Pengaruh Pemberian Kolkhisin Terhadap Morfologi dan Jumlah Kromosom Tanaman Binahong (Anredera cordifolia (Ten) Steenis)

5

TINJAUAN PUSTAKA
Botani Tanaman
Menurut Tjitrosoepomo (1999) klasifikasi tanaman binahong adalah
sebagai berikut Kingdom : Plantae ; Sub kingdom : Tracheobionta; Superdivisio :
Spermatophyta; Divisio : Angiospermae; Kelas : Magnoliopsida Dicotyledoneae;
Subkelas : Hamamelidae; Ordo : Caryophyllales; Familia : Basellaceae; Genus :
Anredera; Species : Anredera cordifolia (Ten) Steenis.
Tanaman binahong memilki akar tunggang yang berdaging lunak dan
berwarna coklat kotor (Manoi, 2009). Tanaman binahong memiliki rhizoma yaitu
struktur batang khusus yang sumbu

utamanya terdapat di dalam tanah,

bercabang-cabang, tumbuh mendatar, dan dari ujungnya dapat tumbuh tunas yang
muncul di atas tanah. Rhizoma berfungsi sebagai alat perkembangbiakan dan
tempat penimbunan zat-zat cadangan makanan (Tjitrosoepomo, 1999).
Binahong memiliki batang yang lunak, berwarna merah dan berbentuk
silindris, serta saling membelit satu sama lain. Batang berwarna merah dan
memiliki permukaan yang halus Binahong dapat memilii ukuran panjang batang

3-6 meter (Kottaimuthu et al., 2011).
Daun binahong merupakan daun tunggal tersusun berseling, berwarna
hijau, bentuk jantung atau berbentuk hati, panjang 5 - 10 cm, lebar 3 - 7
cm,permukaan

licin

dan

helaian

daun

berdaging tipis, pangkal

daun

berlekuk,ujung runcing(Kottaimuthu et al., 2011).
Bunga binahong memilki diameter sekitar 3- 5 mm dan memiliki bau
yang khas dan berwarna putih kehijauan sampai putih kecoklatan dan berumur

5
Universitas Sumatera Utara

6

pendek. Mahkota bunga berwarna putih dan agak lonjong, panjang mahkota dapat
mencapai 1-3 mm dan memilki stamen yang berwarna putih (Smith et al., 2007).

a

a

c

c

b
b

Keterangan Gambar1 : (a) Bunga (b) tunas yang tumbuh dari rimpang dan (c)
daun. Sumber : Smith et al., (2007).
Mutasi Buatan
Keragaman genetik yang dapat ditingkatkan melalui induksi mutasi
antara lain adalah peningkatan

variasi karakter kualitatif seperti morfologi

tanaman, morfologi daun, bentuk bunga dan warna bunga. DNA merupakan
komponen utama dari gen yang merupakan

sasaran utama dari pemberian

mutagen untuk menimbulkan mutasi yaitu perubahan sifat yang diatur oleh gen
dan dapat diwariskan. Mutasi tersebut akhirnya akan membentuk keragaman
genetik yang baru. Keragaman ini merupakan harapan pemulia tanaman untuk
memperbaharui varietas-varietas yang telah ada menjadi varietas yang diinginkan
(Syafni, 2013).
Mutasi adalah perubahan dari struktur gen yang sifat keturunannya yang
diwariskan yang dapat terjadi secara spontan maupun buatan. Mutasi buatan

terjadi akibat penyinaran radioaktif atau perlakuan dengan zat – zat kimia tertentu.
Kultivar -kultivar unggul dapat diperoleh melalui pemuliaan tanaman diantaranya

6
Universitas Sumatera Utara

7

mutasi dan produk transgenik. Pemuliaan dengan mutasi dapat dilakukan dengan
menggunakan kolkhisin pada jaringan meristem (Suryo, 1995).
Dalam bidang pemuliaan tanaman, teknik mutasi dapat meningkatkan
keragaman genetik tanaman memungkinkan pemulia melakukan seleksi genotipe
tanaman sesuai dengan tujuan pemuliaan yang dikehendaki. Mutasi induksi dapat
dilakukan pada tanaman dengan perlakuan bahan mutagen tertentu terhadap organ
tanaman seperti biji, stek batang, serbuk sari, akar, rizoma, media kultur jaringan
dan sebagainya (BATAN, 2006).
Mutasi terjadi secara acak dan mutagen jarang mengubah hanya satu gen
tertentu, maka perlakuan mutagenik terhadap karakter yang diwariskan secara
kuantitatif dapat juga dipertimbangkannya. Semua agensia mutagenik yang telah
dikenal diaplikasikan pada taraf yang menghasilkan sejumlah mutasi yang dapat

terlihat, juga untuk menimbulkan keragaman pada karakter yang diwariskan
secara kuantitatif (Nasir, 2002).
Mutagen Kolkhisin
Kolkisin dipakai luas di bidang biologi/pertanian untuk menghasilkan selsel poliploid buatan, karena pemisahan set kromosom terganggu dan sel-sel
memiliki set kromosom yang berlipat. Tumbuhan poliploid seringkali memiliki
ukuran yang lebih besar daripada tumbuhan normal sehingga disukai oleh petani
maupun konsumen. Kolkhisin merupakan alkaloid toksik dan karsinogenik yang
diperoleh dari ekstrak tumbuhan Colchicum autumnale dan beberapa anggota
suku Colchicaceae lainnya (Sinaga et al., 2014).
Penggunaan kolkisin pada titik tumbuh dari tanaman akan mencegah
pembentukkan serabut-serabut gelendong dan pemisahan kromosom pada anafase

7
Universitas Sumatera Utara

8

dari mitosis menyebabkan penggandaan kromosom tanpa pembentukkan dinding
sel, perlakuan ini dapat menyebabkan peningkatan jumlah kromosom sebelum
terjadi penggandaan. Menurut Nasir (2002), penggandaan kromosom dapat terjadi

secara spontan atau buatan. Penggandaan buatan terjadi bila pada pembelahan sel
kromosom juga mengganda, tetapi nukleusnya gagal mengganda sehingga
membentuk inti dengan jumlah kromosom ganda. Bila penggandaan kromosom
terjadi segera setelah pembuahan maka individu yang dihasilkan akan menjadi
poliploid sempurna, sedangkan penggandaan pada tahap perkembangan lanjut
hanya membentuk sektor poliploid saja. Bila penggandaan terjadi setelah meiosis,
maka pengurangan gamet akan terbentuk dan bila dibuahi dengan gamet normal
maka akan terbentuk poliploidi tidak berimbang (Mardianti, 2014).
Kolkisin mempunyai pengaruh yang istimewa dalam menghentikan
aktivitas benang-benang pengikat kromosom (spindle), sehingga kromosom yang
sudah membelah tidak memisahkan diri pada fase anafase dari pembelahan sel
hewan maupun tanaman. Senyawa ini juga ampuh dalam menyembuhkan
penyakit gout. Dengan terhentinya proses pemisahan dalam metafase, maka
pemberian kolkisin ini menyebabkan jumlah kromosom di dalam sel menjadi
dobel. Penggunaan kolkisin untuk membentuk poliploidi telah diterapkan pada
ratusan spesies tanaman dan beberapa spesies hewan (Sejati, 2008).
Penggandaan kromosom merupakan salah satu upaya seleksi untuk
meningkatkan mutu tumbuhan baik berupa peningkatan kandungan metabolit
sekun-dernya maupun toleransinya terhadap faktor lingkungan terutama
lingkungan yang ekstrim. Konsentrasi pemakaian kolkisin sebagai senyawa

penginduksi poliploidi beragam tergantung pada jenis tumbuhan. Chaicharoen,

8
Universitas Sumatera Utara

9

Satrabhandhu dan Khuatrachue (1995), menggunakan larutan kolkisin dengan
konsentrasi 0,025-0,2% selama tiga-tujuh hari dalam menginduksi tanaman Morus
alba tetraploid yang mana pada konsentrasi 0,10% selama tiga hari lebih banyak
menghasilkan

eksplan

tetraploid

(47,22%).

Chakraborti

et

al.

(1998),

menggunakan konsentrasi kolkisin 0,05-0,20% dalam menginduksi tetraploid
pada Morus alba dengan rentang waktu perendaman 24 jam. Lin et al. (2010),
memakai kolkisin 0,2-0,5% selama dua-lima hari dalam menginduksi poliploidi
pada tunas Eucalyptus globules (Fajrina et al., 2012).
Nurfadalina (1997) menyatakan bahwa konsentrasi larutan kolkhisin
0,0005% dan 0,001% dengan perendaman 6 jam berpengaruh terhadap jumlah
kromosom dan indeks stomata pada tanaman polong kapri. Menurut Permadi
etal., (1991) umbi bawang yang dipotong secara melintang dan direndam selama
tiga jam dalam larutan kolkhisin 0,04% merupakan cara induksi poliploid yang
paling efektif pada bawang merah „Sumenep‟ ( Wiendra et al., 2011).
Perubahan yang terjadi pada tanaman akibat pemberian kolkhisin sangat
bervariasi.Kolkhisin

yang

diberikan

pada

setiap

individu

tanamantidak

mempengaruhi semua sel tanaman, tetapi hanyasebagian sel-sel saja. Adanya
pengaruh yang berbeda padasel-sel tanaman disebabkan kolkhisin hanya efektif
padasel yang sedang aktif membelah. Metode pemberian kolkhisin pada tanaman
jugaberpengaruh pada besar kecilnya mutasi yang terjadi. Pada penelitian Hartati
(1999) penetesan pucuk tanamandengan beberapa kali kolkhisin selama satu
minggumengakibatkan perubahan atau mutasi pada tanamanyang lebih besar
daripada perendaman ujung kecambahdengan larutan kolkhisin.

9

Universitas Sumatera Utara

10

Apabila kolkisin digunakan pada konsentrasi yang tepat maka jumlah
kromosom akan meningkat, sehingga tanaman bersifat poliploid. Tanaman yang
bersifat poliploid menghasilkan ukuran morfologi lebih besar dibandingkan
tanaman diploid. Kolkisin akan bekerja efektif pada konsentrasi 0,01-1 ppm untuk
jangka waktu 6-72 jam, namun setiap jenis tanaman memiliki respon yang
berbeda-beda (Suryo, 1995).
Sel – sel tumbuhan umumnya tahan terhadap konsentrasi larutan kolkhisin
yang relative kuat. Substansi kolkhisin cepat mengadakan difusi kedalam jaringan
tanaman dan kemudian disebarluaskan ke berbagai bagian tubuh tanaman melalui
jaringan pengangkut. Berbagai peercobaan menunjukkan bahwa penggunaan
kolkhisin yang agak kuat dan dalam waktu yang singkat memberikan hasil yang
lebih baik daripada kebalikannya (Suryo, 1995).
Kolkhisin akan efektif apabila diteteskan atau direndam pada saat sel
membelah. Sebab kolkisin akan diserap oleh sel dan mempengaruhi pembelahan
sel yang sedang berlangsung. Penetesan ini sebaiknya dilakukan pada pagi atau
sore hari. Yaitu pada saat suhu udara rendah dan kelembaban tinggi. Hal ini

dilakukan karena sifat kolkisin yang mudah menguap (Mardianti, 2014).
Berdasarkan penelitian Jadrna (2010) menyatakan bahwa penggunaan
kolkhisin pada konsentrasi 0,1-2,5% yang diaplikasikan pada apeks dari kotiledon
tanaman Pelargonium x hortorum selama 5-7 hari sangat sukses dalam
menghasilkan tanaman poliploid tidak terlepas dari kombinasi perlakuan yang
terkecil ataupun yang terbesar dan tetraploid adalah yang paling sering diperoleh
dari semua tingkatan ploidi.

10
Universitas Sumatera Utara

11

Tiap spesies tanaman mempunyai tanggapan yang berbeda terhadap
konsentrasi kolkisin yang diperlukan untuk mengubah posisi kromosom. Biasanya
0.5 sampai 1.0% pasta atau larutan kolkisin dapat menimbulkan poliploidi.
Kolkisin ternyata mengganggu pembentukkan serabut gelendong dan sitokenesis
berikutnya,

sehingga

membentuk

sel

dengan

jumlah

kromosom

yang

meningkat.Perlakuan kolkisin biasanya mengakibatkan perbedaan tingkat ploidi
dalam jaringan batang, karena itu perlu membuat pemeriksaan sitologis dari
mixoploid untuk mengidentifikasi tetraploid (Crowder, 1997). Penggunaan
kolkisin hanya untuk tujuan yang mempunyai arti penting, karena harganya cukup
mahal. Disamping untuk tujuan pemuliaan biasanya digunakan pula pada
penelitian-penelitian. Perlakuan kolkisin termasuk perlakuan mutasi karena
merubah kromosom yang berakibat berubahnya sifat tanaman (Mardianti, 2014).
Poliploidi
Suatu organisme yang memiliki lebih dari dua set kromosom atau genom
dalam sel-sel somatiknya biasa disebut poliploidi. Poliploidi adalah perubahan
satu set kromosom lengkap. Tanaman pada umumnya memiliki jumlah kromosom
2x, namun karena beberapa sebab ada pula tanaman yang memiliki jumlah
kromosom haploid (x) atau triploid (3x), tetraploid (4x), dan seterusnya (Sejati,
2008).
Poliploidi adalah keadaan bahwa individu memiliki lebih dari dua genom.
Tanaman poliploid umumnya mempunyai jumlah kromosom lebih banyak dari
tanaman diploid sehingga biasanya tanaman kelihatan lebih kekar dan bagian
tanaman menjadi lebih besar (akar , batang, daun, bunga, dan buah) (Suryo, 1995)

11
Universitas Sumatera Utara

12

Poliploidisasi dapat diperoleh melalui pemberian kolkisin. Kolkisin
berpengaruh menghentikan aktivitas benang-benang pengikat kromosom (spindel)
sehingga kromosom yang telah membelah tidak memisahkan diri dalam anaphase
baik pada pembelahan sel tumbuhan maupun hewan. Dengan terhentinya proses
pemisahan dalammetaphase mengakibatkan jumlah kromosom dalam suatu sel
menjadi berganda. Perlakuan kolkisin dalam waktu yang makin lama bisa
menghasilkan pertambahan genom sebagai suatu deret ukur seperti 4n, 8n, 16n
dan seterusnya (Azizah dan Bermawi, 2003 ).
Metode pemberian kolkhisin pada tanaman jugaberpengaruh pada besar
kecilnya mutasi yang terjadi.Pada penilitian Hartati (1999) penetesan pucuk
tanamandengan beberapa kali kolkhisin selama satu minggumengakibatkan
perubahan atau mutasi pada tanamanyang lebih besar daripada perendaman ujung
kecambahdengan larutan kolkhisin. Taira et al. (1991) menerangkanmetode
perendaman dengan larutan kolkhisin akan efektifbila dilakukan pada tingkat pH
yang tepat yaitu antara 3,5– 7,5, yang dilakukan pada growth chamber dengan
suhusiang 19oC dan malam 15oC dengan fotoperiode 18 jam

(Wiendra et al.,

2011).
Tanaman poliploidi memiliki pola pertumbuhan, ciri morfologi, anatomi,
genetis, fisiologi dan produktivitas yang berbeda dibandingkan dengan
tanamandiploidnya. Namun demikian, menurutAllard (1992)menyatakan tanaman
poliploidi tidakselamanya menguntungkan kerena banyaktanaman poliploidi lebih
lemah dari tanamandiploidnya. Perunahan sifat tanaaman akibatmenggandanya
jumlah kromosom bersifatkhas untuk setiap jumlah tanaman.

12
Universitas Sumatera Utara

13

Pengaruh poliploid dan cirri cirinya antara lain :
1.

Inti dan isi sel besar . hal ini ditunjukkan oleh stomata dan butir serbuk
sari

2.

Daun dan bunga bertambah besar. Pertambahan ini ada batasnya hingga
bila terjadi pertambahan secara terus pada jumlah kromosom tidak
menyebabkan penambahan secara berlanjut.

3.

Dapat terjadi perubahan senyawa kimia, termasuk peningkatan atau
perubahan pada jenis atau proporsi karbohidrat, protein, vitamin atau
alkaloid.

4.

Laju pertumbuhannya lebih lambat dibandingkan tanaman diploid dan
berbunganya juga terhambat.

5.

Meiosis sering tidak teratur sehingga terjadi kromosom tidak berpasangan
terbentuk bivalen , trivalent, quadrivalen, dan seterusnya.

6.

Segregasi genetik berubah sehingga perbandingan segregasi menjadi
tetrasonik (pada tetraploid) dan seterusnya.

7.

Menurunnya fertilitas pada poliploid merupakan hal penting untuk
diperhatikan pada pemuliaannya. Penurunan ini dapat terjadi pada daya
hidup butir tepung sari dan jumlah biji. Derajat penurunan tergantung dari
spesiesnya (Poespadarsono, 1988).

Kromosom
Bentuk kromosom dibedakan menjadi 4 berdasarkan letak
sentromer yaitu metasentrik, submetasentrik, akrosentrik dan telosentrik.
Penggolongan bentuk kromosom juga dapat dibedakan berdasarkan rasio lengan

13
Universitas Sumatera Utara

14

kromosom (r = q / p) mengikuti cara Ciupercescu et al. (1990) dalam Parjanto et
al. (2003) yang dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Bentuk kromosom berdasarkan rasio lengan
Bentuk Kromosom

Rasio lengan (r = q / p)

Metasentrik (m)
Submetasentrik (sm)
Akrosentrik (t)
Telosentrik (T)

1,0 < r ≤1,7
1,7 < r ≤3,0
3,0 < r ≤7,0
> 7,0

Perbedaan

kromosom

secara

umum

menggambarkan

perbedaan

kandungan genetik dan protein suatu individu. Variasi utama yang dapat diamati
yaitu ukuran atau panjang absolut, morfologi, ukuran relatif dan jumlah
kromosom. Individu-individu dalam satu spesies mempunyai jumlah kromosom
sama tetapi spesies yang berbeda dalam satu genus mempunyai jumlah kromosom
berbeda. Bentuk, ukuran dan jumlah kromosom setiap spesies selalu tetap,
sehingga dapat digunakan untuk tujuan taksonomi, mengetahui keanekaragaman,
hubungan kekerabatan dan evolusi meskipun dalam keadaan tertentu pula terjadi
variasi (Crowder, 1990).
Berdasarkan bentuk, jumlah dan ukuran kromosom dapat dibuat kariotipe
atau kariogram dan idiogram. Kariotipe adalah susunan kromosom yang berurutan
menurut panjang dan bentuknya. Kariotipe berasal dari kata karyon = inti dan
typos = bentuk. Setiap spesies makhluk memiliki bentuk dan jumlah kromosom
yang berbeda sehingga kariotipe juga berbeda. Kariotipeberperan dalam
pengamatan sifat keturunan. Kelainan pada kariotipe berhubungan dengan
anatomi, morfologi dan fisiologi (Yatim, 1986).

14
Universitas Sumatera Utara

15

Pengamatan Kromosom dengan Metode Squash
Kualitas squash sangat menentukan kualitas preparat. Squash yang baik
menghasilkan preparat yang hanya terdiri dari selapis sel, terpisah –pisah, tidak
tumpang tindih, tidak terpecah-pecah dan tidak terdenaturasi. Squash dilakukan
dalam media gliserin. Gliserin bersifat kental dan licin sehingga memudahkan
proses squash serta sulit menguap sehingga mampu menjaga kesegaran bahan
akar (Setyawan dan Sutikno, 2000).
Menurut Stansfield (2002), bila dilakukan pengamatan di bawah
mikroskop cahaya, kromosom kromosom tampak hanya sebagai butiranbutirankromosom yang halus. Kromosom menjadi terlihat berangkai karena
bergulung, memendek dan menebaldan karena penambahan matriks protein
padamassanya selama proses berlangsung, dan kromosomkelihatan seperti badan
gelap.
Kariotipe kromosom somatik diamati pada sel-sel meristem ujung akar
sebanyak10 sel tiap akar. Setiap tanaman diambil sampel 3 ujung akar. Sampel
ujung akar ± 1 cmdirendam dalam larutan kolkhisin 0,05% selama 2,5 jam pada
suhu 20 °C. Setelah itu selsel meristem ujung akar difiksasi dalam larutan
campuran asam asetat : ethyl alcohol (1:3 v/v) kemudian dihidrolisa dengan HCl
1N pada suhu 60 °C selama 7 menit. Selanjutnyapewarnaan (staining) kromosom
sel-sel meristem dengan larutan leucobasic fuchsin. Jumlahkromosom mitosis
dapat diamati dengan metode squash menggunakan larutan asam asetat45%
(Sulistyaningsih, 2004).
Sel-sel meristematis yang dipotong dari organ hidup akan segera
membentuk fase metabolic (interfase). Fiksasi bertujuan untuk menghentikan

15
Universitas Sumatera Utara

16

proses ini serta mematikan sel dengan jalan mendenaturasi protein dan asam
nukleat. Kromosom yang terfiksasi akan mengkerut, mengeras dan mengendap
sehingga tetap berada pada posisi semula seperti ketika masih hidup. Fiksasi yang
terlalu lama atau terlalu asam akan menggumpalkan kromosom. Fiksasi juga
menaikkan indek bias komponen-komponen sel. Asam asetat glacial 45% dipilih
karena penetrasinya cepat, cukup 15 menit. Fiksasi dengan asam asetat glacial
dilakukan dalam lemari es pada suhu 50C. suhu rendah ini dimaksud untuk
menghambat kerja enzim-enzim pengurai menghidrolisis sel, misalnya lisosom
(Setyawan dan Sutikno, 2000).

16
Universitas Sumatera Utara