KAJIAN ANATOMI DAN FISIOLOGI SAMBUNGAN BIBIT MANGGIS DENGAN BEBERAPA ANGGOTA KERABAT CLUSIACEAE
OLEH: MUHAMAD REZA TIRTAWINATA
PROGRAM PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2003
MOHAMAD REZA TIRTAWINATA. 2003. Kajian Anatomi dan Fisiologi Sambungan Bibit Manggis dengan Beberapa Anggota Kerabat Clusiaceae. Di bawah bimbingan SRI SETYATI HAWADI sebagai Ketua Kornisi dan ACHMAD SURKATT, SOLEH SOLAJWDDTN, ROEDHY POERWANTO, dm LATIFAH K. DARUSMAN sebagai Anggota.
Perhunbuhan pohon manggis (Garcinia mangostana L.) dikenal sangat lambat. Usaha mernpercepat pertumbuhan tanaman sejak dari pembibitan dilakukan dengan bibit-semai mau pun bibit-sambung. Perturnbuhan vegetatif bibitsemai di lapangan lebih h a t , tetapi bibit-sambung lebih cepat berbuah. Penelitian ini mengkaji faktor-faktor penyebab terhambatnya pertumbuhan bibit-sambung dengan mengamati aspek-stspek anatomi dan fisiologi pada saat penyembuhan luka dan pertautan jaringan pembuluh. Percobaan dilaksanakan dari bulan Maret 2000 hingga November 200 1 bertempat di Tarnan Buah Mekarsari, Cileungsi dan Kebun Citra Ciptaku di Cijeruk, Bogor. Analisis laboratorium dilakukan di Balitbang Botani dan Balitbio Tanaman Pangan di Bogor, dan BATAN di Jakarta. Percobaan terdiri dari tiga bagian yaitu: (1) Pengamatan anatomi penyembuhan luka dan pertautan jaringan pembuluh pada bibit-semai dan bibit-sambung manggis, (2) Analisis fisiologi senyawa-senyawa penting yang ditranslokasikan selama proses pertautan jaringan pembuluh berlangsung, dan (3) Analisis fisioanatomi kompatibilitas sambungan rnanggis dengan beberapa kerabat Clusiaceae. Penyembuhan luka pada semai muda (umur 3 bulan) lebih cepat &pa& semai tua (urnur 36 bulan) sehingga jaringan pembuluh dapat bertaut secant optimal. Ketepatan kontak karnbium merupakan faktor penentu untuk keberhasilan penyambungan, yang dipengaruhi oleh bentuk dan sumba entris, serta metode penyambungan. Translokasi senyawa-senyawa IAA, giberelin, sitokinin, gula terlamt, fend dan unsur ham melalui daerah sambungan diarnati setiap bulan selama tiga bulan setelah penyambungan dilakukan. Percobaan lain menggunakan anggota kerabat Clusiaceae sebagai batang-asuh dengan semai manggis sebagai batang pokoknya. Sambungan batang-asuh kerabat Clusiaceae pada semai rnmggis (bibit berkakiganda) ini menunjukkan perbaikan perhunbuhan daripada bibit-semai berbatang tunggal, sehingga memberikan harapan untuk mernpercepat pertumbuhan bibit manggis selama di kebun pembibitan. Beberapa kerabat Clusiaceae yang berpotensi digunakan sebagai batang-asuh antara lain G. celebica dan G. dulcis. Kompatibilitas sambung-asuh [manggis + Clusiaceae] ini diuji dengan menggmakan isotop 3 2 dan ~ I4c.Disimpulkan bahwa perturnbuhan bibit-sarnbung yang lambat disebabkan oleh pertautan jaringan pembduh yang tidak sempurna antara batang bawah dan batang atas, sehingga menghambat translokasi senyawa-senyawa penting untuk perturnbuhan bibit. Kata kunci: rnanggis, Garciniu spp., Clusiaceae, penyembuhan luka, pertautan jaringan pembuluh, karnbium, xilem, floem, semai, entris, sarnbungpucuk, sarnbung-asuh, IAA, giberelin, sitokinin, gula terlamt, fenol, unsur hara, potensid air dam, kompatiblitas, isotop, 3 2 ~ ,I4c,
ABSTRACT MOHAMAD REZA TIRTAWINATA. 2003. Studies on Anatomical and Physiological Aspects of Mangosteen Graftings with several Relatives of Clusiaceae. Under the guidance of SRJ SETYATI HARJADI as chairman, ACHMAD SURKATI, SOLEH SOLAHUDDIN, ROEDHY POERWANTO, and LATlFAH K. DARUSMAN as members. Mangosteen (Garciniamangostana L,) is known as a slow growing tree. Attempts to enhance its growth during nursery stages have been conducted either by using seedlings or graftings. Growth of seedlings later in the field proved more vigorous than graftings, but graftings came into bearing fruits much earlier. This study is aimed to reveal the factors and mechanisms of the slow-growing gaftings, by observing physio-anatomical changes during the early stages of stock-scion graft-healing. Experiments were conducted from March 2000 to November 2001 at the Mekarsari Fruit Garden in Cileungsi, and at the Citra Ciptaku Nursery in Bogor. Laboratory analyses were done at the Balitbang Botani and Balitbio Tanaman Pangan in Bogor, and BATAN in Jakarta. Experiments were divided into three groups : (1) Anatomical observations on the process of wound-healing and vascular connection of mangosteen seedling and graftings, (2) Physiological analyses on the stack-scion relationship of mangosteen during graft-healing, and (3) Physio-anatomical analyses of graft compatibility on [Mangosteen + Clusiaceae] nurse-gmfls. Observations on wound-healing process showed that younger tissues (3 month-old seedling) healed more readily than did older tissues (36 month-old seedling), and therefore increased the chances for o p t i d vascular connection. Results also indicated that cambial contact during scion-to-stock insertion was essential for graft-take and for f!urther growth of grafiings, which were influenced by the shape and source of scions, as well as method of grafting undertaken. Translocation of IAA, gibberellins, cytokinins, soluble sugars, phenols and nutrients were recorded monthly in a three month observation following grafting of mangosteens. In another trial, relatives of the Clusiaceae family were nursegrafted onto mango-steen seedlings, and were tended for six months. Anatomical observations reveal4 that Garcinia celebica and G, dulcis, gave promising results in enhancing the growth of mangosteen seedlings. These findings were then tested for confinnation with a radioisotope assay using 3ZP and 14C isotopes. The slow growth of grafted mangosteen plants was caused by lack of adequate stock-scion cambial contact which resulted in malformation of vascular connection, blocking the translocation of nutrients and organic substances needed for the growth of the plants. Keywords : rnangosteens, Garcinia spp., Clusiaceae, wound-healing, vascular connection, cambium, xylem, phloem, rootstock, scion, wedgegrafting, nurse-grafting, MA, gibberellins, cytokinins, soluble sugars, phenols, nutrients, leaf water potential, compatibility, isotopes, 3 2 ~ I4c. ,
SURAT PERNYATAAN
Melalui swat ini saya menyatakan bahwa disertasi yang berjudul: KAJLAN ANATOMI DAN FISIOLOGI SAMBUNGAN BIBIT MANGGIS DENGAN BEBERAPA ANGGOTA KERABAT CLUSIACEAE Adalah benar merupakan hasil karya sendiri clan belurn pernah dipublikasi.
Semua s m k r data dm informasi yang digunaksn tehh dinyatakan secara jelas
dan dapat diperiksa kebenarannya
F
Mohamad Reza Tirtawinata
Judul Disertasi : KAJIAN ANATOMI DAN FISIOLOGI SAMBUNGAN BIBIT MANGGIS D E W BEBERAPA ANGGOTA KERABAT CLUSMCEAE Nama rnahasiswa: Mohamad Reza Tirta-ta Nomor Pokok : 965 103 Program Studi : Agronomi
Menyetujui Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Sri Setyati Harjadi, MSc. Ketua
Prof. Dr. Ir. Soleh Solahuddin, MSc.
Prof. Dr. ir. Achmad Swkati, MSc.
I
Prof. Dr.Ir. Roedhy Poerwanto, MSc.
Dr. Ir. Hajrial Aswidinnoor, MSc.
fl
-.
Prof. Dr.Ir. L a t i a K. Darusman, MS
Manuwoto, MSc.
KAJIAN ANATOMI DAN FISIOLOGI SAMBUNGAN BIBIT MANGGIS DENGAN BEBERAPA ANGGOTA KERABAT CLUSIACEAE
OLEH: MOHAMAD REZA TIRTAWMATA
Disertasi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Agronomi
PROGRAM PASCASAFLJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2003
RIWAYAT HLDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 29 November 1958 sebagai anak sulung dari dua bersaudara pasangan H. Jujun Tirtawinata dan Hj. Tien
Chudrin. Pendidikan sarjana strata-1 ditempuh di Jurusan Agronomi, Fakultas
Pertanian, Institut Pertanian Bogor dm lulus pada tahun 1982. Pada tahun 1988, penulis berhasil menyelesaikan pendidikan pascamjam strata-2 dari Jurusan
Ekofisiologi Tanaman, Program Pascasarjana Universitas Padjadjaran, Bandung. Selanjutnya pada ttthun 1996 penulis melanjutkan pendidikan program doktor pada Program Studi Agronomi, Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.
Penulis pernah bekerja sebagai peneliti buah-buahan pada Balai Penelitian Tanaman Pangan Bogor dari tahun 1982 hingga 1992. Dari tahun 1992 hingga 1994 bekerja sebagai General Manager pada PT Inkarla Nursery, dan sejak tahun 1994 hingga sekarang kkerja pada PT Mekar Unggul Sari sebagai pengelola
Taman Buah Mekarsari di Cileungsi, Bogor.
Dalam kegiatan profesi, penulis menjadi anggota International Society for Horticultural Science, sebagai pendiri dan pengurus Himpunan Perbuahan
Indonesia dan Asosiasi Penangkar Benih Tanaman Buah Indonesia, serta menulis pada rubrik Buah-buahan majalah pertanian Trubus.
Menikah dengan Ir. Siti Fatimah pada tahun 1 985 d m diW a i tiga putri clan satu putra yaitu Aninda Rahrnasari, A i m Aqmarini, Mohamrnad Mahdiza,
dan Annona Ramadhanti.
PRAKATA Segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT ymg
telah melimpahkan berkah dan rahrnat-Nya sehingga penulis dapat menyelesai-
kan disertasi ini. Disertasi ini merupakan buah karya dari hasil penelitian penulis yang dilatarbelakangi pengalaman membibitkan tanaman buah-buahan selarna 20
tahun. Pemilihan topik mengenai rnanggis (Garcinia mngostana) didasari atas
keunikan sifat tanamannya yang tergolong sulit untuk dikembangkan, tetapi memiliki potensi komersial tinggi, sehingga merupakan tantangan tersendiri untuk &pat mempelajarinya. Fokus dari tulisan ini adalah mencari penyebab lambatnya pertumbuhan bibit-sambung manggis bila dibanchgkan terhadap bibitsemai, dan upaya mencari alternatif solusi untuk mendorong pertumbuhannya.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terirna kasih dan penghargaan atas bantuan yang telah diberikan oleh
1 . Prof. Dr. Ir. Sri Setyati Harjadi, MSc sebagai Ketua Komisi Pembirnbing, serta Prof. Dr. Ir. Achmad Surkati, MSc, Prof. Dr. Ir. Soleh Solahuddin, MSc, Prof. Dr. Ir. Roedhy P o e m t o , MSc dm Prof. Dr. Ir. Latifah K.Darusman, MS sebagai Anggota Komisi Pembimbing atas segala birnbingan dan pengarahan selama melaksanakan penelitian dan penyusunan disertasi ini.
2. Dr. Sumamo, MSc, Dr. Ir. Winarso D. Widodo, MS dan Dr. Ir. Anas D. Susila, MS yang telah berkenan menjadi penguji luar Komisi. 3. Ibu Ir. Hj.Siti Hutami Endang Adiningsih, Direktur Utarna PT M e h Unggul
Sari yang telah memberikan kesempatan dan dukungan untuk menyelesaikan
pendidikan doktor ini .
4. Prof. Dr. Ir. Sjafrida Manuwoto, MSc, Dr. Zr. Aris Munandar, MS dan
Dr. Ir. HajriaI Aswidinnoor, MSc dari Program Pascasarjana IPB. 5 . Bapak Gregori G . Hambali, MSc yang telah memberikan bahan tanaman
untuk penelitian, literatur-literatur, serta diskusi-diskusi mtuk perbaikan. 6. Ibu Dr. Irawati, Dr. Nanda Utami, dan Bapak Ujang Hapid dari Balitbang Botani-LIP1 Bogor; Ibu Dm Soertini Gandanegara dari BATAN Jakarta;
Bapak Lalu Soekarno dari Balitbio Tanaman Pangan Bogor, atas izin dan bantuannya &lam pelaksanaan penelitian.
7. Dr.Ir. Ramdan Hidayat, MS, Dm Pertamawati, MS, clan Ir. Nyoman Rai, MS sebagai sparringpartner dalam penelitian,
8. Rekan-rekan kerja di Taman Buah Mekarsari, ternan-teman di Pusat Kajian
Buah-buahan Tropika IPB yang banyak memberikan dukungan moril. 9. Kedua orang tua Bapak H. Jujun Tirhwinata, SE dan Tbu dr. Hj. Tien Chudrin, serta mertua Ibu Mashuri, atas segala doa, dorongan moril maupun mated, serta kasih sayangnya. 10. Istri dan anak-anak tercinta: Ir. Siti Fatimah, Anin, Inan, Jalu, dan Nona, atas
pengertian, pengorbanan, dm dukungan semangatnya.
1 1 . Semua pihak yang telah membantu dan memberikan dukungan selarna pendidikan, penelitian, hingga selesainya pendisan disertrtsi ini. Penulis menyadari bahwa karya ini masih jauh dari sempurna, narnun demikian mudah-rnudahan bermanfaat untuk m m b a h khasanah ilmu pengetahuan mengenai buah-buahan dan bagi mereka yang m e m e r l h y a Bogor, F e b r =2003
Moharnad Reza Tirtawinata
Batang asuh Batang atas Batang bawah Batang penmjang
Cab* Urfhutiop Cabang Plagio~rop Delayed incompatibility Entris
Entris dewasa
Penyambungan dengan menggunakan hagkintanaman itu sendiri, seperti memotong pucuknya lalu disambung kembali Batang tambolhan yang ditempelkan pada htmg pkok, yang masih hidup dengan perakarm dan tajuknya sendiri. Entris yang telah d i i b u n g pada tumbuhan semai asal biji (calon batang hwah) Semai yang dipakai sebagai bagiari penyangga dari entris Satuan 'kaki' berbentuk tombak yang di-susuk-kan pa& batang pokok, yang tidak mempunyai tajuk lagi. Bibit hasil penyambungan antara sernai dengan entris, terdiri atas batang bawah dm batang atas. Cabang tanaman ymg tumbub tegak atau vertikal Cabang tamnan yang tumbuh melengkung atau d a t a r (horizontal) Ketidakcowkanbatmg atas dengan batang bawah yang baru terekspresh lama setelah penyambungan dilakukan Bahan tanaman untuk bald tajuk pada bibit-sambung, biasanya kmpa pucuk dari ranting phon induk terpilih. M . e ,entris yang secara Gologis telah siap atau pe& berbuah Juvenile, entris yang secara fkiologis belum siap atau klum pemah berbuah Kegagalan urrtuk mbentuk pertautan sambungan yang kuat dan tumbuh sehat, karena ketidakcocokan iisiologis pada tingkat sel yang disebabkan perbedaan rnetablisme, perkembangan, ataupun anatomis V , , l m bundle ,terdiri atas xkmkambiumfloem Multiple rootstock, batang bawah yang jumlahnya lebih dari satu dan menunjang en& diatasnya
Penampang melintang dari vascular bundle Nurse grafting, teknik menyambung dua individu tanaman dengan masing-masing disayat sebelgian ski batangnya, Mu saling direkatkan pada bagian yang telah dilukai. Kedua tanaman mas& bagian dam dan bagian
~~
akar masing-masing Apical/clefUwedge graping ,teknik mnyambung entris (dengan irisan berbentuk-V) yang d i s i s i p h pada semai (dengan celah krbentuk-T) Seedling, tumbuhan yang berasal dari biji
DAFTAR GAMBAR Halaman
..,.... ..................
1 . Beberapa karakter tanaman manggis .........................................
5
2. Skema teknologi pembibitan manggis.........,......... . ,...
7
3. Kerangka pikir kajian armtomi dan fisiologi sambungan bibit manggis dengan beberapa anggota kerabat Clusiaceae ....................
10
4. Diagram bagian-bagiandari batang berkayu ....................................
23
....
23
6. Penarnpang meliitang clan membujur semai manggis: (a) urnur 3 bulan (1 cm dari apeks) dan (b) umur 36 bdan (3 cm dari apeks). ..
45
7. Penampang melintang semai manggis: (a) umur 3 bulan (1 cm di atas leha akar); dm (b) umur 36 bdan (3 cm di atas leher akar) ...
45
8. Penarnpang membujur semai manggis: (a) umur 3 bulan dan @) umur 36 bulan pada 15 hari setelah pelukaan...................................
48
9. Penampang melintang semai manggis umur 36 bulan pada (a) 15 hari setelah pelukaan dan (b) 3 bulan setelah pelukaan...............
48
10. Perbandingan penampang melintang entris: (a) durian, (b) belimbing, dan (c) manggis .......................................................................
51
5. Penampang melintang dari jaringan pernbduh tanaman berkayu
1 1. Penarnpang melintang sarnbung-pucuk manggis: (a) sarnbungan rneleset dan (b) sarnbungan tepat ............ .............
.
......
.. ........ 53
12. Tunas orthotrop decussatus dm tunasplagiotrop oppositus pada pohon manggis..................................................................................
55
13. Proses terbentuknya pola daun opposifus pada ranting plugiotrop ..
57
14. Penampang melintang irisan entris orthotrop dm entris plagiofrop
pada tiga posisi berbeda ................... ...............................................
58
15. Orientasi lingkaran jaringan pembuluh pada entris dari cabang
plagiotrop ............................ . , ............................. ...,...........,,,...*. ...
59
Kontak jaringan pembuluh batang b a d dengan batang atas pada sambung-pucuk manggis ........................ . ....................................... Uustrasi kontak jaringan pembuluh pada penampang membujur sambung-pucuk manggis: (a) tampak muka, (b) tampak samping ... flustrasi model sambungan dengan kontak kambium optimal: (a) irisan horizontal, @) irisan diagonal, dm (c) irisan V-ganda. ....
Penyembuhan luka sambungan dengan perlakuan entris dari tiga sumber yang berbeda pada dua minggu setelah sambung............ Penampang melintang autograft m g g i s (Es) tiga bulan setelah sambung ..................... .....................................................................
Penampang melintang lingkaran jaringan pembuluh gabungan (warna asli): (a) tepat dan (b) berkelok-kelok.................................. Close up jaringan-jaringan yang terbentuk pada penampang melintang sambungan meleset ..........................................................
Penampang melintang pertautanjaringan pembuluh pada -bungpucuk manggis (tiga tahun setelah sambung) ................................... Kandungan auksin (IAA) pada perakaran bibit-sambung manggis -tang tunggal.................. . ......................................................... Kandungan giberelin (GAI+GA3+GA5+GA7) pada pucuk bibitsambung manggis berbatang tunggd ............ ,.,................................. a. Kandungan GA3pada pucuk bibit-sambung manggis berbatang tunggal ......................................................................................... b. Kandungan GATpa& pucuk bibit-sambung manggis berbatang
tunggal .........................................................................................
Kandungan sitokinin (zeatin) pada pucuk bibit-sambung rnanggis berbatang tunggal.............................................................................. Kandungan gula terlamt pada perakaran bibit-sambung rnanggis berbatang tunggal .......................................................................... Kandungan sukrosa serta glukosa+fruktosa pa& perakaran bibitsatnbung manggis berbatang tunggal ...............................................
Kandungan unsur-wur hara pada daun bibit-sambung manggis berbatang tunggal..................... .......................................................
3 1. Kandungan f m l pada daerah sambungm bibititsambungmanggis berbatmg -gal ...............................,.,........................................ 32. Potensial air dam pada entris bibit-sambung manggis berbatang tunggd.............................................. ........ ............... *dd.d.dd*ddddd.dd*
33. Kandungan auksin pada perakaran bibit-sambung manggis berbatang tunggal clan berkakiganda ........................,................... ........ d bibit--bung manggis berbatang tunggal dan berkakiganda ..............................................
34. Kandungan g i b h pada p
3 5. k d u n g a n sitokinin pada pucuk bibit-sambung m g g i s
berbataug tunggal dan berkakiganda ...,.........................*.,.............+ 36. Kandungan & terlarut pada perakaran bibit-sambung -is berbatang tunggal dan berkakigmda ................... . . . ....,............... 37. Kandungan fen01 pada daerah d u n g a n bibit-mbung man@
berbatang tunggal dan berkakiganda ..............................................
38. Potensial air daun pada bbit-sambung manggis berhtang tunggal d m berkakiganda ...........................................................................
39. Penampang medan rnembujur kombinasi bibit d u n g asuh: (a) [G. mangostana + G. dulcis],(b) [G. rnangostana + Mammea siamemis], dan (c) [G. mangostana + G. mungostuna] ..,
sambung-asuh (Iriri ke kanan): [G. mangostana + G. celebica], [G. mngostana + G. dulcis (asam)], [G. mangostana + Garcinia sp. (hb)], dan [G. mangostana + G. mangostana]...
40. BBit -is
4 1. Penampang mehtang [G. mangostam + G. cele bica] pada tiga pOSlsl sambungan... ,........ ........... ...*.....*. *. *. .., .*. .* *. *. .
.
*
..
. . .
...
0.
e.,
*****
4.Tunas-tunas air tumbuh pada batas sambungan.............,............ .... 45. Pertumbuhan cabang tunas air pada bibit-sambung di lapangan .....
Halaman 1. Perhandingan pertumbuhan bibit yang terhambat dengm bibit yang terpacu pada umur 1 3 bulan setelah sambung ..........................
70
2. Kompatibilitas kornbinasi sambung-asuh [G. mangostam + k d t Clusiaceae] krdasarkan pengamatan secara anatomis .........
119
3 2 pada ~ bibit sambung-asuh [G. mangostam + kerabat Chasiaceae]..........................................................................
3. Perunutan &tap
133
4. Perunutan isotop I4cpada bibit sambung-asuh [G. mangostmu +
kerabat Clusiaceae]......................................................................
135
5. Pertumbuhan bibit sambung-asuh [G. mangostam + kerabat Clusiaceae] pada 20 bulan setelah sambung .....................................
139
.... ..
164
2. Model perlakuan bibit-sambung untuk analisis fisiologi...................
165
...................
166
1 . Prosedur sambung-pwuk p d a bibit manggis.. ..........,..
3. Bagian-bian
untuk bahan analisis fisiologi ..
4. Data h i l analisis gula terlarut pa& Semai dan [Semai + batang penunjang] manggis ..................... ..............................,......,....
167
6. Pengujian k o ~ i h i h sambungan s dengan penmutan isotop 32 I4 P dan C......................................,.. ........,...........,, .......
169
. . . .
. . .
