Studi morfo ekotipe dan karakterisasi minyak atsiri, isozim, dan DNA pala banda (Myristica fragrans Houtt) Maluku
STUDI MORFO-EKOTIPE DAN KARAKTERISASI
MINYAK ATSIRI, ISOZIM, DAN DNA PALA BANDA
(Myristica fragrans Houtt) MALUKU
ILYAS MARZUKI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2007
SURAT PERNYATAAN
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa segala pernyataan dalam
disertasi yang berjudul:
Studi Morfo-Ekotipe dan Karakterisasi Minyak Atsiri, Isozim, dan DNA Pala
Banda (Myristica fragrans Houtt) Maluku
merupakan hasil penelitian saya bersama tim pembimbing. Hak atas kepemilikan intelektual data dan hasil dari penelitian ini merupakan milik peneliti dari Institut Pertanian Bogor dengan mempertimbangkan kontribusi tim peneliti, publikasi, dan pemanfaatan data yang didapat. Disertasi ini belum pernah diajukan untuk memperoleh
gelar pada program sejenis di perguruan tinggi lain. Semua data dan informasi yang
digunakan telah dinyatakan dengan jelas dan dapat diperiksa kebenarannya.
Bogor, Januari 2007
Ilyas Marzuki
NRP: A156010101
ABSTRACT
ILYAS MARZUKI. Study on Morpho-ecotype and Characterization of Essential Oil, Isozyme, and DNA for Banda Nutmeg (Myristica fragrans Houtt), Moluccas. Advised by H.M.H. BINTORO DJOEFRIE, SANDRA ARIFIN AZIZ,
HERDHATA AGUSTA, and MEMEN SURAHMAN.
Banda nutmeg is an important spice crop economically and ecologically. The
crop has long been growing and adapting well in Moluccas and North Moluccas
areas. The objectives of the study are to explore the morphological and agronomic
aspects of the plant in two different areas, Moluccas and North Moluccas, to establish a nutmeg descriptor as a guide for nutmeg description, to extract oil in nutmeg
and characterize its volatile components, and to profile the isozymes and DNA of the
plant. Three locations in Moluccas i.e. Banda, Ambon, and Luhu, and another three
in North Moluccas i.e. Ternate, Tidore, and Bacan were selected as sampling sites.
Nutmeg trees with 25 to 50 cm in girth growing at two elevations, 0 to 50 m above
sea level (asl) and 250 to 300 m asl were used as observational samples. For morphological and agronomic observations, 21 plant characters and two ripening levels
of fruit (immature, 3 to 5 months and mature, > 7 months) were used. Oil in nutmeg
and mace was extracted using hydrodistillation method and the essential components
of it were identified and characterized by Gas Chromatography - Mass Spectrometry
(GC-MS). For isozyme identification, four isozyme systems were applied: peroxidase (PER), aspartate aminotransferase (AAT), esterase (EST), and acid phosphatase
(ACP). For DNA analysis, two decamer primers, OPE 10 and OPE 11, were used in
PCR amplifications using Randomly Amplified Polymorphism DNA (RAPD) procedure. DNA amplification ran for 45 cycles, and the PCR products were visualized
and binary scored (1 for present band, 0 for absence). Isozymes visualized in dendogram display. Similarity index (SI) and Nei’s genetic identity and distance of the
DNA were calculated as well. Morphological data collected were subjected to Bartlett test and UPGMA cluster analysis, whilst agronomic and proximate data were
analyzed with Anova and T test and Dunnett’ test, respectively. Oil contents and
essential components of nutmeg were analyzed with Anova and Bartlett test.
Results showed that Moluccas was characterized by mountainous physiography, tectonic hilly areas, volcanic, and karst with a slope of 10 to 40%. Ecotypes of
Banda and Ambon consisted mainly of volcanic soils, whereas Luhu consisted of sediment. Generally, Moluccas has climate IIIC type, except Banda has IIB. Annually,
Moluccas receives rainfall 2,029 to 2,951 mm with two patterns, fluctuate (multiple
wave) and double (double wave), temperature 22.1 to 31.0 oC, relative humidity 82.1
to 85.5%. It has climate IIIC (Tidore and Bacan) and IVB (Ternate) types with fluctuate and bimodal rainfall patterns with solar radiation 57 to 59%. Meanwhile, North
Mouluccas was characterized by volcanic hilly landscape, tectonic, and karst soils
with slope of 25 to 45%. Temperature regime is between 23.6 and 30.1 oC, relative
humidity 83%, and solar radiation 58%. Of 21 morphological plant characters observed, 17 showed a high stability in phenotype. The altered phonotypic characters included fruit colour, shape and length of peduncles, and fruit size index. Cluster
analysis revealed that nutmeg trees could be grouped into three categories according
to their morphology, in which 90% of the studied trees were similar to Banda type.
In general, productions (fruit, seed, and mace) were not significantly different between the two elevations. Generally, nutmeg production in Banda ecotype was higher
than other ecotypes. Moreover, proximate analysis showed that water and pectin
contents of the nutmeg from Banda ecotype were significantly different from the remaining. Protein, fat contents, and EP, however, were not significantly diffe-rent.
Based on climatic, soil, and nutmeg characteristics, Moluccas and North Moluccas
can be divided into four morpho-ecotypes, i.e. Banda (covering Banda and Ambon),
Luhu, Ternate (covering Ternate and Bacan), and Tidore ecotypes. In this study, four
nutmeg descriptors representing each ecotype have been established. Another results
showed that nutmeg originated from Banda, Ambon, Luhu, Ternate, and Bacan produced uncolored nutmeg oils, whereas that from Tidore was pale yellow. Oil con-tents
of mature nut of Banda, Ambon, and Luhu were 11.69, 11.92, and 9.99%, respec-tively;
meanwhile those in Ternate, Tidore, and Bacan were 7.9, 59.61, and 8.64%, consecutively. In addition, the immature seeds showed a higher level of oil content. Oil contents
of Banda, Ambon, and Luhu were respectively 13.07, 12.82, and 11.27%, whilst those of
Ternate, Tidore, and Bacan were 13.32, 11.99, and 11.03%, res-pectively. Furthermore,
nutmeg oil of Moluccas has specific gravity ranged from 0.897 to 0.909 g/ml; refraction
index, 1.489 to 1.491; optical rotation, +11.40 to +16,30; and evapora-tion residue, 0.7 to
0.9%. For North Moluccas, the specific gravity was 0.884 to 0.910 g/ml, the refraction
index, 1.486 to 1,491, the optical rotation, +18.2 to +40.0, and the evaporation residue,
0.9 to 1.0%. GC-MS analysis revealed that nutmegs from Moluccas consisted of 28 to 31
components of essential oils, and North Moluccas, 29 to 31 compo-nents. The analysis
also showed that nutmeg from Banda ecotype comprised 52.8% monoterpene hydrocarbon (MH), 21.11% oxygenated monoterpene (OM), and 18,04% aromatic compound
(AC); Ambon’s, consisted of 45.12% MH, 24.51% OM, and 16.97% AC; and Luhu’s
was composed of 56.06% MH, 27.34% OM, and 13,62% AC. The same analysis revealed that North Moluccas’ nutmegs contained 29 to 31
essential oil components.
Ternate’s nutmeg comprised 37.22% MH, 20.12% OM, and 2.80% AC; Tidore’s,
57.99% MH, 13.50% OM, and 24.27% AC; and Bacan’s, 50.45% MH, 11.64% OMT,
and 34.15% AC. Further analysis revealed that there were four important volatile oils
fractions in nutmegs, namely myristicin, elemicin, safrole, and eugenol. In Moluccas, it
was found that nutmeg contained 5.57 to 13.76% myristicin, whereas in North Moluccas, myristicin content was 5.97 to 11.42%. In addition, it was found that safrole content
ranged from 0.97 to 2.46% in Moluccas, and 1.49 to 3.37% in North Moluccas. In conclusion, Oil of Banda nutmeg shows a high stability in all physico-chemical properties,
except the optical rotation. Besides, Banda’s nutmeg has a higher content in aromatic
compound myristicin. Isozyme analysis showed that AAT of Moluccas nutmeg produced zymogram with monomorphic bands, whereas that of North Moluccas revealed a
slightly polymorphic. Low level of polymorphic in ACP was also detected. However,
in EST isozyme, nutmeg of Moluccas and North Moluccas showed monomorphic patterns. In RAPD analysis, Moluccas nutmeg showed monomorphic DNA bands, whilst
North Moluccas revealed a low level of polymorphism. With OPE-11, Moluccas nutmeg
has similarity index, SI, ranged from 0.83 to 1.00, and North Moluccas from 0.73 to
0.86. With OPE-10, SI ranged from 0.95 to 1.00 for Moluccas, and 0.78 to 0.83 for
North Moluccas. In summary, it can be stated that Banda nutmeg generally has a relatively high stability in morphological, isozymes and DNA charac-teristics.
ABSTRAK
ILYAS MARZUKI. Studi Morfo-ekotipe dan Karakterisasi Minyak Atsiri,
Isozim, dan DNA Pala Banda (Myristica fragrans Houtt) Maluku. Di bawah
bimbingan H.M.H. BINTORO DJOEFRIE, SANDRA ARIFIN AZIZ, HERDHATA
AGUSTA, dan MEMEN SURAHMAN.
Pala Banda adalah tanaman rempah yang memiliki peranan penting baik secara
ekonomi maupun ekologi. Pala tumbuh dan beradaptasi sangat baik di daerah Maluku. Penelitian bertujuan mengeksplorasi lebih jauh aspek ekologi, morfologi dan
agronomi pala Banda di Maluku dan Maluku Utara; membuat deskriptor sebagai
pedoman pendeskripsian sifat-sifat pala; mengekstraksi minyak pala dan karakterisasi komponen atsirinya; dan mengidentifikasi isozim dan DNA pala Banda. Tiga
sampling di Maluku, yaitu Banda, Ambon, dan Luhu, serta tiga lainnya di Maluku
Utara: Ternate, Tidore, dan Bacan dipilih sebagai lokasi penelitian. Pohon pala
produktif berlingkar batang 25 sampai 50 cm, tumbuh di dua elevasi, 0 sampai 50 m
di atas permukaan laut (dpl) dan 250 sampai 300 m dpl, digunakan sebagai bahan
pengamatan. Untuk studi morfologi dan agronomi, 21 sifat morfologi tanaman dan
dua tingkat kemasakan buah (muda, 3 sampai 5 bulan dan tua, > 7 bulan) dipelajari.
Minyak biji dan fuli pala diekstrak secara hidrodistilasi, sementara isolasi dan identifikasi komponen atsiri minyak pala dilakukan dengan metode Gas KromatografiSpektometri Massa (GC-MS). Analisis isozim menggunkan empat jenis enzim:
peroksidase (PER), aspartat aminotransferase (AAT), esterase (EST), dan asam
fosfatase (ACP); dan analisis DNA dengan RAPD. Dalam analisis isozim digunakan
bufer Tris-HCL dengan pH 7,5 dan gel pati 10%. Elektroforesis dilakukan pada arus
tetap 18 mA selama 5 jam. Gel diwarnai sesuai sistem pewarna tiap isozim dan difiksasi dalam larutan fiksatif. Pada analisis RAPD, DNA daun pala beku diekstrak
kemudian diamplifikasi menggunakan primer dekamer OPE-10 (GACTCTCAGG)
dan OPE-11 (GAGTCTCAGG). PCR berlangsung 45 siklus. Produk amplifikasi
dipisahkan dalam 1,5% gel elektroforesis dan diwarnai etidium bromida. Pita DNA
divisualisasi dan diskor secara biner, 1 bila ada pita dan 0 bila tidak ada. Indeks
kesamaan (SI) DNA dihitung termasuk identitas dan jarak genetik.
Hasil penelitian menunjukkan agroekologi Maluku dicirikan oleh fisiografi
pegunungan, perbukitan tektonik, vulkanik, dan karst dengan kelerengan 10-40%.
Wilayah Ambon dan Banda (Maluku) sebagian besar tersusun dari tanah berbahan
induk vulkanik, sementara Luhu adalah sedimen. Sebagian besar wilayah Maluku
bertipe iklim IIIC kecuali kepulauan Banda, IIB. Wilayah Maluku menerima curah
hujan 2.029-2.951 mm/tahun dengan pola fluaktuatif (multiple wave) dan ganda
(double wave), suhu udara 22,1- 31,0 0C, kelembaban udara 82,1-85,5%, dan penyinaran matahari 57- 59%. Maluku Utara dicirikan oleh tanah yang berbahan induk
sedimen dan plutonik dan didominasi fisiografi perbukitan/pegunungan vulkan,
tektonik, dan karst dengan kelerengan 25-45%. Iklim Maluku Utara bertipe IIIC
(Tidore dan Bacan) dan IVB (Ternate) dengan pola hujan fluktuatif dan ganda. Suhu
udara 23,6-30,1 0C, kelembaban udara 83% dan penyinaran matahari 58%. Diantara
21 karakter morfologi tanaman yang diamati, 17 memperlihatkan fenotipe yang
stabil. Sifat-sifat morfologi yang cenderung berubah menurut ekotipe adalah warna
buah, bentuk pangkal buah, panjang tangkai buah, dan indeks ukuran buah. Analisis
klaster menunjukkan pohon-pohon pala menurut karakter morfologinya mengelompok ke dalam tiga kelas yang mana 90% mengikuti karakteristik pala dari ekotipe
Banda. Secara umum produksi pala di ekotipe Banda lebih tinggi daripada ekotipe
lainnya, dan tidak memperlihatkan perbedaan berarti antara dua elevasi. Analisis
proksimat memperlihatkan kadar air dan pektin daging buah pala ekotipe Banda berbeda secara nyata dengan lainnya, tetapi kadar protein, lemak, dan EP tidak berbeda.
Berdasarkan karakteristik iklim, tanah, dan tanaman pala, Maluku dan Maluku Utara
dapat dibagi ke dalam empat morfo-ekotipe: Banda (yang mencakup Banda dan Ambon), Luhu, Ternate (yang meliputi Ternate dan Bacan), dan Tidore. Pada penelitian telah dihasilkan deskriptor pala Banda yang masing-masing mewakili tipikal
ekotipe. Hasil lainnya menunjukkan pala yang berasal dari ekotipe Banda, Ambon,
dan Luhu menghasilkan minyak pala yang tidak berwarna, sedangkan minyak pala
Tidore berwarna kuning pucat. Kadar minyak pala tua ekotipe Banda, Ambon, dan
Luhu berturut-turut adalah 11,69; 11,92; dan 11,03%. Hasil selanjutnya memperlihatkan biji pala muda mengandung minyak yang lebih tinggi. Kadar minyak pala
ekotipe Banda, Ambon, dan Luhu masing-masing 13,07; 12,82; dan 11,27%; dan
Ternate, Tidore, dan Bacan adalah 13,32; 11,99; dan 11,03%. Analisis fisiko-kimia
menunjukkan minyak pala Maluku memiliki bobot jenis 0,897-0,909 g/ml; indeks
bias 1,489-1,491; putaran optik (+11,4)-(+16,3); dan sisa penguapan 0,7-0,9%. Pala
Maluku Utara memiliki bobot jenis 0,884-0,910 g/ml; indeks bias 1,486-1,491;
putaran optik (+18,2)-(+40,0); dan sisa penguapan 0,9-1,0%. Analisis GC-MS
menunjukkan pala dari Maluku tersusun dari 28-31 komponen atsiri, dan Maluku
Utara 29-31 komponen. Minyak atsiri pala ekotipe Banda tersusun atas 52,8%
hidrokarbon monoterpen (HM); 21,11% monoterpen teroksigenasi (MT), dan
18,04% senyawa aromatik (SA); pala ekotipe Ambon mengandung 45,12% HM;
24,51% MT; dan 16,97% SA; dan pala Luhu, memiliki 56,06% HM, 27,34% MT,
dan 13,62% SA. Analisis yang sama menunjukkan pala Maluku Utara terdiri atas 2931 komponen. Komponen atsiri pala ekotipe Ternate adalah 37,22% HM; 20,12%
MT; dan 2,80% SA; pala dari Tidore tersusun dari 57,99% HM; 13,50% MT; dan
24,27% SA; dan pala ekotipe Bacan mengandung 50,45% HM; 11,64% MT; dan
34,15% SA. Empat komponen utama senyawa aromatik minyak atsiri pala Banda,
yaitu miristisin, elemisin, safrol, dan eugenol. Pala dari Maluku mengandung miristisin 5,57-13,76%; sementara Maluku Utara 5,97-11,42%. Kadar safrol pala dari
Maluku 0,97-2,46% dan Maluku Utara 1,49-3,37%. Hasil secara umum menunjukkan pala Banda di enam ekotipe stabil dalam sifat fisiko-kimia kecuali putaran optik.
Kadar senyawa aromatik miristisin pala ekotipe Banda adalah yang tertinggi. Analisis isozim menunjukkan bahwa zimogram AAT pala Maluku monomorfik, sedangkan Maluku Utara agak polimorfik. Isozim EST pala kedua daerah monomorfik.
Pada analisis RAPD, pala dari Maluku memperlihatkan pola pita DNA monomorfik,
tetapi sedikit polimorfik untuk pala Maluku Utara. Dengan primer OPE-11, pala
Maluku memperlihatkan indeks kesamaan (SI) 0,83-1,00; dan Maluku Utara 0,730,86. Dengan OPE-10, SI pala Maluku 0,95-1,00; dan 0,78-0,83 untuk Maluku
Utara. Dengan demikian dapat dinyatakan bahwa secara umum pala Banda Maluku
dan Maluku Utara memiliki stabilitas yang cukup tinggi dalam sifat morfologi,
isozim, dan DNA.
© Hak Cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2007
Hak Cipta Dilindungi
Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari
Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam
bentuk apa pun, baik cetak, fotokopi, mikrofilm, dan sebagainya.
STUDI MORFO-EKOTIPE DAN KARAKTERISASI
MINYAK ATSIRI, ISOZIM, DAN DNA PALA BANDA
(Myristica fragrans Houtt) MALUKU
ILYAS MARZUKI
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Agronomi
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2007
Judul Disertasi
: Studi Morfo-ekotipe dan Karakterisasi Minyak Atsiri, Isozim,
dan DNA Pala Banda (Myristica fragrans Houtt) Maluku
Nama Mahasiswa : Ilyas Marzuki
Nomor Pokok
: A156010101
Program Studi
: AGRONOMI
Disetujui,
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. H.M.H. Bintoro Djoefrie, M.Agr
Ketua
Dr. Ir. Sandra Arifin Aziz, M.S
Anggota
Dr. Ir. Herdhata Agusta
Anggota
Dr. Ir. Memen Surahman, M.Sc
Anggota
Diketahui,
Ketua Program Studi Agronomi
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Satriyas Ilyas, M.S
Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S
Tanggal Ujian: 9 November 2006
Tanggal Lulus:
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 17 September 1964 di Makassar, Sulawesi
Selatan, anak kelima dari enam bersaudara dari pasangan Marzuki Puang Nuntung
(alm.) dan Basse Daeng Ngai. Tahun 1993 menikah dengan Rosmiyati Sukur dan
dikarunia tiga orang anak: Tami Fajriah Marzuki, Jakarawi Fachreza Marzuki,
dan Maisya Finistri Marzuki.
Penulis menamatkan pendidikan formal di SD Negeri 7 tahun 1977, SMP
Negeri 1 tahun 1981, dan SMA Negeri 178 Jurusan IPA tahun 1984 yang ketiganya terletak di Sungguminasa, Kabupaten Gowa, Sulawesi Selatan. Penulis meraih gelar Sarjana Pertanian Ir. di Universitas Hasanuddin (UNHAS) Makassar tahun 1989, gelar Magister Sains M.Si. pada Program Studi Agronomi, Sekolah
Pascasarjana Institut Pertanian Bogor (SPs IPB) tahun 1997. Tahun 2001 penulis
melanjutkan pendidikan doktor pada program studi yang sama di SPs IPB.
Penulis adalah staf dosen pada Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Pattimura (UNPATTI) Ambon dari 1991 hingga sekarang. Tahun 2000 sampai 2001 diperbantukan mengajar pada Jurusan Biologi, Fakultas
MIPA, Universitas Negeri Makassar (UNM). Atas nama Lembaga Penelitian IPB,
penulis bekerja sebagai konsultan pada Evaluasi Proyek JBIC-Bappenas INP
22/23 tahun 2002/2003.
PRAKATA
Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT atas limpahan rahman dan
rahim-Nya kepada penulis sehingga mampu menyelesaikan studi S3 di Sekolah
Pascasarjana Institut Pertanian Bogor (SPs IPB).
Disertasi yang berjudul, "Studi Morfo-ekotipe dan Karakterisasi Minyak
Atsiri, Isozim, dan DNA Pala Banda (Myristica fragrans Houtt) Maluku", merupakan tugas akhir studi doktor di SPs IPB. Masalah pala Banda dipandang perlu
dan penting diangkat dalam sebuah tulisan akademik sebab pala merupakan
komoditas perkebunan penting dan menjadi andalan terutama bagi daerah Maluku
dan Maluku Utara. Pala telah banyak membantu petani secara ekonomi di dua
daerah ter-sebut. Disertasi mengangkat tiga topik berlainan yang saling terkait:
Kajian mor-fologi, agronomi, dan pembuatan deskriptor pala banda (Myristica
fragrans Houtt); Karakterisasi Komponen atsiri pala Banda; dan Identifikasi
isozim dan DNA pala Banda.
Dalam pelaksanaan penelitian penulis banyak mendapatkan bantuan baik
dari perorangan maupun lembaga atau instansi tertentu. Oleh karena itu, pertamatama penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada Pemda Maluku atas
dukungan sebagian dana pelaksanaan penelitian.
Terima kasih disampaikan
kepada Bapak Drs. Muhammad Sukur dan stafnya di Balai Pengkajian Teknologi
Pertanian (BPTP) Maluku Utara atas bantuan yang diberikan selama survei
tanaman pala di Ternate, Tidore, dan Bacan. Ucapan serupa diberikan kepada
laboran yang telah membantu secara teknis dalam analisis DNA di Laboratorium
Pusat Kajian Buah-Buahan Tropika (PKBT) IPB, dan juga kepada Bapak Prasetyo
atas bantuannya dalam analisis isozim di Laboratorium Pusat Studi Ilmu Hayati,
IPB. Ucapan teri-ma kasih juga disampaikan kepada laboran di Laboratorium
Pengujian Minyak Atsiri, Balai Penelitian Tanaman Rempah dan Obat
(BALITTRO), Cimanggu, Bogor atas bantuan teknis yang diberikan dalam
analisis minyak pala dan proksi-mat buah. Kepada Drs. M. Hadad, E.A, APU,
penulis menyampaikan pengharga-an atas dukungannya dalam pelaksanaan survei
pala di Maluku Utara.
Ucapan terima kasih dan penghargaan secara khusus disampaikan kepada
Ketua Komisi Pembimbing Prof. Dr. Ir. H.M.H. Bintoro Djoefrie, M.Agr atas
bimbingan dan arahan akademis yang diberikan selama penelitian dan penulisan
disertasi. Terima kasih dan penghargaan juga disampaikan kepada Anggota Komisi Dr. Ir. Sandra Arifin Aziz, M.S, Dr. Ir. Herdhata Agusta, dan Dr. Ir. Memen
Surahman, M.Sc atas bantuan dan bimbingan yang diberikan kepada penulis
sehingga penelitian dapat diselesaikan.
Semoga disertasi ini dapat memberikan manfaat bagi para pembaca. Terima
kasih.
Bogor, Januari 2007
Ilyas Marzuki
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ......................................................................................
xv
DAFTAR GAMBAR .................................................................................
xvii
DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................
xviii
PENDAHULUAN
Latar Belakang ..................................................................................
Ruang Lingkup dan Kerangka Penelitian .........................................
Tujuan dan Manfaat Penelitian .........................................................
1
3
5
TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman Pala ....................................................................................
Morfologi Tanaman ..........................................................................
Kondisi Umum Ekotipe Maluku dan Maluku Utara .........................
Minyak Pala dan Komponen Atsiri ...................................................
Pemanfaatan Pala ..............................................................................
Karakteristik Tanaman: Isozim dan DNA ........................................
6
9
11
13
16
17
KAJIAN MORFOLOGI, AGRONOMI, DAN PEMBUATAN
DESKRIPTOR PALA BANDA (Myristica fragrans Houtt)
Abstrak ..............................................................................................
Abstract .............................................................................................
PENDAHULUAN ............................................................................
BAHAN DAN METODE .................................................................
HASIL DAN PEMBAHASAN .........................................................
KESIMPULAN .................................................................................
19
20
21
24
29
67
KARAKTERISASI KOMPONEN ATSIRI PALA BANDA
(Myristica fragrans Houtt)
Abstrak ..............................................................................................
Abstract ..............................................................................................
PENDAHULUAN ............................................................................
BAHAN DAN METODE .................................................................
HASIL DAN PEMBAHASAN .........................................................
KESIMPULAN .................................................................................
67
68
69
73
79
101
IDENTIFIKASI ISOZIM DAN DNA PALA BANDA
(Myristica fragrans Houtt)
Abstrak ..............................................................................................
Abstract .............................................................................................
PENDAHULUAN ............................................................................
BAHAN DAN METODE .................................................................
HASIL DAN PEMBAHASAN .........................................................
KESIMPULAN .................................................................................
102
103
104
108
113
122
PEMBAHASAN UMUM .........................................................................
124
KESIMPULAN DAN REKOMENDASI ..................................................
130
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................
133
LAMPIRAN ...............................................................................................
140
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Spesies utama genus Myristica dan sinonimnya ................................
9
2. Karakteristik minyak pala East dan West Indian ................................
menurut British Standards Institution for nutmeg oil
13
3. Sifat-sifat morfologi tanaman pala dan kategori pengukurannya ......
25
4. Letak astronomi lokasi sampling di Maluku dan Maluku Utara ........
29
5. Kondisi iklim lokasi penelitian di Maluku tahun 2005 ......................
31
6. Kondisi iklim lokasi penelitian di Maluku Utara tahun 2005 ............
32
7. Sifat fisik dan kimia tanah lokasi penelitian ......................................
34
8. Sifat morfologi tanaman pala dan skor pengukurannya .....................
36
9. Uji ragam Bartlett karakter morfologi pala Banda ...............................
39
10. Klaster dan jarak sentroid 21 karakter morfologi pala Banda ............
40
11. Koefisien korelasi tinggi pohon, jumlah cabang, dan ........................
lingkar batang pohon pala dari Maluku
41
12. Koefisien korelasi tinggi pohon, jumlah cabang, dan ........................
lingkar batang pohon pala dari Maluku Utara
41
13. Regresi Produksi buah (Y) terhadap tinggi pohon, .............................
jumlah cabang, dan lingkar batang tanaman pala.
42
14. Rata-rata produksi buah pala dari Maluku dan ..................................
Maluku Utara pada dua elevasi
43
15. Rata-rata produksi biji pala di Maluku dan .........................................
Maluku Utara pada dua elevasi
43
16. Rata-rata produksi fuli pala di Maluku dan Maluku Utara ................
44
17. Indeks ukuran buah dan biji pala (ID) ................................................
44
18. Kadar air buah pala Maluku dan Maluku Utara .................................
45
19. Kadar protein buah pala Maluku dan Maluku Utara ...........................
45
20. Kadar lemak buah pala Maluku dan Maluku Utara ...........................
46
21. Kadar pektin buah pala Maluku dan Maluku Utara ...........................
46
22. EP buah pala Maluku dan Maluku Utara ............................................
46
23. Eigenvalues matriks korelasi KU variabel iklim dan tanah ...............
47
24. Eigenvektor lima KU variabel iklim dan tanah ..................................
48
25. Eigenvalues matriks korelasi KU gabungan variabel
iklim, tanah, dan karakteristik tanaman pala ......................................
49
26. Eigenvektor lima KU gabungan variabel iklim, tanah, dan
karakteristik pala ................................................................................
51
27. Deskriptor pala Banda (M. fragrans Houtt) empat ekotipe ...............
di Maluku dan Maluku Utara
53
28. Sifat fisiko-kimia minyak pala East Indian dan West Indian .............
70
29. Syarat mutu minyak pala Indonesia menurut SNI .............................
70
30. Kadar minyak biji tua pala dari Maluku dan Maluku Utara .............
80
31. Kadar minyak biji muda pala Maluku dan Maluku Utara ...................
80
32. Kadar minyak fuli pala Maluku dan Maluku Utara ...........................
81
33. Kadar air biji tua pala Maluku dan Maluku Utara .............................
81
34. Kadar air biji muda pala Maluku dan Maluku Utara .........................
82
35. Kadar air fuli pala Maluku dan Maluku Utara ...................................
82
36. Bobot jenis minyak pala distilasi dari Maluku ...................................
dan Maluku Utara
83
37. Indeks bias minyak pala distilasi dari Maluku ...................................
dan Maluku Utara
84
38. Putaran optik minyak pala distilasi dari Maluku ................................
dan Maluku Utara
84
39. Sisa penguapan minyak pala distilasi dari Maluku ............................
dan Maluku Utara
85
40. Analisis GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Banda ...........................
86
41. Analisis GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Ambon ..........................
88
42. Analisis GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Luhu ..............................
90
43. Analisis GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Ternate .........................
92
44. Analisis GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Tidore ............................
93
45. Analisis GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Bacan .............................
95
46. Komponen atsiri utama minyak pala Banda ......................................
96
47. Komposisi bahan untuk pewarnaan isozim ........................................
109
48. Indeks Kesamaan (SI) pola pita DNA pala Banda .............................
yang diamplifikasi dengan primer OPE-10 dan OPE-11
118
49. Identitas genetik dan jarak genetik pala enam ekotipe .......................
118
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Kerangka pemikiran dan alur penelitian ..............................................
4
2. Pohon pala M. fragrans Houtt (a), M. argentea Warb (b) dan ............
M. succedanea Reinw (c)
7
3. Beberapa komponen atsiri pala Banda ................................................
14
4. Kondisi suhu dan kelembaban daerah Maluku, tahun 2005 ................
30
5. Pola suhu dan kelembaban ekotipe Ternate, Maluku Utara .................
32
6. Dendogram 21 sifat morfologi tanaman pala Banda ...........................
40
7. Plot KU1 dan KU2 variabel iklim dan tanah .......................................
49
8. Plot KU1 dan KU2 gabungan variabel iklim, tanah, dan ...................
Karakteristik pala
50
9. Karakteristik warna minyak pala Banda Maluku dan Maluku Utara ...
81
10. Kromatogram GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Banda ....................
87
11. Kromatogram GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Ambon ..................
89
12. Kromatogram GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Luhu .....................
89
13. Kromatogram GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Ternate .................
91
14. Kromatogram GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Tidore ...................
94
15. Kromatogram GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Bacan ....................
94
16. Struktur kimia eter aromatik utama minyak atsiri pala .......................
96
17. Zimogram isozim AAT pala Maluku ..................................................
113
18. Zimogram isozim AAT pala Maluku Utara ........................................
113
19. Zimogram isozim ACP pala Maluku ...................................................
114
20. Zimogram isozim ACP pala Maluku Utara ..........................................
114
21. Zimogram isozim PER pala Maluku ...................................................
115
22. Zimogram isozim PER pala Maluku Utara .........................................
115
23. Zimogram isozim EST pala Maluku ...................................................
116
24. Zimogram isozim EST pala Maluku Utara ..........................................
116
25. Pola pita DNA M. fragrans dengan primer OPE-10 ...........................
117
26. Pola pita DNA M. fragrans dengan primer OPE-11 ...........................
117
27. Dendogram enam ekotipe pala Banda menurut pola DNA .................
119
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Standar karakteristik pala ........................................................................
140
2. Deskriptor pala Banda versi Indonesia .....................................................
142
3. Deskriptor pala Banda versi Inggris (internasional) ..................................
152
4. Kelas iklim di Indonesia dan karakteristiknya ........................................
165
5. Matriks korelasi analisis komponen utama gabungan variabel ................
iklim, tanah, dan tanaman pala.
166
DAFTAR SINGKATAN DAN ISTILAH
AAT
ACP
Amplifikasi
BSN
Dendogram
DNA
East Indian
Elektroforesis
EST
GC-MS
GCNA
Identitas genetik
Isozim
IPGRI
Jarak genetik
Kromatogram
Minyak atsiri
Morfo-ekotipe
OPE 10 atau OPE 11
PCR
PER
RAPD
SI
SNI
West Indian
Zimogram
Aspartate Aminotransferase.
Acid Phosphatase.
Penggandaan fragmen DNA melalui sintesis sekuen
nukleotida.
Badan Standardisasi Nasional.
Tampilan hierarki pengelompokan individu berdasarkan
kesamaan (similarity) atau perbedaan (dissimilarity)
karakter.
Deoxyribonucleic Acid.
Tipe/produk pala yang berasal dari wilayah timur,
khususnya dari Indonesia.
Pemisahan biomolekul (misalnya protein dan DNA)
berdasarkan perbedaan muatan listrik.
Esterase.
Gas Chromatography-Mass Spectrometry.
Grenada Cooperation Nutmeg Association.
Indeks genetik (nilainya 0,0-1,0) yang menggambarkan
kemiripan pola pita DNA.
Protein enzim yang memiliki beberapa struktur berbeda
namun mengkatalisis reaksi biokimia yang sejenis.
International Plant Genetic Resources Institute.
Indeks genetik (nilainya 0,0-1,0) berdasarkan perbedaan
pola pita DNA.
Tampilan hasil analisis kromatografi senyawa volatil
dalam bentuk puncak-puncak kurva (peak).
Minyak dengan sifat volatil (volatile oil).
Tipe atau jenis tanaman berdasarkan karakteristik tanah,
iklim, dan morfologi tanaman pada ekologi tertentu.
Primer acak dengan 10 pasang basa nukleotida (dekamer)
Polymerase Chain Reaction.
Peroxydase.
Random Amplified Polymorphic DNA.
Similarity index.
Standard Nasional Indonesia.
Tipe/produk pala yang berasal dari wilayah barat,
khususnya dari Grenada.
Tampilan pita-pita isozim dalam gel elektroporesis.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pala Banda (Myristica fragrans Houtt) adalah tanaman asli Indonesia yang
berasal dari kepulauan Maluku (Purseglove et al. 1981) dan termasuk tanaman
penting diantara tanaman rempah-rempah. Tanaman pala menghasilkan dua produk bernilai ekonomi cukup tinggi, yaitu biji pala dan fuli yang menyelimuti biji.
Kedua produk tersebut menghasilkan minyak pala, atsiri, rempah, dan bahan obat.
Selain itu, pala dimanfaatkan sebagai pengawet makanan dan minuman (Ojechi et
al. 1998). Minyak pala mengandung senyawa atsiri yang memiliki khasiat farmakologis sehingga dapat dimanfaatkan sebagai antimikroba atau bioinsektisida
(Stecchini et al. 1993). Selain dimanfaatkan untuk minyak atsiri, daging buah pala
juga digunakan dalam industri manisan, sirup, dan selai.
Produksi pala Indonesia tahun 2000 tercatat sekitar 20 ribu ton yang dihasilkan pada areal 60,6 ribu ha (Ditjen Perkebunan 2000). Areal tanaman pala tersebar di 14 provinsi di Indonesia. Negara-negara utama produsen pala adalah Indonesia, Grenada, Sri Lanka, Trinidad, China dan India (GCNA 2001). Ekspor
pala dunia 76% berasal dari Indonesia, 20% dari Grenada, dan selebihnya dibagi
bersama oleh Sri Lanka, Trinidad, dan Tobago (Mark dan Pomeroy 1995). Ada tiga produk pala yang bernilai ekspor: biji pala, fuli (mace), dan minyak atsiri. Indonesia tahun 2000 mengekspor sekitar 8 ton biji pala dan lebih dari 1 ton fuli ke
berbagai negara (Anonim 2001).
Minyak pala terutama dihasilkan melalui distilasi biji pala dan fuli. Distilasi
uap (steam distillation) dan distilasi air (hydrodistillation) merupakan dua metode
ekstraksi minyak yang bekerja berdasarkan suhu dan tekanan uap. Metode distilasi
dapat menghasilkan minyak 5 sampai 15% bobot pala. Pala menghasilkan minyak
yang peka cahaya dan suhu, tidak berwarna, kuning pucat atau hijau muda dengan
aroma khas pala (Peter 2001). Minyak pala larut dalam alkohol tetapi tidak larut
dalam air.
Minyak pala digolongkan ke dalam tipe East Indian dan West Indian. Kedua tipe tersebut berbeda dalam beberapa karakteristik seperti misalnya aroma dan
mutu. Minyak pala East Indian, yang sebagian besar berasal dari Indonesia, lebih
unggul dibandingkan dengan minyak pala West Indian karena memiliki aroma
yang lebih disukai dan banyak mengandung komponen eter fenil propanoid (Masada 1976) dan terpen (Lewis 1984). Selain itu, minyak pala East Indian dilaporkan kaya senyawa aromatik miristisin (hingga 14%) dibandingkan minyak pala
West Indian yang kandungannya kurang dari 1%.
Pala, fuli, oleoresin, dan minyak atsiri dipakai dalam industri pangan dan
minuman. Pala yang berbentuk bubuk banyak digunakan terutama dalam industri
pengolahan pangan. Di Asia Tenggara, China dan India, pala dalam bentuk utuh
dan bubuk digunakan silih berganti. Pala merupakan bahan bumbu standar pada
banyak makanan di Belanda. Pala dan oleoresin digunakan sebagai rempah dalam
penyiapan daging, sup, saus, makanan yang dipanggang, permen, puding, serta
bumbu daging dan sayur.
Indonesia memiliki sumberdaya genetik pala yang besar dengan pusat asal
tanaman di Kepulauan Maluku. Keragaman tanaman ditemukan di Pulau Banda,
Siau, dan Papua (Hadad dan Hamid 1990). Sebagai pusat asal (center of origin),
Indonesia perlu mengambil peran yang lebih besar dalam pengelolaan, pengembangan, dan pemanfaatan tanaman pala. Pala sebagai komoditas penting perlu dikelola dan dimanfaatkan secara optimal guna mendukung pembangunan pertanian
di Indonesia.
Salah satu upaya yang perlu dilakukan dalam pengelolaan pala adalah
identifikasi dan karakterisasi, baik pada tingkat morfologi maupun molekuler. Isozim adalah marka biokimia dan genetik yang berguna serta merupakan penduga
keragaman genetik dalam populasi tanaman. Identifikasi dan karakterisasi pala secara lengkap sangat diperlukan bagi upaya konservasi plasmanutfah, pengembangan varietas, dan perlindungan indikasi geografis pala. Karakterisasi pala pada
tingkat morfologi diperlukan terutama untuk keperluan identifikasi fenotipe dan
perubahannya terkait dengan ekotipe atau perubahan lingkungan. Selain identifikasi morfologi, identifikasi molekuler isozim dan DNA juga penting dilakukan.
Secara bersama-sama identifikasi morfologi dan molekuler sangat membantu dalam pengembangan komoditas pala di masa yang akan datang. Oleh sebab itu, kegiatan penelitian pala yang dilaksanakan melalui suatu program yang terencana
dengan baik dan didukung oleh berbagai pihak akan mempercepat upaya-upaya
mengatasi persoalan yang dihadapi oleh komoditas tersebut.
2
Ruang Lingkup dan Kerangka Penelitian
Penelitian terdiri atas tiga aspek kajian dan masing-masing kajian berkaitan
satu dengan yang lain. Aspek pertama mencakup kajian morfologi, agronomi, dan
pembuatan deskriptor pala Banda menurut ekotipe di Maluku dan Maluku Utara.
Aspek kedua, kajian fisiko-kimia minyak pala dan komponen atsiri pala Banda.
Aspek ketiga, karakterisasi pala pada level biokimia isozim dan DNA. Ketiga aspek kajian tersebut dirumuskan masing ke dalam tiga subjudul penelitian sebagai
berikut.
1. Kajian Morfologi, Agronomi, dan Pembuatan Deskriptor Pala Banda;
2. Karakterisasi Komponen Atsiri Minyak Pala Banda Maluku; dan
3. Identifikasi Isozim dan DNA.
Dalam pelaksanaan penelitian, kegiatan lapangan, sampling, pengamatan,
dan analisis laboratorium selanjutnya disusun ke dalam satu kerangka penelitian
seperti tampak pada Gambar 1. Penelitian pertama mencakup sampling tanaman
pala Banda di Maluku dan Maluku Utara untuk mengkaji karakteristik aspek ekologi, morfologi tanaman, dan agronomi. Data agroekologi yang diperoleh yang
mencakup iklim, tanah, topografi selanjutnya digunakan untuk penyusunan deskriptor pala yang diperlukan sebagai pedoman deskripsi tanaman.
Sampling tanaman dilakukan untuk mendapatkan bahan pala untuk ekstraksi
minyak dan identifikasi komponen atsiri. Ekstraksi menggunakan metode hidrodistilasi, sedangkan identifikasi dengan teknik GC-MS. Melalui kegiatan karakterisasi minyak pala, sifat fisiko-kimia, dan komponen/komposisi senyawa atsiri,
karakteristik pala Banda dapat teridentifikasi lebih lengkap.
Pada bagian akhir penelitian, identitas molekuler isozim pala Banda divisualisasi menggunakan prosedur gel elektroforesis. Seperti halnya isoszim, DNA pala Banda diamplifikasi PCR menggunakan dua primer dekamer, yaitu OPE-10 dan
OP-11. Fragmen-fragmen DNA hasil amplifikasi kemudian diisolasi dan divisualisasi juga secara gel elektroforesis. Secara keseluruhan, tiga subpenelitian yang
dijelaskan di atas secara utuh membentuk satu kesatuan tema penelitian yang
menjadi kerangka pemikiran dan alur kegiatan penelitian. Secar skema kerangka
penelitian diringkaskan seperti tampak pada Gambar 1.
3
Populasi
pala Banda
Maluku: Banda,
Ambon, Luhu
Maluku Utara:
Ternate, Tidore,
Bacan
sampling
Pala menurut ekotipe
Identifikasi
Molekuler
Hidrodistilasi
Gel elektroforesis
sampling
Minyak pala
Karakterisasi:
• Kondisi Ekologi
• Morfologi Tanaman
• Aspek Agronomi
Data agroekologi
pala Banda
Deskriptor
pala
PENELITIAN 1
Pala Banda
GC-MS
Isozim: PER,
AAT, EST,
dan ACP
Amplifikasi PCR
DNA: RAPD
Komponen Atsiri
Data biokimia/molekuler
Data fisiko-kimia
PENELITIAN 2
Gambar 1 Kerangka pemikiran dan alur penelitian.
4
PENELITIAN 3
Tujuan dan Manfaat Penelitian
Penelitian dimaksudkan untuk mengeksplorasi lebih jauh karakteristik dan
potensi pala Banda yang ada di Maluku dan Maluku Utara untuk pengembangan
komoditas lebih lanjut. Selain itu, untuk mengetahui stabilitas karakter pala Banda pada enam ekotipe berbeda.
Penelitian bertujuan untuk: 1) mengkarakterisasi pala Banda dari aspek ekotipe, morfologi tanaman, dan agronomi, 2) membuat deskriptor pala Banda berdasarkan ekotipe tipikal Maluku dan Maluku Utara, 3) mengekstraksi minyak pala
dan mengidentifikasi komponen atsiri penyusunnya, dan 4) mengidentifikasi isozim dan DNA.
Manfaat yang diperoleh dari penelitian adalah tersedianya data dan informasi ilmiah mengenai pala Banda menurut ekotipe yang terdapat di Maluku dan Maluku Utara. Data dan informasi yang dihasilkan merupakan bahan ilmiah yang
penting bagi upaya pengembangan komoditas pala pada tingkatan yang lebih
tinggi. Selain itu, dengan tersedianya data potensi biofarmaka minyak atsiri pala
maka akan membuka peluang bagi pengembangan pala ke arah agroindustri.
5
TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman Pala
Pala (Myristica fragrans Houtt) tergolong ke dalam famili Myristicaceae
yang menurut taksonomi tumbuhan terletak antara Annonaceae dan Lauraceae
(Joseph 1980). Famili Myristicaceae memiliki 18 genus dan sekitar 300 spesies.
Myristica adalah genus terbesar dengan 72 spesies yang diketahui banyak tersebar
mulai dari India dan Sri Lanka sampai ke timur mulai dari Malaysia hingga ke
Australia bagian timur laut, Taiwan dan Pasifik termasuk Kepulauan Solomon, Fiji dan Samoa (Purseglove et al. 1981). Sebagian besar spesies genus Myristica,
yaitu sekitar 34 spesies, endemik ditemukan di Papua sehingga oleh beberapa peneliti Papua dipandang sebagai pusat asal dan penyebaran tanaman pala.
Spesies utama pala yang telah dibudidayakan adalah M. fragrans Houtt, M.
succedanea Warb, dan M. argentea Reinw. Dua spesies pertama banyak dijumpai
di Maluku dan Maluku Utara, sedangkan yang terakhir banyak terdapat di Papua.
1. Myristica fragrans Houtt
Tanaman pala Banda sejak tahun 1834 telah menyebar luas ke berbagai
tempat seperti misalnya ke Grenada, Pinang Malaysia, Sri Lanka, dan Kerala India (GCNA 2001). Di Indonesia, jenis tersebut sudah dikembangkan secara komersial di beberapa daerah, seperti di Manado, Aceh, Makassar, Papua, dan Bogor.
Spesies M. fragrans Houtt memiliki 44 kromosom somatik (2n) yang bersifat holokinetik, yaitu mempunyai berkas gelendong yang menyelimuti seluruh
kromosom (Purseglove et al. 1981). Dalam taksonomi, spesies tersebut sinonim
dengan M. officinalis L.f., M. moschata Thumb, dan M. aromatica Lamk (De
Guzman dan Siemonsma 1999). Di Indonesia jenis tersebut lebih dikenal sebagai pala Banda dan diketahui merupakan pala yang bernilai ekonomi paling tinggi.
Pala Banda berbentuk pohon yang tidak meranggas (evergreen) dengan
tinggi 4 hingga 10 m, kadang mencapai 20 m (Gambar 2a). Umumnya tanaman
bersifat diosius (dioecious) atau berumah dua namun kadang ditemukan yang monosius (monoecious) atau berumah satu (Purseglove et al. 1981). Seluruh bagian
tanaman bersifat fragran atau beraroma khas pala. Tanaman memasuki fase gene-
ratif setelah berumur 5 hingga 7 tahun yang ditandai dengan terbentuknya bunga.
Tanaman yang berbunga jantan akan berkembang menjadi pohon jantan yang tidak menghasilkan buah, sementara yang berbunga betina akan menghasilkan tanaman betina yang menghasilkan buah. Hingga kini jenis kelamin pala belum bisa
diketahui sampai bunga terbentuk meskipun telah dilakukan penelitian hingga ke
tingkat molekuler.
(a)
(b)
(c)
Gambar 2 Pohon pala M. fragrans Houtt (a), M. argentea Warb (b) dan
M. succedanea Reinw (C). (Inzet: buah).
Buah pala menghasilkan dua produk berbeda yaitu biji pala dan fuli. Biji
pala adalah bagian utama buah yang menghasilkan bahan rempah. Biji mencapai
umur matang setelah enam hingga sembilan bulan. Fuli pala merupakan arilus biji
yang berubah warna menjadi merah darah pada saat biji atau buah berumur tujuh
sampai sembilan bulan.
Beberapa sifat buah M. fragrans Houtt, yaitu untuk setiap 100 g mengandung 10 g air, 7 g protein, 33 g mentega pala, 5 g minyak atsiri, 30 g karbohidrat,
11 g serat, 2 g abu (De Guzman dan Siemonsma 1999). Dalam minyak pala
terdapat senyawa aromatik miristisin yang bersifat halusinogenik dan toksik.
2. Myristica argentea Warb
Spesies tersebut di Indonesia lebih dikenal sebagai pala Papua atau pala
Irian. Jumlah kromosom somatik atau genom diploidnya adalah 44 (De Guzman
dan Siemonsma 1999). Pohonnya lebih besar dari pala Banda dan dapat mencapai
7
tinggi 15 sampai 20 m dengan daun yang tebal dan lebar (Gambar 2b). Batang
berwarna gelap atau sawo kehitaman.
Bunga jantan berbentuk infloresens yang terdiri atas 3 sampai 5 bunga.
Bunga betina ukurannya lebih kecil bunga jantan dan biasanya tunggal. Spesies
tersebut memiliki ciri khas dari buahnya yang besar dan lonjong. Begitu pula
dengan biji yang dihasilkan yang dapat mencapai ukuran panjang 4 cm. Buah
terbelah saat mencapai umur masak. Buah tanaman tersebut memiliki kandungan
komponen atsiri safrol yang tinggi (De Guzman dan Siemonsma 1999). Daging
buah yang tebal menjadikan pala Papua sesuai untuk industri manisan atau asinan
pala.
3. Myristica succedanea Reinw
Pala M. succedanea Reinw terdapat banyak di Maluku Utara, yaitu di Ternate, Tidore, Bacan, dan Halmahera. Di Maluku Utara spesies tersebut dikenal
sebagai pala Patani. Tinggi pohon mencapai 10 sampai 20 m (Gambar 2c). Kanopi
pohon M. succedanea Reinw berbentuk piramida hingga lonjong dengan percabangan yang agak teratur (Hadad 1992). Bunga jantan dalam beberapa buah atau
infloresensia dan beraroma. Sementara bunga betina lebih pendek dari bunga jantan dan biasanya tunggal.
Buahnya agak lonjong dengan biji yang bulat sampai lonjong. Pala jenis
tersebut meskipun menghasilkan fuli yang tebal, kualitasnya lebih rendah dibandingkan dengan pala Banda. Sebagian besar spesies genus Myristica berbentuk
pohon tropik yang bersifat tak meranggas, tumbuh di daerah hutan hujan tropis di
dataran rendah hingga ketinggian 400 m dpl namun beberapa spesies ditemukan
tumbuh di pegunungan dengan elevasi hingga 700 m dpl (Purseglove et al. 1981).
Dalam penamaan spesies pala seringkali dijumpai beberapa kesamaan nama atau sinonim. Tabel berikut memuat nama-nama spesies utama pala dan sinonimnya. Nama M. fragrans Houtt misalnya, mempunyai empat sinomin, yaitu M.
argentea Warb satu sinonim, dan M. Succedane Reinw tiga sinonim. Kejelasan
nama spesies pala sangat penting untuk menghindari penamaan ganda bagi spesies
yang secara botani adalah sama. Tabel 1 berikut memuat beberapa nama sinomim spesies pala.
8
Tabel 1 Spesies utama genus Myristica dan sinonimnya
Spesies
M. fragrans Houtt
M. argentea Warb
M. succedanea Reinw
M. fatua Houtt
Sinonim
M. officinalis L
M. moschata Thunb
M. aromatica Lamk
M. ambeinensis Gandoger
M. finschii Warb
M. radja Miquel
M. schefferi Warb
M. speciosa Warb
-
Nama umum
Sumber
(1)
Pala Banda
Pala Papua/pala
Makassar
Pala Halmahera
Pala jantan
(2)
(1)
(1)
(1)
Ket.: (1) Purseglove et al., 1981; (2) Groome, 1970.
Selain empat spesies di atas, dikenal pula spesies Myristica ekotipe Malabar
yang disebut Myristica malabarica L, dan Virola surinamensis Rol. (Groome
1970). Spesies V. surinamensis Lamk adalah jenis pala liar yang berkembang di
ekotipe Suriname dan tidak dibudidayakan karena tidak memiliki nilai ekonomi
yang berarti.
Studi genetik pada tanaman pala sangat sedikit dilakukan. Di Indonesia,
hampir tidak ada laporan yang memadai mengenai aspek genetik maupun pemuliaan pala. Studi sitologi yang dilaporkan oleh Purseglove et al. (1981) menyatakan bahwa M. fragrans Houtt memiliki kromosom somatik 2n sebanyak 42, dengan kromoson dasar diduga sebanyak 7 buah. Penelitian lainnya melaporkan
bahwa pala memiliki kromosom 2n = 44 (Peter 2001).
Morfologi Tanaman
Tanaman pala berbentuk pohon berukuran sedang, tajuk umumnya konikal
atau semi piramida, daun agak kaku dan tak-meranggas. Tinggi rata-rata antara 4
sampai 10 m namun kadang mencapai 20 m atau lebih. Tanaman dikembangkan
terutama dari biji. Di Indonesia, hampir seluruh pertanaman berasal dari biji,
tetapi di Grenada sebagian besar perkebunan pala awalnya menggunakan bibit
vegetatif. Pohon pala yang berumur lebih dari 30 tahun dapat mencapai lingkar
batang 150 hingga 180 cm. Pohon pala di perkebunan Plaisance estate, Grenada
ada yang mencapai umur hingga lebih 80 tahun dengan lingkar batang 200 sampai
250 cm (GCNA 2001).
9
Pala umumnya bersifat diosius (bunga jantan dan betina terdapat pada tanaman yang berbeda) tetapi kadang dijumpai monosius yaitu bunga jantan dan betina terletak pada pohon yang sama. Pengamatan di hutan pala Maluku dan Maluku Utara menunjukkan bahwa berdasarkan letak bunga, terdapat tiga tipe tanaman
pala yaitu tanaman jantan, tanaman betina, dan tanaman hermaprodit. Tanaman
jantan didominasi oleh Myristica fatua Houtt, betina oleh M. fragrans Houtt, dan
hermaprodit di antara keduanya. Pada pala tidak dikenal bunga hermaprodit.
Tanaman pala jantan dicirikan oleh habitus yang lebih kecil dari tanaman
betina, memiliki cabang yang lebih tegak, daun lebih kecil dan menghasilkan banyak bunga jantan dalam bentuk rangkaian yang membawa 3 sampai 15 bunga per
rangkaian. Jumlah bunga betina antara 1 sampai 3 per rangkaian. Bunga betina
dan jantan keduanya berbentuk oval berwarna kuning gading dengan ukuran panjang sekitar 4 sampai 8 mm. Dalam perkebunan pala, umumnya rasio pohon jantan terhadap betina dipertahankan 1:10 (Hadad 1990).
Struktur dan sifat tanaman pala yang menyerupai pohon menjadikan tanaman tersebut sebagai tanaman hutan yang berfungsi menghijaukan kawasan lereng
pegunungan yang penting dalam mencegah erosi. Pala memiliki sistem perakaran
yang dangkal namun ekstensif, satu akar tunggang dan beberapa cabang akar sekunder
MINYAK ATSIRI, ISOZIM, DAN DNA PALA BANDA
(Myristica fragrans Houtt) MALUKU
ILYAS MARZUKI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2007
SURAT PERNYATAAN
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa segala pernyataan dalam
disertasi yang berjudul:
Studi Morfo-Ekotipe dan Karakterisasi Minyak Atsiri, Isozim, dan DNA Pala
Banda (Myristica fragrans Houtt) Maluku
merupakan hasil penelitian saya bersama tim pembimbing. Hak atas kepemilikan intelektual data dan hasil dari penelitian ini merupakan milik peneliti dari Institut Pertanian Bogor dengan mempertimbangkan kontribusi tim peneliti, publikasi, dan pemanfaatan data yang didapat. Disertasi ini belum pernah diajukan untuk memperoleh
gelar pada program sejenis di perguruan tinggi lain. Semua data dan informasi yang
digunakan telah dinyatakan dengan jelas dan dapat diperiksa kebenarannya.
Bogor, Januari 2007
Ilyas Marzuki
NRP: A156010101
ABSTRACT
ILYAS MARZUKI. Study on Morpho-ecotype and Characterization of Essential Oil, Isozyme, and DNA for Banda Nutmeg (Myristica fragrans Houtt), Moluccas. Advised by H.M.H. BINTORO DJOEFRIE, SANDRA ARIFIN AZIZ,
HERDHATA AGUSTA, and MEMEN SURAHMAN.
Banda nutmeg is an important spice crop economically and ecologically. The
crop has long been growing and adapting well in Moluccas and North Moluccas
areas. The objectives of the study are to explore the morphological and agronomic
aspects of the plant in two different areas, Moluccas and North Moluccas, to establish a nutmeg descriptor as a guide for nutmeg description, to extract oil in nutmeg
and characterize its volatile components, and to profile the isozymes and DNA of the
plant. Three locations in Moluccas i.e. Banda, Ambon, and Luhu, and another three
in North Moluccas i.e. Ternate, Tidore, and Bacan were selected as sampling sites.
Nutmeg trees with 25 to 50 cm in girth growing at two elevations, 0 to 50 m above
sea level (asl) and 250 to 300 m asl were used as observational samples. For morphological and agronomic observations, 21 plant characters and two ripening levels
of fruit (immature, 3 to 5 months and mature, > 7 months) were used. Oil in nutmeg
and mace was extracted using hydrodistillation method and the essential components
of it were identified and characterized by Gas Chromatography - Mass Spectrometry
(GC-MS). For isozyme identification, four isozyme systems were applied: peroxidase (PER), aspartate aminotransferase (AAT), esterase (EST), and acid phosphatase
(ACP). For DNA analysis, two decamer primers, OPE 10 and OPE 11, were used in
PCR amplifications using Randomly Amplified Polymorphism DNA (RAPD) procedure. DNA amplification ran for 45 cycles, and the PCR products were visualized
and binary scored (1 for present band, 0 for absence). Isozymes visualized in dendogram display. Similarity index (SI) and Nei’s genetic identity and distance of the
DNA were calculated as well. Morphological data collected were subjected to Bartlett test and UPGMA cluster analysis, whilst agronomic and proximate data were
analyzed with Anova and T test and Dunnett’ test, respectively. Oil contents and
essential components of nutmeg were analyzed with Anova and Bartlett test.
Results showed that Moluccas was characterized by mountainous physiography, tectonic hilly areas, volcanic, and karst with a slope of 10 to 40%. Ecotypes of
Banda and Ambon consisted mainly of volcanic soils, whereas Luhu consisted of sediment. Generally, Moluccas has climate IIIC type, except Banda has IIB. Annually,
Moluccas receives rainfall 2,029 to 2,951 mm with two patterns, fluctuate (multiple
wave) and double (double wave), temperature 22.1 to 31.0 oC, relative humidity 82.1
to 85.5%. It has climate IIIC (Tidore and Bacan) and IVB (Ternate) types with fluctuate and bimodal rainfall patterns with solar radiation 57 to 59%. Meanwhile, North
Mouluccas was characterized by volcanic hilly landscape, tectonic, and karst soils
with slope of 25 to 45%. Temperature regime is between 23.6 and 30.1 oC, relative
humidity 83%, and solar radiation 58%. Of 21 morphological plant characters observed, 17 showed a high stability in phenotype. The altered phonotypic characters included fruit colour, shape and length of peduncles, and fruit size index. Cluster
analysis revealed that nutmeg trees could be grouped into three categories according
to their morphology, in which 90% of the studied trees were similar to Banda type.
In general, productions (fruit, seed, and mace) were not significantly different between the two elevations. Generally, nutmeg production in Banda ecotype was higher
than other ecotypes. Moreover, proximate analysis showed that water and pectin
contents of the nutmeg from Banda ecotype were significantly different from the remaining. Protein, fat contents, and EP, however, were not significantly diffe-rent.
Based on climatic, soil, and nutmeg characteristics, Moluccas and North Moluccas
can be divided into four morpho-ecotypes, i.e. Banda (covering Banda and Ambon),
Luhu, Ternate (covering Ternate and Bacan), and Tidore ecotypes. In this study, four
nutmeg descriptors representing each ecotype have been established. Another results
showed that nutmeg originated from Banda, Ambon, Luhu, Ternate, and Bacan produced uncolored nutmeg oils, whereas that from Tidore was pale yellow. Oil con-tents
of mature nut of Banda, Ambon, and Luhu were 11.69, 11.92, and 9.99%, respec-tively;
meanwhile those in Ternate, Tidore, and Bacan were 7.9, 59.61, and 8.64%, consecutively. In addition, the immature seeds showed a higher level of oil content. Oil contents
of Banda, Ambon, and Luhu were respectively 13.07, 12.82, and 11.27%, whilst those of
Ternate, Tidore, and Bacan were 13.32, 11.99, and 11.03%, res-pectively. Furthermore,
nutmeg oil of Moluccas has specific gravity ranged from 0.897 to 0.909 g/ml; refraction
index, 1.489 to 1.491; optical rotation, +11.40 to +16,30; and evapora-tion residue, 0.7 to
0.9%. For North Moluccas, the specific gravity was 0.884 to 0.910 g/ml, the refraction
index, 1.486 to 1,491, the optical rotation, +18.2 to +40.0, and the evaporation residue,
0.9 to 1.0%. GC-MS analysis revealed that nutmegs from Moluccas consisted of 28 to 31
components of essential oils, and North Moluccas, 29 to 31 compo-nents. The analysis
also showed that nutmeg from Banda ecotype comprised 52.8% monoterpene hydrocarbon (MH), 21.11% oxygenated monoterpene (OM), and 18,04% aromatic compound
(AC); Ambon’s, consisted of 45.12% MH, 24.51% OM, and 16.97% AC; and Luhu’s
was composed of 56.06% MH, 27.34% OM, and 13,62% AC. The same analysis revealed that North Moluccas’ nutmegs contained 29 to 31
essential oil components.
Ternate’s nutmeg comprised 37.22% MH, 20.12% OM, and 2.80% AC; Tidore’s,
57.99% MH, 13.50% OM, and 24.27% AC; and Bacan’s, 50.45% MH, 11.64% OMT,
and 34.15% AC. Further analysis revealed that there were four important volatile oils
fractions in nutmegs, namely myristicin, elemicin, safrole, and eugenol. In Moluccas, it
was found that nutmeg contained 5.57 to 13.76% myristicin, whereas in North Moluccas, myristicin content was 5.97 to 11.42%. In addition, it was found that safrole content
ranged from 0.97 to 2.46% in Moluccas, and 1.49 to 3.37% in North Moluccas. In conclusion, Oil of Banda nutmeg shows a high stability in all physico-chemical properties,
except the optical rotation. Besides, Banda’s nutmeg has a higher content in aromatic
compound myristicin. Isozyme analysis showed that AAT of Moluccas nutmeg produced zymogram with monomorphic bands, whereas that of North Moluccas revealed a
slightly polymorphic. Low level of polymorphic in ACP was also detected. However,
in EST isozyme, nutmeg of Moluccas and North Moluccas showed monomorphic patterns. In RAPD analysis, Moluccas nutmeg showed monomorphic DNA bands, whilst
North Moluccas revealed a low level of polymorphism. With OPE-11, Moluccas nutmeg
has similarity index, SI, ranged from 0.83 to 1.00, and North Moluccas from 0.73 to
0.86. With OPE-10, SI ranged from 0.95 to 1.00 for Moluccas, and 0.78 to 0.83 for
North Moluccas. In summary, it can be stated that Banda nutmeg generally has a relatively high stability in morphological, isozymes and DNA charac-teristics.
ABSTRAK
ILYAS MARZUKI. Studi Morfo-ekotipe dan Karakterisasi Minyak Atsiri,
Isozim, dan DNA Pala Banda (Myristica fragrans Houtt) Maluku. Di bawah
bimbingan H.M.H. BINTORO DJOEFRIE, SANDRA ARIFIN AZIZ, HERDHATA
AGUSTA, dan MEMEN SURAHMAN.
Pala Banda adalah tanaman rempah yang memiliki peranan penting baik secara
ekonomi maupun ekologi. Pala tumbuh dan beradaptasi sangat baik di daerah Maluku. Penelitian bertujuan mengeksplorasi lebih jauh aspek ekologi, morfologi dan
agronomi pala Banda di Maluku dan Maluku Utara; membuat deskriptor sebagai
pedoman pendeskripsian sifat-sifat pala; mengekstraksi minyak pala dan karakterisasi komponen atsirinya; dan mengidentifikasi isozim dan DNA pala Banda. Tiga
sampling di Maluku, yaitu Banda, Ambon, dan Luhu, serta tiga lainnya di Maluku
Utara: Ternate, Tidore, dan Bacan dipilih sebagai lokasi penelitian. Pohon pala
produktif berlingkar batang 25 sampai 50 cm, tumbuh di dua elevasi, 0 sampai 50 m
di atas permukaan laut (dpl) dan 250 sampai 300 m dpl, digunakan sebagai bahan
pengamatan. Untuk studi morfologi dan agronomi, 21 sifat morfologi tanaman dan
dua tingkat kemasakan buah (muda, 3 sampai 5 bulan dan tua, > 7 bulan) dipelajari.
Minyak biji dan fuli pala diekstrak secara hidrodistilasi, sementara isolasi dan identifikasi komponen atsiri minyak pala dilakukan dengan metode Gas KromatografiSpektometri Massa (GC-MS). Analisis isozim menggunkan empat jenis enzim:
peroksidase (PER), aspartat aminotransferase (AAT), esterase (EST), dan asam
fosfatase (ACP); dan analisis DNA dengan RAPD. Dalam analisis isozim digunakan
bufer Tris-HCL dengan pH 7,5 dan gel pati 10%. Elektroforesis dilakukan pada arus
tetap 18 mA selama 5 jam. Gel diwarnai sesuai sistem pewarna tiap isozim dan difiksasi dalam larutan fiksatif. Pada analisis RAPD, DNA daun pala beku diekstrak
kemudian diamplifikasi menggunakan primer dekamer OPE-10 (GACTCTCAGG)
dan OPE-11 (GAGTCTCAGG). PCR berlangsung 45 siklus. Produk amplifikasi
dipisahkan dalam 1,5% gel elektroforesis dan diwarnai etidium bromida. Pita DNA
divisualisasi dan diskor secara biner, 1 bila ada pita dan 0 bila tidak ada. Indeks
kesamaan (SI) DNA dihitung termasuk identitas dan jarak genetik.
Hasil penelitian menunjukkan agroekologi Maluku dicirikan oleh fisiografi
pegunungan, perbukitan tektonik, vulkanik, dan karst dengan kelerengan 10-40%.
Wilayah Ambon dan Banda (Maluku) sebagian besar tersusun dari tanah berbahan
induk vulkanik, sementara Luhu adalah sedimen. Sebagian besar wilayah Maluku
bertipe iklim IIIC kecuali kepulauan Banda, IIB. Wilayah Maluku menerima curah
hujan 2.029-2.951 mm/tahun dengan pola fluaktuatif (multiple wave) dan ganda
(double wave), suhu udara 22,1- 31,0 0C, kelembaban udara 82,1-85,5%, dan penyinaran matahari 57- 59%. Maluku Utara dicirikan oleh tanah yang berbahan induk
sedimen dan plutonik dan didominasi fisiografi perbukitan/pegunungan vulkan,
tektonik, dan karst dengan kelerengan 25-45%. Iklim Maluku Utara bertipe IIIC
(Tidore dan Bacan) dan IVB (Ternate) dengan pola hujan fluktuatif dan ganda. Suhu
udara 23,6-30,1 0C, kelembaban udara 83% dan penyinaran matahari 58%. Diantara
21 karakter morfologi tanaman yang diamati, 17 memperlihatkan fenotipe yang
stabil. Sifat-sifat morfologi yang cenderung berubah menurut ekotipe adalah warna
buah, bentuk pangkal buah, panjang tangkai buah, dan indeks ukuran buah. Analisis
klaster menunjukkan pohon-pohon pala menurut karakter morfologinya mengelompok ke dalam tiga kelas yang mana 90% mengikuti karakteristik pala dari ekotipe
Banda. Secara umum produksi pala di ekotipe Banda lebih tinggi daripada ekotipe
lainnya, dan tidak memperlihatkan perbedaan berarti antara dua elevasi. Analisis
proksimat memperlihatkan kadar air dan pektin daging buah pala ekotipe Banda berbeda secara nyata dengan lainnya, tetapi kadar protein, lemak, dan EP tidak berbeda.
Berdasarkan karakteristik iklim, tanah, dan tanaman pala, Maluku dan Maluku Utara
dapat dibagi ke dalam empat morfo-ekotipe: Banda (yang mencakup Banda dan Ambon), Luhu, Ternate (yang meliputi Ternate dan Bacan), dan Tidore. Pada penelitian telah dihasilkan deskriptor pala Banda yang masing-masing mewakili tipikal
ekotipe. Hasil lainnya menunjukkan pala yang berasal dari ekotipe Banda, Ambon,
dan Luhu menghasilkan minyak pala yang tidak berwarna, sedangkan minyak pala
Tidore berwarna kuning pucat. Kadar minyak pala tua ekotipe Banda, Ambon, dan
Luhu berturut-turut adalah 11,69; 11,92; dan 11,03%. Hasil selanjutnya memperlihatkan biji pala muda mengandung minyak yang lebih tinggi. Kadar minyak pala
ekotipe Banda, Ambon, dan Luhu masing-masing 13,07; 12,82; dan 11,27%; dan
Ternate, Tidore, dan Bacan adalah 13,32; 11,99; dan 11,03%. Analisis fisiko-kimia
menunjukkan minyak pala Maluku memiliki bobot jenis 0,897-0,909 g/ml; indeks
bias 1,489-1,491; putaran optik (+11,4)-(+16,3); dan sisa penguapan 0,7-0,9%. Pala
Maluku Utara memiliki bobot jenis 0,884-0,910 g/ml; indeks bias 1,486-1,491;
putaran optik (+18,2)-(+40,0); dan sisa penguapan 0,9-1,0%. Analisis GC-MS
menunjukkan pala dari Maluku tersusun dari 28-31 komponen atsiri, dan Maluku
Utara 29-31 komponen. Minyak atsiri pala ekotipe Banda tersusun atas 52,8%
hidrokarbon monoterpen (HM); 21,11% monoterpen teroksigenasi (MT), dan
18,04% senyawa aromatik (SA); pala ekotipe Ambon mengandung 45,12% HM;
24,51% MT; dan 16,97% SA; dan pala Luhu, memiliki 56,06% HM, 27,34% MT,
dan 13,62% SA. Analisis yang sama menunjukkan pala Maluku Utara terdiri atas 2931 komponen. Komponen atsiri pala ekotipe Ternate adalah 37,22% HM; 20,12%
MT; dan 2,80% SA; pala dari Tidore tersusun dari 57,99% HM; 13,50% MT; dan
24,27% SA; dan pala ekotipe Bacan mengandung 50,45% HM; 11,64% MT; dan
34,15% SA. Empat komponen utama senyawa aromatik minyak atsiri pala Banda,
yaitu miristisin, elemisin, safrol, dan eugenol. Pala dari Maluku mengandung miristisin 5,57-13,76%; sementara Maluku Utara 5,97-11,42%. Kadar safrol pala dari
Maluku 0,97-2,46% dan Maluku Utara 1,49-3,37%. Hasil secara umum menunjukkan pala Banda di enam ekotipe stabil dalam sifat fisiko-kimia kecuali putaran optik.
Kadar senyawa aromatik miristisin pala ekotipe Banda adalah yang tertinggi. Analisis isozim menunjukkan bahwa zimogram AAT pala Maluku monomorfik, sedangkan Maluku Utara agak polimorfik. Isozim EST pala kedua daerah monomorfik.
Pada analisis RAPD, pala dari Maluku memperlihatkan pola pita DNA monomorfik,
tetapi sedikit polimorfik untuk pala Maluku Utara. Dengan primer OPE-11, pala
Maluku memperlihatkan indeks kesamaan (SI) 0,83-1,00; dan Maluku Utara 0,730,86. Dengan OPE-10, SI pala Maluku 0,95-1,00; dan 0,78-0,83 untuk Maluku
Utara. Dengan demikian dapat dinyatakan bahwa secara umum pala Banda Maluku
dan Maluku Utara memiliki stabilitas yang cukup tinggi dalam sifat morfologi,
isozim, dan DNA.
© Hak Cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2007
Hak Cipta Dilindungi
Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari
Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam
bentuk apa pun, baik cetak, fotokopi, mikrofilm, dan sebagainya.
STUDI MORFO-EKOTIPE DAN KARAKTERISASI
MINYAK ATSIRI, ISOZIM, DAN DNA PALA BANDA
(Myristica fragrans Houtt) MALUKU
ILYAS MARZUKI
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Agronomi
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2007
Judul Disertasi
: Studi Morfo-ekotipe dan Karakterisasi Minyak Atsiri, Isozim,
dan DNA Pala Banda (Myristica fragrans Houtt) Maluku
Nama Mahasiswa : Ilyas Marzuki
Nomor Pokok
: A156010101
Program Studi
: AGRONOMI
Disetujui,
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. H.M.H. Bintoro Djoefrie, M.Agr
Ketua
Dr. Ir. Sandra Arifin Aziz, M.S
Anggota
Dr. Ir. Herdhata Agusta
Anggota
Dr. Ir. Memen Surahman, M.Sc
Anggota
Diketahui,
Ketua Program Studi Agronomi
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Satriyas Ilyas, M.S
Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S
Tanggal Ujian: 9 November 2006
Tanggal Lulus:
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 17 September 1964 di Makassar, Sulawesi
Selatan, anak kelima dari enam bersaudara dari pasangan Marzuki Puang Nuntung
(alm.) dan Basse Daeng Ngai. Tahun 1993 menikah dengan Rosmiyati Sukur dan
dikarunia tiga orang anak: Tami Fajriah Marzuki, Jakarawi Fachreza Marzuki,
dan Maisya Finistri Marzuki.
Penulis menamatkan pendidikan formal di SD Negeri 7 tahun 1977, SMP
Negeri 1 tahun 1981, dan SMA Negeri 178 Jurusan IPA tahun 1984 yang ketiganya terletak di Sungguminasa, Kabupaten Gowa, Sulawesi Selatan. Penulis meraih gelar Sarjana Pertanian Ir. di Universitas Hasanuddin (UNHAS) Makassar tahun 1989, gelar Magister Sains M.Si. pada Program Studi Agronomi, Sekolah
Pascasarjana Institut Pertanian Bogor (SPs IPB) tahun 1997. Tahun 2001 penulis
melanjutkan pendidikan doktor pada program studi yang sama di SPs IPB.
Penulis adalah staf dosen pada Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Pattimura (UNPATTI) Ambon dari 1991 hingga sekarang. Tahun 2000 sampai 2001 diperbantukan mengajar pada Jurusan Biologi, Fakultas
MIPA, Universitas Negeri Makassar (UNM). Atas nama Lembaga Penelitian IPB,
penulis bekerja sebagai konsultan pada Evaluasi Proyek JBIC-Bappenas INP
22/23 tahun 2002/2003.
PRAKATA
Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT atas limpahan rahman dan
rahim-Nya kepada penulis sehingga mampu menyelesaikan studi S3 di Sekolah
Pascasarjana Institut Pertanian Bogor (SPs IPB).
Disertasi yang berjudul, "Studi Morfo-ekotipe dan Karakterisasi Minyak
Atsiri, Isozim, dan DNA Pala Banda (Myristica fragrans Houtt) Maluku", merupakan tugas akhir studi doktor di SPs IPB. Masalah pala Banda dipandang perlu
dan penting diangkat dalam sebuah tulisan akademik sebab pala merupakan
komoditas perkebunan penting dan menjadi andalan terutama bagi daerah Maluku
dan Maluku Utara. Pala telah banyak membantu petani secara ekonomi di dua
daerah ter-sebut. Disertasi mengangkat tiga topik berlainan yang saling terkait:
Kajian mor-fologi, agronomi, dan pembuatan deskriptor pala banda (Myristica
fragrans Houtt); Karakterisasi Komponen atsiri pala Banda; dan Identifikasi
isozim dan DNA pala Banda.
Dalam pelaksanaan penelitian penulis banyak mendapatkan bantuan baik
dari perorangan maupun lembaga atau instansi tertentu. Oleh karena itu, pertamatama penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada Pemda Maluku atas
dukungan sebagian dana pelaksanaan penelitian.
Terima kasih disampaikan
kepada Bapak Drs. Muhammad Sukur dan stafnya di Balai Pengkajian Teknologi
Pertanian (BPTP) Maluku Utara atas bantuan yang diberikan selama survei
tanaman pala di Ternate, Tidore, dan Bacan. Ucapan serupa diberikan kepada
laboran yang telah membantu secara teknis dalam analisis DNA di Laboratorium
Pusat Kajian Buah-Buahan Tropika (PKBT) IPB, dan juga kepada Bapak Prasetyo
atas bantuannya dalam analisis isozim di Laboratorium Pusat Studi Ilmu Hayati,
IPB. Ucapan teri-ma kasih juga disampaikan kepada laboran di Laboratorium
Pengujian Minyak Atsiri, Balai Penelitian Tanaman Rempah dan Obat
(BALITTRO), Cimanggu, Bogor atas bantuan teknis yang diberikan dalam
analisis minyak pala dan proksi-mat buah. Kepada Drs. M. Hadad, E.A, APU,
penulis menyampaikan pengharga-an atas dukungannya dalam pelaksanaan survei
pala di Maluku Utara.
Ucapan terima kasih dan penghargaan secara khusus disampaikan kepada
Ketua Komisi Pembimbing Prof. Dr. Ir. H.M.H. Bintoro Djoefrie, M.Agr atas
bimbingan dan arahan akademis yang diberikan selama penelitian dan penulisan
disertasi. Terima kasih dan penghargaan juga disampaikan kepada Anggota Komisi Dr. Ir. Sandra Arifin Aziz, M.S, Dr. Ir. Herdhata Agusta, dan Dr. Ir. Memen
Surahman, M.Sc atas bantuan dan bimbingan yang diberikan kepada penulis
sehingga penelitian dapat diselesaikan.
Semoga disertasi ini dapat memberikan manfaat bagi para pembaca. Terima
kasih.
Bogor, Januari 2007
Ilyas Marzuki
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ......................................................................................
xv
DAFTAR GAMBAR .................................................................................
xvii
DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................
xviii
PENDAHULUAN
Latar Belakang ..................................................................................
Ruang Lingkup dan Kerangka Penelitian .........................................
Tujuan dan Manfaat Penelitian .........................................................
1
3
5
TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman Pala ....................................................................................
Morfologi Tanaman ..........................................................................
Kondisi Umum Ekotipe Maluku dan Maluku Utara .........................
Minyak Pala dan Komponen Atsiri ...................................................
Pemanfaatan Pala ..............................................................................
Karakteristik Tanaman: Isozim dan DNA ........................................
6
9
11
13
16
17
KAJIAN MORFOLOGI, AGRONOMI, DAN PEMBUATAN
DESKRIPTOR PALA BANDA (Myristica fragrans Houtt)
Abstrak ..............................................................................................
Abstract .............................................................................................
PENDAHULUAN ............................................................................
BAHAN DAN METODE .................................................................
HASIL DAN PEMBAHASAN .........................................................
KESIMPULAN .................................................................................
19
20
21
24
29
67
KARAKTERISASI KOMPONEN ATSIRI PALA BANDA
(Myristica fragrans Houtt)
Abstrak ..............................................................................................
Abstract ..............................................................................................
PENDAHULUAN ............................................................................
BAHAN DAN METODE .................................................................
HASIL DAN PEMBAHASAN .........................................................
KESIMPULAN .................................................................................
67
68
69
73
79
101
IDENTIFIKASI ISOZIM DAN DNA PALA BANDA
(Myristica fragrans Houtt)
Abstrak ..............................................................................................
Abstract .............................................................................................
PENDAHULUAN ............................................................................
BAHAN DAN METODE .................................................................
HASIL DAN PEMBAHASAN .........................................................
KESIMPULAN .................................................................................
102
103
104
108
113
122
PEMBAHASAN UMUM .........................................................................
124
KESIMPULAN DAN REKOMENDASI ..................................................
130
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................
133
LAMPIRAN ...............................................................................................
140
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Spesies utama genus Myristica dan sinonimnya ................................
9
2. Karakteristik minyak pala East dan West Indian ................................
menurut British Standards Institution for nutmeg oil
13
3. Sifat-sifat morfologi tanaman pala dan kategori pengukurannya ......
25
4. Letak astronomi lokasi sampling di Maluku dan Maluku Utara ........
29
5. Kondisi iklim lokasi penelitian di Maluku tahun 2005 ......................
31
6. Kondisi iklim lokasi penelitian di Maluku Utara tahun 2005 ............
32
7. Sifat fisik dan kimia tanah lokasi penelitian ......................................
34
8. Sifat morfologi tanaman pala dan skor pengukurannya .....................
36
9. Uji ragam Bartlett karakter morfologi pala Banda ...............................
39
10. Klaster dan jarak sentroid 21 karakter morfologi pala Banda ............
40
11. Koefisien korelasi tinggi pohon, jumlah cabang, dan ........................
lingkar batang pohon pala dari Maluku
41
12. Koefisien korelasi tinggi pohon, jumlah cabang, dan ........................
lingkar batang pohon pala dari Maluku Utara
41
13. Regresi Produksi buah (Y) terhadap tinggi pohon, .............................
jumlah cabang, dan lingkar batang tanaman pala.
42
14. Rata-rata produksi buah pala dari Maluku dan ..................................
Maluku Utara pada dua elevasi
43
15. Rata-rata produksi biji pala di Maluku dan .........................................
Maluku Utara pada dua elevasi
43
16. Rata-rata produksi fuli pala di Maluku dan Maluku Utara ................
44
17. Indeks ukuran buah dan biji pala (ID) ................................................
44
18. Kadar air buah pala Maluku dan Maluku Utara .................................
45
19. Kadar protein buah pala Maluku dan Maluku Utara ...........................
45
20. Kadar lemak buah pala Maluku dan Maluku Utara ...........................
46
21. Kadar pektin buah pala Maluku dan Maluku Utara ...........................
46
22. EP buah pala Maluku dan Maluku Utara ............................................
46
23. Eigenvalues matriks korelasi KU variabel iklim dan tanah ...............
47
24. Eigenvektor lima KU variabel iklim dan tanah ..................................
48
25. Eigenvalues matriks korelasi KU gabungan variabel
iklim, tanah, dan karakteristik tanaman pala ......................................
49
26. Eigenvektor lima KU gabungan variabel iklim, tanah, dan
karakteristik pala ................................................................................
51
27. Deskriptor pala Banda (M. fragrans Houtt) empat ekotipe ...............
di Maluku dan Maluku Utara
53
28. Sifat fisiko-kimia minyak pala East Indian dan West Indian .............
70
29. Syarat mutu minyak pala Indonesia menurut SNI .............................
70
30. Kadar minyak biji tua pala dari Maluku dan Maluku Utara .............
80
31. Kadar minyak biji muda pala Maluku dan Maluku Utara ...................
80
32. Kadar minyak fuli pala Maluku dan Maluku Utara ...........................
81
33. Kadar air biji tua pala Maluku dan Maluku Utara .............................
81
34. Kadar air biji muda pala Maluku dan Maluku Utara .........................
82
35. Kadar air fuli pala Maluku dan Maluku Utara ...................................
82
36. Bobot jenis minyak pala distilasi dari Maluku ...................................
dan Maluku Utara
83
37. Indeks bias minyak pala distilasi dari Maluku ...................................
dan Maluku Utara
84
38. Putaran optik minyak pala distilasi dari Maluku ................................
dan Maluku Utara
84
39. Sisa penguapan minyak pala distilasi dari Maluku ............................
dan Maluku Utara
85
40. Analisis GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Banda ...........................
86
41. Analisis GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Ambon ..........................
88
42. Analisis GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Luhu ..............................
90
43. Analisis GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Ternate .........................
92
44. Analisis GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Tidore ............................
93
45. Analisis GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Bacan .............................
95
46. Komponen atsiri utama minyak pala Banda ......................................
96
47. Komposisi bahan untuk pewarnaan isozim ........................................
109
48. Indeks Kesamaan (SI) pola pita DNA pala Banda .............................
yang diamplifikasi dengan primer OPE-10 dan OPE-11
118
49. Identitas genetik dan jarak genetik pala enam ekotipe .......................
118
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Kerangka pemikiran dan alur penelitian ..............................................
4
2. Pohon pala M. fragrans Houtt (a), M. argentea Warb (b) dan ............
M. succedanea Reinw (c)
7
3. Beberapa komponen atsiri pala Banda ................................................
14
4. Kondisi suhu dan kelembaban daerah Maluku, tahun 2005 ................
30
5. Pola suhu dan kelembaban ekotipe Ternate, Maluku Utara .................
32
6. Dendogram 21 sifat morfologi tanaman pala Banda ...........................
40
7. Plot KU1 dan KU2 variabel iklim dan tanah .......................................
49
8. Plot KU1 dan KU2 gabungan variabel iklim, tanah, dan ...................
Karakteristik pala
50
9. Karakteristik warna minyak pala Banda Maluku dan Maluku Utara ...
81
10. Kromatogram GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Banda ....................
87
11. Kromatogram GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Ambon ..................
89
12. Kromatogram GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Luhu .....................
89
13. Kromatogram GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Ternate .................
91
14. Kromatogram GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Tidore ...................
94
15. Kromatogram GC-MS minyak atsiri pala ekotipe Bacan ....................
94
16. Struktur kimia eter aromatik utama minyak atsiri pala .......................
96
17. Zimogram isozim AAT pala Maluku ..................................................
113
18. Zimogram isozim AAT pala Maluku Utara ........................................
113
19. Zimogram isozim ACP pala Maluku ...................................................
114
20. Zimogram isozim ACP pala Maluku Utara ..........................................
114
21. Zimogram isozim PER pala Maluku ...................................................
115
22. Zimogram isozim PER pala Maluku Utara .........................................
115
23. Zimogram isozim EST pala Maluku ...................................................
116
24. Zimogram isozim EST pala Maluku Utara ..........................................
116
25. Pola pita DNA M. fragrans dengan primer OPE-10 ...........................
117
26. Pola pita DNA M. fragrans dengan primer OPE-11 ...........................
117
27. Dendogram enam ekotipe pala Banda menurut pola DNA .................
119
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Standar karakteristik pala ........................................................................
140
2. Deskriptor pala Banda versi Indonesia .....................................................
142
3. Deskriptor pala Banda versi Inggris (internasional) ..................................
152
4. Kelas iklim di Indonesia dan karakteristiknya ........................................
165
5. Matriks korelasi analisis komponen utama gabungan variabel ................
iklim, tanah, dan tanaman pala.
166
DAFTAR SINGKATAN DAN ISTILAH
AAT
ACP
Amplifikasi
BSN
Dendogram
DNA
East Indian
Elektroforesis
EST
GC-MS
GCNA
Identitas genetik
Isozim
IPGRI
Jarak genetik
Kromatogram
Minyak atsiri
Morfo-ekotipe
OPE 10 atau OPE 11
PCR
PER
RAPD
SI
SNI
West Indian
Zimogram
Aspartate Aminotransferase.
Acid Phosphatase.
Penggandaan fragmen DNA melalui sintesis sekuen
nukleotida.
Badan Standardisasi Nasional.
Tampilan hierarki pengelompokan individu berdasarkan
kesamaan (similarity) atau perbedaan (dissimilarity)
karakter.
Deoxyribonucleic Acid.
Tipe/produk pala yang berasal dari wilayah timur,
khususnya dari Indonesia.
Pemisahan biomolekul (misalnya protein dan DNA)
berdasarkan perbedaan muatan listrik.
Esterase.
Gas Chromatography-Mass Spectrometry.
Grenada Cooperation Nutmeg Association.
Indeks genetik (nilainya 0,0-1,0) yang menggambarkan
kemiripan pola pita DNA.
Protein enzim yang memiliki beberapa struktur berbeda
namun mengkatalisis reaksi biokimia yang sejenis.
International Plant Genetic Resources Institute.
Indeks genetik (nilainya 0,0-1,0) berdasarkan perbedaan
pola pita DNA.
Tampilan hasil analisis kromatografi senyawa volatil
dalam bentuk puncak-puncak kurva (peak).
Minyak dengan sifat volatil (volatile oil).
Tipe atau jenis tanaman berdasarkan karakteristik tanah,
iklim, dan morfologi tanaman pada ekologi tertentu.
Primer acak dengan 10 pasang basa nukleotida (dekamer)
Polymerase Chain Reaction.
Peroxydase.
Random Amplified Polymorphic DNA.
Similarity index.
Standard Nasional Indonesia.
Tipe/produk pala yang berasal dari wilayah barat,
khususnya dari Grenada.
Tampilan pita-pita isozim dalam gel elektroporesis.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pala Banda (Myristica fragrans Houtt) adalah tanaman asli Indonesia yang
berasal dari kepulauan Maluku (Purseglove et al. 1981) dan termasuk tanaman
penting diantara tanaman rempah-rempah. Tanaman pala menghasilkan dua produk bernilai ekonomi cukup tinggi, yaitu biji pala dan fuli yang menyelimuti biji.
Kedua produk tersebut menghasilkan minyak pala, atsiri, rempah, dan bahan obat.
Selain itu, pala dimanfaatkan sebagai pengawet makanan dan minuman (Ojechi et
al. 1998). Minyak pala mengandung senyawa atsiri yang memiliki khasiat farmakologis sehingga dapat dimanfaatkan sebagai antimikroba atau bioinsektisida
(Stecchini et al. 1993). Selain dimanfaatkan untuk minyak atsiri, daging buah pala
juga digunakan dalam industri manisan, sirup, dan selai.
Produksi pala Indonesia tahun 2000 tercatat sekitar 20 ribu ton yang dihasilkan pada areal 60,6 ribu ha (Ditjen Perkebunan 2000). Areal tanaman pala tersebar di 14 provinsi di Indonesia. Negara-negara utama produsen pala adalah Indonesia, Grenada, Sri Lanka, Trinidad, China dan India (GCNA 2001). Ekspor
pala dunia 76% berasal dari Indonesia, 20% dari Grenada, dan selebihnya dibagi
bersama oleh Sri Lanka, Trinidad, dan Tobago (Mark dan Pomeroy 1995). Ada tiga produk pala yang bernilai ekspor: biji pala, fuli (mace), dan minyak atsiri. Indonesia tahun 2000 mengekspor sekitar 8 ton biji pala dan lebih dari 1 ton fuli ke
berbagai negara (Anonim 2001).
Minyak pala terutama dihasilkan melalui distilasi biji pala dan fuli. Distilasi
uap (steam distillation) dan distilasi air (hydrodistillation) merupakan dua metode
ekstraksi minyak yang bekerja berdasarkan suhu dan tekanan uap. Metode distilasi
dapat menghasilkan minyak 5 sampai 15% bobot pala. Pala menghasilkan minyak
yang peka cahaya dan suhu, tidak berwarna, kuning pucat atau hijau muda dengan
aroma khas pala (Peter 2001). Minyak pala larut dalam alkohol tetapi tidak larut
dalam air.
Minyak pala digolongkan ke dalam tipe East Indian dan West Indian. Kedua tipe tersebut berbeda dalam beberapa karakteristik seperti misalnya aroma dan
mutu. Minyak pala East Indian, yang sebagian besar berasal dari Indonesia, lebih
unggul dibandingkan dengan minyak pala West Indian karena memiliki aroma
yang lebih disukai dan banyak mengandung komponen eter fenil propanoid (Masada 1976) dan terpen (Lewis 1984). Selain itu, minyak pala East Indian dilaporkan kaya senyawa aromatik miristisin (hingga 14%) dibandingkan minyak pala
West Indian yang kandungannya kurang dari 1%.
Pala, fuli, oleoresin, dan minyak atsiri dipakai dalam industri pangan dan
minuman. Pala yang berbentuk bubuk banyak digunakan terutama dalam industri
pengolahan pangan. Di Asia Tenggara, China dan India, pala dalam bentuk utuh
dan bubuk digunakan silih berganti. Pala merupakan bahan bumbu standar pada
banyak makanan di Belanda. Pala dan oleoresin digunakan sebagai rempah dalam
penyiapan daging, sup, saus, makanan yang dipanggang, permen, puding, serta
bumbu daging dan sayur.
Indonesia memiliki sumberdaya genetik pala yang besar dengan pusat asal
tanaman di Kepulauan Maluku. Keragaman tanaman ditemukan di Pulau Banda,
Siau, dan Papua (Hadad dan Hamid 1990). Sebagai pusat asal (center of origin),
Indonesia perlu mengambil peran yang lebih besar dalam pengelolaan, pengembangan, dan pemanfaatan tanaman pala. Pala sebagai komoditas penting perlu dikelola dan dimanfaatkan secara optimal guna mendukung pembangunan pertanian
di Indonesia.
Salah satu upaya yang perlu dilakukan dalam pengelolaan pala adalah
identifikasi dan karakterisasi, baik pada tingkat morfologi maupun molekuler. Isozim adalah marka biokimia dan genetik yang berguna serta merupakan penduga
keragaman genetik dalam populasi tanaman. Identifikasi dan karakterisasi pala secara lengkap sangat diperlukan bagi upaya konservasi plasmanutfah, pengembangan varietas, dan perlindungan indikasi geografis pala. Karakterisasi pala pada
tingkat morfologi diperlukan terutama untuk keperluan identifikasi fenotipe dan
perubahannya terkait dengan ekotipe atau perubahan lingkungan. Selain identifikasi morfologi, identifikasi molekuler isozim dan DNA juga penting dilakukan.
Secara bersama-sama identifikasi morfologi dan molekuler sangat membantu dalam pengembangan komoditas pala di masa yang akan datang. Oleh sebab itu, kegiatan penelitian pala yang dilaksanakan melalui suatu program yang terencana
dengan baik dan didukung oleh berbagai pihak akan mempercepat upaya-upaya
mengatasi persoalan yang dihadapi oleh komoditas tersebut.
2
Ruang Lingkup dan Kerangka Penelitian
Penelitian terdiri atas tiga aspek kajian dan masing-masing kajian berkaitan
satu dengan yang lain. Aspek pertama mencakup kajian morfologi, agronomi, dan
pembuatan deskriptor pala Banda menurut ekotipe di Maluku dan Maluku Utara.
Aspek kedua, kajian fisiko-kimia minyak pala dan komponen atsiri pala Banda.
Aspek ketiga, karakterisasi pala pada level biokimia isozim dan DNA. Ketiga aspek kajian tersebut dirumuskan masing ke dalam tiga subjudul penelitian sebagai
berikut.
1. Kajian Morfologi, Agronomi, dan Pembuatan Deskriptor Pala Banda;
2. Karakterisasi Komponen Atsiri Minyak Pala Banda Maluku; dan
3. Identifikasi Isozim dan DNA.
Dalam pelaksanaan penelitian, kegiatan lapangan, sampling, pengamatan,
dan analisis laboratorium selanjutnya disusun ke dalam satu kerangka penelitian
seperti tampak pada Gambar 1. Penelitian pertama mencakup sampling tanaman
pala Banda di Maluku dan Maluku Utara untuk mengkaji karakteristik aspek ekologi, morfologi tanaman, dan agronomi. Data agroekologi yang diperoleh yang
mencakup iklim, tanah, topografi selanjutnya digunakan untuk penyusunan deskriptor pala yang diperlukan sebagai pedoman deskripsi tanaman.
Sampling tanaman dilakukan untuk mendapatkan bahan pala untuk ekstraksi
minyak dan identifikasi komponen atsiri. Ekstraksi menggunakan metode hidrodistilasi, sedangkan identifikasi dengan teknik GC-MS. Melalui kegiatan karakterisasi minyak pala, sifat fisiko-kimia, dan komponen/komposisi senyawa atsiri,
karakteristik pala Banda dapat teridentifikasi lebih lengkap.
Pada bagian akhir penelitian, identitas molekuler isozim pala Banda divisualisasi menggunakan prosedur gel elektroforesis. Seperti halnya isoszim, DNA pala Banda diamplifikasi PCR menggunakan dua primer dekamer, yaitu OPE-10 dan
OP-11. Fragmen-fragmen DNA hasil amplifikasi kemudian diisolasi dan divisualisasi juga secara gel elektroforesis. Secara keseluruhan, tiga subpenelitian yang
dijelaskan di atas secara utuh membentuk satu kesatuan tema penelitian yang
menjadi kerangka pemikiran dan alur kegiatan penelitian. Secar skema kerangka
penelitian diringkaskan seperti tampak pada Gambar 1.
3
Populasi
pala Banda
Maluku: Banda,
Ambon, Luhu
Maluku Utara:
Ternate, Tidore,
Bacan
sampling
Pala menurut ekotipe
Identifikasi
Molekuler
Hidrodistilasi
Gel elektroforesis
sampling
Minyak pala
Karakterisasi:
• Kondisi Ekologi
• Morfologi Tanaman
• Aspek Agronomi
Data agroekologi
pala Banda
Deskriptor
pala
PENELITIAN 1
Pala Banda
GC-MS
Isozim: PER,
AAT, EST,
dan ACP
Amplifikasi PCR
DNA: RAPD
Komponen Atsiri
Data biokimia/molekuler
Data fisiko-kimia
PENELITIAN 2
Gambar 1 Kerangka pemikiran dan alur penelitian.
4
PENELITIAN 3
Tujuan dan Manfaat Penelitian
Penelitian dimaksudkan untuk mengeksplorasi lebih jauh karakteristik dan
potensi pala Banda yang ada di Maluku dan Maluku Utara untuk pengembangan
komoditas lebih lanjut. Selain itu, untuk mengetahui stabilitas karakter pala Banda pada enam ekotipe berbeda.
Penelitian bertujuan untuk: 1) mengkarakterisasi pala Banda dari aspek ekotipe, morfologi tanaman, dan agronomi, 2) membuat deskriptor pala Banda berdasarkan ekotipe tipikal Maluku dan Maluku Utara, 3) mengekstraksi minyak pala
dan mengidentifikasi komponen atsiri penyusunnya, dan 4) mengidentifikasi isozim dan DNA.
Manfaat yang diperoleh dari penelitian adalah tersedianya data dan informasi ilmiah mengenai pala Banda menurut ekotipe yang terdapat di Maluku dan Maluku Utara. Data dan informasi yang dihasilkan merupakan bahan ilmiah yang
penting bagi upaya pengembangan komoditas pala pada tingkatan yang lebih
tinggi. Selain itu, dengan tersedianya data potensi biofarmaka minyak atsiri pala
maka akan membuka peluang bagi pengembangan pala ke arah agroindustri.
5
TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman Pala
Pala (Myristica fragrans Houtt) tergolong ke dalam famili Myristicaceae
yang menurut taksonomi tumbuhan terletak antara Annonaceae dan Lauraceae
(Joseph 1980). Famili Myristicaceae memiliki 18 genus dan sekitar 300 spesies.
Myristica adalah genus terbesar dengan 72 spesies yang diketahui banyak tersebar
mulai dari India dan Sri Lanka sampai ke timur mulai dari Malaysia hingga ke
Australia bagian timur laut, Taiwan dan Pasifik termasuk Kepulauan Solomon, Fiji dan Samoa (Purseglove et al. 1981). Sebagian besar spesies genus Myristica,
yaitu sekitar 34 spesies, endemik ditemukan di Papua sehingga oleh beberapa peneliti Papua dipandang sebagai pusat asal dan penyebaran tanaman pala.
Spesies utama pala yang telah dibudidayakan adalah M. fragrans Houtt, M.
succedanea Warb, dan M. argentea Reinw. Dua spesies pertama banyak dijumpai
di Maluku dan Maluku Utara, sedangkan yang terakhir banyak terdapat di Papua.
1. Myristica fragrans Houtt
Tanaman pala Banda sejak tahun 1834 telah menyebar luas ke berbagai
tempat seperti misalnya ke Grenada, Pinang Malaysia, Sri Lanka, dan Kerala India (GCNA 2001). Di Indonesia, jenis tersebut sudah dikembangkan secara komersial di beberapa daerah, seperti di Manado, Aceh, Makassar, Papua, dan Bogor.
Spesies M. fragrans Houtt memiliki 44 kromosom somatik (2n) yang bersifat holokinetik, yaitu mempunyai berkas gelendong yang menyelimuti seluruh
kromosom (Purseglove et al. 1981). Dalam taksonomi, spesies tersebut sinonim
dengan M. officinalis L.f., M. moschata Thumb, dan M. aromatica Lamk (De
Guzman dan Siemonsma 1999). Di Indonesia jenis tersebut lebih dikenal sebagai pala Banda dan diketahui merupakan pala yang bernilai ekonomi paling tinggi.
Pala Banda berbentuk pohon yang tidak meranggas (evergreen) dengan
tinggi 4 hingga 10 m, kadang mencapai 20 m (Gambar 2a). Umumnya tanaman
bersifat diosius (dioecious) atau berumah dua namun kadang ditemukan yang monosius (monoecious) atau berumah satu (Purseglove et al. 1981). Seluruh bagian
tanaman bersifat fragran atau beraroma khas pala. Tanaman memasuki fase gene-
ratif setelah berumur 5 hingga 7 tahun yang ditandai dengan terbentuknya bunga.
Tanaman yang berbunga jantan akan berkembang menjadi pohon jantan yang tidak menghasilkan buah, sementara yang berbunga betina akan menghasilkan tanaman betina yang menghasilkan buah. Hingga kini jenis kelamin pala belum bisa
diketahui sampai bunga terbentuk meskipun telah dilakukan penelitian hingga ke
tingkat molekuler.
(a)
(b)
(c)
Gambar 2 Pohon pala M. fragrans Houtt (a), M. argentea Warb (b) dan
M. succedanea Reinw (C). (Inzet: buah).
Buah pala menghasilkan dua produk berbeda yaitu biji pala dan fuli. Biji
pala adalah bagian utama buah yang menghasilkan bahan rempah. Biji mencapai
umur matang setelah enam hingga sembilan bulan. Fuli pala merupakan arilus biji
yang berubah warna menjadi merah darah pada saat biji atau buah berumur tujuh
sampai sembilan bulan.
Beberapa sifat buah M. fragrans Houtt, yaitu untuk setiap 100 g mengandung 10 g air, 7 g protein, 33 g mentega pala, 5 g minyak atsiri, 30 g karbohidrat,
11 g serat, 2 g abu (De Guzman dan Siemonsma 1999). Dalam minyak pala
terdapat senyawa aromatik miristisin yang bersifat halusinogenik dan toksik.
2. Myristica argentea Warb
Spesies tersebut di Indonesia lebih dikenal sebagai pala Papua atau pala
Irian. Jumlah kromosom somatik atau genom diploidnya adalah 44 (De Guzman
dan Siemonsma 1999). Pohonnya lebih besar dari pala Banda dan dapat mencapai
7
tinggi 15 sampai 20 m dengan daun yang tebal dan lebar (Gambar 2b). Batang
berwarna gelap atau sawo kehitaman.
Bunga jantan berbentuk infloresens yang terdiri atas 3 sampai 5 bunga.
Bunga betina ukurannya lebih kecil bunga jantan dan biasanya tunggal. Spesies
tersebut memiliki ciri khas dari buahnya yang besar dan lonjong. Begitu pula
dengan biji yang dihasilkan yang dapat mencapai ukuran panjang 4 cm. Buah
terbelah saat mencapai umur masak. Buah tanaman tersebut memiliki kandungan
komponen atsiri safrol yang tinggi (De Guzman dan Siemonsma 1999). Daging
buah yang tebal menjadikan pala Papua sesuai untuk industri manisan atau asinan
pala.
3. Myristica succedanea Reinw
Pala M. succedanea Reinw terdapat banyak di Maluku Utara, yaitu di Ternate, Tidore, Bacan, dan Halmahera. Di Maluku Utara spesies tersebut dikenal
sebagai pala Patani. Tinggi pohon mencapai 10 sampai 20 m (Gambar 2c). Kanopi
pohon M. succedanea Reinw berbentuk piramida hingga lonjong dengan percabangan yang agak teratur (Hadad 1992). Bunga jantan dalam beberapa buah atau
infloresensia dan beraroma. Sementara bunga betina lebih pendek dari bunga jantan dan biasanya tunggal.
Buahnya agak lonjong dengan biji yang bulat sampai lonjong. Pala jenis
tersebut meskipun menghasilkan fuli yang tebal, kualitasnya lebih rendah dibandingkan dengan pala Banda. Sebagian besar spesies genus Myristica berbentuk
pohon tropik yang bersifat tak meranggas, tumbuh di daerah hutan hujan tropis di
dataran rendah hingga ketinggian 400 m dpl namun beberapa spesies ditemukan
tumbuh di pegunungan dengan elevasi hingga 700 m dpl (Purseglove et al. 1981).
Dalam penamaan spesies pala seringkali dijumpai beberapa kesamaan nama atau sinonim. Tabel berikut memuat nama-nama spesies utama pala dan sinonimnya. Nama M. fragrans Houtt misalnya, mempunyai empat sinomin, yaitu M.
argentea Warb satu sinonim, dan M. Succedane Reinw tiga sinonim. Kejelasan
nama spesies pala sangat penting untuk menghindari penamaan ganda bagi spesies
yang secara botani adalah sama. Tabel 1 berikut memuat beberapa nama sinomim spesies pala.
8
Tabel 1 Spesies utama genus Myristica dan sinonimnya
Spesies
M. fragrans Houtt
M. argentea Warb
M. succedanea Reinw
M. fatua Houtt
Sinonim
M. officinalis L
M. moschata Thunb
M. aromatica Lamk
M. ambeinensis Gandoger
M. finschii Warb
M. radja Miquel
M. schefferi Warb
M. speciosa Warb
-
Nama umum
Sumber
(1)
Pala Banda
Pala Papua/pala
Makassar
Pala Halmahera
Pala jantan
(2)
(1)
(1)
(1)
Ket.: (1) Purseglove et al., 1981; (2) Groome, 1970.
Selain empat spesies di atas, dikenal pula spesies Myristica ekotipe Malabar
yang disebut Myristica malabarica L, dan Virola surinamensis Rol. (Groome
1970). Spesies V. surinamensis Lamk adalah jenis pala liar yang berkembang di
ekotipe Suriname dan tidak dibudidayakan karena tidak memiliki nilai ekonomi
yang berarti.
Studi genetik pada tanaman pala sangat sedikit dilakukan. Di Indonesia,
hampir tidak ada laporan yang memadai mengenai aspek genetik maupun pemuliaan pala. Studi sitologi yang dilaporkan oleh Purseglove et al. (1981) menyatakan bahwa M. fragrans Houtt memiliki kromosom somatik 2n sebanyak 42, dengan kromoson dasar diduga sebanyak 7 buah. Penelitian lainnya melaporkan
bahwa pala memiliki kromosom 2n = 44 (Peter 2001).
Morfologi Tanaman
Tanaman pala berbentuk pohon berukuran sedang, tajuk umumnya konikal
atau semi piramida, daun agak kaku dan tak-meranggas. Tinggi rata-rata antara 4
sampai 10 m namun kadang mencapai 20 m atau lebih. Tanaman dikembangkan
terutama dari biji. Di Indonesia, hampir seluruh pertanaman berasal dari biji,
tetapi di Grenada sebagian besar perkebunan pala awalnya menggunakan bibit
vegetatif. Pohon pala yang berumur lebih dari 30 tahun dapat mencapai lingkar
batang 150 hingga 180 cm. Pohon pala di perkebunan Plaisance estate, Grenada
ada yang mencapai umur hingga lebih 80 tahun dengan lingkar batang 200 sampai
250 cm (GCNA 2001).
9
Pala umumnya bersifat diosius (bunga jantan dan betina terdapat pada tanaman yang berbeda) tetapi kadang dijumpai monosius yaitu bunga jantan dan betina terletak pada pohon yang sama. Pengamatan di hutan pala Maluku dan Maluku Utara menunjukkan bahwa berdasarkan letak bunga, terdapat tiga tipe tanaman
pala yaitu tanaman jantan, tanaman betina, dan tanaman hermaprodit. Tanaman
jantan didominasi oleh Myristica fatua Houtt, betina oleh M. fragrans Houtt, dan
hermaprodit di antara keduanya. Pada pala tidak dikenal bunga hermaprodit.
Tanaman pala jantan dicirikan oleh habitus yang lebih kecil dari tanaman
betina, memiliki cabang yang lebih tegak, daun lebih kecil dan menghasilkan banyak bunga jantan dalam bentuk rangkaian yang membawa 3 sampai 15 bunga per
rangkaian. Jumlah bunga betina antara 1 sampai 3 per rangkaian. Bunga betina
dan jantan keduanya berbentuk oval berwarna kuning gading dengan ukuran panjang sekitar 4 sampai 8 mm. Dalam perkebunan pala, umumnya rasio pohon jantan terhadap betina dipertahankan 1:10 (Hadad 1990).
Struktur dan sifat tanaman pala yang menyerupai pohon menjadikan tanaman tersebut sebagai tanaman hutan yang berfungsi menghijaukan kawasan lereng
pegunungan yang penting dalam mencegah erosi. Pala memiliki sistem perakaran
yang dangkal namun ekstensif, satu akar tunggang dan beberapa cabang akar sekunder