BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Botani Kopirepository.ump.ac.id/2238/3/BAB II_SUMARYONO_BIOLOGI'13.pdf · Kopi merupakan salah satu tumbuhan yang termasuk ... pada tahun 1900 mulai dibudidayakan

8

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Botani Kopi

Kopi merupakan salah satu tumbuhan yang termasuk dalam family

Rubiaceae yang bernilai ekonomi tinggi. Kopi pertama kali ditemukan pada abad

IX di Ethiopia, dimana biji-bijian asli ditanam oleh orang Ethiopia dataran tinggi.

Pada saat itu, banyak orang di Benua Afrika, terutama bangsa Ethiopia, yang

mengkonsumsi biji kopi yang dicampurkan dengan lemak hewan dan anggur

untuk memenuhi kebutuhan protein dan energi tubuh. Akan tetapi, ketika bangsa

Arab mulai meluaskan perdagangannya, biji kopi pun telah meluas sampai ke

Afrika Utara dan biji kopi disana ditanam secara massal. Dari Afrika Utara itulah

biji kopi mulai meluas dari Asia sampai pasaran Eropa dan ketenarannya sebagai

minuman mulai menyebar. Kopi kemudian terus berkembang hingga saat ini

menjadi salah satu minuman paling populer di dunia yang dikonsumsi oleh

berbagai kalangan masyarakat (National Geographic, 2013).

Di Indonesia, kopi yang pertama kali dibudidayakan pada tahun 1696 adalah

kopi arabika. Namun, karena adanya serangan penyakit Hemileia vastatrik atau

penyakit karat daun, maka pada tahun 1875 Indonesia membudidayakan kopi

liberika. Kopi tersebut juga tidak tahan terhadap penyakit karat daun, sehingga

pada tahun 1900 mulai dibudidayakan jenis kopi robusta yang tahan terhadap

penyakit karat daun. Sampai saat ini, diperkirakan 95 % dari areal perkebunan

kopi di Indonesia membudidayakan jenis kopi robusta (Muljana, 1986).

Pengaruh Penambahan Zat…, Sumaryono, FKIP UMP, 2013

9

2.1.1. Morfologi Kopi

Kopi adalah tanaman perdu yang memiliki tinggi antara 2 - 4 meter. Kopi

memiliki sistem perakaran yang dangkal, lebih dari 90 % akar berada pada lapisan

tanah dengan kedalaman kurang dari 30 cm (Gambar 2.1.A). Oleh karena itu

tanaman kopi peka terhadap kandungan bahan organik maupun perubahan musim

(Najiyati & Danarti, 1990).

Batang tanaman kopi memiliki dua tipe percabangan, yaitu cabang yang

tumbuh tegak (orthotrop) dan cabang yang tumbuh mendatar (plagiotrop;

Gambar 2.1.B.). Cabang plagiotrop berfungsi sebagai penghasil bunga,

sedangkan cabang ortotrop tumbuhnya pesat dengan ruas yang relatif panjang

sehingga banyak digunakan sebagai sumber stek (van Steenis et al., 2008).

Kopi mempunyai daun berbentuk bulat telur dengan ujung yang agak

meruncing sampai bulat (Gambar 2.1.C). Pada ortotrop, daun tersusun berselang-

seling pada ruas-ruas berikutnya, sedangkan pada plagiotrop daun tersusun

mendatar dan tidak berselang-seling (Najiyati & Danarti, 1990). Daun kopi rata-

rata berukuran panjang 20 - 30 cm dan lebar sekitar 10 - 16 cm dengan urat daun

tenggelam sehingga permukaan daun nampak berlekuk-lekuk (van Steenis et al.,

2008).

Tanaman kopi umumnya berbunga setelah berumur lebih kurang dua tahun.

Tanaman kopi berbunga majemuk yang muncul dari ketiak daun pada cabang

plagiotrop. Setiap bunga tersusun atas 3 - 5 kuntum bunga yang bertangkai

pendek. Setiap buku dapat menghasilkan lebih dari 30 kuntum bunga. Bunga kopi


10

akan mekar pada permulaan musim kemarau, berwarna putih dan harum dengan

panjang tabung dapat mencapai 1,8 cm. Petala berjumlah 5 – 7 dengan ukuran

panjang mencapai 1,3 cm dan lebar mencapai 0,4 cm (Gambar 2.1.D). Benang

sari tertancap pada tabung mahkota berjumlah lima sampai tujuh tangkai yang

berukuran pendek. Tangkai putik memanjang jauh di luar tabung mahkota dan

bercabang dua. Bakal buah mengandung dua bakal biji (van Steenis et al, 2008).

Setelah terjadi penyerbukan dan pembuahan, bakal buah kemudian

berkembang menjadi buah. Buah tersebut akan terus tumbuh dan siap panen

setelah sembilan bulan sampai satu tahun (Muljana, 1986). Tanaman kopi hanya

menghasilkan buah satu kali dalam satu tahun dan dipanen pada bulan Maret

sampai September (Gambar 2.1.E; Siahaan, 2008). Buah kopi bertipe drupa dan

berbentuk bulat telur, terdiri atas 4 lapisan yaitu lapisan kulit luar (exocarp),

daging buah (mesocarp), kulit tanduk (parchment), dan biji (endosperm; Gambar

2.1.F). Kulit buah kopi sangat tipis dan mengandung klorofil serta zat – zat warna

lainnya sehingga sewaktu muda biji kopi berwarna hijau dan berubah menjadi

merah jika telah tua (van Steenis et al., 2008).

Setiap buah terdapat dua buah biji kopi. Biji kopi mengandung protein,

minyak aromatis, dan asam- asam organik. Pada umumnya, biji kopi mengandung

air (48%), zat bahan kering (50 –52%), karbohidrat (60%), minyak (13%), protein

(13%), asam-asam non volatil (8%), abu (4%), trigonelin (1%) dan kafein (arabika

1,0%; robusta 2,0%) (Simanjuntak, 2011).


11

Gambar 2.1. akar tanaman kopi (A; Kuit et al., 2004), batang kopi (B), daun kopi

(C), bunga kopi (D), buah kopi (E), dan biji kopi (F;

Cafedecolombia.com, 2013)

2.1.2. Varietas Kopi

Ada sekitar 100 jenis kopi yang ditemukan di dunia, tetapi hanya dua jenis

kopi yang dikenal memiliki nilai ekonomis dan diperdagangkan secara komersial,

yaitu kopi arabika (Coffea arabica L.) dan kopi robusta (Coffea canephora Pierre

ex Froehner; Etienne, 2006). Dua jenis kopi yang lain yang dibudidayakan dalam

skala lebih kecil adalah kopi liberika (Coffea liberica) dan kopi excelsa (Coffea

dewevrei).

A B

C

F

D

E


12

Kopi arabika (Gambar 2.2.A) merupakan kopi yang paling banyak

diproduksi (60 % produksi kopi dunia) karena memiliki harga yang lebih baik.

Kopi arabika umumnya tumbuh ideal di tempat pada ketinggian di atas 1.000

meter di atas permukaan (Sofyana, 2011). Kopi arabika tidak tahan terhadap

penyakit karat daun dan perubahan musim, namun biji kopi arabika memiliki rasa

yang lebih manis dan aroma yang kurang kuat sehingga banyak digemari

masyarakat di dunia (Anggara et al., 2011).

Kopi robusta lebih tahan terhadap cuaca dan hama penyakit, serta mudah

pemeliharaannya dibandingkan kopi arabika. Kopi robusta juga bisa hidup di

bawah ketinggian 1.000 meter di atas permukaan laut dan mampu menghasilkan

biji lebih banyak dibandingkan dengan kopi arabika sehingga banyak

dibudidayakan di Indonesia (Sofyana, 2011). Biji kopi robusta memiliki kadar

kafein lebih tinggi dibandingkan dengan kopi arabika dengan aroma kopi yang

lebih kuat. Saat ini sekitar sepertiga produksi kopi dunia adalah kopi robusta

(Gambar 2.2.B).

Gambar 2.2. Perbandingan antara kopi arabika (A) dan kopi robusta (B; Rogers,

2013)

A B


13

2.1.3. Manfaat Kopi

Kopi merupakan tanaman yang memiliki berbagai khasiat untuk kesehatan

dan kecantikan. Kafein yang terdapat dalam biji kopi merupakan stimulan bagi

sistem saraf pusat sehingga dapat meningkatkan kinerja otak. Kafein mampu

melindungi kerusakan sel kulit akibat radiasi (Panggabean, 2011). Kopi juga

mengandung chlorogenic acid yang merupakan senyawa polyphenol yang

berfungsi sebagai antioksidan kuat. Adanya antioksidan dapat membantu tubuh

dalam menangkal efek perusakan oleh senyawa radikal bebas dalam tubuh dan

memperbaiki sel-sel yang rusak. Kopi juga dapat memberi efek relaksasi karena

aromanya yang wangi dan menyegarkan (Johnston et al., 2003). Putri (2012)

menambahkan bahwa serbuk biji kopi dapat digunakan sebagai sunblock untuk

mencegah sengatan matahari dan mencegah kulit keriput (Gambar 2.3.A).

Bagian dari tanaman kopi yang bermanfaat bagi manusia selain biji adalah

daun kopi (Gambar 2.3.B). Daun kopi mengandung antioksidan yang tinggi serta

memiliki kandungan kafein yang rendah sehingga banyak dimanfaatkan untuk

minuman seperti pada daun teh (Setiono, 2013). Selain daun, batang tanaman kopi

juga dapat dimanfaatkan sebagai kayu bakar atau bahan baku arang (Gambar

2.3.C). Kulit buah kopi juga bermanfaat sebagai pupuk organik dan dapat juga

dijadikan sebagai pakan ternak (Gambar 2.3.D; Arnawa et al., 2010).


14

Gambar 2.3. masker dengan bubuk kopi (A; Kobylanski, 2010), minuman dari

kopi (B; Brown, 2012), arang dari tanaman kopi (C), dan limbah

kulit buah kopi (D; Arnawa et al., 2010)

2.2. Budidaya Kopi dan Permasalahannya

2.2.1. Produksi Kopi Dunia dan Indonesia

Kopi merupakan salah satu komoditas pertanian yang paling banyak

diperdagangkan di pasar dunia. Total produksi kopi di dunia mencapai 8 juta ton

dengan nilai penjualan melebihi dari US$ 22,7 milyar selama tahun 2011 (ICO,

2010). Luas areal perkebunan kopi di dunia mencapai 10,2 juta hektar lahan yang

mencakup lebih dari 80 negara dan diproduksi oleh petani kecil hingga mencapai

70% (Santos-Briones et al., 2006).

A B

D C


15

Indonesia merupakan negara produsen kopi utama ketiga di dunia setelah

Brazil dan Vietnam, sementara pada posisi keempat adalah negara Kolombia

(Gambar 2.4). Keempat negara tersebut menghasilkan 63,48% produksi kopi

dunia (ICO, 2013). Produksi kopi Indonesia dan Vietnam lebih didominasi kopi

robusta, sementara kopi utama yang dihasilkan oleh Brazil dan Kolombia adalah

kopi arabika.

Gambar 2.4. Produksi kopi di negara-negara penghasil kopi terbesar di dunia

pada tahun 2011 (FAO, 2013).

Perkebunan kopi di Indonesia dikelola dalam tiga bentuk pengusahaan yaitu

perkebunan rakyat, perkebunan besar negara dan perkebunan besar swasta. Dari

seluruh luas areal perkebunan kopi Indonesia, 93,07 % luas areal perkebunan

kopi dimiliki oleh perkebunan rakyat, sedangkan sisanya oleh perkebunan besar

negara dan perkebunan besar swasta masing-masing sebesar 3,93 % dan 3,62 %

(AEKI, 2013).

Menurut data AEKI (2013), produksi kopi Indonesia saat ini telah mencapai

lebih kurang 650.000 ton per tahun, dimana sektor perkebunan rakyat merupakan

penghasil utama kopi Indonesia (96,2%), sisanya dari sektor perkebunan swasta

lebih kurang sebesar 10.000 ton (1,5%) dan dari sektor perkebunan negara

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

Brazil Vietnam Indonesia Colombia

Negara

Pro

du

ksi K

op

i (T

on

)


16

menyumbang rata-rata 15.000 ton (2,3%) per tahun. Dari total produksi kopi

Indonesia, 550.000 ton (81,2%) berupa kopi robusta dan 125.000 ton (18,8%)

berupa kopi arabika. Luas areal perkebunan kopi di Indonesia pada tahun 2011

hampir mencapai 1,3 juta hektar dan merupakan yang terluas kedua di dunia

setelah Brazil dengan luas areal 2,1 juta hektar (Gambar 2.5).

Gambar 2.5. Luas Areal perkebunan kopi di negara-negara penghasil kopi

terbesar di dunia tahun 2011

2.2.2. Permasalahan Budidaya Kopi di Indonesia

Indonesia merupakan negara dengan luas area perkebunan kopi terbesar

kedua di dunia setelah Brazil. Namun, bila ditinjau dari produksi, Indonesia

menempati urutan ketiga setelah Brazil dan Vietnam. Keadaan ini terjadi karena

produktivitas kopi Indonesia per hektarnya hanya mencapai sekitar 500 kg. Angka

tersebut jauh lebih rendah bila dibandingkan dengan negara penghasil kopi di

dunia lainnya, seperti Sierra Leone dan Vietnam yang mampu menghasilkan kopi

per hektarnya mencapai lebih dari 2 Ton/Ha (Gambar 1.1).

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

Brazil Indonesia Colombia Mexico Viet Nam

Negara

Lu

as

Area

(H

a)


17

Rendahnya produktivitas kopi disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya

adalah gangguan penyakit karat daun (Hemileia vastatrix), yang merupakan

penyakit paling merugikan usaha tani kopi di Indonesia (Mahfud, 2012). Faktor

lain yang menyebabkan rendahnya produktivitas kopi di Indonesia adalah

perkebunan kopi Indonesia sebagian besar adalah perkebunan rakyat yang

penanamannya masih secara tradisional dengan pengelolaan budidaya dan

penanganan pasca panen masih kurang memadai (Gisca, 2012).

Kendala lain dari permasalahan kopi di Indonesia adalah kurangnya

ketersediaan bibit kopi yang bermutu. Priyono (2010) mengungkapkan bahwa

rendahnya produktivitas kopi di Indonesia salah satunya disebabkan oleh

terbatasnya penggunaan bahan tanam hasil perbanyakan vegetatif dari material

genetik unggul.

2.3. Pembibitan Kopi di Indonesia

Pada umumnya petani kopi di Indonesia membudidayakan tanaman tersebut

dengan menggunakan bibit yang diperoleh secara generatif melalui biji (Prastowo

et al., 2010). Biji kopi yang diambil dari buah masak dari tanaman induk unggul

dikecambahkan selama 30 - 40 hari. Kecambah kemudian ditanam pada medium

kompos dan diletakkan dibawah naungan selama sekitar 8 bulan. Bibit yang

diperoleh kemudian siap ditanam di lahan perkebunan (Gambar 2.6). Teknik

tersebut banyak dilakukan oleh petani karena tekniknya mudah dan tidak

membutuhkan biaya besar (Prastowo et al., 2010). Namun demikian, teknik

pembibitan melalui biji memiliki kemungkinan tingginya tingkat heterogenitas


18

tanaman yang dihasilkan. Hal tersebut karena tanaman kopi khususnya jenis

robusta memiliki sifat menyerbuk silang (Santoso & Rahardjo, 2011).

Gambar 2.6. Pembibitan kopi secara generatif (Muljana, 1986)

Salah satu cara yang dapat digunakan untuk mengatasi permasalahan di atas

adalah dengan menggunakan perbanyakan bibit secara vegetatif. Secara

konvensional, perkembangbiakkan kopi melalui cara vegetatif dengan

menggunakan teknik stek, okulasi dan sambung pucuk.

Perkembangbiakkan melalui stek dilakukan dengan cara memilih cabang

yang masih hijau dan lentur (Gambar 2.7.A). Cabang atau ranting kopi yang

digunakan dalam stek adalah cabang atau ranting yang memiliki 2 - 4 daun dari

pucuk. Stek yang sudah disiapkan kemudian ditanam di media tumbuh dan

disungkup. Setelah stek umur ± 3 bulan dilakukan penyesuaian dengan membuka

sungkup secara bertahap, dan pada umur ± 4 bulan setek dipindahkan ke

pembibitan dengan menggunakan kantong plastik yang berisi media pasir : tanah :

pupuk kandang perbandingan 1 : 2 : 1. Bibit stek siap tanam setelah berumur ± 7

bulan (Prastowo et al., 2010). Teknik stek akan menghasilkan tanaman yang sama

dengan induknya, namun teknik stek tidak dapat menghasilkan bibit dalam jumlah


19

besar karena keterbatasan jumlah batang atau ranting dari tanaman induk. Selain

itu, teknik tersebut juga akan merusak tanaman induk serta bibit yang dihasilkan

juga akan memiliki akar serabut sehingga tidak tahan terhadap perubahan musim

(Prastowo et al., 2010).

Teknik perkembangbiakkan vegetatif yang lain adalah teknik okulasi.

Teknik tersebut dilakukan dengan cara menyiapkan batang bawah berupa bibit

yang berasal dari perbanyakan biji serta menyiapkan mata tunas yang berasal dari

pohon induk unggul (Gambar 2.7.B). Mata tunas ditempelkan pada batang

bawah, setelah ditutup atau diselubungi plastik dilanjutkan dengan pemeliharaan

selama sekitar 20 hari. Bibit siap ditanam di lahan setelah 15 bulan (Prastowo et

al., 2010).

Gambar 2.7 perkembangbiakkan kopi secara vegetatif, stek (A;

smallhousebiggarden.html, 2012), okulasi (B; Arteaga, 2011),

dan sambung pucuk (Prastowo et al., 2010; C)

Teknik ini memiliki keunggulan berupa bibit yang dihasilkan memiliki akar

tunggang dan memiliki sifat sama dengan tanaman induknya. Namun, jumlah

mata tunas yang terbatas, waktu pembuatan bibit yang lama serta memiliki tingkat

keberhasilan yang rendah maka teknik ini tidak mampu menghasilkan bibit dalam

A B C


20

jumlah masal. Selain itu teknik ini juga merusak tanaman induknya (Santoso &

Raharjo, 2011).

Teknik vegetatif lain yang sering digunakan oleh petani untuk menghasilkan

bibit adalah teknik sambung pucuk. Teknik ini mirip seperti okulasi namun tidak

digunakan mata tunas melainkan digunakan cabang yang masih muda. Cabang

muda dengan 1 - 3 pasang daun disambungkan ke bibit kopi yang digunakan

sebagai bawang bawah (Gambar 2.7.C). Keberhasilan sambungan dapat

diketahui setelah dua minggu dan bibit dapat ditanam ke lahan setelah 6 - 8 bulan.

(Prastowo et al., 2010). Teknik perbanyakan tersebut mampu menghasilkan bibit

dengan kualitas yang seragam dan sama dengan induknya (Prastowo et al., 2010).

Namun, teknik tersebut tidak mampu menghasilkan bibit dalam jumlah yang

masal serta merusak tanaman induk yang digunakan sebagai sumber batang atas

(Oktavia et al., 2003).

Alternatif lain yang dapat digunakan untuk mengatasi berbagai kendala

perbanyakan bibit kopi secara konvensional tersebut adalah dengan menggunakan

teknik kultur jaringan. Teknik kultur jaringan atau kultur in vitro adalah suatu

teknik untuk menumbuhkan bagian tanaman tertentu pada medium yang

mengandung nutrisi dan dilakukan secara aseptik, sehingga bagian-bagian

tersebut dapat memperbanyak diri dan berregenerasi menjadi tanaman sempurna

(Nugrahani et al., 2011). Perbanyakan tanaman melalui kultur jaringan ini

mempunyai keunggulan seperti tingginya homogenitas tanaman, tingginya vigor

tanaman, memiliki genetik yang sama dengan induknya (Nursyamsi, 2010).


21

Secara umum, ada lima teknik dasar kultur jaringan, yaitu kultur meristem,

proliferasi tunas aksilar, induksi pucuk adventif, organogenesis dan

embryogenesis somatik (Zulkarnain, 2009). Kultur meristem adalah teknik kultur

jaringan yang menggunakan potongan tunas yang sangat kecil, terdiri atas satu

kubah meristem dan beberapa primordial daun. Teknik tersebut digunakan untuk

mendapatkan tanaman bebas virus dari bahan induk yang terinfeksi (Zulkarnain,

2009).

Teknik lainnya adalah proliferasi tunas aksilar merupakan teknik kultur

jaringan yang menggunakan tunas – tunas terminal dan lateral yang proliferasi

tunas aksilarnya dipacu dan pertumbuhan tunas terminalnya ditekan. Teknik

tersebut diterapkan secara luas pada spesies tanaman angiospermae (Zulkarnain,

2009).

Induksi pucuk adventif termasuk inisiasi perkembangan pucuk adventif dari

eksplan maupun dari kalus yang dihasilkan eksplan sebagai akibat adanya

perlukaan dan perlakuan zat pengatur tumbuh. Perbanyakan melalui induksi

pucuk adventif menghasilkan regenerasi yang jauh lebih besar daripada metode

perbanyakan vegetatif secara konvensional (Zulkarnain, 2009).

Organogenesis merupakan proses pembentukan organ yang berlangsung

setelah periode pertumbuhan kalus. Teknik ini dapat menghasilkan tanaman

dalam jumlah yang banyak, tetapi tanaman yang dikulturkan tidak selalu

memperlihatkan ekspresi gen yang stabil (Zulkarnain, 2009). Salah satu teknik


22

yang mulai dikembangkan untuk memperbanyak kopi secara in vitro adalah

melalui teknik embryogenesis somatik (Oktavia et al., 2003).

2.4. Perkembangan Penelitian Embryogenesis Somatik Kopi

Embryogenesis somatik adalah menumbuhkan embryo (calon tanaman) dari

sel somatik secara aseptis (Nugrahani et al., 2011). Pada umumnya tahapan

kegiatan dalam melaksanakan perbanyakan tanaman melalui teknik

embryogenesis somatik adalah tahap induksi sel dan kalus embryogenik, tahap

induksi embryo somatik, tahap perkecambahan, dan tahap aklimatisasi (Gambar

2.8; Purnamaningsih, 2002).

Gambar 2.8 Induksi kalus (A,B), induksi embryo globular (C), embryo tahap hati

(D), embryo tahap torpedo (E), tahap embryo pra kotiledon (F),

embryo tahap kotiledon (G), perkecambahan (H,I) dan tanaman kopi

yang siap diaklimatisasi (J), tahap aklimatisasi (K; Afreent et al.,

2002; Gatica et al., 2008)


23

Pada tahap induksi kalus embryogenik dilakukan isolasi eksplan dan

penanaman pada media tumbuh. Pada umumnya eksplan ditumbuhkan pada media

yang mengandung auksin dan sitokinin yang mempunyai daya aktivitas kuat atau

dengan konsentrasi tinggi (Purnamaningsih, 2002). Kalus yang tumbuh dengan

ciri-ciri tertentu seperti mudah dilepas-lepas (friabel) dan berwarna putih

kekuningan merupakan kalus yang kemungkingan besar mampu membentuk

embryo atau biasa disebut kalus embryogenik (Lizawati, 2012).

Tahap induksi embryo adalah tahap perkembangan dari kalus mulai

membentuk embryo somatik. Pembentukan embryo somatik dapat digambarkan

melalui beberapa tahap, yaitu embryo globular (Gambar 2.8.C), embryo tahap

hati (Gambar 2.8.D), embryo tahap torpedo (Gambar 2.8.E), tahap embryo pra

kotiledon (Gambar 2.8.F), serta tahap kotiledon (Gambar 2.8.G). Beberapa hasil

penelitian menunjukkan bahwa tahap induksi embryo somatik ini merupakan

tahapan yang paling sulit pada kultur jaringan. Pada tahap ini sering digunakan

medium dengan konsentrasi sitokinin tinggi dengan auksin yang rendah atau tanpa

penambahan auksin (Purnamaningsih, 2002).

Tahap perkecambahan adalah fase di mana embrio somatik dikecambahkan

pada medium tanam membentuk tunas dan akar (Gambar 2.8.H,I). Pada medium

perkecambahan konsentrasi zat pengatur tumbuh yang digunakan sangat rendah

atau bahkan tidak diberikan sama sekali (Purnamaningsih, 2002).


24

Tahap terakhir adalah tahap aklimatisasi dimana embryo yang telah

dikecambahkan membentuk bibit dengan 2 - 3 daun kemudian dipindahkan dari

kondisi in vitro ke lingkungan ex vitro di rumah kaca (Gambar 2.8.K). Tahapan

ini merupakan tahapan penentu keberhasilan teknik embryogenesis somatik agar

bisa diaplikasikan dalam skala masal untuk produksi bibit suatu tanaman. Pada

tahap ini bibit disesuaikan secara perlahan dengan perubahan lingkungan dari

lingkungan dengan suhu yang konstant dan kelembapan yang tinggi ke

lingkungan dengan suhu yang tidak stabil dan kelembapan yang rendah

(Purnamaningsih, 2002).

Teknik embryogenesis somatik sudah banyak digunakan untuk perbanyakan

pada berbagai jenis tanaman seperti kelapa sawit (Sumaryono et al., 2007), kakao

(Winarsih et al., 2003), sagu (Kasi & Sumaryono, 2006), kacang tanah (Lestari,

2005), cendana (Sukmadjaja, 2005), dan pule pandak (Sugito, 2006).

Penerapan teknik embryogenesis somatik pada tanaman kopi memiliki

banyak keuntungan di antaranya adalah jumlah propagula yang dihasilkan tidak

terbatas dan dapat diperoleh dalam waktu yang lebih singkat serta tidak merusak

tanaman induk. Di samping itu, untuk mendukung program pemuliaan tanaman

kopi melalui rekayasa genetika, penggunaan embryo somatik dapat mempercepat

keberhasilan dengan peluang transformasi yang lebih tinggi karena embryo

somatik dapat berasal dari satu sel somatik (Purnamaningsih, 2002). Di samping

keuntungan, terdapat beberapa kendala dalam penerapan embryogenesis somatik

pada tanaman kopi diantaranya adalah tingkat regenerasi planlet dari eksplan


25

yang dikulturkan masih relatif rendah (Oktavia et al., 2003) dan persentase

keberhasilan berkisar antara 0 - 70% (Quiroz-Figueroa et al., 2002).

Berbagai upaya telah dilakukan untuk meningkatkan keberhasilan teknik

embryogenesis somatik pada tanaman kopi, di antaranya adalah dengan

menggunakan berbagai jenis ekplan (Oktavia et al., 2003) modifikasi medium

dasar (Gatica et al., 2008), maupun penambahan air kelapa ke dalam medium

tanam (Priyono & Danimihardja, 1991).

Beberapa jenis eksplan telah dicobakan untuk meningkatkan keberhasilan

induksi embryo somatik pada tanaman kopi. Eksplan biji matang juga pernah

diujikan Coyne (1990) untuk menginduksi embrio dengan persentase keberhasilan

yang masih rendah juga 14 % (Coyne, 1990). Eksplan integumen biji juga telah

diujikan untuk menginduksi embryo somatik pada kopi, namun waktu yang

dibutuhkan untuk munculnya embryo sangat lama, yaitu lebih dari 15 bulan

dengan persentase keberhasilan yang relatif rendah pula (Sreenath et al., 1993).

Penggunaan eksplan akar, epikotil dan hipokotil yang ditumbuhkan dari biji juga

telah diujikan dan berhasil menginduksi embryo tingkat keberhasilan 50 %

(Oktavia et al., 2003). Namun teknik ini belum bisa diaplikasikan untuk memilih

bibit yang unggul karena eksplan tersebut diisolasi dari biji yang belum teruji

keunggulannya.


26

Eksplan alternatif yang berasal dari sel vegetatif adalah eksplan batang.

Eksplan tersebut telah diujikan untuk digunakan dalam induksi embryo somatik

kopi, namun hasil penelitian menunjukkan bahwa tingkat keberhasilan induksi

embryo dari eksplan batang masih relatif rendah yaitu berkisar antara 0 – 64 %

(Priyono & Danimiharja, 1991).

Salah satu eksplan yang paling banyak digunakan dan memiliki prospek

yang cerah untuk diinduksi embryo somatik karena merupakan organ vegetatif

adalah daun. Eksplan tersebut telah diujikan dengan hasil yang lebih baik dari

jenis eksplan yang lain. Namun demikian, tingkat keberhasilan induksi embryo

dari eksplan tersebut sangat tergantung kepada genotip tanaman kopi yang

digunakan. Beberapa genotip berhasil diperbanyak melalui teknik embryogenesis

somatik dengan tingkat keberhasilan tinggi (70 %), namun genotip-genoptip lain

tidak berhasil diinduksi pembentukan embryo somatik (Arimarsetyowati, 2011;

Murni, 2010; Riyadi, 2004; Priyono, 2004; Hatanaka et al., 1991; Oktavia et

al.,2003; Neuenschwander & Baumann, 1992; Quiroz-Figueroa, 2002).

Upaya peningkatan keberhasilan induksi embryo somatik kopi juga telah

dilakukan dengan menggunakan beberapa media dasar seperti penggunaan garam

makro dan mikro pada medium MS (Murashige & Skoog, 1962) yang dilengkapi

dengan vitamin B5 (Gamborg et al., 1976) seperti yang telah dilaporkan oleh

Arimarsetyowati (2011), Neuenschwander & Baumann (1991) maupun Oktavia et

al. (2003). Beberapa modifikasi juga telah dilakukan untuk menginduksi

pembentukan embryo somatik kopi seperti dengan menggunakan setengah

konsentrasi media MS dan setengah konsentrasi vitamin B5 (Priyono, 2010),


27

seperempat konsentrasi garam makro dan setengah konsentrasi garam mikro dari

media MS yang dilengkapi medium B5 (Hatanaka et al., 1991), media MS

dilengkapi dengan vitamin Morel (Gatica et al., 2007), setengah konsentrasi

medium MS yang dilengkapi dengan triakontanol (TRIA, Gatica et al., 2008).

Dari semua hasil penelitian tersebut, embryo somatik berhasil diinduksi dengan

tingkat keberhasilan yang bervariasi, tergantung dari genotip yang ditanam.

Upaya lain untuk meningkatkan keberhasilan induksi embryo somatik kopi

adalah dengan menggunakan medium cair (Gatica et al., 2008), dan medium semi

padat (Gatica et al., 2008). Hasil dari semua penelitian tersebut menunjukkan

tingkat keberhasilan induksi embryo somatik yang cukup tinggi, namun waktu

yang dibutuhkan relatif lama yaitu lebih dari 3 bulan.

Upaya lainnya juga telah dilakukan untuk meningkatkan keberhasilan

induksi embryogenesis somatik, yaitu dengan penambahan air kelapa ke dalam

medium tanam (Priyono & Danimihardja, 1991). Hasil penelitian menunjukan

persentase yang cukup tinggi dalam menginduksi embryo yaitu sekitar 80 %, dan

juga embryo berhasil dikecambahkan, namun tingkat keberhasilan pada tahap

aklimatisasi masih cukup rendah, yaitu hanya 18 %.

Hasil-hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa meskipun ada

peningkatan keberhasilan induksi embryo yang signifikan, namun tingkat

regenerasi planlet dari eksplan yang dikulturkan masih relatif rendah (Oktavia et

al., 2003) persentase keberhasilan berkisar antara 0 - 70% (Quiroz-Figueroa et al.,

2002).


28

Beberapa faktor diduga menjadi penyebab rendahnya tingkat keberhasilan

embryogenesis somatik kopi, diantaranya adalah pemilihan jenis eksplan yang

tepat sebagai sumber eksplan, genotif dan zat pengatur tumbuh (Oktavia et al.,

2003). Salah satu cara yang diduga mampu meningkatkan keberhasilan induksi

embryo somatik kopi adalah dengan menambahkan zat pengatur tumbuh (ZPT)

yang tepat ke dalam medium tanam (Oktavia et al., 2003; Zulkarnain & Lizawati,

2011).

2.5. Zat Pengatur Tumbuh

Zat pengatur tumbuh (ZPT) didefinisikan sebagai senyawa organik bukan

nutrisi yang aktif dalam jumlah kecil (sekitar 10-6 M) baik disintesis pada bagian

tertentu suatu tanaman (hormon) maupun senyawa sintetik yang dapat diangkut ke

bagian lain tanaman dimana zat tersebut menimbulkan tanggapan secara biokimia,

fisiologis dan morfologis (Wattimena, 1988).

Terdapat lima kelompok ZPT yang banyak digunakan dalam kultur jaringan

yaitu auksin, sitokinin, gibberellin, etilen, dan asam absisat. Setiap ZPT tersebut

mempunyai ciri khas dan pengaruh yang berbeda terhadap proses fisiologis

tanaman (Salisburry dan Ross, 1995). Auksin merupakan ZPT yang digunakan

secara luas untuk merangsang pembelahan sel, pemanjangan sel, dan

pembentukan akar adventif. Pada kultur jaringan, auksin sering digunakan untuk

merangsang pertumbuhan kalus, suspensi sel dan organ (Gunawan, 1995).

Beberapa macam auksin yang banyak digunakan dalam kultur jaringan


29

diantaranya, indole-3-acetic acid (IAA), 2,4 - dichlorophenoxyacetic acid (2,4 -

D), dan α-naftalenacetic acid (NAA; Zulkarnain, 2009).

Sitokinin merupakan salah satu ZPT yang memiliki peran dalam memacu

pembelahan sel (sitokinesis), mempercepat pematangan buah, merangsang

pembungaan dan merangsang pembentukan buah, Sitokinin juga dilaporkan

mampu menambah daya perkecambahan tunas, menunda penuaan pada tanaman,

dan memacu pertumbuhan tunas aksiler (Salisbury & Ross, 1995). Pada kultur

jaringan, sitokinin sering digunakan untuk merangsang pembentukan tunas

ataupun merangsang pembentukan embryo somatik. Sitokinin yang biasa

digunakan dalam kultur jaringan adalah kinetin, zeatin, 2iP (N6-2-isopentanyl

adenin) , BAP (6-benzylamino purine), dan TDZ (thidiazuron; Gunawan, 1995).

Gibberellin berperan meningkatkan perkecambahan biji dan pemanjangan

pucuk. Semua giberelin bersifat asam oleh karena itu dinamakan GA (asam

giberelat). Pada kultur kutlur jaringan gibberellin sering digunakan untuk

memacu pertumbuhan tunas, meningkatkan perkecambahan biji dan pemanjangan

pucuk (Zulkarnain, 2009). Golongan gibberellin yang paling umum digunakan

dalam kultur jaringan adalah GA3, GA4 dan GA7 (Salisbury & Ross, 1995).

Etilen merupakan ZPT yang berbentuk gas yang berfungsi dalam proses

pematangan buah. Pada teknik kultur jaringan, etilen digunakan untuk

meningkatkan pembentukan pucuk (Salisbury & Ross, 1995). Namun, etilen

jarang digunakan dalam kultur jaringan karena tidak tahan panas sehingga tidak

dapat diautoklaf (Zulkarnain, 2009). Asam absisat merupakan ZPT yang berfungsi


30

untuk membantu proses pembentukan embryo secara normal dan pembentukan

simpanan protein pada biji serta menghambat perkecambahan pada banyak jenis

biji (Salisbury & Ross, 1995).

Diantara kelima golongan ZPT tersebut, auksin dan sitokinin merupakan

ZPT yang paling sering digunakan pada teknik embryogenesis somatik. Sitokinin

dan auksin memiliki peran yang sangat penting dalam hal menginduksi tunas

adventif. Nisbah keduanya akan menentukan apakah suatu kalus akan membentuk

tunas adventif, akar, atau tunas adventif dan akar (Armini et al., 1991). Salah satu

golongan auksin yang sering digunakan adalah asam naftalena asetat (NAA)

sedangkan salah satu golongan sitokinin yang sering digunakan adalah 6-

benzylamino Purine (BAP).

2.5.1. Asam Naftalena Asetat (NAA)

NAA merupakan salah satu auksin yang berperan dalam pemanjangan sel.

NAA memiliki berat molekul 186.21 dengan rumus molekul C12H10O2 (Gambar

2.9; Salisbury dan Ross, 1995). NAA merupakan auksin sintetik yang sering

digunakan dalam kultur jaringan karena memiliki sifat yang lebih tahan terhadap

suhu tinggi dan tidak terdegradasi ketika diotoklaf serta lebih murah.

Gambar 2.9. Rumus bangun asam naftalena asetat


31

Mekanisme kerja NAA dalam pemanjangan sel adalah NAA menyebabkan

sel penerima mengeluarkan ion H ke dinding sel primer yang mengelilinginya.

Ion tersebut akan menurunkan pH dinding sel sehingga mengaktifkan beberapa

enzim hidrolisis polisakarida. Akibatnya dinding sel akan mengendur sehingga

proses pemanjangan sel menjadi lebih mudah terjadi dan pertumbuhan yang cepat

(Salisbury dan Ross, 1995).

Penelitian tentang penambahan NAA ke dalam medium tanam telah banyak

dilaporkan dengan tingkat keberhasilan yang bervariasi seperti yang dilaporkan

pada tanaman anggrek (Utami et al., 2007), lamtoro (Sapsuha, 2009), alfalfa

(Hayati et al., 2010), gandarusa (Ikhwan, 2007), kemiri (Haloho, 2004), opium

(Ovecka et al., 1996), dan jagung (Joshi et al., 2010).

Pada tanaman kopi, penambahan NAA ke dalam medium tanam juga telah

dilaporkan dengan tingkat keberhasilan yang bervariasi. Quiroz-Figueroa et al.

(2002) melaporkan bahwa penambahan NAA ke dalam medium tanam dengan

konsentrasi 0.54 μM mampu menginduksi pembentuk embryo somatik tanaman

kopi arabika dengan tingkat keberhasilan mencapai 70 %. Penambahan NAA

dengan konsentrasi 0,1 mg/L ke dalam medium tanam juga berhasil menginduksi

pembentukan embryo somatik kopi dari eksplan kotiledon dengan tingkat

keberhasilan mencapai 37% (Arimarsetyowati, 2012). Coyne (1990)

menggunakan biji matang sebagai sumber eksplan dan penambahan NAA dengan

konsentrasi 2,5 µM menghasilkan embrio somatik pada C. canephora (27 - 53%),

C. congensis (39%) dan C. Arabica (0-14%).


32

2.5.2. 6-benzylamino purine (BAP)

Salah satu sitokinin yang banyak digunakan dalam perbanyakan tanaman

melalui kultur jaringan adalah 6-benzylamino purine (BAP). BAP merupakan

generasi pertama sitokinin sintetik yang memiliki kandungan karbon, hidrogen

dan oksigen dengan rumus kimia C12H11N5 dengan berat molekul 225,31 gr/mol

(Gambar 2.10; Salisbury & Ross, 1995). BAP banyak digunakan untuk

merangsang pembelahan sel, multiplikasi tunas, dan menghambat penuaan. Selain

itu BAP juga mampu meningkatkan plastisitas dinding sel sehingga sel mudah

mengembang dengan adanya tekanan turgor (Salisbury dan Ross, 1995).

Gambar 2.10. Rumus bangun 6-benzylamino purine

Kemampuan BAP dalam meningkatkan pembelahan sel maupun

multiplikasi tunas diduga karena BAP merupakan salah satu basa purin. Basa

tersebut merupakan komponen struktural dari asam deoksiribonukleat (DNA)

maupun asam ribinukleat (RNA). Dengan adanya BAP maka sintesis RNA dan

DNA akan meningkat sehingga dapat merangsang sintesis protein dan

pembelahan sel (George & Sherrington, 1984).

BAP telah banyak digunakan untuk merangsang pembentukan embryo

somatik berbagai tanaman seperti pada tumbuhan lily (Priyono, 2001), alfalfa

(Hayati et al,. 2010), anturium (Marlina, 2009), dan kapas (Sudarmadji, 2003).


33

Pada tanaman kopi, Priyono dan Danimihardja (1991) melaporkan keberhasilan

induksi embryo somatik dengan tingkat keberhasilan tinggi (58,5-78,4 %) dengan

menambahkan BAP dengan konsentrasi 1-5 mg/l ke dalam medium tanam.

Priyono (2010) juga melaporkan keberhasilan induksi embryo somatik dengan

tingkat keberhasilan tinggi (85 %) dengan menggunakan medium tanam yang

ditambahkan BAP pada konsentrasi 30 mg/l. Gatica et al., (2008) juga

melaporkan keberhasilan induksi embryogenesis somatik dengan menggunakan

BAP yang ditambahkan ke dalam medium tanam.

Semua penelitian tersebut menggunakan ekplan daun yang diisolasi dari

tanaman kopi arabika. Pada penelitian ini dilaporkan uji pengaruh penambahan

NAA dan BAP ke dalam medium tanam terhadap keberhasilan induksi kalus dan

induksi embryo somatik tanaman kopi robusta (Coffea canephora Pierre ex

Froehner).


Documents

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Botani Kopirepository.ump.ac.id/2238/3/BAB II_SUMARYONO_BIOLOGI'13.pdf · Kopi merupakan salah satu tumbuhan yang termasuk ... pada tahun 1900 mulai dibudidayakan