Increase of Aluminium Tolerant and Low pH in Rice through Somaclonal Variation and Gamma Ray Irradiation.

PENINGKATAN KETENGGANGAN TERHADAP ALUMINIUM
DAN pH RENDAH PADA TANAMAN PAD1 MELALUI
KERAGAMAN SOMAKLONAL DAN
IRADIASI SINAR GAMMA

OLEH

SYAHMI ED1

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2004

SYAHMI EDI. Peningkatan Ketenggangan terhadap Aluminium dan pH Rendah
pada Tanaman Padi Melalui Keragaman Somaklonal dan Iradiasi Sinar Gamma. Di
bawah bimbingan ED1 GUHARDJA sebagai ketua, SAID HARRAN dan IKA
MARISKA sebagai anggota.
Masalah utarna yang dihadapi untuk pengembangan tanaman padi di tanah
masam adalah keracunan A1 dan pH rendah. Salah satu pendekatan yang efisien dan
ramah lingkungan untuk menanggulangi masalah tersebut adalah memperbaiki
kultivar-kultivar tanaman terhadap cekaman lingkungan, akan tetapi varietas yang

tenggang saat ini jumlahnya masih terbatas. Salah satu metode yang dapat
digunakan untuk memperoleh genotipa-genotipa baru yang dapat ditanam di tanah
masam adalah melalui keragaman somaklonal dan iradiasi sinar gamma. Percobaan
ini bertujuan untuk mendapatkan beberapa genotipa tanaman padi yang tenggang
terhadap A1 dan pH rendah melalui keragaman somaklonal dan iradiasi sinar
gamma. Ada tiga tahap percobaan yang dilakukan : 1) percobaan kultur in vitro
meliputi induksi kalus, iradiasi sinar gamma, seleksi in vitro dan regenerasi, 2)
seleksi tanaman di kultur hara, dan 3) seleksi tanaman pada tanah masam di rumah
kaca.
Dari percobaan pertama yang telah dilakukan didapatkan hail sebagai
berikut : 1) Media MS + 2.4-D2 + CH3 merupakan media terbaik untuk induksi
kalus pada varietas Jatiluhur dan Gajah mungkur, sedangkan media terbaik untuk
varietas Cirata dan T 309 masing-masing adalah LS + 2.4-D2 + Kin 1 clan MS +
2,4-D0.5 mgll + NAAl mgA + BA1.5 mgA, 2) LD 50 dari varietas Jatiluhur dan
Gajah mungkur adalah 1.5 krad, sedangkan untuk varietas Cirata dan T309 masingmasing adalah 1 dan 2 krad, dan 3) keragaman tertinggi pada varietas Jatiluhur
adalah 838.68 (LD 47.92), Gajah mungkur 874.98 (LD 50), Cirata 713.42 (LD
52.08) dan T309 1062.76 (LD 50).
Pada percobaan kedua didapatkan hasil sebagai berikut : 1) tanaman
somaklonal hasil induksi kalus, iradiasi sinar gamma dan seleksi in vitro
mempunyai ketenggangan yang relatif baik jika dibandingkan dengan tanaman

asalnya, 2) pengujian tanaman dikultur hara (A1 45 ppm) berdasarkan pertambahan
panjang akar dan perubahan pH didapatkan 28 genotipa tanaman tenggang.
Percobaan ketiga adalah pengujian tanaman pada tanah masam di rumah
kaca dengan kejenuhan A1 74.98 %, pH 4.28 dan Aldd 11.56 me1100 g tanah
didapatkan hasil : 1) ada kesesuaian (78.57 %) ketenggangan tanaman padi terhadap
A1 dan pH rendah antara kultur larutan hara dengan media tanah masam, 2) tanaman
yang berasal dari kultur in vitro mempunyai keragaman yang lebih tinggi bila
dibandingkan dengan tanaman asalnya (kontrol), 3) dihasilkan 18 genotipa
tenggang dan 4 genotipa agak tenggang yang terdiri dari : 8 genotipa tenggang dan
1 genotipa agak tenggang turunan Jatiluhur yaitu 53, 517, 515, 521, 522, 526, 533,
536 dan J5; 6 genotipa tenggang dan 2 genotipa agak tenggang turunan Gajah
mungkur yaitu G2, G4, G10, G19, G22, G28 dan G14, G3 1; 4 genotipa tenggang
dan 1 genotipa agak tenggang turunan Cirata yaitu C5, C1, C23, C29 dan C16, dan
4) genotipa tenggang sangat ditentukan oleh komponen jumlah anakan produktif,
jumlah gabah isi permalai yang tinggi dan persentase gabah hampa yang rendah.

ABSTRACT
SYAHMI EDI. Increase of Aluminium Tolerant and Low pH in Rice through
Somaclonal Variation and Gamma Ray Irradiation. Supervised by ED1
GUHARDJA, SAID HARRAN and IKA MARISKA.

The main problem faces the expansion of rice plants in acid soils are A1
toxicity and low pH. The best approach to solve it is to produce tolerance varieties
through genetic improvement. It is stable and enviroment friendly. One of the
method was conducted through somaclonal variation and gamma ray irradiation.
The aims of the recearch is to get rice plant genotypes which is tolerant to Al and
low pH through somaclonal variation and gamma ray irradiation. Three stages of
experiments were conducted : 1) in vitro culture experiment consists of callus
induction, gamma ray irradiation, in vitro selection and regeneration, 2) plant
selection grown on nutrient culture, and 3) plant selection in acid soils in green
house.
The first experiment proved that : 1) the best media composition for
embryogenic callus induction is : MS + 2.4-D2 + CH3 for Jatiluhur dan Gajah
mungkur genotype, LS + 2.4-D2 + Kin 1 for Cirata and MS + 2,4-D0.5 mg/l +
NAAl mg/l + BA1.5 mg/l for T309, 2) the LD 50 from Jatiluhur dan Gajah
mungkur genotype 1.5 krad, for as Cirata and T309 respectively 1 and 2 krad, and
3) the highest variation are from Jatiluhur genotype 838.68 (LD 47.92), Gajah
mungkur 874.98 (LD SO), Cirata 713.42 (LD 52.08) and T309 1062.76 (LD 50).
The second experiment proved that : 1) somaclonal plantlet from callus
induction, treated with gamma ray irradiation and followed with in vitro selection
are more tolerant then their parents, 2) test in nutient solution (Al 45 ppm)

produced 28 tolerant genotype.
The third experiment proved that test of plantlet in acid soil in green house
with saturation of Al 74.98 %, pH 4.28 and Aldd 11.56 me1100 g soils resulted : 1)
plants tolerant to Al and low pH grown in acid soil are also tolerant (78.57) if
grown in nutient solution, 2) planlets from in vitro culture are more varied then
their parents (controls), 3) the result are 18 genotypes tolerant and 4 rather tolerant
: 8 Jatiluhur genotypes are tolerant 53, 517, J15, 521, 522, 526, 533, 536 and 1
genotype is rather tolerant J5; 6 Gajah mungkur genotype are tolerant G2, G4, G10,
G19, G22, G28 and 2 genotypes are rather tolerant G14, G31; 4 Cirata genotypes
are tolerant C5, Cl, C23, C29 and 1 genotype is rather tolerant C16, and 4) the
tolerant genotype are productive seedling, more seed number per panicle, and low
persentage of seedless.

SURAT PERNYATAAN

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa segala penyataan dalam disertasi
saya yang berjudul :

Peningkatan Ketenggangan terhadap Aluminium dan pH
Rendah pada Tanaman Padi Melalui Keragaman Somaklonal dan

Iradiasi Sinar Gamma
Adalah gagasan atau hail penelitian disertasi saya sendiri dengan bimbingan Komisi
Pembimbing, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan nljukannya. Disertasi ini belum
pemah diajukan untuk memperoleh gelar pada program sejenis di Perguruan Tinggi
lain.

Semua data clan informasi yang digunakan telah dinyatakan dengan jelas dan dapat
diperiksa kebenaramya.

SYAHMI ED1
NRP.995 124/BIO

PENINGKATAN KETENGGANGAN TERHADAP ALUMINIUM
DAN pH RENDAH PADA TANAMAN PAD1 MELALUI
KERAGAMAN SOMAKLONAL DAN
IRADIASI SINAR GAMMA

OLEH :

SYAHMI ED1

995124lBIO

Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Biologi

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2004

Judul Disertasi

: Peningkatan Ketenggangan terhadap Aluminium dan pH

Rendah pada Tanaman Padi Melalui Keragaman Somaklonal
dan Iradiasi Sinar Gamma
Nama Mahasiswa : Syahmi Edi
Nomor Pokok
: 995124

Program Studi
: Biologi

Menyetujui :
1. Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Ir. Edi Guhardja, MSc.
Ketua

/i
Dr. I . Said Harran, MSc.
Anggota

Dr. Ir. Ika Mariska, APU
Anggota

2. Ketua Program Studi Biologi

-

Tanggal lulus : 14 April 2004

-

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sawah Tangah, Batusangkar, Sumatera Barat, tanggal 10
Juli 1964, merupakan anak ke tiga dari enam bersaudara dari ayah Sanusi dan ibu

Rosna. Penulis menikah dengan Susana Armita, SH pada tahun 1993 dan telah
dikaruniai 4 orang anak : Aufrah Fadhillah (Alm), Muthia Paramita, Andhio

Saputra dan Tasya Ramadhani.
Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar Negeri I Sawah Tangah
tahun 1976, Sekolah Menengah Pertama Negeri Simabur tahun 1980 dan Sekolah
Menengah Atas Negeri Batusangkar tahun 1983. Tahun 1987 menyelesaikan
pendidikan Sajana pada Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam Universitas Andalas Padang. Tahun 1991 mengikuti program Magister Sains
pada Program Studi Biologi, Program Pascasarjana IPB, lulus tahun 1994. Sejak
Agustus 1999 mengikuti program Doktor pada Program Studi Biologi, Sekolah
Pascasarjana IPB.

Pada tahun 1990 diangkat sebagai pegawai negeri sipil pada Jurusan Biologi,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan. Hingga
saat ini penulis adalah tenaga pengajar tetap pada Jurusan Biologi, Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan.

PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas limpahan
rahmatNya, penulis dapat menyelesaikan disertasi ini. Disertasi ini bertujuan untuk
mencari metode yang tepat supaya mendapatkan genotipa tanarnan padi yang
tenggang terhadap A1 dan pH rendah melalui keragaman somaklonal dan iradiasi
sinar gamma pada kultur in vitro.
Selesainya disertasi ini tidak terlepas dari bantuan dan arahan dari berbagai
pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih
yang tulus kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Edi Guhardja, MSc. sebagai ketua komisi
pembimbing yang selalu dengan rarnah menerima penulis, memberikan bimbingan
dan pengarahan sehingga memperluas wawasan penulis dalam memahami hasil
penelitian.
Ucapan terima kasih dan hormat yang sangat dalam kepada Bapak Dr. Ir. Said
Harran, MSc. selaku anggota komisi pembimbing yang telah banyak memberikan
tambahan ilmu mulai dari bangku perkuliahan sarnpai kepada penyusunan disertasi,

sehingga dengan bekal ilmu tersebut penulis lebih mudah menyusun disertasi ini.
Terima kasih yang tidak terhingga penulis sarnpaikan kepada Ibu Dr. Ir. Ika
Mariska, APU selaku anggota komisi pembimbing yang memberikan sarana dan
prasarana sehingga penelitian ini dapat berjalan sesuai dengan waktu yang telah
ditentukan. Selain memberikan saran dan arahan selama penelitian, juga memberikan
solusi terbaik dalam mengatasi berbagai masalah selama penelitian. Semoga jerih
payah beliau-beliau menjadi amal baik dan mendapat imbalan dari Allah SWT.
v

Ucapan terirna kasih dan penghargaan yang tulus penulis sampaikan kepada :
1. Rektor Universitas Negeri Medan, Rektor Institut Pertanian Bogor, Dekan
Sekolah Pascasarjana IPB yang telah memberikan kesempatan kepada penulis
untuk mengikuti pendidikan Sekolah Pascasarjana di Institut Pertanian Bogor.

2. Pimpinan Proyek PGSM dan Stag Pemerintah Provinsi Sumatera Utara, Direktur
BPPS, Direktur Pertamina (Exon Mobil), Direktur Supersemar atas beasiswa dan
dana bantuan penelitian yang telah diberikan.
3. Ketua kelompok peneliti, staf dan teknisi laboratorium Reproduksi dan

Pertumbuhan Balai Penelitian Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian

yang telah memberikan fasilitas tempat penelitian.
4. Rekan-rekan sesama mahasiswa, khususnya program Studi Biologi dan Agronomi

IPB, atas dorongan moril dan bantuan yang telah diberikan selama penelitian.
Ucapan terima kasih yang sangat dalam penulis tujukan buat isteri tercinta
Susana Armita, SH yang dengan sangat sabar dan tidak henti-hentinya memotivasi
serta memberikan dorongan untuk menyelesaikan studi. Ucapan yang sama ditujukan
buat anak-anak kami A u h h Fadhillah (Alm), Muthia Pararnita, Andhio Saputra dan
Tasya Ramadhani yang sangat mengerti dengan kondisi orang tua yang "berstatus
mahasiswa" sibuk dengan kegiatan perkuliahan dan penelitian. Ucapan terima kasih
yang tidak terhingga buat Ibunda tercinta Rosna dan Ayahnda Sanusi yang selalu
mendoakan agar anaknya cepat selesai dari bangku perkuliahan serta semua keluarga
yang telah memberikan bantuan moril dan materil dalam penyelesaian pendidikan.

Akhirnya, kepada semua pihak yang turut membantu dalam penelitian hingga
penulisan disertasi ini, penulis sampaikan terima kasih, semoga disertasi ini
bermanfaat bagi pengembangan ilmu Biologi khususnya bidang kultur jaringan
tanaman.
Bogor, April 2004

Penulis

DAFTAR IS1
DAFTAR TABEL

Halaman
....................................................................... x

DAFTARGAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN

................................................................

xii

..................................................................

xiv

PENDAHULUAN ................................................................
Latar Belakang ......................................................................
TujuanPenelitian .............................................................
Hipotesis ............................................................................

6

TINJAUAN PUSTAKA .................................................................
Pertumbuhan dalam Kultur Jaringan .............................................
Pengaruh Keracunan Al ............................................................
Mekanisme Ketenggangan A1 .....................................................
Studi Pewarisan Sifat Ketenggangan Al .......................................................
Penelitian Kultur dan Seleksi In vitro ...........................................................
Keragaman Somaklonal .........................................................
Mutagen ..............................................................................

7
7
8
10
11
12
14
16

BAHAN DAN METODE ...........................................................
Tempat dan Waktu Penelitian .....................................................
Bahan dan Alat ...............................................................
Metode Penelitian ....................................................................
Prosedur Penelitian .............................................................
Komposisi Media Kultur dan Larutan ............................................

18
18
18
19
24
29

HASIL DAN PEMBAHASAN ..........................................................
1. Percobaan di Laboratorium ......................................................
1.1. Uji viabilitas benih (eksplan) .............................................
1.2. Uji kepekaan benih (eksplan) terhadap A1 dan pH rendah ............
1.3. Sterilisasi eksplan ...........................................................
1.4. Induksi kalus .................................................................
1.5. Iradiasi sinar gamma ........................................................
1.6. Seleksi kalus pada media yang mengandung A1 dan pH 4 ............
1.7. Regenerasi kalus menjadi planlet .........................................
1.7.1. Regenerasi kalus menjadi tunas ....................................
1.7.2. Induksi akar ...........................................................
2.Percobaan di Rumah Kaca .........................................................................
2.1. Aklimatisasi planlet .........................................................

...

Vlll

1
1
5

2.2. Pengujian tanarnan pada larutan hara seleksi ...............................
2.2.1. Penentuan peubah .................................................
2.2.2. Pertambahan panjang akar ..........................................
2.2.3. Perubahan pH .........................................................
2.3. Pengujian tanaman pada tanah masam ...................................
2.3.1. Komponen vegetatif .................................................
2.3.2. Komponen hasil .....................................................

59
60
61
69
77
77
83

KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 98
Kesimpulan ........................................................................ 98
Saran ................................................................................ 99
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

................................................................ 100

...............................................................................

107

Halaman
1. Uji viabilitas benih padi varietas Jatiluhur, Gajah mungkur, Cirata dan T309

31

2. Jumlah benih yang mati setelah perlakuan AlC13 dan pH 4 pada varietas

padi Jatiluhur, Gajah mungkur, Cirata dan T309 ..........................................

32

3. Pengaruh beberapa formulasi sterilan terhadap jumlah eksplan yang tumbuh
dan steril pada beberapa varietas padi ............................................................

33

4. Rata-rata bobot kalus varietas padi Jatiluhur, Gajah mungkur, Cirata dan
T309 pada berbagai formulasi media umur 6 minggu ......................................

35

5. Rata-rata diameter kalus padi varietas padi Jatiluhur, Gajah mungkur, Cirata

clan T309 pada berbagai formulasi media umur 6 minggu .............................

40

6. Persentase kalus yang hidup dan sirnpangan baku setelah iradiasi sinar
gamma pada beberapa varietas padi ............................................................

42

7. Persentase dan jumlah yang hidup setelah seleksi in vitro pada beberapa
varietas padi ............................................................................................... 46

8. Jumlah dan persentase kalus yang dapat bertunas dan jumlahtunas hasil
iradiasi dan seleksi in vitro untuk setiap perlakuan ........................................

52

9. Rataan jumlah tunas per kalus, panjang dan jumlah akar planlet pada setiap
perlakuan h a i l iradiasi dan seleksi in vitro umur 1 bulan ..............................

55

10. Jumlah planlet hasil seleksi invitro dan planlet yang hidup setelah
diaklimatisasi untuk keempat varietas yang digunakan ..................................

58

11. Pengaruh A1 dan pH rendah pada beberapa varietas tanaman padi terha-

dap panjang akar dan tinggi tanaman umur 2 minggu

................................

60

12. Jumlah nomor setiap varietas dan jumlah nomor berdasarkan pertambahan

panjang akar, perubahan pH, pertarnbahan panjang akar + perubahan pH
melebihi kontrol tenggang (Dupa) yang telah diseleksi dengan A1 dan pH
rendah ..................................................................................

76

13. Komponen vegetatif varietas Jatiluhur di tanah masam dengan kejenuhan
Al74.98%,pH4.28danAldd11.56me/100gtanah ....................................

78

14. Komponen vegetatif varietas Gajah Mungkur di tanah masam dengan
kejenuh A1 74.98 %, pH 4.28 dan Aldd 11.56 me1100 g tanah .......................
15. Komponen vegetatif varietas Cirata di tanah masam dengan kejenuhan
A1 74.98 %, pH 4.28 dan Aldd 11.56 me1100 g tanah ....................................
16. Komponen hasil varietas Jatiluhur di tanah masam dengan kejenuhan
A1 74.98 %, pH 4.28 dan Aldd 11.56 me1100 g tanah ....................................
17. Komponen hasil varietas Gajah Mungkur di tanah masam dengan
kejenuhan A1 74.98 %, pH 4.28 dan Aldd 11.56 me1100 g tanah ...................
18. Komponen hasil varietas Cirata di tanah masam dengan kejenuhan A1
74.98 %, pH 4.28 dan Aldd 11.56 me1100 g tanah .........................................
19. Pengurutan genotipa turunan varietas Jatiluhur berdasarkan bobot dan
rasio bobot gabah per rumpun serta reaksinya pada tanah masarn dengan
kejenuhan A1 74.98 %, pH 4.28 dan Aldd 11.56 me1100 g tanah ..................
20. Pengurutan genotipa turunan Gajah mungkur berdasarkan bobot dan rasio
bobot gabah per rumpun serta reaksinya pada tanah masam dengan
kejenuhan A1 74.98 %, pH 4.28 dan Aldd 11.56 me1100 g tanah ..................
21. Pengurutan genotipa turunan Cirata berdasarkan bobot dan rasio bobot
gabah per rumpun serta reaksinya pada tanah masam dengan kejenuhan
A1 74.98 %, pH 4.28 dan Aldd 11.56 me1100 g tanah ...................................
22. Rataan komponen vegetatif dan komponen hasil untuk tanaman tenggang
dan peka genotipa turunan varietas Jatiluhur, Gajah mungkur dan Cirata .....

DAFTAR GAMBAR

Halaman
1. Diagram prosedur penelitian

.........................................................................

2. Penampakan kalus dari beberapa media : A). MS+2,4DOS+NAA l+BA 1
B). MS+2,4DO.S+NAAl+BA1.5 C). LS+2,4D2+Kin 0.5 D). LS+2,4D2+
Kin 1 E). MS+2,4D2+CH2 F). MS+2,4D2+CH3 .........................................
3. Penampakan kalus dari 4 varietas : A). Varietas Jatiluhur, B). Varietas
Gajah Mungkur, C) Varietas Cirata dan D). Varietas T 309 ........................
4. Persentase kalus hidup dan simpangan baku setelah iradiasi sinar gamma
pada varietas Jatiluhur, Gajah mungkur, Cirata d m T 309 ....................
5. Seleksi kalus pada media yang mengandung A1 d m pH 4 : A). A1 0
(kontrol), B). A1 100, C). A1 200, D). A1 300, E). A1 400, E). A1 500 ppm
6. Seleksi kalus dari beberapa varietas yang diuji : A). Varietas T 309,

B). Gajah mungkur, C). Jatiluhur dan D). Cirata

..........................................

7. Regenerasi kalus :A). Kalus ernriogenik, B. Kalus mulai membentuk tunas
(umur 2 minggu), C). Tunas umur 3 minggu, D). Tunas umur 4 minggu, E).
Tunas pada media pengakaran dan F). Planlet siap untuk diaklimatisasi .....
8. Penampilan beberapa planlet hasil seleksi in vifro : A). Daun halus dan
kriting, B). Daun roset dan kriting, C). Albino, D). Normal, E). Daun
kriting dan F). Normal tanpa seleksi ..............................................
9. Penampilan akar planlet Gajah mungkur :A. Planlet tenggang akar panjang

dan kasar, B. Planlet agak tenggang akar pendek d m kasar dan C. Planlet
peka akarnya mati (hitam) ..........................................................
10. Grafik pertambahan panjang akar Jatiluhur (Jl), Gajah mungkur (Gm),
Cirata (Ci), Dupa (Dp), dan Salum pikit (Sp) ................................................
11. Grafik pertambahan panjang akar Jatiluhur (Jl) dan nomor-nomor baru
yang dihasilkan (J1 - 517) dibandingkan Dp pupa) dan Sp (Salum pikit) ..
12. Grafik pertambahan panjang akar Jatiluhur (Jl) dan nomor-nomor baru
yang dihasilkan (518 - 538) dibandingkan Dp p u p a ) dan Sp (Salum pikit)
13. Grafik pertarnbahan panjang akar Gajah mungkur dan nomor-nomor baru
yang dihasilkan (G1 - G16) dibandingkan Dp (Dupa) dan Sp (Salum pikit)

14. Grafik pertambahan panjang akar Gajah mungkur dan nomor-nomor baru
yang dihasilkan (G17 - G33) dibandingkan Dp p u p a ) dan Sp (Salum pikit)
15. Grafik pertambahan panjang akar Cirata dan nomor-nomor baru yang
dihasilkan (C 1 - C17) dibandingkan Dp (Dupa) dan Sp (Salum pikit) .......
16. Grafik pertambahan panjang akar Cirata dan nomor-nomor baru yang
dihasilkan (C 18 - C32) dibandingkan Dp (Dupa) dan Sp (Salum pikit) ......
17. A. Pengujian tanaman pada larutan hara dan B. Penampilan akar dari yang
tenggang ke peka (kiri ke kanan) ..................................................
18. Grafik perubahan pH Jatiluhur (Jl), Gajah mungkur (Gm), Cirata (Ci),
Dupa (Dp) dan Salum pikit (Sp) ...................................................................
19. Grafik perubahan pH Jatiluhur (Jl) dan nomor-nomor baru yang dihasilkan
(Jl - J17) dibandingkan Dp (Dupa) dan Sp (Salum pikit) ...........................
20. Grafik perubahan pH Jatiluhur (Jl) dan nomor-nomor baru yang dihasilkan
(J 18 - 538) dibandingkan Dp p u p a ) dan Sp (Salum pikit) .........................
2 1. Grafik perubahan pH Gajah mungkur (Gm) dan nomor-nomor baru yang
dihasilkan (GI - G16) dibandingkan pupa) dan Sp (Salurn pikit) ..........
22. Grafik perubahan pH Gajah mungkur (Gm) dan nomor-nomor baru yang
dihasilkan (G 17 - G33) dibandingkan (Dupa) dan Sp (Salum pikit) .........
23. Grafik perubahan pH Cirata (Ci) dan nomor-nomor baru yang dihasilkan
(C 1 - C 17) dibandingkan (Dupa) dan Sp (Salim pikit) .................................
24. Grafik perubahan pH Cirata (Ci) dan nomor-nomor baru yang dihasilkan
(C18 - C32) dibandingkan (Dupa) clan Sp (Salim pikit) ...............................
25. Penampilan tanaman hasil seleksi in vifro dan larutan hara di tanah masarn
dengan kejenuhan A1 74.98 %, pH 4.28 dan Aldd 11.56 me1100 g tanah :
A) dan B) Tanaman secara keseluruhan, C). Tanaman peka, D). Tanaman
moderat, E) Tanaman tenggang dan F). Keragaman tanaman dari paling
peka sampai ke tanaman tenggang ..................................................................

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 . Pertambahan Panjang Akar Varietas Kontrol
2 . Perubahan pH Varietas Kontrol

....................................

.............................................

3. Pertambahan Panjang Akar Varietas Jatiluhur dan Keturunannya
4 . Perubahan pH Varietas Jatiluhur dan Keturunannya

............

...........................

107
107
107
108

5. Pertambahan Panjang Akar Varietas Gajah Mungkur dan Keturunannya ...

109

...................

1 10

6. Perubahan pH Varietas Gajah Mungkur dan Keturunannya

7. Pertambahan Panjang Akar Varietas Cirata dan Keturunannya

...............

111

...............................

112

.............................................................

113

8. Perubahan pH Varietas Cirata dan Keturunannya

9. Deskripsi Padi Varietas Jatiluhur

10.Deskripsi Padi Varietas Gajah Mungkur
1 1 . Deskripsi Padi Varietas Cirata

..................................................

114

.....................................................................

115

12.Forrnulasi Sterilan pada Padi Varietas Jatiluhur. Gajah mungkur. Cirata dan
T309 ..............................................................................................................

116

13. Konsentrasi gelrite yang dibutuhkan pada media seleksi yang mengandung
AldanpH4 ..................................................................................................

116

14. Komposisi Media MS. LS. Media Seleksi dan Larutan Hara Seleksi

117

.....

15. Hasil analisis tanah yang digunakan sebagai media tanam pada percobaan
pot (Laboratorium Pascapanen. Balai Penelitian Pascapanen Pertanian) 1 18
16.Jumlah dan persentase kalus yang hidup setelah iradiasi sinar gamma pada
beberapa varietas padi ............................................................... 119
17. Data awal tinggi tanaman. jumlah anakan produktif, umur berbunga,
panjang malai. jumlah gabah per malai. jumlah gabah isi per malai.
persentase gabah harnpa, jumlah gabah per rumpun. bobot 100 gabah.
bobot gabah per rumpun pada perlakuan iradiasi dan A1 (pH rendah) ....... 120

PENDAHULUAN
Latar Belakang

Padi merupakan komoditas paling strategis dan dibutuhkan secara esensial
dalam kehidupan masyarakat Indonesia. Produksi padi tahun 2002 mencapai 5 1.379
juta ton, mengalami peningkatan sekitar 2.27 % dibandingkan dengan produksi tahun
2001 (Deptan, 2002). Jumlah penduduk yang cukup besar dengan pertumbuhan
sekitar 1.49 % per tahun dan pola konsumsi pangan yang masih sangat tergantung
pada beras akan membawa konsekuensi pada permintaan pangan dalam jumlah yang
besar (Krisnamurthi, 2003).
Meskipun pernah mencapai swasembada beras pada tahun 1984 pemerintah
masih mengimpor beras untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri. Impor beras setiap
tahun bervariasi, pada tahun 2002 mencapai 2 juta ton (Deptan, 2002). Oleh karena
itu usaha peningkatan produksi padi melalui intensifikasi dan perluasan tanam perlu
dilakukan.
Salah satu usaha yang dapat dilakukan untuk meningkatkan produksi padi
adalah dengan memanfaatkan lahan yang tersedia cukup luas di luar pulau Jawa. Dari
luas total daratan Indonesia, sekitar 47.6 juta hektar (32.4 %) merupakan lahan kering
yang umumnya didominasi oleh tanah masam podsolik merah kuning (Karama dan
Abdurachman, 1993).
Menurut BPS (2003), produksi padi ladang jauh lebih rendah hanya mencapai
2.43 ton per ha, sedangkan padi sawah mencapai 4.66 ton per ha. Rendahnya
produksi padi pada lahan kering terutama pada lahan masam disebabkan adanya
kendala cekaman lingkungan berupa tingkat kemasaman yang tinggi (pH rendah) dan

konsentrasi A1 yang mencapai tingkat toksisitas. Kendala lain yang mungkin adalah
kurangnya varietas (genotipa) adaptif pada lahan masam khususnya pada program
ekstensifikasi. Harjadi dan Yahya (1988) mengemukakan bahwa ketenggangan
terhadap lingkungan tumbuh yang marginal merupakan daerah kiprah baru bagi
perkembangan pertanian untuk memenuhi bahan pangan dan sandang.
Salah satu cara untuk mengatasi keracunan A1 pada lahan masam adalah
meniadakan pengaruh negatif tanah masam itu sendiri melalui manipulasi sifat fisikakimia tanah yang mengurangi kelarutan A1 dengan cara pengapuran. Pendekatan ini
telah ditempuh oleh pemerintah Indonesia, misalnya pada pengembangan program
transmigrasi pada satu dekade terakhir ini. Namun demikian hasil yang diperoleh
nampaknya belum sesuai yang diharapkan. Pendekatan yang lebih efektif secara
agronomis dan efisien secara ekonomis adalah penggunaan varietas yang tenggang
terhadap kemasaman tanah.
Peluang untuk mendapatkan genotipa yang mampu beradaptasi dengan
kondisi stres lingkungan dari populasi tanaman budidaya cukup besar. Menurut Foy

(1 976) varietas dan spesies tanaman juga memiliki perbedaan ketenggangan terhadap
kelebihan atau kekurangan unsur ham tertentu. Perbedaan tersebut mencerminkan
keragaman genetik karena adanya perbedaan kontrol genetik (Polle dan Calvin,
1990). Keberhasilan usaha tersebut sangat ditentukan oleh kemampuan pemulia
dalam mengidentifikasi genotipa unggul melalui tahap seleksi.
Seleksi melalui teknik in vitro merupakan pendekatan alternatif yang
mempunyai beberapa keuntungan antara lain : waktu lebih singkat, tidak

membutuhkan tempat seleksi yang luas, tekanan seleksi yang diberikan seragam
sehingga tidak ada penyimpangan (escape) dan tidak dipengaruhi musim.
Matsumoto (1991) mengemukakan bahwa informasi karakter fisiologi dan
biokimia tanaman yang tenggang terhadap A1 sangat diperlukan sebagai bahan bagi
pemulia tanaman untuk merakit varietas yang tenggang terhadap Al.
Marschner (1995) mengungkapkan bahwa toksisitas A1 terhadap akar
dipengaruhi oleh sejumlah faktor (misalnya : konsentrasi Al, Ca, Mg dan pH larutan),
sehingga masalah yang paling besar adalah mengembangkan teknik seleksi cepat
(utamanya sistem kultur air) untuk menemukan suatu kecocokan dari kombinasi
faktor-faktor tersebut. Kultur jaringan yang dimunculkan dengan konsentrasi A1
tinggi serta regenerasi tanaman dari kalus terseleksi (pada penelitian ini lewat variasi
somaklonal) akan menawarkan pendekatan alternatif "teknik seleks?' untuk tanaman
tenggang A1 tinggi.
Beberapa faktor yang mempengaruhi terjadinya variasi somaklonal secara in
vitro antara lain : (a) metode propagasi vegetatif, makin banyak struktur organ
terpisah makin tinggi peluang terjadinya variasi somaklonal, (b) jenis tanaman yang
digunakan tergolong "chimera" atau bukan, (c) tipe jaringan yang digunakan, variasi
somaklonal mungkin tejadi pada jaringan perisikel, prokarnbium dan kambium lebih
kecil dibanding dengan jaringan yang berdiferensiasi seperti empelur, (d) spesies
poliploid umumnya menghasilkan abnormalitas kromosom lebih sering dibandingkan
sel diploid, (e) frekuensi subkultur yang tinggi dapat meningkatkan peluang
terjadinya keragaman somaklonal (Pierik, 1987). Selain faktor di atas Jacobsen
(1987) menambahkan ada faktor lain yang mempengaruhi keragaman somaklonal

antara lain : (1) tipe kultur yang digunakan (kultur kalus, kultur suspensi dan kultur
protoplasma, (2) zat pengatur tumbuh yang dipakai, (3) lamanya fase pertumbuhan
kalus, (4) komposisi bahan kimia yang digunakan dalam media, (5) genotipe induk
yang dipakai (homozigot atau heterozigot), dan (6) jenis eksplan (daun, batang, akar,
umbi dan biji).
Keragaman somaklonal adalah keragaman genetik yang terjadi selama proses
kultur dan merupakan manifestasi mutasi yang dapat diturunkan pada progeni
tanaman hasil regenerasi (Larkin dan Scowcroft, 1981). Keragaman somaklonal dapat
ditingkatkan dengan iradiasi sinar gamma dengan munculnya berbagai mutan.
Manurut Watson (1977) mutasi adalah suatu proses dirnana suatu gen mengalami
perubahan struktur, gen yang berubah karena mutasi disebut mutan (perubahan bahan
keturunan yang mengakibatkan perubahan fenotipe yang diturunkan).
Iradiasi sinar gamma pada kultur jaringan diberikan pada tingkat kalus karena
: ( I ) sel-sel meristematik lebih radiosensitif dari pada sel-sel dewasa, (2) struktur

yang sederhana dalam kultur in vitro dan (3) kecilnya ketergantungan sel dalam
kultur dibandingkan meristem pucuk yang secara keseluruhan tergantung pada
tanaman untuk menjalankan fungsinya (Tal, 1983).
Dari uji ketenggangan aluminium seperti dikemukakan di atas terlihat sifatnya
masih parsial terbukti belum semuanya pengujian hingga ke lapangan, serta seleksi
regenerasi tanaman melalui organogenesis dengan pemberian tekanan seleksi A1
secara in vitro masih amat terbatas, pada ha1 seleksi tanaman secara in vitro sudah
terbukti berguna dalam penapisan untuk ketenggangan walaupun keuntungan ini

kadang-kadang sulit diperoleh akibat terbatasnya kemampuan eksplan untuk
beregenerasi (Srinives, Kareeros dan Kaveeta, 1994).
Berdasarkan keterangan di atas, perlu dilakukan suatu penelitian mengenai
peningkatan ketenggangan terhadap aluminium dan pH rendah pada tanaman padi
melalui keragaman somaklonal dan iradiasi sinar gamma.

Tujuan penelitian
Tujuan umum dari penelitian ini adalah mendapatkan beberapa genotipa
tanaman padi yang tenggang terhadap A1 dan pH rendah melalui keragaman
somaklonal dan iradiasi sinar gamma, dengan tujuan khusus :
1. Mencari media dasar dan zat pengatur tumbuh untuk dapat menginduksi kalus

embriogenik yang dapat beregenerasi menjadi tanaman.
2. Mencari laju dosis sinar gamma yang tepat untuk meningkatkan keragaman
somaklonal pada tingkat kalus.

3. Mendapatkan keragaman somaklonal tanaman padi yang tenggang terhadap
keracunan A1 dan pH rendah melalui penerapan tekanan seleksi pada tingkat in
vitro.
4. Mendapatkan genotipa-genotipa tanaman padi yang tenggang terhadap A1 dan pH

rendah pada larutan hara seleksi.
5. Mencari kesesuaian antara genotipa-genotipa tanaman padi yang tenggang
terhadap A1 dan pH rendah hail seleksi larutan hara dengan tanah masam.

Hipotesis
Adapun hipotesis umurn yang diajukan adalah : Melalui keragaman
somaklonal dan iradiasi sinar gamma dapat dihasilkan beberapa genotipa tanaman
padi yang lebih tenggang terhadap A1 dan pH rendah, dengan hipotesis khusus :
1. Media dasar dan zat pengatur tumbuh tertentu dapat menginduksi kalus
embriogenik yang dapat beregenerasi menjadi tanaman.

2. Iradiasi sinar gamma pada kalus embriogenik dapat meningkatkan keragaman
somaklonal.

3. Keragaman somaklonal tanaman padi yang tenggang terhadap keracunan A1 dan
pH rendah dapat ditingkatkan melalui penerapan tekanan seleksi pada tingkat in
vitro.

4. Pengujian tanaman pada larutan hara seleksi akan menghasilkan beberapa
genotipa tanaman padi yang tenggang terhadap A1 dan pH rendah.
5. Ada kesesuaian antara genotipa-genotipa tanaman padi yang tenggang terhadap
A1 dan pH rendah hasil seleksi larutan hara dengan tanah masam.

;

TINJAUAN PUSTAKA
Pertumbuhan dalam Kultur Jaringan
Kultur jaringan adalah suatu metode untuk mengisolasi bagian dari tanaman
seperti protoplasma, sel, sekelompok sel, jaringan dan organ, serta menumbuhkannya
dalam kondisi aseptik, sehingga bagian-bagian tersebut dapat memperbanyak diri dan
beregenerasi menjadi tanaman utuh kembali (Bhojwani dan Razdan, 1983).
Pertumbuhan dan perkembangan suatu tanaman secara in vitro ditentukan oleh
beberapa faktor komplek di antaranya : (1) susunan genetik dari spesies tanaman, (2)
nutrisi, (3) faktor-faktor pertumbuhan fisik, (4) beberapa senyawa organik seperti zat
pengatur tumbuh, vitamin dan sebagainya.
Gunawan (1992) menyatakan bahwa keberhasilan dalam penggunaan metode
kultur jaringan sangat bergantung pada media yang digunakan. Media kultur jaringan
tersusun dari : hara makro dan mikro, vitamin, gula, asam amino dan N organik,
persenyawaan komplek alamiah (air kelapa, juice tomat), buffer organik, arang aktif,
zat pengatur pertumbuhan dan bahan pemadat media.
Pengaruh komposisi media dapat disebabkan oleh keseimbangan komponen
yang menyusun media di antaranya zat pengatur tumbuh. Salah satu mekanisme yang
mengatur organogenesis adalah taraf relatif auksin (IAA, NAA, dan 2,4-D) dan
sitokinin (BAP, zeatin dan thidiazuron) dalam media. Sebagai contoh, pada tembakau
dengan nisbah auksin terhadap sitokinin dalam media (IAAkiietin) tinggi, akan
membentuk akar dan apabila sebaliknya akan terbentuk tunas, sedangkan apabila
nisbah auksin dan sitokinin sama akan terbentuk kalus (Bhojwani dann Razdan,
1983). George dan Sherrington (1983) juga menyatakan bahwa pertumbuhan dan

morfogenesis in vitro diatur oleh interaksi dan keseimbangan antara suplai zat
pengatur tumbuh dalam media dan yang diproduksi secara endogen oleh sel-sel yang
dikultur.
Pertumbuhan dimanifestasikan sebagai peningkatan permanen dalam ha1
ukuran, atau berat. Ukuran tidak hanya kriteria yang digunakan untuk mengukur
pertumbuhan, misalnya pertumbuhan sel dalam kultur suspensi dapat dinilai dengan
mengukur bobot segar jaringan yang hidup. Pertumbuhan dari zigot akan
menyebabkan tejadinya pertambahan volume, bobot, jumlah sel, jumlah protoplasma
dan juga kompleksitas. Pengukuran perturnbuhan dapat dilakukan terhadap faktorfaktor tersebut walaupun yang banyak digunakan adalah pengukuran pertambahan
bobot kering (Salisbury dan Ross, 1995; Taiz dan Zeiger, 1991).

Pengaruh Keracunan A1
Kendala utama dalam peningkatan produksi pangan pada lahan kering atau
lahan marginal adalah rendahnya ketersediaan hara N, P, K, Ca, Mg dan Mo (Raper
dan Kramer, 1987; Marschner, 1995). Pada lahan dengan tingkat kamasaman tinggi,
pertumbuhan tanaman dihambat oleh ion-ion logam seperti Al, Fe dan Mn. Namun di
antara ion-ion tersebut Al mempakan unsur penting karena m e ~ p a k a nfaktor utama
dalam penghambatan pertumbuhan dan bersifat racun bagi tanaman. Menumt
Marschner (1995) lebih dari 70 % tanah masam tropis mengalami defisiensi Ca dan
Mg sehingga memiliki kapasitas fiksasi P yang amat tinggi.
Salah satu penyebab kerusakan pada akar oleh ion polimer Al adalah
terbentuknya ikatan antar polimer A1 dengan membran plasma akar yang

menyebabkan kerusakan pada membran dan kebocoran K+ dari sel akar (Matsumoto,
Yamamoto dan Kasai, 1992).
Efek kerusakan oleh A1 pada tanaman diawali dengan gangguan terhadap
tudung akar yang mempunyai sinyal dan merupakan detektor gaya gravitasi serta
halangan mekanis sehingga pada gilirannya akan mengurangi sekresi musilage sel
tudung akar dimana sel tersebut merupakan sumber pengatur endogen pertumbuhan.
Pada tingkat molekuler, A1 berhubungan dengan DNA sehingga interaksi A1 dengan
DNA akan mempengaruhi sifat-sifat fisikokimia dan fbngsi biologis seperti
menghentikan pembelahan sel pada meristem akar, perpanjangan sel, sintesis DNA
dan RNA. Hal ini didukung oleh hasil penelitian Matsumoto (1991) yang menyatakan
bahwa A1 menghambat pembelahan sel dengan mengganggu penggandaan DNA.
Pada dinding sel, penghambatan tejadi karena A1 menggantikan kedudukan
ca2+ pada lamela tengah. ca2+ mempunyai peranan penting dalam transpor ion
melewati membran plasma sebab ca2+ merupakan "second messenger" dalam
aktivitas H+-~TPase dengan bantuan calmodulin. Dalam ha1 ini dengan
digantikannya ca2+yang melekat pada calmodulin akan terjadi perubahan aktivitas
enzim. Ikatan A1 dengan karboksil (RCOO-) membentuk ikatan kuat sehingga sel
tidak marnpu membesar. Selain itu A1 juga berhubungan dengan membran lipid
bilayer pada sel sehingga dapat menyebabkan kerusakan struktur membran karena
ca2+ digantikan oleh ~
(Marschnner, 1995).

l yang
~ + akhirnya mempengaruhi penyerapan hara

Mekanisme Ketenggangan A1

Menurut Taylor (1991) dan Marschner (1995) ada dua mekanisme
ketenggangan tanaman terhadap A1 yaitu mekanisme eksklusi dan mekanisme
ketenggangan internal. Dalam ha1 ini mekanisme eksklusi terdiri dari : immobilisasi
pada dinding sel, permeabilitas selektif dari membran plasma, meningkatnya pH
dalam rizosfir atau apoplas akar, eksudasi ligan kelat, eksudasi fosfat dan effluk Al;
sedang mekanisme ketenggangan internal termasuk kelatisasi A1 oleh asam organik
(asam malat, hlfat, fenolat, oksalat d m tartat) pada sitoplasma, kompartementasi Al
dalam vakuola, isoenzim toleran, sintesis protein spesifik pengikat A1 yang akan
menurunkan serapan A1 ataupun peningkatan effluk Al. Pembentukan komplek A1
dengan asam organik merupakan salah satu mekanisme toleransi tanaman terhadap
Al. Asam organik berperan dalam eksklusi A1 melalui pelepasannya dari akar dan
detoksifikasi A1 dalam simplas dimana asam organik tersebut dapat mengkelat A1 dan
mereduksi atau mencegah pengaruh racun Al. Taylor (1991) juga mengemukakan
bahwa tanaman yang tenggang Al cenderung meningkatkan pH di daerah rizosfir.
Perubahan pH pada daerah rizosfir ini berhubungan dengan kemampuan tanaman
dalam penyerapan NO; dan NH~'(Harjadi clan Yahya, 1988). Bila N a - lebih banyak
diserap maka pH sitosol akan turun sehingga menyebabkan meningkatnya aktivitas
enzim malat untuk menstimulir terjadinya dekarboksilasi malat menjadi piruvat.
Penyerapan NO;

yang lebih besar juga menyebabkan terjadinya pelepasan ion

hidroksil (OH) atau ion bikarbonat (HCOi) ke arah perakaran sehingga sekaligus
juga meningkatkan pH, yang pada giliranya akan mengurangi kelarutan Al.

Studi Pewarisan Sifat Ketenggangan A1
Studi pewarisan sifat ketenggangan A1 telah banyak dilakukan terutama pada
mutan-mutan tanaman tembakau (Nicotiana plurnbaginifolia), analisis genetik
menunjukkan bahwa tanaman h a i l seleksi in vitro yang tenggang terhadap Al
dikendalikan oleh gen tunggal dominan (Conner dan Meredith, 1985ab).
Penelitian Fageria et al. (1990) pada tanaman sorghum yang ditanam pada
media tanah masam di mmah kaca dan larutan hara menunjukkan bahwa sifat
ketenggangan terhadap Al diwariskan sebagai sifat dominan.
Beberapa studi pada tanaman gandum menunjukkan bahwa gen yang
mengendalikan sifat tenggang A1 sangat kompleks. Studi pewarisan yang dilakukan
pada tanaman tersebut menunjukkan bahwa sifat tenggang Al dikendalikan oleh satu
atau beberapa gen major dominan dengan gen modifer dan alell kompleks berbeda
(Lafever, et al., 1977; Duvic et al., 1981). Studi terhadap tanaman FI, F2 dan
silangbalik antar tanaman gandum tenggang dengan peka menunjukkan bahwa sifat
peka Al dikendalikan oleh gen tunggal resesif (Lafever dan Campbell, 1978).
Penelitian lainnya pada tanaman gandum ditemukan bahwa sifat tenggang A1
dikendalikan oleh gen tunggal dominan (Larkin, 1987). Sedangkan hasil studi yang
dilakukan Weeler et al. (1993) pada F2 dan F3 hail persilangan antar kultivar Waalt
dengan Warigal menunjukkan bahwa sifat tenggang A1 pada gandum dikendalikan
oleh gen tunggal dan bersifat dominan tidak lengkap. Penelitian Delhaize et al. (1 993)
dan Delhaize dan Ryan (1995) pada tanaman gandum yang tenggang terhadap Al
dikendalikan oleh gen major dan minor, namun galur yang mendekati isogenik,
perbedaannya dikendalikan pada lokus tunggal Alt-I.

Rhue et al. (1978) melaporkan bahwa sifat tenggang A1 pada hibrid F1 dari 9
galur inbred jagung bersifat dominan. Sedangkan studi yang dilakukan Garcia dan da
Silva (1979) pada populasi F1,F2 dan silangbalik tanaman jagung dari tiga galur
tenggang dan dua galur peka pada kultur ham dengan 75 ppm A1 menunjukkan bahwa
sifat tenggang A1 dikendalikan oleh gen tunggal dominan.
Anjos et al. (1981) melaporkan ketenggangan padi gogo terhadap A1
dikendalikan lebih dari satu pasang gen yang terlihat dari pewarisan secara kuantitatif
dan bersifat aditif. Sedangkan Martinez-Racinez (1977) melaporkan bahwa sifat
tenggang A1 pada tanaman padi bersifat resesif dan dikendalikan oleh dua gen major
yang diidentifikasi sebagai alul dan alu2.
Selanjutnya dari studi pada tingkat molekuler yang dilakukan oleh Richards et

al. (1998) pada bibit Arabidopsis thaliana terbukti bahwa ada empat gen yang
terekspresi yang sifatnya transien menginduksi peroksidase, glutathione-s-transferase,
protein yang mengikat tembaga biru, protein homolog pada retikulum dan enzim
oksidoreduktase. Hasil ekspresi gen tersebut menyimpulkan bahwa perlakuan A1 pada
Arabidopsis menginduksi stres oksidatif. Dalam ha1 ini stres oksidatif mempakan
reaksi tanaman terhadap level toksik Al.

Penelitian Kultur dan Seleksi In vitro
Setiap genotipa atau varietas mempunyai respon yang spesifik terhadap media
tempat turnbuh. Beberapa penelitian kultur in vitro telah dilakukan pada padi untuk
mencari sistem regenerasi yang terbaik antara lain mengenai : (a) induksi tunas dari
kalus embrionik padi Cisadane dalam berbagai konsentrasi IAA dan BAP, dari hasil

penelitian didapatkan konsentrasi IAA 0,l mg/l dan BAP 0,7 mg/l memberikan
persentase kalus bertunas yang tertinggi yaitu 16,67 % (Maftuchah, Slamet-Loedin
dan Aswidinnor, 2000), (b) variasi somaklonal padi Indika dan Javanika, dari hasil
penelitian didapatkan varietas Kapuas dapat menghasilkan planlet walaupun dengan
persentase yang rendah yaitu pada media BAP 1 mg/l

+ NAA

0,5 mgA (Masyhudi

dan Ambarwati, 1993), (c) peranan fisiologis poliamin dalam regenerasi tanaman
pada kultur antera padi (Orpa sativa L.), dari hasil penelitian didapatkan
penambahan putresin 10" M (poliamin terbaik) pada media N6

+ NAA

2 mgA

+

Kinetin 0.5 mg/l + 60 gA sukrosa dan media MS + NAA 0.5 + Kinetin 2 mgll + 40 gA
sukrosa pada kultur anther F1 padi silangan T 309 dengan Asemandi dapat
meningkatkan induksi kalus dan regenerasi tanaman hijau (Dewi, 2003), (d) induksi
kalus biji dan regenerasi tanaman padi in vitro, dari hasil penelitian didapatkan
persentase regenerasi tanaman dari kalus yaitu varietas Aselapan 17 %, Hawara batu
9,7 %, Pandan wangi 10,7 %, Jalawara 11,7 %, Rojolele 11,3 % dan T309 14,3 %
pada media MS (Masyhudi dan Sustipriyatno, 1994), dan (e) kultur embrio muda
tanaman padi Cisadane pada beberapa media dasar MS, LS, N6 dan KNOP, dari hasil
penelitian didapatkan regenerasi terbaik diperoleh dari media MS dengan
penambahan NAA 2 mgA dan BAP 4 mgA (Ambarwati dan Hanarida, 1991).
Semua penelitian di atas dilakukan tanpa tekanan. Adanya stres lingkungan
(A1 dan sinar gamma) akan menguranggi daya regenerasi kalus menjadi tanaman,
bahkan dapat mengubah komposisi media dan konsentrasi zat pengatur tumbuh yang
sudah didapatkan. Beberapa penelitian seleksi in vitro yang dilakukan untuk
mendapatkan ketahanan antara lain :(a) seleksi in vitro untuk ketenggangan terhadap

tanah masam dan A1 pada tanaman kedelai, dari hasil penelitian didapatkan varietas
Kelinci yang tahan terhadap tanah masam (Hutabarat dan Ratma, 1996), (b) pengaruh
sinar gamma terhadap toleransi A1 pada padi varietas Sentani melalui teknik kultur
jaringan dengan mengiradiasi embrio zigotik biji didapatkan mutan padi yang
tenggang A1 pada perlakuan 10 Gy + 8 ppm A1 dan 20 Gy + 14 ppm A1 (Hutabarat,
199l), (c) induksi keragaman somaklon ke arah ketenggangan terhadap keracunan A1
pada tanaman jagung, dari hasil penelitian didapatkan terjadinya peningkatan daya
ketenggangan tanarnan jagung somaklon terhadap keracunan A1 sampai taraf 800 ph4
AlC13 (Sutjahjo, 1994), dan (d) seleksi varietas padi peka menjadi tahan A1
menggunakan keragaman somaklonal, dari hasil penelitian didapatkan tanaman padi
genotipe Aiwu yang tahan terhadap A1 pada konsentrasi 250 dan 1000 pmoVl dengan
pH 3,85 (Van Sint Jan et al., 1997).

Keragaman Somaklonal
Metode kultur jaringan selain menghasilkan propagula yang bermutu, juga
dapat menghasilkan keragaman somaklonal yang dapat dipergunakan dalam
pemuliaan tanaman secara in vitro. Keragaman somaklonal tanaman didefinisikan
sebagai karagaman genetik dari tanaman yang dihasilkan melalui kultur jaringan
(Larkin dan Scowcroft, 1981).
Keragaman somaklonal yang dihasilkan dari penerapan teknik kultur jaringan
dalarn budidaya tanaman, merupakan suatu bukti bahwa melalui perbanyakan secara
vegetatif terdapat kemungkinan diperoleh individu baru yang tidak seperti induknya.
Dua keuntungan dari perubahan kromosom yang diperoleh melalui karagaman

somaklonal yaitu : (1) keragaman yang diperoleh kemungkinan tidak akan diperoleh
pada genepool yang ada, (2) perubahan beberapa sifat yang akan memperbaiki
penampilan. Melalui teknik kultur jaringan terdapat dua ha1 yang berbeda
kepentingannya bagi pemuliaan tanaman yaitu mempertahankan kestabilan genotipe
dan merangsang karagaman genetik. Kestabilan genotipe dapat dicapai dengan
mendorong sesingkat mungkin fase pertumbuhan tak berdiferensiasi (fase kalus, sel
bebas), sedangkan keragaman genetik dapat dicapai pada fase tak berdiferensiasi
yang relatif panjang. Sejumlah mutan diduga dapat terbentuk pada fase kalus dan sel
bebas, dari sini dapat diseleksi turunan yang sangat berguna bagi pemuliaan tanaman.
Oleh karena itu dari hasil kultur jaringan dapat diseleksi genotipa yang berguna bagi
pemuliaan tanaman seperti sifat-sifat tahan penyakit, toleransi terhadap salinitas dan
ion-ion yang meracuni tanaman (seperti Al, Mn, Pb, Fe), kekeringan serta herbisida
(Gunawan, 1992).
Pada kultur jaringan keadaan eksplan dan keseimbangan zat pengatur tumbuh
dalam media dapat mempengaruhi kestabilan genetik materi kultur (Ancora dan
Sonuino, 1987). Menurut D'Amato (1978) dan Bayliss (1980) kultur jaringan
merupakan sumber potensial untuk mendapatkan keragaman, yaitu dengan cara
mengatur komposisi media, keseimbangan zat pengatur tumbuh, dan lama
mengkulturkan. Terdapat tiga cara memperoleh keragaman somaklonal dari eksplan
yang telah berhasil dikerjakan yaitu : (1) eksplan yang beregenerasi langsung
membentuk tunas dan akar, (2) menginduksi kalus terlebih dahulu kemudian
dilanjutkan dengan penanaman sel tunggal, dan (3) kultur protoplasma (Jacobsen,
1987).

Reisch (1983) mengungkapkan bahwa kultur kalus dapat menghasilkan
keragarnan somaklonal. Keragaman ini dapat ditingkatkan dengan menggunakan
mutagen. Mutagen yang digunakan dapat berupa mutagen fisik seperti sinar-x dan
sinar gamma, maupun mutagen kimia dapat berupa bahan kimia antara lain etil metan
sulfonat (EMS), dietil sulfat (DES) dan nitroso metil urea (NMU) (Ancora dan
Sonuino, 1987).

Mutagen

Keragaman somaklonal yang terjadi tidak hanya mengandalkan pada cara
spontan, tetapi dapat ditingkatkan dengan cara induksi dari luar dengan menggunakan
mutagen fisik maupun kimia, dan mutasi yang diperoleh merupakan mutasi buatan
(induced mutation) (Ismachin, 1988). Penggunaan mutagen dalarn pemuliaa