Penambahan kinetin dan CaP terhadap multiplikasi tanaman ubi kayu (Mannihot esculenta Crantz.) varietas Adira 2 dan Adira 4 secara in vitro
PE AMBAHA KI ETI DA CAP TERHADAP
MULTIPLIKASI TA AMA
UBI KAYU (Mannihot esculenta Crantz.) VARIETAS ADIRA 2
DA ADIRA 4 SECARA I VITRO
CA DRA CATUR UGROHO
A24061470
DEPARTEME AGRO OMI DA HORTIKULTURA
FAKULTAS PERTA IA
I STITUT PERTA IA BOGOR
2011
RI GKASA
CA DRA CATUR UGROHO. Penambahan Kinetin dan CaP
terhadap Multiplikasi Tanaman Ubi Kayu (Mannihot esculenta
Crantz.) Varietas Adira 2 dan Adira 4 secara In Vitro. (Dibimbing
oleh URUL KHUMAIDA).
Peningkatan produksi ubi kayu akibat adanya isu diversifikasi pangan,
pemanfaatan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol, pakan ternak, dan industri
tepung menuntut adanya persediaan bahan tanam ubi kayu bermutu dalam jumlah
banyak dan dihasilkan dalam waktu yang relatif cepat. Kenyataan sekarang,
banyak petani di Indonesia menggunakan bahan tanam (bibit) berupa stek batang
hasil panen tanaman ubi kayu musim sebelumnya. Penggunaan stek batang
sebagai bahan tanam bukan merupakan cara yang efektif dan efisien. Oleh sebab
itu, diperlukan metode untuk menghasilkan bahan tanam (bibit) ubi kayu bermutu
dalam jumlah banyak dan dihasilkan dalam waktu yang relatif singkat. Salah satu
alternatif yang dapat diterapkan adalah dengan teknik kultur jaringan (in vitro).
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh penambahan kinetin
dan CaP terhadap pertumbuhan dan perbanyakan planlet ubi kayu varietas
Adira 2 dan Adira 4 secara in vitro. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium
Bioteknologi Tanaman Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas
Pertanian,
Institut
Pertanian
Bogor
pada
bulan
Januari
2010
hingga
Januari 2011.
Penelitian terdiri dari dua percobaan yang terpisah, masing/masing
menggunakan Adira 2 dan Adira 4 sebagai bahan tanam (eksplan). Penelitian ini
menggunakan rancangan faktorial dengan dua faktor yang disusun dalam
Rancangan Lingkungan Acak Lengkap (RAL). Faktor pertama adalah konsentrasi
kinetin
yang
terdiri
dari
empat
taraf
konsentrasi,
yaitu
0
ppm,
1 ppm, 1.5 ppm, dan 3 ppm. Faktor kedua adalah konsentrasi CaP dengan tiga
taraf konsentrasi yaitu 0 ppm, 1 ppm, dan 2 ppm. Seluruh perlakuan
menggunakan media dasar MS0 dan menggunakan media MS + 3 ppm BAP
sebagai kontrol khusus. Varietas ubi kayu yang digunakan adalah varietas
unggulan Adira 2 dan Adira 4 yang diperoleh dari BB Biogen, Cimanggu, Bogor.
Pelaksanaan penelitian diawali dengan sterilisasi permukaan stek 1 buku
dengan menggunakan detergen + tween/20, perendaman dalam larutan Agrept (2
g/l) dan Dithane (2 g/l) selama 2 jam, perendaman dalam larutan antibiotik
Chloramfenicol (2 g/l) selama satu malam, perendaman Clorox 10% dan 5%
selama 5 menit dan 2 menit, dan terakhir dengan pemberian betadine. Eksplan
yang telah disterilisasi, selanjutnya ditanam di media pre kondisi (MS0) selama
4 minggu. Eksplan steril berupa tunas dengan satu buku selanjutnya dikulturkan
pada media perlakuan dengan 1 eksplan per botol. Eksplan yang sudah ditanam
terlebih dahulu diinkubasikan di ruang gelap selama 1 minggu, kemudian
dipindahkan ke ruang kultur dengan pencahayaan penuh selama 24 jam dan suhu
21⁰C. Selama di ruang kultur dilakukan pengamatan setiap satu minggu sekali
untuk beberapa peubah pertumbuhan.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan Calcium Pantothenate
(CaP) pada berbagai taraf konsentrasi tidak berpengaruh nyata terhadap beberapa
peubah kecuali pada peubah diameter kalus untuk varietas Adira 4. Keragaan
planlet akibat pengaruh konsentrasi CaP berbeda setiap perlakuannya.
Peningkatan konsentrasi CaP mampu memberikan ketegaran dan kesegaran
planlet yang semakin baik.
Penggunaan kinetin pada berbagai taraf konsentrasi berpengaruh nyata
terhadap peubah jumlah tunas dan diameter kalus baik untuk varietas Adira 2
maupun Adira 4. Diameter kalus terbesar pada planlet Adira 2 diperoleh dari
perlakuan MS + 3 ppm BAP sebesar 14 mm dan pada planlet Adira 4 diperoleh
dari kombinasi perlakuan MS + 2 ppm CaP−3 ppm kinetin sebesar 7.3 mm.
Berdasarkan hasil penelitian, perlakuan MS + 3 ppm BAP menghasilkan jumlah
tunas total tertinggi pada varietas Adira 2 maupun Adira 4. Jumlah tunas total
perlakuan MS + 3 ppm BAP setelah planlet berumur 20 MST pada varietas
Adira 2 dan Adira 4 berturut/turut adalah 31.00 ± 38.18 dan 33 tunas.
Aklimatisasi planlet pada umur 8 MST masih belum optimal. Tiga planlet yang
diaklimatisasi menunjukkan kemampuan hidup sampai dengan 7, 9, dan
10 HSA (hari setelah aklimatisasi). Hanya ada satu planlet yang mampu bertahan
hidup sampai 20 HSA, yang dihasilkan dari perlakuan MS + 3 ppm kinetin.
!
"
"
"
#$ %$ % &$ '
#$ %$
(
" )
!
"
!
!
"
*+'
,
*
'% #
#
*+'
,
''
!
"
- "
.
$
$
$
$
$
!
Judul
: PE AMBAHA
KI ETI
DA
CAP
TERHADAP
MULTIPLIKASI
TA AMA
UBI KAYU (Mannihot esculenta
Crantz.)
VARIETAS ADIRA 2 DA ADIRA 4 SECARA
I VITRO
Nama
: CA DRA CATUR UGROHO
NIM
: A24061470
Menyetujui:
Dosen pembimbing
Dr. Ir. urul Khumaida, M.Si
IP: 19650719 199512 2 001
Mengetahui:
Ketua Departemen Agronomi dan Hortikultura
Fakultas Pertanian IPB
Dr. Ir. Agus Purwito, MSc.Agr.
IP: 19611101 198703 1 003
Tanggal lulus:
PE AMBAHA KI ETI DA CAP TERHADAP
MULTIPLIKASI TA AMA
UBI KAYU (Mannihot esculenta Crantz.) VARIETAS ADIRA 2
DA ADIRA 4 SECARA I VITRO
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Pertanian pada Fakultas Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Candra Catur ugroho
A24061470
DEPARTEME AGRO OMI DA HORTIKULTURA
FAKULTAS PERTA IA
I STITUT PERTA IA BOGOR
2011
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir di Sungai Mariam, Kabupaten Kutai Kartanegara, Propinsi
Kalimantan Timur, pada tanggal 2 Nopember 1988. Penulis merupakan anak ke
empat dari empat bersaudara dari pasangan Bapak Tarmudji dan Ibu Sumartun.
Riwayat pendidikan penulis dimulai tahun 1994 di SD Negeri 017
Tenggarong. Setelah lulus tahun 2000 penulis melanjutkan studi
di SLTP
Negeri 1 Tenggarong sampai tahun 2003. Pada tahun 2006 penulis menyelesaikan
studi di SMA Negeri 1 Tenggarong.
Tahun 2006 penulis diterima di IPB melalui jalur Beasiswa Utusan Daerah
(BUD) dari Kabupaten Kutai Kartanegara. Tahun 2007 penulis diterima sebagai
mahasiswa Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian. Penulis
mengambil Minor Ekonomi Pertanian, Departemen Ekonomi dan Sumberdaya
Lingkungan, Fakultas Ekonomi dan Manajemen. Penulis melakukan kegiatan
Kuliah Kerja Profesi (KKP) di Desa Pruwatan, Kecamatan Bumiayu, Kabupaten
Brebes, Jawa Tengah selama dua bulan.
Tahun 2006/2008 penulis aktif di Organisasi Mahasiswa Daerah Forum
Mahasiswa BUD Kutai Kartanegara (FMBUD KUKAR). Pada tahun 2008 penulis
mengikuti magang di Balai Penelitian Tanaman Hias (BALITHI) Segunung/
Cianjur selama dua minggu dan pada tahun 2008/2009 penulis aktif di Organisasi
Forum Komunikasi Rohis Departemen Faperta (FKRD/A). Selama di IPB penulis
pernah menjadi asisten mata kuliah Pembiakan Tanaman pada tahun 2010. Penulis
juga
tergabung
dalam
berbagai
kepanitiaan
kegiatan
kemahasiswaan
di Departemen Agronomi dan Hortikultura maupun di Fakultas Pertanian.
KATA PE GA TAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas rahmat dan
hidayah/Nya sehingga penulis dapat menyalesaikan skripsi ini. Skripsi yang
berjudul ”Penambahan Kinetin dan CaP terhadap Multiplikasi Tanaman Ubi
Kayu (Mannihot esculenta Crantz.) Varietas Adira 2 dan Adira 4 secara In
Vitro” disusun sebagai salah satu syarat kelulusan untuk memperoleh gelar
Sarjana Pertanian pada Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Penulis menyampaikan terima kasih kepada Dr. Ir. Nurul Khumaida, MSi
selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan, arahan, dan
masukan bagi penulis. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada semua
pihak yang telah membantu hingga terselesaikannya skripsi ini, yaitu:
1. Dr. Ir. Suwarto, MSi dan Dr. Ir. Ni Made Armini W. MS selaku dosen penguji
yang telah memberikan banyak masukan untuk penulis.
2. Dr. Ir. Endah R. Palupi, MS selaku dosen pembimbing akademik yang telah
banyak memberikan bimbingan, arahan, dan masukan bagi penulis.
3. Bapak, Ibu, serta ketiga kakak yang telah memberikan doa, motivasi,
semangat, bimbingan, dan kasih sayang yang sangat berharga bagi penulis.
4. Hibah Penelitian Strategis Nasional, DP2M Dikti tahun 2010.
5. Bu Juju dan Teh Iif yang telah memberi banyak bantuan serta pelajaran
selama penelitian ini.
6. Keluarga Laboratorium Kultur Jaringan 1: Mba Nofi, Mba Prima, Bunda
Arta, Bu Ika, Pak Arifin, Syifa, Sadewi, Ratih atas bantuannya selama
penelitian.
7. Pak Parjo selaku pegawai BB Biogen yang telah membantu dalam
penyediaan stek ubi kayu dan Bu Herni selaku pegawai di Balitro yang telah
banyak memberikan masukan mengenai penelitian ubi kayu.
8. Limas, Yudi, Deri, Dan Baskoro, Hari, dan Andri atas masukan dan
bantuannya serta kebersamaannya selama ini.
Penulis berharap semoga skripsi ini dapat menambah wawasan ilmu
pengetahuan dan berguna bagi yang memerlukannya.
Bogor, April 2011
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL........................................................................................... xi
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xv
PENDAHULUAN .........................................................................................
Latar Belakang ..........................................................................................
Tujuan ........................................................................................................
Hipotesis ....................................................................................................
1
1
3
4
TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................
Botani dan Deskripsi Tanaman Ubi Kayu (Mannihot esculenta Crantz.)
Varietas Adira 2 dan Adira 4......................................................................
Perbanyakan Ubi Kayu ..............................................................................
Kultur Jaringan Tanaman ..........................................................................
Eksplan .................................................................................................
Media ....................................................................................................
Organogenesis.......................................................................................
Kultur Mata Tunas (Single ode Culture) dan Multiplikasi.................
Zat Pengatur Tumbuh (ZPT) .....................................................................
Sitokinin................................................................................................
Calcium Pantothenate (CaP) ................................................................
Kultur Jaringan Ubi Kayu .........................................................................
5
5
7
7
8
8
9
9
10
11
12
13
BAHAN DAN METODE ..............................................................................
Tempat dan Waktu .....................................................................................
Bahan dan Alat ..........................................................................................
Metode Penelitian ......................................................................................
Pelaksanaan Penelitian ..............................................................................
Perbanyakan Stek..................................................................................
Pembuatan Media MS0 dan Media Perlakuan ......................................
Sterilisasi Alat dan Media .....................................................................
Persiapan Eksplan untuk Kultur Asenik ...............................................
Penanaman Eksplan ..............................................................................
Aklimatisasi ..........................................................................................
Pengamatan dan Analisis Data ..................................................................
14
14
14
14
15
15
16
16
17
18
18
19
HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................................
Kondisi Umum ..........................................................................................
Persentase Eksplan Bertunas, Eksplan Berkalus, dan Eksplan Berakar...
Pertumbuhan Tunas ...................................................................................
Panjang Tunas............................................................................................
Pertumbuhan Kalus ...................................................................................
Jumlah Daun ..............................................................................................
Jumlah Buku ..............................................................................................
Jumlah Akar ...............................................................................................
21
21
22
25
30
35
38
42
42
Jumlah Tunas Total .................................................................................... 47
Aklimatisasi ............................................................................................... 49
KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................................... 52
Kesimpulan ................................................................................................ 52
Saran .......................................................................................................... 52
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 54
LAMPIRAN ................................................................................................... 57
DAFTAR TABEL
Nomor
Halaman
1. Data Luas Panen, Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Nasional ...
2
2. Deskripsi Ubi Kayu Varietas Adira 2 dan Adira 4 .............................
6
3. Jumlah dan Persentase Eksplan Bertunas, Eksplan Berkalus, dan
Eksplan Berakar Ubi Kayu (Mannihot esculenta) Varietas Adira 4
pada Akhir Pengamatan (10 MST).................................................... 23
4. Jumlah dan Persentase Eksplan Bertunas, Eksplan Berkalus, dan
Eksplan Berakar Ubi Kayu (Mannihot esculenta) Varietas Adira 2
pada Akhir Pengamatan (10 MST).................................................... 24
5. Rataan Waktu Muncul Tunas Pertama Kultur In Vitro Ubi Kayu
(Mannihot esculenta) Varietas Adira 2 dan Adira 4 ........................ 25
6. Selisih Jumlah Tunas Kultur In Vitro Ubi Kayu
(Mannihot esculenta) Varietas Adira 2 dan Adira 4 pada Berbagai
Kombinasi Perlakuan dengan Media MS + 3 ppm BAP ................... 27
7. Rata/Rata Jumlah Tunas dan Hasil Analisis Uji/t Jumlah Tunas
Varietas Adira 2 dan Adira 4 ............................................................. 30
8. Rata/Rata Panjang Tunas Kultur In Vitro Ubi Kayu (Mannihot
esculenta) Varietas Adira 2 dan Adira 4 pada Berbagai Kombinasi
Perlakuan ........................................................................................... 32
9. Rata/Rata Panjang Tunas dan Hasil Analisis Uji/t Panjang Tunas
Varietas Adira 2 dan Adira 4 ............................................................. 34
10. Rataan Waktu Muncul Kalus Pertama Kultur In Vitro Ubi Kayu
(Mannihot esculenta) Varietas Adira 2 dan Adira 4 ....................... 36
11. Rata/Rata Diameter Kalus Kultur In Vitro Ubi Kayu (Mannihot
esculenta) Varietas Adira 2 dan Adira 4 pada Berbagai Kombinasi
Perlakuan ......................................................................................... 37
12. Rata/Rata Diameter Kalus dan Hasil Analisis Uji/t Diameter Kalus
Varietas Adira 2 dan Adira 4............................................................ 38
13. Rata/Rata Jumlah Daun Kultur In Vitro Ubi Kayu (Mannihot
esculenta) Varietas Adira 2 dan Adira 4 pada Berbagai Kombinasi
Perlakuan ......................................................................................... 39
14. Rata/Rata Jumlah Daun dan Hasil Analisis Uji/t Jumlah Daun
Varietas Adira 2 dan Adira 4............................................................ 40
15. Rata/Rata Jumlah Buku Kultur In Vitro Ubi Kayu (Mannihot
esculenta) Varietas Adira 2 dan Adira 4 pada Berbagai Kombinasi
Perlakuan .......................................................................................... 43
16. Rata/Rata Jumlah Buku dan Hasil Analisis Uji/t Jumlah Buku
Varietas Adira 2 dan Adira 4............................................................ 44
17. Rata/Rata Jumlah Akar Kultur In Vitro Ubi Kayu (Mannihot
esculenta) Varietas Adira 2 dan Adira 4 pada Berbagai Kombinasi
Perlakuan .......................................................................................... 45
18. Jumlah Tunas Total Kultur In Vitro Ubi Kayu (Mannihot
esculenta) Varietas Adira 2 dan Adira 4 setelah 20 MST ................. 48
19. Kondisi Tanaman Ubi Kayu (Mannihot esculenta) saat
Aklimatisasi ..................................................................................... 51
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Halaman
1. Struktur Kimia Kinetin ......................................................................
12
2. Struktur Kimia Calcium Pantothenate (CaP) ....................................
12
3. Perbanyakan Stek Ubi Kayu:(a) Penanaman Stek Ubi Kayu
Varietas Adira 2 dan Adira 4 di Polybag , (b) Stek Ubi Kayu
Varietas Adira 2 dan Adira 4 yang Telah Berumur 2 Minggu...........
16
4. Persiapan Eksplan Untuk Kultur Asenik:(a) Potongan Tunas
Sebelum Disterilisasi dan (b) Sterilisasi Potongan Tunas dengan
Menggunakan Deterjen + Tween/20 ..................................................
17
5. Diagram Alur Pelaksanaan Penelitian Kultur In Vitro Ubi Kayu
Varietas Adira 2 dan Adira 4 ..............................................................
20
6. Planlet Ubi Kayu (Mannihot esculenta) Varietas Adira 2 saat
3 MST ................................................................................................
21
7. Multiplikasi Tunas Ubi Kayu (Mannihot esculenta) Varietas
Adira 4: (a) 3 ppm BAP dan (b) 2 ppm CaP−3 ppm Kinetin serta
Varietas Adira 2: (c) 3 ppm BAP dan (d) 0 ppm CaP−3 ppm
Kinetin ..............................................................................................
28
8. Analisis Regresi Pengaruh Konsentrasi Kinetin terhadap Jumlah
Tunas per Eksplan Ubi Kayu (Mannihot esculenta) Varietas
Adira 2 (a) dan Adira 4 (b) pada 10 MST.........................................
29
9. Keragaan Planlet Ubi Kayu (Mannihot esculenta) Varietas Adira 4
saat 8 MST pada Media: (a) 0 ppm CaP, (b) 1 ppm CaP, dan
(c) 2 ppm CaP yang Masing/masing Ditambahkan 3 ppm Kinetin ...
31
10. Pengaruh Berbagai Kombinasi Perlakuan terhadap Rata/Rata
Panjang Tunas pada Kultur In Vitro Ubi Kayu (Mannihot
esculenta) Varietas Adira 2 (a) dan Adira 4 (b) ................................
33
11. Panjang Tunas Kultur In Vitro Ubi Kayu (Mannihot esculenta)
Varietas Adira 2 dan Adira 4 pada Berbagai Kombinasi Perlakuan
saat 10 MST ......................................................................................
35
12. Pengguguran (Senesen) (a) dan Penguningan (b) Daun Kultur In
Vitro Ubi Kayu (Mannihot esculenta) pada 5 MST..........................
41
13. Analisis Regresi Pengaruh Konsentrasi Kinetin terhadap Jumlah
Akar per Planlet Ubi Kayu (Mannihot esculenta) Varietas Adira 2 ..
46
14. Analisis Regresi Pengaruh Konsentrasi Kinetin terhadap Jumlah
Akar per Planlet Ubi Kayu (Mannihot esculenta) Varietas Adira 4 ..
46
15. Kondisi Awal Planlet Ubi Kayu (Mannihot esculenta) saat
Aklimatisasi: (a) Planlet Hasil Kultur In Vitro di Media MS +
3 ppm BAP dan (b) Planlet Hasil Kultur In Vitro di Media MS +
3 ppm kinetin ...................................................................................
49
DAFTAR LAMPIRA
Nomor
Halaman
1. Komposisi Media Murashige Skoog .................................................
58
2. Rekapitulasi Sidik Ragam Pengaruh Konsentrasi CaP dan Kinetin
terhadap Peubah Pertumbuhan pada Varietas Adira 2 ......................
59
3. Rekapitulasi Sidik Ragam Pengaruh Konsentrasi CaP dan
Kinetin terhadap Peubah Pertumbuhan pada Varietas Adira 4 ..........
60
4. Jumlah dan Persentase Kontaminasi Kultur In Vitro Ubi Kayu
(Mannihot esculenta) .........................................................................
62
5. Persentase Eksplan Bertunas Kultur In Vitro Ubi Kayu (Mannihot
esculenta) ...........................................................................................
63
6. Persentase Eksplan Berkalus Kultur In Vitro Ubi Kayu (Mannihot
esculenta) ...........................................................................................
64
7. Persentase Eksplan Berakar Kultur In Vitro Ubi Kayu (Mannihot
esculenta) ...........................................................................................
65
8. Perubahan Warna Kalus Eksplan Kultur In Vitro Ubi Kayu
(Mannihot esculenta) Varietas Adira 2 ..............................................
66
9. Perubahan Warna Kalus Eksplan Kultur In Vitro Ubi Kayu
(Mannihot esculenta) Varietas Adira 4 ..............................................
67
10. Hasil Analisis Uji/t pada Jumlah Akar Varietas Adira 2 dan Adira 4
68
11. Sidik Ragam Korelasi Antar Peubah Kultur In Vitro Ubi Kayu
(Mannihot esculenta).......................................................................
69
12. Sidik Ragam Panjang Tunas Kultur In Vitro Ubi Kayu
(Setelah Transformasi) ....................................................................
70
13. Sidik Ragam Diameter Kalus Kultur In Vitro Ubi Kayu (Setelah
Transformasi) ..................................................................................
71
14. Sidik Ragam Jumlah Tunas Kultur In Vitro Ubi Kayu (Setelah
Transformasi) ..................................................................................
72
15. Sidik Ragam Jumlah Daun Kultur In Vitro Ubi Kayu (Setelah
Transformasi) ..................................................................................
73
16. Sidik Ragam Jumlah Akar Kultur In Vitro Ubi Kayu (Setelah
Transformasi) ..................................................................................
74
17. Sidik Ragam Jumlah Buku Kultur In Vitro Ubi Kayu (Setelah
Transformasi) ..................................................................................
75
PE DAHULUA
Latar Belakang
Indonesia yang terletak di wilayah tropis memiliki keanekaragaman
tanaman yang begitu besar. Hal tersebut ditunjukkan dengan beraneka ragamnya
tanaman pangan. Tanaman–tanaman pangan tersebut memiliki manfaat sebagai
sumber pangan, pakan dan papan, serta dapat juga dimanfaatkan sebagai sumber
energi hayati alternatif. Ubi kayu (Mannihot esculenta Crantz.) merupakan salah
satu jenis tanaman pangan yang dibudidayakan di Indonesia.
Peningkatan jumlah penduduk Indonesia yang terjadi dari tahun ke tahun
menyebabkan tingkat konsumsi pangan juga meningkat. Pemenuhan akan bahan
pangan terutama beras mendorong pemerintah untuk meningkatkan produksi dan
produktivitas nasional padi atau melakukan kebijakan diversifikasi pangan.
Tingginya tingkat pertumbuhan penduduk dengan luas lahan pesawahan yang
konstan atau bahkan semakin berkurang, maka kebijakan diversifikasi pangan
seyogyanya ditingkatkan oleh pemerintah.
Diversifikasi atau penganekaragaman konsumsi pangan bukan merupakan
isu baru, karena sudah disosialisasikan sejak dikeluarkan Inpres No. 14 tahun
1974 tentang Perbaikan Menu Makanan Rakyat (UPMMR). Inti dari instruksi
tersebut
adalah
untuk
lebih
meningkatkan
keanekaragaman
jenis
dan
meningkatkan mutu gizi makanan rakyat, baik kualitas maupun kuantitasnya
(Ariani, 2003). Hal ini berarti orientasi pangan utama tidak hanya beras tetapi juga
memanfaatkan bahan pangan lain seperti umbi/umbian sebagai sumber pangan
alternatif. Salah satu jenis umbi/umbian yang dapat dijadikan sumber pangan
alternatif adalah ubi kayu.
Ubi kayu memiliki prospek pemanfaatan dan pengembangan yang begitu
besar. Ubi kayu banyak dimanfaatkan sebagai bahan makanan, selain itu ubi kayu
juga dimanfaatkan sebagai bahan baku industri terutama industri pellet atau pakan
ternak dan industri pengolahan tepung. Ubi kayu juga dapat dimanfaatkan untuk
dijadikan bahan baku pembuatan bioetanol (Purwanti, 2008).
2
Tabel 1. Data Luas Panen, Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Nasional
Tahun
Luas Panen (Ha)
Produktivitas (Ku/Ha)
Produksi (Ton)
2007
1 201 481
166.36
19 988 058
2008
1 204 933
180.57
21 756 991
2009
1 205 440
182.43
21 990 381
2010
1 203 143
191.94
23 093 522
Sumber: Badan Pusat Statistik (2010)
Pada Tabel 1 disajikan data mengenai peningkatan produksi dan
produktivitas ubi kayu nasional. Tampak bahwa peningkatan produksi ubi kayu
nasional lebih disebabkan oleh adanya isu diversifikasi pangan, pemanfaatan
sebagai bahan baku pembuatan bioetanol, pakan ternak, dan industri tepung. Hal
ini menuntut adanya persediaan bahan tanam (bibit) ubi kayu bermutu dalam
jumlah banyak dan jelas varietasnya, serta dihasilkan dalam waktu yang relatif
cepat. Kenyataan sekarang, banyak petani di Indonesia menggunakan bahan
tanam berupa stek batang hasil panen tanaman ubi kayu musim sebelumnya.
Penggunaan stek batang sebagai bahan tanam (bibit) mempunyai beberapa
kelebihan dan kekurangan. Kelebihan stek batang adalah mudah diperoleh dan
harganya relatif murah, sedangkan kekurangannya adalah ketersediaan bahan
tanam yang tidak selalu mencukupi saat dibutuhkan dan sulitnya mengidentifikasi
kejelasan varietas dari stek batang yang diperoleh.
Penggunaan stek batang sebagai bahan tanam bukan merupakan cara yang
efektif dan efisien. Oleh sebab itu, diperlukan metode untuk menghasilkan bahan
tanam ubi kayu bermutu dalam jumlah banyak dan jelas varietasnya, serta
dihasilkan dalam waktu yang relatif singkat. Salah satu alternatif yang dapat
dilakukan adalah dengan teknik kultur jaringan.
Teknik perbanyakan bibit ubi kayu secara kultur jaringan perlu dilakukan
karena belum ada lembaga atau perusahaan penghasil stek (bibit) asal in vitro
dalam jumlah besar dan memiliki kejelasan varietas. Selain itu, adanya perluasan
areal tanam ubi kayu menuntut adanya penyediaan bibit unggul dan bermutu
3
dalam jumlah besar. Bibit unggul yang dihasilkan dari kultur jaringan biasanya
bebas dari patogen dan dapat dijadikan sebagai mother stock.
Kultur jaringan merupakan suatu teknik untuk mengisolasi bagian dari
tanaman seperti protoplas, sel, sekelompok sel, jaringan, dan organ serta
menumbuhkannya dalam kondisi aseptik sehingga bagian/bagian tersebut dapat
memperbanyak diri dan beregenerasi menjadi tanaman utuh kembali. Tujuan
pokok dari perbanyakan mikro ini adalah memproduksi tanaman dalam jumlah
besar dalam waktu yang singkat (Gunawan, 1992 dan Wattimena, et al., 2011).
Kultur jaringan tanaman bisa menghasilkan tanaman dalam jumlah yang banyak
(bisa mencapai jutaan) dengan keturunan yang relatif seragam (Conger, 1980).
Teknik perbanyakan secara kultur jaringan biasanya menggunakan zat
pengatur tumbuh (ZPT) untuk merangsang percepatan
pertumbuhan eksplan.
Menurut Wattimena (1988) peranan ZPT sangat besar dalam perbanyakan secara
kultur jaringan. Gunawan (1992) menambahkan bahwa auksin dan sitokinin
merupakan dua golongan ZPT yang sering dipergunakan untuk mempengaruhi
pertumbuhan dan morfogenesis dalam kultur sel, jaringan, dan organ.
Menurut
Paul
(1972),
media
merupakan
faktor
penting
untuk
mengkulturkan sel dan jaringan. Selanjutnya Thomas dan Davey (1975)
menambahkan bahwa pertumbuhan dan morfologi suatu jaringan berhubungan
dengan komposisi media kultur, konsentrasi hormon pertumbuhan, eksplan yang
digunakan serta spesies tanaman.
Media kultur jaringan tanaman terdiri atas unsur/unsur hara makro dan
mikro, serta karbohidrat yang pada umumnya berupa gula untuk menggantikan
karbon yang biasanya didapatkan dari atmosfer melalui fotosintesis (Gunawan,
1992). Pada penelitian ini menggunakan media dasar MS (Murashige and Skoog)
yang dikombinasikan dengan konsentrasi kinetin dan calcium pantothenate (CaP).
Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari penambahan kinetin dan CaP
terhadap pertumbuhan dan multiplikasi planlet ubi kayu varietas Adira 2 dan
Adira 4 secara in vitro.
4
Hipotesis
1.
Terdapat konsentrasi kinetin yang optimum untuk pertumbuhan dan
multiplikasi planlet ubi kayu varietas Adira 2 dan Adira 4 secara in vitro.
2.
Terdapat konsentrasi CaP yang optimum untuk pertumbuhan dan multiplikasi
planlet ubi kayu varietas Adira 2 dan Adira 4 secara in vitro.
3.
Terdapat interaksi antara konsentrasi kinetin dan CaP yang optimum untuk
pertumbuhan dan multiplikasi planlet ubi kayu varietas Adira 2 dan Adira 4
secara in vitro.
TI JAUA PUSTAKA
Botani dan Deskripsi Tanaman Ubi Kayu (Mannihot esculenta Crantz.)
Varietas Adira 2 dan Adira 4
Ubi kayu atau singkong (Manihot esculenta Crantz.) berasal dari Brazil,
Amerika Selatan, menyebar ke Asia pada awal abad ke/17 dibawa oleh pedagang
Spanyol dari Meksiko ke Filipina. Kemudian menyebar ke Asia Tenggara,
termasuk Indonesia. Ubi kayu merupakan makanan pokok di beberapa negara
Afrika. Selain sebagai bahan makanan, ubi kayu juga dapat digunakan sebagai
bahan baku industri dan pakan ternak (Widianta dan Deva, 2008).
Ubi kayu merupakan tanaman yang mudah ditanam, dapat tumbuh di
berbagai lingkungan agroklimat tropis. Secara umum tanaman ini tidak menuntut
iklim yang spesifik untuk pertumbuhannya. Namun demikian ubi kayu akan
tumbuh baik pada curah hujan 750−1 000 mm/tahun, suhu 25ºC−28ºC, dan pH
tanah 4.5−8 (LIPTAN BIP Irian Jaya, 1995).
Ubi kayu termasuk dalam famili Euphorbiaceae yang mempunyai 7 200 spesies,
beberapa di antaranya mempunyai nilai komersial, seperti karet (Hevea
brasiliensis), jarak (Ricinus comunis dan Jatropha curcas), umbi/umbian
(Manihot spp.), dan tanaman hias (Euphorbia spp.). Klasifikasi tanaman ubi kayu
sebagai berikut (Prihandana, et al., 2007):
Kelas
: Dicotyledoneae
Sub kelas
: Arhichlamydeae
Ordo
: Euphorbiales
Famili
: Euphorbiaceae
Sub family
: Manihotae
Genus
: Manihot
Spesies
: Manihot esculenta Crantz.
Varietas ubi kayu sudah tersebar luas dan dibudidayakan oleh masyarakat
pada masa sekarang ini. Varietas tersebut merupakan varietas lokal maupun
varietas unggulan nasional. Varietas unggul ubi kayu yang saat ini banyak ditanam
di kalangan masyarakat diantaranya adalah: Adira 1, Adira 2, Adira 4, Darul
Hidayah, Malang 1, Malang 2, Malang 4, Malang 6, UJ/3, dan UJ/5 (Purwono
dan Purnamawati, 2007).
6
Ubi kayu varietas Adira 2 dan Adira 4 memiliki beberapa perbedaan mulai
dari hal rataan hasil hingga kadar HCN (Tabel 2). Ubi kayu varietas Adira 4
memiliki rataan hasil lebih tinggi (35 ton/ha) dibandingkan varietas Adira 2
(22 ton/ha). Kadar HCN ubi kayu varietas Adira 2 lebih tinggi (124 mg/kg)
dibandingkan ubi kayu varietas Adira 4 (68 mg/kg). Kadar HCN kedua varietas
tersebut tergolong tinggi (> 50 mg/kg) sehingga tidak layak untuk dikonsumsi
langsung. Menurut Lingga et al. (1986) kadar HCN untuk ubi kayu yang layak
dikonsumsi langsung yaitu ≤ 50 mg/kg umbi. Ubi kayu varietas Adira 2 dan
Adira 4 ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan tepung tapioka dan
bahan baku bioetanol.
Tabel 2. Deskripsi Ubi Kayu Varietas Adira 2 dan Adira 4
Keterangan
Varietas
Adira 2
Adira 4
1978
1986
Rataan hasil
22 ton/ha umbi basah
35 ton/ha umbi basah
Umur panen
8/12 bulan
10.5/11.5 bulan
Tinggi batang
2/3 m
1.5/2.0 meter
Warna daging
umbi
putih
putih
agak pahit
agak pahit
Kadar tepung
41%
18/22 %
Kadar protein
0.7 % (basah)
0.8/1.0 % (basah)
124 mg/kg
68 mg/kg
agak tahan tungau merah
(Tetranicus bimaculatus)
cukup tahan tungau merah
(Tetranicus bimaculatus)
tahan penyakit layu
(Pseudomonas
solanacearum)
tahan terhadap Pseudomonas
solanacearum dan
Xanthomonas manihotis
Tahun pelepasan
Rasa
Kadar HCN
Ketahanan
terhadap hama
Ketahanan
terhadap penyakit
Sumber: Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian (2000) dan Pusat
Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan (2007)
7
Perbanyakan Ubi Kayu
Tanaman ubi kayu secara umum diperbanyak dengan menggunakan stek
batang sebagai bibit. Bibit ubi kayu tidak mempunyai masa dormansi sehingga
petani biasanya menggunakan stek dari batang tanaman tanpa melalui
penyimpanan atau langsung ditanam kembali setelah panen. Hal seperti ini
biasanya dilakukan di daerah beriklim basah. Di daerah beriklim kering, ubi kayu
umumnya dipanen pada musim kemarau dan bibitnya ditanam kembali pada
musim hujan. Dengan demikian, bibit perlu disimpan terlebih dahulu 3/4 bulan
sampai musim hujan tiba (Effendi, 2002).
Penggunaan stek batang sebagai bahan tanam mempunyai beberapa
kelebihan dan kekurangan. Beberapa kelebihannya diantaranya adalah stek batang
mudah diperoleh dan harganya relatif murah, sedangkan kekurangan adalah
ketersediaannya yang tidak selalu mencukupi saat dibutuhkan setiap saat dan
sulitnya mengidentifikasi kejelasan varietas dari stek batang yang diperoleh
(Effendi, 2002).
Seiring dengan meningkatnya permintaan bibit ubi kayu, perbanyakan yang
dilakukan secara konvensional saja tidak cukup. Kultur jaringan adalah salah satu
teknik yang bisa dipilih untuk produksi bibit ubi kayu dalam skala besar dengan
sifat tanaman yang sama dengan induknya atau sedikit terjadi penyimpangan
secara genetik (Tim Laboratorium Kultur Jaringan Tanaman, 1991).
Kultur Jaringan Tanaman
Kultur jaringan tanaman merupakan sejumlah teknik untuk menumbuhkan
organ, jaringan dan sel tanaman (Wetter dan Constabel, 1991). Gunawan (1992)
menambahkan bahwa kultur jaringan adalah suatu teknik untuk mengisolasi
bagian dari tanaman seperti protoplasma, sel, kelompok sel, jaringan dan organ,
yang ditumbuhkan dalam kondisi aseptik sehingga bagian/bagian tersebut dapat
memperbanyak diri dan beregenerasi menjadi tanaman utuh. Teknik ini memiliki
beberapa keunggulan, antara lain dapat menghasilkan tanaman dengan jumlah
yang banyak dan sama persis dengan induknya, waktu yang relatif singkat,
8
menghasilkan bibit berkualitas baik dan bebas penyakit terutama virus serta
memungkinkan dilakukannya manipulasi genetik (Wattimena, et al., 2011).
Prinsip dasar kultur jaringan adalah teori totipotensi. Totipotensi merupakan
potensi suatu sel untuk dapat tumbuh menjadi tanaman lengkap dan dewasa bila
ditempatkan dalam lingkungan yang sesuai, karena dalam tiap sel terkandung
rangkaian gen yang lengkap (Wetherell, 1982). Keberhasilan dari teknik kultur
jaringan ini antara lain dipengaruhi oleh bagian organ tanaman yang diperlukan,
cara sterilisasi, komposisi media tumbuh yang dipakai dan keadaan lingkungan.
Eksplan
Eksplan adalah potongan dari jaringan atau organ suatu tanaman untuk
tujuan perbanyakan. Faktor/faktor yang mempengaruhi keberhasilan perbanyakan
dengan eksplan adalah genotipe eksplan, ukuran eksplan, jaringan asal eksplan
dan umur fisiologi eksplan (Conger, 1980). Wetherell (1982) menambahkan
bahwa untuk keberhasilan perbanyakan secara in vitro sebaiknya tanaman yang
dijadikan sebagai sumber eksplan merupakan tanaman yang sehat dan tumbuh
kuat serta menggunakan jaringan yang muda dan ukuran eksplan yang cukup
besar.
Media
Menurut Paul (1972) media merupakan faktor penting untuk mengkulturkan
sel dan jaringan. Selanjutnya Thomas dan Davey (1975) menambahkan bahwa
pertumbuhan dan morfologi suatu jaringan berhubungan dengan komposisi media
kultur, taraf konsentrasi hormon pertumbuhan, eksplan yang digunakan serta
spesies tanaman tersebut.
Media yang digunakan disesuaikan dengan jenis tanaman yang digunakan
serta tujuan akhir yang diharapkan dari eksplan yang ditumbuhkan secara in vitro
(Chawla, 2002). Salah satu media yang sering digunakan adalah media MS
(Murashige and Skoog). Komposisi media MS dibuat untuk kultur kalus
tembakau, tetapi komposisi MS ini pada umumnya mendukung kultur jaringan
tanaman lain (Gunawan, 1992).
9
Media lain yang banyak digunakan diantaranya adalah media KC (Knudson
C), VW (Vacin dan Went), Gamborg (B5), dan WPM (Wood Plant Media). Media
KC dan VW sangat baik digunakan untuk perkecambahan biji anggrek (Chawla,
2002). Media B5 umumnya digunakan untuk menumbuhkan jaringan kedelai dan
menumbuhkan sel bermacam/macam varietas tanaman. Media WPM digunakan
terutama untuk tanaman berkayu (Wetter dan Constabel, 1991).
Organogenesis
Menurut Wetter dan Constabel (1991) organogenesis merupakan proses
induksi pembentukan sel, jaringan, atau kalus menjadi tunas dan tanaman
sempurna. Proses ini diawali oleh hormon pertumbuhan. Benzyladenin dan
sitokinin lainnya, baik sendiri maupun dalam kombinasi dengan asam
naftalenasetat atau asam indolasetat dapat menyebabkan diferensiasi dan
pembentukan tunas. Pembentukan akar dapat terjadi serentak atau dapat diinduksi
sesudahnya. Menurut Zulkarnain (2009), organogenesis berkaitan dengan proses
bagaimana tunas dan akar adventif berkembang dari masa kalus.
Pembentukan organ dapat terjadi secara langsung maupun tidak langsung.
Pembentukan organ secara langsung dapat melalui bagian jaringan seperti daun,
batang, akar, dan potongan umbi atau biji yang akan membentuk tunas adventif.
Pembentukan organ secara tidak langsung, eksplan akan tumbuh menjadi kalus
meristematik terlebih dahulu sebelum membentuk tunas (Lestari, 2008).
Kultur Mata Tunas (Single ode Culture) dan Multiplikasi
Kultur mata tunas merupakan salah satu teknik in vitro yang digunakan
untuk perbanyakan tanaman dengan merangsang munculnya tunas/tunas aksilar
dari mata tunas yang dikulturkan. Eksplan yang digunakan dalam kultur mata
tunas dapat berasal dari tunas lateral, tunas samping atau bagian dari batang yang
mengandung satu atau lebih mata tunas (mengandung satu atau lebih buku).
Dikenal dua teknik kultur mata tunas yaitu (1) eksplan yang mengandung mata
tunas lebih dari satu ditanam secara horisontal di atas medium padat (teknik in
10
vitro layering) dan (2) tiap buku yang mengandung satu mata tunas dipotong/
potong dan ditanam secara terpisah dalam tiap/tiap botol kultur (Luri, 2009).
Multiplikasi tunas merupakan salah satu metode yang dapat dilakukan
dalam perbanyakan tanaman secara in vitro. Multiplikasi tunas dapat diinduksi
dari mata tunas aksilar ataupun dari benih yang ditanam pada media yang
mengandung sitokinin. Tunas aksilar atau tunas adventif akan tumbuh dan
selanjutnya di subkultur. Tahapan dalam perbanyakan melalui multiplikasi tunas
secara langsung diawali dengan tahap inisiasi yang dilanjutkan dengan tahap
multiplikasi tunas. Pada kedua tahap tersebut dapat terjadi pada media yang sama
tanpa melalui pemindahan ke media baru. Tahap selanjutnya adalah pengakaran
tunas adventif yang telah dihasilkan untuk mendapatkan planlet. Perbanyakan
melalui multiplikasi tunas merupakan metode yang banyak digunakan dalam
perbanyakan tanaman secara in vitro karena selain cepat juga memiliki peluang
yang kecil untuk terjadinya penyimpangan secara genetik (Wiendi et al., 1991).
Subkultur adalah pemindahan kultur ke media yang baru, baik yang sama
maupun berbeda komposisi kimianya. Subkultur merupakan kebutuhan untuk
memperbanyak tanaman dan mempertahankan kultur (George dan Sherrington,
1984). Frekuensi subkultur sangat penting, jika terlambat dapat menyebabkan
deteriorasi dan lambat untuk memperbaiki pertumbuhannya. Subkultur mungkin
diperlukan setelah dua sampai empat minggu dan kondisi kultur in vitro harus
disesuaikan dengan pertumbuhan yang semakin memanjang. Subkultur berulang
dilakukan
untuk
memperoleh jumlah
tanaman
yang
meningkat
secara
eksponensial melalui multiplikasi yang cepat (Hartmann dan Kester, 1983).
Zat Pengatur Tumbuh (ZPT)
Zat pengatur tumbuh (ZPT) adalah senyawa organik yang disintesis di salah
satu bagian tanaman dan dipindahkan ke bagian lain dan pada konsentrasi yang
sangat rendah mampu menimbulkan suatu respon fisiologis, biokimia, dan
morfologis (Salisbury dan Ross, 1995). Menurut Abidin (1982), ZPT ini
merupakan bahan organik (bukan hara) yang dalam jumlah kecil dapat
meningkatkan, menghambat, atau memodifikasi proses biologi tanaman. Zat yang
11
dihasilkan secara alami oleh tanaman disebut dengan hormon tanaman atau
fitohormon. Menurut Dewi (2008) hormon tanaman adalah senyawa/senyawa
organik tanaman yang dalam konsentrasi yang rendah mempengaruhi proses/
proses fisiologis seperti pertumbuhan, diferensiasi, dan perkembangan tanaman.
Proses/proses lain seperti pengenalan tanaman, pembukaan stomata, translokasi
dan serapan hara dipengaruhi oleh hormon tanaman.
Sitokinin
Sitokinin merupakan nama kelompok hormon tumbuh yang sangat penting
sebagai pemacu pertumbuhan dan morfogenesis dalam kultur jaringan
(Santoso, 2003). Menurut Wetherell (1982) sitokinin mempunyai dua peran yang
penting untuk propagasi secara in vitro, yaitu merupakan perangsang pembelahan
sel dalam jaringan pada eksplan dan merangsang pertumbuhan tunas. Namun
demikian, kadar sitokinin yang optimal untuk pertumbuhan tunas dapat
menghambat pertumbuhan dan pembentukan akar. Oleh sebab itu, penggunaan
sitokinin harus mempertimbangkan cara pemakaian dan pemanfaatannya.
Penelitian yang dilakukan oleh Guohua (1998) menunjukkan bahwa penggunaan
berbagai konsentrasi sitokinin (BAP, kinetin, dan
thidiazuron) mampu
menginduksi organogenesis tunas ubi kayu.
Tiga jenis sitokinin sintetik yang terkenal diantaranya adalah BAP (6/
benzylaminopurine), kinetin (6/furfurylaminopurine), dan BPA {(6 bensylamino)/
9/(2/tetrahydro pyranyl)/9H/purine)} (Harjadi, 2009).Sitokinin BAP merupakan
jenis sitokinin yang paling umum digunakan dalam teknik in vitro. BAP adalah
salah satu sitokinin sintesis yang mempunyai peran fisiologis untuk mendorong
pembelahan sel, sehingga penambahan BAP ke dalam media dapat merangsang
pembentukan tunas majemuk (Lizawati et al., 2009).
Kinetin (6/furfurylaminopurine) merupakan suatu turunan dari basa adenine
yang berfungsi meningkatkan pembelahan sel (cytokinesis) (Wattimena, 1988 dan
Dwijoseputro, 1980). Menurut Wetherell (1982) kinetin bersifat memacu
pertumbuhan tunas lateral yang biasanya tidak terlihat nyata akibat pengaruh dari
tunas apikal pucuk. Hal inilah yang selanjutnya menjadi dasar fisiologi dalam
12
upaya meningkatkan jumlah cabang lateral, yang seperti diketahui sangat penting
artinya bagi pembiakan secara in vitro. Struktur kimia kinetin disajikan pada
Gambar 1.
Gambar 1. Struktur Kimia Kinetin
Calcium Pantothenate (CaP)
Calcium pantothenate (CaP) merupakan suatu senyawa nitrogen organik
yang mengandung kalsium. Menurut Roca et al. (1979), penambahan
2 ppm CaP pada media dasar MS + 0.2 ppm GA3 mampu meregenerasikan tunas
in vitro kentang melalui kultur multi/meristem dan mampu mempertahankan
vigoritas planlet selama proses transportasi. Sharma and Singh (1995)
menambahkan bahwa penambahan 2 ppm CaP pada media MS + 1 ppm BAP +
0.2 ppm GA3 mampu menginduksi proliferasi tunas jahe. Penggunaan CaP pada
kultur in vitro dimaksudkan untuk meningkatkan ketegaran dan kesegaran tunas
yang terbentuk. Struktur kimia CaP disajikan pada Gambar 2.
Gambar 2. Struktur Kimia Calcium Pantothenate (CaP)
13
Kultur Jaringan Ubi Kayu
Penelitian perbaikan tanaman melalui teknik kultur jaringan ubi kayu telah
banyak dilakukan. Penelitian yang dilakukan mencakup penelitian tentang
pembentukan tunas baru (multiplikasi tunas) dan pembentukan kalus embriogenik
(Raemakers et al., 1995; Guohua, 1998; Sudarmonowati et al., 2002; Onuoch dan
Onwubiku, 2007). Penelitian perbaikan tanaman ubi kayu di Afrika dan negara
Amerika Latin difokuskan terhadap perbaikan genotipe atau varietas yang tahan
terhadap hama dan penyakit. Sedangkan untuk Indonesia, perbaikan sifat
dilakukan melalui peningkatan nutrisi pada umbi seperti jenis protein tertentu,
komponen lain seperti fosfor dan rasio antara amilosa dan amilopektin
(Sudarmonowati et al., 2002).
Penelitian Sudarmonowati et al. (2002) terhadap beberapa genotipe lokal
dan varietas unggul ubi kayu menyatakan bahwa pembentukan tunas tertinggi
diperoleh ketika dikulturkan pada media MS + 2 ppm BAP untuk genotipe
Mentega (3.19 tunas), sedangkan untuk varietas Adira 4 terbentuk 1.45 tunas pada
media yang sama. Pengkulturan beberapa genotipe lokal dan varietas unggul ubi
kayu pada media MS + 2 ppm IBA tidak berpengaruh nyata terhadap peubah
jumlah akar jika dibandingkan dengan pengkulturan di media MS0.
Penelitian yang dilakuan oleh Fauzi (2010) menunjukkan bahwa media
dasar MS merupakan media yang paling efektif untuk multiplikasi tunas ubi kayu.
Jumlah tunas terbanyak yang mampu dihasilkan media dasar MS yaitu sebanyak
1.26 tunas per eksplan. Penambahan BAP (0−3 ppm) tidak berpengaruh nyata
terhadap beberapa peubah pada eksplan Adira 2, namun berpengaruh nyata pada
peubah jumlah akar. Penggandaan tunas terbaik diperoleh dari penambahan
1.5 ppm BAP yaitu sebanyak 1.16 tunas per eksplan.
BAHA DA METODE
Tempat dan Waktu
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Bioteknologi Tanaman
Departemen Agronomi dan Hortikultura Fakultas Pertanian, Institut Pertanian
Bogor. Penelitian ini dimulai pada bulan Januari 2010 hingga Januari 2011.
Bahan dan Alat
Bahan tanam (eksplan) yang digunakan adalah potongan tunas samping
(1 buku) dari kultur in vitro ubi kayu varietas Adira 2 dan Adira 4. Bahan lain
yang digunakan meliputi gula, agar, plastik, karet gelang, dan aquades steril.
Alkohol 70% dan 96%, bethadine, deterjen, dithane, agrept, clorox 10% dan
5% digunakan sebagai desinfektan, dan kinetin sebagai zat pengatur tumbuh serta
CaP sebagai senyawa organik tambahan. Media dasar yang digunakan yaitu media
MS (Murashige and Skoog).
Peralatan yang digunakan adalah Laminar Air Flow Cabinet (LAFC),
autoclave, cawan petri, gelas ukur, pipet, timbangan, pengaduk gelas, hand
sprayer, gunting, pinset, penggaris, botol kultur, rak kultur, alat tulis, kamera
digital, dan peralatan untuk aklimatisasi.
Metode Penelitian
Penelitian terdiri dari dua percobaan yang terpisah, masing/masing
menggunakan Adira 2 dan Adira 4 sebagai bahan tanam (eksplan). Penelitian ini
menggunakan rancangan faktorial dengan dua faktor yang disusun dalam
Rancangan Lingkungan Acak Lengkap (RAL). Faktor pertama adalah konsentrasi
kinetin, yang terdiri dari empat taraf yaitu 0 ppm, 1 ppm, 1.5 ppm, dan 3 ppm.
Faktor kedua adalah konsentrasi CaP dengan tiga taraf yaitu 0 ppm, 1 ppm, dan
2 ppm. Kombinasi dari dua faktor tersebut menghasilkan 12 kombinasi perlakuan
yang masing/masing perlakuan diulang sebanyak 10 kali, sehingga terdapat
120 satuan percobaan. Selain itu, juga terdapat kontrol khusus yaitu media MS
dengan penambahan 3 ppm BAP yang diulang 10 kali, sehingga secara total
15
terdapat 130 satuan percobaan. Setiap ulangan terdiri dari satu botol kultur yang
berisi satu eksplan. Model matematika yang digunakan adalah:
Y ijk = Q + α i + β j + (αβ) ij + ε ijk
Dimana :
Y ijk
= Nilai pengamatan pada perlakuan konsentrasi kinetin ke/i, konsentrasi
CaP ke/j dan ulangan ke/k
Q
= Rataan umum
αi
= Pengaruh perlakuan konsentrasi kinetin ke/i
βj
= Pengaruh perlakuan konsentrasi CaP ke/j
(αβ ) ij = Pengaruh interaksi antara perlakuan konsentrasi kinetin ke/i dan
konsentrasi CaP ke/j
ε ijk
= Galat perlakuan
Data yang diperoleh diuji dengan uji F pada taraf 5%. Jika dalam sidik
ragam perlakuan berpengaruh nyata, maka dilanjutkan dengan uji lanjut Uji
Wilayah Berganda Duncan (DMRT) taraf 5%. Selain itu juga dilakukan analisis
regresi mengenai pengaruh berbagai konsentrasi kinetin terhadap jumlah tunas
dan jumlah akar yang dihasilkan.
Pelaksanaan Penelitian
Perbanyakan Stek
Perbanyakan stek ubi kayu di lapang dilakukan untuk mendapatkan tunas
samping sebagai bahan tanam (eksplan). Bahan tanam berupa stek ubi kayu
varietas Adira 2 dan Adira 4 diperoleh dari Balai Besar Penelitian Bioteknologi
dan Sumberdaya Genetik (BB Biogen) Cimanggu, Bogor. Stek ditanam di
polybag dengan komposisi media tanah dan kompos dengan perbandingan 1:1
(Gambar 3).
16
a
b
Gambar 3. Perbanyakan Stek Ubi Kayu:(a) Penanaman Stek Ubi Kayu
Varietas Adira 2 dan Adira 4 di Polybag, (b) Stek Ubi Kayu
Varietas Adira 2 dan Adira 4 yang Telah Berumur 2 Minggu
Pembuatan Media MS0 dan Media Perlakuan
Media MS0 dibuat sesuai dengan komposisi yang sudah ditentukan
(Lampiran 1). Tahap pembuatan dimulai dengan mencampurkan semua larutan
stok (larutan dengan konsentrasi pekat) yang berisi unsur hara meliputi stok A, B,
C, D, E, F, Vitamin, dan Myo/Inositol. Pembuatan media MS untuk perlakuan
dilakukan dengan mengambil larutan stok sesuai konsentrasi, dan kinetin serta
CaP sesuai perlakuan yang dibutuhkan. Semua bahan dicampurkan dan
dimasukkan ke dalam gelas piala kemudian tera dengan aquades hingga
volumenya menjadi 1 liter. Keasaman media dilakukan dengan menambahkan
NaOH 0.1 N atau KOH 0.1 N agar pH mencapai 5.8. Botol yang berisi media
disterilisasi menggunakan autoclave pada suhu 121 0 C, tekanan 17.5 psi (pound
per square inch) selama 15 menit dan kemudian disimpan di ruang kultur.
Sterilisasi Alat dan Media
Sterilisasi dilakukan untuk membersihkan alat, media, dan Laminar Air
Flow Cabinet sebelum digunakan. Sterilisasi Laminar Air Flow Cabinet (LAFC)
dilakukan dengan penyemprotan Alkohol 70% sebelum penanaman eksplan
dilakukan. Sterilisasi peralatan dilakukan dengan mencuci alat dengan air
mengalir kemudian dibungkus rapi dengan menggunakan kertas dan setelah itu
disterilisasi menggunakan autoclave dengan suhu 121 0 C pada tekanan 17.5 psi
selama 30 menit. Alat/alat yang telah disterilisasi disimpan dalam oven pada suhu
50⁰C. Sterilisasi media kultur dilakukan dengan suhu 121 0 C dan tekanan 17.5 psi
selama 15 menit.
17
Persiapan Eksplan untuk Kultur Asenik
Potongan tunas samping yang didapatkan dari lapang dibersihkan dengan air
mengalir selama 30 menit kemudian disikat menggunakan deterjen + tween/20
sampai bersih (Gambar 4). Setelah bersih, potongan tunas tersebut dibilas di
bawah air mengalir selama 30 menit. Proses sterilisasi dilanjut dengan merendam
potongan tunas ke dalam campuran larutan Agrept (2 g/l) dan Dithane (2 g/l)
selama
MULTIPLIKASI TA AMA
UBI KAYU (Mannihot esculenta Crantz.) VARIETAS ADIRA 2
DA ADIRA 4 SECARA I VITRO
CA DRA CATUR UGROHO
A24061470
DEPARTEME AGRO OMI DA HORTIKULTURA
FAKULTAS PERTA IA
I STITUT PERTA IA BOGOR
2011
RI GKASA
CA DRA CATUR UGROHO. Penambahan Kinetin dan CaP
terhadap Multiplikasi Tanaman Ubi Kayu (Mannihot esculenta
Crantz.) Varietas Adira 2 dan Adira 4 secara In Vitro. (Dibimbing
oleh URUL KHUMAIDA).
Peningkatan produksi ubi kayu akibat adanya isu diversifikasi pangan,
pemanfaatan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol, pakan ternak, dan industri
tepung menuntut adanya persediaan bahan tanam ubi kayu bermutu dalam jumlah
banyak dan dihasilkan dalam waktu yang relatif cepat. Kenyataan sekarang,
banyak petani di Indonesia menggunakan bahan tanam (bibit) berupa stek batang
hasil panen tanaman ubi kayu musim sebelumnya. Penggunaan stek batang
sebagai bahan tanam bukan merupakan cara yang efektif dan efisien. Oleh sebab
itu, diperlukan metode untuk menghasilkan bahan tanam (bibit) ubi kayu bermutu
dalam jumlah banyak dan dihasilkan dalam waktu yang relatif singkat. Salah satu
alternatif yang dapat diterapkan adalah dengan teknik kultur jaringan (in vitro).
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh penambahan kinetin
dan CaP terhadap pertumbuhan dan perbanyakan planlet ubi kayu varietas
Adira 2 dan Adira 4 secara in vitro. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium
Bioteknologi Tanaman Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas
Pertanian,
Institut
Pertanian
Bogor
pada
bulan
Januari
2010
hingga
Januari 2011.
Penelitian terdiri dari dua percobaan yang terpisah, masing/masing
menggunakan Adira 2 dan Adira 4 sebagai bahan tanam (eksplan). Penelitian ini
menggunakan rancangan faktorial dengan dua faktor yang disusun dalam
Rancangan Lingkungan Acak Lengkap (RAL). Faktor pertama adalah konsentrasi
kinetin
yang
terdiri
dari
empat
taraf
konsentrasi,
yaitu
0
ppm,
1 ppm, 1.5 ppm, dan 3 ppm. Faktor kedua adalah konsentrasi CaP dengan tiga
taraf konsentrasi yaitu 0 ppm, 1 ppm, dan 2 ppm. Seluruh perlakuan
menggunakan media dasar MS0 dan menggunakan media MS + 3 ppm BAP
sebagai kontrol khusus. Varietas ubi kayu yang digunakan adalah varietas
unggulan Adira 2 dan Adira 4 yang diperoleh dari BB Biogen, Cimanggu, Bogor.
Pelaksanaan penelitian diawali dengan sterilisasi permukaan stek 1 buku
dengan menggunakan detergen + tween/20, perendaman dalam larutan Agrept (2
g/l) dan Dithane (2 g/l) selama 2 jam, perendaman dalam larutan antibiotik
Chloramfenicol (2 g/l) selama satu malam, perendaman Clorox 10% dan 5%
selama 5 menit dan 2 menit, dan terakhir dengan pemberian betadine. Eksplan
yang telah disterilisasi, selanjutnya ditanam di media pre kondisi (MS0) selama
4 minggu. Eksplan steril berupa tunas dengan satu buku selanjutnya dikulturkan
pada media perlakuan dengan 1 eksplan per botol. Eksplan yang sudah ditanam
terlebih dahulu diinkubasikan di ruang gelap selama 1 minggu, kemudian
dipindahkan ke ruang kultur dengan pencahayaan penuh selama 24 jam dan suhu
21⁰C. Selama di ruang kultur dilakukan pengamatan setiap satu minggu sekali
untuk beberapa peubah pertumbuhan.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan Calcium Pantothenate
(CaP) pada berbagai taraf konsentrasi tidak berpengaruh nyata terhadap beberapa
peubah kecuali pada peubah diameter kalus untuk varietas Adira 4. Keragaan
planlet akibat pengaruh konsentrasi CaP berbeda setiap perlakuannya.
Peningkatan konsentrasi CaP mampu memberikan ketegaran dan kesegaran
planlet yang semakin baik.
Penggunaan kinetin pada berbagai taraf konsentrasi berpengaruh nyata
terhadap peubah jumlah tunas dan diameter kalus baik untuk varietas Adira 2
maupun Adira 4. Diameter kalus terbesar pada planlet Adira 2 diperoleh dari
perlakuan MS + 3 ppm BAP sebesar 14 mm dan pada planlet Adira 4 diperoleh
dari kombinasi perlakuan MS + 2 ppm CaP−3 ppm kinetin sebesar 7.3 mm.
Berdasarkan hasil penelitian, perlakuan MS + 3 ppm BAP menghasilkan jumlah
tunas total tertinggi pada varietas Adira 2 maupun Adira 4. Jumlah tunas total
perlakuan MS + 3 ppm BAP setelah planlet berumur 20 MST pada varietas
Adira 2 dan Adira 4 berturut/turut adalah 31.00 ± 38.18 dan 33 tunas.
Aklimatisasi planlet pada umur 8 MST masih belum optimal. Tiga planlet yang
diaklimatisasi menunjukkan kemampuan hidup sampai dengan 7, 9, dan
10 HSA (hari setelah aklimatisasi). Hanya ada satu planlet yang mampu bertahan
hidup sampai 20 HSA, yang dihasilkan dari perlakuan MS + 3 ppm kinetin.
!
"
"
"
#$ %$ % &$ '
#$ %$
(
" )
!
"
!
!
"
*+'
,
*
'% #
#
*+'
,
''
!
"
- "
.
$
$
$
$
$
!
Judul
: PE AMBAHA
KI ETI
DA
CAP
TERHADAP
MULTIPLIKASI
TA AMA
UBI KAYU (Mannihot esculenta
Crantz.)
VARIETAS ADIRA 2 DA ADIRA 4 SECARA
I VITRO
Nama
: CA DRA CATUR UGROHO
NIM
: A24061470
Menyetujui:
Dosen pembimbing
Dr. Ir. urul Khumaida, M.Si
IP: 19650719 199512 2 001
Mengetahui:
Ketua Departemen Agronomi dan Hortikultura
Fakultas Pertanian IPB
Dr. Ir. Agus Purwito, MSc.Agr.
IP: 19611101 198703 1 003
Tanggal lulus:
PE AMBAHA KI ETI DA CAP TERHADAP
MULTIPLIKASI TA AMA
UBI KAYU (Mannihot esculenta Crantz.) VARIETAS ADIRA 2
DA ADIRA 4 SECARA I VITRO
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Pertanian pada Fakultas Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Candra Catur ugroho
A24061470
DEPARTEME AGRO OMI DA HORTIKULTURA
FAKULTAS PERTA IA
I STITUT PERTA IA BOGOR
2011
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir di Sungai Mariam, Kabupaten Kutai Kartanegara, Propinsi
Kalimantan Timur, pada tanggal 2 Nopember 1988. Penulis merupakan anak ke
empat dari empat bersaudara dari pasangan Bapak Tarmudji dan Ibu Sumartun.
Riwayat pendidikan penulis dimulai tahun 1994 di SD Negeri 017
Tenggarong. Setelah lulus tahun 2000 penulis melanjutkan studi
di SLTP
Negeri 1 Tenggarong sampai tahun 2003. Pada tahun 2006 penulis menyelesaikan
studi di SMA Negeri 1 Tenggarong.
Tahun 2006 penulis diterima di IPB melalui jalur Beasiswa Utusan Daerah
(BUD) dari Kabupaten Kutai Kartanegara. Tahun 2007 penulis diterima sebagai
mahasiswa Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian. Penulis
mengambil Minor Ekonomi Pertanian, Departemen Ekonomi dan Sumberdaya
Lingkungan, Fakultas Ekonomi dan Manajemen. Penulis melakukan kegiatan
Kuliah Kerja Profesi (KKP) di Desa Pruwatan, Kecamatan Bumiayu, Kabupaten
Brebes, Jawa Tengah selama dua bulan.
Tahun 2006/2008 penulis aktif di Organisasi Mahasiswa Daerah Forum
Mahasiswa BUD Kutai Kartanegara (FMBUD KUKAR). Pada tahun 2008 penulis
mengikuti magang di Balai Penelitian Tanaman Hias (BALITHI) Segunung/
Cianjur selama dua minggu dan pada tahun 2008/2009 penulis aktif di Organisasi
Forum Komunikasi Rohis Departemen Faperta (FKRD/A). Selama di IPB penulis
pernah menjadi asisten mata kuliah Pembiakan Tanaman pada tahun 2010. Penulis
juga
tergabung
dalam
berbagai
kepanitiaan
kegiatan
kemahasiswaan
di Departemen Agronomi dan Hortikultura maupun di Fakultas Pertanian.
KATA PE GA TAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas rahmat dan
hidayah/Nya sehingga penulis dapat menyalesaikan skripsi ini. Skripsi yang
berjudul ”Penambahan Kinetin dan CaP terhadap Multiplikasi Tanaman Ubi
Kayu (Mannihot esculenta Crantz.) Varietas Adira 2 dan Adira 4 secara In
Vitro” disusun sebagai salah satu syarat kelulusan untuk memperoleh gelar
Sarjana Pertanian pada Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Penulis menyampaikan terima kasih kepada Dr. Ir. Nurul Khumaida, MSi
selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan, arahan, dan
masukan bagi penulis. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada semua
pihak yang telah membantu hingga terselesaikannya skripsi ini, yaitu:
1. Dr. Ir. Suwarto, MSi dan Dr. Ir. Ni Made Armini W. MS selaku dosen penguji
yang telah memberikan banyak masukan untuk penulis.
2. Dr. Ir. Endah R. Palupi, MS selaku dosen pembimbing akademik yang telah
banyak memberikan bimbingan, arahan, dan masukan bagi penulis.
3. Bapak, Ibu, serta ketiga kakak yang telah memberikan doa, motivasi,
semangat, bimbingan, dan kasih sayang yang sangat berharga bagi penulis.
4. Hibah Penelitian Strategis Nasional, DP2M Dikti tahun 2010.
5. Bu Juju dan Teh Iif yang telah memberi banyak bantuan serta pelajaran
selama penelitian ini.
6. Keluarga Laboratorium Kultur Jaringan 1: Mba Nofi, Mba Prima, Bunda
Arta, Bu Ika, Pak Arifin, Syifa, Sadewi, Ratih atas bantuannya selama
penelitian.
7. Pak Parjo selaku pegawai BB Biogen yang telah membantu dalam
penyediaan stek ubi kayu dan Bu Herni selaku pegawai di Balitro yang telah
banyak memberikan masukan mengenai penelitian ubi kayu.
8. Limas, Yudi, Deri, Dan Baskoro, Hari, dan Andri atas masukan dan
bantuannya serta kebersamaannya selama ini.
Penulis berharap semoga skripsi ini dapat menambah wawasan ilmu
pengetahuan dan berguna bagi yang memerlukannya.
Bogor, April 2011
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL........................................................................................... xi
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xv
PENDAHULUAN .........................................................................................
Latar Belakang ..........................................................................................
Tujuan ........................................................................................................
Hipotesis ....................................................................................................
1
1
3
4
TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................
Botani dan Deskripsi Tanaman Ubi Kayu (Mannihot esculenta Crantz.)
Varietas Adira 2 dan Adira 4......................................................................
Perbanyakan Ubi Kayu ..............................................................................
Kultur Jaringan Tanaman ..........................................................................
Eksplan .................................................................................................
Media ....................................................................................................
Organogenesis.......................................................................................
Kultur Mata Tunas (Single ode Culture) dan Multiplikasi.................
Zat Pengatur Tumbuh (ZPT) .....................................................................
Sitokinin................................................................................................
Calcium Pantothenate (CaP) ................................................................
Kultur Jaringan Ubi Kayu .........................................................................
5
5
7
7
8
8
9
9
10
11
12
13
BAHAN DAN METODE ..............................................................................
Tempat dan Waktu .....................................................................................
Bahan dan Alat ..........................................................................................
Metode Penelitian ......................................................................................
Pelaksanaan Penelitian ..............................................................................
Perbanyakan Stek..................................................................................
Pembuatan Media MS0 dan Media Perlakuan ......................................
Sterilisasi Alat dan Media .....................................................................
Persiapan Eksplan untuk Kultur Asenik ...............................................
Penanaman Eksplan ..............................................................................
Aklimatisasi ..........................................................................................
Pengamatan dan Analisis Data ..................................................................
14
14
14
14
15
15
16
16
17
18
18
19
HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................................
Kondisi Umum ..........................................................................................
Persentase Eksplan Bertunas, Eksplan Berkalus, dan Eksplan Berakar...
Pertumbuhan Tunas ...................................................................................
Panjang Tunas............................................................................................
Pertumbuhan Kalus ...................................................................................
Jumlah Daun ..............................................................................................
Jumlah Buku ..............................................................................................
Jumlah Akar ...............................................................................................
21
21
22
25
30
35
38
42
42
Jumlah Tunas Total .................................................................................... 47
Aklimatisasi ............................................................................................... 49
KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................................... 52
Kesimpulan ................................................................................................ 52
Saran .......................................................................................................... 52
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 54
LAMPIRAN ................................................................................................... 57
DAFTAR TABEL
Nomor
Halaman
1. Data Luas Panen, Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Nasional ...
2
2. Deskripsi Ubi Kayu Varietas Adira 2 dan Adira 4 .............................
6
3. Jumlah dan Persentase Eksplan Bertunas, Eksplan Berkalus, dan
Eksplan Berakar Ubi Kayu (Mannihot esculenta) Varietas Adira 4
pada Akhir Pengamatan (10 MST).................................................... 23
4. Jumlah dan Persentase Eksplan Bertunas, Eksplan Berkalus, dan
Eksplan Berakar Ubi Kayu (Mannihot esculenta) Varietas Adira 2
pada Akhir Pengamatan (10 MST).................................................... 24
5. Rataan Waktu Muncul Tunas Pertama Kultur In Vitro Ubi Kayu
(Mannihot esculenta) Varietas Adira 2 dan Adira 4 ........................ 25
6. Selisih Jumlah Tunas Kultur In Vitro Ubi Kayu
(Mannihot esculenta) Varietas Adira 2 dan Adira 4 pada Berbagai
Kombinasi Perlakuan dengan Media MS + 3 ppm BAP ................... 27
7. Rata/Rata Jumlah Tunas dan Hasil Analisis Uji/t Jumlah Tunas
Varietas Adira 2 dan Adira 4 ............................................................. 30
8. Rata/Rata Panjang Tunas Kultur In Vitro Ubi Kayu (Mannihot
esculenta) Varietas Adira 2 dan Adira 4 pada Berbagai Kombinasi
Perlakuan ........................................................................................... 32
9. Rata/Rata Panjang Tunas dan Hasil Analisis Uji/t Panjang Tunas
Varietas Adira 2 dan Adira 4 ............................................................. 34
10. Rataan Waktu Muncul Kalus Pertama Kultur In Vitro Ubi Kayu
(Mannihot esculenta) Varietas Adira 2 dan Adira 4 ....................... 36
11. Rata/Rata Diameter Kalus Kultur In Vitro Ubi Kayu (Mannihot
esculenta) Varietas Adira 2 dan Adira 4 pada Berbagai Kombinasi
Perlakuan ......................................................................................... 37
12. Rata/Rata Diameter Kalus dan Hasil Analisis Uji/t Diameter Kalus
Varietas Adira 2 dan Adira 4............................................................ 38
13. Rata/Rata Jumlah Daun Kultur In Vitro Ubi Kayu (Mannihot
esculenta) Varietas Adira 2 dan Adira 4 pada Berbagai Kombinasi
Perlakuan ......................................................................................... 39
14. Rata/Rata Jumlah Daun dan Hasil Analisis Uji/t Jumlah Daun
Varietas Adira 2 dan Adira 4............................................................ 40
15. Rata/Rata Jumlah Buku Kultur In Vitro Ubi Kayu (Mannihot
esculenta) Varietas Adira 2 dan Adira 4 pada Berbagai Kombinasi
Perlakuan .......................................................................................... 43
16. Rata/Rata Jumlah Buku dan Hasil Analisis Uji/t Jumlah Buku
Varietas Adira 2 dan Adira 4............................................................ 44
17. Rata/Rata Jumlah Akar Kultur In Vitro Ubi Kayu (Mannihot
esculenta) Varietas Adira 2 dan Adira 4 pada Berbagai Kombinasi
Perlakuan .......................................................................................... 45
18. Jumlah Tunas Total Kultur In Vitro Ubi Kayu (Mannihot
esculenta) Varietas Adira 2 dan Adira 4 setelah 20 MST ................. 48
19. Kondisi Tanaman Ubi Kayu (Mannihot esculenta) saat
Aklimatisasi ..................................................................................... 51
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Halaman
1. Struktur Kimia Kinetin ......................................................................
12
2. Struktur Kimia Calcium Pantothenate (CaP) ....................................
12
3. Perbanyakan Stek Ubi Kayu:(a) Penanaman Stek Ubi Kayu
Varietas Adira 2 dan Adira 4 di Polybag , (b) Stek Ubi Kayu
Varietas Adira 2 dan Adira 4 yang Telah Berumur 2 Minggu...........
16
4. Persiapan Eksplan Untuk Kultur Asenik:(a) Potongan Tunas
Sebelum Disterilisasi dan (b) Sterilisasi Potongan Tunas dengan
Menggunakan Deterjen + Tween/20 ..................................................
17
5. Diagram Alur Pelaksanaan Penelitian Kultur In Vitro Ubi Kayu
Varietas Adira 2 dan Adira 4 ..............................................................
20
6. Planlet Ubi Kayu (Mannihot esculenta) Varietas Adira 2 saat
3 MST ................................................................................................
21
7. Multiplikasi Tunas Ubi Kayu (Mannihot esculenta) Varietas
Adira 4: (a) 3 ppm BAP dan (b) 2 ppm CaP−3 ppm Kinetin serta
Varietas Adira 2: (c) 3 ppm BAP dan (d) 0 ppm CaP−3 ppm
Kinetin ..............................................................................................
28
8. Analisis Regresi Pengaruh Konsentrasi Kinetin terhadap Jumlah
Tunas per Eksplan Ubi Kayu (Mannihot esculenta) Varietas
Adira 2 (a) dan Adira 4 (b) pada 10 MST.........................................
29
9. Keragaan Planlet Ubi Kayu (Mannihot esculenta) Varietas Adira 4
saat 8 MST pada Media: (a) 0 ppm CaP, (b) 1 ppm CaP, dan
(c) 2 ppm CaP yang Masing/masing Ditambahkan 3 ppm Kinetin ...
31
10. Pengaruh Berbagai Kombinasi Perlakuan terhadap Rata/Rata
Panjang Tunas pada Kultur In Vitro Ubi Kayu (Mannihot
esculenta) Varietas Adira 2 (a) dan Adira 4 (b) ................................
33
11. Panjang Tunas Kultur In Vitro Ubi Kayu (Mannihot esculenta)
Varietas Adira 2 dan Adira 4 pada Berbagai Kombinasi Perlakuan
saat 10 MST ......................................................................................
35
12. Pengguguran (Senesen) (a) dan Penguningan (b) Daun Kultur In
Vitro Ubi Kayu (Mannihot esculenta) pada 5 MST..........................
41
13. Analisis Regresi Pengaruh Konsentrasi Kinetin terhadap Jumlah
Akar per Planlet Ubi Kayu (Mannihot esculenta) Varietas Adira 2 ..
46
14. Analisis Regresi Pengaruh Konsentrasi Kinetin terhadap Jumlah
Akar per Planlet Ubi Kayu (Mannihot esculenta) Varietas Adira 4 ..
46
15. Kondisi Awal Planlet Ubi Kayu (Mannihot esculenta) saat
Aklimatisasi: (a) Planlet Hasil Kultur In Vitro di Media MS +
3 ppm BAP dan (b) Planlet Hasil Kultur In Vitro di Media MS +
3 ppm kinetin ...................................................................................
49
DAFTAR LAMPIRA
Nomor
Halaman
1. Komposisi Media Murashige Skoog .................................................
58
2. Rekapitulasi Sidik Ragam Pengaruh Konsentrasi CaP dan Kinetin
terhadap Peubah Pertumbuhan pada Varietas Adira 2 ......................
59
3. Rekapitulasi Sidik Ragam Pengaruh Konsentrasi CaP dan
Kinetin terhadap Peubah Pertumbuhan pada Varietas Adira 4 ..........
60
4. Jumlah dan Persentase Kontaminasi Kultur In Vitro Ubi Kayu
(Mannihot esculenta) .........................................................................
62
5. Persentase Eksplan Bertunas Kultur In Vitro Ubi Kayu (Mannihot
esculenta) ...........................................................................................
63
6. Persentase Eksplan Berkalus Kultur In Vitro Ubi Kayu (Mannihot
esculenta) ...........................................................................................
64
7. Persentase Eksplan Berakar Kultur In Vitro Ubi Kayu (Mannihot
esculenta) ...........................................................................................
65
8. Perubahan Warna Kalus Eksplan Kultur In Vitro Ubi Kayu
(Mannihot esculenta) Varietas Adira 2 ..............................................
66
9. Perubahan Warna Kalus Eksplan Kultur In Vitro Ubi Kayu
(Mannihot esculenta) Varietas Adira 4 ..............................................
67
10. Hasil Analisis Uji/t pada Jumlah Akar Varietas Adira 2 dan Adira 4
68
11. Sidik Ragam Korelasi Antar Peubah Kultur In Vitro Ubi Kayu
(Mannihot esculenta).......................................................................
69
12. Sidik Ragam Panjang Tunas Kultur In Vitro Ubi Kayu
(Setelah Transformasi) ....................................................................
70
13. Sidik Ragam Diameter Kalus Kultur In Vitro Ubi Kayu (Setelah
Transformasi) ..................................................................................
71
14. Sidik Ragam Jumlah Tunas Kultur In Vitro Ubi Kayu (Setelah
Transformasi) ..................................................................................
72
15. Sidik Ragam Jumlah Daun Kultur In Vitro Ubi Kayu (Setelah
Transformasi) ..................................................................................
73
16. Sidik Ragam Jumlah Akar Kultur In Vitro Ubi Kayu (Setelah
Transformasi) ..................................................................................
74
17. Sidik Ragam Jumlah Buku Kultur In Vitro Ubi Kayu (Setelah
Transformasi) ..................................................................................
75
PE DAHULUA
Latar Belakang
Indonesia yang terletak di wilayah tropis memiliki keanekaragaman
tanaman yang begitu besar. Hal tersebut ditunjukkan dengan beraneka ragamnya
tanaman pangan. Tanaman–tanaman pangan tersebut memiliki manfaat sebagai
sumber pangan, pakan dan papan, serta dapat juga dimanfaatkan sebagai sumber
energi hayati alternatif. Ubi kayu (Mannihot esculenta Crantz.) merupakan salah
satu jenis tanaman pangan yang dibudidayakan di Indonesia.
Peningkatan jumlah penduduk Indonesia yang terjadi dari tahun ke tahun
menyebabkan tingkat konsumsi pangan juga meningkat. Pemenuhan akan bahan
pangan terutama beras mendorong pemerintah untuk meningkatkan produksi dan
produktivitas nasional padi atau melakukan kebijakan diversifikasi pangan.
Tingginya tingkat pertumbuhan penduduk dengan luas lahan pesawahan yang
konstan atau bahkan semakin berkurang, maka kebijakan diversifikasi pangan
seyogyanya ditingkatkan oleh pemerintah.
Diversifikasi atau penganekaragaman konsumsi pangan bukan merupakan
isu baru, karena sudah disosialisasikan sejak dikeluarkan Inpres No. 14 tahun
1974 tentang Perbaikan Menu Makanan Rakyat (UPMMR). Inti dari instruksi
tersebut
adalah
untuk
lebih
meningkatkan
keanekaragaman
jenis
dan
meningkatkan mutu gizi makanan rakyat, baik kualitas maupun kuantitasnya
(Ariani, 2003). Hal ini berarti orientasi pangan utama tidak hanya beras tetapi juga
memanfaatkan bahan pangan lain seperti umbi/umbian sebagai sumber pangan
alternatif. Salah satu jenis umbi/umbian yang dapat dijadikan sumber pangan
alternatif adalah ubi kayu.
Ubi kayu memiliki prospek pemanfaatan dan pengembangan yang begitu
besar. Ubi kayu banyak dimanfaatkan sebagai bahan makanan, selain itu ubi kayu
juga dimanfaatkan sebagai bahan baku industri terutama industri pellet atau pakan
ternak dan industri pengolahan tepung. Ubi kayu juga dapat dimanfaatkan untuk
dijadikan bahan baku pembuatan bioetanol (Purwanti, 2008).
2
Tabel 1. Data Luas Panen, Produktivitas dan Produksi Ubi Kayu Nasional
Tahun
Luas Panen (Ha)
Produktivitas (Ku/Ha)
Produksi (Ton)
2007
1 201 481
166.36
19 988 058
2008
1 204 933
180.57
21 756 991
2009
1 205 440
182.43
21 990 381
2010
1 203 143
191.94
23 093 522
Sumber: Badan Pusat Statistik (2010)
Pada Tabel 1 disajikan data mengenai peningkatan produksi dan
produktivitas ubi kayu nasional. Tampak bahwa peningkatan produksi ubi kayu
nasional lebih disebabkan oleh adanya isu diversifikasi pangan, pemanfaatan
sebagai bahan baku pembuatan bioetanol, pakan ternak, dan industri tepung. Hal
ini menuntut adanya persediaan bahan tanam (bibit) ubi kayu bermutu dalam
jumlah banyak dan jelas varietasnya, serta dihasilkan dalam waktu yang relatif
cepat. Kenyataan sekarang, banyak petani di Indonesia menggunakan bahan
tanam berupa stek batang hasil panen tanaman ubi kayu musim sebelumnya.
Penggunaan stek batang sebagai bahan tanam (bibit) mempunyai beberapa
kelebihan dan kekurangan. Kelebihan stek batang adalah mudah diperoleh dan
harganya relatif murah, sedangkan kekurangannya adalah ketersediaan bahan
tanam yang tidak selalu mencukupi saat dibutuhkan dan sulitnya mengidentifikasi
kejelasan varietas dari stek batang yang diperoleh.
Penggunaan stek batang sebagai bahan tanam bukan merupakan cara yang
efektif dan efisien. Oleh sebab itu, diperlukan metode untuk menghasilkan bahan
tanam ubi kayu bermutu dalam jumlah banyak dan jelas varietasnya, serta
dihasilkan dalam waktu yang relatif singkat. Salah satu alternatif yang dapat
dilakukan adalah dengan teknik kultur jaringan.
Teknik perbanyakan bibit ubi kayu secara kultur jaringan perlu dilakukan
karena belum ada lembaga atau perusahaan penghasil stek (bibit) asal in vitro
dalam jumlah besar dan memiliki kejelasan varietas. Selain itu, adanya perluasan
areal tanam ubi kayu menuntut adanya penyediaan bibit unggul dan bermutu
3
dalam jumlah besar. Bibit unggul yang dihasilkan dari kultur jaringan biasanya
bebas dari patogen dan dapat dijadikan sebagai mother stock.
Kultur jaringan merupakan suatu teknik untuk mengisolasi bagian dari
tanaman seperti protoplas, sel, sekelompok sel, jaringan, dan organ serta
menumbuhkannya dalam kondisi aseptik sehingga bagian/bagian tersebut dapat
memperbanyak diri dan beregenerasi menjadi tanaman utuh kembali. Tujuan
pokok dari perbanyakan mikro ini adalah memproduksi tanaman dalam jumlah
besar dalam waktu yang singkat (Gunawan, 1992 dan Wattimena, et al., 2011).
Kultur jaringan tanaman bisa menghasilkan tanaman dalam jumlah yang banyak
(bisa mencapai jutaan) dengan keturunan yang relatif seragam (Conger, 1980).
Teknik perbanyakan secara kultur jaringan biasanya menggunakan zat
pengatur tumbuh (ZPT) untuk merangsang percepatan
pertumbuhan eksplan.
Menurut Wattimena (1988) peranan ZPT sangat besar dalam perbanyakan secara
kultur jaringan. Gunawan (1992) menambahkan bahwa auksin dan sitokinin
merupakan dua golongan ZPT yang sering dipergunakan untuk mempengaruhi
pertumbuhan dan morfogenesis dalam kultur sel, jaringan, dan organ.
Menurut
Paul
(1972),
media
merupakan
faktor
penting
untuk
mengkulturkan sel dan jaringan. Selanjutnya Thomas dan Davey (1975)
menambahkan bahwa pertumbuhan dan morfologi suatu jaringan berhubungan
dengan komposisi media kultur, konsentrasi hormon pertumbuhan, eksplan yang
digunakan serta spesies tanaman.
Media kultur jaringan tanaman terdiri atas unsur/unsur hara makro dan
mikro, serta karbohidrat yang pada umumnya berupa gula untuk menggantikan
karbon yang biasanya didapatkan dari atmosfer melalui fotosintesis (Gunawan,
1992). Pada penelitian ini menggunakan media dasar MS (Murashige and Skoog)
yang dikombinasikan dengan konsentrasi kinetin dan calcium pantothenate (CaP).
Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari penambahan kinetin dan CaP
terhadap pertumbuhan dan multiplikasi planlet ubi kayu varietas Adira 2 dan
Adira 4 secara in vitro.
4
Hipotesis
1.
Terdapat konsentrasi kinetin yang optimum untuk pertumbuhan dan
multiplikasi planlet ubi kayu varietas Adira 2 dan Adira 4 secara in vitro.
2.
Terdapat konsentrasi CaP yang optimum untuk pertumbuhan dan multiplikasi
planlet ubi kayu varietas Adira 2 dan Adira 4 secara in vitro.
3.
Terdapat interaksi antara konsentrasi kinetin dan CaP yang optimum untuk
pertumbuhan dan multiplikasi planlet ubi kayu varietas Adira 2 dan Adira 4
secara in vitro.
TI JAUA PUSTAKA
Botani dan Deskripsi Tanaman Ubi Kayu (Mannihot esculenta Crantz.)
Varietas Adira 2 dan Adira 4
Ubi kayu atau singkong (Manihot esculenta Crantz.) berasal dari Brazil,
Amerika Selatan, menyebar ke Asia pada awal abad ke/17 dibawa oleh pedagang
Spanyol dari Meksiko ke Filipina. Kemudian menyebar ke Asia Tenggara,
termasuk Indonesia. Ubi kayu merupakan makanan pokok di beberapa negara
Afrika. Selain sebagai bahan makanan, ubi kayu juga dapat digunakan sebagai
bahan baku industri dan pakan ternak (Widianta dan Deva, 2008).
Ubi kayu merupakan tanaman yang mudah ditanam, dapat tumbuh di
berbagai lingkungan agroklimat tropis. Secara umum tanaman ini tidak menuntut
iklim yang spesifik untuk pertumbuhannya. Namun demikian ubi kayu akan
tumbuh baik pada curah hujan 750−1 000 mm/tahun, suhu 25ºC−28ºC, dan pH
tanah 4.5−8 (LIPTAN BIP Irian Jaya, 1995).
Ubi kayu termasuk dalam famili Euphorbiaceae yang mempunyai 7 200 spesies,
beberapa di antaranya mempunyai nilai komersial, seperti karet (Hevea
brasiliensis), jarak (Ricinus comunis dan Jatropha curcas), umbi/umbian
(Manihot spp.), dan tanaman hias (Euphorbia spp.). Klasifikasi tanaman ubi kayu
sebagai berikut (Prihandana, et al., 2007):
Kelas
: Dicotyledoneae
Sub kelas
: Arhichlamydeae
Ordo
: Euphorbiales
Famili
: Euphorbiaceae
Sub family
: Manihotae
Genus
: Manihot
Spesies
: Manihot esculenta Crantz.
Varietas ubi kayu sudah tersebar luas dan dibudidayakan oleh masyarakat
pada masa sekarang ini. Varietas tersebut merupakan varietas lokal maupun
varietas unggulan nasional. Varietas unggul ubi kayu yang saat ini banyak ditanam
di kalangan masyarakat diantaranya adalah: Adira 1, Adira 2, Adira 4, Darul
Hidayah, Malang 1, Malang 2, Malang 4, Malang 6, UJ/3, dan UJ/5 (Purwono
dan Purnamawati, 2007).
6
Ubi kayu varietas Adira 2 dan Adira 4 memiliki beberapa perbedaan mulai
dari hal rataan hasil hingga kadar HCN (Tabel 2). Ubi kayu varietas Adira 4
memiliki rataan hasil lebih tinggi (35 ton/ha) dibandingkan varietas Adira 2
(22 ton/ha). Kadar HCN ubi kayu varietas Adira 2 lebih tinggi (124 mg/kg)
dibandingkan ubi kayu varietas Adira 4 (68 mg/kg). Kadar HCN kedua varietas
tersebut tergolong tinggi (> 50 mg/kg) sehingga tidak layak untuk dikonsumsi
langsung. Menurut Lingga et al. (1986) kadar HCN untuk ubi kayu yang layak
dikonsumsi langsung yaitu ≤ 50 mg/kg umbi. Ubi kayu varietas Adira 2 dan
Adira 4 ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan tepung tapioka dan
bahan baku bioetanol.
Tabel 2. Deskripsi Ubi Kayu Varietas Adira 2 dan Adira 4
Keterangan
Varietas
Adira 2
Adira 4
1978
1986
Rataan hasil
22 ton/ha umbi basah
35 ton/ha umbi basah
Umur panen
8/12 bulan
10.5/11.5 bulan
Tinggi batang
2/3 m
1.5/2.0 meter
Warna daging
umbi
putih
putih
agak pahit
agak pahit
Kadar tepung
41%
18/22 %
Kadar protein
0.7 % (basah)
0.8/1.0 % (basah)
124 mg/kg
68 mg/kg
agak tahan tungau merah
(Tetranicus bimaculatus)
cukup tahan tungau merah
(Tetranicus bimaculatus)
tahan penyakit layu
(Pseudomonas
solanacearum)
tahan terhadap Pseudomonas
solanacearum dan
Xanthomonas manihotis
Tahun pelepasan
Rasa
Kadar HCN
Ketahanan
terhadap hama
Ketahanan
terhadap penyakit
Sumber: Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian (2000) dan Pusat
Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan (2007)
7
Perbanyakan Ubi Kayu
Tanaman ubi kayu secara umum diperbanyak dengan menggunakan stek
batang sebagai bibit. Bibit ubi kayu tidak mempunyai masa dormansi sehingga
petani biasanya menggunakan stek dari batang tanaman tanpa melalui
penyimpanan atau langsung ditanam kembali setelah panen. Hal seperti ini
biasanya dilakukan di daerah beriklim basah. Di daerah beriklim kering, ubi kayu
umumnya dipanen pada musim kemarau dan bibitnya ditanam kembali pada
musim hujan. Dengan demikian, bibit perlu disimpan terlebih dahulu 3/4 bulan
sampai musim hujan tiba (Effendi, 2002).
Penggunaan stek batang sebagai bahan tanam mempunyai beberapa
kelebihan dan kekurangan. Beberapa kelebihannya diantaranya adalah stek batang
mudah diperoleh dan harganya relatif murah, sedangkan kekurangan adalah
ketersediaannya yang tidak selalu mencukupi saat dibutuhkan setiap saat dan
sulitnya mengidentifikasi kejelasan varietas dari stek batang yang diperoleh
(Effendi, 2002).
Seiring dengan meningkatnya permintaan bibit ubi kayu, perbanyakan yang
dilakukan secara konvensional saja tidak cukup. Kultur jaringan adalah salah satu
teknik yang bisa dipilih untuk produksi bibit ubi kayu dalam skala besar dengan
sifat tanaman yang sama dengan induknya atau sedikit terjadi penyimpangan
secara genetik (Tim Laboratorium Kultur Jaringan Tanaman, 1991).
Kultur Jaringan Tanaman
Kultur jaringan tanaman merupakan sejumlah teknik untuk menumbuhkan
organ, jaringan dan sel tanaman (Wetter dan Constabel, 1991). Gunawan (1992)
menambahkan bahwa kultur jaringan adalah suatu teknik untuk mengisolasi
bagian dari tanaman seperti protoplasma, sel, kelompok sel, jaringan dan organ,
yang ditumbuhkan dalam kondisi aseptik sehingga bagian/bagian tersebut dapat
memperbanyak diri dan beregenerasi menjadi tanaman utuh. Teknik ini memiliki
beberapa keunggulan, antara lain dapat menghasilkan tanaman dengan jumlah
yang banyak dan sama persis dengan induknya, waktu yang relatif singkat,
8
menghasilkan bibit berkualitas baik dan bebas penyakit terutama virus serta
memungkinkan dilakukannya manipulasi genetik (Wattimena, et al., 2011).
Prinsip dasar kultur jaringan adalah teori totipotensi. Totipotensi merupakan
potensi suatu sel untuk dapat tumbuh menjadi tanaman lengkap dan dewasa bila
ditempatkan dalam lingkungan yang sesuai, karena dalam tiap sel terkandung
rangkaian gen yang lengkap (Wetherell, 1982). Keberhasilan dari teknik kultur
jaringan ini antara lain dipengaruhi oleh bagian organ tanaman yang diperlukan,
cara sterilisasi, komposisi media tumbuh yang dipakai dan keadaan lingkungan.
Eksplan
Eksplan adalah potongan dari jaringan atau organ suatu tanaman untuk
tujuan perbanyakan. Faktor/faktor yang mempengaruhi keberhasilan perbanyakan
dengan eksplan adalah genotipe eksplan, ukuran eksplan, jaringan asal eksplan
dan umur fisiologi eksplan (Conger, 1980). Wetherell (1982) menambahkan
bahwa untuk keberhasilan perbanyakan secara in vitro sebaiknya tanaman yang
dijadikan sebagai sumber eksplan merupakan tanaman yang sehat dan tumbuh
kuat serta menggunakan jaringan yang muda dan ukuran eksplan yang cukup
besar.
Media
Menurut Paul (1972) media merupakan faktor penting untuk mengkulturkan
sel dan jaringan. Selanjutnya Thomas dan Davey (1975) menambahkan bahwa
pertumbuhan dan morfologi suatu jaringan berhubungan dengan komposisi media
kultur, taraf konsentrasi hormon pertumbuhan, eksplan yang digunakan serta
spesies tanaman tersebut.
Media yang digunakan disesuaikan dengan jenis tanaman yang digunakan
serta tujuan akhir yang diharapkan dari eksplan yang ditumbuhkan secara in vitro
(Chawla, 2002). Salah satu media yang sering digunakan adalah media MS
(Murashige and Skoog). Komposisi media MS dibuat untuk kultur kalus
tembakau, tetapi komposisi MS ini pada umumnya mendukung kultur jaringan
tanaman lain (Gunawan, 1992).
9
Media lain yang banyak digunakan diantaranya adalah media KC (Knudson
C), VW (Vacin dan Went), Gamborg (B5), dan WPM (Wood Plant Media). Media
KC dan VW sangat baik digunakan untuk perkecambahan biji anggrek (Chawla,
2002). Media B5 umumnya digunakan untuk menumbuhkan jaringan kedelai dan
menumbuhkan sel bermacam/macam varietas tanaman. Media WPM digunakan
terutama untuk tanaman berkayu (Wetter dan Constabel, 1991).
Organogenesis
Menurut Wetter dan Constabel (1991) organogenesis merupakan proses
induksi pembentukan sel, jaringan, atau kalus menjadi tunas dan tanaman
sempurna. Proses ini diawali oleh hormon pertumbuhan. Benzyladenin dan
sitokinin lainnya, baik sendiri maupun dalam kombinasi dengan asam
naftalenasetat atau asam indolasetat dapat menyebabkan diferensiasi dan
pembentukan tunas. Pembentukan akar dapat terjadi serentak atau dapat diinduksi
sesudahnya. Menurut Zulkarnain (2009), organogenesis berkaitan dengan proses
bagaimana tunas dan akar adventif berkembang dari masa kalus.
Pembentukan organ dapat terjadi secara langsung maupun tidak langsung.
Pembentukan organ secara langsung dapat melalui bagian jaringan seperti daun,
batang, akar, dan potongan umbi atau biji yang akan membentuk tunas adventif.
Pembentukan organ secara tidak langsung, eksplan akan tumbuh menjadi kalus
meristematik terlebih dahulu sebelum membentuk tunas (Lestari, 2008).
Kultur Mata Tunas (Single ode Culture) dan Multiplikasi
Kultur mata tunas merupakan salah satu teknik in vitro yang digunakan
untuk perbanyakan tanaman dengan merangsang munculnya tunas/tunas aksilar
dari mata tunas yang dikulturkan. Eksplan yang digunakan dalam kultur mata
tunas dapat berasal dari tunas lateral, tunas samping atau bagian dari batang yang
mengandung satu atau lebih mata tunas (mengandung satu atau lebih buku).
Dikenal dua teknik kultur mata tunas yaitu (1) eksplan yang mengandung mata
tunas lebih dari satu ditanam secara horisontal di atas medium padat (teknik in
10
vitro layering) dan (2) tiap buku yang mengandung satu mata tunas dipotong/
potong dan ditanam secara terpisah dalam tiap/tiap botol kultur (Luri, 2009).
Multiplikasi tunas merupakan salah satu metode yang dapat dilakukan
dalam perbanyakan tanaman secara in vitro. Multiplikasi tunas dapat diinduksi
dari mata tunas aksilar ataupun dari benih yang ditanam pada media yang
mengandung sitokinin. Tunas aksilar atau tunas adventif akan tumbuh dan
selanjutnya di subkultur. Tahapan dalam perbanyakan melalui multiplikasi tunas
secara langsung diawali dengan tahap inisiasi yang dilanjutkan dengan tahap
multiplikasi tunas. Pada kedua tahap tersebut dapat terjadi pada media yang sama
tanpa melalui pemindahan ke media baru. Tahap selanjutnya adalah pengakaran
tunas adventif yang telah dihasilkan untuk mendapatkan planlet. Perbanyakan
melalui multiplikasi tunas merupakan metode yang banyak digunakan dalam
perbanyakan tanaman secara in vitro karena selain cepat juga memiliki peluang
yang kecil untuk terjadinya penyimpangan secara genetik (Wiendi et al., 1991).
Subkultur adalah pemindahan kultur ke media yang baru, baik yang sama
maupun berbeda komposisi kimianya. Subkultur merupakan kebutuhan untuk
memperbanyak tanaman dan mempertahankan kultur (George dan Sherrington,
1984). Frekuensi subkultur sangat penting, jika terlambat dapat menyebabkan
deteriorasi dan lambat untuk memperbaiki pertumbuhannya. Subkultur mungkin
diperlukan setelah dua sampai empat minggu dan kondisi kultur in vitro harus
disesuaikan dengan pertumbuhan yang semakin memanjang. Subkultur berulang
dilakukan
untuk
memperoleh jumlah
tanaman
yang
meningkat
secara
eksponensial melalui multiplikasi yang cepat (Hartmann dan Kester, 1983).
Zat Pengatur Tumbuh (ZPT)
Zat pengatur tumbuh (ZPT) adalah senyawa organik yang disintesis di salah
satu bagian tanaman dan dipindahkan ke bagian lain dan pada konsentrasi yang
sangat rendah mampu menimbulkan suatu respon fisiologis, biokimia, dan
morfologis (Salisbury dan Ross, 1995). Menurut Abidin (1982), ZPT ini
merupakan bahan organik (bukan hara) yang dalam jumlah kecil dapat
meningkatkan, menghambat, atau memodifikasi proses biologi tanaman. Zat yang
11
dihasilkan secara alami oleh tanaman disebut dengan hormon tanaman atau
fitohormon. Menurut Dewi (2008) hormon tanaman adalah senyawa/senyawa
organik tanaman yang dalam konsentrasi yang rendah mempengaruhi proses/
proses fisiologis seperti pertumbuhan, diferensiasi, dan perkembangan tanaman.
Proses/proses lain seperti pengenalan tanaman, pembukaan stomata, translokasi
dan serapan hara dipengaruhi oleh hormon tanaman.
Sitokinin
Sitokinin merupakan nama kelompok hormon tumbuh yang sangat penting
sebagai pemacu pertumbuhan dan morfogenesis dalam kultur jaringan
(Santoso, 2003). Menurut Wetherell (1982) sitokinin mempunyai dua peran yang
penting untuk propagasi secara in vitro, yaitu merupakan perangsang pembelahan
sel dalam jaringan pada eksplan dan merangsang pertumbuhan tunas. Namun
demikian, kadar sitokinin yang optimal untuk pertumbuhan tunas dapat
menghambat pertumbuhan dan pembentukan akar. Oleh sebab itu, penggunaan
sitokinin harus mempertimbangkan cara pemakaian dan pemanfaatannya.
Penelitian yang dilakukan oleh Guohua (1998) menunjukkan bahwa penggunaan
berbagai konsentrasi sitokinin (BAP, kinetin, dan
thidiazuron) mampu
menginduksi organogenesis tunas ubi kayu.
Tiga jenis sitokinin sintetik yang terkenal diantaranya adalah BAP (6/
benzylaminopurine), kinetin (6/furfurylaminopurine), dan BPA {(6 bensylamino)/
9/(2/tetrahydro pyranyl)/9H/purine)} (Harjadi, 2009).Sitokinin BAP merupakan
jenis sitokinin yang paling umum digunakan dalam teknik in vitro. BAP adalah
salah satu sitokinin sintesis yang mempunyai peran fisiologis untuk mendorong
pembelahan sel, sehingga penambahan BAP ke dalam media dapat merangsang
pembentukan tunas majemuk (Lizawati et al., 2009).
Kinetin (6/furfurylaminopurine) merupakan suatu turunan dari basa adenine
yang berfungsi meningkatkan pembelahan sel (cytokinesis) (Wattimena, 1988 dan
Dwijoseputro, 1980). Menurut Wetherell (1982) kinetin bersifat memacu
pertumbuhan tunas lateral yang biasanya tidak terlihat nyata akibat pengaruh dari
tunas apikal pucuk. Hal inilah yang selanjutnya menjadi dasar fisiologi dalam
12
upaya meningkatkan jumlah cabang lateral, yang seperti diketahui sangat penting
artinya bagi pembiakan secara in vitro. Struktur kimia kinetin disajikan pada
Gambar 1.
Gambar 1. Struktur Kimia Kinetin
Calcium Pantothenate (CaP)
Calcium pantothenate (CaP) merupakan suatu senyawa nitrogen organik
yang mengandung kalsium. Menurut Roca et al. (1979), penambahan
2 ppm CaP pada media dasar MS + 0.2 ppm GA3 mampu meregenerasikan tunas
in vitro kentang melalui kultur multi/meristem dan mampu mempertahankan
vigoritas planlet selama proses transportasi. Sharma and Singh (1995)
menambahkan bahwa penambahan 2 ppm CaP pada media MS + 1 ppm BAP +
0.2 ppm GA3 mampu menginduksi proliferasi tunas jahe. Penggunaan CaP pada
kultur in vitro dimaksudkan untuk meningkatkan ketegaran dan kesegaran tunas
yang terbentuk. Struktur kimia CaP disajikan pada Gambar 2.
Gambar 2. Struktur Kimia Calcium Pantothenate (CaP)
13
Kultur Jaringan Ubi Kayu
Penelitian perbaikan tanaman melalui teknik kultur jaringan ubi kayu telah
banyak dilakukan. Penelitian yang dilakukan mencakup penelitian tentang
pembentukan tunas baru (multiplikasi tunas) dan pembentukan kalus embriogenik
(Raemakers et al., 1995; Guohua, 1998; Sudarmonowati et al., 2002; Onuoch dan
Onwubiku, 2007). Penelitian perbaikan tanaman ubi kayu di Afrika dan negara
Amerika Latin difokuskan terhadap perbaikan genotipe atau varietas yang tahan
terhadap hama dan penyakit. Sedangkan untuk Indonesia, perbaikan sifat
dilakukan melalui peningkatan nutrisi pada umbi seperti jenis protein tertentu,
komponen lain seperti fosfor dan rasio antara amilosa dan amilopektin
(Sudarmonowati et al., 2002).
Penelitian Sudarmonowati et al. (2002) terhadap beberapa genotipe lokal
dan varietas unggul ubi kayu menyatakan bahwa pembentukan tunas tertinggi
diperoleh ketika dikulturkan pada media MS + 2 ppm BAP untuk genotipe
Mentega (3.19 tunas), sedangkan untuk varietas Adira 4 terbentuk 1.45 tunas pada
media yang sama. Pengkulturan beberapa genotipe lokal dan varietas unggul ubi
kayu pada media MS + 2 ppm IBA tidak berpengaruh nyata terhadap peubah
jumlah akar jika dibandingkan dengan pengkulturan di media MS0.
Penelitian yang dilakuan oleh Fauzi (2010) menunjukkan bahwa media
dasar MS merupakan media yang paling efektif untuk multiplikasi tunas ubi kayu.
Jumlah tunas terbanyak yang mampu dihasilkan media dasar MS yaitu sebanyak
1.26 tunas per eksplan. Penambahan BAP (0−3 ppm) tidak berpengaruh nyata
terhadap beberapa peubah pada eksplan Adira 2, namun berpengaruh nyata pada
peubah jumlah akar. Penggandaan tunas terbaik diperoleh dari penambahan
1.5 ppm BAP yaitu sebanyak 1.16 tunas per eksplan.
BAHA DA METODE
Tempat dan Waktu
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Bioteknologi Tanaman
Departemen Agronomi dan Hortikultura Fakultas Pertanian, Institut Pertanian
Bogor. Penelitian ini dimulai pada bulan Januari 2010 hingga Januari 2011.
Bahan dan Alat
Bahan tanam (eksplan) yang digunakan adalah potongan tunas samping
(1 buku) dari kultur in vitro ubi kayu varietas Adira 2 dan Adira 4. Bahan lain
yang digunakan meliputi gula, agar, plastik, karet gelang, dan aquades steril.
Alkohol 70% dan 96%, bethadine, deterjen, dithane, agrept, clorox 10% dan
5% digunakan sebagai desinfektan, dan kinetin sebagai zat pengatur tumbuh serta
CaP sebagai senyawa organik tambahan. Media dasar yang digunakan yaitu media
MS (Murashige and Skoog).
Peralatan yang digunakan adalah Laminar Air Flow Cabinet (LAFC),
autoclave, cawan petri, gelas ukur, pipet, timbangan, pengaduk gelas, hand
sprayer, gunting, pinset, penggaris, botol kultur, rak kultur, alat tulis, kamera
digital, dan peralatan untuk aklimatisasi.
Metode Penelitian
Penelitian terdiri dari dua percobaan yang terpisah, masing/masing
menggunakan Adira 2 dan Adira 4 sebagai bahan tanam (eksplan). Penelitian ini
menggunakan rancangan faktorial dengan dua faktor yang disusun dalam
Rancangan Lingkungan Acak Lengkap (RAL). Faktor pertama adalah konsentrasi
kinetin, yang terdiri dari empat taraf yaitu 0 ppm, 1 ppm, 1.5 ppm, dan 3 ppm.
Faktor kedua adalah konsentrasi CaP dengan tiga taraf yaitu 0 ppm, 1 ppm, dan
2 ppm. Kombinasi dari dua faktor tersebut menghasilkan 12 kombinasi perlakuan
yang masing/masing perlakuan diulang sebanyak 10 kali, sehingga terdapat
120 satuan percobaan. Selain itu, juga terdapat kontrol khusus yaitu media MS
dengan penambahan 3 ppm BAP yang diulang 10 kali, sehingga secara total
15
terdapat 130 satuan percobaan. Setiap ulangan terdiri dari satu botol kultur yang
berisi satu eksplan. Model matematika yang digunakan adalah:
Y ijk = Q + α i + β j + (αβ) ij + ε ijk
Dimana :
Y ijk
= Nilai pengamatan pada perlakuan konsentrasi kinetin ke/i, konsentrasi
CaP ke/j dan ulangan ke/k
Q
= Rataan umum
αi
= Pengaruh perlakuan konsentrasi kinetin ke/i
βj
= Pengaruh perlakuan konsentrasi CaP ke/j
(αβ ) ij = Pengaruh interaksi antara perlakuan konsentrasi kinetin ke/i dan
konsentrasi CaP ke/j
ε ijk
= Galat perlakuan
Data yang diperoleh diuji dengan uji F pada taraf 5%. Jika dalam sidik
ragam perlakuan berpengaruh nyata, maka dilanjutkan dengan uji lanjut Uji
Wilayah Berganda Duncan (DMRT) taraf 5%. Selain itu juga dilakukan analisis
regresi mengenai pengaruh berbagai konsentrasi kinetin terhadap jumlah tunas
dan jumlah akar yang dihasilkan.
Pelaksanaan Penelitian
Perbanyakan Stek
Perbanyakan stek ubi kayu di lapang dilakukan untuk mendapatkan tunas
samping sebagai bahan tanam (eksplan). Bahan tanam berupa stek ubi kayu
varietas Adira 2 dan Adira 4 diperoleh dari Balai Besar Penelitian Bioteknologi
dan Sumberdaya Genetik (BB Biogen) Cimanggu, Bogor. Stek ditanam di
polybag dengan komposisi media tanah dan kompos dengan perbandingan 1:1
(Gambar 3).
16
a
b
Gambar 3. Perbanyakan Stek Ubi Kayu:(a) Penanaman Stek Ubi Kayu
Varietas Adira 2 dan Adira 4 di Polybag, (b) Stek Ubi Kayu
Varietas Adira 2 dan Adira 4 yang Telah Berumur 2 Minggu
Pembuatan Media MS0 dan Media Perlakuan
Media MS0 dibuat sesuai dengan komposisi yang sudah ditentukan
(Lampiran 1). Tahap pembuatan dimulai dengan mencampurkan semua larutan
stok (larutan dengan konsentrasi pekat) yang berisi unsur hara meliputi stok A, B,
C, D, E, F, Vitamin, dan Myo/Inositol. Pembuatan media MS untuk perlakuan
dilakukan dengan mengambil larutan stok sesuai konsentrasi, dan kinetin serta
CaP sesuai perlakuan yang dibutuhkan. Semua bahan dicampurkan dan
dimasukkan ke dalam gelas piala kemudian tera dengan aquades hingga
volumenya menjadi 1 liter. Keasaman media dilakukan dengan menambahkan
NaOH 0.1 N atau KOH 0.1 N agar pH mencapai 5.8. Botol yang berisi media
disterilisasi menggunakan autoclave pada suhu 121 0 C, tekanan 17.5 psi (pound
per square inch) selama 15 menit dan kemudian disimpan di ruang kultur.
Sterilisasi Alat dan Media
Sterilisasi dilakukan untuk membersihkan alat, media, dan Laminar Air
Flow Cabinet sebelum digunakan. Sterilisasi Laminar Air Flow Cabinet (LAFC)
dilakukan dengan penyemprotan Alkohol 70% sebelum penanaman eksplan
dilakukan. Sterilisasi peralatan dilakukan dengan mencuci alat dengan air
mengalir kemudian dibungkus rapi dengan menggunakan kertas dan setelah itu
disterilisasi menggunakan autoclave dengan suhu 121 0 C pada tekanan 17.5 psi
selama 30 menit. Alat/alat yang telah disterilisasi disimpan dalam oven pada suhu
50⁰C. Sterilisasi media kultur dilakukan dengan suhu 121 0 C dan tekanan 17.5 psi
selama 15 menit.
17
Persiapan Eksplan untuk Kultur Asenik
Potongan tunas samping yang didapatkan dari lapang dibersihkan dengan air
mengalir selama 30 menit kemudian disikat menggunakan deterjen + tween/20
sampai bersih (Gambar 4). Setelah bersih, potongan tunas tersebut dibilas di
bawah air mengalir selama 30 menit. Proses sterilisasi dilanjut dengan merendam
potongan tunas ke dalam campuran larutan Agrept (2 g/l) dan Dithane (2 g/l)
selama