yang dilakukan pada
media MS dengan penambahan BA dan kinetin…………………
52
10 Hasil perbanyakan in vitro biji manggis yang memiliki
tunas majemuk lebih dari 15 tunas………………………………
53
11 Hasil sambung mikro manggis.......................................................
55
12 Tanaman hasil sambung mikro 6 bulan setelah sambungan
dan 15 bulan setelah sambungan…………………………….……
59
3
4
7
8
9
13
Penampang melintang bidang tautan sambungan pada
mikrografting dan grafting di lapangan, 4 bulan
setelah sambungan.........................................................................
61
14 Anatomi daerah sambungan sambung mikro pada umur 2 minggu
(A), 10 minggu (B), dan 16 minggu (C) setelah sambung
mikro................................................................................................
62
15 Proliferasi kalus pada percobaan sambung mikro............................
64
16 Penampang melintang bidang tautan sambungan pada
sambung mikro dan grafting di lapangan, 4 bulan setelah
sambungan.......................................................................................
65
17 Penampang melintang batang……………………………………..
67
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
Prosedur penetapan N total dengan metode Kjeldahl……………
117
2
Metode penentuan fosfor dan kalium………………….………...
118
3
Prosedur pengamatan mikroskopis (Metode Parafin)……………
119
4
Cara penetapan gula total, gula pereduksi, dan sukrosa…………
122
5
Komposisi kimiawi sekam………………………………………
123
6
Pelaksanaan sambung mikro in vitro teknik sambung celah V
tanpa pengikatan di daerah sambungan…………………………
124
Pelaksanaan sambung mikro di pesemaian teknik sambung celah
V dengan dilakukan pengikatan di daerah sambungan
dan diberi sungkup plastik………………………………………
125
7
Glossarium
Adventif
:
Perkembangan organ seperti tunas, akar bunga, atau
embrio yang berasal dari suatu titik tumbuh yang
tidak lazim.
Aklimatisasi
:
Masa adaptasi planlet dari lingkungan fisik aseptik
terkendali ke lingkungan tanah.
Apomiksis
.
:
Reproduksi melalui bentuk seperti biji tetapi tanpa
melalui penyerbukan
Cocopeat
:
media tanam yang dapat digunakan sebagai
pengganti tanah, berasal dari sabut kelapa yang
diambil
seratnya
(cocofiber),
sehingga
menghasilkan butiran-butiran halus
Eksplan
.
:
Bagian tanaman yang digunakan sebagai bahan
untuk inisiasi suatu kultur misalnya kultur in vitro
Floem
:
Pembuluh pada kulit kayu bagian dalam pada batang
yang berguna untuk mendistribusikan protein dan
karbohidrat, merupakan serangkaian sel yang
membentuk pembuluh ayak, mempunyai sel dasar
berupa sel tapis yang berdinding sel tipis.
In vitro
:
Di dalam tabung atau di dalam botol kultur
dipelihara pada laboratorium
In vivo
:
Di dalam tanaman utuh yang tumbuh di rumah kaca
atau di lapang.
Juvenil
:
Suatu periode tanaman sebelum fase generatif,
ketika pembungaan tidak terjadi dan tanaman tidak
dapat dirangsang untuk berbunga dengan ZPT atau
perangsang pembungaan lainnya.
Kalus
:
sekumpulan sel amorphous (tidak berbentuk atau
belum terdiferensiasi) yang terbentuk dari sel-sel
yang membelah terus menerus
Media steril porous
(MSP)/in vitro soil-less
propagation (IVS)
:
Jenis media atau teknik perbanyakan tanaman
dengan menggunakan media yang porous dan steril,
dengan sistem aerasi yang lebih baik dibandingkan
sistem
perbanyakan
konvensional
serta
menggunakan berbagai campuran media tanam.
Meristem
:
Jaringan tanaman yang terdiri dari sel-sel hidup dan
berdinding tipis yang mampu membelah berulangulang sangat aktif
Planlet
:
Tanaman lengkap hasil regenerasi kultur in vitro
Sistem jaringan
vaskuler
:
Sistem yang dibentuk oleh xilem dan floem
diseluruh tumbuhan, yang berfungsi sebagai sistem
transpor untuk air (xilem) dan nutrien (floem).
Zat pengatur tumbuh
(ZPT)
:
Semua senyawa baik alami maupun sintetik yang
dalam konsentrasi rendah dapat mengatur
(merangsang atau menghambat) pertumbuhan dan
perkembangan sel atau tanaman. Dapat dikatakan
bahwa semua hormon adalah ZPT, tetapi tidak
semua ZPT adalah hormon.
Tunas orthotrop
:
Tunas yang tumbuh secara vertikal pada batang
utama tanaman manggis.
Tunas plagiotrop
:
Tunas yang tumbuh secara horizontal pada batang
tanaman manggis.
Vermikulit
:
Media anorganik yang dihasilkan dari pemananasan
kepingan-kepingan mika serta mengandung
Potassium dan Helium, serta memiliki kemampuan
kapasitas tukar kation yang tinggi terutama dalam
keadaan padat dan pada saat basah.
Xilem
:
Jaringan pengangkut air dan hara yang terlarut
dalam tanah, arah gerakannya dari akar menuju daun
(akropetal).
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Manggis (Garcinia mangostana) memiliki peran penting dalam industri
buah nusantara, karena memiliki rasa, aroma dan warna yang sangat digemari
konsumen dalam maupun luar negeri. Permintaan pasar terhadap buah manggis
memiliki prospek yang baik. Manggis merupakan salah satu buah yang
mempunyai nilai ekonomi tinggi di Indonesia. Volume ekspor manggis terus
meningkat, dari 5.697 ton dengan nilai U$ 3,612 juta tahun 2006 menjadi 11,388
ton dengan nilai U$ 8,754 juta tahun 2010 (BPS 2012).
Biji manggis bersifat apomitik, karena terbentuk tanpa proses fertilisasi,
melainkan
melalui
perkembangan
jaringan
nuselus.
Sifat
apomiksis
mengakibatkan sifat genetik turunan identik dengan induknya (Fauza et al. 2003).
Tumbuh-tumbuhan apomitik dianggap tidak memiliki variasi genetik, namun
hasil penelitian Mansyah (2012) mengungkapkan adanya keragaman genetik pada
manggis, beberapa diantaranya klon lokal unggul. Variasi genetik dijumpai pada
tanaman induk dari berbagai lokasi maupun antar tanaman induk dan
keturunannya. Untuk pohon induk yang mewakili populasi tanaman dari berbagai
lokasi variasi genetiknya sebesar 56,6 % (Mansyah 2003).
Perbanyakan vegetatif tanaman manggis umumnya dilakukan dengan
penyambungan (grafting), karena manggis sulit berakar sehingga sukar/tidak
dapat diperbanyak dengan cara setek, perundukan, pemisahan, atau dengan
cangkok (Ashari 1995). Perbanyakan dengan grafting juga dapat mempercepat
kematangan reproduktif tanaman dan produksi buah lebih awal. Batang bawah
untuk perbanyakan grafting manggis adalah bibit semai berumur 2-3 tahun,
sedangkan batang atasnya adalah cabang plagiotrop dari tanaman yang sudah
berproduksi di lapangan. Cabang plagiotrop adalah cabang yang tumbuh secara
horizontal pada tanaman manggis dewasa.
Tunas plagiotrop digunakan sebagai batang atas karena jumlahnya banyak,
dan
cabang-cabangnya
rendah
sehingga
mudah
diambil.
Permasalahan
penggunaan batang atas dari cabang plagiotrop adalah tanaman hasil grafting
kerdil, tidak ada sentralistik pertumbuhan sehingga tanaman tumbuh ke samping,
2
pertumbuhannya terhambat, bahkan mengalami stagnasi pertumbuhan. Hal ini
disebabkan karena lingkaran jaringan pembuluh pada cabang plagiotrop
mengalami disorientasi akibat pemelintiran batang sehingga kondisi ini
mempersulit usaha untuk mendapatkan kontak kambium yang optimal antara
batang bawah dan batang atas (Tirtawinata 2003).
Beberapa tanaman manggis yang disambungkan dengan cabang orthotrop
(cabang yang tumbuh
secara vertikal pada tanaman manggis dewasa),
menunjukkan pertumbuhan yang baik dan tidak kerdil (Tirtawinata 2003).
Tantangan dari penggunaan cabang orthotrop sebagai batang atas adalah
jumlahnya sangat terbatas dan tumbuh di bagian atas pohon sehingga sulit
dijangkau. Usaha mendapatkan perbanyakan tunas dari cabang orthotrop secara
massal dapat dilakukan dengan sistem perbanyakan in vitro.
Perbanyakan in vitro selain dari biji dengan tujuan multiplikasi tunas
manggis sudah banyak dilakukan, misalnya dari eksplan daun muda bibit dan
pohon dewasa (Goh et al. 1990), atau daun muda dari kultur in vitro (Te-chato &
Lim 2000). Percobaan mengenai pembentukan tunas melalui regenerasi tanaman
secara in vitro melalui organogenesis langsung (dari daun muda) maupun
organogenesis tidak langsung (dari daun muda melalui fase kalus), juga sudah
berhasil dilakukan (Qosim 2006). Permasalahan yang dihadapi adalah belum
tumbuh akar dari tunas-tunas manggis in vitro tersebut.
Upaya pengakaran tunas manggis in vitro yang belum berakar tersebut
dapat dilakukan dengan dua pendekatan. Tunas manggis yang tidak dapat berakar
tersebut
dapat
langsung
disambungkan
dengan
tunas
manggis
hasil
perkecambahan biji yang sudah berakar. Pengakaran tunas juga dapat dilakukan
dengan menginduksi pertumbuhan tunas manggis melalui setek mikro. Oleh
karena itu penelitian sambung mikro dan setek mikro pada tanaman manggis
menjadi penting untuk dipelajari.
Sambung mikro (micrografting) pada tanaman, berasal dari kata micro
(kecil/kecil sekali) dan grafting (penyambungan), artinya penyambungan bagian
tanaman pada keadaan masih sangat kecil/muda. Naz et al. (2007) menyatakan
bahwa pada tanaman jeruk, sambung mikro sudah dapat dilakukan pada kecambah
jeruk umur 2 minggu. Istilah yang lebih dikenal adalah penyambungan tunas in vitro
3
atau teknik sambung mikro in vitro yaitu teknik penyambungan potongan batang
atas pada batang bawah dalam kultur jaringan (Toruan-Mathius et al. 2006).
Percobaan mengenai berbagai teknik sambung mikro secara in vitro telah
banyak dilakukan sebelumnya pada berbagai tanaman, misalnya pada alpukat (Raharjo
& Litz 2003), pistacia (Onay et al. 2003), kina (Toruan-Mathius et al. 2006; ToruanMathius et al. 2007), protea (Wu et al. 2007), jeruk (Naz et al. 2007; Singh et al.
2008).
Sambung mikro juga dilakukan di pesemaian
misalnya
pada tanaman
arabidopsis (Turnbull et al. 2002), pistacia (Onay et al. 2003), jeruk (Naz et al. 2007),
dan kaktus (Moghadam et al. 2012).
Setek mikro adalah suatu teknik pembiakan mikro, dengan menggunakan
batang tanaman dengan ukuran mini. Pada tanaman kentang proses setek dapat
dilakukan bahkan pada tanaman yang baru memiliki 1-3 node (Jasminarni 2007). Pada
teknik ini dapat diambil langsung bagian tanaman (tunas) untuk ditanam pada media,
supaya tumbuh akar dan selanjutnya dapat tumbuh menjadi individu baru.
Teknik setek mikro dapat dilakukan dalam keadaan aseptik melalui kultur
jaringan, maupun saat pembibitan di pesemaian. Penelitian mengenai setek mikro
sudah banyak dilakukan pada berbagai jenis tanaman. Beberapa contoh penelitian
setek mikro, misalnya pada tanaman apel (De Klerk 2002), kentang (Jasimarni
2007), cherry (Lamrioui et al. 2009), zaitun (Haq et al. 2009), maupun karet
(Harris et al. 2010).
Pada tanaman manggis teknik perbanyakan tanaman melalui setek (batang,
daun, tunas, akar) belum pernah dilakukan, karena manggis merupakan tanaman
yang sulit untuk berakar. Setek mikro yang dilakukan pada penelitian ini
dilakukan dengan melakukan setek batang pada tunas manggis hasil perbanyakan
in vitro. Tunas manggis dipotong sepanjang 3 cm dan ditanam pada media yang
dapat menginduksi perakaran. Penanaman setek mikro hasil perkecambahan biji
dilakukan secara in vitro dengan memanipulasi media tumbuh, maupun di
pesemaian dengan teknik Media Steril Porous. Berbagai konsentrasi zat pengatur
tumbuh, tingkat kekentalan media, jenis substrat, komposisi media ataupun
perlakuan lainnya dapat digunakan untuk merangsang pertumbuhan akar pada
setek mikro tunas manggis.
4
Pengakaran
setek
mikro
yang
dilakukan
di
pesemaian
dengan
menggunakan teknik Media Steril Porous (MSP) atau dikenal juga dengan istilah
In Vitro Soi-less Propagation (IVS), dapat menyebabkan tunas mikro dapat
berakar dan siap untuk tumbuh di lapangan. MSP adalah teknik perbanyakan
tanaman dengan menggunakan media yang porous dan steril, dengan sistem aerasi
yang lebih baik dibandingkan dengan sistem perbanyakan konvensional yang
menggunakan berbagai campuran media tanam.
Penelitian di Australia
menunjukkan bahwa teknik ini telah dapat meningkatkan perakaran setek mikro
tanaman Chamelaucium sebesar 42-82% (Newell 2006). Akan tetapi penelitian
MSP sendiri masih sangat sedikit publikasinya, dan belum ada metode yang baku,
sehingga perlu dilakukan penelitian agar diperoleh perlakuan yang sesuai untuk
proses pengakaran manggis.
Perumusan Masalah
Perbanyakan tanaman manggis mengalami banyak kendala, diantaranya
pertumbuhan tanaman yang lambat karena sistem perakaran yang buruk. Kendala
lainnya adalah perbanyakan tanaman manggis secara vegetatif konvensional
masih belum berhasil dengan baik karena tanaman yang diperbanyak secara
vegetatif mempunyai ukuran bervariasi, lemah, tumbuh sangat lambat (Normah et
al. 1995; Cruz 2001).
Pertumbuhan tanaman manggis hasil grafting dengan menggunakan batang
atas tunas orthotrop diketahui memiliki tingkat keberhasilan yang tinggi, tidak
mengalami hambatan pertumbuhan atau stagnasi.
Pertumbuhan bibit hasil
sambungan dengan tunas orthotrop ini selanjutnya menjadi lebih baik bila
dibandingkan dengan tanaman manggis hasil grafting dengan tunas plagiotrop.
Perbanyakan tanaman manggis dengan teknik grafting menggunakan batang atas
tunas orthotrop memiliki tantangan yaitu terbatasnya ketersediaan cabang orthotrop.
Pertumbuhan tunas baru pada tanaman dewasa yang dapat menghasilkan cabang
orthotrop juga sangat lambat, hanya 1-2 kali dalam setahun (Hidayat 2002).
Perbanyakan tanaman manggis juga tidak dapat dilakukan dengan okulasi karena mata
tunas tanaman manggis tersembunyi diantara dua tangkai daun yang menjadi ciri khas
5
species Garcinia. Satu-satunya cara mendapatkan tunas orthotrop secara massal adalah
dengan teknik kultur jaringan (perbanyakan in vitro)
Perbanyakan tunas manggis in vitro dari eksplan tunas manggis di
pesemaian atau di lapangan belum pernah dilakukan, karena sulitnya proses
sterilisasi. Oleh karena itu salah satu tahap penelitian ini adalah mendapatkan
bahan perbanyakan tunas in vitro dari eksplan tunas manggis umur 4 tahun di
pesemaian. Pada berbagai penelitian sudah dapat dihasilkan tunas manggis in
vitro yang berasal biji maupun daun (daun muda atau dewasa). Kesulitan yang
dihadapi adalah tunas in vitro dari eksplan daun tidak dapat tumbuh akar,
sehingga harus dicari cara mengakarkan tunas-tunas in vitro tersebut.
Cara
pengakaran tunas in vitro pada penelitian ini dilakukan dengan dua cara. Yang
pertama, tunas in vitro yang gagal tumbuh akar dapat disambungkan dengan tunas
batang bawah yang sudah berakar (sambung mikro). Cara kedua adalah
mengakarkan tunas in vitro secara langsung dengan cara memanipulasi media
tumbuh secara in vitro, maupun perlakuan di pesemaian (setek mikro). Setek
mikro yang dilakukan di pesemain akan dicoba diakarkan dengan menggunakan
teknik Media Steril Porous (MSP) / In Vitro Soil-less Propagation (IVS).
Melalui teknik kultur jaringan, akan dapat disediakan bahan tanaman
batang bawah maupun batang atas secara massal, tidak dipengaruhi musim,
seragam dan tidak membutuhkan waktu yang lama. Sambung mikro diharapkan
dapat menjadi solusi bagi tunas
manggis yang
gagal berakar, dengan cara
menyambungkannya dengan tunas manggis yang sudah berakar.
Penyediaan
batang bawah juga dapat dipersingkat waktunya dibandingkan penyiapan batang
bawah untuk sambungan di lapangan. Pada tanaman jeruk, tunas untuk batang
bawah pada teknik sambung mikro in vitro dan pesemaian sudah dapat dilakukan
penyambungan sejak 2 minggu setelah biji berkecambah (Naz et al. 2007). Bagian
tanaman yang dapat dijadikan sumber perbanyakan tidak hanya terbatas pada biji,
melainkan bisa dari organ-organ lainnya, misalnya batang, mata tunas, dan daun.
Hal ini sangat menguntungkan karena penyediaan bahan tanaman tidak terbatas
pada musim berbuah, serta dapat menjawab persoalan kebutuhan bahan tanaman
untuk perbanyakan.
6
Teknik sambung mikro in vitro juga dapat dilakukan di pesemaian dengan
kondisi tanaman yang sama seperti pada sambung mikro in vitro. Teknik sambung
mikro akan memiliki laju pertumbuhan yang lebih baik dibandingkan grafting di
lapangan. Hal ini karena batang usia muda memiliki jaringan meristem yang lebih
banyak,
sehinga
proses
penyembuhan
luka
akibat
sayatan
pada
saat
penyambungan lebih cepat pulih (Tirtawinata 2003). Oleh karena itu diharapkan
pertumbuhan selanjutnya akan lebih baik.
Pada penelitian ini juga dilakukan teknik perbanyakan setek mikro.
Perbanyakan dengan cara setek sudah sangat dikenal dan dilakukan sejak lama.
Perbanyakan dengan setek lebih ekonomis, lebih mudah, tidak memerlukan
keterampilan khusus dan cepat dibandingkan dengan cara perbanyakan vegetatif
buatan lainnya. Selama ini tanaman manggis tidak diperbanyak dengan setek
karena tanaman manggis tidak dapat berakar.
Oleh karenanya informasi
mengenai setek pada tanaman manggis belum pernah ada. Dengan pemberian
berbagai zat pengatur tumbuh dan substrat yang dapat menginduksi pertumbuhan
akar dan tunas diharapkan dapat menjawab permasalah tersebut.
Tahap aklimatisasi merupakan tahap yang sangat penting pada sistem
perbanyakan kultur jaringan.
Pada tahap ini tanaman hasil kultur jaringan
diharapkan dapat beradaptasi dengan lingkungan tumbuh yang sebenarnya,
sehingga dapat tumbuh berkembang di lapangan.
Percobaan sambung mikro dan setek mikro harus didukung dengan
pertumbuhan akar yang baik agar menjamin kelangsungan pertumbuhan tanaman
selanjutnya. Penelitian tentang Media Steril Porous (MSP) atau In Vitro Soi-less
Propagation (IVS) pada setek mikro in vitro dan ex vitro beberapa tanaman
Australia menunjukkan bahwa sistem ini dapat meningkatkan pertumbuhan akar
(Newell 2006). Oleh karena itu pada penelitian ini juga dilakukan percobaan
setek mikro dengan menggunakan teknik MSP yang diharapkan dapat
meningkatkan keberhasilan tanaman yang dapat tumbuh menjadi tanaman baru di
lapangan.
7
Tujuan Penelitian
Secara umum
penelitian ini
bertujuan
untuk
merakit
teknologi
perbanyakan tanaman manggis dengan cara sambung mikro dan setek mikro.
Secara khusus penelitian ini bertujuan:
a. Mendapatkan metode perbanyakan in vitro untuk penyediaan bahan
perbanyakan manggis
b. Mendapatkan pemahaman tentang aspek fisiologi dan anatomi serta metode
perbanyakan tanaman manggis dengan teknik sambung mikro.
c. Menginduksi perakaran setek mikro dengan cara manipulasi media kultur
jaringan.
d. Menginduksi perakaran setek mikro manggis dengan cara media steril porous
(MSP)/ In vitro Soil Propagation (IVS).
Hipotesis
a. Pemberian benzyl adenin, thidiazuron dan kinetin menyebabkan eksplan mata
tunas pucuk bibit manggis dapat menghasilkan tunas in vitro.
b. Perbedaan area pertemuan meristem pada daerah sambungan akan
berpengaruh terhadap keberhasilan
penyatuan sambungan batang bawah
dengan batang atas.
c. Penurunan konsentrasi komposisi media dan penurunan kepadatan substrat
dapat menumbuhkan akar setek mikro manggis yang dilakukan secara in vitro.
e. Teknik Media steril porous (MSP)/In Vitro Soil-less (IVS) dapat
meningkatkan keberhasilan tanaman hasil setek mikro yang dapat tumbuh di
lapangan.
Strategi Penelitian
Disertasi ini disusun berdasarkan empat topik penelitian. Topik penelitian
pertama adalah “Pengembangan Teknologi Induksi Tunas Manggis In Vitro
dari Eksplan Mata Tunas Pucuk Bibit Manggis” yang terdiri atas tiga tahap
percobaan, yaitu 1) Induksi Tunas, 2) Tahap Multiplikasi Tunas, Dan 3) Tahap
Pemanjangan Tunas. Hasil percobaan ini akan digunakan sebagai salah satu
sumber batang atas pada penelitian kedua.
8
Topik penelitian kedua adalah “Studi Fisiologi dan Anatomi Sambung
Mikro Pada Tanaman Manggis”. Penelitian ini terdiri atas dua percobaan,
yaitu: 1) percobaan Sambung Mikro Secara In vitro dan 2) Sambung Mikro di
Pesemaian. Masing masing percobaan terdiri atas tiga sub percobaan berdasarkan
sumber batang atasnya, yaitu dari sesama tunas muda (in vitro atau semai),
eksplan tunas dari mata tunas tanaman manggis dewasa yang telah berproduksi di
lapangan, dan tunas in vitro dari eksplan tunas bibit manggis 4 tahun.
Topik penelitian ketiga adalah “Manipulasi Media Pada Setek Mikro
Manggis Secara In Vitro”, dan topik penelitian keempat adalah “Optimalisasi
Aklimatisasi Setek Mikro Manggis Dengan Cara Media Steril Porous
(MSP)”.
Bagan alur kerja penelitian yang menunjukkan keterkaitan antar
penelitian disajikan pada Gambar 1.
9
Sumber Perbanyakan Vegetatif
Percobaan I.
Pengembangan Teknologi
Induksi Tunas Manggis
In Vitro dari Eksplan Mata
Tunas Bibit Manggis
Percobaan II.
Studi Fisiologi dan
Anatomi Keberhasilan
Sambung Mikro Tanaman
Manggis
Pengakaran
Percobaan III.
Manipulasi Media
pada Setek Mikro
Manggis Secara
In Vitro
Percobaan IV.
Optimalisasi
Aklimatisasi Setek
Mikro Manggis dengan
Cara Media Steril
Porous (MSP)
Pemahaman Dasar Mengenai Teknologi Perbanyakan Tanaman Manggis
dengan Cara Sambung Mikro dan Setek Mikro
Gambar 1. Alur Kerja Penelitian
TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman Manggis (Garcinia mangostana)
Buah manggis (Garcinia mangostana) selain digemari karena rasanya,
juga sangat bermanfaat untuk kesehatan tubuh karena diketahui mengandung
xanthone sebagai antioksidan, antiproliferasi, antiinflamasi dan antimikrobial.
Kulit buah manggis (pericarp) mengandung senyawa xanthone dan derifatnya
yaitu 3-isomangoestein, alpha mangostin, gamma-mangostin, garcinone A,
garcinone B, C, D dan garcinone E, maclurin, mangostenol (Iswari dan
Sudaryono 2007).
Dari berbagai penelitian menunjukkan bahwa kandungan xanthone dan
derivatnya efektif melawan kanker payudara, juga sebagai obat penyakit jantung.
Khasiat garcinone E (devirat xanthone) ini jauh lebih efektif untuk menghambat
kanker bila dibandingkan dengan obat kanker seperti flaraucil, cisplatin,
vincristin, metohotrexete, dan mitoxiantrone. Kulit buah manggis bermanfaat
sebagai obat karena mengandung xanthone yang sangat tinggi yaitu mencapai
123,97 mg/100ml,
juga mengandung vitamin dan mineral lainnya seperti :
vitamin B1 (mg) 20,66, vitamin B2 (mg)1.79, vitamin B6 (mg) 0,948, dan vitamin
C (mg) 17,92 (Iswari dan Sudaryono 2007).
Manggis merupakan salah satu tanaman buah yang berasal dari Indonesia,
kelezatan daging buah manggis juga disukai konsemen luar negeri. Permintaan
pasar, terutama pasar luar negeri terhadap buah manggis selalu meningkat, dari
5,697 ton dengan nilai U$ 3,612 juta tahun 2006 menjadi 11,388 ton dengan nilai
U$ 8,754 juta tahun 2010 (BPS 2012).
Permintaan pasar ekspor yang semakin meningkat masih belum dapat
dipenuhi sesuai kebutuhan, baik secara kualitas, kuantitas maupun kontinuitasnya.
Salah satu penyebabnya karena manggis di Indonesia belum banyak
dibudidayakan dalam skala perkebunan.
Pada umumnya tanaman manggis
dibudidayakan di pekarangan. Petani Indonesia enggan menanam manggis karena
dari masa tanam sampai dapat berproduksi memerlukan waktu antara 8 – 10
tahun. Manggis yang diperdagangkan di dalam negeri maupun ekspor berasal dari
hutan manggis atau kebun campuran (Poerwanto 2000). Faktor penting dalam
12
usaha pengembangan dan perbaikan produktivitas buah manggis adalah bibit
bermutu dalam jumlah banyak dan tersedia dalam waktu singkat serta dengan
harga yang terjangkau.
Masalah lambatnya pertumbuhan tanaman manggis telah banyak
diidentifikasi. Ada beberapa penyebabnya, yaitu sistem perakaran yang lemah
(perakaran manggis hanya terdiri dari satu akar tunggang dengan beberapa akar
lateral tanpa bulu akar) (Cox, 1976). Tanaman manggis asal biji umumnya baru
mulai berbuah setelah 10-15 tahun, tergantung pada pemeliharaan selama
dipembibitannya. Di Malaysia, tanaman asal biji sudah mulai berbuah sektar lima
tahun setelah tanam di lapangan (Hashim & Mamat 1991), di Cairns dan Darwin
(Australia) pohon manggis berbuah pada umur 6-7 tahun (Wieble et al. 1992).
Manggis (Garcinia mangostana) termasuk ke dalam famili Guttiferae
merupakan tanaman yang berasal dari Asia Tenggara khususnya Thailand,
Malaysia dan Indonesia (Nakasone & Paull 1999). Tanaman manggis menyebar
ke timur sampai ke Papua Nugini dan Kepulauan Mindanau (Filipina), dan ke
utara melalui Semenanjung Malaysia menyebar terus ke Thailand bagian selatan,
Myanmar, Vietnam, dan Kamboja. Tanaman ini dijumpai tumbuh liar pada
kisaran jenis tanah dan lokasi yang cukup luas.
Richard (1990) menjelaskan bahwa bunga manggis bersifat uniseksual
dioecious (berumah dua), akan tetapi hanya bunga betina yang dapat dijumpai,
sedangkan bunga jantan tidak berkembang sempurna (rudimenter), yaitu tumbuh
kecil kemudian mengering dan tidak dapat berfungsi. Bunga betina terdapat pada
pucuk ranting muda dengan diameter 5 – 6 cm, pedikelnya pendek, tebal dan
panjangnya 1,8 – 2,0 cm terletak pada dasar bunga. Bunga memiliki empat sepal
dan empat petal dengan tangkai bunga pendek dan tebal berwarna merah
kekuning-kuningan. Bunganya tidak tahan lama, membuka pada sore hari dan
petalnya segera jatuh setelah itu.
Biji manggis merupakan biji apomitikk yang terbentuk dari sel-sel nuselus
(Almeyda dan Martin 1976). Embrio manggis dilihat dari proses penyerbukan dan
pembuahannya tergolong pada embrio adventif.
Hal ini disebabkan karena
embrio terbentuk dari sel nuselus, yaitu bagian selain kandung lembaga.
13
Perbaikan sifat 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
SAMBUNG MIKRO DAN SETEK MIKRO
PADA TANAMAN MANGGIS (Garcinia mangostana)
RD. SELVY HANDAYANI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI
DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Rekayasa Teknologi
Sambung Mikro dan Setek Mikro Pada Tanaman Manggis (Garcinia mangostana)
adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan
dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir disertasi ini.
Bogor, Agustus 2012
Rd. Selvy Handayani
NRP. A262070041
ABSTRACT
RD. SELVY HANDAYANI. Engineering Technology of Micrografting and
Microcutting in Mangosteen (Garcinia mangostana). Supervised by ROEDHY
POERWANTO, SOBIR, AGUS PURWITO, TRI MUJI ERMAYANTI.
The purpose of this study was to assemble propagation technology in mangosteen
plant using micrografting and microcutting. This study consisted of four
experimental steps, 1) in vitro bud induction technology development from bud
explants of mangosteen seedling shoot, 2) physiology and anatomy studies of
micrografting in mangosteen, 3) in vitro medium manipulation on mangosteen
microcutting; 4) optimization of microcutting acclimatization on mangosteen with
sterile porous medium technique (MSP) / in vitro soil-less propagation (IVS). The
results of experiment I showed that the best medium for shoot induction phase
was MS + BA 4,0 + TDZ 0,2 mg/l, MS + BA 8,0 BA + TDZ 0,2 or MS + BA 4,0
mg /l. Medium multiplication could not obtain shoot multiplication, only addition
of nodes and elongation of shoots. The best medium for shoot elongation was
medium MS + BA 1 mg/l + KIN 1 mg/l. Experiment II showed that the rootstock
derived from a single intact seed germination was better success than other
treatments in almost all the observed variables, such as flush shoot that was better
success than dormant shoot. There are several factors that determine the success
of micrografting, which is width of meristem encounter between the rootstock and
scion, the equal cell growth rate between rootstock and scion cells, as well as the
similarity in size and structural congeniality between rootstock and scion. The
results of anatomical tissue observation (4 months after micrografting) indicated
that there was a good graft union on micrografting. Roostsock and scion xylem
tissue were fused perfectly. Experiment III results showed that the concentration
of 25% MS medium concentration on various substrates with or without the
addition of IBA might cause 50-80% of microcutting rooted with the root length
between 1,8 to 4,38 cm. Experiment IV results showed that microcutting carried
out using MSP technique could grow roots, even at the microcutting that were
untreated with root growth stimulating substances. Microcutting that planted using
a MSP technique with IBA and Rootone-F treatments at varied concentrations
could cause mangosteen microcutting 100% rooted with the root length from 3,44
to 6,88 cm.
Keywords : anatomy, IVS, microcutting, micrografting, physiology.
RINGKASAN
RD. SELVY HANDAYANI. Rekayasa teknologi sambung mikro dan setek mikro
pada tanaman manggis (Garcinia mangostana). Dibimbing oleh ROEDHY
POERWANTO, SOBIR, AGUS PURWITO, TRI MUJI ERMAYANTI.
Biji manggis memiliki sifat apomitik yaitu terbentuknya embrio tanpa
proses penyatuan sel kelamin jantan dan betina. Organisme apomitik pada
umumnya tidak memiliki variasi genetic, namun ternyata ditemukan adanya
beberapa klon lokal yang merupakan sumber keragaman genetik tanaman
manggis. Klon-klon lokal yang memiliki banyak keunggulan itu banyak tersebar
di Indonesia. Oleh karenanya perbanyakan cepat klon-klon lokal tersebut melalui
perbanyakan vegetatif yang sesuai mutlak diperlukan. Perbanyakan vegetatif
tanaman manggis umumnya dilakukan dengan penyambungan (grafting), dengan
menggunakan tunas plagiotrop sebagai batang atas. Kelemahan dari pemakaian
tunas ini adalah bibit manggis hasil sambungan seringkali tumbuh kerdil dan
pertumbuhan terhambat. Hasil sambungan manggis yang menggunakan batang
atas tunas orthotrop tidak menunjukkan hambatan pertumbuhan, namun jumlah
tunas orthorop pada manggis sangat terbatas dan sulit dijangkau karena tumbuh di
bagian atas tanaman. Perbanyakan cepat batang atas tersebut dapat dilakukan
dengan sistem perbanyakan in vitro. Oleh karena itu dilakukan serangkaian
penelitian untuk mendapatkan metode perbanyakan bibit manggis secara in vitro,
sambung mikro, setek mikro, serta media aklimatisasi steril (MSP)/In vitro Soilless Propagation (IVS). Secara umum penelitian ini bertujuan untuk merakit
teknologi perbanyakan tanaman manggis dengan cara sambung mikro dan setek
mikro.
Bagian I penelitian ini adalah pengembangan teknologi induksi tunas
manggis in vitro dari eksplan mata tunas pucuk bibit manggis. Percobaan
dilakukan untuk mengetahui metode perbanyakan in vitro untuk penyediaan bahan
perbanyakan manggis. Hasil percobaan menunjukkan bahwa eksplan mata tunas
pucuk dari bibit manggis 4 tahun dapat ditanam secara in vitro untuk membentuk
tunas, dan selanjutnya dijadikan sebagai bagian tanaman yang dapat menjadi
sumber perbanyakan tanaman. Media terbaik untuk tahap induksi tunas, adalah
media MS + BA 4,0 + TDZ 0,2 mg/l, MS + BA 8,0 BA + TDZ 0,2 atau MS +
BA 4,0 mg /l. Media multiplikasi belum dapat menghasilkan multiplikasi tunas,
hanya penambahan buku dan pemanjangan tunas.
Media terbaik untuk
pemanjangan tunas adalah media MS + BA 1 mg/l + KIN 1 mg/l. Pada percobaan
ini sudah didapatkan tunas in vitro, namun belum berhasil tumbuh akar. Tunas ini
selanjutnya digunakan sebagai salah satu sumber batang atas pada percobaan
sambung mikro. Tunas yang dihasilkan masih terlalu kecil dan ruas bagian bawah
tunas masih terlalu pendek sehingga tidak dapat digunakan sebagai bahan
perbanyakan untuk percobaan setek mikro.
Bagian II adalah percobaan sambung mikro pada berbagai jenis batang
bawah dan batang atas dengan berbagai stadia pertumbuhan dan umur tunas.
Hasil percobaan menunjukkan bahwa sambung mikro yang dilakukan pada tunastunas muda sebagai sumber batang atas dan batang bawahnya memiliki laju
pertumbuhan yang cepat. Tunas baru sudah tumbuh bahkan pada saat 2 minggu
setelah sambung mikro. Pertumbuhan hasil sambung mikro sangat cepat, bahkan
pada batang atas yang menggunakan tunas yang sedang dalam stadia trubus,
seringkali tidak ditemukan stagnasi pertumbuhan, karena beberapa hari setelah
penyambungan sudah terlihat pertumbuhan trubus muda yang membesar menuju
ke arah pertumbuhan daun baru. Tunas muda (in vitro maupun semai) memiliki
kecepatan pertumbuhan yang tinggi karena pada tunas muda masih sangat banyak
mengandung sel-sel meristematis. Hasil pengamatan anatomi pada daerah
sambungan menunjukkan bahwa pembentukan kalus yang sangat aktif terjadi di
kedua sisi, baik pada batang bawah maupun batang atas. Keseimbangan laju
pertumbuhan sel batang bawah dan batang atas ini menyebabkan proses pertautan
sambungan terjadi lebih cepat. Pada sambung mikro antara tunas-tunas muda,
kalus tumbuh cepat sehingga luas pertautan permukaan meristem batang atas dan
batang bawah menjadi lebih lebar. Pembentukan kalus yang cepat dapat menjadi
jembatan penghubung antara batang bawah dan batang atas. Hal ini akan
menjamin ketersediaan nutrisi bagi kelangsungan pertumbuhan sambungan yang
juga menjadi faktor penentu keberhasilan sambungan.
Pada pengamatan bentuk dan ukuran diameter batang dan jaringan
pembuluh batang manggis terlihat ada kesesuaian bentuk dan ukuran batang
bawah dan batang atas dari tunas-tunas muda. Hal ini akan sangat memudahkan
terbentuknya penyatuan lingkaran jaringan pembuluh antara batang bawah dan
batang atas, sehingga pertumbuhan selanjutnya lebih baik.
Hasil sambung mikro dengan batang bawah dan batang atas berbeda usia
atau pada hasil sambungan (grafting) di lapangan menunjukkan keberhasilan yang
rendah, dan pertumbuhan hasil sambungan berlangsung lebih lambat. Hal ini
disebabkan karena usia batang bawah dan terutama batang atas sudah lanjut.
Batang bawah berumur 2 – 3 tahun, sedangkan batang atas bisa berumur puluhan
tahun, sehingga jumlah jaringan meristem tidak sebanyak tunas muda.
Bagian III adalah percobaan setek mikro secara in vitro dengan
memanipulasi media tumbuh. Hasil Percobaan setek mikro secara in vitro dengan
cara memanipulasi media tanam menunjukkan bahwa setek batang yang dilakukan
secara in vitro pada perlakuan yang tepat dapat tumbuh akar. Akar tumbuh baik
pada media MS yang diencerkan (MS 25%), dan pada media dengan konsentrasi
agar-agar dikurangi atau menggunakan substrat vermikulit yang diberi larutan MS
cair. Konsentrasi komposisi media MS 25% pada berbagai substrat yang diberi
atau tanpa diberi IBA memberikan pengaruh yang sangat baik bagi persentase
tumbuh akar dan panjang akar setek mikro manggis in vitro.
Bagian IV adalah percobaan setek mikro yang dilakukan di pesemaian
dengan teknik Media Steril Porous (MSP)/In vitro Soil-less Propagation (IVS).
Pada setek mikro manggis yang dilakukan dengan memadukan teknik MSP di
pesemaian menunjukkan setek mikro yang dilakukan dengan teknik MSP dapat
tumbuh akar, bahkan pada setek mikro yang tidak diberi perlakuan zat perangsang
pertumbuhan akar sekalipun. Sementara setek mikro dengan sistem konvensional
gagal tumbuh. Demikian pula setek mikro teknik MSP dengan perlakuan IBA
dan Rootone-F ternyata mampu menumbuhkan akar 100% di semua perlakuan,
sedangkan perlakuan tanpa pemberian IBA dan Rootone F dapat tumbuh akar
70%. Hal ini mengindikasikan bahwa teknik MSP memberikan lingkungan
tumbuh yang cocok bagi pertumbuhan akar, juga memenuhi persyaratan bagi
tumbuhnya akar tanaman manggis. Secara umum setek mikro teknik MSP yang
diberi IBA 50 mg/l dan Rootone-F 3 g/L memberikan pertumbuhan setek mikro
yang terbaik dibandingkan perlakuan lainnya.
Akar yang dihasilkan dari setek mikro baik secara in vitro maupun dengan
teknik MSP memiliki diameter yang lebih kecil daripada diameter akar hasil
perkecambahan biji manggis konvensional di pesemaian. Akan tetapi hal ini
tidak mempengaruhi efektifitas penyerapan hara. Kandungan N, P, K, dan gula
total daun tanaman hasil setek mikro dan perkecambahan biji tidak menunjukkan
perbedaan yang nyata.
Kata kunci : anatomi, fisiologi, sambung mikro, setek mikro, MSP.
© Hak cipta milik IPB, tahun 2012
Hak cipta dilindungi undang-undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumber. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut pengutipan tersebut tidak
merugikan kepentingan yang wajar IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis
dalam bentuk apapun tanpa seizin IPB
REKAYASA TEKNOLOGI
SAMBUNG MIKRO DAN SETEK MIKRO
PADA TANAMAN MANGGIS (Garcinia mangostana)
RD. SELVY HANDAYANI
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor
pada Program Studi Agronomi dan Hortikultura
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
Penguji Luar Komisi
Ujian Tertutup :
1. Dr. Ani Kurniawati, SP., M.Si.
Departemen Agronomi dan Hortikultura
Fakultas Pertanian
Institute Pertanian Bogor
2. Dr. Ir. Ketty Suketi, M.Si.
Departemen Agronomi dan Hortikultura
Fakultas Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Ujian Terbuka :
1. Dr. Ir. Saptowo J. Pardal, M.Si.
Peneliti Bioteknologi Balai Besar Litbang
Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian
Badan Litbang Pertanian
2. Dr. Ir. M. Rahmad Suhartanto, M.Si.
Staf Pengajar Departemen Agronomi dan
Hortikultura Fakultas Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Judul Disertasi
: Rekayasa Teknologi Sambung Mikro dan
Setek Mikro pada Tanaman Manggis
(Garcinia mangostana)
Nama Mahasiswa
: Rd. Selvy Handayani
NIM
: A262070041
Disetujui
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Roedhy Poerwanto, MSc
Ketua
Prof. Dr. Ir. S o b i r, MS
Anggota
Dr. Tri Muji Ermayanti
Anggota
Dr.Ir. Agus Purwito, MSc.Agr
Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Agronomi
dan Hortikultura
Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
Prof. Dr. Ir Munif Ghulamahdi, MS.
Dr. Ir. Dahrul Syah, MSc.Agr
Tanggal Ujian: 27 Juli 2012
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Puji syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena
atas rahmat dan hidayat-Nya penelitian dan penulisan Disertasi ini berhasil
diselesaikan. Penelitian ini dibiayai oleh Program Riset Unggulan Strategis
Nasional (RUSNAS) melalui Pusat Kajian Buah-Buahan Tropika, LPPM-IPB,
dan Program Kerjasama Kemitraan Penelitian Pertanian dengan Perguruan Tinggi
(KKP3T) tahun 2010.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan rasa terimakasih yang tulus
kepada:
1. Prof. Dr. Ir. Roedhy Poerwanto, MSc., Prof. Dr. Ir. Sobir, MS, Dr. Ir.
Agus Purwito, MSc.Agr., Dr. Tri Muji Ermayanti, selaku komisi
pembimbing yang telah memberikan kepercayaan dan bimbingan selama
penelitian sampai penyusunan Disertasi.
2. Prof. Dr. Ir. Munif Ghulamahdi, MS selaku Ketua Program Studi
Agronomi dan Hortikultura dan seluruh dosen Program Studi Agronomi
yang selalu memberikan dukungan.
3. Dr. Ani Kurniawati, SP., MSi. dan Dr. Ir. Ketty Suketi, MSi., selaku
penguji luar komisi pada saat ujian tertutup yang telah banyak
memberikan saran.
Kepada Dr. Ir.
Darda
Effendi, MS dan Dr. Ir.
Winarso Dr. Widodo, MS selaku penguji luar komisi pada saat ujian
prakualifikasi lisan bersama Dr. Ir. Maya Melati, MSc. sebagai wakil
Program Studi Agronomi dan Hortikultura.
4. Dr. Ir. Saptowo J. Pardal, MSi. dan Dr. Ir. M. Rahmad Suhartanto, MSi.
selaku penguji luar komisi pada saat ujian sidang terbuka, serta Dr. Ir. Eny
Widajati sebagai wakil Program Studi Agronomi dan Hortikultura.
5. Rektor dan Dekan Fakultas Pertanian Universitas Malikussaleh Aceh
Utara, yang memberikan kesempatan untuk mengikuti program S3 di IPB.
6. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, yang telah memberikan beasiswa
BPPS.
7. Staf dosen, peneliti dan karyawan di Pusat Kajian Hortikultura Tropika
LPPM-IPB Prof. Dr. Ir. Hj. Syafrida Manuwoto, MSc., Ir. Hj. Yayah K.
Wagiono, MEc., Prof. Dr. Ir. Sriani Sutjiprihati, MS, (Alm.), Dr. Ir.
Rahmad Suhartanto MS, Dr. Ir. M. Firdaus, MSi., Dr. Eddy Santoso MS,
Sulassih, SP., MSi., Endang Gunawan SP., MSi., Kusuma Darma SP.
MSi., Heri Harti SP. MSi, Rena Destriani Amd., Rika Lesmawati Amd.,
Naekman Naiboho SP, Mar’ah SP, dan Ubaydillah SP., Bapak Sulaeman,
Pipit, teh Imas, Rizal di Laboratorium PKHT-IPB, mas Joko Mulyono lab
Mikroteknik IPB, mas Yudi lab Molekukuler IPB, dan mas Bambang di
lab Analisis Tanaman dan Kormatografi IPB, serta Mbak Wido dan pak
Ujang Hafid di Puslit Biologi LIPI-Cibinong, atas bantuan dan
kerjasamanya selama penelitian berlangsung
8. Pak Ibram, mas Awang, pak Ade, bu Yuyun serta seluruh karyawan
Kebun Percobaan Tajur atas segala bantuannya.
9. Teman-teman seperjuangan Departemen Agronomi dan Hortikultura
mayor ITB, AGH, dan PBT angkatan tahun 2007, 2008, 2009.
10. Teman-teman FORSCA, IKAMAPA, serta ikhwan-akhwat HIMMPAS
IPB atas dukungannya.
11. Ibunda Rd. Sumirat Puranegara,
Ayahanda Rd. Trisana Sumadipura
(Alm), teh Ance, teh Tia, Teh Dewi, Susi, K’Ndien (alm.), K’Lukman,
Apa Fuad, dan Apep.
12. Ibu dan ayah mertua Cut Hendon dan Muhammad Yunus (alm.), K’Nu,
Bang Din, K’Asmara, K’Ni, Bang Yan.
13. Suami tercinta Ismadi Yunus, SP., M.Si atas pengorbanan, ketulusan,
kesabaran dan pengertian yang telah diberikan selama in dan ananda M.
Dzaky Ramadhan (Alm)
14. Semua pihak yang telah membantu dan memberikan dukungan selama
pendidikan S3.
Akhirnya, diiringi doa semoga seluruh kegiatan studi ini bernilai ibadah
dihadapan Allah SWT, baik bagi penulis maupun semua pihak yang terlibat di
dalamnya, semoga hasil-hasil penelitian ini dapat didayagunakan lebih lanjut bagi
kemaslahatan masyarakat maupun bagi kemajuan ilmu pengetahuan.
Bogor, Agustus 2012
Penulis
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandung pada tanggal 11 September 1968, adalah
anak keempat dari lima bersaudara pasangan Rd. Trisana Sumadipura dan Rd.
Sumirat Puranegara. Penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SDN Sudirman 1
Purwakrta pada tahun 1981, SMP Negeri 2 Purwakarta tahun 1984, dan SMA
Negeri 1 Purwakarta tahun 1987. Penulis melanjutkan di Universitas Padjadjaran
Bandung Fakultas Pertanian dan lulus pada tahun 1992. Tahun 1996 penulis
diangkat sebagai dosen honorer di Fakultas Pertanian Universitas Garut, dan pada
tahun 2001 penulis diterima sebagai staf pengajar di Fakultas Pertanian
Universitas Malikussaleh Aceh Utara sampai saat ini.
Tahun 2000 penulis
melanjutkan pendidikan Master di Institut Pertanian Bogor pada Program Studi
Agronomi dan lulus tahun 2004. Pada tahun 2007 penulis mendapat kesempatan
untuk melanjutkan ke jenjang doktor pada Program Studi Agronomi dan
Hortikultura (AGH) Institut Pertanian Bogor.
Selama mengikuti program S3, penulis menyajikan karya ilmiah berjudul
Pengaruh Berbagai Jenis Batang Bawah dan Batang Atas untuk
Keberhasilan Mikrografting Manggis pada Seminar Nasional Perhimpunan
Hortikultura Indonesia di Bali pada bulan November 2010. Pada Seminar
Nasional Perhimpunan Hortikultura Indonesia di Bandung pada bulan Oktober
2011 penulis juga menyajikan karya ilmiah berjudul “Induksi Perakaran Tunas
Manggis In vitro dengan Cara Manipulasi Media”.
Sebuah artikel akan
diterbitkan pada Jurnal Agronomi Indonesia Vol. XL, No. 3 Desember 2012,
dengan judul “Pengaruh Batang Bawah dan Jenis Tunas pada Mikrografting
Manggis (Garcinia mangostana L.) Secara In vitro”. Karya ilmiah tersebut
merupakan bagian dari program S3 penulis.
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL ………………………………………………………….
DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………
DAFTAR LAMPIRAN ……………………………………….……………
xiii
xv
xvi
PENDAHULUAN
Latar Belakang ……………………………………………….………
Perumusan Masalah………………………………………….……….
Tujuan Penelitian …………………………………………………….
Hipotesis ……………………………………………………………..
Strategi Penelitian ……………………………………………………
1
4
7
7
7
TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman Manggis (Garcinia mangostana)……………………………
Kultur JaringanTanaman………………….……………………………
Kultur Jaringan Pada Manggis…………………………………………
Sambung Mikro………………………………………………………...
Hasil-hasil Penelitian Tentang Sambung mikro......................................
Setek mikro ..................................................................................
Auksin dan Penghantaran Signal Auksin……………………………
Sitokinin dan Penghantaran Signal Sitokinin………………………..
BAHAN DAN METODE
Pengembangan Teknologi Induksi Tunas Manggis
In vitro dari Eksplan Tunas Manggis …………………………………….
Studi Fisiologi dan Anatomi Keberhasilan Sambung Mikro
Tanaman Manggis……………………...…………………………………..
Manipulasi Media pada Setek Mikro Manggis Secara In vitro....................
Optimalisasi Aklimatisasi Setek Mikro Manggis
dengan Teknik Media Steril Porous (MSP)..................................................
HASIL
Pengembangan Teknologi Induksi Tunas Manggis
In vitro dari Eksplan Tunas Manggis …………………………………….
Studi Fisiologi dan Anatomi Keberhasilan Sambung Mikro
Tanaman Manggis……………………...…………………………………..
Manipulasi Media pada Setek Mikro Manggis Secara In vitro....................
Optimalisasi Aklimatisasi Setek Mikro Manggis
dengan Teknik Media Steril Porous (MSP).................................................
11
13
15
17
20
23
24
27
29
32
39
42
47
51
66
70
PEMBAHASAN
Pembentukan Tunas Adventif ………………….………………………..
Sambung Mikro …………………………………………………………
Setek mikro ………………………………………………………………
Masalah dan Pendekatan Masalah ………….……………………………
Aplikasi Praktis …………………………………………………………
77
81
85
93
104
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan ………………………………..…………………………….
Saran …………………………………..…………………………………
107
108
DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………….
109
LAMPIRAN……………………………………………………………………… 117
DAFTAR TABEL
Halaman
1
Persentase pertumbuhan tunas dan jumlah buku tunas manggis ...
52
2
Pertumbuhan tanaman hasil sambung mikro antara
batang bawah tunas in vitro dengan batang atas tunas in vitro……
55
Pertumbuhan tanaman hasil sambung mikro antara batang
bawah tunas in vitro dengan batang atas tunas in vitro dari
eksplan tunas bibit manggis 4 tahun ……………………………
56
Pertumbuhan tanaman hasil sambung mikro antara batang bawah
tunas kecambah di pesemaian dengan batang atas tunas
kecambah di pesemaian…………………………………………
57
Pertumbuhan tanaman hasil sambung mikro antara batang
bawah tunas kecambah di pesemaian dengan batang atas
tunas in vitro……………………………………………………………
58
Rataan ukuran diameter (panjang dan lebar) batang dan jaringan
pembuluh batang in vitro, semai, dan batang tunas bibit
manggis yang ditanam secara in vitro………………………………
60
Rataan ukuran diameter (panjang dan lebar) batang dan jaringan
pembuluh batang seedling, batang plagiotrop, dan
batang in vitro……………………………………………………………
66
Pengaruh konsentrasi komposisi media MS, jenis substrat
dan konsentrasi IBA terhadap pertumbuhan setek mikro
4 bulan setelah perlakuan………………………………………
68
Pengaruh konsentrasi komposisi media MS, jenis substrat,
dan konsentrasi IBA terhadap diameter akar dan diameter
jaringan pembuluh akar 4 bulan setelah perlakuan……………….
71
Diameter akar dan jaringan pembuluh, kandungan hara N, P, K,
dan gula total daun dari tanaman hasil percobaan setek mikro dan
kecambah biji di pesemaian pada 4 bulan setelah perlakuan……..
71
Pertumbuhan kecambah semai manggis pada berbagai
media tanam 3 bulan setelah tanam………………………………
72
Pertumbuhan setek mikro teknik MSP dan konvensional 3 bulan
setelah tanam……………………………………………………
73
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13 Pertumbuhan setek mikro teknik MSP yang diberi IBA dan
Rootone-F 3 bulan setelah tanam………………………………
74
14 Diameter akar dan diameter jaringan pembuluh pada perlakuan
IBA dan Rootone-F 4 bulan setelah perlakuan…………………
76
15 Diameter akar dan jaringan pembuluh, kandungan hara N, P, K,
dan gula total daun dari tanaman hasil percobaan setek mikro
MSP dan kecambah biji di pesemaian pada 4 bulan setelah
perlakuan………………………………………………………..
77
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
Alur kerja penelitian…….……………………………………….
9
2
Tipe sambung mikro batang atas C. ledgeriana dengan
batang bawah C. succirubra (a) tipe V dan (b) tipe L…………..
22
Model regulasi penghantaran signal auksin-pengaturan
ekspresi gen dengan menghilangkan faktor yang
menghambat proses transkripsi (protein reseptor)
dari gen target…………………………………………………….
25
Mekanisme persepsi terhadap signal sitokinin sebagai
model pada system pensignalan dua komponen…………………
27
5
Eksplan tunas bibit manggis 4 tahun……………………………..
31
6
Pertumbuhan tunas manggis in vitro dari eksplan tunas bibit
manggis 4 tahun ………………………………………………….
49
Persentase tumbuh tunas in vitro dari eksplan tunas bibit manggis
4 tahun pada berbagai kombinasi zat pengatur tumbuh
8 minggu setelah inisiasi…………………………………………
50
Waktu tumbuh tunas in vitro dari eksplan tunas bibit manggis
4 tahun pada berbagai kombinasi zat pengatur tumbuh
8 minggu setelah inisiasi…………………………………………
51
Pertambahan panjang tunas manggis yang dilakukan pada
media MS dengan penambahan BA dan kinetin…………………
52
10 Hasil perbanyakan in vitro biji manggis yang memiliki
tunas majemuk lebih dari 15 tunas………………………………
53
11 Hasil sambung mikro manggis.......................................................
55
12 Tanaman hasil sambung mikro 6 bulan setelah sambungan
dan 15 bulan setelah sambungan…………………………….……
59
3
4
7
8
9
13
Penampang melintang bidang tautan sambungan pada
mikrografting dan grafting di lapangan, 4 bulan
setelah sambungan.........................................................................
61
14 Anatomi daerah sambungan sambung mikro pada umur 2 minggu
(A), 10 minggu (B), dan 16 minggu (C) setelah sambung
mikro................................................................................................
62
15 Proliferasi kalus pada percobaan sambung mikro............................
64
16 Penampang melintang bidang tautan sambungan pada
sambung mikro dan grafting di lapangan, 4 bulan setelah
sambungan.......................................................................................
65
17 Penampang melintang batang……………………………………..
67
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
Prosedur penetapan N total dengan metode Kjeldahl……………
117
2
Metode penentuan fosfor dan kalium………………….………...
118
3
Prosedur pengamatan mikroskopis (Metode Parafin)……………
119
4
Cara penetapan gula total, gula pereduksi, dan sukrosa…………
122
5
Komposisi kimiawi sekam………………………………………
123
6
Pelaksanaan sambung mikro in vitro teknik sambung celah V
tanpa pengikatan di daerah sambungan…………………………
124
Pelaksanaan sambung mikro di pesemaian teknik sambung celah
V dengan dilakukan pengikatan di daerah sambungan
dan diberi sungkup plastik………………………………………
125
7
Glossarium
Adventif
:
Perkembangan organ seperti tunas, akar bunga, atau
embrio yang berasal dari suatu titik tumbuh yang
tidak lazim.
Aklimatisasi
:
Masa adaptasi planlet dari lingkungan fisik aseptik
terkendali ke lingkungan tanah.
Apomiksis
.
:
Reproduksi melalui bentuk seperti biji tetapi tanpa
melalui penyerbukan
Cocopeat
:
media tanam yang dapat digunakan sebagai
pengganti tanah, berasal dari sabut kelapa yang
diambil
seratnya
(cocofiber),
sehingga
menghasilkan butiran-butiran halus
Eksplan
.
:
Bagian tanaman yang digunakan sebagai bahan
untuk inisiasi suatu kultur misalnya kultur in vitro
Floem
:
Pembuluh pada kulit kayu bagian dalam pada batang
yang berguna untuk mendistribusikan protein dan
karbohidrat, merupakan serangkaian sel yang
membentuk pembuluh ayak, mempunyai sel dasar
berupa sel tapis yang berdinding sel tipis.
In vitro
:
Di dalam tabung atau di dalam botol kultur
dipelihara pada laboratorium
In vivo
:
Di dalam tanaman utuh yang tumbuh di rumah kaca
atau di lapang.
Juvenil
:
Suatu periode tanaman sebelum fase generatif,
ketika pembungaan tidak terjadi dan tanaman tidak
dapat dirangsang untuk berbunga dengan ZPT atau
perangsang pembungaan lainnya.
Kalus
:
sekumpulan sel amorphous (tidak berbentuk atau
belum terdiferensiasi) yang terbentuk dari sel-sel
yang membelah terus menerus
Media steril porous
(MSP)/in vitro soil-less
propagation (IVS)
:
Jenis media atau teknik perbanyakan tanaman
dengan menggunakan media yang porous dan steril,
dengan sistem aerasi yang lebih baik dibandingkan
sistem
perbanyakan
konvensional
serta
menggunakan berbagai campuran media tanam.
Meristem
:
Jaringan tanaman yang terdiri dari sel-sel hidup dan
berdinding tipis yang mampu membelah berulangulang sangat aktif
Planlet
:
Tanaman lengkap hasil regenerasi kultur in vitro
Sistem jaringan
vaskuler
:
Sistem yang dibentuk oleh xilem dan floem
diseluruh tumbuhan, yang berfungsi sebagai sistem
transpor untuk air (xilem) dan nutrien (floem).
Zat pengatur tumbuh
(ZPT)
:
Semua senyawa baik alami maupun sintetik yang
dalam konsentrasi rendah dapat mengatur
(merangsang atau menghambat) pertumbuhan dan
perkembangan sel atau tanaman. Dapat dikatakan
bahwa semua hormon adalah ZPT, tetapi tidak
semua ZPT adalah hormon.
Tunas orthotrop
:
Tunas yang tumbuh secara vertikal pada batang
utama tanaman manggis.
Tunas plagiotrop
:
Tunas yang tumbuh secara horizontal pada batang
tanaman manggis.
Vermikulit
:
Media anorganik yang dihasilkan dari pemananasan
kepingan-kepingan mika serta mengandung
Potassium dan Helium, serta memiliki kemampuan
kapasitas tukar kation yang tinggi terutama dalam
keadaan padat dan pada saat basah.
Xilem
:
Jaringan pengangkut air dan hara yang terlarut
dalam tanah, arah gerakannya dari akar menuju daun
(akropetal).
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Manggis (Garcinia mangostana) memiliki peran penting dalam industri
buah nusantara, karena memiliki rasa, aroma dan warna yang sangat digemari
konsumen dalam maupun luar negeri. Permintaan pasar terhadap buah manggis
memiliki prospek yang baik. Manggis merupakan salah satu buah yang
mempunyai nilai ekonomi tinggi di Indonesia. Volume ekspor manggis terus
meningkat, dari 5.697 ton dengan nilai U$ 3,612 juta tahun 2006 menjadi 11,388
ton dengan nilai U$ 8,754 juta tahun 2010 (BPS 2012).
Biji manggis bersifat apomitik, karena terbentuk tanpa proses fertilisasi,
melainkan
melalui
perkembangan
jaringan
nuselus.
Sifat
apomiksis
mengakibatkan sifat genetik turunan identik dengan induknya (Fauza et al. 2003).
Tumbuh-tumbuhan apomitik dianggap tidak memiliki variasi genetik, namun
hasil penelitian Mansyah (2012) mengungkapkan adanya keragaman genetik pada
manggis, beberapa diantaranya klon lokal unggul. Variasi genetik dijumpai pada
tanaman induk dari berbagai lokasi maupun antar tanaman induk dan
keturunannya. Untuk pohon induk yang mewakili populasi tanaman dari berbagai
lokasi variasi genetiknya sebesar 56,6 % (Mansyah 2003).
Perbanyakan vegetatif tanaman manggis umumnya dilakukan dengan
penyambungan (grafting), karena manggis sulit berakar sehingga sukar/tidak
dapat diperbanyak dengan cara setek, perundukan, pemisahan, atau dengan
cangkok (Ashari 1995). Perbanyakan dengan grafting juga dapat mempercepat
kematangan reproduktif tanaman dan produksi buah lebih awal. Batang bawah
untuk perbanyakan grafting manggis adalah bibit semai berumur 2-3 tahun,
sedangkan batang atasnya adalah cabang plagiotrop dari tanaman yang sudah
berproduksi di lapangan. Cabang plagiotrop adalah cabang yang tumbuh secara
horizontal pada tanaman manggis dewasa.
Tunas plagiotrop digunakan sebagai batang atas karena jumlahnya banyak,
dan
cabang-cabangnya
rendah
sehingga
mudah
diambil.
Permasalahan
penggunaan batang atas dari cabang plagiotrop adalah tanaman hasil grafting
kerdil, tidak ada sentralistik pertumbuhan sehingga tanaman tumbuh ke samping,
2
pertumbuhannya terhambat, bahkan mengalami stagnasi pertumbuhan. Hal ini
disebabkan karena lingkaran jaringan pembuluh pada cabang plagiotrop
mengalami disorientasi akibat pemelintiran batang sehingga kondisi ini
mempersulit usaha untuk mendapatkan kontak kambium yang optimal antara
batang bawah dan batang atas (Tirtawinata 2003).
Beberapa tanaman manggis yang disambungkan dengan cabang orthotrop
(cabang yang tumbuh
secara vertikal pada tanaman manggis dewasa),
menunjukkan pertumbuhan yang baik dan tidak kerdil (Tirtawinata 2003).
Tantangan dari penggunaan cabang orthotrop sebagai batang atas adalah
jumlahnya sangat terbatas dan tumbuh di bagian atas pohon sehingga sulit
dijangkau. Usaha mendapatkan perbanyakan tunas dari cabang orthotrop secara
massal dapat dilakukan dengan sistem perbanyakan in vitro.
Perbanyakan in vitro selain dari biji dengan tujuan multiplikasi tunas
manggis sudah banyak dilakukan, misalnya dari eksplan daun muda bibit dan
pohon dewasa (Goh et al. 1990), atau daun muda dari kultur in vitro (Te-chato &
Lim 2000). Percobaan mengenai pembentukan tunas melalui regenerasi tanaman
secara in vitro melalui organogenesis langsung (dari daun muda) maupun
organogenesis tidak langsung (dari daun muda melalui fase kalus), juga sudah
berhasil dilakukan (Qosim 2006). Permasalahan yang dihadapi adalah belum
tumbuh akar dari tunas-tunas manggis in vitro tersebut.
Upaya pengakaran tunas manggis in vitro yang belum berakar tersebut
dapat dilakukan dengan dua pendekatan. Tunas manggis yang tidak dapat berakar
tersebut
dapat
langsung
disambungkan
dengan
tunas
manggis
hasil
perkecambahan biji yang sudah berakar. Pengakaran tunas juga dapat dilakukan
dengan menginduksi pertumbuhan tunas manggis melalui setek mikro. Oleh
karena itu penelitian sambung mikro dan setek mikro pada tanaman manggis
menjadi penting untuk dipelajari.
Sambung mikro (micrografting) pada tanaman, berasal dari kata micro
(kecil/kecil sekali) dan grafting (penyambungan), artinya penyambungan bagian
tanaman pada keadaan masih sangat kecil/muda. Naz et al. (2007) menyatakan
bahwa pada tanaman jeruk, sambung mikro sudah dapat dilakukan pada kecambah
jeruk umur 2 minggu. Istilah yang lebih dikenal adalah penyambungan tunas in vitro
3
atau teknik sambung mikro in vitro yaitu teknik penyambungan potongan batang
atas pada batang bawah dalam kultur jaringan (Toruan-Mathius et al. 2006).
Percobaan mengenai berbagai teknik sambung mikro secara in vitro telah
banyak dilakukan sebelumnya pada berbagai tanaman, misalnya pada alpukat (Raharjo
& Litz 2003), pistacia (Onay et al. 2003), kina (Toruan-Mathius et al. 2006; ToruanMathius et al. 2007), protea (Wu et al. 2007), jeruk (Naz et al. 2007; Singh et al.
2008).
Sambung mikro juga dilakukan di pesemaian
misalnya
pada tanaman
arabidopsis (Turnbull et al. 2002), pistacia (Onay et al. 2003), jeruk (Naz et al. 2007),
dan kaktus (Moghadam et al. 2012).
Setek mikro adalah suatu teknik pembiakan mikro, dengan menggunakan
batang tanaman dengan ukuran mini. Pada tanaman kentang proses setek dapat
dilakukan bahkan pada tanaman yang baru memiliki 1-3 node (Jasminarni 2007). Pada
teknik ini dapat diambil langsung bagian tanaman (tunas) untuk ditanam pada media,
supaya tumbuh akar dan selanjutnya dapat tumbuh menjadi individu baru.
Teknik setek mikro dapat dilakukan dalam keadaan aseptik melalui kultur
jaringan, maupun saat pembibitan di pesemaian. Penelitian mengenai setek mikro
sudah banyak dilakukan pada berbagai jenis tanaman. Beberapa contoh penelitian
setek mikro, misalnya pada tanaman apel (De Klerk 2002), kentang (Jasimarni
2007), cherry (Lamrioui et al. 2009), zaitun (Haq et al. 2009), maupun karet
(Harris et al. 2010).
Pada tanaman manggis teknik perbanyakan tanaman melalui setek (batang,
daun, tunas, akar) belum pernah dilakukan, karena manggis merupakan tanaman
yang sulit untuk berakar. Setek mikro yang dilakukan pada penelitian ini
dilakukan dengan melakukan setek batang pada tunas manggis hasil perbanyakan
in vitro. Tunas manggis dipotong sepanjang 3 cm dan ditanam pada media yang
dapat menginduksi perakaran. Penanaman setek mikro hasil perkecambahan biji
dilakukan secara in vitro dengan memanipulasi media tumbuh, maupun di
pesemaian dengan teknik Media Steril Porous. Berbagai konsentrasi zat pengatur
tumbuh, tingkat kekentalan media, jenis substrat, komposisi media ataupun
perlakuan lainnya dapat digunakan untuk merangsang pertumbuhan akar pada
setek mikro tunas manggis.
4
Pengakaran
setek
mikro
yang
dilakukan
di
pesemaian
dengan
menggunakan teknik Media Steril Porous (MSP) atau dikenal juga dengan istilah
In Vitro Soi-less Propagation (IVS), dapat menyebabkan tunas mikro dapat
berakar dan siap untuk tumbuh di lapangan. MSP adalah teknik perbanyakan
tanaman dengan menggunakan media yang porous dan steril, dengan sistem aerasi
yang lebih baik dibandingkan dengan sistem perbanyakan konvensional yang
menggunakan berbagai campuran media tanam.
Penelitian di Australia
menunjukkan bahwa teknik ini telah dapat meningkatkan perakaran setek mikro
tanaman Chamelaucium sebesar 42-82% (Newell 2006). Akan tetapi penelitian
MSP sendiri masih sangat sedikit publikasinya, dan belum ada metode yang baku,
sehingga perlu dilakukan penelitian agar diperoleh perlakuan yang sesuai untuk
proses pengakaran manggis.
Perumusan Masalah
Perbanyakan tanaman manggis mengalami banyak kendala, diantaranya
pertumbuhan tanaman yang lambat karena sistem perakaran yang buruk. Kendala
lainnya adalah perbanyakan tanaman manggis secara vegetatif konvensional
masih belum berhasil dengan baik karena tanaman yang diperbanyak secara
vegetatif mempunyai ukuran bervariasi, lemah, tumbuh sangat lambat (Normah et
al. 1995; Cruz 2001).
Pertumbuhan tanaman manggis hasil grafting dengan menggunakan batang
atas tunas orthotrop diketahui memiliki tingkat keberhasilan yang tinggi, tidak
mengalami hambatan pertumbuhan atau stagnasi.
Pertumbuhan bibit hasil
sambungan dengan tunas orthotrop ini selanjutnya menjadi lebih baik bila
dibandingkan dengan tanaman manggis hasil grafting dengan tunas plagiotrop.
Perbanyakan tanaman manggis dengan teknik grafting menggunakan batang atas
tunas orthotrop memiliki tantangan yaitu terbatasnya ketersediaan cabang orthotrop.
Pertumbuhan tunas baru pada tanaman dewasa yang dapat menghasilkan cabang
orthotrop juga sangat lambat, hanya 1-2 kali dalam setahun (Hidayat 2002).
Perbanyakan tanaman manggis juga tidak dapat dilakukan dengan okulasi karena mata
tunas tanaman manggis tersembunyi diantara dua tangkai daun yang menjadi ciri khas
5
species Garcinia. Satu-satunya cara mendapatkan tunas orthotrop secara massal adalah
dengan teknik kultur jaringan (perbanyakan in vitro)
Perbanyakan tunas manggis in vitro dari eksplan tunas manggis di
pesemaian atau di lapangan belum pernah dilakukan, karena sulitnya proses
sterilisasi. Oleh karena itu salah satu tahap penelitian ini adalah mendapatkan
bahan perbanyakan tunas in vitro dari eksplan tunas manggis umur 4 tahun di
pesemaian. Pada berbagai penelitian sudah dapat dihasilkan tunas manggis in
vitro yang berasal biji maupun daun (daun muda atau dewasa). Kesulitan yang
dihadapi adalah tunas in vitro dari eksplan daun tidak dapat tumbuh akar,
sehingga harus dicari cara mengakarkan tunas-tunas in vitro tersebut.
Cara
pengakaran tunas in vitro pada penelitian ini dilakukan dengan dua cara. Yang
pertama, tunas in vitro yang gagal tumbuh akar dapat disambungkan dengan tunas
batang bawah yang sudah berakar (sambung mikro). Cara kedua adalah
mengakarkan tunas in vitro secara langsung dengan cara memanipulasi media
tumbuh secara in vitro, maupun perlakuan di pesemaian (setek mikro). Setek
mikro yang dilakukan di pesemain akan dicoba diakarkan dengan menggunakan
teknik Media Steril Porous (MSP) / In Vitro Soil-less Propagation (IVS).
Melalui teknik kultur jaringan, akan dapat disediakan bahan tanaman
batang bawah maupun batang atas secara massal, tidak dipengaruhi musim,
seragam dan tidak membutuhkan waktu yang lama. Sambung mikro diharapkan
dapat menjadi solusi bagi tunas
manggis yang
gagal berakar, dengan cara
menyambungkannya dengan tunas manggis yang sudah berakar.
Penyediaan
batang bawah juga dapat dipersingkat waktunya dibandingkan penyiapan batang
bawah untuk sambungan di lapangan. Pada tanaman jeruk, tunas untuk batang
bawah pada teknik sambung mikro in vitro dan pesemaian sudah dapat dilakukan
penyambungan sejak 2 minggu setelah biji berkecambah (Naz et al. 2007). Bagian
tanaman yang dapat dijadikan sumber perbanyakan tidak hanya terbatas pada biji,
melainkan bisa dari organ-organ lainnya, misalnya batang, mata tunas, dan daun.
Hal ini sangat menguntungkan karena penyediaan bahan tanaman tidak terbatas
pada musim berbuah, serta dapat menjawab persoalan kebutuhan bahan tanaman
untuk perbanyakan.
6
Teknik sambung mikro in vitro juga dapat dilakukan di pesemaian dengan
kondisi tanaman yang sama seperti pada sambung mikro in vitro. Teknik sambung
mikro akan memiliki laju pertumbuhan yang lebih baik dibandingkan grafting di
lapangan. Hal ini karena batang usia muda memiliki jaringan meristem yang lebih
banyak,
sehinga
proses
penyembuhan
luka
akibat
sayatan
pada
saat
penyambungan lebih cepat pulih (Tirtawinata 2003). Oleh karena itu diharapkan
pertumbuhan selanjutnya akan lebih baik.
Pada penelitian ini juga dilakukan teknik perbanyakan setek mikro.
Perbanyakan dengan cara setek sudah sangat dikenal dan dilakukan sejak lama.
Perbanyakan dengan setek lebih ekonomis, lebih mudah, tidak memerlukan
keterampilan khusus dan cepat dibandingkan dengan cara perbanyakan vegetatif
buatan lainnya. Selama ini tanaman manggis tidak diperbanyak dengan setek
karena tanaman manggis tidak dapat berakar.
Oleh karenanya informasi
mengenai setek pada tanaman manggis belum pernah ada. Dengan pemberian
berbagai zat pengatur tumbuh dan substrat yang dapat menginduksi pertumbuhan
akar dan tunas diharapkan dapat menjawab permasalah tersebut.
Tahap aklimatisasi merupakan tahap yang sangat penting pada sistem
perbanyakan kultur jaringan.
Pada tahap ini tanaman hasil kultur jaringan
diharapkan dapat beradaptasi dengan lingkungan tumbuh yang sebenarnya,
sehingga dapat tumbuh berkembang di lapangan.
Percobaan sambung mikro dan setek mikro harus didukung dengan
pertumbuhan akar yang baik agar menjamin kelangsungan pertumbuhan tanaman
selanjutnya. Penelitian tentang Media Steril Porous (MSP) atau In Vitro Soi-less
Propagation (IVS) pada setek mikro in vitro dan ex vitro beberapa tanaman
Australia menunjukkan bahwa sistem ini dapat meningkatkan pertumbuhan akar
(Newell 2006). Oleh karena itu pada penelitian ini juga dilakukan percobaan
setek mikro dengan menggunakan teknik MSP yang diharapkan dapat
meningkatkan keberhasilan tanaman yang dapat tumbuh menjadi tanaman baru di
lapangan.
7
Tujuan Penelitian
Secara umum
penelitian ini
bertujuan
untuk
merakit
teknologi
perbanyakan tanaman manggis dengan cara sambung mikro dan setek mikro.
Secara khusus penelitian ini bertujuan:
a. Mendapatkan metode perbanyakan in vitro untuk penyediaan bahan
perbanyakan manggis
b. Mendapatkan pemahaman tentang aspek fisiologi dan anatomi serta metode
perbanyakan tanaman manggis dengan teknik sambung mikro.
c. Menginduksi perakaran setek mikro dengan cara manipulasi media kultur
jaringan.
d. Menginduksi perakaran setek mikro manggis dengan cara media steril porous
(MSP)/ In vitro Soil Propagation (IVS).
Hipotesis
a. Pemberian benzyl adenin, thidiazuron dan kinetin menyebabkan eksplan mata
tunas pucuk bibit manggis dapat menghasilkan tunas in vitro.
b. Perbedaan area pertemuan meristem pada daerah sambungan akan
berpengaruh terhadap keberhasilan
penyatuan sambungan batang bawah
dengan batang atas.
c. Penurunan konsentrasi komposisi media dan penurunan kepadatan substrat
dapat menumbuhkan akar setek mikro manggis yang dilakukan secara in vitro.
e. Teknik Media steril porous (MSP)/In Vitro Soil-less (IVS) dapat
meningkatkan keberhasilan tanaman hasil setek mikro yang dapat tumbuh di
lapangan.
Strategi Penelitian
Disertasi ini disusun berdasarkan empat topik penelitian. Topik penelitian
pertama adalah “Pengembangan Teknologi Induksi Tunas Manggis In Vitro
dari Eksplan Mata Tunas Pucuk Bibit Manggis” yang terdiri atas tiga tahap
percobaan, yaitu 1) Induksi Tunas, 2) Tahap Multiplikasi Tunas, Dan 3) Tahap
Pemanjangan Tunas. Hasil percobaan ini akan digunakan sebagai salah satu
sumber batang atas pada penelitian kedua.
8
Topik penelitian kedua adalah “Studi Fisiologi dan Anatomi Sambung
Mikro Pada Tanaman Manggis”. Penelitian ini terdiri atas dua percobaan,
yaitu: 1) percobaan Sambung Mikro Secara In vitro dan 2) Sambung Mikro di
Pesemaian. Masing masing percobaan terdiri atas tiga sub percobaan berdasarkan
sumber batang atasnya, yaitu dari sesama tunas muda (in vitro atau semai),
eksplan tunas dari mata tunas tanaman manggis dewasa yang telah berproduksi di
lapangan, dan tunas in vitro dari eksplan tunas bibit manggis 4 tahun.
Topik penelitian ketiga adalah “Manipulasi Media Pada Setek Mikro
Manggis Secara In Vitro”, dan topik penelitian keempat adalah “Optimalisasi
Aklimatisasi Setek Mikro Manggis Dengan Cara Media Steril Porous
(MSP)”.
Bagan alur kerja penelitian yang menunjukkan keterkaitan antar
penelitian disajikan pada Gambar 1.
9
Sumber Perbanyakan Vegetatif
Percobaan I.
Pengembangan Teknologi
Induksi Tunas Manggis
In Vitro dari Eksplan Mata
Tunas Bibit Manggis
Percobaan II.
Studi Fisiologi dan
Anatomi Keberhasilan
Sambung Mikro Tanaman
Manggis
Pengakaran
Percobaan III.
Manipulasi Media
pada Setek Mikro
Manggis Secara
In Vitro
Percobaan IV.
Optimalisasi
Aklimatisasi Setek
Mikro Manggis dengan
Cara Media Steril
Porous (MSP)
Pemahaman Dasar Mengenai Teknologi Perbanyakan Tanaman Manggis
dengan Cara Sambung Mikro dan Setek Mikro
Gambar 1. Alur Kerja Penelitian
TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman Manggis (Garcinia mangostana)
Buah manggis (Garcinia mangostana) selain digemari karena rasanya,
juga sangat bermanfaat untuk kesehatan tubuh karena diketahui mengandung
xanthone sebagai antioksidan, antiproliferasi, antiinflamasi dan antimikrobial.
Kulit buah manggis (pericarp) mengandung senyawa xanthone dan derifatnya
yaitu 3-isomangoestein, alpha mangostin, gamma-mangostin, garcinone A,
garcinone B, C, D dan garcinone E, maclurin, mangostenol (Iswari dan
Sudaryono 2007).
Dari berbagai penelitian menunjukkan bahwa kandungan xanthone dan
derivatnya efektif melawan kanker payudara, juga sebagai obat penyakit jantung.
Khasiat garcinone E (devirat xanthone) ini jauh lebih efektif untuk menghambat
kanker bila dibandingkan dengan obat kanker seperti flaraucil, cisplatin,
vincristin, metohotrexete, dan mitoxiantrone. Kulit buah manggis bermanfaat
sebagai obat karena mengandung xanthone yang sangat tinggi yaitu mencapai
123,97 mg/100ml,
juga mengandung vitamin dan mineral lainnya seperti :
vitamin B1 (mg) 20,66, vitamin B2 (mg)1.79, vitamin B6 (mg) 0,948, dan vitamin
C (mg) 17,92 (Iswari dan Sudaryono 2007).
Manggis merupakan salah satu tanaman buah yang berasal dari Indonesia,
kelezatan daging buah manggis juga disukai konsemen luar negeri. Permintaan
pasar, terutama pasar luar negeri terhadap buah manggis selalu meningkat, dari
5,697 ton dengan nilai U$ 3,612 juta tahun 2006 menjadi 11,388 ton dengan nilai
U$ 8,754 juta tahun 2010 (BPS 2012).
Permintaan pasar ekspor yang semakin meningkat masih belum dapat
dipenuhi sesuai kebutuhan, baik secara kualitas, kuantitas maupun kontinuitasnya.
Salah satu penyebabnya karena manggis di Indonesia belum banyak
dibudidayakan dalam skala perkebunan.
Pada umumnya tanaman manggis
dibudidayakan di pekarangan. Petani Indonesia enggan menanam manggis karena
dari masa tanam sampai dapat berproduksi memerlukan waktu antara 8 – 10
tahun. Manggis yang diperdagangkan di dalam negeri maupun ekspor berasal dari
hutan manggis atau kebun campuran (Poerwanto 2000). Faktor penting dalam
12
usaha pengembangan dan perbaikan produktivitas buah manggis adalah bibit
bermutu dalam jumlah banyak dan tersedia dalam waktu singkat serta dengan
harga yang terjangkau.
Masalah lambatnya pertumbuhan tanaman manggis telah banyak
diidentifikasi. Ada beberapa penyebabnya, yaitu sistem perakaran yang lemah
(perakaran manggis hanya terdiri dari satu akar tunggang dengan beberapa akar
lateral tanpa bulu akar) (Cox, 1976). Tanaman manggis asal biji umumnya baru
mulai berbuah setelah 10-15 tahun, tergantung pada pemeliharaan selama
dipembibitannya. Di Malaysia, tanaman asal biji sudah mulai berbuah sektar lima
tahun setelah tanam di lapangan (Hashim & Mamat 1991), di Cairns dan Darwin
(Australia) pohon manggis berbuah pada umur 6-7 tahun (Wieble et al. 1992).
Manggis (Garcinia mangostana) termasuk ke dalam famili Guttiferae
merupakan tanaman yang berasal dari Asia Tenggara khususnya Thailand,
Malaysia dan Indonesia (Nakasone & Paull 1999). Tanaman manggis menyebar
ke timur sampai ke Papua Nugini dan Kepulauan Mindanau (Filipina), dan ke
utara melalui Semenanjung Malaysia menyebar terus ke Thailand bagian selatan,
Myanmar, Vietnam, dan Kamboja. Tanaman ini dijumpai tumbuh liar pada
kisaran jenis tanah dan lokasi yang cukup luas.
Richard (1990) menjelaskan bahwa bunga manggis bersifat uniseksual
dioecious (berumah dua), akan tetapi hanya bunga betina yang dapat dijumpai,
sedangkan bunga jantan tidak berkembang sempurna (rudimenter), yaitu tumbuh
kecil kemudian mengering dan tidak dapat berfungsi. Bunga betina terdapat pada
pucuk ranting muda dengan diameter 5 – 6 cm, pedikelnya pendek, tebal dan
panjangnya 1,8 – 2,0 cm terletak pada dasar bunga. Bunga memiliki empat sepal
dan empat petal dengan tangkai bunga pendek dan tebal berwarna merah
kekuning-kuningan. Bunganya tidak tahan lama, membuka pada sore hari dan
petalnya segera jatuh setelah itu.
Biji manggis merupakan biji apomitikk yang terbentuk dari sel-sel nuselus
(Almeyda dan Martin 1976). Embrio manggis dilihat dari proses penyerbukan dan
pembuahannya tergolong pada embrio adventif.
Hal ini disebabkan karena
embrio terbentuk dari sel nuselus, yaitu bagian selain kandung lembaga.
13
Perbaikan sifat 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