TUGAS KULTUR IN VITRO TUMBUHAN PENGARUH SUHU INKUBASI TERHADAP PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN

EMBRIO SOMATIK JAHE (Zingiber officinale Rosc)

OLEH :

Ariyo Ade Saputra. W (B1J008122)

Swastho Widyatomo (B1J009104) Tochirun (B1J009180)

Marlina Syarah Dilah ( B1J010111)

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN FAKULTAS BIOLOGI

PURWOKERTO

2012

ABSTRAK

Jahe merupakan salah satu tanaman obat asli Indonesia. Jahe tumbuh subur di ketinggian 0 hingga 1500 meter di atas permukaan laut, kecuali jenis jahe gajah di ketinggian 500 hingga 950

meter. Untuk bisa berproduksi optimal, dibutuhkan curah hujan 2500 hingga 3000 mm per tahun, kelembapan 80% dan tanah lembap dengan PH 5,5 hingga 7,0 dan unsur hara tinggi. Salah satu

upaya yang dapat ditempuh untuk memperluas areal pengembangan tanaman ini adalah melalui perakitan varietas toleran dataran tinggi atau menengah, yang antara lain diperoleh melalui pendekatan seleksi ketahanan terhadap suhu tinggi yang dapat dilakukan secara in vitro. Jahe

cekaman suhu rendah terhadap pertumbuhan dan perkembangan jahe secara in vitro sejauh ini belum diketahui. Penelitian bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu inkubasi terhadap

pertumbuhan dan perkembangan embrio somatik jahe secara in vitro. Penelitian akan dilaksanakan di laboratorium kultur jaringan Fakultas Bioligi. Embrio somatik jahe diinduksi dari eksplan daun aseptik. Embrio somatik fase globuler yang terbentuk dipergunakan sebagai

eksplan kemudian diinkubasi pada tiga taraf suhu ruang yaitu 17,3 ± 0,5ºC (kontrol), 23,3 ± 2,1ºC, dan 32,8 ± 1,7ºC selama 3 bulan dengan sub kultur setiap bulan sampai terbentuk

planlet/tunas. Pengamatan dilakukan terhadap peubah pertumbuhan dan perkembangan eksplan embrio somatik yang meliputi penambahan bobot segar eksplan, persentase eksplan yang membentuk tunas, jumlah tunas yang terbentuk per eksplan serta persentase eksplan hidup.

I. JUDUL PENELITIAN

PENGARUH SUHU INKUBASI TERHADAP PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN EMBRIO SOMATIK JAHE (Zingiber officinale Rosc)

II. PENDAHULUAN

2.1. Latar Belakang Masalah

Saat ini kendala dalam pengembangan jahe (Zingiber officinale Rosc.) di Indonesia adalah terbatasnya bibit bermutu. Secara konvensional bibit jahe diambil dari potongan rimpang.

Dengan cara ini diperlukan bibit dalam jumlah yang banyak, (JANUWATI dan ROSITA, 1997). Rimpang jahe, terutama yang dipanen pada umur yang masih muda tidak bertahan lama disimpan di gudang. Untuk itu diperlukan pengolahan secepatnya agar tetap layak dikonsumsi.

Untuk mendapatkan rimpang jahe yang berkualitas, jahe dipanen pada umur tidak terlalu muda juga tidak terlalu tua. Kendala utama lain adalah serangan penyakit layu bakteri yang disebabkan

oleh Ralstonia solanacearum. Penyakit ini merupakan OPT utama yang dapat menggagalkan hasil dan sulit ditanggulangi karena di samping menyerang jahe, juga dapat menyerang tanaman temu-temuan lainnya seperti kunyit dan kencur, sayuran (tomat dan cabe), serta beberapa macam

gulma (SUPRIADI et al., 1995). Jahe merupakan tanaman yang biasa dimanfaatkan oleh masyarakat sebagai minuman penghangat tubuh dan penghilang masuk angin. Dengan khasiat

yang dimilikinya, jahe berpotensi untuk dikembangkan sebagai tanaman obat masuk angin yang lebih alami pada tahun 2005 mencapai 22.515 kg dengan nilai 1.801.599 US $ (BPS, 2006)

Salah satu upaya yang dapat ditempuh untuk mendapatkan sumber bibit bebas penyakit,

seperti penggunaan bibit yang dihasilkan melalui teknik kultur jaringan adalah dengan memperluas areal pengembangan jahe melalui perakitan varietas toleran dataran rendah atau

menengah. Menurut BHOJWANI dan RAZDAN (1996) kultur jaringan memiliki potensi yang besar sebagai suatu cara propagasi vegetatif bagi tanaman ditinjau dari segi ekonomi. Varietas ini antara lain dapat diperoleh melalui pendekatan seleksi ketahanan terhadap suhu rendah yang

dapat dilakukan secara in vitro. Metode seleksi in vitro untuk ketahanan terhadap suhu rendah pada tanaman jahe sejauh ini belum dikembangkan. Beberapa hasil penelitian menunjukkan suhu

mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman baik secara in vitro maupun in vivo. Regenerasi tanaman dengan menggunakan teknik kultur jaringan dapat dilakukan melalui jalur organogenesis dan embriogenesis somatik. Perbanyakan tanaman dengan menggunakan teknik

kultur jaringan melalui jalur embrio-genesis somatik lebih menguntungkan dibandingkan melalui organogenesis karena dapat menghasilkan tanaman baru dengan jumlah yang lebih banyak.

Selain itu, karena embriosomatik berasal dari sel tunggal maka akan lebih mudah untuk memonitor proses pertumbuhan setiap individu tanaman. Embriogenesis somatik juga merupakan jalur yang lebih efisien untuk penelitian yang melibatkan produksi tanaman yang

ditransformasikan secara genetik (JIMENEZ, 2001).

2.2. Perumusan Masalah

Apakah perlakuan inkubasi dengan suhu rendah berpengaruh pada pertumbuhan dan

perkembangan embrio somatic jahe ?

2.3. Tujuan dan Manfaat Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu inkubasi terhadap pertumbuhan, perkembangan, dan kemampuan hidup embrio somatik jahe. Informasi ini penting diketahui berkaitan dengan rencana pengembangan metode seleksi in vitro jahe untuk

ketahanan terhadap suhu rendah dalam rangka perakitan varietas jahe toleran dataran menengah atau tinggi.

III. TELAAH PUSTAKA

Proses embriogenesis dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain adalah genotipe

tanaman, sumber eksplan, komposisi media, zat pengatur tumbuh dan keadaan fisiologi sel (TERZI dan LOSCHIAVO, 1990; EHSANPOUR, 2002). Pada kultur jaringan, sumber dan umur eksplan merupakan faktor yang sangat penting dalam menentukan kemampuan kalus menghasilkan embrio somatik (STONE et al., 2002). Beberapa penelitian terdahulu telah berhasil menginduksi dan meregenerasikan tanaman dari berbagai sumber umur ekspan melalui embriogenesis somatik. Penggunaan sumber eksplan daun aseptik, antera dan meristem (inner shoot bud) dari jahe putih besar var. Cimanggu-1, menunjukkan bahwa eksplan asal meristem memberikan potensi regenerasi lebih baik dari daun aseptik dan antera pada media tumbuh yang diaplikasikan untuk menginduksi embriogenesis somatik (SYAHID dan ROSTIANA, 2007; SITINJAK, 2005; ROSTIANA et al., 2002).

Seleksi ketahanan terhadap suhu tinggi secara in vitro antara lain telah dilakukan pada tanaman kentang dan bawang putih dan telah berhasil diperoleh variean toleran suhu tinggi

(DAS et al., 2000; GOSAL et al., 2001; ZHEN, 2001). Menurut KOTAK et al.(2007), respon tanaman terhadap cekaman suhu tinggi merupakan fenomena yang sangat kompleks. Pertumbuhan dan perkembangan tanaman dipengaruhi oleh suhu lebih dari faktor lingkungan

lainnya pada saat air bukan merupakan faktor pembatas (THUZAR et al., 2010). Hasil penelitian AMUTHA et al. (2007) menunjukkan perlakuan cekaman suhu tinggi pada 22

genotipe tanaman bunga matahari menghasilkan perubahan yang signifikan pada karakter fisiologis tanaman secara in vivo. Sementara hasil penelitian VAZ et al. (2004) menunjukkan cekaman suhu tinggi (32°C) menekan pertumbuhan bunga matahari secara in vitro. Demikian

juga hasil penelitian LI dan WOLYN (1996) menunjukkan suhu inkubasi berpengaruh secara nyata terhadap embriogenesis somatik tanaman asparagus yaitu terhadap jumlah e mbrio

somatik yang dihasilkan dan keberhasilan konversi embrio somatik menjadi planlet. Bagaimana pengaruh cekaman suhu tinggi terhadap pertumbuhan dan perkembangan eksplan embrio somatik jahe secara in vitro sejauh ini belum diketahui.

IV. METODE PENELITIAN DAN ANALISIS

Penelitian dilaksanakan akan dilaksanakan di laboratorium Kultur Jaringan Fakultas

Biologi Universitas Jenderal Soedirman, Purwokerto.

4.1. Metode

4.1.1. Induksi Embriogenesis Somatik

Embrio somatik diinduksi dari eksplan daun purwo-ceng aseptik menggunakan metode yang dikembangkan oleh ROOSTIKA et al., (2005). Inisiasi kalus dilakukan pada media

Murashige dan Skoog (MS) dengan penambahan zat pengatur tumbuh 2,4-D 2 mg/l dan pikloram 0,5 mg/l, gula 30 g/l dan pemadat phytagel 2 g/l dengan pH media 5,8. Setiap botol

kultur diisi 25 ml media dengan 4 – 5 potong eksplan per botol. Kultur diinkubasi pada suhu 16-18ºC dalam kondisi gelap sampai terbentuk kalus. Kalus yang terbentuk kemudian disubkultur pada media induksi embriogenesis somatik yaitu media Driver, Kuniyuki dan

Walnut (DKW) dengan penambahan zat pengatur tumbuh IBA 5 mg/l, gula 30 g/l dan pemadat phytagel 2 g/l dengan pH media 5,8. Setiap botol diisi 4 potong kalus berukuran

panjang dan lebar sekitar 1 cm x 1 cm. Kultur kemudian diinkubasi pada suhu 16 - 18ºC dengan pencahayaan 2 buah lampu TL masing-masing 40 watt selama 16 jam sampai terbentuk embrio somatik fase globuler. Embrio somatik fase globular yang terbentuk dipergunakan sebagai

bahan penelitian.

4.1.2. Perlakuan Suhu Inkubasi

Embrio somatik fase globuler dipotong-potong ber-ukuran sekitar 0,5 cm x 0, 5 cm x 0,5

cm kemudian ditanam pada media pematangan embrio somatik yaitu media DKW dengan penambahan zat pengatur tumbuh IBA 5 mg/l, gula 30 g/l dan pemadat phytagel 2 g/l dengan

pH media 5,8 sebanyak 3 eksplan per botol. Setelah itu kultur diinkubasi pada tiga taraf suhu ruang, yaitu rata-rata suhu siang 17, 3 ± 0,5ºC (kontrol), 23,3 ± 2,1ºC, dan 32,8 ± 1,7ºC selama 3 bulan dengan subkultur setiap bulan. Masing-masing perlakuan suhu inkubasi dilakukan di

dalam ruang terpisah.

4.2. Rancangan Percobaan

Rancangan lingkungan yang digunakan adalah acak lengkap dengan 3 ulangan,

masing-masing ulangan terdiri dari 12 botol. Pencahayaan dilakukan dengan menggunakan dua buah lampu TL masing-masing 40 watt selama 16 jam. Perlakuan suhu kontrol dan suhu 23,3 ±

2,1ºC dikontrol menggunakan AC sedangkan perlakuan suhu 32,8 ± 1,7ºC dicapai dengan penggunaan lampu pijar yang ditutup cat hitam sebagai sumber panas.

4.3. Analisis

Peubah yang diamati adalah pertumbuhan dan perkembangan eksplan yang meliputi penambahan bobot segar eksplan, persentase eksplan membentuk tunas, jumlah tunas yang terbentuk per eksplan, serta persentase eksplan hidup. Pengamatan dilakukan setiap bulan selama

3 bulan. Data yang diperoleh diuji kehomogenan ragamnya di antara ketiga ruang inkubasi menggunakan Uji Bartlett. Apabila ragam di antara ruang inkubasi homogen dilan-jutkan

dengan analisis ragam gabungan dan uji Jarak Berganda Duncan pada taraf α 0,05. Analisis data dilakukan menggunakan program SAS 9,1

DAFTAR PUSTAKA

ALSADON, A.A., M. A. WAHBALLAH, and S. O. KHALIL. 2006. In vitro evaluation of

heat stress tolerance in some tomato cultivars. J. King Saud Univ. Agric. Sci. 19(1): 13-24.

AMUTHA, R., S. MUTHULAKSMI, W. BABY RANI, K. INDIRA, and P. MAREESWARI.

2007. Physiological studies on evaluation of sunflower (Helianthus annus L.) genotypes for high temperature stress. Research Journal of Agriculture and Biological Sciences.

3(4): 245-251.

BADAN PUSAT STATISTIK (BPS). 2006. Statistik Perdagangan Indonesia : Impor. Jilid ke-1. Jakarta : Biro Pusat Statistik.

BHOJWAN, S. and M.K. RAZDAN. 1996. Plant tissue culture: Theory and practice. Elsevier Amsterdam, Oxford, New York, Tokyo. 767p.

DAS A, S. S. GOSAL, J. S. SIDHU, and H. S. DHALIWAL. 2000. Induction of mutations

for heat tolerance in potato by using in vitro culture and radiation. Euphytica.114(3):205 - 209.

EHSANPOUR, A. A. 2002. Induction of somatic embryo-genesis from endosperm of oak

(Quercus castanifolia). In A. TAJI and R. WILLIAMS (ed.). The importance of plant tissue culture and biotechnology in plant science. Univ. of New England Unit, Aus tralia.

p.273-277.

GOSAL, S. S., A. DAS, J. GOPAL, J. L. MINOCHA, H.R. CHOPRA, and H.S.

DHALIWAL 2001. In vitro induction of variability through radiation for late blight resistance and heat tolerance in potato. In : In vitro techniques for selection of radiation induced mutation adapted to adverse environmental conditions. Proceeding of a final

Research Co-ordination Meeting; Shanghai, 17-21 August 1998. Vienna : FAO/IAEA Division of Nuclear Techniques in Food and Agriculture.p.7-13.

JANUWATI, M. and S.M.D. ROSITA. 1997. Perbanyakan benih jahe. In N. AJIJAH et al. (Ed). Monograf Jahe. No.3. Balittro. Bogor. p.40-50

JIMENEZ, V.M. 2001. Regulation of in vitro somatic embryogenesis with emphasis on the role

of endogenous hormones. R. Bras. Fisiol. Veg. 13(2): 196-223.

KOTAK, S., J. LARKINDALE, U. LEE, P.VON KOSKULL-DO, E. VIERLING, and K.D.

SCHARF. 2007. Complexity of the heat stress response in plants. Current Opinion in Plant Biology. 10:310-316.

LEVITT, J. 1980. Responses of Plants to Environmental Stress. Volume ke-1, Chilling,

Freezing, and High Temperature Stress. New York: Academic Press.

LI, B. and D.J. WOLYN. 1996. Temperature and genotype affect asparagus somatic

embryogenesis. In VitroCellular and Developmental Biology - Plant. 32 (3) 136-139.

ROOSTIKA I, I. DARWATI dan I. MARISKA. 2005. Micripropagation of purwoceng (Pimpinella alpinaKDS) through organogenesis and somatic embryo-genesis. Presented in Seminar on Asean Science and Technology Week; Jakarta, 5-7 August 2005.

SITINJAK, R.R. 2005. Potensi regenerasi kultur meristem jahe (Zingiber officinale Rosc.) melalui embriogenesis somatik. Disertasi Program Pasca Sarjana. Univer-sitas Pajajaran Bandung (Unpublished).

STONE, L.J., M.C. COMB, and K. SEATON. 2002. Propagation of blue flowered conospermum species. In A. TAJI and R. WILLIAMS (Eds.). The importance of plant tissue culture and biotechnology in plant sciences. Univ. of New England Unit, Australia. p.351-353.

SUPRIADI, J. G. ELPHINSTONE, S. J. EDEN-GREEN, and S.Y. HARTATI. 1995. Physiological, serological and pathological variation amongst isolates of Pseudomonas solanacearum from ginger and other hosts in Indonesia. Jurnal Penelitian Tanaman Industri. 1(2): 88-98.

SYAHID, S.F. and O. ROSTIANA. 2007. Pengaruh Sumber Eksplan Terhadap Induksi Kalus Embriogenik Pada Kultur In vitro. Seminar PERSADA 2007. IPB. Bogor.p.304.

TERZI, M. and F. LOSCHIAVO. 1990. Somatic embrygenesis. In S.S. Bhojwani (ed.) Plant tissue culture: Applications and Limitations. Elsevier, Amsterdam, Oxford, New York, Tokyo. p.55-66.

THUZAR, M., A. B. PUTEH., N. A. P. ABDULLAH, M. B. MOHD. LASSIM and K. JUSOFF. 2010. The effects of temperature stress on the quality and yield of soya bean

(Glycine max L. Merrill). Journal of Agricultural Science. 2(1): 172-179

VAZ, A.P.A., R.C.F. RIBEIRO and G.B. KERBAUY. 2004. Photoperiod and temperature

effects on in vitrogrowth and flowering of P. pusilla, an epiphytic orchid. Plant Physiology and Biochemistry. 42: 411-415

ZHEN, H.R. 2001. In vitro technique for selection of radiation induced mutants of garlic. In: In

vitro techniques for selection of radiation induced mutation adapted to adverse environmental conditions. Proceeding of a final Research Co-ordination Meeting;

Shanghai, 17-21 Agustus 1998. Vienna : FAO/IAEA Division of Nuclear Techniques in Food and Agriculture. p.75- 78.