Pengaruh iradiasi sinar gamma terhadap pertumbuhan plb anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) secara in vitro
-
PENGARLII IR.\DIASI SINAR GAMMA TERHADAP
PERTUMBUHA':\ PLB ANGGREK Dendrobium lasianthera
(JJ.Smith) SECARA liV VITRO
FITRO ADI CAHYO
ｄｅｐａｒｔｾｬｎ＠
A24100156
AGRONOMI DAN HORTIKULTURA
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI
SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skirpsi berjudul Pengaruh iradiasi
sinar gamma terhadap pertumbuhan plb anggrek Dendrobium lasianthera (JJ.
Smith) secara in vitro adalah benar-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
dicantum dalam daftar pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Januari 2015
Fitro Adi Cahyo
NIM A24100156
ABSTRACT
FITRO ADI CAHYO. The Effect of gamma ray-irradiation on the growth of PLB
Dendrobium lasianthera ( JJ . Smith ) in vitro. Supervised by Diny Dinarti
This research aimed to learn the effect of gamma ray-irradiation on
protocorm like bodies (plb) Dendrobium lasianthera and determined Lethal
dosage (LD) 30 and 50. The irradiation has done at the Center of Technology
Application of Isotops and Radiation, Nuclear Energy Agency (PATIR-BATAN),
the research started from February 2014 to July 2014. The research implemented
the completely randomized design (CRD) with a single factor that gamma rayirradiation dosage were 0 Gy, 20 Gy, 40 Gy, 60 Gy, 80 Gy, and 100 Gy. Each
dose of gamma ray-irradiation treatment was repeated 5 times, of which there
were 30 units of the experiment and each experimental unit consisted of five
culture bottles were individually planted 4 plb Dendrobium lasianthera. The
results of this research showed that the effect of gamma ray-irradiation dose
significantly decreased the percentage of live plb, percentage of plb germination,
number of leaves, number of roots, the percentage of rooted plant. Plantlets
changes observed among other wide leaves, and the spiral leaves. Lethal dose
30% (LD30) was at 19.7697 Gy irradiation dose and LD50 was at 67.3504 Gy
irradiation dose.
Keywords: Dendrobium lasianthera, gamma ray-irradiation, in vitro, Lethal
Dosage (LD), mutation
ABSTRAK
FITRO ADI CAHYO. Pengaruh iradiasi sinar gamma terhadap pertumbuhan plb
anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) secara in vitro. dibimbing oleh Diny
Dinarti.
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh iradiasi sinar gamma
terhadap pertumbuhan protocorm like bodies (plb) anggrek Dendrobium
lasianthera serta menentukan Lethal dose (LD) 30 dan 50. Proses iradiasi
dilakukan di Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi, Badan Tenaga Nuklir
Nasional (PATIR-BATAN). Penelitian dilakukan dari bulan Februari 2014 hingga
Juli 2014. Penelitian disusun menggunakan rancangan acak lengkap (RAL)
dengan faktor tunggal yaitu dosis iradiasi sinar gamma 0 Gy, 20 Gy, 40 Gy, 60
Gy, 80 Gy, dan 100 Gy. Setiap dosis perlakuan iradiasi sinar gamma diulang 5
kali, seluruhnya terdapat 30 satuan percobaan dan setiap satuan percobaan terdiri
dari lima botol kultur yang masing-masing ditanam 4 plb anggrek Dendrobium
lasianthera (JJ. Smith). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa dosis iradiasi
sinar gamma berpengaruh nyata menurunkan persentase hidup plb, persentase plb
berkecambah, jumlah daun, jumlah akar, dan persentase plb berakar. Perubahan
planlet in vitro yang teramati antara lain daun melebar, dan daun spiral. Lethal
dosis 30% (LD30) berada pada dosis iradiasi 19.7697 Gy dan untuk LD50 berada
pada dosis irradiasi 67.3504 Gy.
Kata kunci: Dendrobium lasianthera, in vitro, iradiasi sinar gamma, Lethal Dose
(LD), mutasi
PENGARUH IRADIASI SINAR GAMMA TERHADAP
PERTUMBUHAN PLB ANGGREK Dendrobium lasianthera
(JJ.Smith) SECARA IN VITRO
FITRO ADI CAHYO
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Pertanian
pada
Departemen Agronomi dan Hortikultura
DEPARTEMEN AGRONOMI DAN HORTIKULTURA
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Judul Skripsi : Pengaruh iradiasi sinar gamma terhadap pertumbuhan plb
anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) secara in vitro
Nama
: Fitro Adi Cahyo
NIM
: A24100156
Disetujui oleh
Dr Ir Diny Dinarti, MSi
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr. Ir. Agus Purwito, MScAgr
Ketua Departemen
Tanggal Disetujui:
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang memberi
kekuatan dan hidayah sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik. Skripsi
ini merupakan hasil penelitian yang dilaksanakan mulai bulan Februari 2014
hingga bulan Juli 2014 dengan judul Pengaruh iradiasi sinar gamma terhadap
pertumbuhan plb anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) secara in vitro.
Penulis menyampaikan terimakasih kepada Dr.Ir.Diny Dinarti, MSi selaku
pembimbing skripsi yang telah memberikan bimbingan, pengarahan, serta
membantu dalam pendanaan selama pelaksanaan penelitian dan penyusunan
skripsi. BUD kementerian agama RI yang telah membantu dalam pendanaan
selama masa studi. Dr.Ir Sudrajat MS selaku pembimbing akademik atas arahan,
masukan, dan dukungan selama pelaksanaan studi. Orang tua dan saudara-saudara
penulis yang selalu memberikan doa, dukungan, dan motivasi, staf pengajar dan
staf komisi pendidikan Departemen Agronomi dan Hortikultura Fakultas
Pertanian IPB. keluarga CSS MoRA IPB yang telah membantu dan memberi
semangat serta teman-teman penulis yang telah bersedia membantu selama
pelaksanaan penelitian. Semoga penelitian ini bermanfaat bagi yang memerlukan.
Bogor, Januari 2015
Fitro Adi Cahyo
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
Hipotesis
2
TINJAUAN PUSTAKA
2
Botani Anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith)
2
Kultur Jaringan Anggrek
3
Keragaman Somaklonal
4
Induksi Mutasi dengan Iradiasi Sinar Gamma
4
METODE PENELITIAN
5
Lokasi dan Waktu
5
Bahan dan Alat
5
Prosedur Percobaan
5
Pengamatan
6
Analisis Data
7
HASIL DAN PEMBAHASAN
7
Persentase Hidup Plb
8
Persentase Plb berkecambah
9
Multiplikasi Tunas
10
Jumlah Daun
12
Jumlah Akar
13
Lethal Dose (LD)
15
Keragaman Planlet
15
SIMPULAN DAN SARAN
18
Simpulan
18
Saran
18
DAFTAR PUSTAKA
18
vi
DAFTAR TABEL
1. Persentase hidup plb anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) pada
berbagai dosis iradiasi sinar gamma
2. Persentase berkecambah plb anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith)
pada berbagai dosis iradiasi sinar gamma
3. Rata-rata jumlah multiplikasi plb anggrek Dendrobium lasianthera (JJ.
Smith) hasil iradiasi sinar gamma
4. Rata-Rata Jumlah daun per-planlet anggrek Dendrobium lasianthera (JJ.
Smith) pada berbagai dosis iradiasi sinar gamma
5. Persentase planlet berakar per-botol anggrek Dendrobium lasianthera (JJ.
Smith) pada berbagai dosis iradiasi sinar gamma
6. Rata-Rata jumlah akar per-botol anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith)
pada Berbagai Dosis Iradiasi sinar Gamma
7. Morfologi daun anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) hasil iradiasi
sinar gamma pada 22 MST
8. Morfologi akar planlet anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) hasil
iradiasi sinar gamma pada 22 MST
8
10
11
12
13
14
16
17
DAFTAR GAMBAR
Morfologi anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith)
Kondisi plb hasil iradiasi sinar gamma
Kriteria Plb anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) yang berkecambah
Multiplikasi anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) hasil iradiasi sinar
gamma
5. Nilai LD30 serta LD50 berdasarkan persentase hidup plb anggrek Dendrobium
lasianthera (JJ. Smith)
6. Keragaman bentuk daun anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) hasil
iradiasi sinar gamma
7. Bentuk planlet anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) pada berbagai
dosis iradiasi sinar gamma
1.
2.
3.
4.
3
9
10
12
15
16
17
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Dendrobium merupakan genus anggrek yang banyak tersebar di daratan
Asia seperti Indonesia dan Filipina, serta Kepulauan Pasifik dan Australia.
Di Kalimantan diperkirakan terdapat 143 jenis anggrek Dendrobium, dan
sebagian besar ditemukan di hutan pada lokasi dengan ketinggian antara 600-1600
m di atas permukaan laut (m dpl), hampir semuanya epifit, pertumbuhan
simpodial dengan tangkai yang berdaging, dan daun dengan berbagai bentuk
(Sabran et al. 2003). Dendrobium merupakan komoditas yang paling banyak
digemari masyarakat karena sifatnya yang relatif lebih tahan lama dan memiliki
warna bunga yang bervariasi, sehingga sangat berpotensi untuk dikembangkan
karena memliki nilai ekonomis ekspor maupun pasar dalam negeri (Widiastoety et
al. 2000).
Spesies anggrek Dendrobium banyak terdapat di kawasan timur Indonesia,
seperti Papua dan Maluku (Widiastoety et al. 2010). Salah satu anggrek
Dendrobium yang berasal dari Indonesia adalah Dendrobium lasianthera (JJ.
Smith). Anggrek jenis ini merupakan anggrek yang hidup di Papua dan Papua
New Guinea. Tinggi tanaman ini dapat mencapai 3 m, dengan panjang tangkai
bunga 20 - 50 cm diduga jumlah kuntum bunga dapat mencapai 30 kuntum bunga
yang letaknya saling berdekatan (Yusuf et al. 2012). Habitus tanaman yang terlalu
tinggi dan beratnya tandan bunga yang memiliki begitu banyak kuntum bunga
akan memudahkan tanaman menjadi rebah saat terkena angin kencang dan
mengakibatkan bunga menjadi rusak. Selain itu akibat ukuran tanaman yang
terlalu besar dapat membatasi tempat peletakan tanaman. Oleh sebab itu,
perbaikan sifat genetik tanaman dirasa perlu untuk mendapatkan morfologi
tanaman yang lebih baik.
Menurut Soedjono (2003) perbaikan sifat agronomik dan genetik dapat
dilakukan secara konvensional, yakni dengan persilangan antar spesies, varietas,
genera, atau kerabat yang memiliki sifat yang diinginkan, akan tetapi metode
pemuliaan tanaman konvensional memiliki keterbatasan. Menurut Lamadji et al.
(1999) pemuliaan tanaman secara konvensional memerlukan waktu yang cukup
lama, sulit memilih dengan tepat gen-gen yang menjadi target seleksi untuk
diekspresikan pada sifat-sifat morfologi atau agronomi. Rendahnya frekuensi
individu hasil pemuliaan yang berada dalam suatu populasi yang besar sehingga
menyulitkan kegiatan seleksi untuk mendapatkan hasil yang valid secara statistik,
dan pautan gen antara sifat yang diinginkan sulit dipisahkan saat melakukan
persilangan.
Cara lain untuk menginduksi keragaman genetik selain dengan persilangan
adalah dengan pemberian mutagen, baik mutagen fisik (sinar X, sinar α, sinar ,
sinar ) ataupun mutagen kimia (EMS, NMU, NTG) (Poespodarsono 1998).
Mutasi adalah proses perubahan pada materi genetik suatu mahluk yang terjadi
secara tiba-tiba dan acak serta merupakan dasar bagi sumber variasi organisme
hidup yang bersifat terwariskan (Soeranto 2003). Penelitian yang dilakukan oleh
Soedjono et al. (1996) menunjukkan adanya perubahan warna pada Dendrobium
ekapol panda hasil iradiasi sinar gamma, semakin tinggi dosis iradiasi dimulai
2
dari dosis 50 Gy maka warna plb akan semakin pucat akibat adanya kerusakan
pada sel. Iradiasi sinar gamma pada penelitian ini digunakan untuk menginduksi
keragaman genetik anggrek Dendrobium lasianthera (JJ.Smith) terutama
perubahan genetik yang diekspresikan terhadap bentuk morfologi tanaman
khususnya pada tinggi tanaman.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan mempelajari pengaruh iradiasi sinar gamma
terhadap pertumbuhan Protocorm Like Bodies (plb) serta mendapatkan Lethal
Dose (LD) 30 dan 50 dari proses iradiasi sinar gamma pada anggrek Dendrobium
lasianthera (JJ. Smith).
Hipotesis
Iradiasi sinar gamma berpengaruh terhadap pertumbuhan plb anggrek
Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) serta LD 30 dan LD 50 diperoleh pada salah
satu dosis perlakuan iradiasi sinar gamma.
TINJAUAN PUSTAKA
Botani Anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith)
Lebih dari 1200 spesies Dendrobium merupakan tanaman asli dari daerah
tropis Asia Pasifik. Papua New Guinea memiliki lebih dari 500 spesies, salah
satunya adalah Dendrobium lasianthera (JJ. Smith). Anggrek ini merupakan
anggrek yang hidup di Indonesia tepatnya di Papua dan Papua New Guinea.
Menurut Yusuf et al. (2012) anggrek ini dapat tumbuh hingga mencapai 3 meter
panjang tangkai bunga 20-50 cm diduga jumlah kuntum bunga dapat mencapai 30
kuntum bunga yang letaknya saling berdekatan. Panjang bunga berukuran 6.5 cm
dengan petalnya melintir serta saling berdekatan. Warna bunga merah gelap,
merah muda, merah keunguan, merah jingga (gambar 1). Menurut Sastrapradja et
al. 1979 anggrek ini memiliki daun berbentuk lonjong dengan panjang 15 cm.
daun daun tersebut tersusun berselang seling dalam 2 deretan, tekstur daunnya
kaku. Gagang perbungaan tegak dan kaku dan pembungaan muncul pada bagian
ujung batang. Tanaman ini umumnya tumbuh baik didataran rendah agak teduh
tapi berhawa panas.
Batang anggrek dibedakan berdasarkan tipe pertumbuhannya yakni
simpodial dan monopodial. Menurut Handayani (2007) anggrek yang memiliki
batang tipe simpodial adalah anggrek yang memiliki pertumbuhan ujung batang
yang terbatas. Batang Dendrobium termasuk dalam tipe simpodial dan umumnya
beruas ruas, termasuk batang anggrek Dendrobium Lasianthera (JJ. Smith) yang
tingginya dapat mencapai 3 meter.
3
a
b
Gambar 1. Morfologi anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith). Sumber foto
a) Flona Serial, b). Lembaga Biologi Nasional-LIPI
Kultur Jaringan Anggrek
Kultur jaringan adalah teknik menumbuhkembangkan bagian tanaman
baik berupa sel, jaringan maupun organ, dalam kondisi aseptik secara in vitro
(Marlina dan Rusnandi 2007). Fatimah (2008) menjelaskan lebih rinci bahwa
kultur jaringan adalah teknik perbanyakan tanaman dengan cara mengisolasi
bagian tanaman seperti daun, mata tunas, serta menumbuhkan bagian tersebut
dalam media buatan secara aseptis yang kaya nutrisi dan zat pengatur tumbuh
dalam wadah tertutup dan tembus cahaya sehingga bagian tanaman dapat
memperbanyak diri dan bergenerasi menjadi tanaman lengkap.
Kemampuan sel untuk berdiferensiasi disebut totipotensi. Kearah mana
sel-sel tanaman dapat diinduksi untuk mengekspresikan totipotensi-nya, sangat
tergantung pada sejumlah variabel termasuk faktor eksplan, komposisi media,
zat pengatur tumbuh, dan stimulus fisik, seperti cahaya, suhu, dan kelembaban.
Setiap variabel dapat berbeda pengaruhnya terhadap setiap organ tanaman
tertentu dan berdasarkan tujuan pengkulturan. Diantara faktor-faktor tersebut,
lima variabel utama harus diperhatikan, yaitu seleksi bahan tanam, teknik
sterilisasi eksplan, komposisi medium dasar, keterlibatan zat pengatur tumbuh,
serta faktor-faktor lingkungan dimana kultur diletakkan (Zulkarnaen 2009)
Pada era ini penelitian tentang kultur jaringan anggrek berbagai spesies
telah banyak dilakukan baik diluar negeri maupun di Indonesia yang ditujukan
untuk mempercepat produksi anggrek melalui kultur in vitro hingga
pembentukan anggrek-anggrek varietas baru melalui induksi mutasi. Menurut
Panjaitan (2005) salah satu alternatif untuk melestarikan keanekaragaman
anggrek adalah dengan melakukan perbanyakan melalui kultur jaringan yang
memiliki kelebihan dibandingkan dengan cara konvensional. Kelebihan tersebut
diantaranya dapat menghasilkan anggrek dalam jumlah banyak dan dalam waktu
yang relatif singkat, serta memiliki sifat yang sama dengan induknya, serta
pertumbuhannya relatif seragam.
Media dasar yang digunakan dalam kultur jaringan bermacam-macam
diantaranya adalah media Vacin dan Went (VW). Media ini termasuk salah satu
4
media terbaik dan banyak dipakai sebagai media dasar untuk kultur jaringan
anggrek termasuk anggrek Dendrobium. Menurut Gunawan (1992) media Vacin
dan Went adalah media khusus dan paling baik untuk digunakan sebagai media
kultur jaringan anggrek.
Keragaman Somaklonal
Skirvin et al. (1993) mendefinisikan keragaman somaklonal sebagai
keragaman genetik tanaman yang dihasilkan melalui kultur jaringan. Keragaman
tersebut dapat berasal dari keragaman genetik eksplan yang digunakan atau yang
terjadi dalam kultur jaringan. Menurut Yunita (2009) keragaman somaklonal
yang terjadi dalam kultur jaringan merupakan hasil kumulatif dari mutasi
genetik pada eksplan dan yang diinduksi pada kondisi in vitro. Keragaman
somaklonal merupakan perubahan genetik yang bukan disebabkan oleh
segregasi atau rekombinasi gen, seperti yang biasa terjadi akibat proses
persilangan.
Kragaman somaklonal dapat dikelompokkan menjadi keragaman yang
diwariskan (heritable), yaitu yang dikendalikan secara genetik, dan keragaman
yang tidak diwariskan, yakni yang dikendalikan secara epigenetik. Keragaman
somaklonal yang dikendalikan secara genetik biasanya bersifat stabil dan dapat
diturunkan secara seksual ke generasi selanjutnya. Keragaman epigenetik
biasanya akan hilang bila diturunkan secara seksual (Skirvin et al. 1993).
Menurut Ahloowalia dan Maluszynski (2001), terjadinya keragaman
somaklonal dapat mengakibatkan berbagai macam perubahan diantaranya
adalah defisiensi klorofil, aneuploidi, resistensi terhadap penyakit atau
terkadang muncul variasi yang sebelumnya tidak ada di alam. Selain itu
keragaman juga dapat terjadi pada sifat seperti tinggi tanaman, luas daun,
panjang daun, ketebalan batang, vigor, pembungaan, fertilisasi, dan hasil.
Induksi Mutasi dengan Iradiasi Sinar Gamma
Mutasi adalah perubahan susunan atau konstruksi dari gen maupun
kromosom suatu individu tanaman, sehingga memperlihatkan penyimpangan
(perubahan) dari individu asalnya dan bersifat baka (turun temurun). Mutasi
dapat terjadi secara alamiah tetapi frekuensinya rendah, yaitu 10-6 pada setiap
generasi (Herawati dan Setiamihardja 2000). Mutasi adalah perubahan pada
materi genetik suatu makhluk yang terjadi secara tiba-tiba dan acak, dan
merupakan dasar bagi sumber variasi organisme hidup yang bersifat
terwariskan. Mutasi dapat terjadi secara spontan di alam (spontaneous mutation)
dan dapat juga terjadi melalui induksi (induced mutation). Secara mendasar
tidak terdapat perbedaan antara mutasi yang terjadi secara alami dan mutasi
hasil induksi. Kedua cara tersebut dapat menimbulkan variasi genetik untuk
dijadikan dasar seleksi tanaman, baik seleksi secara alami (evolusi) maupun
seleksi secara buatan (pemuliaan) (Soeranto 2003). Secara umum, mutasi
dihasilkan oleh segala tipe perubahan genetik yang mengakibatkan perubahan
fenotipe yang diturunkan, termasuk keragaman kromosom, sehingga
menyebabkan terjadinya keragaman genetik (Soeranto 2003).
Salah satu cara untuk menginduksi terjadinya mutasi adalah dengan
iradiasi sinar gamma. Menurut Lehninger (1994) bahwa sinar gamma
5
merupakan jenis iradiasi yang biasa digunakan dalam berbagai bidang karena
bermuatan netral, panjang gelombang pendek dan daya tembus paling tinggi
sehingga energi sinar gamma yang dipancarkan sumber terhadap target dapat
menimbulkan perubahan pada sel target. Perubahan dapat terjadi secara acak
dan tiba-tiba. Besar kecilnya perubahan pengaruh iradiasi sinar gamma
tergantung dari energi dan waktu sumber radio aktif.
Dosis iradiasi dibagi tiga yaitu, tinggi (>10 kGy), sedang (1-10 kGy), rendah
(
PENGARLII IR.\DIASI SINAR GAMMA TERHADAP
PERTUMBUHA':\ PLB ANGGREK Dendrobium lasianthera
(JJ.Smith) SECARA liV VITRO
FITRO ADI CAHYO
ｄｅｐａｒｔｾｬｎ＠
A24100156
AGRONOMI DAN HORTIKULTURA
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI
SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skirpsi berjudul Pengaruh iradiasi
sinar gamma terhadap pertumbuhan plb anggrek Dendrobium lasianthera (JJ.
Smith) secara in vitro adalah benar-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
dicantum dalam daftar pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada
Institut Pertanian Bogor
Bogor, Januari 2015
Fitro Adi Cahyo
NIM A24100156
ABSTRACT
FITRO ADI CAHYO. The Effect of gamma ray-irradiation on the growth of PLB
Dendrobium lasianthera ( JJ . Smith ) in vitro. Supervised by Diny Dinarti
This research aimed to learn the effect of gamma ray-irradiation on
protocorm like bodies (plb) Dendrobium lasianthera and determined Lethal
dosage (LD) 30 and 50. The irradiation has done at the Center of Technology
Application of Isotops and Radiation, Nuclear Energy Agency (PATIR-BATAN),
the research started from February 2014 to July 2014. The research implemented
the completely randomized design (CRD) with a single factor that gamma rayirradiation dosage were 0 Gy, 20 Gy, 40 Gy, 60 Gy, 80 Gy, and 100 Gy. Each
dose of gamma ray-irradiation treatment was repeated 5 times, of which there
were 30 units of the experiment and each experimental unit consisted of five
culture bottles were individually planted 4 plb Dendrobium lasianthera. The
results of this research showed that the effect of gamma ray-irradiation dose
significantly decreased the percentage of live plb, percentage of plb germination,
number of leaves, number of roots, the percentage of rooted plant. Plantlets
changes observed among other wide leaves, and the spiral leaves. Lethal dose
30% (LD30) was at 19.7697 Gy irradiation dose and LD50 was at 67.3504 Gy
irradiation dose.
Keywords: Dendrobium lasianthera, gamma ray-irradiation, in vitro, Lethal
Dosage (LD), mutation
ABSTRAK
FITRO ADI CAHYO. Pengaruh iradiasi sinar gamma terhadap pertumbuhan plb
anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) secara in vitro. dibimbing oleh Diny
Dinarti.
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh iradiasi sinar gamma
terhadap pertumbuhan protocorm like bodies (plb) anggrek Dendrobium
lasianthera serta menentukan Lethal dose (LD) 30 dan 50. Proses iradiasi
dilakukan di Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi, Badan Tenaga Nuklir
Nasional (PATIR-BATAN). Penelitian dilakukan dari bulan Februari 2014 hingga
Juli 2014. Penelitian disusun menggunakan rancangan acak lengkap (RAL)
dengan faktor tunggal yaitu dosis iradiasi sinar gamma 0 Gy, 20 Gy, 40 Gy, 60
Gy, 80 Gy, dan 100 Gy. Setiap dosis perlakuan iradiasi sinar gamma diulang 5
kali, seluruhnya terdapat 30 satuan percobaan dan setiap satuan percobaan terdiri
dari lima botol kultur yang masing-masing ditanam 4 plb anggrek Dendrobium
lasianthera (JJ. Smith). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa dosis iradiasi
sinar gamma berpengaruh nyata menurunkan persentase hidup plb, persentase plb
berkecambah, jumlah daun, jumlah akar, dan persentase plb berakar. Perubahan
planlet in vitro yang teramati antara lain daun melebar, dan daun spiral. Lethal
dosis 30% (LD30) berada pada dosis iradiasi 19.7697 Gy dan untuk LD50 berada
pada dosis irradiasi 67.3504 Gy.
Kata kunci: Dendrobium lasianthera, in vitro, iradiasi sinar gamma, Lethal Dose
(LD), mutasi
PENGARUH IRADIASI SINAR GAMMA TERHADAP
PERTUMBUHAN PLB ANGGREK Dendrobium lasianthera
(JJ.Smith) SECARA IN VITRO
FITRO ADI CAHYO
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Pertanian
pada
Departemen Agronomi dan Hortikultura
DEPARTEMEN AGRONOMI DAN HORTIKULTURA
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Judul Skripsi : Pengaruh iradiasi sinar gamma terhadap pertumbuhan plb
anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) secara in vitro
Nama
: Fitro Adi Cahyo
NIM
: A24100156
Disetujui oleh
Dr Ir Diny Dinarti, MSi
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr. Ir. Agus Purwito, MScAgr
Ketua Departemen
Tanggal Disetujui:
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang memberi
kekuatan dan hidayah sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik. Skripsi
ini merupakan hasil penelitian yang dilaksanakan mulai bulan Februari 2014
hingga bulan Juli 2014 dengan judul Pengaruh iradiasi sinar gamma terhadap
pertumbuhan plb anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) secara in vitro.
Penulis menyampaikan terimakasih kepada Dr.Ir.Diny Dinarti, MSi selaku
pembimbing skripsi yang telah memberikan bimbingan, pengarahan, serta
membantu dalam pendanaan selama pelaksanaan penelitian dan penyusunan
skripsi. BUD kementerian agama RI yang telah membantu dalam pendanaan
selama masa studi. Dr.Ir Sudrajat MS selaku pembimbing akademik atas arahan,
masukan, dan dukungan selama pelaksanaan studi. Orang tua dan saudara-saudara
penulis yang selalu memberikan doa, dukungan, dan motivasi, staf pengajar dan
staf komisi pendidikan Departemen Agronomi dan Hortikultura Fakultas
Pertanian IPB. keluarga CSS MoRA IPB yang telah membantu dan memberi
semangat serta teman-teman penulis yang telah bersedia membantu selama
pelaksanaan penelitian. Semoga penelitian ini bermanfaat bagi yang memerlukan.
Bogor, Januari 2015
Fitro Adi Cahyo
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
Hipotesis
2
TINJAUAN PUSTAKA
2
Botani Anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith)
2
Kultur Jaringan Anggrek
3
Keragaman Somaklonal
4
Induksi Mutasi dengan Iradiasi Sinar Gamma
4
METODE PENELITIAN
5
Lokasi dan Waktu
5
Bahan dan Alat
5
Prosedur Percobaan
5
Pengamatan
6
Analisis Data
7
HASIL DAN PEMBAHASAN
7
Persentase Hidup Plb
8
Persentase Plb berkecambah
9
Multiplikasi Tunas
10
Jumlah Daun
12
Jumlah Akar
13
Lethal Dose (LD)
15
Keragaman Planlet
15
SIMPULAN DAN SARAN
18
Simpulan
18
Saran
18
DAFTAR PUSTAKA
18
vi
DAFTAR TABEL
1. Persentase hidup plb anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) pada
berbagai dosis iradiasi sinar gamma
2. Persentase berkecambah plb anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith)
pada berbagai dosis iradiasi sinar gamma
3. Rata-rata jumlah multiplikasi plb anggrek Dendrobium lasianthera (JJ.
Smith) hasil iradiasi sinar gamma
4. Rata-Rata Jumlah daun per-planlet anggrek Dendrobium lasianthera (JJ.
Smith) pada berbagai dosis iradiasi sinar gamma
5. Persentase planlet berakar per-botol anggrek Dendrobium lasianthera (JJ.
Smith) pada berbagai dosis iradiasi sinar gamma
6. Rata-Rata jumlah akar per-botol anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith)
pada Berbagai Dosis Iradiasi sinar Gamma
7. Morfologi daun anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) hasil iradiasi
sinar gamma pada 22 MST
8. Morfologi akar planlet anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) hasil
iradiasi sinar gamma pada 22 MST
8
10
11
12
13
14
16
17
DAFTAR GAMBAR
Morfologi anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith)
Kondisi plb hasil iradiasi sinar gamma
Kriteria Plb anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) yang berkecambah
Multiplikasi anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) hasil iradiasi sinar
gamma
5. Nilai LD30 serta LD50 berdasarkan persentase hidup plb anggrek Dendrobium
lasianthera (JJ. Smith)
6. Keragaman bentuk daun anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) hasil
iradiasi sinar gamma
7. Bentuk planlet anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) pada berbagai
dosis iradiasi sinar gamma
1.
2.
3.
4.
3
9
10
12
15
16
17
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Dendrobium merupakan genus anggrek yang banyak tersebar di daratan
Asia seperti Indonesia dan Filipina, serta Kepulauan Pasifik dan Australia.
Di Kalimantan diperkirakan terdapat 143 jenis anggrek Dendrobium, dan
sebagian besar ditemukan di hutan pada lokasi dengan ketinggian antara 600-1600
m di atas permukaan laut (m dpl), hampir semuanya epifit, pertumbuhan
simpodial dengan tangkai yang berdaging, dan daun dengan berbagai bentuk
(Sabran et al. 2003). Dendrobium merupakan komoditas yang paling banyak
digemari masyarakat karena sifatnya yang relatif lebih tahan lama dan memiliki
warna bunga yang bervariasi, sehingga sangat berpotensi untuk dikembangkan
karena memliki nilai ekonomis ekspor maupun pasar dalam negeri (Widiastoety et
al. 2000).
Spesies anggrek Dendrobium banyak terdapat di kawasan timur Indonesia,
seperti Papua dan Maluku (Widiastoety et al. 2010). Salah satu anggrek
Dendrobium yang berasal dari Indonesia adalah Dendrobium lasianthera (JJ.
Smith). Anggrek jenis ini merupakan anggrek yang hidup di Papua dan Papua
New Guinea. Tinggi tanaman ini dapat mencapai 3 m, dengan panjang tangkai
bunga 20 - 50 cm diduga jumlah kuntum bunga dapat mencapai 30 kuntum bunga
yang letaknya saling berdekatan (Yusuf et al. 2012). Habitus tanaman yang terlalu
tinggi dan beratnya tandan bunga yang memiliki begitu banyak kuntum bunga
akan memudahkan tanaman menjadi rebah saat terkena angin kencang dan
mengakibatkan bunga menjadi rusak. Selain itu akibat ukuran tanaman yang
terlalu besar dapat membatasi tempat peletakan tanaman. Oleh sebab itu,
perbaikan sifat genetik tanaman dirasa perlu untuk mendapatkan morfologi
tanaman yang lebih baik.
Menurut Soedjono (2003) perbaikan sifat agronomik dan genetik dapat
dilakukan secara konvensional, yakni dengan persilangan antar spesies, varietas,
genera, atau kerabat yang memiliki sifat yang diinginkan, akan tetapi metode
pemuliaan tanaman konvensional memiliki keterbatasan. Menurut Lamadji et al.
(1999) pemuliaan tanaman secara konvensional memerlukan waktu yang cukup
lama, sulit memilih dengan tepat gen-gen yang menjadi target seleksi untuk
diekspresikan pada sifat-sifat morfologi atau agronomi. Rendahnya frekuensi
individu hasil pemuliaan yang berada dalam suatu populasi yang besar sehingga
menyulitkan kegiatan seleksi untuk mendapatkan hasil yang valid secara statistik,
dan pautan gen antara sifat yang diinginkan sulit dipisahkan saat melakukan
persilangan.
Cara lain untuk menginduksi keragaman genetik selain dengan persilangan
adalah dengan pemberian mutagen, baik mutagen fisik (sinar X, sinar α, sinar ,
sinar ) ataupun mutagen kimia (EMS, NMU, NTG) (Poespodarsono 1998).
Mutasi adalah proses perubahan pada materi genetik suatu mahluk yang terjadi
secara tiba-tiba dan acak serta merupakan dasar bagi sumber variasi organisme
hidup yang bersifat terwariskan (Soeranto 2003). Penelitian yang dilakukan oleh
Soedjono et al. (1996) menunjukkan adanya perubahan warna pada Dendrobium
ekapol panda hasil iradiasi sinar gamma, semakin tinggi dosis iradiasi dimulai
2
dari dosis 50 Gy maka warna plb akan semakin pucat akibat adanya kerusakan
pada sel. Iradiasi sinar gamma pada penelitian ini digunakan untuk menginduksi
keragaman genetik anggrek Dendrobium lasianthera (JJ.Smith) terutama
perubahan genetik yang diekspresikan terhadap bentuk morfologi tanaman
khususnya pada tinggi tanaman.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan mempelajari pengaruh iradiasi sinar gamma
terhadap pertumbuhan Protocorm Like Bodies (plb) serta mendapatkan Lethal
Dose (LD) 30 dan 50 dari proses iradiasi sinar gamma pada anggrek Dendrobium
lasianthera (JJ. Smith).
Hipotesis
Iradiasi sinar gamma berpengaruh terhadap pertumbuhan plb anggrek
Dendrobium lasianthera (JJ. Smith) serta LD 30 dan LD 50 diperoleh pada salah
satu dosis perlakuan iradiasi sinar gamma.
TINJAUAN PUSTAKA
Botani Anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith)
Lebih dari 1200 spesies Dendrobium merupakan tanaman asli dari daerah
tropis Asia Pasifik. Papua New Guinea memiliki lebih dari 500 spesies, salah
satunya adalah Dendrobium lasianthera (JJ. Smith). Anggrek ini merupakan
anggrek yang hidup di Indonesia tepatnya di Papua dan Papua New Guinea.
Menurut Yusuf et al. (2012) anggrek ini dapat tumbuh hingga mencapai 3 meter
panjang tangkai bunga 20-50 cm diduga jumlah kuntum bunga dapat mencapai 30
kuntum bunga yang letaknya saling berdekatan. Panjang bunga berukuran 6.5 cm
dengan petalnya melintir serta saling berdekatan. Warna bunga merah gelap,
merah muda, merah keunguan, merah jingga (gambar 1). Menurut Sastrapradja et
al. 1979 anggrek ini memiliki daun berbentuk lonjong dengan panjang 15 cm.
daun daun tersebut tersusun berselang seling dalam 2 deretan, tekstur daunnya
kaku. Gagang perbungaan tegak dan kaku dan pembungaan muncul pada bagian
ujung batang. Tanaman ini umumnya tumbuh baik didataran rendah agak teduh
tapi berhawa panas.
Batang anggrek dibedakan berdasarkan tipe pertumbuhannya yakni
simpodial dan monopodial. Menurut Handayani (2007) anggrek yang memiliki
batang tipe simpodial adalah anggrek yang memiliki pertumbuhan ujung batang
yang terbatas. Batang Dendrobium termasuk dalam tipe simpodial dan umumnya
beruas ruas, termasuk batang anggrek Dendrobium Lasianthera (JJ. Smith) yang
tingginya dapat mencapai 3 meter.
3
a
b
Gambar 1. Morfologi anggrek Dendrobium lasianthera (JJ. Smith). Sumber foto
a) Flona Serial, b). Lembaga Biologi Nasional-LIPI
Kultur Jaringan Anggrek
Kultur jaringan adalah teknik menumbuhkembangkan bagian tanaman
baik berupa sel, jaringan maupun organ, dalam kondisi aseptik secara in vitro
(Marlina dan Rusnandi 2007). Fatimah (2008) menjelaskan lebih rinci bahwa
kultur jaringan adalah teknik perbanyakan tanaman dengan cara mengisolasi
bagian tanaman seperti daun, mata tunas, serta menumbuhkan bagian tersebut
dalam media buatan secara aseptis yang kaya nutrisi dan zat pengatur tumbuh
dalam wadah tertutup dan tembus cahaya sehingga bagian tanaman dapat
memperbanyak diri dan bergenerasi menjadi tanaman lengkap.
Kemampuan sel untuk berdiferensiasi disebut totipotensi. Kearah mana
sel-sel tanaman dapat diinduksi untuk mengekspresikan totipotensi-nya, sangat
tergantung pada sejumlah variabel termasuk faktor eksplan, komposisi media,
zat pengatur tumbuh, dan stimulus fisik, seperti cahaya, suhu, dan kelembaban.
Setiap variabel dapat berbeda pengaruhnya terhadap setiap organ tanaman
tertentu dan berdasarkan tujuan pengkulturan. Diantara faktor-faktor tersebut,
lima variabel utama harus diperhatikan, yaitu seleksi bahan tanam, teknik
sterilisasi eksplan, komposisi medium dasar, keterlibatan zat pengatur tumbuh,
serta faktor-faktor lingkungan dimana kultur diletakkan (Zulkarnaen 2009)
Pada era ini penelitian tentang kultur jaringan anggrek berbagai spesies
telah banyak dilakukan baik diluar negeri maupun di Indonesia yang ditujukan
untuk mempercepat produksi anggrek melalui kultur in vitro hingga
pembentukan anggrek-anggrek varietas baru melalui induksi mutasi. Menurut
Panjaitan (2005) salah satu alternatif untuk melestarikan keanekaragaman
anggrek adalah dengan melakukan perbanyakan melalui kultur jaringan yang
memiliki kelebihan dibandingkan dengan cara konvensional. Kelebihan tersebut
diantaranya dapat menghasilkan anggrek dalam jumlah banyak dan dalam waktu
yang relatif singkat, serta memiliki sifat yang sama dengan induknya, serta
pertumbuhannya relatif seragam.
Media dasar yang digunakan dalam kultur jaringan bermacam-macam
diantaranya adalah media Vacin dan Went (VW). Media ini termasuk salah satu
4
media terbaik dan banyak dipakai sebagai media dasar untuk kultur jaringan
anggrek termasuk anggrek Dendrobium. Menurut Gunawan (1992) media Vacin
dan Went adalah media khusus dan paling baik untuk digunakan sebagai media
kultur jaringan anggrek.
Keragaman Somaklonal
Skirvin et al. (1993) mendefinisikan keragaman somaklonal sebagai
keragaman genetik tanaman yang dihasilkan melalui kultur jaringan. Keragaman
tersebut dapat berasal dari keragaman genetik eksplan yang digunakan atau yang
terjadi dalam kultur jaringan. Menurut Yunita (2009) keragaman somaklonal
yang terjadi dalam kultur jaringan merupakan hasil kumulatif dari mutasi
genetik pada eksplan dan yang diinduksi pada kondisi in vitro. Keragaman
somaklonal merupakan perubahan genetik yang bukan disebabkan oleh
segregasi atau rekombinasi gen, seperti yang biasa terjadi akibat proses
persilangan.
Kragaman somaklonal dapat dikelompokkan menjadi keragaman yang
diwariskan (heritable), yaitu yang dikendalikan secara genetik, dan keragaman
yang tidak diwariskan, yakni yang dikendalikan secara epigenetik. Keragaman
somaklonal yang dikendalikan secara genetik biasanya bersifat stabil dan dapat
diturunkan secara seksual ke generasi selanjutnya. Keragaman epigenetik
biasanya akan hilang bila diturunkan secara seksual (Skirvin et al. 1993).
Menurut Ahloowalia dan Maluszynski (2001), terjadinya keragaman
somaklonal dapat mengakibatkan berbagai macam perubahan diantaranya
adalah defisiensi klorofil, aneuploidi, resistensi terhadap penyakit atau
terkadang muncul variasi yang sebelumnya tidak ada di alam. Selain itu
keragaman juga dapat terjadi pada sifat seperti tinggi tanaman, luas daun,
panjang daun, ketebalan batang, vigor, pembungaan, fertilisasi, dan hasil.
Induksi Mutasi dengan Iradiasi Sinar Gamma
Mutasi adalah perubahan susunan atau konstruksi dari gen maupun
kromosom suatu individu tanaman, sehingga memperlihatkan penyimpangan
(perubahan) dari individu asalnya dan bersifat baka (turun temurun). Mutasi
dapat terjadi secara alamiah tetapi frekuensinya rendah, yaitu 10-6 pada setiap
generasi (Herawati dan Setiamihardja 2000). Mutasi adalah perubahan pada
materi genetik suatu makhluk yang terjadi secara tiba-tiba dan acak, dan
merupakan dasar bagi sumber variasi organisme hidup yang bersifat
terwariskan. Mutasi dapat terjadi secara spontan di alam (spontaneous mutation)
dan dapat juga terjadi melalui induksi (induced mutation). Secara mendasar
tidak terdapat perbedaan antara mutasi yang terjadi secara alami dan mutasi
hasil induksi. Kedua cara tersebut dapat menimbulkan variasi genetik untuk
dijadikan dasar seleksi tanaman, baik seleksi secara alami (evolusi) maupun
seleksi secara buatan (pemuliaan) (Soeranto 2003). Secara umum, mutasi
dihasilkan oleh segala tipe perubahan genetik yang mengakibatkan perubahan
fenotipe yang diturunkan, termasuk keragaman kromosom, sehingga
menyebabkan terjadinya keragaman genetik (Soeranto 2003).
Salah satu cara untuk menginduksi terjadinya mutasi adalah dengan
iradiasi sinar gamma. Menurut Lehninger (1994) bahwa sinar gamma
5
merupakan jenis iradiasi yang biasa digunakan dalam berbagai bidang karena
bermuatan netral, panjang gelombang pendek dan daya tembus paling tinggi
sehingga energi sinar gamma yang dipancarkan sumber terhadap target dapat
menimbulkan perubahan pada sel target. Perubahan dapat terjadi secara acak
dan tiba-tiba. Besar kecilnya perubahan pengaruh iradiasi sinar gamma
tergantung dari energi dan waktu sumber radio aktif.
Dosis iradiasi dibagi tiga yaitu, tinggi (>10 kGy), sedang (1-10 kGy), rendah
(