Karakterisasi dan Peningkatan Jumlah Bunga Hermaprodit Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas) Andromonoe cious

KARAKTERISASI DAN PENINGKATAN JUMLAH BUNGA
HERMAPRODIT TANAMAN JARAK PAGAR (Jatropha
curcas) ANDROMONOECIOUS

DASUMIATI

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul “Karakterisasi dan
Peningkatan Jumlah Bunga Hermaprodit Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas)
Andromonoecious” adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada

Institut Pertanian Bogor.

Bogor, Juli 2014
Dasumiati
NIM. G363090021

RINGKASAN
DASUMIATI. Karakterisasi dan Peningkatan Jumlah Bunga Hermaprodit
Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas) Andromonoecious. Dibimbing oleh
MIFTAHUDIN, TRIADIATI, dan ALEX HARTANA.
Jarak pagar (Jatropha curcas L.) berpotensi sebagai bahan baku biodiesel
terbaharukan. Perkembangan buah dan biji yang merupakan bahan baku biodiesel
pada jarak pagar sangat bergantung pada karakteristik bunga. Pembungaan pada
jarak pagar cukup unik karena menghasilkan bunga jantan, betina, dan atau
hermaprodit. Jarak pagar andromonoecious menghasilkan bunga jantan dan
hermaprodit pada infloresen bunga yang sama dan masih sangat jarang ditemukan,
sedangkan jarak pagar monoecious yang umum ditemukan dan menghasilkan
bunga jantan dan betina pada infloresen bunga yang sama.
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis karakter tanaman jarak pagar
andromonoecious dan meningkatkan jumlah bunga hermaprodit. Untuk mencapai

tujuan ini lima tahap penelitian telah dilakukan. Tahap pertama, melakukan
eksplorasi terhadap tipe seks pada jarak pagar dan menganalisis kestabilannya.
Tahap kedua, menganalisis karakter morfologi dan perkembangan jarak pagar
andromonoecious. Tahap ketiga, menganalisis karakter bunga dan fenologi jarak
pagar andromonoecious. Tahap keempat, mengembangkan marka molekuler
untuk karakter tipe seks pada jarak pagar andromonoecious. Tahap kelima,
peningkatan bunga hermaprodit pada jarak pagar andromonoecious.
Eksplorasi tipe seks jarak pagar dilakukan pada dua perkebunan jarak
pagar, yaitu Kebun Industri Bukit Indah (KIBI) di Cikampek dan Kebun Induk
Jarak Pagar (KIJP) di Pakuwon. Tiga tipe seks jarak pagar ditemukan pada kedua
perkebunan tersebut, yaitu monoecious, andromonoecious, dan trimonoecious.
Monoecious merupakan tipe seks jarak pagar yang umum ditemukan. Tipe seks
andromonoecious dan monoecious stabil pada tanaman hasil stek batang dan
penyerbukan terbuka. Jarak pagar trimonoecious tidak stabil karena bunga
hermaprodit, betina, dan jantan tidak selalu dihasilkan oleh infloresen yang sama,
individu yang sama dan pada musim yang sama.
Karakter morfologi diamati pada jarak pagar andromonoecious dan
monoecious aksesi Dompu. Perkembangan tanaman jarak pagar diamati pada
tanaman hasil penyerbukan sendiri kedua jarak pagar tersebut. Karakter yang khas
dan membedakan jarak pagar andromonoecious dengan monoecious adalah

jumlah cabang, sudut cabang, jarak antar nodus, jumlah infloresen per tanaman,
persentase bunga menjadi buah (fruit set), dan berat total biji. Karakter-karakter
ini lebih besar pada jarak pagar andromonoecious dibandingkan monoecious
kecuali jarak antar nodus. Pertumbuhan kedua jarak pagar ini hampir sama kecuali
pada umur terbentuknya cabang pertama dan umur berbunga pertama. Jarak pagar
andromonoecious membentuk cabang lebih cepat dibandingkan monoecious,
tetapi andromonoecious berbunga pertama lebih lambat dari monecious.
Pengamatan karakter bunga dan fenologi jarak pagar andromonoecious
merupakan dasar untuk megembangkan tanaman jarak pagar andromonoecious.
Tipe perbungaan jarak pagar andromonoecious adalah bunga majemuk tidak
terbatas (infloresentia racemosa) dengan pola percabangan dikhasial. Infloresen
bunga jarak pagar andromonoecious menghasilkan dua cabang utama, beberapa

cabang sekunder dan tersier. Setiap cabang ditutup oleh bunga hermaprodit.
Jumlah cabang infloresen pada jarak pagar andromonoecious lebih banyak
dibandingkan monoecious. Bunga hermaprodit memiliki diameter bunga, sepal,
dan tangkai bunga lebih besar dibandingkan dengan bunga jantan dan betina.
Perkembangan bunga jarak pagar andromonoecious terbagi menjadi 4 fase, yaitu
fase inisiasi (0-3 hsi = hari setelah inisiasi), fase kuncup kecil (3-7 hsi), fase
kuncup besar (7-25 hsi), dan fase mekar (20-29 hsi). Bunga hermaprodit mekar

sempurna bersamaan dengan antera merekah yaitu pukul 06.00-06.59 WIB yang
menyebabkan penyerbukan sendiri telah terjadi pada bunga hermaprodit. Rata-rata
viabilitas polen pada saat mekar 96.3%, dan 88.8% nya masih bertahan sampai
hari berikutnya.
Pengembangan marka molekuler bertujuan untuk mencari marka jarak pagar
andromonoecious sebagai pembeda dari jarak pagar monoecious pada aksesi
Dompu. Lima pasang primer didisain berdasarkan EST (Expressed Sequence Tag)
dari gen AGAMOUS, APETALA 3, dan SEPALLATA. Namun hanya satu pasang
primer dari APETALA 3 yang memperlihatkan pola pita polimorfisme pada jarak
pagar andromnoecious dan jarak pagar monoecious. Hasil analisis dengan EST
diperoleh dua pita DNA (marka) yaitu 100 bp pada jarak pagar monoecious dan
500 bp pada jarak pagar andromonoecious. Untuk melihat pola pewarisan kedua
marka ini disilangkan jarak pagar monoecious dan andromonoecious. Kedua
marka diwariskan pada tanaman F1 dan F2, namun tidak mengikuti pola segregasi
monohibrid dan dihibrid Mendel. Marka 500 bp berkorelasi dengan banyaknya
cabang, sedangkan marka 100 bp berkorelasi dengan tipe seks.
Zat pengatur tumbuh kinetin, GA3, dan IAA dengan tiga konsentrasi yang
berbeda (0, 50, dan 100 ppm) digunakan dalam peningkatan bunga hermaprodit
pada jarak pagar andromonoecious. Percobaan dilakukan dengan Rancangan Acak
Kelompok (RAK) dengan 9 perlakuan dan 4 ulangan. Zat pengatur tumbuh

disemprotkan ke daun bagian pucuk setiap minggu selama 10 minggu dimulai
sejak inisiasi bunga pertama. Kinetin, GA3, IAA dan 50 dan 100 ppm
meningkatkan jumlah bunga hermaprodit per tanaman berturut-turut sebesar, 163
dan 103% (kinetin), 220 dan 254% (GA3), 276 dan 183% (IAA). Perlakuan
kinetin 50 ppm, GA3 100 ppm, atau IAA 50 ppm berturut-turut meningkatkan
jumlah buah per tanaman sebesar 163, 257, dan 302%.
Karakter jarak pagar andromonoecious, seperti tipe seks yang stabil, jumlah
cabang batang yang banyak, jarak antar nodus yang dekat, berbunga sepanjang
tahun, fruit set yang tinggi, dan menyerbuk sendiri dapat meningkatkan produksi
biji pada jarak pagar. Selain itu, marka molekuler yang dimiliki oleh jarak pagar
andromonoecious untuk menduga gen penyandi jumlah cabang dan tipe seks
berpotensi untuk ditindaklanjuti.
Kata kunci: fenologi, karakter morfologi, pembungaan, tipe seks, ZPT

SUMMARY
DASUMIATI. Characteriation and the Increasing Number of Hermaphrodite
Flower of Andromonoecious Jatropha curcas. Supervised by MIFTAHUDIN,
TRIADIATI, and ALEX HARTANA.
Jatropha curcas L. seeds have potential to be used as a source for biodisel.
Fruit and seed set in Jatropha depend on the characteristic of flower, which

uniquely consist of male, female, and or hermaphrodit flowers. Andromonoecious
Jatropha, which is rarely to be found, produces male and hermaphrodit flower in
the same inflorescence flower, while monoecious, a common Jatropha plants,
produces male and female flowers in the same inflorescence flower.
This research aimed to characterize andromonoecious Jatropha and to
increase its hermaphrodit flower numbers. The research consisted of five
activities, i.e.: 1. Exploration of sex types of Jatropha, 2. Analysis of morphological characteristic and the developing of andromonoecious Jatropha, 3. Analysis
of flower characteristic and phenology of andromonoecious Jatropha, 4.
Development of molecular marker for andromonoecious Jatropha, and 5. Hormon
application to increase number of hermaphrodit flowers of andromonoecious
Jatropha.
Exploration for sex type of Jatropha was conducted in two Jatropha
plantations: Kebun Industri Bukit Indah (KIBI) Cikampek and Kebun Induk Jarak
Pagar (KIJP) Pakuwon. Three sex types of Jatropha were found in both Jatropha
plantations: monoecious, andromonoecious, and trimonoecious. Monoecious is a
sex type of Jatropha that commonly found. Andromonoecious and monoecious
sex type were stable in Jatropha plant that propagated with stem cutting as well as
in open pollinated plants. Trimonoecious Jatropha plants were found to be
unstable, since hermaphrodite, female, and male flowers were not always found in
the same infloresence, in the same individual plant, and in the same season.

Andromonoecious and monoecious Jatropha Dompu accession were used to
analyze morphological and developmental characters of andromonoecious
Jatropha. The plants that were propagated from stem cutting were used to analyze
morphological characters, while self pollinated plants were used to analyze the
development of Jatropha plants. Number of branch, angle of branch, distance of
internode, number of inflorescence per plant, number of fruit set, and total weight
of seeds were observed in this research. Andromonoecious Jatropha was superior
for those characters comparing to monoecious Jatropha, except for the distance of
internode. The development of andromonoecious and monoecious Jatropha plants
were almost the same. Andromonoecious Jatropha plants produced branch earlier
than that of monoecious Jatropha plants, but andromonoecious flowers later than
that of monoecious.
Flower characteristics and phenology of andromonoecious Jatropha are
important to know before developing andromonoecious Jatropha. The part of the
research observed flower characteristic, phenology, number and viability of pollen
of Jatropha flowers. Inflorescence type of andromonoecious Jatropha was
inflorescentia racemosa with a dichasial cyme pattern. Hermaphrodite flower
found at the end of the inflorescence branches. The number of infloresence
branches in andromonoecious Jatropha was larger than that in monoecious

Jatropha. The diameter, sepal and footstalk sizes of hermaphrodite flower were
larger than that in male and female flowers. The development of andromonoecious Jatropha flowers consisted of 4 phases, i.e.: the initiation (0-3 dai = days
after initiation), small bud (3-7 dai), large bud (7-20 dai), and flower blooming
phases (20-39 dai). The anthesis and anther dehiscence of hermaphrodite flowers
occured at the same time between 06:00 to 06:59 am suggesting that selfpollination occurred at the hermaphrodite flowers. The average pollen viability at
the anthesis phase was 96.3%, and 88.8% of them will survive until the next day.
The development of molecular markers related to andromonoecious
Jatropha sex type was carried out using Dompu accession. Five pairs of primer
were designed based on EST (Expressed Sequence Tag) from AGAMOUS,
APETALA 3, and SEPALLATA. But, only one pair of primer from APETALA 3
showed polimorphism between andromonoecious and monoecious Jatropha. A
marker with the size of 100 bp was found specifically in monoecious and another
marker with the size of 500 bp was found only in andromonoecious Jatropha. To
analyze the inheritance pattern of both markers crosses between monoecious and
andromonoecious Jatropha were conducted. Both markers inherited to F1 and F2
plants, but it did not follow the segregation pattern of mono and dihybrid
segregation pattern of Mendel's laws. Further analysis suggested that the 500 bp
marker might be linked to the number of branch, while the 100 bp marker might
be linked to sex type of Jatropha.
To increase the number of hermaphrodite flowers in andromonoecious

Jatropha, three different concentrations (0, 50, and 100 ppm) of kinetin, GA3, and
IAA were applied in this experiment. The kinetin, GA3, and IAA were sprayed
separately to leaf bud every week for 10 weeks since the first initiation. The 50
and 100 ppm of hormon increased the number of hermaphrodite flower per plant
up to163 and 103% (kinetin), 220 and 254% (GA3), 276 and 183% (IAA). While
50 ppm kinetin, 100 ppm GA3, or 50 ppm IAA increased the number of fruit up to
163, 257, and 302%, respectively.
The andromonoecious Jatropha characters, such as stable sex type, high
number of branch, and continous flower production along the year, self pollinated,
and high fruit set could increase seed production. Molecular markers of 100 and
500 bp were suggested to be linked to number of branches and sex type
characters in andromonoecious Jatropha.
Keywords: flower, hormon, morphological characters, phenology, sex type

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2011
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan

IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

KARAKTERISASI DAN PENINGKATAN JUMLAH BUNGA
HERMAPRODIT TANAMAN JARAK PAGAR (Jatropha
curcas) ANDROMONOECIOUS

DASUMIATI

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

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

Penguji pada Ujian Tertutup: 1. Prof Dr Ir Memen Surahman, MScAgr
2. Dr Ir Tatik Chikmawati, MSi

Penguji pada Ujian Terbuka: 1. Dr Muhamad Syakir, MSi
2. Dr Ir Endah Retno Palupi, MSc

Judul Disertasi

Nama
NIM

: Karakterisasi dan Peningkatan Jumlah Bunga Hermaprodit
Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas) Andromonoecious
: Dasumiati
: G363090021

Disetujui oleh
Komisi Pembimbing

Dr Ir Miftahudin, MSi
Ketua

Dr Dra Triadiati, MSi
Anggota

Prof Dr Ir Alex Hartana, MSc
Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi Biologi Tumbuhan

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr Ir Miftahudin, MSi
.

Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr

Tanggal Ujian : 15 Juli 2014

.

Tanggal Lulus :

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Mei 2010 ini ialah
pembungaan, dengan judul Karakterisasi dan Peningkatan Jumlah Bunga
Hermaprodit Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas) Andromonoecious.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr Ir Miftahudin, MSi, Dr Dra
Triadiati, MSi, dan Prof Dr Ir Alex Hartana, MSc selaku pembimbing yang
banyak memberi saran. Ungkapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada
bapak, amak, suami, anak-anak ku, kakak-kakak dan adik-adik ku, ponakanponakan ku, paman, serta seluruh keluarga atas segala doa dan kasih sayangnya.
Terima kasih juga penulis ucapkan pada Kementerian Pertanian melalui program
KKP3T tahun 2010 a/n Triadiati yang telah membiayai sebagian dari penelitian
ini.
Topik pengembangan marka molekuler untuk tipe seks pada jarak pagar
(Jatropha curcas) telah diseminarkan di Kasetsart University, Thailand pada acara
I-KUSTARS tanggal 27-28 Maret 2014. Semoga semua topik dalam karya ilmiah
ini bermanfaat.

Bogor, Juli 2014
Dasumiati

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

vi

DAFTAR GAMBAR

vii

DAFTAR LAMPIRAN

viii

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Ruang Lingkup Penelitian

11
1
2
3
3
4

2 TINJAUAN PUSTAKA
Botani Tanaman Jarak Pagar
Potensi Tanaman Jarak Pagar sebagai Biodiesel
Karakterisasi Tanaman
Determinasi Seks pada Tanaman

5
5
6
8
10

3 TIPE SEKS PADA BUNGA TANAMAN JARAK PAGAR (Jatropha
curcas)
Abstract
Pendahuluan
Bahan dan Metode
Hasil
Pembahasan
Simpulan

15
15
15
16
17
21
22

4 KARAKTER MORFOLOGI DAN PERKEMBANGAN JARAK PAGAR
(Jatropha curcas) ANDROMONOECIOUS
23
Abstract
23
Pendahuluan
23
Bahan dan Metode
24
Hasil
25
Pembahasan
31
Simpulan
34
5 KARAKTERISASI BUNGA DAN FENOLOGI JARAK PAGAR (Jatropha
curcas) ANDROMONOECIOUS
35
Abstract
35
Pendahuluan
35
Bahan dan Metode
36
Hasil
37
Pembahasan
43
Simpulan
47

6 PENGEMBANGAN MARKA MOLEKULER UNTUK KARAKTER TIPE
SEKS PADA JARAK PAGAR (Jatropha curcas) ANDROMONOECIOUS
48
Abstract
48
Pendahuluan
48
Bahan dan Metode
49
Hasil
51
Pembahasan
56
Simpulan
58
7 PENINGKATAN BUNGA HERMAPRODIT DENGAN PEMBERIAN
ZAT PENGATUR TUMBUH PADA JARAK PAGAR (Jatropha curcas)
ANDROMONOECIOUS
Abstract
Pendahuluan
Bahan dan Metode
Hasil
Pembahasan
Simpulan

60
60
60
62
63
67
72

8 PEMBAHASAN UMUM

73

9 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran

78
78
78

DAFTAR PUSTAKA

79

LAMPIRAN

87

RIWAYAT HIDUP

92

DAFTAR TABEL
3.1
3.2

3.3

4.1
4.2
4.3
5.1
5.2

6.1
6.2
6.3

6.4

6.5

7.1

8.1

Tipe seks individu tanaman koleksi jarak pagar di perkebunan
KIBI Cikampek dan KIJP Pakuwon
Kestabilan tipe seks dan jumlahnya pada tanaman hasil
perbanyakan vegetatif jarak pagar monoecious, andromonoecious,
dan trimonoecious selama musim berbunga pertama
Tipe seks dan percabangan pada tanaman hasil perbanyakan
generatif jarak pagar andromonoecious, monoecious, dan trimonoecious
Perbandingan karakter organ vegetatif pada jarak pagar andromonoecious dengan monoecious
Perbandingan karakter organ generatif pada jarak pagar andromonoecious dengan monoecious
Karakter perkembangan tanaman jarak pagar andromonoecious
dan monoecious
Karakteristik bunga jarak pagar andromonoecious dan monoecious
Persentase bunga mekar pada interval waktu tertentu berdasarkan
proses mekarnya pada jarak pagar andromonoecious dan
monoecious
Sekuen primer yang digunakan dalam penelitian pengembangan
marka molekular terkait karakter tipe seks pada jarak pagar
Hasil analisis menggunakan BLAST dari pita hasil amplifikasi
DNA jarak pagar andromonoecious dan monoecious
Tipe seks, jumlah cabang, dan pola pita hasil amplifikasi DNA
jarak pagar monoecious, andromonoecious, serta tanaman F1 hasil
persilangan dan resiprokalnya
Tipe seks, jumlah cabang, dan pola pita hasil amplifikasi DNA
tanaman F2 hasil persilangan jarak pagar monoecious dan
andromonoecious
Uji khi-kuadrat pola segregasi pita 100 dan 500 bp pada tanaman
F2 hasil persilangan jarak pagar monoecious dan andromonoecious
Korelasi karakter produksi dengan jumlah cabang pada jarak
pagar andromonoecious yang diberi perlakuan ZPT (kinetin, GA3,
dan IAA)
Nilai skor karakter-karakter kuantitatif dan kualitatif dari jarak
pagar andromonoecious untuk tanaman candidate plus

18

19

21
26
28
31
39

42
51
52

53

54

55

68
76

DAFTAR GAMBAR
1.1.
2.1.
3.1

3.2

4.1
4.2
4.3
4.4

4.5
4.6

5.1
5.2
5.3
5.4
5.5

6.1

6.2
7.1
7.2

Bagan alur penelitian karakterisasi dan peningkatan jumlah bunga
hermaprodit tanaman jarak pagar andromonoecious
Konsep gen model ABC dalam meregulasi pembentukan struktur
dasar bunga
Bunga dan tipe seks tanaman hasil perbanyakan vegetatif jarak
pagar andromonoecious, monoecious, trimonoecious, trimonoecious yang menampilkan monoecious
Profil tanaman hasil perbanyakan vegetatif jarak pagar andromonoecious, monoecious, trimonoecious aksesi Lampung, trimonoecious aksesi Banten umur 5 bulan
Profil jarak pagar andromonoecious dengan percabangannya dan
profil jarak pagar monoecious dengan percabangannya
Kecenderungan karakter vegetatif pada jarak pagar andromonoecious dan monoecious
Infloresen, rangkaian buah, buah, dan biji jarak pagar
andromonoecious, serta rangkaian buah jarak pagar monoecious
Jumlah infloresen yang dihasilkan jarak pagar andromonoecious
dan monoecious setiap bulan pada dua musim berbunga (Juli
2010-Juni 2011)
Proses perkecambahan biji jarak pagar andromonoecious 3 HST, 5
HST, 7 HST, 9 HST, 11 HST, dan 15 HST
Percabangan pada jarak pagar andromonoecious umur 1.5 bulan
dan 1 tahun, serta percabangan pada jarak pagar monoecious umur
1.5 bulan dan 1 tahun
Infloresen bunga jarak pagar andromonoecious dan monoecious
Struktur penyusun bunga hermaprodit, bunga betina, bunga jantan
jarak pagar
Fase perkembangan bunga jarak pagar andromonoecious dan anatomi kuncup bunga umur 3 hari setelah inisiasi
Tahapan mekar bunga hermaprodit
Polen viabel dan polen yang mulai berkecambah pada bunga
hermaprodit sebelum antera merekah, anatomi bunga hermaprodit
sebelum antesis, dan anatomi bunga betina setelah antesis
Hasil amplifikasi DNA jarak pagar monoecious, andromonoecious, F1 dan F2 hasil persilangan monoecious dengan andromonoecious menggunakan primer JA3
Percabangan pada tanaman tetua monoecious, andromonoecious,
dan F1 setelah terbentuknya cabang pertama dan umur satu tahun
Pengaruh kinetin, GA3, dan IAA terhadap jumlah infloresen pada
jarak pagar andromonoecious selama 10 minggu pengamatan
Pengaruh perlakuan ZPT terhadap percabangan infloresen bunga
jarak pagar andromonoecious

4
11

19

20
26
27
28

29
30

30
38
39
40
41

43

52
56
63
64

7.3

7.4

7.5

Pengaruh kinetin, GA3, dan IAA terhadap jumlah bunga
hermaprodit per infloresen, jumlah bunga hermaprodit per
tanaman, jumlah bunga jantan per infloresen, dan rasio bunga
hermaprodit terhadap bunga jantan per infloresen selama 10
minggu pengamatan
Pengaruh kinetin, GA3, dan IAA terhadap buah per infloresen,
jumlah buah per tanaman, berat biji per infloresen, dan berat 100
biji selama 10 minggu pengamatan
Buah jarak pagar andromonoecious dengan 3 ruang buah dan 4
ruang buah

65

66
66

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5

Data iklim di Dramaga, Bogor, Jawa Barat pada tahun 2011
Alur pembuatan preparat permanen dengan metode parafin
Alur pewarnaan safranin-fast green
Foto beberapa serangga pengunjung pada bunga tanaman jarak
pagar selama pengamatan
Data iklim di Bambu Apus, Kecamatan Pamulang, Kota
Tangerang Selatan

87
88
89
90
91

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Krisis energi yang sudah terjadi sejak tahun 1970-an dapat berupa
keterbatasan bahan baku dan dampak penggunaannya. Keterbatasan bahan baku
merupakan keterbatasan sumber daya energi fosil. Dampak penggunaan energi
fosil meningkatkan polusi lingkungan dan perubahan kondisi iklim (Srivastava et
al. 2011). Kedua hal ini merangsang upaya pengembangan minyak nabati sebagai
sumber energi terbaharukan (renewable energy) yang dapat mendukung upaya
pelestarian lingkungan hidup. Berdasarkan konsepnya, teknologi energi baru dan
terbarukan bukan merupakan sesuatu yang baru, karena sumber-sumber energi ini
berupa biomassa, terutama biomassa produk-produk tumbuhan.
Tujuan utama pengembangan energi minyak nabati adalah untuk
pemanfaatan tanaman penghasil minyak untuk pembangunan ekonomi pedesaan
dan lingkungan yang berkelanjutan, serta untuk membuat daerah pedesaan
mandiri energi, khususnya bahan bakar cair. Tujuan ini diharapkan dapat dicapai
tanpa menggusur tanaman pertanian lain dalam penggunaan lahan. Jarak pagar
(Jatropha curcas) merupakan salah satu tanaman yang dapat terpilih sebagai
penghasil minyak nabati utama (Openshaw 2000).
Jarak pagar sebagai sumber Bahan Bakar Nabati (BBN) yang potensial,
mempunyai banyak keunggulan dibandingkan sumber nabati lainnya. Tanaman ini
memiliki kemampuan adaptasi yang baik terhadap berbagai lingkungan (Heller
1996), toleran terhadap kekeringan, tahan terhadap hama dan penyakit,
pertumbuhannya cepat, serta masih dapat berproduksi pada lahan dengan
kesuburan rendah seperti lahan marginal (Openshaw 2000, Maes et al. 2009,
Mishra 2009, Yi et al. 2010) sehingga dapat menunjang usaha konversi lahan.
Oleh karena itu tanaman jarak pagar sangat berpeluang dikembangkan di
Indonesia, karena tersedia 49.53 juta ha sesuai untuk jarak pagar yang terdiri dari
14.28 juta hasangat sesuai, 5.53 juta ha cukup sesuai, dan sesuai marginal 29.72
juta ha yang belum dimanfaatkan dan dikelola dengan baik (Syakir 2010).
Pengembangan BBN sangat didukung oleh pemerintah. Berdasarkan
Perpres No. 5 tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional, dan Instruksi
Presiden No. 1 tahun 2006 yang antara lain menugaskan Kementerian Pertanian
untuk mendorong penyediaan tanaman termasuk memfasilitasi penyediaan benih
dan bibit, penyuluhan, serta pengintegrasian kegiatan pengembangan dan kegiatan
pasca panen. Organisasi nasional yang telah dibentuk adalah Tim Nasional
Pengembangan BBN dan kelompok-kelompok kerjanya yang disertai Keppres
No. 10 tahun 2006 (http://www.esdm.go.id/regulasi/perpres/cat_view/64-regulasi/
229-peraturan-presiden/232-tahun-2006.html).
Peraturan-peraturan ini tidak serta-merta dapat melancarkan pertanian jarak
pagar dalam menghasilkan produksi yang tinggi. Produksi yang tinggi dapat
dicapai apabila menggunakan tanaman hasil pembibitan dari biji (benih).
Tanaman dari biji ini memiliki kelebihan, yaitu sistem perakaran yang baik, hidup
lama, tahan kering, dan produktivitasnya stabil dibandingkan tanaman yang
berasal dari stek. Tanaman jarak pagar yang berasal dari biji juga sangat baik

2
untuk perkebunan jangka panjang dalam memproduksi minyak (Heller 1996).
Akan tetapi pengembangan jarak pagar belum didukung oleh ketersediaan benih
bermutu dengan potensi produksi yang tinggi (Yoga et al. 2007). Produksi biji
pada jarak pagar sangat terkait dengan pembungaan.
Jarak pagar memiliki pembungaan yang cukup menarik, yaitu dapat
menghasilkan bunga jantan dan betina atau hermaprodit pada infloresen yang
sama. Tanaman yang menghasilkan bunga jantan dan betina pada individu
tanaman yang sama disebut monoecious, sedangkan tanaman yang menghasilkan
bunga jantan dan hermaprodit pada individu tanaman yang sama disebut
andromonoecious (Dellaporta & Urrea 1993). Monoecious pada tumbuhan hanya
sekitar 10% (Lebel-Hardenack & Grant 1997), tetapi tanaman jarak pagar pada
umumnya adalah monoecious (Alam et al. 2011). Tipe seks andromonoecious
yang menghasilkan bunga hermaprodit dan jantan masih jarang ditemukan, dan
belum tereksplorasi pada tanaman jarak pagar.
Jarak pagar yang dikembangkan selama ini adalah jarak pagar monoecious.
Jumlah bunga betina per infloresen dan penyerbukan sendiri pada jarak pagar
monoecious menjadi kendala dalam pengembangan tanaman jarak pagar. Jumlah
bunga betina yang dihasilkan berkisar 5 bunga dalam satu infloresen (Wijaya et
al. 2009) dengan rasio terhadap bunga jantan sekitar 1:29 (Raju & Ezradanam
2002). Tanaman jarak pagar monoecious cenderung menyerbuk silang (cross
pollinated) (Hartati 2009), sehingga terjadi keragaman benih (terjadi rekombinasi
gen) dan tanaman yang dihasilkan tidak sama dengan tetuanya (Cholid et al.
2012). Penyerbukan silang sangat bergantung pada keberadaan polinator,
akibatnya keberhasilan pembentukan buah juga sangat bergantung pada polinator.
Jika polinator tidak ada, maka bunga tidak berkembang menjadi buah.
Jarak pagar andromonoecious menghasilkan bunga jantan dan hermaprodit
pada infloresen yang sama. Bunga hermaprodit yang dihasilkan jarak pagar
andromonoecious ini lebih berpeluang melakukan penyerbukan sendiri (self
pollination) (Hartati 2009). Penyerbukan sendiri berpeluang menghasilkan benih
yang lebih seragam dan tanaman yang memiliki karakter yang sama dengan
tetuanya. Berdasarkan penelitian pendahuluan persentase bunga menjadi buah
(fruit set) pada jarak pagar andromonoecious dapat mencapai 100%. Pada musim
kemarau, tanaman jarak pagar andromonoecious dapat memproduksi bunga
hermaprodit dan buah mencapai 15 buah per infloresen, sedangkan tanaman
monoecious sebagian besar tidak berbunga.
Perumusan Masalah
Pengembangan tanaman jarak pagar dalam menghadapi krisis energi dapat
menjadi sumber energi alternatif BBN yang ramah lingkungan dan meningkatkan
perekonomian masyarakat. Ada beberapa kendala dalam pengembangan jarak
pagar terutama yang berhubungan dengan pembungaan untuk menghasilkan
produksi tinggi dan stabil, serta benih yang seragam.
Jarak pagar memiliki tiga tipe seks bunga yaitu jantan, betina, dan atau
hermaprodit pada individu yang sama. Oleh karena itu jarak pagar memiliki
beberapa tipe seks individu tanaman, namun tipe seks yang umum ditemukan
adalah jarak pagar monoecious dengan bunga jantan dan betina pada infloresen
yang sama. Bunga betina pada jarak pagar monoecious menjadi faktor pembatas

3
dalam hal produksi karena jumlahnya per infloresen rendah dan penyerbukan
sangat bergantung pada polinator sehingga cenderung mengalami penyerbukan
silang yang menyebabkan keragaman benih.
Bunga hermaprodit yang dimiliki jarak pagar andromonoecious sangat
berpeluang untuk mengatasi kendala pengembangan jarak pagar, terutama yang
terkait dengan tingkat produksi dan penyediaan benih. Untuk itu perlu dilakukan
eksplorasi terhadap tanaman jarak pagar berdasarkan tipe pembungaannya.
Tanaman jarak pagar yang menghasilkan bunga hermaprodit (jarak pagar
andromonoecious) perlu diteliti lebih lanjut tentang karakter morfologi dan
molekuler, konsistensi berbunga hermaprodit, pewarisan sifat berbunga
hermaprodit, biologi bunga, sampai upaya peningkatan jumlah bunga
hermaprodit.
Tujuan Penelitian

1.

2.
3.
4.
5.

Tujuan penelitian ini adalah untuk :
Mengeksplorasi jarak pagar berdasarkan tipe seks bunga pada populasi jarak
pagar yang ditanam di Kebun Industri Bukit Indah (KIBI) Cikampek and
Kebun Induk Jarak Pagar (KIJP) Pakuwon dan menganalisis kestabilan tipe
seks tersebut.
Menganalisis karakter (karakterisasi) jarak pagar andromonoecious melalui
pendekatan morfologi dan pertumbuhan.
Menganalisis karakter bunga dan fenologi jarak pagar andromonoecious.
Mengembangkan marka molekuler terkait dengan tipe seks pada jarak pagar
menggunakan marka molekuler expressed sequence tag (EST).
Mendapatkan teknologi peningkatan pembentukan bunga hermaprodit dengan
menggunakan zat pengatur tumbuh pada tanaman jarak pagar andromonoecious.
Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini dapat menjadi dasar bagi penelitian selanjutnya dalam
hal pengembangan tanaman jarak pagar untuk menunjang pengembangan BBN.
Karakter-karakter spesifik pada tiap tipe seks jarak pagar dapat digunakan untuk
mendeteksi tipe seks yang dihasilkan oleh tanaman jarak pagar lebih dini.
Tanaman yang menghasilkan bunga hermaprodit (andromonoecious) sudah dapat
diketahui sejak masih anakan dan dapat dikembangkan lebih lanjut untuk
memperoleh produksi yang tinggi. Pembentukan biji dapat dipelajari melalui
pengamatan fenologi bunga, sehingga proses untuk mendapat benih yang
berkualitas dapat diketahui dan dikembangkan sesuai dengan proses
pembentukannya. Marka molekuler yang membedakan antara jarak pagar
andromonoecious dengan monoecious dapat dikembangkan untuk menganalisis
kandidat gen yang ikut mengendalikan tipe seks pada jarak pagar dan dapat
digunakan dalam pemuliaan tanaman jarak pagar. Selain itu, dari penelitian ini
dapat diperoleh teknik peningkatan bunga hermaprodit pada tanaman jarak pagar
andromonoecious.
Berdasarkan latar belakang, tujuan, dan manfaat penelitian, maka terdapat
beberapa novelty dari penelitian ini. Pertama, karakteristik jarak pagar

4
andromonoecious yang masih belum ada informasinya yaitu karakter morfologi
dan fenologi. Kedua, penemuan jarak pagar andromonoecious yang memiliki tipe
seks yang stabil. Ketiga, teknik peningkatan bunga hermaprodit pada jarak pagar
andromonoecious.
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini terdiri dari lima tahap yang dimulai dari analisis tipe seks
pada pembungaan tanaman jarak pagar sampai pada peningkatan bunga
hermaprodit pada jarak pagar andromonoecious. Alur penelitian dapat dilihat pada
Gambar 1.1.
TIPE SEKS PADA BUNGA TANAMAN JARAK PAGAR JARAK PAGAR
DAN KESTABILANNYA

KARAKTERISASI

KARAKTERISASI MORFOLOGI DAN
PERTUMBUHAN

KARAKTERISASI BUNGA DAN
FENOLOGI

PENGEMBANGAN MARKA
MOLEKULER UNTUK
KARAKTERISASI JARAK PAGAR
ANDROMONOECIOUS

PENINGKATAN JUMLAH
BUNGA HERMAPRODIT
PADA JARAK PAGAR
ANDROMONOECIOUS

KARAKTER JARAK PAGAR
ANDROMONOECIOUS DAN
PENINGKATAN BUNGA
HERMAPRODITNYA

Gambar 1.1 Bagan alur penelitian karakterisasi dan peningkatan jumlah bunga
hermaptodit tanaman jarak pagar andromonoecious

5

2 TINJAUAN PUSTAKA

Botani Tanaman Jarak Pagar
Jarak pagar (J. curcas L.) termasuk ke dalam famili Euphorbiaceae. Jarak
pagar merupakan tanaman tropis asli Meksiko dan Amerika Tengah (Mishra
2009). Jarak pagar banyak dibudidayakan di Amerika Tengah, Amerika Selatan,
Asia Tenggara, India dan Afrika (Gubitz et al. 1999). Tanaman ini mungkin
didistribusikan oleh pelaut Portugis melalui Kepulauan Tanjung Verde dan
Guinea Bissau ke negara-negara lain di Afrika dan Asia (Heller 1996). Di
Indonesia, tanaman ini juga dikenal dengan nama jarak budeg, jarak gundul, atau
jarak Cina.
Jarak pagar merupakan tanaman berkayu dengan batang berbentuk bulat
dan mengandung banyak getah. Tinggi tanaman dapat mencapai 6 meter dan
mampu hidup sampai 50 tahun. Kulit batang bewarna coklat pucat, tipis, dan
cenderung mudah terkelupas. Batang memiliki percabangan yang tidak teratur dan
berkembang ke arah atas. Daun tunggal dengan kedudukan berselang seling
sepanjang batang. Daun memiliki tangkai (petiolus) dengan panjang 2-20 cm.
Helaian daun berbentuk palmate atau menjari dengan sisi berlekuk-lekuk
sebanyak 3-5 buah, lebar dengan ukuran 12.5-18 cm × 11-16 cm. Apeks (ujung)
daun berbentuk acuminate dan margin (pinggiran) bergelombang (Jones &
Csurhes 2008).
Bunga tanaman jarak pagar adalah bunga majemuk berbentuk malai dengan
warna kuning kehijauan. Bunga berkelamin tunggal (unisexual), kadang-kadang
hermaphrodit. Bunga betina memiliki ovarium yang terdiri dari 3 lokus, berbentuk
ellips dengan diameter 1.5-2 mm. Sepal bunga betina lebih besar dari bunga
jantan, yaitu sampai 18 mm. Bunga jantan memiliki 10 stamen (benang sari)
tersusun dalam dua lingkaran. Jumlah bunga jantan 4-5 kali lebih banyak daripada
bunga betina atau bahkan lebih. Buah berbentuk buah kendaga atau kapsul, oval
atau bulat telur, diameter 2-4 cm. Permukaan kulit buah tidak berbulu (gundul),
berwarna hijau ketika masih muda dan bewarna kuning kecoklatan setelah tua.
Buah terbagi menjadi 3 ruang yang masing-masing memiliki 1 biji. Biji berbentuk
bulat lonjong, berwarna coklat kehitaman dengan ukuran panjang 2 cm, tebal 1
cm, dan berat 0.4-0.6 gram/biji (Jones & Csurhes 2008). Tanaman ini mulai
menghasilkan buah pada usia 4-5 bulan dan mencapai produksi biji maksimum
sekitar tiga tahun (Heller 1996).
Tanaman jarak pagar dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan oleh
masyarakat. Semua bagian tanaman digunakan dalam pengobatan tradisional,
sehingga memiliki aplikasi yang menjanjikan baik dalam bidang kedokteran
(Haller 1996). Kulit batang mengandung tannin sehingga berkhasiat obat, minyak
atau getah yang dihasilkannya dapat menyembuhkan luka dan penyakit-penyakit
kulit seperti infeksi jamur dan juga meringankan penyakit akibat rematik. Daun
dapat dimanfaatkan untuk makanan ulat sutra, sebagai bahan antiseptik setelah
proses kelahiran, serta menyembuhkan batuk atau bersifat antiradang. Bunga
dapat menarik lebah sehingga tanaman ini memiliki potensi produksi madu.
Daging buahnya bisa dimanfaatkan untuk pupuk hijau dan produksi biogas,
sementara bijinya untuk pakan ternak (dari varietas tak beracun). Manfaat yang

6
terpenting adalah minyak kental yang dikandung oleh biji jarak pagar dapat
digunakan sebagai pengganti solar atau minyak tanah, serta untuk pembuatan
sabun dalam industri kosmetik (Openshaw 2000). Aplikasi komersial pertama
jarak pagar dilaporkan dari Lisbon, minyak jarak pagar impor dari Cape Verde
digunakan untuk produksi sabun dan lampu. Bahkan saat ini, jarak pagar terutama
dibudidayakan untuk produksi minyak sebagai pengganti bahan bakar (Gubitz et
al. 1999).
Tanaman jarak pagar tidak memerlukan syarat tumbuh yang khusus.
Tanaman ini secara luas ditanam di daerah tropis sebagai pagar hidup di sekitar
ladang dan desa-desa. Jarak pagar mudah beradaptasi di lingkungan termasuk
pada kondisi lingkungan yang kritis dan marginal, tanaman ini juga bisa ditanam
untuk reboisasi wilayah terkikis (Heller 1996). Jarak pagar mampu hidup pada
ketinggian 0-2000 m dpl, curah hujan 300-1200 mm per tahun, dan suhu berkisar
antara 18-30oC. Pada daerah dengan suhu rendah (35oC) dapat menyebabkan gugur
daun dan bunga, buah menjadi kering sehingga produksi tanaman ini menurun.
Jarak pagar dapat tumbuh pada daerah yang kurang subur tetapi harus memiliki
drainase yang baik, tidak tergenang, dan pH tanah 5.0-6.5 (Prihandana &
Hendroko 2006). Selain itu, tanaman ini dapat tumbuh dengan baik pada lahan
kering. Aksesi-aksesi jarak pagar yang tahan terhadap kekeringan tidak
menunjukkan perbedaan pertumbuhan dengan penyiraman yang berbeda pada
interval waktu penyiraman mulai dari 10 sampai 30 hari sekali (Behera et al.
2010).
Potensi Tanaman Jarak Pagar sebagai Biodiesel
Kenaikan harga bahan bakar minyak (BBM) yang berbasis fosil pada tahun
2005 sempat menyentuh angka lebih dari 70 US dollar per barel. Berbagai
prediksi memperkirakan bahwa kenaikan harga tersebut bukanlah akhir dari
episode kenaikan BBM fosil, melainkan tahap awal yang akan terus diikuti oleh
kenaikan harga di tahun-tahun berikutnya, seperti yang terjadi pada pertengahan
tahun 2013. Kenaikan harga BBM disebabkan oleh cadangan dan bahan baku
BBM yang kian menipis atau bahkan habis. Peristiwa ini menjadi momentum
penting bagi pengembangan energi alternatif pengganti BBM (Tim Nasional
Pengembangan BBN 2002).
Bahan bakar nabati memiliki perbedaan yang cukup jauh dengan BBM,
terutama dari sumber dan dampak penggunaannya. Bahan bakar nabati
membutuhkan bahan baku biomassa tumbuhan sehingga lebih berbasis pada
industri perkebunan dan pertanian, sedangkan BBM berasal dari fosil yang
terbentuk dari tanaman serta hewan mikroskopis selama ratusan juta tahun. Basis
BBN lebih ditekankan pada budidaya energi (energy farming), bukan berburu
energi (energy hunting) seperti halnya yang dilakukan pada pengolahan BBM.
Energy farming mengandung pola pikir yang lebih mengedepankan pengumpulan
dan penyimpanan energi matahari yang dapat diperbaharui dengan sendirinya (self
sustainable) dan tentunya tidak merusak lingkungan karena bebas polusi.
Penggunaan minyak nabati dapat mengurangi emisi gas rumah kaca (Achten et al.
2008, Sharma et al. 2009). Oleh karena itu energy farming berarti berfikir tentang
membudidayakan energi melalui tumbuhan hijau yang kemudian dikenal sebagai

7
energi hijau (green energy), seperti budidaya tanaman jarak pagar untuk bahan
baku BBN (Tim Nasional Pengembangan BBN 2002).
Berdasarkan hasil penelitian Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi
tahun 2006, jarak pagar merupakan salah satu jenis tanaman di Indonesia yang
dapat digunakan untuk pengembangan BBN. Minyak yang diperoleh setelah
transesterifikasi dapat digunakan sebagai biofuel dalam mesin diesel. Biji jarak
pagar dengan testanya mengandung 20-40% minyak nabati, namun bagian inti biji
tanpa testa dapat mengandung 45-60% minyak kasar. Berdasarkan analisis
terhadap komposisi asam lemak dari 11 provenans jarak pagar, diketahui bahwa
asam lemak yang dominan adalah asam oleat, asam linoleat, asam stearat, dan
asam palmitat. Komposisi asam oleat dan asam linoleat bervariasi, asam stearat
dan asam palmitat merupakan asam lemak jenuh dengan komposisi yang relatif
tetap (Heller 1996).
Minyak dari biji jarak pagar memiliki prospek menghasilkan biodiesel.
Bahan tersisa setelah ekstraksi minyak (press cake) juga berpotensi sebagai pakan
ternak terutama jika menggunakan kultivar yang tidak beracun, dan proses
detoksifikasi murah telah berhasil dikembangkan. Tanaman ini juga telah
diusulkan sebagai komoditas yang dapat diperdagangkan untuk kredit karbon.
Nilai ekonomi potensial dari suatu industri perkebunan jarak pagar dibandingkan
dengan spesies lain seperti Pongamia pinnata, merupakan biofuel yang potensial
dengan potensi keuntungan industri mencapai $337-$396 juta per tahun (Jones &
Csurhes 2008).
Beberapa negara yang miskin sumber daya BBM, seperti India, Tanzania
dan Gambia telah lama mengembangkan tanaman jarak pagar sebagai pengganti
kerosin (minyak tanah) untuk kompor dan lampu. Indonesia dalam targetnya pada
tahun 2010 sudah siap memasuki generasi kedua pemakaian BBM dan BBN, yaitu
pemakaian BBM campur BBN (1:1) (Tim Nasional Pengembangan BBN 2002).
Pengembangan pemanfaatan tanaman jarak pagar sebagai sumber bahan
bakar alternatif terbarukan sangat potensial, karena tanaman ini mempunyai
banyak keunggulan dibandingkan sumber nabati lainnya. Selain memiliki
kandungan minyak yang tinggi, jarak pagar relatif mudah dibudidayakan. Jarak
pagar tumbuh dengan baik pada kondisi kering dengan curah hujan rendah, pada
lahan dengan kesuburan rendah yaitu lahan marginal atau lahan kritis sehingga
dapat menunjang usaha konversi lahan. Oleh karena itu budidaya tanaman jarak
pagar tidak berkompetisi dalam pemanfaatan lahan jika dibandingkan dengan
tanaman pangan dan perkebunan (kelapa sawit atau tebu) (Sharma et al. 2009).
Sifat ini memberikan peluang yang besar untuk dikembangkan, karena Indonesia
masih memiliki lahan marginal yang cukup luas dan belum dimanfaatkan sebagai
lahan pertanian.
Selain kandungan minyak dan budidayanya, jarak pagar juga memiliki
banyak kegunaan sehingga memperkuat potensi tanaman ini untuk dikembangkan.
Beberapa contoh kombinasi penggunaan jarak pagar yang penting adalah
kombinasi kegunaan sebagai pengendalian erosi dan produksi minyak, kombinasi
penggunaan minyak sebagai pengganti solar dan untuk produksi sabun.
Kombinasi penggunaan ini akan memperbaiki kondisi kehidupan rakyat dan akan
menawarkan tambahan penghasilan di daerah pedesaan. Jarak pagar merupakan
tanaman yang tidak diakses oleh ternak, dapat tumbuh tanpa perlindungan, dan
dapat digunakan sebagai pagar untuk ladang.

8
Karakterisasi Tanaman
Karakterisasi merupakan proses mencari ciri spesifik yang dimiliki oleh
tumbuhan serta digunakan untuk membedakan antar jenis dan antar individu
dalam satu jenis suatu tumbuhan. Identitas atau identifikasi suatu tumbuhan dapat
dilakukan dengan cara karakterisasi. Mengidentifikasi tumbuhan berarti
mengungkapkan atau menetapkan identitas atau jati diri suatu tumbuhan, yang
nantinya akan ditentukan namanya yang benar dan tempatnya yang tepat dalam
suatu sistem (Tjitrosoepomo 1993). Dari hasil identifikasi banyak karakter yang
bisa dijadikan sumber informasi untuk membedakan antar jenis atau spesies serta
tipe seks tumbuhan. Sumber informasi yang dapat digunakan dalam membedakan
antara satu jenis tumbuhan dengan jenis lain adalah informasi struktur, informasi
kimia, informasi kromosom, dan informasi sistem penangkaran atau breeding
(Hartono 1989).
Informasi struktur. Informasi struktur yang dapat digunakan mengenal
keragaman tumbuhan meliputi struktur organ vegetatif (anatomi dan morfologi)
dan struktur organ generatif (anatomi dan morfologi). Pada organ vegetatif dapat
digali informasi, seperti bentuk habit, bentuk batang, sistem perakaran, sistem
percabangan, bentuk daun, jaringan pembuluh, bentuk stomata pada daun, bentuk
dan jumlah lapisan sel epidermis, bentuk trikom, jumlah lapisan sel tunika-korpus,
susunan sel sklerenkim. Informasi pada organ generatif meliputi bunga, buah dan
biji, seperti jenis bunga, bentuk bunga, kelengkapan bunga, dan karakter-karakter
dari bagian-bagian bunga (calyx, corolla, epicalyx) dan kelamin bunga
(androecium dan gynoecium), bentuk buah, jenis buah, tipe plasenta, jumlah
ruang buah, bentuk biji, bentuk dan kedudukan embrio, jumlah dan kedudukan
kotiledon, dan sebagainya (Hartono 1989).
Karakterisasi secara morfologi telah banyak dilakukan pada tanaman jarak
pagar monoecious. Karakterisasi morfologi sering dikaitkan dengan pencarian
candidate plus tanaman jarak pagar, seperti yang dilakukan Sunil et al. (2008) dan
Mishra (2009) yang membuat kriteria morfologi tanaman jarak pagar dan
memberi nilai atau skor untuk masing-masing kriteria tersebut. Karakter yang
dinilai adalah tinggi tanaman, diameter kanopi, jumlah cabang, dan karakterkarakter produksi seperti jumlah buah, jumlah biji yang dihasilkan. Kegiatan ini
dilajutkan oleh Sunil et al. (2013) dengan melakukan deskripsi minimal untuk
karakterisasi dan evaluasi plasma nutfah jarak pagar dalam perbaikan tanaman.
Hartati et al. (2009) telah mengamati keragaman morfologi jarak pagar di kebun
percobaan Pakuwon Sukabumi.
Informasi kimia. Informasi kimia dikenal juga dengan kemotaksonomi
tumbuhan, kemosistematik atau fitokimia. Informasi kimia meliputi hasil
metabolisme primer, metabolisme sekunder, DNA, RNA, dan protein. Hasil
metabolisme primer adalah lemak, protein, karbohidrat, gula, dan asam amino.
Hasil metabolisme sekunder seperti vitamin, zat pengatur tumbuh endogen,
senyawa alkaloid, fenolik, glukosin, terpen, asam amino tertentu, dan lain-lain.
Hasil metabolisme sekunder ini dapat berupa ikatan yang tidak dijumpai pada
semua jenis tumbuhan (Hartono 1989).
Karakterisasi secara kimia pada tanaman jarak pagar dilakukan pada
umumnya untuk melihat kandungan lemak atau minyak yang dapat dimanfaatkan
sebagai biodiesel. Hampir semua penelitian karakterisasi jarak pagar terfokus

9
pada kandungan minyak biji, diantaranya Openshaw (2000), Sunil et al. (2008),
dan Mishra (2009). Selain itu, analisis kandungan toksin (Tanya et al. 2011),
fisikokimia (Parthiban et al. 2011), dan alelopati (Rejila & Vijayakumar 2011)
pada jarak pagar telah dilakukan.
Informasi kimia untuk mengidentifikasi tumbuhan meliputi DNA, RNA,
protein, dan genetik. Perbedaan genetik tentu saja akan menyebabkan perbedaan
tumbuhan baik dari morfologi maupun jenisnya. Perubahan genetik dapat terjadi
akibat adanya perubahan lingkungan, perubahan ini menyebabkan mutasi yang
dapat diekspresikan secara fenotipik atau tidak. Pendekatan molekuler merupakan
pendekatan yang tepat untuk menganalisis keragaman, di mana penanda ini
langsung berintegrasi dengan genetik dan menggambarkan genom yang
sesungguhnya, sebagai dasar penanda adalah polimorfisme protein dan DNA.
Penanda molekuler dapat mendeteksi variasi genetik pada tingkat jaringan atau
seluler dan polimorfisme tanpa dipengaruhi oleh faktor lingkungan (Tanskley
1983). Terdapat berbagai macam penanda DNA yang digunakan dalam analisis
keragaman tanaman jarak pagar, diantaranya Random Amplified Polymorphyc
DNA (RAPD) (Basha et al. 2007, Gangopadhyay et al. 2007, Gupta et al. 2008,
Surahman et al. 2009), Inter Simple Sequence Repeats (ISSR) (Kumar et al.
2009), dan Simple Sequence Repeats (SSR) (Whankaew et al. 2011).
Pengembangan marka molekuler selalu dilakukan oleh para peneliti untuk
mengidentifikasi keragaman tanaman jarak pagar, diantaranya pengembangan
marka molekuler EST-SSR. Expressed sequence tag (EST) merupakan sekuen
nukleotida pendek yang digunakan untuk mengidentifikasi sebuah gen yang
diekspresikan. Meskipun sekuen EST hanya 200 hingga 500 nukleotida, tetapi
cukup untuk mengidentifikasi DNA komplementer (cDNA). Wen et al. (2010)
mengembangkan marker ETS-SSR dan genomic-SSR untuk mengakses diversitas
genetik jarak pagar. Yadav et al. (2011) mengembangkan marker EST-derived
SSR dalam mengkaji perkembangan, karakterisasi, polimorfisme, dan
transferability pada spesies atau genus jarak pagar. Namun penggunaan EST
belum dikembangkan dalam mengidentifikasi tanaman jarak pagar berdasarkan
tipe seks.
Informasi kromosom. Informasi kromosom sebagai informasi penting
dalam sistematika tumbuhan diantaranya adalah jumlah kromosom, bentuk
kromosom, sifat kromosom, serta struktur kromosom. Informasi ini dapat
digunakan untuk membedakan antar sepesies dalam satu genus atau di bawah
spesies. Sasikala dan Paramathma (2010) melakukan studi terhadap kromosom
genus Jatropha, dari 10 spesies yang digunakan 7 spesies memiliki jumlah
kromosom 2n=22 sedangkan 3 spesies lainnya memiliki jumlah kromosom 2n=20.
Carvalho et al. (2008) meneliti ukuran genom, komposisi dasar dan karyotipe J.
curcas. Kariotipe J. curcas terdiri dari 22 kromosom metasentrik dan
submetasentrik relatif kecil yang ukurannya berkisar 1.71-1.24 pM.
Informasi sistem penangkaran. Informasi sistem penangkaran berupa
informasi sistem perkawinan. Sistem penangkaran ada dua, yaitu penangkaran
dalam (inbreeder) dan penangkaran luar (outbreeder). Inbreeder yaitu tumbuhan
yang sebagian besar atau secara keseluruhan dihasilkan oleh proses penyerbukan
sendiri. Outbreeder yaitu tumbuhan yang dihasilkan dari proses penyerbukan
silang di alam. Dari hasil penangkaran ini nantinya akan ditemukan suatu spesies
hibrida (Allard 1999).

10
Beberapa penelitian terhadap penyerbukan dan persilangan jarak pagar juga
telah dilakukan. Tanaman jarak pagar yang umumnya memiliki tipe seks
monoecious dengan bunga betina dan jantan pada infloresen yang sama
memungkinkan terjadinya penyerbukan sendiri atau penyerbukan silang
tergantung pada polinatornya. Kaur et al. (2011) mengamati sistem breeding
tanaman jarak pagar di India dan melihat pengaruhnya pada fruit set. Ahoton dan
Quenum (2012) meneliti potensi hibridisasi pada sembilan aksesi jarak pagar yang
berasal dari tiga benua (Afrika, Asia, dan Amerika).
Determinasi Sex pada Tanaman
Determinasi atau penentuan seks pada tanaman berbunga adalah proses
perkembangan fundamental yang penting secara ekonomis (Guo et al. 2010).
Secara umum, ada tiga cara penentuan seks pada angiospermae yaitu pada
individu bunga, individu tanaman, dan populasi tanaman. Berdasarkan individu
bunga, tipe seks bunga adalah hermaprodit (biseksual), betina, dan jantan.
Berdasarkan individu tanaman, tipe seks adalah hermaprodit, monoecious,
dioecious, gynoecious, androecious, gynomonoecious, andromonoecious, dan
trimonoecious (polygamous). Berdasarkan populasi tanaman, tipe seks adalah
hermaprodit, monoecious, dioecious, gynodioecious, androdioecious, dan
trioecious (subdioecious) (Dellaporta & Urrea 1993).
Tipe seks andromonoecious dihipotesiskan merupakan suatu mekanisme
yang memungkinkan tanaman untuk mandiri dalam mengalokasikan fungsi betina
dan jantan. Jika produksi bunga jantan merupakan suatu mekanisme untuk
mengatur alokasi untuk fungsi betina (misalnya produksi buah), maka spesies
andromonoecious memiliki peluang yang besar untuk menghasilkan buah.
Karakter bagian-bagian bunga (ukuran bunga, lebar ovarium,