143

Buletin Teknologi MARDI Bil. 19 (2020): 143 – 150

Pengeluaran benih keladi melalui teknologi kultur tisu(Production of taro planting materials via tissue culture technology)

Noor Camellia Noor Alam, Abdul Muhaimin Abdul Kadir, Nur Atisha Shamsudin, Mohd Norfaizal Ghazali, Suryanti Bustam, Mohd Zulkhairi Azid dan Umikalsum Mohamed Bahari

PengenalanTanaman keladi atau dikenali juga sebagai taro (Colocasia esculenta L.) merupakan tanaman kontan yang tumbuh liar di Malaysia dan beberapa negara asia (Indonesia, Thailand dan Filipina) serta kepulauan Asia Pasifik. Ubi keladi mengandungi sumber karbohidrat yang tinggi di samping protein, lemak, mineral dan vitamin. Harga pasaran ubi keladi adalah tinggi iaitu sekitar RM5.00 – RM8.00/kg. Keladi boleh digunakan secara segar (sebagai sayuran) ataupun diproses sebagai perisa makanan, kerepek dan filem pembungkus makanan yang boleh dimakan sebelum dijual ke pasaran. Keseluruhan bahagian keladi daripada bahagian ubi, batang dan daun boleh digunakan untuk dimakan atau dibuat produk. Statistik menunjukkan dari tahun 2014 – 2018, terdapat penambahan keluasan penanaman keladi iaitu daripada 354 hektar kepada 812 hektar dengan pengeluaran hasil kasar sebanyak 3,541 tan pada tahun 2014 dan 4,641 tan pada tahun 2018. Kawasan penanaman utama keladi di Malaysia ialah Johor, Selangor dan Perak. Secara umum, terdapat peningkatan luas kawasan penanaman keladi dari tahun ke tahun. Langkah proaktif perlu dilakukan untuk menyelesaikan masalah kekurangan bahan tanaman yang kebiasaannya diperoleh melalui sulur ataupun anak yang keluar daripada sisi induk keladi matang. Kultur tisu tanaman adalah salah satu kaedah menghasilkan anak pokok yang lengkap bermula dengan sebahagian kecil tisu tumbuhan seperti hujung pucuk, tunas ketiak, meristem atau bahagian tumbuhan yang aktif membahagi. Bahagian tisu tumbuhan atau dipanggil eksplan perlu dikultur ke dalam medium tertentu yang terkandung di dalam botol kultur secara steril untuk tumbesaran. Melalui penyelidikan kultur tisu keladi, pengeluaran anak benih klon berskala besar dapat dilakukan mengikut jenis keladi yang diperlukan dalam masa yang singkat berbanding dengan kaedah konvensional. Selain itu, kultur tisu dapat menghasilkan anak benih yang bebas penyakit, seragam tumbesarannya dan boleh dikeluarkan pada bila-bila masa. Kadar pengeluaran anak benih kultur tisu adalah lebih tinggi dan cepat berbanding dengan kaedah konvensional melalui sulur.

144

Pengeluaran benih keladi melalui kaedah kultur tisu dapat memudah dan mempercekapkan pengurusan dan perancangan di ladang. Selain itu, bahan tanaman kultur tisu juga memudahkan proses pengangkutan. Kaedah kultur tisu melibatkan penggunaan kemudahan makmal khusus yang memerlukan ruang kerja yang bersih dan bebas kuman, peralatan dan bahan kimia yang tertentu serta tapak semaian bagi proses aklimatisasi bahan tanaman.

Proses pengeluaranProses pengeluaran benih keladi melalui kaedah kultur tisu ditunjukkan dengan ringkas seperti dalam Carta alir 1.

Medium kulturMedium membekalkan segala keperluan nutrien dan zat makanan, hormon dan bahan-bahan lain yang mempengaruhi tumbesaran tanaman. Medium yang digunakan ialah medium Murashige dan Skoog (MS) (1962). Kandungan nutrien medium MS adalah seperti dalam Jadual 1 dan cara penyediaannya seperti dalam Carta alir 2.

Penyediaan eksplan keladiUntuk menyediakan kultur pemula keladi, bahagian umbisi dipilih sebagai eksplan. Umbisi perlu dibersihkan daripada kotoran tanah sebelum dibawa ke makmal untuk diproses. Terdapat empat jenis keladi yang dikultur menggunakan protokol kultur tisu iaitu keladi putih, keladi mawar, keladi wangi dan keladi minyak (Gambar 1 dan Gambar 2).

Pengkulturan dan penghasilan kultur pemulaPensterilan permukaan eksplan perlu dilakukan sebelum pengkulturan. Ubi keladi dipotong kecil hingga meninggalkan bahagian hujung pucuk berukuran 4 – 5 cm dan tapak berukuran 2.5 cm yang mempunyai lebih kurang 5 – 6 kelopak daun. Eksplan diberus bersama Teepol dan dibasuh dengan Dettol selama satu minit dan dibilas bersih dengan menggunakan air suling sebanyak tiga kali sebelum dipotong dengan saiz 2.5 – 3.5 cm dengan diameter tapak berukuran 1 cm (3 – 4 kelopak daun). Eksplan tadi dibiarkan di bawah aliran air paip selama satu jam dan dibawa masuk ke dalam kabinet aliran udara laminar yang steril. Eksplan direndam dalam larutan streptomisin 0.3 g/100 mL selama 30 minit lalu dibilas sebanyak tiga kali

Penyediaan eksplan

Penyediaan medium kultur

Pengkulturan dan penghasilan kultur pemula (satu bulan)

Penggandaan pucuk dan pengakaran (tiga bulan)

Aklimatisasi dan penanaman di ladang (dua bulan)

Carta alir 1. Proses pengeluaran benih keladi secara kultur tisu

145

Jadual 1. Kandungan larutan stok medium kultur Murashige dan Skoog (MS)

Makro nutrien [10x]

Nama bahan kimia Formula Kepekatan stok larutan (g/L)Kalsium klorida dihidrat Ca Cl2. 2H2O 4.4Ammonia nitrat NH4 NO3 16.5Kalium nitrat KNO3 19di-Kalium hidrogen fosfat KH2 PO4 1.7Magnesium sulfat Mg SO4. 7H2O 3.7

Mikro nutrien [1000x]

Nama bahan kimia Formula Kepekatan stok larutan (g/L)Kalium iodat KI 0.83Kobalt (II) klorida CO Cl2. 6H2O 0.025Asid borik H3 BO3 6.2Natrium molibdat (VI) Na2 Mo O4. 2H2O 0.25Mangan (II) sulfat-1-hidrat Mn SO4. 4H2O 22.3Kuprum (II) sulfat Cu SO4. 5H2O 0.025Zink sulfat Zn SO4. 7H2O 8.6

Fe EDTA [100x]

Nama bahan kimia Formula Kepekatan stok larutan (g/L)Ferum (II) sulfat Fe SO4. 7H2O 2.785Garam dinatrium EDTA Na2 EDTA. 2H2O 3.725*Disimpan di dalam botol gelap

Vitamin [1000x]

Nama bahan kimia Formula Kepekatan stok larutan (g/L)Glisina C2H5NO2 2Asid nikotinik C6H5NO2 0.5Piridoksina C8H11NO3 0.5Tiamina HCl C12H18Cl2N4OS 0.1

Tambahan

Nama bahan kimia Formula Kepekatan stok larutan (g/L)Mioinositol C6H12O6 0.1Sukrosa C12H22O11 30Gelrite 2

146

menggunakan air suling. Seterusnya, eksplan direndam dalam larutan Clorox® 50%, ditambah tiga titisan Tween 20 dan dikacau selama 15 minit lalu dibilas menggunakan air suling sebanyak tiga kali (Gambar 3). Beberapa helai pangkal daun dan tapak dirapikan (trim) dan dipotong sehingga bersaiz 0.4 – 0.6 cm. Eksplan direndam ke dalam etanol 70% selama 30 saat dan dibilas menggunakan air suling sebanyak tiga kali. Seterusnya, eksplan direndam di dalam bikar berisi Clorox® 10%, ditambah tiga titisan Tween 20 selama lima minit dan dikacau serta dibilas dengan air suling sebanyak empat kali hingga bersih. Eksplan tadi kemudiannya dikultur ke dalam medium Murashige dan Skoog tanpa hormon (Gambar 4) dan diinkubasi di rak kultur

500 mL air suling di dalam bikar

100 mL makro

1 mL mikro

10 mL ferum EDTA

1 mL vitamin

0.1 g Myo-inositol

30 g sukrosa

Hormon tambahan

• Ukur pH pada 5.8 ± 0.1• Tambahkan air suling sehingga

mencapai 1 L

Masukkan 2 g gelrite

• Panaskan di dalam ketuhar gelombang mikro selama 10 minit

• Tuangkan ke dalam botol kultur sebanyak 50 mL setiap botol

Autoklaf (121 °C)

Carta alir 2. Cara-cara penyediaan medium Murashige dan Skoog (1 L)

Gambar 1. Antara jenis keladi yang popular di Malaysia (a) keladi putih, (b) keladi mawar, (c) keladi wangi dan (d) keladi minyak

Gambar 2. Umbisi keladi yang digunakan mengikut jenis (a) keladi wangi, (b) keladi putih, (c) keladi minyak dan (d) keladi mawar

147

menggunakan lampu LED (16 jam cahaya, lapan jam gelap) di dalam bilik tumbesaran kultur bersuhu 25 ± 1 °C. Selepas empat minggu di dalam kultur, ia perlu dipindahkan ke dalam medium mengandungi sitokinin (BAP/TDZ) bagi tujuan penggandaan pucuk.

Penggandaan pucuk (multiplikasi) dan subkulturPengawal atur tumbesaran tumbuhan sitokinin seperti 6-Benzylaminopurine (BAP) dan Thidiazuron (TDZ) perlu ditambah ke dalam medium kultur untuk menggalakkan pembentukan dan penggandaan pucuk berlaku. Bagi keladi, penambahan BAP berkepekatan 2 mg/L adalah yang optimum untuk menggandakan pucuk keladi. Hormon TDZ yang berkepekatan 0.5 mg/L juga boleh digunakan untuk mendapatkan hasil yang sama dengan 2 mg/L BAP. Namun, penggunaannya tidak digalakkan untuk mengurangkan kemungkinan terjadinya variasi somaklonal. Subkultur adalah proses pemindahan tunas pucuk atau plantlet yang baru terhasil daripada medium yang lama ke medium penggandaan baru untuk mengelakkan kekurangan nutrien yang dapat menjejaskan pertumbuhannya. Subkultur perlu dilakukan dalam keadaan yang steril di bawah kebuk laminar. Subkultur dilakukan dengan memotong dan membelah plantlet bagi mengecilkan saiznya dan membuang sel-sel mati pada plantlet tersebut. Kekerapan proses disubkultur disyorkan 1 – 3 bulan sekali mengikut keperluan.

PengakaranKultur yang ingin dikeluarkan daripada botol kultur perlu lengkap mempunyai akar dan daun supaya plantlet tidak mati. Medium MS tanpa hormon boleh digunakan sebagai medium pengakaran kerana plantlet menghasilkan bilangan akar, panjang akar dan tinggi plantlet yang sesuai dan mencukupi. Pemilihan medium tanpa hormon ini juga dapat mengurangkan kos pengeluaran anak benih. Plantlet yang saiz lebih daripada 2 – 3 cm sesuai untuk dikultur ke dalam medium pengakaran. Proses pengakaran mengambil masa enam minggu sebelum dikeluarkan untuk proses aklimatisasi.

Aklimatisasi plantlet di nurseriAklimatisasi merupakan proses penyesuaian anak pokok kultur tisu dengan persekitaran luar sebelum ditanam di ladang. Aklimatisasi dapat mengurangkan peratusan anak keladi mati di ladang kerana cuaca yang terlalu ekstrim. Plantlet yang lengkap mempunyai akar dan pucuk yang sihat bersaiz 10 – 15 cm dikeluarkan

Gambar 3. Eksplan disterilkan di dalam larutan Clorox®

Gambar 4. Eksplan bersaiz 0.4 – 0.6 cm dikultur untuk mendapatkan kultur pemula

148

daripada botol kultur dan dibasuh dengan berhati-hati menggunakan air paip bagi membuang medium kultur yang melekat pada akar (Gambar 5). Bagi anak benih keladi, akarnya mudah tumbuh dengan sendirinya tanpa memerlukan hormon pengakaran tambahan. Oleh itu, selepas membasuh, anak benih perlu dipindahkan terus ke dalam tray semaian bersaiz 28 cm x 28 cm yang mengandungi tanah gambut sahaja atau campuran gambut dan perlit (1:1) (Gambar 6 dan Gambar 7). Tray semaian yang mengandungi anak benih ini dimasukkan ke dalam bekas takungan air bagi tujuan melembapkan tanah semaian. Air dimasukkan setinggi 1 cm di dalam bekas takungan dan boleh bertahan selama seminggu tanpa memerlukan siraman tambahan. Pada dua minggu semaian, anak benih disungkupi dengan plastik lut sinar bagi mengekalkan kelembapan persekitaran dan mengelakkan medium daripada kekeringan. Kekerapan siraman adalah mengikut keadaan cuaca semasa.

Pemindahan anak benih kultur ke ladangSelepas enam minggu anak pokok diaklimatisasikan di nurseri, ia sedia dipindahkan ke ladang. Lubang tanaman di atas batas perlu digali terlebih dahulu sedalam 5 – 7 cm bergantung kepada saiz anak pokok keladi. Elakkan memadatkan tanah di sekeliling akar anak pokok keladi. Kadar kematian anak benih kultur tisu yang ditanam di ladang adalah sebanyak 0 – 20% bergantung kepada cuaca dan musim semasa penanaman. Baja NPK 15:15:15 pada kadar 135 kg/ha diberikan selepas seminggu penanaman. Pembajaan kali kedua diberikan pada usia pokok dua bulan dengan kadar 270 kg/ha kawasan. Pada usia pokok empat bulan, baja NPK 12:12:17:2 boleh diberikan pada kadar yang sama bagi menggalakkan pertumbuhan ubi. Sekiranya pertumbuhan masih tidak menggalakkan, penambahan baja perlu dilakukan. Gambar 8 (a – c) menunjukkan penanaman keladi (2 – 9 bulan) di ladang menggunakan benih kultur tisu.

Gambar 5. Anak benih keladi berumur enam minggu dan bersaiz 10 – 15 cm dikeluarkan daripada bekas kultur dan dibersihkan menggunakan air paip sebelum dibawa ke nurseri penanaman untuk diaklimatisasikan

Gambar 6. Tray tanaman ditutup dengan plastik lut sinar untuk mengekalkan kelembapan persekitaran di peringkat awal aklimatisasi bagi meningkatkan peratus kebolehidupan anak benih kultur

Gambar 7. Plastik lut sinar dibuka selepas aklimatisasi selama dua minggu dan dibiarkan di bawah naungan. Takungan air di dalam bekas perlu ditambah jika air berkurangan

149

Hasil tuaianPurata berat hasil ubian keladi berumur tujuh bulan adalah lebih kurang 600 g (purata) manakala pada umur sembilan bulan beratnya meningkat kepada 1,044 g (purata).

KesimpulanPembiakan keladi secara kultur tisu merupakan kaedah alternatif terbaik yang dapat menggandakan tanaman dalam masa yang singkat, sama seperti induk, bebas daripada penyakit dan perosak. Keadah kultur tisu juga dapat menggantikan teknik konvensional yang sering digunakan oleh petani iaitu melalui pembiakan tampang menggunakan sulur. Tanaman keladi amat terdedah kepada bahaya penyakit virus. Oleh itu, kawalan penyakit sejak dari awal penanaman adalah penting yang merangkumi pemilihan anak benih keladi yang bersih dan bebas daripada sebarang penyakit. Pembesaran anak benih kultur tisu yang seragam dapat memudahkan pengurusan tanaman di ladang.

BibliografiDeo, P.C., Tyagi, A.P., Taylor, M., Becker, D.K. dan Harding, R.M. (2009).

Improving taro (Colocasia esculenta var. esculenta) production using biotechnological approaches. The South Pacific Journal of Natural Science. Diambil dari https://doi.org/10.1071/SP09002

Hussain, Z. dan Tyagi, R.K. (2006). In vitro corm induction and genetic stability of regenerated plants in taro (Colocasia esculenta (L.) Schott). Indian Journal of Biotechnology

Hutami, S. dan Purnamaningsih, R. (2013). Colocasia esculenta var. Antiquorum Through In Vitro Culture. Proceeding International Conference, (The 4th Green Technology Faculty of Science and Technology Islamic of University State Maulana Malik Ibrahim Malang), 34 – 40

Keolanui, R. dan Hollyer, J.R. (1993). Handbook for taro (Colocasia esculenta) tissue culture in Hawai ‘ i for disease testing. Research Extension Series, 93 (December)

Matthews, P.J. (1998). Taro in Hawaii: present status and current research. Garden

Rachael, K., Suzanne, S. dan James, R.H. (1993). Handbook for commercial-scale taro (Colocasia esculenta) tissue culture in Hawai: With notes on sample preparation for disease testing. Research Extension Series, 145 (December)

Gambar 8. Benih keladi kultur tisu ditanam di ladang (a) dua bulan (kiri) dan lima bulan (kanan), (b) tujuh bulan, (c) sembilan bulan, (d) hasil ubi keladi dituai ketika berumur sembilan bulan

150

RingkasanTeknologi kultur tisu telah berjaya dibangunkan menggunakan protokol tertentu untuk mengeluarkan benih berkualiti keladi seperti keladi mawar, minyak, putih dan wangi. Pensterilan eksplan, penggunaan jenis dan kepekatan hormon yang tepat dan penggunaan bahan tanaman yang sesuai semasa aklimatisasi serta saiz anak benih yang sesuai untuk dipindahkan ke ladang merupakan faktor penting bagi menyumbang kepada kejayaan penggunaan teknik kultur tisu.

SummaryTissue culture technology has been successfully developed using specific protocols to produce high quality taro seedlings such as keladi mawar, keladi minyak, keladi putih and keladi wangi. Explant sterilization, the use of the right type and concentration of hormones and the appropriate use of plant material during acclimatization and the appropriate size of seedlings for transplantation are all the important factors contributing to the success of this tissue culture technique.

PengarangNoor Camellia Noor AlamPusat Penyelidikan Tanaman Industri, Ibu Pejabat MARDI,Persiaran MARDI-UPM, 43400 Serdang, SelangorE-mel: camellia@mardi.gov.myAbdul Muhaimin Abdul KadirPusat Penyelidikan Tanaman Industri, Ibu Pejabat MARDI,Persiaran MARDI-UPM, 43400 Serdang, SelangorNur Atisha Shamsudin, Suryanti Bustam, Mohd Norfaizal Ghazali, Mohd Zulkhairi Azid dan Umikalsum Mohamed BahariPusat Penyelidikan Agrobiodiversiti dan Persekitaran, Ibu Pejabat MARDI,Persiaran MARDI-UPM, 43400 Serdang, Selangor