PENGARUH PENAMBAHAN THIDIAZURON (TDZ) DAN MAGNESIUM SULFAT (MgSO4 ) UNTUK MENINGKATKAN KEBERHASILAN INDUKSI EMBRYO SOMATIK KAKAO (Theobroma cacao L.) SECARA IN VITRO
PENGARUH PENAMBAHAN THIDIAZURON (TDZ) DAN MAGNESIUM
SULFAT (MgSO 4 ) UNTUK MENINGKATKAN KEBERHASILAN
INDUKSI EMBRYO SOMATIK KAKAO (Theobroma cacao L.)
SECARA IN VITRO
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian syarat mencapai derajat sarjana S-1 Oleh :
TITIN DWI HENDRIYANI
1001070077
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO
2014
LEMBAR PERSETUJUAN
PENGARUH PENAMBAHAN THIDIAZURON (TDZ) DAN MAGNESIUM
SULFAT (MgSO 4 ) UNTUK MENINGKATKAN KEBERHASILAN
INDUKSI EMBRYO SOMATIK KAKAO (Theobroma cacao L.)
SECARA IN VITRO
Oleh :
TITIN DWI HENDRIYANI
1001070077 Telah diperiksa dan disetujui oleh:
Pembimbing I, Pembimbing II, Sisunandar, Ph.D. Drs. Arief Husin, M.Si.
NIP. 196 71006 199203 1 001 NIK. 2160062
HALAMAN PERNYATAAN
Saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Titin Dwi Hendriyani NIM : 1001070077 Program Studi : Pendidikan Biologi Fakultas : Keguruan dan Ilmu Pendidikan Menyususn skripsi ini dengan judul:
PENGARUH PENAMBAHAN THIDIAZURON (TDZ) DAN MAGNESIUM SULFAT (MgSO ) UNTUK MENINGKATKAN KEBERHASILAN
4 INDUKSI EMBRYO SOMATIK KAKAO (Theobroma cacao L.) SECARA
IN VITRO
Menyatakan dengan sebenar-benarnya, bahwa skripsi ini adalah hasil kara tulis saya sendiri dan bukan dibuatkan orang lain atau modifikasi karya orang lain. Demikan pernyataan ini, apabila kelak dikemudian hari terbukti ada unsur penjiplakan, maka saya bersedia mempertanggung jawabkan sesuai ketentuan yang berlaku.
Purwokerto, September 2014 Yang menyatakan,
Titin Dwi Hendriyani
HALAMAN PERSEMBAHAN
Alhamdulillah penulis ucapkan puji syukur kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan lancar tanpa ada suatu halangan.Skripsi ini penulis persembahkan untuk:
Orang tuaku tercinta, Bapak Syaiful Anwar dan Ibu Sainah yang selalu memberikan doa, semangat dan kasih sayang yang tiada henti-hentinya;
Kakakku Eko Priyono dan Adikku Aji Himawan Tri Surya Nugroho dan Vizqy Khotimatun Nur Azizah yang selalu memberikan semangat. v
MOTTO
“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu selesai (dari suatu urusan) kerjakanlah dengan sungguh-sungguh ”.
(Q.S. Al-Insyirah: 6-7) ’’Allah tidak akan membebani seseorang melainkan sesuai dengan kemampuannya
’’. (QS. Al- Mu’minun : 62).
Kesuksesan biasanya dimulai dengan kesusahan dan di akhiri dengan keindahan..
Pengalaman adalah guru yang terbaik tetapi buanglah pengalaman buruk yang hanya merugikan.. vi
UCAPAN TERIMA KASIH Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
“Pengaruh Penambahan Thidiazuron (TDZ) Dan Magnesium Sulfat (MgSO 4 ) Untuk Meningkatkan Keberhasilan Induksi Embryo Somatik Kakao (Theobroma Cacao L.) Secara In Vitro ”. Skripsi ini
disusun sebagian syarat mencapai jenjang pendidikan Sarjana (S1) pada Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Muhammadiyah Purwokerto.
Penulis menyadari bahwa banyak kesulitan dan hambatan yang penulis hadapi dalam penyusunan skripsi ini, namun berkat do’a, dorongan, dan arahan dari berbagai pihak maka skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Pada kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada Sisunandar Ph.D dan Drs. Arief Husin M.Si selaku Dosen Pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan pengarahannya dalam penyusunan skripsi ini.
Tak lupa penulis juga mengucapkan terimakasih kepada: 1. Drs. Ahmad, M.Si, selaku Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Muhammadiyah Purwokerto.
2. Drs. Arief Husin, M.Si, selaku ketua Program Studi Pendidikan Biologi Universitas Muhammadiyah Purwokerto.
3. Dini Siswani Mulia, S.Si, M.Si. selaku Pembimbing Akademik. vii
4. Para Dosen dan staf karyawan Fakultas keguruan Dan Ilmu Pendidikan Universitas Muhammadiyah Purwokerto.
5. Orang tuaku, Bapak Syaiful Anwar dan Ibu Sainah yang selalu memberikan do’a dan semangat, terima kasih atas pengorbanannya selama ini.
6. Kakakku Eko Priyono dan Adikku Aji Himawan Tri Surya Nugroho dan Vizqy Khotimatun Nur Azizah yang aku sayangi yang selalu memberi semangat.
7. Al Hikmah, S.Si selaku pengelola Lab. Botani dan Genetika yang telah memberikan fasilitas penelitian yang lengkap.
8. Temanku Jauza’ (Citra Nur Wigati, Latifah Esti Ramadhani Putri Ajie, dan Darwati) terimakasih selama ini atas kerjasamnya dan berbagi ilmu kuliah.
9. Sahabat seperjuanganku Darwati, Riyan Fauji, Siti Umul Kharimah, Selvi Yenitasari, dan Kiki Ernawati, terima kasih selama ini atas kerjasama, semangat, dan sabar dalam melakukan penelitian di Lab. Botani dan Genetika Universitas Muhammadiyah Purwokerto.
10. Teman kos (Lily, Febry, Asih, Laela, dan Nengsih) terima kasih atas semangat, dukungan, kebersamaan, dan motivasinya.
11. Teman-teman Biologi Angkatan 2010 terima kasih atas kerja samanya selama ini, dan semoga tali silaturakhim tidak akan pernah putus.
12. Semua pihak yang ikut serta membantu dalam penulisan skripsi ini yang tidak dapat penulis tuliskan satu persatu. viii
Teriring do’a dan harapan semoga amal dan kebaikan yang telah diberikan mendapat balasan yang setimpal dari Allah SWT. Penulis menyadari karya ini masih jauh dari sempurna yang pastinya terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran, kritik dan masukkan yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini, dan semoga dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Wassallamu’alaikum Wr. Wb.
Purwokerto, September 2014 Penulis ix
PENGARUH PENAMBAHAN THIDIAZURON (TDZ) DAN MAGNESIUM
SULFAT (MgSO 4 ) UNTUK MENINGKATKAN KEBERHASILAN
INDUKSI EMBRYO SOMATIK KAKAO (Theobroma cacao L.)
SECARA IN VITRO
ABSTRAK
Indonesia merupakan negara produsen kakao terbesar kedua di dunia, namun produktivitas perkebunan kakao di Indonesia tergolong rendah. Salah satu faktor yang diduga menjadi penyebab rendahnya produktivitas kakao di Indonesia adalah rendahnya kualitas bibit kakao. Berbagai upaya telah dilakukan untuk menghasilkan bibit kakao yang berkualitas, di antaranya dengan pembibitan kakao melalui teknik embryogenesis somatik. Namun demikian, keberhasilan embryogenesis somatik kakao masih cukup rendah. Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan keberhasilan induksi embryo somatik dengan cara menguji pengaruh penambahan TDZ dan MgSO
4 ke dalam medium tanam. Eksplan yang
digunakan dalam penelitian ini berupa bunga kakao yang diambil dari kebun kakao milik Dinas Perkebunan di Desa Limpakuwus, Sumbang, Kecamatan Sumbang, Kabupaten Banyumas. Bunga yang yang telah dipetik kemudian kemudian disterilkan dan diisolasi stamen dan petalanya selanjutnya di tanam pada medium induksi kalus. kultur dipelihara ditempat gelap dan di subkultur setiap 2 minggu sekali. Kalus yang bersifat remah dipindahkan ke medium induksi embro, dengan pemberian TDZ yang dikombinasikan dengan MgSO .
4 Kultur dipelihara selama 8 minggu dan dilakukan subkultur 4 minggu sekali.
Dilakukan pengamatan tentang persentase keberhasilan induksi embrio, rata - rata jumlah akar yang muncul, morfologi kalus dan pertambahan berat basah kalus. Data yang diperoleh kemudian akan dianalisis dengan menggunakan analisis varian (ANOVA) pada tingkat kepercayaan 95%. dan dilanjutkan dengan uji beda nyata
Fisher’s Least Significant Differences (LSD). Hasil penelitian menunjukkan kalus friable yang berhasil diinduksi dari eksplan staminodia dan petala yang ditanam pada medium DKW kemudian disubkulturkan ke medium dengan
- 8
penambahan 5 x 10 M TDZ berhasil menginduksi pembentukan embrio somatik dengan tingkat keberhasilan 2 % setelah 1 minggu kultur. Penurunan ataupun
- 8
peningkatan konsentrasi TDZ di bawah maupun di atas 5 x 10 M tidak mampu menginduksi pembentukan embryo somatik kakao, bahkan perlakuan tersebut menurunkan pertambahan berat basah kalus, mengubah morfologi kalus dari kalus friable yang berwarna kuning kecoklatan menjadi kalus kompak berwarna putih serta menginduksi akar. Penambahan MgSO ke dalam medium tanam juga tidak
4
mampu menginduksi pembentukan embryo somatik kakao, bahkan perlakuan tersebut menyebabkan morfologi kalus berubah menjadi kalus kompak dan terinduksi akar .
Kata kunci : Embryogenesis somatik; Kakao; MgSO ; Thidiazuron
4
x
THE EFFECT OF ADDING THIDIAZURON (TDZ) AND MAGNESIUM
SULFAT (MgSO 4 ) TO INCREASE THE SUCCESS OF EMBRYOINDUCTION OF SOMATIC CACAO (Theobroma cacao L.) IN VITRO ABSTRACT
Indonesia is the big second producer of cacao in the world, but the production was still now. One of the causes was the low product was the quality of the seed. Some effort had been done to get the high quality of the seed in large quantity through somatic embryogenesis technique, for example. However, the level of the success was still low. This research aimed to increase the success of the embryo induction of somatic through effectiveness test of the addition of TDZ and MgSO
4 into planting medium. The explant used was the cacao flower got
from cacao plantation in Limpakuwus Village, Sumbang, Banyumas. The flowers picked was then sterilized and isolated, the stamen and the petals were then planted in callus induction medium. The culture was cared in dark place in the sub culture every 2 weeks. The friable callus was moved to the medium of embryo induction with the addition of TDZ and MgSO
4 . The culture was cared for 8
weeks and sub cultured once four weeks. The observation was done to the success percentage of embryo induction, the average number of growing root, callus morphology and the increase weight of wet callus. The data was analyzed using variant analysis (ANOVA) with the trust level of 95% and then continued by real different test of F isher’s Least Significant Differences (LSD). The result the of research showed that friable callus got from either staminodia explant or petals and planted in DKW medium the sub cultured into the medium with the addition
- 8
of 5 x 10 M TDZ could induct the embryo formation of somatic cacao with success level 2 % after a week cultured. The decrease or the increase of TDZ
- 8
concentration below or over 5 x 10 M could not induct the embryo formation of somatic cacao, it even changed the callus morphology from friable and brown yellow to compact and white callus, it could induct root formation. The addition of MgSO
4 into planting medium was neither successful to induct the embryo
formation of somatic cacao, moreover, the treatment caused the changes morphology into compact callus and root inducted.
Key Words: Somatic embryogenesis; Cacao; MgSO 4 ; Thidiazuron
xi
DAFTAR ISI Halaman
UCAPAN TERIMA KASIH ......................................................................... vii
ABSTRAK ...................................................................................................... x ABSTRACT .................................................................................................... xiDAFTAR ISI ................................................................................................... xii
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xv DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xvi BAB I PENDAHULUAN .............................................................................1 1.1 Latar Belakang ...............................................................................
1 1.2 Tujuan Penelitian ...........................................................................
7 1.3 Rumusan Masalah ..........................................................................
7 1.4 Manfaat Penelitian .........................................................................
7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................
9 2.1 Biologi Tanaman Kakao ...............................................................
9 2.1.1 Morfologi Tanaman Kakao ..................................................
9 2.1.2 Kultivar Kakao .....................................................................
12 2.1.3 Manfaat Kakao .....................................................................
14 2.2 Budidaya Kakao dan Permasalahan Kakao di Indonesia ...............
15 2.2.1 Budidaya Kakao ...................................................................
15 2.2.2 Permasalahan Kakao di Indonesia........................................
17 2.2.3 Pembibitan Tanaman Kakao ................................................
18 2.3 Perkembangan Penelitian Embriogenesis Somatik Kakao ............
20 xii
2.4 Medium Tanam ..............................................................................
26 2.4.1 Makronutrien ........................................................................
26 2.4.2 Mikronutrien.........................................................................
29 2.4.3 Vitamin. ................................................................................
29 2.4.4 Asam-Asam Amino ..............................................................
30 2.4.5 Gula ....................................................................................
30 2.4.6 Zat Pengatur Tumbuh ...........................................................
31 2.4.6.1 Thidiazuron (TDZ) ..................................................
31 BAB III METODE PENE
LITIAN………………………………………… 34 3.1 Tempat, Waktu, dan Bahan Penelitian ...........................................
34 3.2 Isolasi dan Sterilisasi Bunga Kakao ...............................................
34 3.3 Prosedur Embriogenesis Somatik Kaka .........................................
35 3.3.1 Induksi Kalus........................................................................
35 3.3.2 Induksi Embryo ....................................................................
38 3.4 Observasi dan Analisis Data ..........................................................
38 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................
40 4.1 Induksi embryo somatik kakao .....................................................
40
4.2 Pengaruh Penambahan TDZ dan MgSO
4 terhadap pertumbuhan kalus kakao ....................................................................................
41
4.3 Pengaruh Penambahan TDZ dan MgSO terhadap morfogenesis
4 kalus kakao ....................................................................................
43 4.4 Pembahasan ....................................................................................
46 4.4.1 Induksi Embryo Somatik Kakao ..........................................
47 xiii
4.4.2 Pengaruh Kombinasi TDZ dan MgSO
4 terhadap Pertumbuhan Kalus dan Morfogenis Kalus .......................
48 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................
52 5.1 Simpulan ........................................................................................
52 5.2 Saran ...............................................................................................
52 DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
54 LAMPIRAN ....................................................................................................
61
xiv
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 3.1 Kombinasi thidiazuron yang digunakan dalam penelitian induksi embryo somatik kakao ..................................................................38 Tabel 4.1 Respon morfologi kalus yang terinduksi pada medium dengan penambahan thidiazuron dan MgSO
4 setelah 8 minggu kultur .....
44 xv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1 Negara dengan produktivitas kakao per Ha Terbesar di Dunia Pada Tahun 2012 (FAO, 2014) ......................................2 Gambar 2.1 Bunga kakao yang muncul dari batang (A); Diagram bunga yang telah mekar menunjukkan staminodia dan petala (B) (Rahardjo, 2011) .......................................................................
11 Gambar 2.2 Tiga kultivar kakao meliputi (A) Criollo, (B) Forastero dan (C) Trinitario (Karmawati et al., 2010)....................................
13 Gambar 2.3 Kulit kakao untuk pakan ternak (A), pulp kakao untuk nata de cocoa (B); cocoa powder untuk ice cream (C) dan masker (D)
15 Gambar 2.4 Perkembangan luas area perkebunan kakao dari tahun 2001
- – 2012 (FAO,2014) ................................................................. 16 Gambar 2.5 Produksi kakao dunia pada tahun 2012 (FAO, 2014) ..............
17 Gambar 2.6 Tahap perkembangan embrio somatik kakao; (A) tahap globular, (B) tahap hati, (C) tahap torpedo, (D) tahap kotiledon, (E) tahap planlet dan (F) tahap aklimatisasi (Li et al ., 1998) ...................................................................................
22 Gambar 2.7 Rumus bangun Thidiazuron (Salisbury & Ross, 1995) ............
32 Gambar 3.1 Tahapan sterilisasi dan isolasi eksplan kuncup bunga kakao, (A) pengambilan eksplan bunga kakao, (B) kuncup bunga kakao dicuci dengan air mengalir, (C) mencuci dengan air sabun, (D) kuncup bunga kakao direndam dengan larutan alkohol 70 % selam 5 menit, (E. 1) kemudian direndam dengan larutan kalsium hipoklorida 6 % selama 15 menit, (E.2) direndam dengan aquades steril, (F) bunga dipotong bagian ujung dan pangkal, (G) bagian staminodia (1) dan petala (2) pada bunga, (H) penanaman petala dan satminodia ke dalam medium induksi kalus, (G) botol kultur xvi
ditutup dengan plastik dan diikiat menggunakan karet agar tidak terkontaminasi .................................................................
36 Gambar 3.2 Kalus yang remah (friabel) yang siap digunakan untuk induksi embrio somatik ............................................................
37 Gambar 4.1 Embryo somatik yang muncul dari embryo yang ditanam
- 8
pada medium DKW dengan penambahan 5x10 M TDZ setelah 1 minggu kultur ............................................................
40 Gambar 4.2 Hasil perkecambahan embryo somatik membentuk tanaman lengkap dengan batang dan daun (planlet) yang dipindah ke
- 8
dalam medium DKW dengan penambahan 5x10 M TDZ setelah 8 minggu kultur ............................................................
41 Gambar 4.3 Angka rata
- – rata pertambahan berat basah kalus yang ditanam pada medium DKW dengan penambahan TDZ dan MgSO 4 ......................................................................................
42 Gambar 4.4 Perubahan morfologi dari jenis kalus friable yang berwarna kuning kecoklatan (kiri) menjadi kalus jenis kompak yang berwarna putih (Kanan) yang terjadi diseluruh medium induksi embryo somatik yang digunakan .................................
44 Gambar 4.5 Angka rata
- – rata jumlah akar yang muncul ditanam pada medium DKW dengan penambahan TDZ dan MgSO ............
45
4 Gambar 4.6 Kalus yang ditanam pada medium dengan penambahan
TDZ dan MgSO
4 terinduksi akar muncul 1 buah akar per kalus yang ditanam 8 minggu setelah kultur ............................
45 xvii