Penggandaan Kromosom Jati (Tectona grandis L.) dengan Oryzalin dalam Kultur In Vitro dan Pendugaan Tingkat Ploidi
PENGGANDAAN KROMOSOM JATI (Tectona grandis L.)
DENGAN ORYZALIN DALAM KULTUR IN VITRO
DAN PENDUGAAN TINGKAT PLOIDI
IKRA NUGRAHA
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
ABSTRAK
IKRA NUGRAHA. Penggandaan Kromosom Jati (Tectona grandis L.) dengan Oryzalin dalam
Kultur In Vitro dan Pendugaan Tingkat Ploidi. Dibimbing oleh ENCE DARMO JAYA SUPENA
dan DORLY.
Jati (Tectona grandis L.) adalah salah satu tanaman kehutanan yang memiliki nilai ekonomi
tinggi dan fungsi penting bagi penyerapan karbon. Penggandaan kromosom jati diharapkan akan
menghasilkan tanaman jati yang lebih baik secara morfologi dan kualitas kayunya. Salah satu cara
untuk menggandakan kromosom ialah menggunakan senyawa antimikrotubul seperti oryzalin.
Penelitian ini bertujuan mengetahui konsentrasi oryzalin dan periode perlakuan yang efektif untuk
menggandakan kromosom jati dalam kultur in vitro. Efektivitas perlakuan penggandaan ini
diamati melalui perubahan jumlah kloroplas pada sel penjaga stoma dan kerapatan stomata serta
persentase tanaman yang bertahan hidup setelah perlakuan. Perlakuan oryzalin yang diduga paling
efektif untuk menginduksi penggandaan kromosom jati dari diploid menjadi tetraploid, yaitu
konsentrasi 5 µM dengan periode perendaman 3 hari. Kemampuan hidup tanaman setelah
perlakuan ini mencapai 70%. Sebanyak 60% dari seluruh tanaman pada perlakuan ini mengalami
peningkatan jumlah kloroplas pada sel penjaga stoma menjadi dua kali lipat dari rataan 6,0-11,9
menjadi 12,0-23,9 kloroplas per stoma dan mengalami penurunan kerapatan stomata.
Kata kunci: Tectona grandis, oryzalin, tetraploid, kloroplas, stomata
ABSTRACT
IKRA NUGRAHA. Chromosome Doubling of Teak (Tectona grandis L.) using Oryzalin
Treatment in In Vitro Culture and Ploidy Level Estimation. Supervised by ENCE DARMO JAYA
SUPENA and DORLY.
Teak (Tectona grandis L.) is one of the forestry plants that have a high economic value and
an important role in carbon absorbing. Chromosome doubling in teak was intended to produce a
better plant both morphologically and it’s wood quality. Antimicrotubule, such as oryzalin
treatment is one of the chromosome doubling inducing method. This research was conducted to get
the most effective concentration and treatment period to induce the chromosome doubling of teak
through in vitro culture. It’s effectivity was measured by the changes of chloroplast number in the
stomatal guard cell and stomatal density, also supported by the lowest lethal effect that was
measured by it’s survival percentation. The most effective oryzalin treatment to induce
chromosome doubling of teak from diploids into tetraploids was estimated at 5 µM concentration
with 3 days treatment period. The survival at this treatment reached 70% of the treated plants. In
which about 60% of the treated plants had a doubled chloroplast number in their guard cells from
average 6,0-11,9 into 12,0-23,9 chloroplast per stoma along with the decreased of stomatal
density.
Key words: Tectona grandis, oryzalin, tetraploids, chloroplast, stomata
PENGGANDAAN KROMOSOM JATI (Tectona grandis L.)
DENGAN ORYZALIN DALAM KULTUR IN VITRO DAN
PENDUGAAN TINGKAT PLOIDI
IKRA NUGRAHA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Biologi
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
: Penggandaan Kromosom Jati (Tectona grandis L.) dengan
Oryzalin dalam Kultur In Vitro dan Pendugaan Tingkat Ploidi
: Ikra Nugraha
: G34070087
Judul
Nama
NIM
Menyetujui,
Dr. Ir. Ence Darmo Jaya Supena, M.Si.
Pembimbing I
Dr. Ir. Dorly, M.Si.
Pembimbing II
Mengetahui,
Dr. Ir. Ence Darmo Jaya Supena, M.Si.
Ketua Departemen Biologi
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji serta syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan segala
nikmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan karya ilmiah ini.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Ence Darmo Jaya Supena, M.Si dan Ibu
Dr. Ir. Dorly, M.Si selaku pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan
selama kegiatan penelitian hingga penyusunan karya ilmiah ini. Terima kasih juga kepada Bapak
Jamaluddin, M.Si yang telah banyak memberikan bimbingan serta masukan kepada penulis,
kepada rekan penelitian Asri Sahara yang telah memberikan banyak bantuan, dukungan, dan
masukan kepada penulis, serta kepada mbak Rikeu dan mbak Opy dari PT General Green
Innovation Bogor yang telah banyak membantu dalam pelaksanaan penelitian ini.
Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada seluruh staf di Laboratorium Biologi
Molekuler dan Kultur Jaringan PPSHB IPB, Laboratorium Biorin PPSHB IPB, dan Laboratorium
Mikroteknik Departemen Biologi IPB. Terimakasih juga penulis ucapkan kepada teman-teman
Biologi 44 IPB, dan kepada teman-teman yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang telah
banyak membantu penulis dalam pelaksanaan penelitian. Penghargaan setinggi-tingginya penulis
sampaikan kepada orang tua Bapak Muchlis dan Ibu Euis Sumiati, kakak-kakak Galih dan Gamal
atas perhatian, kasih sayang, dan doanya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi para pembaca dan bagi ilmu pengetahuan.
Bogor, Mei 2012
Ikra Nugraha
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 26 Juni 1989 sebagai anak ke tiga dari tiga
bersaudara dari pasangan Bapak Muchlis dan Ibu Euis Sumiati.
Tahun 2007 penulis lulus dari SMA Negeri 4 Bogor dan pada tahun yang sama lulus seleksi
masuk Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis
memilih mayor Biologi dan minor Komunikasi.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif di beberapa organisasi dan kegiatan
kemahasiswaan, diantaranya menjadi pengurus Himpunan Mahasiswa Biologi periode 2008/2009,
koordinator divisi publikasi, dekorasi, dan dokumentasi rangkaian acara Biologi Interaktif 2008
dan staf divisi acara Lomba Cepat Tepat Biologi Pesta Sains Nasional 2010 BEM FMIPA, serta
ikut aktif dalam berbagai kepanitiaan lainnya. Penulis juga pernah melakukan penelitian dalam
studi lapangan mengenai Ragam Tumbuhan untuk Kesehatan Hewan di Desa Sekitar Wana Wisata
Cangkuang, Sukabumi pada tahun 2009 dan mengikuti kegiatan Praktek Lapangan (PL) di PDAM
Tirta Pakuan Kota Bogor mengenai Kualitas Air Zona Distribusi 3 PDAM Tirta Pakuan Kota
Bogor pada tahun 2010. Selain itu penulis menjadi asisten praktikum Genetika Dasar pada tahun
akademik 2010-2011 dan 2011-2012, asisten mata kuliah Fisiologi Tumbuhan, mata kuliah
Sistematika Tumbuhan Berpembuluh, dan mata kuliah Biologi Dasar tahun ajaran 2011-2012.
Penulis juga menjadi pengajar mata kuliah Fisiologi Tumbuhan pada Bimbingan Belajar Bxpert
Edu pada 2011-2012 serta menjadi staf pengajar mata kuliah Genetika Molekuler program kerja
Paguyuban Mahasiswa Biologi IPB pada 2012-2013.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ...................................................................................................................
vi
DAFTAR GAMBAR ..............................................................................................................
vi
DAFAR LAMPIRAN .............................................................................................................
vi
PENDAHULUAN
Latar Belakang ............................................................................................................
Tujuan .........................................................................................................................
1
1
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat .....................................................................................................
Bahan dan Alat ...........................................................................................................
Perlakuan Oryzalin .....................................................................................................
Pengamatan Jumlah Kloroplas pada Sel Penjaga Stoma dan Kerapatan Stomata .....
Analisis Data ..............................................................................................................
1
1
1
2
2
Persentase Tanaman yang Hidup ................................................................................
Jumlah Kloroplas dan Kerapatan Stomata ..................................................................
Pendugaan Tingkat Ploidi ...........................................................................................
PEMBAHASAN .................................................................................................................. ...
2
2
3
4
SIMPULAN ............................................................................................................................
5
SARAN ...................................................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................................
5
5
LAMPIRAN .................................................................................................................... .......
7
HASIL
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Pengaruh konsentrasi oryzalin terhadap jumlah kloroplas dan kerapatan stomata ..............
2 Pengelompokan perubahan pada jumlah kloroplas dalam sel penjaga stoma dan
kerapatan stomata akibat perlakuan oryzalin berdasarkan kontrol .....................................
3
4
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Grafik pengaruh perlakuan oryzalin terhadap ketahanan hidup tanaman ............................
2 Jumlah kloroplas pada stoma dan kerapatan stomata ..........................................................
2
3
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Komposisi media MS ...........................................................................................................
2 Pembuatan larutan stok oryzalin 10 mM .............................................................................
8
9
3
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Jati (Tectona grandis L.) merupakan
tanaman berupa pohon berkayu anggota famili
Verbenaceae yang memiliki nilai ekonomi
tinggi dan banyak tumbuh di hutan tropis
India, Myanmar, Laos, Thailand, dan
Indonesia (Kertadikara dan Prat 1995). Kayu
jati sangat kuat, tahan terhadap pembusukan
meskipun dalam keadaan lembab, serta tahan
rayap dan serangan serangga lainnya. Kayu
jati banyak digunakan sebagai bahan
konstruksi, kayu pertukangan, ukiran, dan
berbagai fungsi kayu lainnya. Jati merupakan
salah satu dari tiga tanaman yang paling
banyak ditanam di seluruh dunia setelah
Eucalyptus spp. dan Acacia spp. karena
kualitas kayunya (Krishnapillay 2000). Selain
kayu, organ jati lainnya seperti daun, bunga,
biji, dan kulit kayunya juga dapat
dimanfaatkan dalam pengobatan. Jati sebagai
tanaman hutan memiliki fungsi penting bagi
lingkungan hidup karena memiliki kapasitas
tinggi dalam menyerap karbon (Kraenzel et
al. 2003).
Pengembangan
potensi
jati
dapat
dilakukan dengan cara rekayasa genetika guna
mendapatkan genotipe baru yang lebih
unggul. Salah satu cara yang potensial ialah
melalui induksi penggandaan kromosom
(poliploidisasi) (Sumarna 2003). Tanaman jati
mempunyai jumlah kromosom diploid
2n=2x=36 (Gill et al. 1983). Menurut Allum
et al. (2007), individu tanaman Rosa rugosa
yang kromosomnya telah digandakan dari
diploid menjadi tetraploid, secara morfologi
memiliki
ukuran
yang
lebih
besar
dibandingkan dengan asalnya yang diploid.
Penggandaan kromosom pada tanaman
berkayu juga pernah dilakukan pada
Eucalyptus globulus. Penggandaan kromosom
pada E. globulus juga merubah morfologi,
yaitu daun lebih tebal, besar, dan warna daun
menjadi hijau tua (Lin et al. 2010). Oleh
karena itu dengan induksi penggandaan
kromosom tanaman jati menjadi tetraploid
diharapkan
dapat
mempunyai
ukuran
morfologi yang lebih besar sehingga akan
meningkatkan produktivitas atau kualitas
kayu.
Penggandaan kromosom dapat dilakukan
dengan memberikan senyawa antimikrotubul,
salah satunya ialah oryzalin. Menurut
Strachan dan Hess (1983) oryzalin dapat
menghambat pembentukan mikrotubul pada
sel sehingga mengganggu proses mitosis sel,
akibatnya pembelahan sel menjadi terganggu.
DNA yang telah bereplikasi akan tetap berada
dalam satu sel, sehingga sel tersebut memiliki
jumlah kromosom dua kali lipat dari jumlah
awalnya.
Tanaman hasil induksi penggandaan
kromosom
mengalami
perubahan
karakteristik, yaitu bertambahnya jumlah
kloroplas pada sel penjaga stoma menjadi
hampir dua kali kloroplas tanaman asalnya
(Ewald et al. 2009) dan penurunan kerapatan
stomata menjadi setengah dari kerapatan
stomata awalnya (Thao et al. 2003). Kedua
karakteristik tersebut dapat dijadikan sebagai
indikator perubahan tingkat ploidi pada
tanaman
hasil
induksi
penggandaan
kromosom karena penghitungan kromosom
pada sel-sel ujung akar secara langsung relatif
lebih sulit. Selain itu, penentuan tingkat ploidi
sel juga dapat dilakukan dengan flow
cytometri (Hanson et al. 2005).
Tujuan
Penelitian ini bertujuan mengetahui
konsentrasi oryzalin dan periode perlakuan
(waktu) yang efektif untuk menginduksi
penggandaan kromosom jati dalam kultur in
vitro serta pendugaan hasil penggandaan
tersebut melalui identifikasi jumlah kloroplas
dalam sel penjaga stoma dan kerapatan
stomata.
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan
Maret sampai Desember 2011 di Laboratorium PT General Green Innovation Bogor dan
Laboratorium
Mikroteknik
Departemen
Biologi FMPA IPB.
Bahan dan Alat
Bahan tanaman yang digunakan ialah
eksplan tunas aksilar jati yang berasal dari
satu pohon jati varietas Solomon koleksi
General Green Innovation Bogor. Bahan lain
yang digunakan ialah media MS (Murashige
dan Skoog 1962), kinetin, BAP (benzyl
aminopurin), larutan oryzalin, EtOH 70%, dan
larutan AgNO3 1%. Alat yang digunakan pada
percobaan antara lain autoklaf, laminar air
flow, pinset, bunsen, botol kultur, silet, gelas
objek, gelas penutup, mikroskop, kamera
digital.
Perlakuan Oryzalin
Eksplan tunas jati yang sudah dipersiapkan
dikulturkan dalam media MS + sukrosa 30 g/l
+ 0.1 mg/l kinetin + 0.2 mg/l BAP. Perlakuan
oryzalin dilakukan secara faktorial dengan dua
3
faktor (4x4), yaitu mengacu pada penelitian
Wan et al. (1991). Faktor pertama ialah
konsentrasi oryzalin yang terdiri atas empat
taraf (0, 5, 10, dan 20 µM). Faktor kedua ialah
lama perendaman yang juga terdiri atas empat
taraf (1, 2, 3, dan 7 hari). Perlakuan
perendaman oryzalin terhadap eksplan berupa
tunas dengan ruas satu buku dilakukan di atas
media padat MS. Masing-masing perlakuan
dilakukan dengan ulangan sebanyak sepuluh
botol yang masing-masing botol berisi lima
eksplan. Eksplan hasil perlakuan dipindahkan
ke media tanpa larutan oryzalin, kemudian
diinkubasi pada suhu 25±2°C dengan foto
periode 16 jam per hari (intensitas
cahaya=1000-3000 lux) sampai mencapai 4-5
ruas batang (sekitar delapan minggu).
Pengamatan terhadap persentase hidup,
jumlah kloroplas pada sel penjaga stoma, dan
kerapatan stomata pada umur kultur 8 minggu.
HASIL
Persentase Tanaman yang Hidup
Perlakuan oryzalin dapat mempengaruhi
persentase tanaman hidup (Gambar 1). Semua
tanaman (100%) pada kontrol dapat hidup
sampai umur delapan minggu, sedangkan
pada tanaman yang mendapat perlakuan
oryzalin, persentase tanaman hidup berkisar 090%. Tanaman dengan lama perendaman 3
hari umumnya memiliki persentase hidup
yang lebih tinggi dibandingkan dengan
perlakuan 1, 2, dan 7 hari, yaitu 70% untuk
konsentrasi 5 dan 10 µM, serta 50% untuk
konsentrasi 20 µM.
100
90
Analisis Data
Analisis data menggunakan perangkat
lunak statistik SPSS 16.0. Data yang dianalisis
ialah pengaruh konsentrasi oryzalin, pengaruh
waktu perendaman, serta pengaruh dari
interaksi antara konsentrasi dan waktu
perendaman terhadap kerapatan stomata dan
jumlah kloroplas dengan uji anova (α=0,05).
Data jumlah kloroplas per stoma dan
kerapatan stomata diuji lebih lanjut dengan
uji Duncan Multiple Range Test (DMRT)
(α=0,05). Selain itu juga dianalisis korelasi
antara kerapatan stomata dan jumlah kloroplas
menggunakan uji korelasi Pearson.
80
70
% Tanaman hidup
Pengamatan Jumlah Kloroplas pada Sel
Penjaga Stoma dan Kerapatan Stomata
Pengamatan stomata dan kloroplas
dilakukan berdasarkan metode Kurtar et al.
(2009). Daun pada posisi ruas ke tiga dari
pangkal tanaman hasil perlakuan umur
delapan minggu diambil dan difiksasi dalam
EtOH 70%. Daun disayat dengan silet secara
paradermal untuk mendapatkan sediaan
epidermis sisi bawah daun (abaksial).
Selanjutnya sayatan daun diletakkan pada
gelas objek dan ditetesi larutan AgNO3 1%
kemudian ditutup dengan gelas penutup.
Preparat dibuat untuk satu tanaman yang
bertahan hidup dari setiap botol perlakuan.
Preparat epidermis daun diamati di bawah
mikroskop cahaya dengan perbesaran 1000x.
Pengamatan jumlah kloroplas pada sel
penjaga stoma dilakukan terhadap lima stoma
pada lima bidang pandang berbeda.
Pengamatan kerapatan stomata dilakukan
pada lima ulangan bidang pandang.
60
50
40
30
20
10
0
1
2
3
4
5
6
7
Lama perendaman (hari)
Gambar 1 Grafik pengaruh perlakuan oryzalin
terhadap ketahanan hidup tanaman.
Kontrol ( ), 5 µM ( ), 10 µM
( ), dan 20 µM ( )
Jumlah Kloroplas dan Kerapatan Stomata
Faktor konsentrasi oryzalin berpengaruh
nyata terhadap jumlah kloroplas dalam sel
penjaga
stoma
(P-value=0.0006)
dan
kerapatan
stomata
(P-value
DENGAN ORYZALIN DALAM KULTUR IN VITRO
DAN PENDUGAAN TINGKAT PLOIDI
IKRA NUGRAHA
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
ABSTRAK
IKRA NUGRAHA. Penggandaan Kromosom Jati (Tectona grandis L.) dengan Oryzalin dalam
Kultur In Vitro dan Pendugaan Tingkat Ploidi. Dibimbing oleh ENCE DARMO JAYA SUPENA
dan DORLY.
Jati (Tectona grandis L.) adalah salah satu tanaman kehutanan yang memiliki nilai ekonomi
tinggi dan fungsi penting bagi penyerapan karbon. Penggandaan kromosom jati diharapkan akan
menghasilkan tanaman jati yang lebih baik secara morfologi dan kualitas kayunya. Salah satu cara
untuk menggandakan kromosom ialah menggunakan senyawa antimikrotubul seperti oryzalin.
Penelitian ini bertujuan mengetahui konsentrasi oryzalin dan periode perlakuan yang efektif untuk
menggandakan kromosom jati dalam kultur in vitro. Efektivitas perlakuan penggandaan ini
diamati melalui perubahan jumlah kloroplas pada sel penjaga stoma dan kerapatan stomata serta
persentase tanaman yang bertahan hidup setelah perlakuan. Perlakuan oryzalin yang diduga paling
efektif untuk menginduksi penggandaan kromosom jati dari diploid menjadi tetraploid, yaitu
konsentrasi 5 µM dengan periode perendaman 3 hari. Kemampuan hidup tanaman setelah
perlakuan ini mencapai 70%. Sebanyak 60% dari seluruh tanaman pada perlakuan ini mengalami
peningkatan jumlah kloroplas pada sel penjaga stoma menjadi dua kali lipat dari rataan 6,0-11,9
menjadi 12,0-23,9 kloroplas per stoma dan mengalami penurunan kerapatan stomata.
Kata kunci: Tectona grandis, oryzalin, tetraploid, kloroplas, stomata
ABSTRACT
IKRA NUGRAHA. Chromosome Doubling of Teak (Tectona grandis L.) using Oryzalin
Treatment in In Vitro Culture and Ploidy Level Estimation. Supervised by ENCE DARMO JAYA
SUPENA and DORLY.
Teak (Tectona grandis L.) is one of the forestry plants that have a high economic value and
an important role in carbon absorbing. Chromosome doubling in teak was intended to produce a
better plant both morphologically and it’s wood quality. Antimicrotubule, such as oryzalin
treatment is one of the chromosome doubling inducing method. This research was conducted to get
the most effective concentration and treatment period to induce the chromosome doubling of teak
through in vitro culture. It’s effectivity was measured by the changes of chloroplast number in the
stomatal guard cell and stomatal density, also supported by the lowest lethal effect that was
measured by it’s survival percentation. The most effective oryzalin treatment to induce
chromosome doubling of teak from diploids into tetraploids was estimated at 5 µM concentration
with 3 days treatment period. The survival at this treatment reached 70% of the treated plants. In
which about 60% of the treated plants had a doubled chloroplast number in their guard cells from
average 6,0-11,9 into 12,0-23,9 chloroplast per stoma along with the decreased of stomatal
density.
Key words: Tectona grandis, oryzalin, tetraploids, chloroplast, stomata
PENGGANDAAN KROMOSOM JATI (Tectona grandis L.)
DENGAN ORYZALIN DALAM KULTUR IN VITRO DAN
PENDUGAAN TINGKAT PLOIDI
IKRA NUGRAHA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Biologi
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
: Penggandaan Kromosom Jati (Tectona grandis L.) dengan
Oryzalin dalam Kultur In Vitro dan Pendugaan Tingkat Ploidi
: Ikra Nugraha
: G34070087
Judul
Nama
NIM
Menyetujui,
Dr. Ir. Ence Darmo Jaya Supena, M.Si.
Pembimbing I
Dr. Ir. Dorly, M.Si.
Pembimbing II
Mengetahui,
Dr. Ir. Ence Darmo Jaya Supena, M.Si.
Ketua Departemen Biologi
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji serta syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan segala
nikmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan karya ilmiah ini.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Ence Darmo Jaya Supena, M.Si dan Ibu
Dr. Ir. Dorly, M.Si selaku pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan
selama kegiatan penelitian hingga penyusunan karya ilmiah ini. Terima kasih juga kepada Bapak
Jamaluddin, M.Si yang telah banyak memberikan bimbingan serta masukan kepada penulis,
kepada rekan penelitian Asri Sahara yang telah memberikan banyak bantuan, dukungan, dan
masukan kepada penulis, serta kepada mbak Rikeu dan mbak Opy dari PT General Green
Innovation Bogor yang telah banyak membantu dalam pelaksanaan penelitian ini.
Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada seluruh staf di Laboratorium Biologi
Molekuler dan Kultur Jaringan PPSHB IPB, Laboratorium Biorin PPSHB IPB, dan Laboratorium
Mikroteknik Departemen Biologi IPB. Terimakasih juga penulis ucapkan kepada teman-teman
Biologi 44 IPB, dan kepada teman-teman yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang telah
banyak membantu penulis dalam pelaksanaan penelitian. Penghargaan setinggi-tingginya penulis
sampaikan kepada orang tua Bapak Muchlis dan Ibu Euis Sumiati, kakak-kakak Galih dan Gamal
atas perhatian, kasih sayang, dan doanya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi para pembaca dan bagi ilmu pengetahuan.
Bogor, Mei 2012
Ikra Nugraha
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 26 Juni 1989 sebagai anak ke tiga dari tiga
bersaudara dari pasangan Bapak Muchlis dan Ibu Euis Sumiati.
Tahun 2007 penulis lulus dari SMA Negeri 4 Bogor dan pada tahun yang sama lulus seleksi
masuk Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis
memilih mayor Biologi dan minor Komunikasi.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif di beberapa organisasi dan kegiatan
kemahasiswaan, diantaranya menjadi pengurus Himpunan Mahasiswa Biologi periode 2008/2009,
koordinator divisi publikasi, dekorasi, dan dokumentasi rangkaian acara Biologi Interaktif 2008
dan staf divisi acara Lomba Cepat Tepat Biologi Pesta Sains Nasional 2010 BEM FMIPA, serta
ikut aktif dalam berbagai kepanitiaan lainnya. Penulis juga pernah melakukan penelitian dalam
studi lapangan mengenai Ragam Tumbuhan untuk Kesehatan Hewan di Desa Sekitar Wana Wisata
Cangkuang, Sukabumi pada tahun 2009 dan mengikuti kegiatan Praktek Lapangan (PL) di PDAM
Tirta Pakuan Kota Bogor mengenai Kualitas Air Zona Distribusi 3 PDAM Tirta Pakuan Kota
Bogor pada tahun 2010. Selain itu penulis menjadi asisten praktikum Genetika Dasar pada tahun
akademik 2010-2011 dan 2011-2012, asisten mata kuliah Fisiologi Tumbuhan, mata kuliah
Sistematika Tumbuhan Berpembuluh, dan mata kuliah Biologi Dasar tahun ajaran 2011-2012.
Penulis juga menjadi pengajar mata kuliah Fisiologi Tumbuhan pada Bimbingan Belajar Bxpert
Edu pada 2011-2012 serta menjadi staf pengajar mata kuliah Genetika Molekuler program kerja
Paguyuban Mahasiswa Biologi IPB pada 2012-2013.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ...................................................................................................................
vi
DAFTAR GAMBAR ..............................................................................................................
vi
DAFAR LAMPIRAN .............................................................................................................
vi
PENDAHULUAN
Latar Belakang ............................................................................................................
Tujuan .........................................................................................................................
1
1
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat .....................................................................................................
Bahan dan Alat ...........................................................................................................
Perlakuan Oryzalin .....................................................................................................
Pengamatan Jumlah Kloroplas pada Sel Penjaga Stoma dan Kerapatan Stomata .....
Analisis Data ..............................................................................................................
1
1
1
2
2
Persentase Tanaman yang Hidup ................................................................................
Jumlah Kloroplas dan Kerapatan Stomata ..................................................................
Pendugaan Tingkat Ploidi ...........................................................................................
PEMBAHASAN .................................................................................................................. ...
2
2
3
4
SIMPULAN ............................................................................................................................
5
SARAN ...................................................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................................
5
5
LAMPIRAN .................................................................................................................... .......
7
HASIL
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Pengaruh konsentrasi oryzalin terhadap jumlah kloroplas dan kerapatan stomata ..............
2 Pengelompokan perubahan pada jumlah kloroplas dalam sel penjaga stoma dan
kerapatan stomata akibat perlakuan oryzalin berdasarkan kontrol .....................................
3
4
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Grafik pengaruh perlakuan oryzalin terhadap ketahanan hidup tanaman ............................
2 Jumlah kloroplas pada stoma dan kerapatan stomata ..........................................................
2
3
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Komposisi media MS ...........................................................................................................
2 Pembuatan larutan stok oryzalin 10 mM .............................................................................
8
9
3
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Jati (Tectona grandis L.) merupakan
tanaman berupa pohon berkayu anggota famili
Verbenaceae yang memiliki nilai ekonomi
tinggi dan banyak tumbuh di hutan tropis
India, Myanmar, Laos, Thailand, dan
Indonesia (Kertadikara dan Prat 1995). Kayu
jati sangat kuat, tahan terhadap pembusukan
meskipun dalam keadaan lembab, serta tahan
rayap dan serangan serangga lainnya. Kayu
jati banyak digunakan sebagai bahan
konstruksi, kayu pertukangan, ukiran, dan
berbagai fungsi kayu lainnya. Jati merupakan
salah satu dari tiga tanaman yang paling
banyak ditanam di seluruh dunia setelah
Eucalyptus spp. dan Acacia spp. karena
kualitas kayunya (Krishnapillay 2000). Selain
kayu, organ jati lainnya seperti daun, bunga,
biji, dan kulit kayunya juga dapat
dimanfaatkan dalam pengobatan. Jati sebagai
tanaman hutan memiliki fungsi penting bagi
lingkungan hidup karena memiliki kapasitas
tinggi dalam menyerap karbon (Kraenzel et
al. 2003).
Pengembangan
potensi
jati
dapat
dilakukan dengan cara rekayasa genetika guna
mendapatkan genotipe baru yang lebih
unggul. Salah satu cara yang potensial ialah
melalui induksi penggandaan kromosom
(poliploidisasi) (Sumarna 2003). Tanaman jati
mempunyai jumlah kromosom diploid
2n=2x=36 (Gill et al. 1983). Menurut Allum
et al. (2007), individu tanaman Rosa rugosa
yang kromosomnya telah digandakan dari
diploid menjadi tetraploid, secara morfologi
memiliki
ukuran
yang
lebih
besar
dibandingkan dengan asalnya yang diploid.
Penggandaan kromosom pada tanaman
berkayu juga pernah dilakukan pada
Eucalyptus globulus. Penggandaan kromosom
pada E. globulus juga merubah morfologi,
yaitu daun lebih tebal, besar, dan warna daun
menjadi hijau tua (Lin et al. 2010). Oleh
karena itu dengan induksi penggandaan
kromosom tanaman jati menjadi tetraploid
diharapkan
dapat
mempunyai
ukuran
morfologi yang lebih besar sehingga akan
meningkatkan produktivitas atau kualitas
kayu.
Penggandaan kromosom dapat dilakukan
dengan memberikan senyawa antimikrotubul,
salah satunya ialah oryzalin. Menurut
Strachan dan Hess (1983) oryzalin dapat
menghambat pembentukan mikrotubul pada
sel sehingga mengganggu proses mitosis sel,
akibatnya pembelahan sel menjadi terganggu.
DNA yang telah bereplikasi akan tetap berada
dalam satu sel, sehingga sel tersebut memiliki
jumlah kromosom dua kali lipat dari jumlah
awalnya.
Tanaman hasil induksi penggandaan
kromosom
mengalami
perubahan
karakteristik, yaitu bertambahnya jumlah
kloroplas pada sel penjaga stoma menjadi
hampir dua kali kloroplas tanaman asalnya
(Ewald et al. 2009) dan penurunan kerapatan
stomata menjadi setengah dari kerapatan
stomata awalnya (Thao et al. 2003). Kedua
karakteristik tersebut dapat dijadikan sebagai
indikator perubahan tingkat ploidi pada
tanaman
hasil
induksi
penggandaan
kromosom karena penghitungan kromosom
pada sel-sel ujung akar secara langsung relatif
lebih sulit. Selain itu, penentuan tingkat ploidi
sel juga dapat dilakukan dengan flow
cytometri (Hanson et al. 2005).
Tujuan
Penelitian ini bertujuan mengetahui
konsentrasi oryzalin dan periode perlakuan
(waktu) yang efektif untuk menginduksi
penggandaan kromosom jati dalam kultur in
vitro serta pendugaan hasil penggandaan
tersebut melalui identifikasi jumlah kloroplas
dalam sel penjaga stoma dan kerapatan
stomata.
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan
Maret sampai Desember 2011 di Laboratorium PT General Green Innovation Bogor dan
Laboratorium
Mikroteknik
Departemen
Biologi FMPA IPB.
Bahan dan Alat
Bahan tanaman yang digunakan ialah
eksplan tunas aksilar jati yang berasal dari
satu pohon jati varietas Solomon koleksi
General Green Innovation Bogor. Bahan lain
yang digunakan ialah media MS (Murashige
dan Skoog 1962), kinetin, BAP (benzyl
aminopurin), larutan oryzalin, EtOH 70%, dan
larutan AgNO3 1%. Alat yang digunakan pada
percobaan antara lain autoklaf, laminar air
flow, pinset, bunsen, botol kultur, silet, gelas
objek, gelas penutup, mikroskop, kamera
digital.
Perlakuan Oryzalin
Eksplan tunas jati yang sudah dipersiapkan
dikulturkan dalam media MS + sukrosa 30 g/l
+ 0.1 mg/l kinetin + 0.2 mg/l BAP. Perlakuan
oryzalin dilakukan secara faktorial dengan dua
3
faktor (4x4), yaitu mengacu pada penelitian
Wan et al. (1991). Faktor pertama ialah
konsentrasi oryzalin yang terdiri atas empat
taraf (0, 5, 10, dan 20 µM). Faktor kedua ialah
lama perendaman yang juga terdiri atas empat
taraf (1, 2, 3, dan 7 hari). Perlakuan
perendaman oryzalin terhadap eksplan berupa
tunas dengan ruas satu buku dilakukan di atas
media padat MS. Masing-masing perlakuan
dilakukan dengan ulangan sebanyak sepuluh
botol yang masing-masing botol berisi lima
eksplan. Eksplan hasil perlakuan dipindahkan
ke media tanpa larutan oryzalin, kemudian
diinkubasi pada suhu 25±2°C dengan foto
periode 16 jam per hari (intensitas
cahaya=1000-3000 lux) sampai mencapai 4-5
ruas batang (sekitar delapan minggu).
Pengamatan terhadap persentase hidup,
jumlah kloroplas pada sel penjaga stoma, dan
kerapatan stomata pada umur kultur 8 minggu.
HASIL
Persentase Tanaman yang Hidup
Perlakuan oryzalin dapat mempengaruhi
persentase tanaman hidup (Gambar 1). Semua
tanaman (100%) pada kontrol dapat hidup
sampai umur delapan minggu, sedangkan
pada tanaman yang mendapat perlakuan
oryzalin, persentase tanaman hidup berkisar 090%. Tanaman dengan lama perendaman 3
hari umumnya memiliki persentase hidup
yang lebih tinggi dibandingkan dengan
perlakuan 1, 2, dan 7 hari, yaitu 70% untuk
konsentrasi 5 dan 10 µM, serta 50% untuk
konsentrasi 20 µM.
100
90
Analisis Data
Analisis data menggunakan perangkat
lunak statistik SPSS 16.0. Data yang dianalisis
ialah pengaruh konsentrasi oryzalin, pengaruh
waktu perendaman, serta pengaruh dari
interaksi antara konsentrasi dan waktu
perendaman terhadap kerapatan stomata dan
jumlah kloroplas dengan uji anova (α=0,05).
Data jumlah kloroplas per stoma dan
kerapatan stomata diuji lebih lanjut dengan
uji Duncan Multiple Range Test (DMRT)
(α=0,05). Selain itu juga dianalisis korelasi
antara kerapatan stomata dan jumlah kloroplas
menggunakan uji korelasi Pearson.
80
70
% Tanaman hidup
Pengamatan Jumlah Kloroplas pada Sel
Penjaga Stoma dan Kerapatan Stomata
Pengamatan stomata dan kloroplas
dilakukan berdasarkan metode Kurtar et al.
(2009). Daun pada posisi ruas ke tiga dari
pangkal tanaman hasil perlakuan umur
delapan minggu diambil dan difiksasi dalam
EtOH 70%. Daun disayat dengan silet secara
paradermal untuk mendapatkan sediaan
epidermis sisi bawah daun (abaksial).
Selanjutnya sayatan daun diletakkan pada
gelas objek dan ditetesi larutan AgNO3 1%
kemudian ditutup dengan gelas penutup.
Preparat dibuat untuk satu tanaman yang
bertahan hidup dari setiap botol perlakuan.
Preparat epidermis daun diamati di bawah
mikroskop cahaya dengan perbesaran 1000x.
Pengamatan jumlah kloroplas pada sel
penjaga stoma dilakukan terhadap lima stoma
pada lima bidang pandang berbeda.
Pengamatan kerapatan stomata dilakukan
pada lima ulangan bidang pandang.
60
50
40
30
20
10
0
1
2
3
4
5
6
7
Lama perendaman (hari)
Gambar 1 Grafik pengaruh perlakuan oryzalin
terhadap ketahanan hidup tanaman.
Kontrol ( ), 5 µM ( ), 10 µM
( ), dan 20 µM ( )
Jumlah Kloroplas dan Kerapatan Stomata
Faktor konsentrasi oryzalin berpengaruh
nyata terhadap jumlah kloroplas dalam sel
penjaga
stoma
(P-value=0.0006)
dan
kerapatan
stomata
(P-value