Kandungan karbon nitrogen dan inisiasi meristem floral sebagai penciri jenis kelamin bunga tanaman jarak pagar (jatropha curcas)
KANDUNGAN KARBON, NITROGEN, DAN INISIASI
MERISTEM FLORAL SEBAGAI PENCIRI JENIS KELAMIN
BUNGA TANAMAN JARAK PAGAR (Jatropha curcas)
SITI AZIZAH NURROHMAH
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER
INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi Kandungan Karbon, Nitrogen,
dan Inisiasi Meristem Floral sebagai Penciri Jenis Kelamin Bunga Tanaman Jarak
Pagar (Jatropha curcas) 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 skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Pebruari 2015
Siti Azizah Nurrohmah
NIM G34100006
ABSTRAK
SITI AZIZAH N. Kandungan Karbon, Nitrogen, dan Inisiasi Meristem Floral
sebagai Penciri Jenis Kelamin Bunga Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas)
Dibimbing oleh TRIADIATI dan UTUT WIDYASTUTI.
Tanaman jarak pagar (Jatropha curcas) umumnya monoecious, namun
sangat jarang ditemukan tanaman jarak pagar andromonoecious dan
trimonoecious. Analisis penciri jenis kelamin bunga diperlukan untuk mengetahui
hubungannya dengan faktor fisiologis seperti kandungan C organik dan nitrogen.
Penelitian ini bertujuan menganalisis penciri jenis kelamin bunga melalui
kandungan C organik, nitrogen, dan inisiasi meristem floral pada tanaman jarak
pagar. Tanaman jarak pagar yang diamati yaitu trimonoecious asal bunga
hermaprodit, trimonoecious asal bunga betina, dan andromonoecious. Hasil
pengamatan menunjukan bahwa inisiasi meristem floral berkembang menjadi
meristem floral yang merupakan organ bunga. Nilai tertinggi hasil pengukuran
kandungan karbon organik dan nitrogen dimiliki oleh tanaman trimonoecious asal
betina yang berada pada fase generatif.
Kata kunci : Andromonoecoius, C organik, nitrogen, trimonoecious
ABSTRACT
SITI AZIZAH N. Content of C organic, Nitrogen, and Initiation of Floral
Meristem as an Marker Flower Sex of Plant Physic nut (Jatropha curcas)
Supervised by TRIADIATI and UTUT WIDYASTUTI .
Physic nut (Jatropha curcas) generally is monoecious plant. However,
very rarely occurs the andromonoecious and trimonoecious plant. Analysis of sex
flowers are needed to determine the relationship with physiological factors such as
the content of carbon organic and nitrogen. The aim of this study was to analyze
flower sex marker through carbon organic and nitrogen content and initiation
floral meristem in physic nut (Jatropha curcas). The plants were observed are
trimononoecious plant from the hermaphrodite flowers, trimonoecious plant from
female flowers, and andromonoecious plant. The result showed that initiation of
floral meristem became floral meristem have flower organ. The highest carbon
organic and nitrogen content were trimonoecious plant from female flower, on the
same time, it was in generative phase.
Keywords : Andromonoecious, C organic, nitrogen, trimonoecious.
KANDUNGAN KARBON, NITROGEN, DAN INISIASI
MERISTEM FLORAL SEBAGAI PENCIRI JENIS KELAMIN
BUNGA TANAMAN JARAK PAGAR (Jatropha curcas)
SITI AZIZAH NURROHMAH
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Biologi
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala
karunia dan ridho-Nya sehingga skripsi yang berjudul Kandungan Karbon,
Nitrogen, dan Inisiasi Meristem Floral Sebagai Penciri Jenis Kelamin Bunga
Tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas) berhasil diselesaikan. Penelitian ini
dilaksanakan sejak bulan Januari 2014 hingga Oktober 2014.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dr Triadiati MSi dan Ibu
Dr Utut Widyastuti MSi sebagai pembimbing, dan Ibu Dr Nunik Sri Ariyanti MSi
sebagai dosen penguji atas segala bimbingan, dukungan dan saran selama
berlangsungnya penelitian dan penulisan skripsi. Terima kasih penulis ucapkan
kepada semua pihak yang telah membantu selama penelitian ini. Ucapan terima
kasih penulis sampaikan kepada kedua orang tua, adik, keluarga, bapak Asep
laboran fisiologi tumbuhan, teman-teman Biologi 47 atas doa, dukungan, dan
semangatnya.
Skripsi ini belum sempurna, kritik dan saran yang membangun sangat
penulis harapkan. Semoga skripsi ini bermanfaat.
Bogor, Pebruari 2015
Siti Azizah Nurrohmah
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
METODE
2
Waktu dan Tempat
2
Bahan dan Alat
2
Metode
2
HASIL DAN PEMBAHASAN
4
SIMPULAN DAN SARAN
7
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
8
8
8
RIWAYAT HIDUP
10
DAFTAR TABEL
1 Kandungan Nitrogen, C organik, rasio C/N pada jarak pagar
2 Kondisi cuaca di lahan Cikabayan
5
6
DAFTAR GAMBAR
1 Hasil SEM calon bunga hermaprodit jarak pagar andromonoecious
4
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Di Indonesia terdapat berbagai jenis tanaman jarak antara lain jarak kepyar
(Ricinus communis), jarak bali (Jatropha podagrica), jarak ulung (Jatropha
gossypifolia) dan jarak pagar (Jatropha curcas) (Utomo 2008). Jarak pagar
(Jatropha curcas) telah lama dikenal oleh masyarakat sebagai salah satu tanaman
sumber energi alternatif yang sangat prospektif, dan dapat dimanfaatkan sebagai
biofuel. Minyak dari biji jarak pagar memiliki prospek menghasilkan biodiesel
dan bahan tersisa setelah ekstraksi minyak (press cake) juga berpotensi sebagai
pakan ternak.
Jarak pagar merupakan tanaman tropis asli Meksiko dan Amerika Tengah
(Mishra 2009) yang banyak dibudidayakan di Amerika Tengah, Amerika Selatan,
Asia Tenggara, India, dan Afrika (Gubitz et al. 1999). Tanaman ini dikenal dapat
tumbuh di daerah beriklim kering dan lahan marginal, namun tetap membutuhkan
air dan hara yang cukup untuk dapat berproduksi secara optimal (David et al.
2006). Utomo (2008) menyatakan untuk mendapatkan hasil produksi jarak pagar
yang optimal diperlukan syarat tumbuh tertentu seperti ketinggian tanam 500 m di
atas permukaan laut (dpl), suhu lebih dari 20oC, dan pH berkisar 5.5-6.5.
Tanaman jarak pagar termasuk famili Euphorbiaceae berupa perdu, batang
berkayu silindris, permukaan daun bagian bawah memiliki warna hijau pucat
dibanding permukaan daun bagian atas. Bunga tanaman jarak pagar adalah bunga
majemuk berbentuk malai dengan warna kuning kehijauan dan tanaman ini
merupakan monoecious (berumah satu), artinya bunga jantan dan bunga betina
terdapat dalam satu rangkaian pada satu tanaman yang sama (Hartati 2009).
Kondisi bunga yang uniseksual memberi peluang pada tanaman untuk melakukan
penyerbukan silang. Hartati dan Sudarsono (2013) menyatakan bahwa jarak pagar
ada yang berbunga hermaprodit dan juga menghasilkan bunga jantan sehingga
disebut tanaman andromonoecious. Sementara itu, ada jarak pagar yang
menghasilkan bunga hermaprodit, bunga jantan, dan bunga betina dalam satu
rangkaian disebut tanaman trimonoecious.
Wu et al. (2011) melaporkan bahwa pada tanaman jarak pagar monoecious
penentuan dan perkembangan jenis kelamin bunga terlihat pada fase-fase
perkembangan bunga, dimulai dari awal munculnya tonjolan bulat pada cabang
hingga bunga mulai mekar. Jenis kelamin bunga dapat dibedakan dalam
perkembangannya yang dilihat dari ada atau tidaknya diferensiasi pada meristem
floral. Selanjutnya, terdapat faktor fisiologis yang dipengaruhi oleh lingkungan
yang berdampak terhadap fase perkembangan dan pertumbuhan tanaman. Fasefase tersebut dapat dilihat dari pertumbuhan tajuk dan akar, pembungaan, dan
pembuahan (Liferdi et al. 2005).
Proses fisiologi yang terjadi pada bagian tanaman akan mempengaruhi
bagian tanaman yang lain yang tumbuh sampai batas tertentu yang hasilnya dapat
berupa kandungan C organik dan nitrogen. Karbon organik merupakan unsur
karbon yang salah satunya berperan sebagai sumber energi yang komponennya
sangat besar dalam bahan organik dan berfungsi dalam penyusunan struktur sel.
2
Begitupun dengan nitrogen (N) yang termasuk unsur hara makro yang dibutuhkan
oleh tanaman, dan diserap oleh akar untuk ditranspor ke daun melalui aliran
transpirasi. Selanjutnya N diubah menjadi asam amino dan akhirnya menjadi
protein (Gardner et al. 1985), sehingga rasio C/N merupakan indikator yang baik
bagi kualitas bahan organik tanaman. Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian
terkait hasil aktivitas fisiologi berhubungan atau tidak dengan penciri jenis
kelamin bunga, dan penentuan jenis kelamin bunga hermaprodit melalui inisiasi
meristem floral pada jarak pagar.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan menganalisis penciri jenis kelamin bunga melalui
kandungan C organik, nitrogen, dan inisiasi meristem floral pada tanaman jarak
pagar.
METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Fisiologi Tumbuhan Departemen
Biologi FMIPA IPB, Laboratorium SEM Widyasatwaloka Pusat Penelitian
Biologi LIPI Cibinong, Laboratorium Tanah dan Tanaman SEAMEO BIOTROP,
dan lahan tanah di Cikabayan IPB Bogor selama 10 bulan dari bulan Januari
hingga Oktober 2014
Bahan dan Alat
Bahan penelitian terdiri dari tanaman jarak pagar andromonoecious,
trimonoecious asal bunga hermaprodit dan betina, calon bunga jarak pagar
andromnoecious, H2SO4, K2Cr2O7, BaCl2, selenium, H3BO3 4%, mix indikator
(Bromocresol green dan Metil red), NaOH 4%, dan HCl 0.1 N. Alat yang
digunakan yaitu alat destilasi, pemanas dekstruksi, SEM, dan buret.
Metode
Pengamatan Morfologi Bunga jarak pagar
Morfologi tanaman jarak pagar diamati dari perbedaan ciri morfologi.
Pengamatan dilakukan dengan mengamati morfologi bunga dan jumlah bunga
betina dan jantan per malai.
Analisis C organik
Analisis ini menggunakan metode Walkley-Black (1934) yang dilakukan
di Laboratorium Tanah dan Tanaman SEAMEO BIOTROP. Sampel yang
3
digunakan yaitu daun dewasa (urutan daun ke 3-5) dari pucuk yang diambil pada
fase vegetatif untuk andromonoecious dan trimonoecious hermaprodit, fase
generatif untuk trimonoecious betina yang kemudian dikeringkan dan dihaluskan.
Sampel dilarutkan menggunakan akuades dalam labu ukur 250 ml. Kemudian
larutan dipipet berturut-turut sebanyak 5, 10, 15, 20, dan 25 ml, dan diencerkan
dengan akuades dalam labu ukur 100 ml. Larutan selanjutnya dipipet sebanyak 2
ml ke dalam erlenmenyer, ditambahkan 10 ml K2Cr2O7 1 N, 20 ml H2SO4 dan
didiamkan selama 20 menit. Setelah itu, 100 ml BaCl2 5% dimasukkan dan
didiamkan selama 24 jam hingga jernih, dan setiap analisis dilakukan 3 kali
ulangan. Perhitungan nilai C organik diperoleh dengan rumus,
%C organik = (MK2Cr2O7 - M H2SO4) x 0,003 x f X 100%
BKM
Keterangan : M
= normalitas x volume
f
= C yang teroksidasi
BKM = bobot kering
0,003 = valensi Cr yang teroksidasi
Analisis Nitrogen
Analisis kandungan nitrogen menggunakan metode Kjeldahl
(Tjondronegoro 1989) yang dilakukan melalui tiga tahap yaitu destruksi, destilasi,
dan titrasi. Sampel yang digunakan yaitu daun dewasa (urutan daun ke 3-5) dari
pucuk yang diambil pada fase vegetatif untuk andromonoecious dan
trimonoecious hermaprodit, fase generatif untuk trimonoecious betina kemudian
dikeringkan dan dihaluskan. Sampel sebanyak 0.2 gr, ditambahkan 0.2 gr
selenium dan 10 ml H2SO4 dan dimasukkan ke dalam tabung destruksi. Destruksi
dilakukan selama 90 menit hingga cairan menjadi jernih. Kemudian cairan
dimasukkan ke dalam labu destilasi, dan ditambahkan 10 ml air destilata, 10 ml
NaOH 40%. Hasil destilasi selanjutnya ditampung di gelas erlenmeyer yang berisi
10 ml H3BO3 4% dan 3 tetes mix indikator (bromocressol green dan metil red).
Destilasi dilakukan sampai cairan berwarna hijau. Kemudian dititrasi dengan
menggunakan HCl 0.1 N sampai titik akhir berwarna merah dan setiap analisis
dilakukan 3 kali ulangan. Volume HCl yang terpakai dimasukkan ke rumus
hingga diperoleh nilai kadar nitrogen.
%N = (C-B) x N HCl x 14) X 100%
gr sampel
Keterangan : C = ml HCl sampel
B = ml HCl blanko
Analisis SEM
Analisis tahap awal pembentukan bunga dilakukan terhadap calon bunga
berupa tonjolan kuncup bunga berumur dua hari dengan menggunakan SEM.
Preparasi sampel dilakukan dengan cara sampel (kuncup bunga) direndam dalam
caccodylate buffer selama 2 jam pada suhu 4°C. Kemudian sampel direndam
dalam glutaraldehide 2.5% selama 2 hari dan difiksasi dalam tannic acid 2%
selama 24 jam pada suhu 4°C. Kemudian dicuci dengan caccodylate buffer
sebanyak 4 kali per 5 menit. Sampel didehidrasi menggunakan alkohol bertingkat
(50%, 70%, 85%, 95%, dan 100%) masing–masing selama 20 menit, selanjutnya
dikeringkan dalam tert butanol sebanyak dua kali masing-masing selama 10 menit.
4
Proses freeze-drying sampel dilakukan selama 45 menit pada suhu -20°C. Proses
mounting (penataan) spesimen dilakukan di atas permukaan stub dan dilapisi
dengan emas murni. Sampel diamati menggunakan SEM (JSM-5000) dengan
perbesaran 350x.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pengamatan pada calon bunga andromonoecious yang dilakukan
menggunakan SEM ditunjukkan pada Gambar 1. Penentuan seks pada bunga jarak
pagar sudah dapat dilihat pada tahap awal inisiasi bunga, pemanjangan ujung
meristem floral akan memperlihatkan perbedaan tipe seks bunga (Dasumiati 2014).
P
a
a
Gambar 1 Hasil SEM calon bunga hermaprodit jarak pagar andromonoecious.
a: meristem floral, p: petal, s: stamen, c: karpel. Bars = 50 μm
Gambar 1 menunjukkan bahwa calon bunga pada jarak pagar
andromonoecious yang diamati memiliki jenis kelamin hermaprodit dilihat dari
sudah terbentuknya dua organ kelamin yaitu stamen yang merupakan organ
kelamin jantan dan karpel merupakan organ kelamin betina. Perkembangan dan
diferensiasi keduanya berlangsung secara bersamaan sehingga dalam satu bunga
terdapat dua organ kelamin (stamen dan karpel). Dasumiati (2014) melaporkan
jarak pagar tipe andromonoecious bersifat stabil yang akan menghasilkan bunga
jantan dan hermaprodit. Pembentukan bunga hermaprodit pada jarak pagar
merupakan interaksi faktor genetik dengan lingkungan (Hartati 2009). Kondisi
bunga hermaprodit ini memungkinkan terjadinya penyerbukan sendiri karena
memiliki dua organ kelamin pada satu bunga.
Organ–organ bunga sudah terbentuk sejak insiasi bunga. Terbentuknya
jenis kelamin bunga pada jarak pagar monoecious dilaporkan Wu et al. (2011),
terlihat di awal perkembangan bunga sudah terbentuk organ-organ berupa sepal,
petal, kelenjar, primordia stamen, dan meristem floral; pada bunga jantan maupun
5
betina. Pada fase berikutnya bunga jantan dan betina mulai menunjukkan
perbedaan perkembangan terutama pada meristem floral. Bunga betina pada
awalnya merupakan bunga biseksual, karena di awal perkembangan bunga ini
pada bagian meristem floral terbentuk tonjolan yang akan terdiferensiasi menjadi
karpel dan primordia stamen yang mengelilingi karpel. Pada fase selanjutnya
primordia stamen pada bunga betina tidak terdiferensiasi dan akan tereduksi.
Bunga jantan sejak awal perkembangan merupakan bunga uniseksual, karena di
awal perkembangan bunga ini meristem floral tidak membentuk tonjolan sehingga
tidak terdiferensiasi menjadi karpel. Pada fase selanjutnya primordia stamen pada
bunga jantan terdiferensiasi menjadi stamen.
Hasil analisis C organik dan nitrogen pada tanaman jarak pagar tertera
pada Tabel 1. Uji C organik/Nitrogen (C/N) ini merupakan uji untuk mengetahui
kandungan nitrogen dan karbon pada tanaman yang diamati.
Tabel 1 Rata-rata kandungan Nitrogen, C organik, rasio C/N pada jarak pagar
No
1
2
3
4
5
Jarak pagar
Fase
pertumbuhan
Vegetatif
Kandungan
nitrogen
(%)
28
Kandungan
C organik
(%)
52.74
Rasio
C/N
(%)
1.88
Trimonoecious asal
bunga hermaprodit 1
Trimonoecious asal
bunga hermaprodit 2
Andromonoecious 1
Andromonoecious 2
Trimonoecious asal
bunga betina
Vegetatif
32.67
53.56
1.64
Vegetatif
Vegetatif
Generatif
25.67
14
7
52.43
51.49
50.52
2.04
3.68
7.22
Jarak pagar yang diuji C/N menunjukkan bahwa trimonoecious asal bunga
betina memiliki rasio C/N tertinggi yaitu 7.22% dan terendah pada trimonoecious
asal bunga hermaprodit yang mempunyai nilai rasio 1.64%. Rasio ini
menunjukkan bahwa jarak pagar trimonoecious asal bunga betina memiliki
kandungan N yang rendah sehingga berada pada fase generatif yaitu sudah
terjadinya pembungaan. Berbeda dengan trimonoecious asal bunga hermaprodit
dan andromonoecious yang mempunyai kandungan N tinggi sehingga tanaman
lebih terpacu untuk pertumbuhan vegetatif. Nyoman et al. (2004) menyatakan
kandungan N rendah dan kandungan C yang tinggi akan mengakibatkan rasio C/N
menjadi tinggi. Hal ini yang merupakan faktor pendorong tanaman berbunga.
Kandungan N yang tinggi menyebabkan rasio C/N menjadi rendah. Kondisi
demikian menyebabkan waktu pembentukan bunga tanaman tertunda (Djumali
dan Machfud 2008). Liferdi et al. (2005) menyatakan bahwa rendahnya nisbah
C/N disebabkan tingginya kandungan N sehingga tanaman cenderung untuk
pertumbuhan vegetatif. Sementara peningkatan nisbah C/N pada fase generatif
lebih disebabkan karena terjadinya penurunan kandungan N.
Kandungan nitrogen yang rendah pada trimonoecious asal bunga betina
karena digunakan untuk pembelahan sel dan membentuk sel-sel baru. Nitrogen
yang diserap akar ini dialirkan melalui xilem ke bagian atas tanaman, sedangkan
karbon yang diperoleh dari hasil fotosintesis di daun ditranslokasikan melalui
floem ke bagian pucuk sebagai bahan untuk pembentukan bunga sehingga
6
tanaman berada pada fase generatif. Salisbury dan Ross (1992) menyatakan peran
utama nitrogen bagi tanaman adalah membentuk sel baru sehingga pertumbuhan
vegetatif seperti batang, cabang, dan daun terangsang. Nitrogen juga berperan
pada pembentukan klorofil, protein, lemak, dan senyawa organik lainnya.
Sementara itu, karbon merupakan sumber energi yang digunakan untuk proses
metabolisme. Karbon termasuk hara makro berperan penting dalam pembentukan
bahan organik tanaman. Tanaman mengambil unsur ini dari udara dalam bentuk
CO2 untuk bahan fotosintesis. Pada saat pembungaan atau pembuahan
memerlukan banyak zat hara terutama unsur nitrogen dan karbon (Darmawan dan
Baharsjah 1983).
Berdasarkan hasil analisis fisiologis tersebut (Tabel 1), tidak terdapat
hubungan dengan pembentukan jenis kelamin bunga sebagai penciri pada jarak
pagar. Meagher (2007) menyatakan bahwa tipe seks pada tumbuhan dipengaruhi
oleh beberapa faktor. Penentuan seks dikontrol oleh ekspresi gen seks, hormon
tanaman, serta faktor lingkungan yang dapat memodulasi ekspresi gen penentuan
seks. Selain itu, sistem penentuan seks berhubungan erat dengan proses evolusi
tipe seks dan kromosom seks. Sistem penentuan seks telah berevolusi mulai dari
hermaprodit, kemudian monoecious dengan bunga jantan dan betina terpisah pada
individu yang sama.
Pembungaan adalah suatu proses perkembangan yang kompleks yang
terdiri dari empat fase berurutan antara lain induksi bunga, inisiasi bunga,
pembukaan bunga, dan penuaan bunga (Nurnasari dan Djumali 2012). Jarak pagar
yang mengalami pembungaan hanya trimonoecious asal bunga betina yang
berumur empat bulan, menghasilkan bunga jantan sebanyak 12–15 per malai, dan
bunga betina berkisar 1-3 per malai. Jumlah bunga jantan 4-5 kali lebih banyak
dibanding bunga betina atau bahkan lebih (Dasumiati 2014) dengan periode
berbunga selama 20 hari. Bunga jarak pagar monoecious memiliki lama
pembungaan 15-20 hari (Raju dan Ezradanam 2002), dan 10-15 hari (Utomo
2008). Hartati (2011) menyatakan bahwa tanaman jarak pagar trimonoecious
menghasilkan bunga hermaprodit, jantan, dan betina. Namun untuk kemunculan
bunga hermaprodit tidak terjadi sepanjang tahun, tetapi lebih dominan pada
tanaman berumur lebih dari enam bulan. Selain itu, Dasumiati (2014) melaporkan
bahwa 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.
Tanaman jarak pagar trimonoecious asal bunga hermaprodit dan
andromonoecious tidak mengalami pembungaan hingga mencapai umur sembilan
bulan, kemungkinan dikarenakan terkait berbagai faktor lingkungan. Faktor
lingkungan tanaman akan mempengaruhi aktivitas fisiologi pada tanaman yang
berdampak terhadap fase-fase pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Unsurunsur iklim yang dapat mempengaruhi proses fisiologi adalah suhu udara,
kelembapan udara, curah hujan, panjang hari, dan intensitas cahaya (Liferdi et al.
2005). Menurut Hartati (2006) tidak terbentuknya bunga jarak pagar yang
berumur tiga bulan disebabkan karena faktor genetik dan faktor lingkungan
seperti kekurangan unsur hara pembentuk bunga, tingginya curah hujan, intensitas
cahaya, faktor fisiologis, dan umur tanaman yang kurang optimal.
7
Tabel 2 Kondisi cuaca di lahan Cikabayan
No
Bulan
Suhu Udara
(°C)
1 Januari
24,6
2 Pebruari
25,0
3 Maret
25,6
4 April
26,2
5 Mei
26,2
6 Juni
26,5
7 Juli
25,8
8 Agustus
25,7
9 September
26,3
Sumber : BMKG Dramaga 2014
Curah Hujan
(mm)
689,2
337,4
281,4
511,0
296,4
85,0
349,0
538,0
73,0
Kelembapan Udara
(%)
89
89
87
85
85
83
83
80
73
Hasil pengukuran kondisi cuaca (Tabel 2) menunjukkan bahwa pada bulan
Januari hingga September memiliki nilai curah hujan yang lebih rendah dari nilai
optimal untuk pertumbuhan jarak pagar. Terutama bulan Maret dimana pada bulan
tersebut merupakan persiapan tanaman untuk memasuki fase generatif (inisasi
bunga) yang mengakibatkan terhambatnya pertumbuhan dan perkembangan
tanaman. Menurut Henning (2004) bahwa jarak pagar membutuhkan curah hujan
minimal 600 mm/tahun, dan untuk dapat memenuhi kebutuhan air yang optimal
diperlukan curah hujan berkisar 1.200-1.500 mm/tahun.
Suplai air yang tidak mencukupi kebutuhan tanaman ini menyebabkan jarak
pagar trimonoecious asal bunga hermaprodit dan andromonoecious tidak
mengalami pembungaan. Jika curah hujan kurang dari 600 mm/tahun maka
tanaman tidak dapat tumbuh dengan baik hingga berbunga. Kekeringan yang
terjadi di lahan tanam jarak pagar menyebabkan tanaman menggugurkan daun
sehingga pertumbuhan tanaman terhambat dan tidak terjadi pembungaan.
Menurut Hasnam (2011) jika dalam kondisi kering perkembangan bunga
jantan dan betina jarak pagar akan tertunda karena terbatasnya ketersediaan air,
fotosintat, dan ketersediaan hara. Tanaman jarak pagar untuk menghadapi
kekeringan akan memperlambat pertumbuhan dan perkembangan organ
tanamannya (Hariyadi et al. 2008). Keterbatasan air akan mempengaruhi aspek
yang dipengaruhi oleh air seperti waktu perkembangan tanaman, fungsi-fungsi
transportasi dalam tanaman, serta peran air bersama dengan CO2 mengubah energi
matahari menjadi energi kimia dalam proses fotosintesis. Sistem-sistem ini akan
berubah ke arah penurunan daya hasil bunga akibat keterbatasan air (Hasnam
2011).
Namun untuk suhu dapat dikatakan dalam keadaan normal rata-rata 26°C
dan kelembapan udara 85%, suhu yang sesuai untuk pertumbuhan jarak pagar
adalah 20-26°C (Henning 2004). Hal yang sama dilaporkan Dasumiati (2014)
tentang pembentukan bunga jarak pagar memerlukan suhu rata-rata 26.1°C dan
kelembapan udara berkisar 84%.
8
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Hasil dari aktivitas fisiologis berupa karbon organik dan nitrogen tidak
dapat menjadi penciri jenis kelamin bunga jarak pagar, namun dapat menunjukkan
fase pertumbuhan berupa fase vegetatif atau generatif. Tanaman jarak pagar
trimonoecious asal bunga betina memiliki kandungan karbon organik yang tinggi
dan kandungan nitrogen yang rendah sehingga berada dalam fase generatif,
berbanding terbalik dengan yang dimiliki oleh trimonoecious asal bunga
hermaprodit dan andromonoecious sehingga berada dalam fase vegetatif.
Pembentukan jenis kelamin bunga hermaprodit pada jarak pagar
andromonoecious ini dapat dilihat sejak tahap inisiasi bunga yang ditandai dengan
adanya perkembangan dua organ kelamin bunga berupa stamen dan karpel secara
bersamaan.
Saran
Penelitian jarak pagar terkait penciri jenis kelamin bunga perlu dilanjutkan
untuk mengetahui lebih lanjut karakter-karakter lain seperti kandungan zat
pengatur tumbuh dan jenis protein yang dapat menentukan jenis kelamin bunga.
Selain itu, perlu dibuktikan pada saat terjadinya pembungaan.
DAFTAR PUSTAKA
Darmawan J, Baharsjah J. 1983. Dasar-Dasar Ilmu Fisiologi Tanaman. Semarang
(ID): Suryandaru Utama.
Dasumiati. 2014. Karakterisasi dan Peningkatan Jumlah Bunga Hermaprodit
Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) Andromonoecious. [disertasi].
Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
David A, Mahmud Z, Rivaie AA, Effendi DS, Mulyani A. 2006. Peta kesesuaian
lahan dan iklim Jarak pagar (Jatropha curcas L.). Lokakarya Status
Teknologi Budidaya Jarak Pagar (Jatropha curcas L.); 2006 Apr 11-12;
Jakarta (ID): Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. hlm 14
Djumali, Machfud M. 2008. Fotosintesis dan kaitannya dengan produksi tanaman
Jarak pagar (Jatropha curcas). Lokakarya Nasional Jarak Pagar IV;2008
Nov 6; Malang (ID): Balai Penelitian Tanaman Tembakau dan Serat. hlm
177-182.
Gardner FP, Pearce RB, Mitchell RL. 1985. Physiology of Crop Plant. Lowa
(US): The Lowa state Universty Pr.
Gubitz GM, Mittelbach M, Trabi M. 1999. Exploitation of the tropical oil seed
plant Jatropha curcas L. Bior Tech. 67(1):73-82.
9
Hariyadi, Iskandar L, Bambang SP, Budi SW, Maya M. 2008. Evaluasi beberapa
ekotipe jarak pagar (Jatropha curcas L.) untuk toleransi cekaman
kekeringan. Bul Agron. 36 (3):263-269.
Hasnam. 2011. Prospek perbaikan genetik Jarak pagar (Jatropha curcas L.).
Prespektif. 10(2):70-80.
Hartati S. 2006. Persentase bunga betina sebagai salah satu faktor penentu benih
Jarak pagar (Jatropha curcas L.). Info Tek Jarak pagar. 2 (10):37-40.
Hartati S. 2009. Jarak pagar (Jatropha curcas L.) hermaprodit interaksi faktor
genetik dan lingkungan. Info Tek Perkebunan. 1(1): 2.
Hartati S. 2011. Genetik Daya Hasil dan Sifat Penting Lainnya pada Jarak Pagar
(Jatropha curcas L.) untuk Mendukung Perakitan Varietas Baru Berdaya
Hasil Tinggi [disertasi]. Bogor(ID) : Institut Pertanian Bogor.
Hartati S, Sudarsono. 2013. Pewarisan sifat hermaprodit dan kontribusinya
terhadap daya hasil pada Jarak pagar (Jatropha curcas L.). J Littri. 19
(3): 117-129.
Henning RK. 2004. The Jatropha System Economy and dissemination strategy.
International Conference of Renewable Energy. 2004 Jun 1-4; Bonn
(DE).
Liferdi, Poerwanto R, Darusman LK. 2005. Perubahan kandungan karbohidrat dan
nitrogen empat varietas rambutan. J Hort. 16(2):134-141.
Meagher TR. 2007. Linking the evolution of gender variation to floral
development. Ann Bot. 100:165-176.
Mishra DK. 2009. Selection of candidate plus phenotypes of Jatropha curcas L.
using method of paired comparisons. Biom and Bioen. 33:542-545.
Nurnasari E, Djumali. 2012. Respon tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas)
terhadap lima dosis zat pengatur tumbuh (ZPT) asam naftalen asetat
(NAA). Agrovigor. 5(1): 26-33.
Nyoman R, Poerwanto R, Darusman LK, Purwoko BS. 2004. Pengatur
pembungaan tanaman manggis (Garcinia mangostana L) di luar musim
dengan strangulasi serta aplikasi paclobutrazol dan etepon. Bul Agron.
32(2): 12-20.
Raju AJS, Ezradanam V. 2002. Pollination ecology and fruiting behaviour in a
monoecious species, Jatropha curcas L (Euphorbiaceae). Curr Sci.
83(11): 1395-1398.
Salisbury FB, Ross CW. 1992. Plant physiology second edition. California (US):
Wordworth Publishing Co.Inc.
Tjondronegoro PD, Harran S, Lukman DR, Nurwahyuni I, Miftahuddin. 1989.
Fisiologi Tumbuhan. Bogor(ID):UPT IPB.
Utomo BP. 2008. Fenologi dan Pembuahan Jarak Pagar (Jatropha curcas L).
[skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Walkley A, Black LA. 1934. An examination of the Degtjareff method for
determining soil organic matter, and proposed modification of the chromic
acid titration method. Soil Sci. 37: 29-38.
Wu J, Liu Y, Tang C, Zhang F, Chen F. 2011. A study on structural features in
early flower deveploment of Jatropha curcas L. and the classification of its
inflorescens. J African. 6 (2): 275-284.
10
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sukabumi pada tanggal 6 Maret 1993 dari bapak Iim
Abdurochim dan ibu Patimah Zuhriyah. Penulis adalah putri pertama dari tiga
bersaudara. Tahun 2010 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Cisaat Sukabumi dan
pada tahun yang sama lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui
jalur USMI dan diterima di Departemen Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum biologi
dasar Tingkat Persiapan Bersama tahun ajaran 2012/2013 semester genap, tahun
ajaran 2013/2014 semester genap dan tahun ajaran 2014/2015 semester ganjil,
asisten praktikum fisiologi tumbuhan tahun ajaran 2013/2014, asisten ilmu
lingkungan tahun ajaran 2013/2014, asisten pertumbuhan dan perkembangan
tumbuhan tahun ajaran 2013/2014. Penulis pernah mengikuti unit kegiatan
mahasiswa (UKM) koperasi mahasiswa IPB.
Penulis juga mengikuti kepengurusan himpunan mahasiswa biologi
(HIMABIO) sebagai bendahara II pada tahun 2012, dan bendahara I pada tahun
2013. Selain itu, pada bulan Juli 2012 penulis melaksanakan studi lapang dengan
judul Keanekaragaman Tumbuhan Paku-Pakuan (Pterydophyta) Berdasarkan
Ketinggian di Taman Nasional Gede Pangrango. Bulan Juli-Agustus 2013 penulis
melaksanakan praktik lapang di rumah sakit umum daerah (RSUD) R Syamsudin
SH Sukabumi dengan judul Manajemen Pemeriksaan Darah Di Laboratorium
Klinik Rumah Sakit Umum Daerah R Syamsudin SH Kota Sukabumi.
MERISTEM FLORAL SEBAGAI PENCIRI JENIS KELAMIN
BUNGA TANAMAN JARAK PAGAR (Jatropha curcas)
SITI AZIZAH NURROHMAH
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER
INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi Kandungan Karbon, Nitrogen,
dan Inisiasi Meristem Floral sebagai Penciri Jenis Kelamin Bunga Tanaman Jarak
Pagar (Jatropha curcas) 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 skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Pebruari 2015
Siti Azizah Nurrohmah
NIM G34100006
ABSTRAK
SITI AZIZAH N. Kandungan Karbon, Nitrogen, dan Inisiasi Meristem Floral
sebagai Penciri Jenis Kelamin Bunga Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas)
Dibimbing oleh TRIADIATI dan UTUT WIDYASTUTI.
Tanaman jarak pagar (Jatropha curcas) umumnya monoecious, namun
sangat jarang ditemukan tanaman jarak pagar andromonoecious dan
trimonoecious. Analisis penciri jenis kelamin bunga diperlukan untuk mengetahui
hubungannya dengan faktor fisiologis seperti kandungan C organik dan nitrogen.
Penelitian ini bertujuan menganalisis penciri jenis kelamin bunga melalui
kandungan C organik, nitrogen, dan inisiasi meristem floral pada tanaman jarak
pagar. Tanaman jarak pagar yang diamati yaitu trimonoecious asal bunga
hermaprodit, trimonoecious asal bunga betina, dan andromonoecious. Hasil
pengamatan menunjukan bahwa inisiasi meristem floral berkembang menjadi
meristem floral yang merupakan organ bunga. Nilai tertinggi hasil pengukuran
kandungan karbon organik dan nitrogen dimiliki oleh tanaman trimonoecious asal
betina yang berada pada fase generatif.
Kata kunci : Andromonoecoius, C organik, nitrogen, trimonoecious
ABSTRACT
SITI AZIZAH N. Content of C organic, Nitrogen, and Initiation of Floral
Meristem as an Marker Flower Sex of Plant Physic nut (Jatropha curcas)
Supervised by TRIADIATI and UTUT WIDYASTUTI .
Physic nut (Jatropha curcas) generally is monoecious plant. However,
very rarely occurs the andromonoecious and trimonoecious plant. Analysis of sex
flowers are needed to determine the relationship with physiological factors such as
the content of carbon organic and nitrogen. The aim of this study was to analyze
flower sex marker through carbon organic and nitrogen content and initiation
floral meristem in physic nut (Jatropha curcas). The plants were observed are
trimononoecious plant from the hermaphrodite flowers, trimonoecious plant from
female flowers, and andromonoecious plant. The result showed that initiation of
floral meristem became floral meristem have flower organ. The highest carbon
organic and nitrogen content were trimonoecious plant from female flower, on the
same time, it was in generative phase.
Keywords : Andromonoecious, C organic, nitrogen, trimonoecious.
KANDUNGAN KARBON, NITROGEN, DAN INISIASI
MERISTEM FLORAL SEBAGAI PENCIRI JENIS KELAMIN
BUNGA TANAMAN JARAK PAGAR (Jatropha curcas)
SITI AZIZAH NURROHMAH
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Biologi
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala
karunia dan ridho-Nya sehingga skripsi yang berjudul Kandungan Karbon,
Nitrogen, dan Inisiasi Meristem Floral Sebagai Penciri Jenis Kelamin Bunga
Tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas) berhasil diselesaikan. Penelitian ini
dilaksanakan sejak bulan Januari 2014 hingga Oktober 2014.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dr Triadiati MSi dan Ibu
Dr Utut Widyastuti MSi sebagai pembimbing, dan Ibu Dr Nunik Sri Ariyanti MSi
sebagai dosen penguji atas segala bimbingan, dukungan dan saran selama
berlangsungnya penelitian dan penulisan skripsi. Terima kasih penulis ucapkan
kepada semua pihak yang telah membantu selama penelitian ini. Ucapan terima
kasih penulis sampaikan kepada kedua orang tua, adik, keluarga, bapak Asep
laboran fisiologi tumbuhan, teman-teman Biologi 47 atas doa, dukungan, dan
semangatnya.
Skripsi ini belum sempurna, kritik dan saran yang membangun sangat
penulis harapkan. Semoga skripsi ini bermanfaat.
Bogor, Pebruari 2015
Siti Azizah Nurrohmah
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
METODE
2
Waktu dan Tempat
2
Bahan dan Alat
2
Metode
2
HASIL DAN PEMBAHASAN
4
SIMPULAN DAN SARAN
7
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
8
8
8
RIWAYAT HIDUP
10
DAFTAR TABEL
1 Kandungan Nitrogen, C organik, rasio C/N pada jarak pagar
2 Kondisi cuaca di lahan Cikabayan
5
6
DAFTAR GAMBAR
1 Hasil SEM calon bunga hermaprodit jarak pagar andromonoecious
4
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Di Indonesia terdapat berbagai jenis tanaman jarak antara lain jarak kepyar
(Ricinus communis), jarak bali (Jatropha podagrica), jarak ulung (Jatropha
gossypifolia) dan jarak pagar (Jatropha curcas) (Utomo 2008). Jarak pagar
(Jatropha curcas) telah lama dikenal oleh masyarakat sebagai salah satu tanaman
sumber energi alternatif yang sangat prospektif, dan dapat dimanfaatkan sebagai
biofuel. Minyak dari biji jarak pagar memiliki prospek menghasilkan biodiesel
dan bahan tersisa setelah ekstraksi minyak (press cake) juga berpotensi sebagai
pakan ternak.
Jarak pagar merupakan tanaman tropis asli Meksiko dan Amerika Tengah
(Mishra 2009) yang banyak dibudidayakan di Amerika Tengah, Amerika Selatan,
Asia Tenggara, India, dan Afrika (Gubitz et al. 1999). Tanaman ini dikenal dapat
tumbuh di daerah beriklim kering dan lahan marginal, namun tetap membutuhkan
air dan hara yang cukup untuk dapat berproduksi secara optimal (David et al.
2006). Utomo (2008) menyatakan untuk mendapatkan hasil produksi jarak pagar
yang optimal diperlukan syarat tumbuh tertentu seperti ketinggian tanam 500 m di
atas permukaan laut (dpl), suhu lebih dari 20oC, dan pH berkisar 5.5-6.5.
Tanaman jarak pagar termasuk famili Euphorbiaceae berupa perdu, batang
berkayu silindris, permukaan daun bagian bawah memiliki warna hijau pucat
dibanding permukaan daun bagian atas. Bunga tanaman jarak pagar adalah bunga
majemuk berbentuk malai dengan warna kuning kehijauan dan tanaman ini
merupakan monoecious (berumah satu), artinya bunga jantan dan bunga betina
terdapat dalam satu rangkaian pada satu tanaman yang sama (Hartati 2009).
Kondisi bunga yang uniseksual memberi peluang pada tanaman untuk melakukan
penyerbukan silang. Hartati dan Sudarsono (2013) menyatakan bahwa jarak pagar
ada yang berbunga hermaprodit dan juga menghasilkan bunga jantan sehingga
disebut tanaman andromonoecious. Sementara itu, ada jarak pagar yang
menghasilkan bunga hermaprodit, bunga jantan, dan bunga betina dalam satu
rangkaian disebut tanaman trimonoecious.
Wu et al. (2011) melaporkan bahwa pada tanaman jarak pagar monoecious
penentuan dan perkembangan jenis kelamin bunga terlihat pada fase-fase
perkembangan bunga, dimulai dari awal munculnya tonjolan bulat pada cabang
hingga bunga mulai mekar. Jenis kelamin bunga dapat dibedakan dalam
perkembangannya yang dilihat dari ada atau tidaknya diferensiasi pada meristem
floral. Selanjutnya, terdapat faktor fisiologis yang dipengaruhi oleh lingkungan
yang berdampak terhadap fase perkembangan dan pertumbuhan tanaman. Fasefase tersebut dapat dilihat dari pertumbuhan tajuk dan akar, pembungaan, dan
pembuahan (Liferdi et al. 2005).
Proses fisiologi yang terjadi pada bagian tanaman akan mempengaruhi
bagian tanaman yang lain yang tumbuh sampai batas tertentu yang hasilnya dapat
berupa kandungan C organik dan nitrogen. Karbon organik merupakan unsur
karbon yang salah satunya berperan sebagai sumber energi yang komponennya
sangat besar dalam bahan organik dan berfungsi dalam penyusunan struktur sel.
2
Begitupun dengan nitrogen (N) yang termasuk unsur hara makro yang dibutuhkan
oleh tanaman, dan diserap oleh akar untuk ditranspor ke daun melalui aliran
transpirasi. Selanjutnya N diubah menjadi asam amino dan akhirnya menjadi
protein (Gardner et al. 1985), sehingga rasio C/N merupakan indikator yang baik
bagi kualitas bahan organik tanaman. Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian
terkait hasil aktivitas fisiologi berhubungan atau tidak dengan penciri jenis
kelamin bunga, dan penentuan jenis kelamin bunga hermaprodit melalui inisiasi
meristem floral pada jarak pagar.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan menganalisis penciri jenis kelamin bunga melalui
kandungan C organik, nitrogen, dan inisiasi meristem floral pada tanaman jarak
pagar.
METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Fisiologi Tumbuhan Departemen
Biologi FMIPA IPB, Laboratorium SEM Widyasatwaloka Pusat Penelitian
Biologi LIPI Cibinong, Laboratorium Tanah dan Tanaman SEAMEO BIOTROP,
dan lahan tanah di Cikabayan IPB Bogor selama 10 bulan dari bulan Januari
hingga Oktober 2014
Bahan dan Alat
Bahan penelitian terdiri dari tanaman jarak pagar andromonoecious,
trimonoecious asal bunga hermaprodit dan betina, calon bunga jarak pagar
andromnoecious, H2SO4, K2Cr2O7, BaCl2, selenium, H3BO3 4%, mix indikator
(Bromocresol green dan Metil red), NaOH 4%, dan HCl 0.1 N. Alat yang
digunakan yaitu alat destilasi, pemanas dekstruksi, SEM, dan buret.
Metode
Pengamatan Morfologi Bunga jarak pagar
Morfologi tanaman jarak pagar diamati dari perbedaan ciri morfologi.
Pengamatan dilakukan dengan mengamati morfologi bunga dan jumlah bunga
betina dan jantan per malai.
Analisis C organik
Analisis ini menggunakan metode Walkley-Black (1934) yang dilakukan
di Laboratorium Tanah dan Tanaman SEAMEO BIOTROP. Sampel yang
3
digunakan yaitu daun dewasa (urutan daun ke 3-5) dari pucuk yang diambil pada
fase vegetatif untuk andromonoecious dan trimonoecious hermaprodit, fase
generatif untuk trimonoecious betina yang kemudian dikeringkan dan dihaluskan.
Sampel dilarutkan menggunakan akuades dalam labu ukur 250 ml. Kemudian
larutan dipipet berturut-turut sebanyak 5, 10, 15, 20, dan 25 ml, dan diencerkan
dengan akuades dalam labu ukur 100 ml. Larutan selanjutnya dipipet sebanyak 2
ml ke dalam erlenmenyer, ditambahkan 10 ml K2Cr2O7 1 N, 20 ml H2SO4 dan
didiamkan selama 20 menit. Setelah itu, 100 ml BaCl2 5% dimasukkan dan
didiamkan selama 24 jam hingga jernih, dan setiap analisis dilakukan 3 kali
ulangan. Perhitungan nilai C organik diperoleh dengan rumus,
%C organik = (MK2Cr2O7 - M H2SO4) x 0,003 x f X 100%
BKM
Keterangan : M
= normalitas x volume
f
= C yang teroksidasi
BKM = bobot kering
0,003 = valensi Cr yang teroksidasi
Analisis Nitrogen
Analisis kandungan nitrogen menggunakan metode Kjeldahl
(Tjondronegoro 1989) yang dilakukan melalui tiga tahap yaitu destruksi, destilasi,
dan titrasi. Sampel yang digunakan yaitu daun dewasa (urutan daun ke 3-5) dari
pucuk yang diambil pada fase vegetatif untuk andromonoecious dan
trimonoecious hermaprodit, fase generatif untuk trimonoecious betina kemudian
dikeringkan dan dihaluskan. Sampel sebanyak 0.2 gr, ditambahkan 0.2 gr
selenium dan 10 ml H2SO4 dan dimasukkan ke dalam tabung destruksi. Destruksi
dilakukan selama 90 menit hingga cairan menjadi jernih. Kemudian cairan
dimasukkan ke dalam labu destilasi, dan ditambahkan 10 ml air destilata, 10 ml
NaOH 40%. Hasil destilasi selanjutnya ditampung di gelas erlenmeyer yang berisi
10 ml H3BO3 4% dan 3 tetes mix indikator (bromocressol green dan metil red).
Destilasi dilakukan sampai cairan berwarna hijau. Kemudian dititrasi dengan
menggunakan HCl 0.1 N sampai titik akhir berwarna merah dan setiap analisis
dilakukan 3 kali ulangan. Volume HCl yang terpakai dimasukkan ke rumus
hingga diperoleh nilai kadar nitrogen.
%N = (C-B) x N HCl x 14) X 100%
gr sampel
Keterangan : C = ml HCl sampel
B = ml HCl blanko
Analisis SEM
Analisis tahap awal pembentukan bunga dilakukan terhadap calon bunga
berupa tonjolan kuncup bunga berumur dua hari dengan menggunakan SEM.
Preparasi sampel dilakukan dengan cara sampel (kuncup bunga) direndam dalam
caccodylate buffer selama 2 jam pada suhu 4°C. Kemudian sampel direndam
dalam glutaraldehide 2.5% selama 2 hari dan difiksasi dalam tannic acid 2%
selama 24 jam pada suhu 4°C. Kemudian dicuci dengan caccodylate buffer
sebanyak 4 kali per 5 menit. Sampel didehidrasi menggunakan alkohol bertingkat
(50%, 70%, 85%, 95%, dan 100%) masing–masing selama 20 menit, selanjutnya
dikeringkan dalam tert butanol sebanyak dua kali masing-masing selama 10 menit.
4
Proses freeze-drying sampel dilakukan selama 45 menit pada suhu -20°C. Proses
mounting (penataan) spesimen dilakukan di atas permukaan stub dan dilapisi
dengan emas murni. Sampel diamati menggunakan SEM (JSM-5000) dengan
perbesaran 350x.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pengamatan pada calon bunga andromonoecious yang dilakukan
menggunakan SEM ditunjukkan pada Gambar 1. Penentuan seks pada bunga jarak
pagar sudah dapat dilihat pada tahap awal inisiasi bunga, pemanjangan ujung
meristem floral akan memperlihatkan perbedaan tipe seks bunga (Dasumiati 2014).
P
a
a
Gambar 1 Hasil SEM calon bunga hermaprodit jarak pagar andromonoecious.
a: meristem floral, p: petal, s: stamen, c: karpel. Bars = 50 μm
Gambar 1 menunjukkan bahwa calon bunga pada jarak pagar
andromonoecious yang diamati memiliki jenis kelamin hermaprodit dilihat dari
sudah terbentuknya dua organ kelamin yaitu stamen yang merupakan organ
kelamin jantan dan karpel merupakan organ kelamin betina. Perkembangan dan
diferensiasi keduanya berlangsung secara bersamaan sehingga dalam satu bunga
terdapat dua organ kelamin (stamen dan karpel). Dasumiati (2014) melaporkan
jarak pagar tipe andromonoecious bersifat stabil yang akan menghasilkan bunga
jantan dan hermaprodit. Pembentukan bunga hermaprodit pada jarak pagar
merupakan interaksi faktor genetik dengan lingkungan (Hartati 2009). Kondisi
bunga hermaprodit ini memungkinkan terjadinya penyerbukan sendiri karena
memiliki dua organ kelamin pada satu bunga.
Organ–organ bunga sudah terbentuk sejak insiasi bunga. Terbentuknya
jenis kelamin bunga pada jarak pagar monoecious dilaporkan Wu et al. (2011),
terlihat di awal perkembangan bunga sudah terbentuk organ-organ berupa sepal,
petal, kelenjar, primordia stamen, dan meristem floral; pada bunga jantan maupun
5
betina. Pada fase berikutnya bunga jantan dan betina mulai menunjukkan
perbedaan perkembangan terutama pada meristem floral. Bunga betina pada
awalnya merupakan bunga biseksual, karena di awal perkembangan bunga ini
pada bagian meristem floral terbentuk tonjolan yang akan terdiferensiasi menjadi
karpel dan primordia stamen yang mengelilingi karpel. Pada fase selanjutnya
primordia stamen pada bunga betina tidak terdiferensiasi dan akan tereduksi.
Bunga jantan sejak awal perkembangan merupakan bunga uniseksual, karena di
awal perkembangan bunga ini meristem floral tidak membentuk tonjolan sehingga
tidak terdiferensiasi menjadi karpel. Pada fase selanjutnya primordia stamen pada
bunga jantan terdiferensiasi menjadi stamen.
Hasil analisis C organik dan nitrogen pada tanaman jarak pagar tertera
pada Tabel 1. Uji C organik/Nitrogen (C/N) ini merupakan uji untuk mengetahui
kandungan nitrogen dan karbon pada tanaman yang diamati.
Tabel 1 Rata-rata kandungan Nitrogen, C organik, rasio C/N pada jarak pagar
No
1
2
3
4
5
Jarak pagar
Fase
pertumbuhan
Vegetatif
Kandungan
nitrogen
(%)
28
Kandungan
C organik
(%)
52.74
Rasio
C/N
(%)
1.88
Trimonoecious asal
bunga hermaprodit 1
Trimonoecious asal
bunga hermaprodit 2
Andromonoecious 1
Andromonoecious 2
Trimonoecious asal
bunga betina
Vegetatif
32.67
53.56
1.64
Vegetatif
Vegetatif
Generatif
25.67
14
7
52.43
51.49
50.52
2.04
3.68
7.22
Jarak pagar yang diuji C/N menunjukkan bahwa trimonoecious asal bunga
betina memiliki rasio C/N tertinggi yaitu 7.22% dan terendah pada trimonoecious
asal bunga hermaprodit yang mempunyai nilai rasio 1.64%. Rasio ini
menunjukkan bahwa jarak pagar trimonoecious asal bunga betina memiliki
kandungan N yang rendah sehingga berada pada fase generatif yaitu sudah
terjadinya pembungaan. Berbeda dengan trimonoecious asal bunga hermaprodit
dan andromonoecious yang mempunyai kandungan N tinggi sehingga tanaman
lebih terpacu untuk pertumbuhan vegetatif. Nyoman et al. (2004) menyatakan
kandungan N rendah dan kandungan C yang tinggi akan mengakibatkan rasio C/N
menjadi tinggi. Hal ini yang merupakan faktor pendorong tanaman berbunga.
Kandungan N yang tinggi menyebabkan rasio C/N menjadi rendah. Kondisi
demikian menyebabkan waktu pembentukan bunga tanaman tertunda (Djumali
dan Machfud 2008). Liferdi et al. (2005) menyatakan bahwa rendahnya nisbah
C/N disebabkan tingginya kandungan N sehingga tanaman cenderung untuk
pertumbuhan vegetatif. Sementara peningkatan nisbah C/N pada fase generatif
lebih disebabkan karena terjadinya penurunan kandungan N.
Kandungan nitrogen yang rendah pada trimonoecious asal bunga betina
karena digunakan untuk pembelahan sel dan membentuk sel-sel baru. Nitrogen
yang diserap akar ini dialirkan melalui xilem ke bagian atas tanaman, sedangkan
karbon yang diperoleh dari hasil fotosintesis di daun ditranslokasikan melalui
floem ke bagian pucuk sebagai bahan untuk pembentukan bunga sehingga
6
tanaman berada pada fase generatif. Salisbury dan Ross (1992) menyatakan peran
utama nitrogen bagi tanaman adalah membentuk sel baru sehingga pertumbuhan
vegetatif seperti batang, cabang, dan daun terangsang. Nitrogen juga berperan
pada pembentukan klorofil, protein, lemak, dan senyawa organik lainnya.
Sementara itu, karbon merupakan sumber energi yang digunakan untuk proses
metabolisme. Karbon termasuk hara makro berperan penting dalam pembentukan
bahan organik tanaman. Tanaman mengambil unsur ini dari udara dalam bentuk
CO2 untuk bahan fotosintesis. Pada saat pembungaan atau pembuahan
memerlukan banyak zat hara terutama unsur nitrogen dan karbon (Darmawan dan
Baharsjah 1983).
Berdasarkan hasil analisis fisiologis tersebut (Tabel 1), tidak terdapat
hubungan dengan pembentukan jenis kelamin bunga sebagai penciri pada jarak
pagar. Meagher (2007) menyatakan bahwa tipe seks pada tumbuhan dipengaruhi
oleh beberapa faktor. Penentuan seks dikontrol oleh ekspresi gen seks, hormon
tanaman, serta faktor lingkungan yang dapat memodulasi ekspresi gen penentuan
seks. Selain itu, sistem penentuan seks berhubungan erat dengan proses evolusi
tipe seks dan kromosom seks. Sistem penentuan seks telah berevolusi mulai dari
hermaprodit, kemudian monoecious dengan bunga jantan dan betina terpisah pada
individu yang sama.
Pembungaan adalah suatu proses perkembangan yang kompleks yang
terdiri dari empat fase berurutan antara lain induksi bunga, inisiasi bunga,
pembukaan bunga, dan penuaan bunga (Nurnasari dan Djumali 2012). Jarak pagar
yang mengalami pembungaan hanya trimonoecious asal bunga betina yang
berumur empat bulan, menghasilkan bunga jantan sebanyak 12–15 per malai, dan
bunga betina berkisar 1-3 per malai. Jumlah bunga jantan 4-5 kali lebih banyak
dibanding bunga betina atau bahkan lebih (Dasumiati 2014) dengan periode
berbunga selama 20 hari. Bunga jarak pagar monoecious memiliki lama
pembungaan 15-20 hari (Raju dan Ezradanam 2002), dan 10-15 hari (Utomo
2008). Hartati (2011) menyatakan bahwa tanaman jarak pagar trimonoecious
menghasilkan bunga hermaprodit, jantan, dan betina. Namun untuk kemunculan
bunga hermaprodit tidak terjadi sepanjang tahun, tetapi lebih dominan pada
tanaman berumur lebih dari enam bulan. Selain itu, Dasumiati (2014) melaporkan
bahwa 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.
Tanaman jarak pagar trimonoecious asal bunga hermaprodit dan
andromonoecious tidak mengalami pembungaan hingga mencapai umur sembilan
bulan, kemungkinan dikarenakan terkait berbagai faktor lingkungan. Faktor
lingkungan tanaman akan mempengaruhi aktivitas fisiologi pada tanaman yang
berdampak terhadap fase-fase pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Unsurunsur iklim yang dapat mempengaruhi proses fisiologi adalah suhu udara,
kelembapan udara, curah hujan, panjang hari, dan intensitas cahaya (Liferdi et al.
2005). Menurut Hartati (2006) tidak terbentuknya bunga jarak pagar yang
berumur tiga bulan disebabkan karena faktor genetik dan faktor lingkungan
seperti kekurangan unsur hara pembentuk bunga, tingginya curah hujan, intensitas
cahaya, faktor fisiologis, dan umur tanaman yang kurang optimal.
7
Tabel 2 Kondisi cuaca di lahan Cikabayan
No
Bulan
Suhu Udara
(°C)
1 Januari
24,6
2 Pebruari
25,0
3 Maret
25,6
4 April
26,2
5 Mei
26,2
6 Juni
26,5
7 Juli
25,8
8 Agustus
25,7
9 September
26,3
Sumber : BMKG Dramaga 2014
Curah Hujan
(mm)
689,2
337,4
281,4
511,0
296,4
85,0
349,0
538,0
73,0
Kelembapan Udara
(%)
89
89
87
85
85
83
83
80
73
Hasil pengukuran kondisi cuaca (Tabel 2) menunjukkan bahwa pada bulan
Januari hingga September memiliki nilai curah hujan yang lebih rendah dari nilai
optimal untuk pertumbuhan jarak pagar. Terutama bulan Maret dimana pada bulan
tersebut merupakan persiapan tanaman untuk memasuki fase generatif (inisasi
bunga) yang mengakibatkan terhambatnya pertumbuhan dan perkembangan
tanaman. Menurut Henning (2004) bahwa jarak pagar membutuhkan curah hujan
minimal 600 mm/tahun, dan untuk dapat memenuhi kebutuhan air yang optimal
diperlukan curah hujan berkisar 1.200-1.500 mm/tahun.
Suplai air yang tidak mencukupi kebutuhan tanaman ini menyebabkan jarak
pagar trimonoecious asal bunga hermaprodit dan andromonoecious tidak
mengalami pembungaan. Jika curah hujan kurang dari 600 mm/tahun maka
tanaman tidak dapat tumbuh dengan baik hingga berbunga. Kekeringan yang
terjadi di lahan tanam jarak pagar menyebabkan tanaman menggugurkan daun
sehingga pertumbuhan tanaman terhambat dan tidak terjadi pembungaan.
Menurut Hasnam (2011) jika dalam kondisi kering perkembangan bunga
jantan dan betina jarak pagar akan tertunda karena terbatasnya ketersediaan air,
fotosintat, dan ketersediaan hara. Tanaman jarak pagar untuk menghadapi
kekeringan akan memperlambat pertumbuhan dan perkembangan organ
tanamannya (Hariyadi et al. 2008). Keterbatasan air akan mempengaruhi aspek
yang dipengaruhi oleh air seperti waktu perkembangan tanaman, fungsi-fungsi
transportasi dalam tanaman, serta peran air bersama dengan CO2 mengubah energi
matahari menjadi energi kimia dalam proses fotosintesis. Sistem-sistem ini akan
berubah ke arah penurunan daya hasil bunga akibat keterbatasan air (Hasnam
2011).
Namun untuk suhu dapat dikatakan dalam keadaan normal rata-rata 26°C
dan kelembapan udara 85%, suhu yang sesuai untuk pertumbuhan jarak pagar
adalah 20-26°C (Henning 2004). Hal yang sama dilaporkan Dasumiati (2014)
tentang pembentukan bunga jarak pagar memerlukan suhu rata-rata 26.1°C dan
kelembapan udara berkisar 84%.
8
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Hasil dari aktivitas fisiologis berupa karbon organik dan nitrogen tidak
dapat menjadi penciri jenis kelamin bunga jarak pagar, namun dapat menunjukkan
fase pertumbuhan berupa fase vegetatif atau generatif. Tanaman jarak pagar
trimonoecious asal bunga betina memiliki kandungan karbon organik yang tinggi
dan kandungan nitrogen yang rendah sehingga berada dalam fase generatif,
berbanding terbalik dengan yang dimiliki oleh trimonoecious asal bunga
hermaprodit dan andromonoecious sehingga berada dalam fase vegetatif.
Pembentukan jenis kelamin bunga hermaprodit pada jarak pagar
andromonoecious ini dapat dilihat sejak tahap inisiasi bunga yang ditandai dengan
adanya perkembangan dua organ kelamin bunga berupa stamen dan karpel secara
bersamaan.
Saran
Penelitian jarak pagar terkait penciri jenis kelamin bunga perlu dilanjutkan
untuk mengetahui lebih lanjut karakter-karakter lain seperti kandungan zat
pengatur tumbuh dan jenis protein yang dapat menentukan jenis kelamin bunga.
Selain itu, perlu dibuktikan pada saat terjadinya pembungaan.
DAFTAR PUSTAKA
Darmawan J, Baharsjah J. 1983. Dasar-Dasar Ilmu Fisiologi Tanaman. Semarang
(ID): Suryandaru Utama.
Dasumiati. 2014. Karakterisasi dan Peningkatan Jumlah Bunga Hermaprodit
Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) Andromonoecious. [disertasi].
Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
David A, Mahmud Z, Rivaie AA, Effendi DS, Mulyani A. 2006. Peta kesesuaian
lahan dan iklim Jarak pagar (Jatropha curcas L.). Lokakarya Status
Teknologi Budidaya Jarak Pagar (Jatropha curcas L.); 2006 Apr 11-12;
Jakarta (ID): Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. hlm 14
Djumali, Machfud M. 2008. Fotosintesis dan kaitannya dengan produksi tanaman
Jarak pagar (Jatropha curcas). Lokakarya Nasional Jarak Pagar IV;2008
Nov 6; Malang (ID): Balai Penelitian Tanaman Tembakau dan Serat. hlm
177-182.
Gardner FP, Pearce RB, Mitchell RL. 1985. Physiology of Crop Plant. Lowa
(US): The Lowa state Universty Pr.
Gubitz GM, Mittelbach M, Trabi M. 1999. Exploitation of the tropical oil seed
plant Jatropha curcas L. Bior Tech. 67(1):73-82.
9
Hariyadi, Iskandar L, Bambang SP, Budi SW, Maya M. 2008. Evaluasi beberapa
ekotipe jarak pagar (Jatropha curcas L.) untuk toleransi cekaman
kekeringan. Bul Agron. 36 (3):263-269.
Hasnam. 2011. Prospek perbaikan genetik Jarak pagar (Jatropha curcas L.).
Prespektif. 10(2):70-80.
Hartati S. 2006. Persentase bunga betina sebagai salah satu faktor penentu benih
Jarak pagar (Jatropha curcas L.). Info Tek Jarak pagar. 2 (10):37-40.
Hartati S. 2009. Jarak pagar (Jatropha curcas L.) hermaprodit interaksi faktor
genetik dan lingkungan. Info Tek Perkebunan. 1(1): 2.
Hartati S. 2011. Genetik Daya Hasil dan Sifat Penting Lainnya pada Jarak Pagar
(Jatropha curcas L.) untuk Mendukung Perakitan Varietas Baru Berdaya
Hasil Tinggi [disertasi]. Bogor(ID) : Institut Pertanian Bogor.
Hartati S, Sudarsono. 2013. Pewarisan sifat hermaprodit dan kontribusinya
terhadap daya hasil pada Jarak pagar (Jatropha curcas L.). J Littri. 19
(3): 117-129.
Henning RK. 2004. The Jatropha System Economy and dissemination strategy.
International Conference of Renewable Energy. 2004 Jun 1-4; Bonn
(DE).
Liferdi, Poerwanto R, Darusman LK. 2005. Perubahan kandungan karbohidrat dan
nitrogen empat varietas rambutan. J Hort. 16(2):134-141.
Meagher TR. 2007. Linking the evolution of gender variation to floral
development. Ann Bot. 100:165-176.
Mishra DK. 2009. Selection of candidate plus phenotypes of Jatropha curcas L.
using method of paired comparisons. Biom and Bioen. 33:542-545.
Nurnasari E, Djumali. 2012. Respon tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas)
terhadap lima dosis zat pengatur tumbuh (ZPT) asam naftalen asetat
(NAA). Agrovigor. 5(1): 26-33.
Nyoman R, Poerwanto R, Darusman LK, Purwoko BS. 2004. Pengatur
pembungaan tanaman manggis (Garcinia mangostana L) di luar musim
dengan strangulasi serta aplikasi paclobutrazol dan etepon. Bul Agron.
32(2): 12-20.
Raju AJS, Ezradanam V. 2002. Pollination ecology and fruiting behaviour in a
monoecious species, Jatropha curcas L (Euphorbiaceae). Curr Sci.
83(11): 1395-1398.
Salisbury FB, Ross CW. 1992. Plant physiology second edition. California (US):
Wordworth Publishing Co.Inc.
Tjondronegoro PD, Harran S, Lukman DR, Nurwahyuni I, Miftahuddin. 1989.
Fisiologi Tumbuhan. Bogor(ID):UPT IPB.
Utomo BP. 2008. Fenologi dan Pembuahan Jarak Pagar (Jatropha curcas L).
[skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Walkley A, Black LA. 1934. An examination of the Degtjareff method for
determining soil organic matter, and proposed modification of the chromic
acid titration method. Soil Sci. 37: 29-38.
Wu J, Liu Y, Tang C, Zhang F, Chen F. 2011. A study on structural features in
early flower deveploment of Jatropha curcas L. and the classification of its
inflorescens. J African. 6 (2): 275-284.
10
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sukabumi pada tanggal 6 Maret 1993 dari bapak Iim
Abdurochim dan ibu Patimah Zuhriyah. Penulis adalah putri pertama dari tiga
bersaudara. Tahun 2010 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Cisaat Sukabumi dan
pada tahun yang sama lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui
jalur USMI dan diterima di Departemen Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum biologi
dasar Tingkat Persiapan Bersama tahun ajaran 2012/2013 semester genap, tahun
ajaran 2013/2014 semester genap dan tahun ajaran 2014/2015 semester ganjil,
asisten praktikum fisiologi tumbuhan tahun ajaran 2013/2014, asisten ilmu
lingkungan tahun ajaran 2013/2014, asisten pertumbuhan dan perkembangan
tumbuhan tahun ajaran 2013/2014. Penulis pernah mengikuti unit kegiatan
mahasiswa (UKM) koperasi mahasiswa IPB.
Penulis juga mengikuti kepengurusan himpunan mahasiswa biologi
(HIMABIO) sebagai bendahara II pada tahun 2012, dan bendahara I pada tahun
2013. Selain itu, pada bulan Juli 2012 penulis melaksanakan studi lapang dengan
judul Keanekaragaman Tumbuhan Paku-Pakuan (Pterydophyta) Berdasarkan
Ketinggian di Taman Nasional Gede Pangrango. Bulan Juli-Agustus 2013 penulis
melaksanakan praktik lapang di rumah sakit umum daerah (RSUD) R Syamsudin
SH Sukabumi dengan judul Manajemen Pemeriksaan Darah Di Laboratorium
Klinik Rumah Sakit Umum Daerah R Syamsudin SH Kota Sukabumi.