Prosiding Seminar Nasional Hasil Penelitian Unggulan Bidang Pangan Nabati

Seminar Nasional Hasil Penelitian Unggulan Bidang Pangan Nabati Bogor, 25 September 2014

Prosiding Seminar Nasional Hasil Penelitian Unggulan Bidang Pangan Nabati Bioresources Untuk Pembangunan Ekonomi Hijau

Pusat Penelitian Bioteknologi Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia

DESEMBER 2015

i|Page


Seminar Nasional Hasil Penelitian Unggulan Bidang Pangan Nabati PROSIDING Editor Kepala Dr. N. Sri Hartati Editor : Dr. Rer. Nat. Sarjiya Antonius Dr. Tri Muji Ermayanti Dr. Satya Nugroho Dr. Yuyu Suryasari, M.Sc Dr. Enung Sri Mulyaningsih Dr. Wahyuni, M.Biomed Andri Fadillah Martin, M.Si

Editor Teknis . Eko Wahyu Putro, M.Eng.Sc. Heru Wibowo A.Md

Dipublikasikan Oleh : Pusat Penelitian Bioteknologi – Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia

DESEMBER 2015

iii | P a g e


Seminar Nasional Hasil Penelitian Unggulan Bidang Pangan Nabati PROSIDING

ISBN

: 978-602-98275-8-3

Dipublikasikan Oleh : Pusat Penelitian Bioteknologi - Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia Jl. Raya Bogor Km 46, Cibinong 16911, Jawa Barat Tlp. (021) 8754627 Fax. (021) 8754588

v|Page


KATA PENGANTAR Assalamualaikum Warohmatullohiwabarakatuh Salam sejahtera bagi kita semua Seminar nasional hasil penelitian unggulan bidang pangan nabati yang diselengarakan pada 25 September 2014 menampilkan hasil-hasil riset unggulan bidang pangan khususnya penelitian yang dilaksanakan di lingkungan kedeputian Ilmu Pengetahuan Hayati LIPI dan berbagai institusi riset lainnya di Indonesia. Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas terbitnya prosiding seminar nasional hasil penelitian unggulan bidang pangan nabati tahun 2014. Prosiding ini memuat makalah-makalah hasil penelitian yang telah dibahas dengan seksama oleh para mitra bestari sehingga diharapkan menjadi sumber informasi ilmiah yang dapat dijadikan rujukan untuk pengembangan penelitian bidang pangan maupun dunia pendidikan. Ucapan terimakasih kami sampaikan kepada para mitra bestari yang telah bersedia melakukan penelaahan karya ilmiah ini.

Bogor, Desember 2015 Editor

vii | P a g e


KATA SAMBUTAN Ketua Panitia Pelaksana Assalamualaikum Warohmatullohiwabarakatuh, Salam Sejahtera bagi kita semua Puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT, bahwa atas perkenanNya seminar nasional hasil penelitian unggulan bidang pangan nabati dapat terselenggara dengan lancar. Acara seminar ini merupakan salah satu rangkaian acara ekspose, pameran dan seminar nasional hasil penelitian unggulan di kedeputian Ilmu Pengetahuan Hayati LIPI dengan tema Bioresources untuk pembangunan ekonomi hijau, yang dibuka oleh Kepala Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia tanggal 25 September 2014. Acara seminar dan ekspose ini diikuti oleh 150 orang peserta dari LIPI, institusi riset di lingkungan Kementerian Pertanian, Universitas, BUMN dan Swasta. Tiga nara sumber dari Riset Perkebunan Nusantara, Institut Pertanian Bogor dan PT Sang Hyang Seri serta 12 peneliti di lingkungan kedeputian Ilmu Pengetahuan Hayati telah menyajikan paparan mengenai berbagai aspek riset tanaman pangan meliputi perakitan bibit unggul, eksplorasi dan budidaya ubi-ubian, pengembangan pupuk hayati serta akselerasi kerjasama lembaga riset dengan entitas bisnis. Kemandirian dan aksesibilitas pangan merupakan dua hal yang sangat strategis untuk tercapainya kedaulatan dan keamanan pangan. Kita berkeyakinan bahwa kerja keras para peneliti dengan output riset yang signifikan akan dapat dirasakan manfaatnya oleh masyarakat melalui akselerasi dan harmonisasi sinergi di antara lembaga riset dan sektor pengguna. Kami atas nama panitia mengucapkan terima kasih atas partisipasi dan dukungan banyak pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu. Mohon maaf yang sebesar-besarnya jika terdapat kekurangan selama penyelenggaraan seminar. Semoga melalui penyelenggaraan seminar dan penerbitan prosiding seminar dapat memberikan manfaat untuk kemajuan riset mendatang khususnya di bidang pangan.

Bogor, 25 September 2014 Ketua Panitia Pelaksana

ix | P a g e


KATA SAMBUTAN Assalamualaikum Wr. Wb Salam sejahtera bagi kita semua Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas Rahmat yang telah diberikan, dan telah memberikan kelancaran Seminar Nasional Hasil Penelitian Unggulan LIPI Bidang Pangan Nabati. Tema acara adalah ―Akselesari kemandirian pangan melalui litbang tanaman unggulan dan pupuk hayati‖, yang merupakan diseminasi hasil penelitian unggulan LIPI bidang Pangan Nabati. Pada kesempatan ini pembicara tamu menyajikan hasil penelitian terkini di bidang Pupuk organik hayati untuk berbagai komoditas pangan, Perakitan dan pengembangan varietas cabe unggul, penelitian terkait padi gogo tahan kekeringan, serta prospek hasil penelitian bidang pangan nabati untuk sektor industri agro. Peserta seminar juga berasal dari berbagai kalangan antara lain dari Intansi Pemerintah, para pengajar dari Perguruan Tinggi, dan mahasiswa, serta praktisi dari beberapa perusahaan. Seminar bertujuan untuk diseminasi hasil penelitian di bidang pangan, pertanian, pasca panen, proses hilir hasil pertanian yang dilakukan oleh lembaga riset maupun perguruan tinggi yang disampaikan secara presentasi oral ataupun poster. Selain itu diharapkan melalui seminar dan ekspose ini, sinergi di antara peneliti dan sektor pengguna akan semakin kuat, yang pada akhirnya hasil penelitian dapat dirasakan manfaatnya oleh masyarakat. Acara seminar merupakan salah satu rangkaian acara ekspose, pameran dan seminar hasil penelitian unggulan di Kedeputian Bidang Hayati LIPI yang mengambil tema ―Bioresources untuk Pembangunan Ekonomi Hijau‖. Hasil rangkuman dari para penyaji dapat disampaikan bahwa untuk mendukung keberhasilan ketersediaan dan kelangsungan produksi beberapa komoditas, dilakukan upaya-upaya penelitian antara lain: teknik perakitan bibit unggul melalui pemuliaan, rekayasa in-vitro dan teknologi DNA, optimalisasi sistem budidaya, eksplorasi sumber pangan baru yang potensial, serta penerapan teknologi mutakhir untuk mendukung peningkatan kualitas serta produktivitas pangan nasional, yang saat ini memang sangat diperlukan untuk menunjang kemandirian pangan. Selain itu melalui aplikasi marka molekuler, teknik induksi poliploidi dan rekayasa genetika dalam riset tanaman pangan diharapkan dapat mempercepat diperolehnya bibit unggul baru tanaman. Penelitian biokontrol juga dilakukan untuk beberapa komoditas antara lain untuk tanaman padi dan kentang hitam untuk mengatasi permasalahan serangan hama tanaman dengan musuh alaminya. Telah banyak juga capaian hasil penelitian yang disampaikan antara lain: galur dan varietas unggul padi, umbi-umbian liar yang mempunyai kandungan karbohidrat tinggi dan memberikan nilai tambah umbi-umbian yang sudah umum dikenal (Cassava betakarotin tinggi), tanaman hortikultura (misalnya apokat varietas unggul, pisang tahan layu Fusarium dan sayuran minor/ katuk, dan lain-lain), budidaya jamur, serta formulasi pupuk organik hayati yang sudah diaplikasikan xi | P a g e


teknologinya di berbagai wilayah di Indonesia. Hasil-hasil penelitian ini dapat dimanfaatkan untuk pengembangannya disesuaikan dengan kelebihan masingmasing tanaman tersebut, misalnya padi gogo untuk daerah kering, umbi Tacca dan beberapa umbi lainnya untuk pengembangan di wilayah pesisir. Hal penting yang perlu diinformasikan bahwa hasil penelitian yang disampaikan oleh para penyaji sangat penting dan mendukung Indonesia menuju Era Pembangunan ekonomi hijau, yang selaras dengan mandat CBD yang tercantum dalam Aichi target 4 dimana dalam target tersebut, ditekankan perlunya Sustainable Product Consume (SPC), dimana pemanfaatan sumber daya alam harus mengikuti kaidah batas-batas ekologis yang aman serta semua produk yang dihasilkan harus menghasilkan produk ramah lingkungan. Untuk menghasilkan produk ramah lingkungan dan pemanfaatan berkelanjutan dapat dicapai salah satunya dengan optimalisasi pemanfaatan pupuk organik hayati dan pengurangan ketergantungan pupuk kimia sintesis anorganik. Selain itu, aplikasi pupuk organik hayati berbasis mikroorganisme potensial bermanfaat dalam peningkatan ketersediaan unsur hara tanah dan perbaikan kapabilitas penyerapan hara oleh tanaman, hal ini telah terbukti untuk mendongkrak daya hasil tanaman. Hasil penelitian lainnya masih banyak juga yang disajikan dalam bentuk poster yang tidak hanya menginformasikan tentang pengembangan tumbuhan atau tanaman yang berpotensi pangan nabati, adapula yang menggali potensi tanaman lainnya untuk energi (bio-fuel), tanaman serat, hias dan lainnya. Hal penting yang perlu ditingkatkan terkait isu pangan adalah: (1) peningkatan usaha diseminasi dan komersialisasi hasil riset baik berupa produk maupun teknologi kepada pengguna, (2) kajian penelitian yang tepat untuk produk dan teknologinya agar sesuai dengan kebutuhan pasar, (3) diperlukan fokus dan koordinasi antar lembaga penelitian untuk menghasilkan produk dan varietas tanaman yang sesuai dengan keadaan pasar, (4) diupayakan strategi untuk akses hasil riset unggulan di bidang pangan oleh sektor bisnis baik oleh industri agro maupun industri terkait lainnya, sehingga diharapkan dapat mengakselerasi komersialisasi hasil penelitian. Demikian hasil rangkuman acara Seminar Nasional Hasil Penelitian Unggulan Bidang Pangan Nabati.

Bogor, 25 September 2014 Team Perencana Monitoring dan Evaluasi (PME) Kedeputian IPH

xii | P a g e


DAFTAR ISI KATA PENGANTAR .......................................................................................................VII KATA SAMBUTAN KETUA PANTIA PELAKSANA .................................................. IX KATA SAMBUTAN TIM PME IPH ................................................................................ XI DAFTAR ISI .................................................................................................................... XIII SUSUNAN PANITIA PELAKSANA ............................................................................. XIX MAKALAH PEMBICARA UTAMA ................................................................................. 1 STRATEGI PENGEMBANGAN PRODUK PUPUK HAYATI (Didiek Hadjar Goenadi) .................................................................................................. 3 PEMULIAAN DAN PENGEMBANGAN VARIETAS UNGGUL CABAI DI IPB DALAM RANGKA KEMANDIRIAN PERBENIHAN HORTIKULTURA NASIONAL (Muhamad Syukur)...........................................................................................................11 PENDAMPINGAN PENGEMBANGAN PUPUK ORGANIK HAYATI (POH) BEYONIC STARTMIK DI KABUPATEN WONOGIRI-JATENG, KABUPATEN NGAWI-JATIM DAN KABUPATEN MALINAU-KALTARA (Sarjiya Antonius, Hartati Imamuddin, Dwi Agustiyani, Tirta Kumala Dewi, Nur Laili, Entis Sutisna, Nani Mulyani, Ari Rusmala, Astri Anggraheni) ........................................25 STATUS DAN PROSPEK PUPUK HAYATI LIPI, APLIKASINYA DALAM MENUNJANG PERTUMBUHAN TANAMAN (Harmastini Sukiman) ......................................................................................................35 PENGEMBANGAN VARIETAS PADI GOGO TOLERAN KEKERINGAN MENGANDUNG MARKA TOLERAN KEKERINGAN DAN APLIKASINYA DI MASYARAKAT (Enung Sri Mulyaningsih, Satya Nugroho, Sri Indrayani, Harmastini Sukiman, Tri Muji Ermayanti, Sylvia J. R. Lekatompessy, Eko Binnaryo Mei Adi, Suwarno, Supartopo, Anggiani Nasution dan Abdu Rauf Seri) ..........................................................................43 PROSPEK DAN PENGEMBANGAN TEKNOLOGI BUDIDAYA BEBERAPA JENIS SAYURAN LOKAL (Titi Juhaeti, Ning Wikan Utami, Fauzia Syarif dan Peni Lestari) ..................................57 MANIPULASI SEL SOMATIK DAN TRANSGENESIS TANAMAN TALAS (Andri Fadillah Martin, N. Sri Hartati, Aida Wulansari, Siti Noorohmah, Pramesti Dwi Aryaningrum dan Witjaksono) ........................................................................................75 STUDI FISIOLOGI PERTUMBUHAN DAN BUDIDAYA TAKA (Tacca leontopetaloides) (Albert Husein Wawo, Ning Wikan Utami, Peni Lestari, Ninik Setyowati) .....................91

xiii | P a g e


BUDIDAYA UBI KAYU TINGGI BETA KAROTEN DAN PROSPEK PEMANFAATANNYA (N. Sri Hartati, Hani Fitriani, Ahmad Fathoni, Hartati, Nurhamidar Rahman, Wahyuni dan Enny Sudarmonowati) ............................................................................................105 MAKALAH PESERTA : PUPUK....................................................................................119 EFEK PEMBERIAN MIKROBA AGEN BIOKONTROL DAN PUPUK ORGANIK HAYATI TERHADAP PENGENDALIAN SERANGAN JAMUR PATOGEN Fusarium oxysporum f.sp. cubense (Foc) PADA TANAMAN PISANG CAVENDISH KLON CJ30 (Dwi Agustiyani, Nur Laili, Achirul Nditasari, Entis Sutisna dan Sarjiya Antonius) ....121 EFEK APLIKASI PUPUK KIMIA DAN PUPUK ORGANIK HAYATI (POH) StarTmik PADA PERTUMBUHAN DAN HASIL PANEN SORGHUM (Dwi Agustiyani, Hartati Imamuddin, Nur Laili, Tirta Kumala Dewi, Entis Sutisna dan Sarjiya Antonius) ...........................................................................................................131 KELIMPAHAN BAKTERI Pseudomonas fluorescens YANG DIISOLASI DARI TANAH PERAKARAN SORGUM DI CSC (Hartati Imamuddin, Tirta Kumala Dewi, Dwi Agustiyani, Sarjiya Antonius) ..............141 PEMANFAATAN POTENSI BAKTERI Rhizobium BTCC-B64 YANG DIKOMBINASIKAN DENGAN BAKTERI PENGHASIL HORMON DAN PELARUT PHOSPHAT PADA TANAMAN PADI (Oryza sativa var.INPARI 19) DITINGKAT RUMAH KACA (Sylvia J. R. Lekatompessy, Tiwit Widowati dan Harmastini Sukiman).........................153 APLIKASI BAKTERI PENGHASIL FITOHORMON Enterobacter hormaechei SSBT2 DAN Azospirillum brasilense UNTUK MENINGKATKAN PERTUMBUHAN PADI DI RUMAH KACA (Tiwit Widowati, Sylvia Josephine Ruth Lekatompessy dan Harmastini Sukiman .........161 PEMBUATAN KOMPOS BERBAHAN DASAR POTONGAN RUMPUT DAN KOTORAN SAPI SERTA PEMANFAATANNYA UNTUK TANAMAN SAYURAN (Dody Priadi dan Tri Muji Ermayanti) ..........................................................................169 APLIKASI KOMPOS BIOPOSKA UNTUK AKLIMATISASI SUWEG (Amorphophallus paeoniifolius) HASIL PERBANYAKAN KULTUR JARINGAN (Yupi Isnaini, Irma Handayani dan Yuzammi)...............................................................179 AKTIVITAS LIGNOSELULOLITIK ISOLAT MIKROORGANISME DARI LIMBAH JERAMI PADI JAMUR CHAMPIGNON (R. Haryo Bimo Setiarto, Iwan Saskiawan) ...................................................................187 MAKALAH PESERTA : PADI .......................................................................................197 KANDUNGAN AMILOSA DAN KARAKTERISTIK FISIK TEPUNG BERAS ASAL PADI GOGO LIPI TOLERAN KEKERINGAN (Enung Sri Mulyaningsih dan N. Sri Hartati) ...............................................................199

xiv | P a g e


BIOASAI TANAMAN PADI TRANSGENIK CV. ROJOLELE MENGANDUNG FUSI GEN cry1B::cry1Aa TERHADAP SERANGAN PENGGEREK PADI BATANG KUNING (Scirpophaga incertulas Wlk.) (Fatimah Zahra, Syamsidah Rahmawati, Chairunisa dan Satya Nugroho)...................211 VARIATION OF THE RICE YELLOW STEM BORER, Scirpophaga incertulas, IN JAVA (Hari Sutrisno) ...............................................................................................................223 ENUMERASI DAN IDENTIFIKASI MIKROBA TANAH PADA PERAIRAN SAWAH LAPANGAN UJI TERBATAS : APLIKASI PADI HASIL REKAYASA GENETIKA (Puspita Lisdiyanti, Miranti Nurindah Sari, dan Pamella Apriliana) ...........................233 PENGGUNAAN BAKTERI PEMACU PERTUMBUHAN TANAMAN TOLERAN GARAM PADA TANAMAN PADI YANG DITANAM DI TANAH SALIN (Suliasih) ........................................................................................................................243 IDENTIFIKASI GEN Xa PADA VARIETAS PADI UNTUK KETAHANAN TERHADAP PENYAKIT HAWAR DAUN BAKTERI (Fatimah, Mushlihatun Baroya, Tri Puji Priyatno) .......................................................249 SURVEY MARKA POLIMORFIK PADA KROMOSOM PADI UNTUK PEMULIAAN PADI TAHAN PENYAKIT HAWAR DAUN BAKTERI MENGGUNAKAN PENDEKATAN PEMULIAAN BERBANTU MARKA (Fatimah, Mushlihatun Baroya, Tri Puji Priyatno) .......................................................259 MAKALAH PESERTA : UMBI-UMBIAN.....................................................................267 IDENTIFIKASI DAN EVALUASI SERANGGA YANG BERPOTENSI SEBAGAI HAMA DAN MUSUH ALAMINYA PADA TANAMAN KENTANG HITAM, Plectranthus rotundifolius (Poir) Spreng 1825, DI JAWA (Erniwati, Woro A. Noerdjito dan LE Pudjiastuti) ........................................................269 PENINGKATAN PRODUKSI 3 AKSESI KENTANG HITAM Plectranthus rotundifolius (Poir.) Spreng) MELALUI PENAMBAHAN PUPUK ORGANIK HAYATI DAN KALIUM (Ning Wikan Utami dan Peni Lestari) ...........................................................................279 DETEKSI MUTAN KENTANG HITAM [Plectranthus rotundifolius (Poir.) Spreng.] HASIL IRRADIASI SINAR Γ YANG TOLERAN SALINITAS DAN KEKERINGAN DENGAN MARKA RAPD DAN ISSR (Diyah Martanti, Yuyu Suryasari Poerba, Kusumadewi Sri Yulita dan Herlina) ..........291 ANALISIS KLASTER PADA KULTUR IN VITRO Tacca lentopetaloides HASIL IRADIASI SINAR GAMMA (Betalini Widhi Hapsari, Andri Fadillah Martin, Deritha Ellfy Rantau, Rudiyanto,dan Tri Muji Ermayanti) .......................................................................................................305

xv | P a g e


PENGARUH JENIS MEDIA TANAM DAN PUPUK KALIUM TERHADAP PERTUMBUHAN DAN PRODUKSI UMBI TAKA (Tacca leontopetaloides (L) Kuntze) (Fauzia Syarif) ...............................................................................................................315 EKOLOGI TAKA (Tacca leontopetaloides) DI SUMENEP, MADURA (Ina Erlinawati, Siti Susiarti, Rugayah dan Ninik Setyowati) ........................................323 TEKNIK PEMBUATAN KERIPIK TAKA (Tacca leontopetaloides) DENGAN PERENDAMAN DAN PENAMBAHAN KAPUR SIRIH UNTUK MENGHILANGKAN RASA PAHIT (Ninik Setyowati) ............................................................................................................329 JENIS BAHAN TANAM YANG EFEKTIF UNTUK BUDIDAYA KENTANG HITAM (Plectranthus rotundifolius (Poir.) Spreng) (Peni Lestari dan Ning Wikan Utami) ............................................................................341 PENINGKATAN MULTIPLIKASI TUNAS BEBERAPA AKSESI TALAS INDONESIA MENGGUNAKAN TIAMIN DAN ADENIN SERTA PRESERVASINYA SECARA IN VITRO PADA SUHU RENDAH (Aida Wulansari, Andri Fadillah Martin dan Tri Muji Ermayanti) ...............................355 PERBANYAKAN TIGA KULTIVAR TALAS (Colocasia esculenta (L.) Schott ) INDONESIA SECARA IN VITRO DENGAN PERLAKUAN BAP DAN KONSERVASINYA DENGAN PERLAKUAN MANITOL (Siti Noorrohmah dan Tri Muji Ermayanti) ...................................................................367 EVALUASI PERTUMBUHAN DAN PRODUKSI BEBERAPA UBI KAYU LOKAL PADA MASA TANAM BERBEDA (Hani Fitriani, Nurhamidar Rahman, Hartati, Siti Kurniawati, Wahyuni, Enny Sudarmonowati) .............................................................................................................381 KARAKTERISASI MORFOLOGI DAN UJI ORGANOLEPTIK 11 GENOTIP UBI KAYU TERSELEKSI UNTUK PANGAN (Hartati, Pramesti Dwi Aryaningrum, Wahyuni, N. Sri Hartati dan Enny Sudarmonowati) .............................................................................................................391 PERTUMBUHAN UBI KAYU GENOTIP UBI KUNING HASIL RADIASI PADA KULTUR IN VITRO DAN DI LAPANG (Nurhamidar Rahman, Hani Fitriani, Supatmi dan N. Sri Hartati) ...............................407 PEMATAHAN DORMANSI UMBI Amorphophallus titanum (Becc.) Becc. ex Arcang YANG BERPOTENSI PANGAN FUNGSIONAL DENGAN TEKNIK BUDIDAYA (Dian Latifah, Hary Wawangningrum, Sri Hartini, Esti Munawaroh dan Harto).........413 POTENSI PRODUKSI TANAMAN UWI (Dioscorea alata L.) SEBAGAI ALTERNATIF SUMBER PANGAN KARBOHIDRAT (Aser Yalindua, Sudarsono, dan H.M.H.Bintoro) ..........................................................427

xvi | P a g e


PENGARUH BOBOT UMBI TERHADAP PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN BUNGA PADA SUWEG (Amorphophallus paeoniifolius) (Tri Handayani dan Yuzammi) .......................................................................................437 MAKALAH PESERTA : PANGAN LAINNYA .............................................................449 UPAYA PEMANFAATAN BIBIT MEDANG LANDIT SEBAGAI TANAMAN BUAH ALPUKAT MELALUI SAMBUNG PUCUK DI KEBUN RAYA CIBODAS (Indriani Ekasari dan Masfiro Lailati) ..........................................................................451 KARAKTERISASI MORFOLOGI, ANATOMI DAN FISIOLOGI MUTAN GANDUM (Triticum aestivum L.) DEWATA DAN SELAYAR DI DATARAN RENDAH TROPIS (Laela Sari, Agus Purwito, Didy Sopandie, Ragapadmi Purnamaningsih dan Enny Sudarmonowati) .............................................................................................................459 PERFORMAN FISIOLOGIS JAGUNG PULUT LOKAL SULAWESI SELATAN (Zea mays) SEBAGAI TANAMAN SELA PADA TEGAKAN JATI DENGAN BERBAGAI KERAPATAN DAN DIBERI PERLAKUAN PUPUK HAYATI (Nuril Hidayati, Titi Juhaeti dan Sri Budi Sulianti) .......................................................469 AKTIVITAS ANTI BAKTERI ASAP CAIR DARI CANGKANG SAWIT (Elaeis guineensis JACQ.) TERHADAP BAKTERI Staphylococcus aureus DAN pseudomonas aeruginosa (Arief Heru Prianto, Kurnia Anisah, dan Atiek Soemiati) .............................................479 PERKECAMBAHAN PLAJAU (Pentaspadon motleyi Hook.f.) DALAM UPAYA MENYEDIAKAN BIBIT TUMBUHAN BERPOTENSI PANGAN DAN PAPAN (Dodo dan Sudarmono)..................................................................................................489 PERBANDINGAN POTENSI KELAPA SAWIT (Elaeis oleifera), JARAK (Jatropha curcas) DAN PATAH TULANG (Euphorbia tirucalli) SEBAGAI SUMBER BAHAN BAKU BIOGAS (Bernadetta Rina Hastilestari) .......................................................................................497 FISIOLOGI PERKECAMBAHAN DAN FASE PERTUMBUHAN JALI (Coix lachryma-jobi ) SEBAGAI DASAR BUDIDAYANYA (Titi Juhaeti)...................................................................................................................505 PENGARUH PEMUPUKAN TERHADAP PERTUMBUHAN TANAMAN BUAH Rubus rosifolius J.E. SMITH (Muhammad Imam Surya, Lily Ismaini, Destri, dan Lina Juairiah) ..............................515 STUDI PERKECAMBAHAN ENAM JENIS RASPBERRIES (Rubus spp.) KOLEKSI KEBUN RAYA CIBODAS (Muhammad Imam Surya, Destri, dan Lily Ismaini)......................................................523 PENGARUH BEBERAPA PRAPERLAKUAN TERHADAP PERKECAMBAHAN BIJI Macadamia ternifolia F. MUELL DI KEBUN RAYA CIBODAS (Masfiro Lailati).............................................................................................................531

xvii | P a g e


KULTUR DAUN TIGA SPESIES ANGGREK BERPOTENSI (Phalaenopsis cornucervi, Phalaenopsis fuscata, dan Phalaenopsis javanica) (Yupi Isnaini, Eka Martha Della Rahayu, dan Elizabeth Handini)................................539 UPAYA PERBANYAKAN GAHARU (Aquilaria Malaccensis Lamk.) SECARA VEGETATIF DENGAN STEK PUCUK (Elly Kristiyati Agustin) .................................................................................................549 PENDUGAAN NILAI HERITABILITAS DAN HETEROSIS KARAKTER VEGETATIF PADA GENERASI F1 HASIL PERSILANGAN INTERSPESIFIK Begonia natunaensis C. W. Lin & C.-I Peng x Begonia puspitae Ardi (Hartutiningsih-M. Siregar, Sri Wahyuni dan Wisnu Handoyo Ardi)............................555 INDUKSI POLIPLOIDI TUMBUHAN Rhodomyrtus tomentosa (Aiton) Hassk. ASAL GUNUNG TANDIKAT SUMATERA BARAT MENGGUNAKAN ORYZALIN (Suluh Normasiwi dan Yati Nurlaeni) ............................................................................565 AKLIMATISASI ANGGREK Phalaenopsis amabilis (ORCHIDACEAE) PADA BERBAGAI MEDIA PAKIS (Elizabeth Handini dan R. Vitri Garvita) .......................................................................573 PENGARUH AIR KELAPA DAN ARANG AKTIF TERHADAP PERTUMBUHAN ANGGREK Paraphalaenopsis serpentilingua (J.J.Sm.) A.D. Hawkes SECARA KULTUR IN VITRO (R. Vitri Garvita) ............................................................................................................583

xviii | P a g e


Susunan Panitia Pelaksana ” Seminar Nasional Hasil Penelitian Unggulan Bidang Pangan Nabati” Bogor, 25 September 2014 Ketua Sekretaris Sie ilmiah dan acara

Sekretariat

Dokumentasi

: : :

Dr. N. Sri Hartati Yeni Andriyani Dr. Rer. Nat. Sarjiya Antonius Dr. Tri Muji Ermayanti Dr. Satya Nugroho Dr. Yuyu Suryasari, M.Sc Dr. Enung Sri Mulyaningsih Dr. Wahyuni, M.Biomed Andri Fadillah Martin, M.Si Tirta Kumala Dewi, M.Si Basdiati SE Warda Tuharea S.ST.PI Esti Baina S. Pt Ahmad Saefudin Surapermana S. Sos Suherman SAP

Tim reviewer Dr. Rer. Nat. Sarjiya Antonius Dr. Tri Muji Ermayanti Dr. Satya Nugroho Dr. Yuyu Suryasari, M.Sc Dr. N. Sri Hartati Dr. Enung Sri Mulyaningsih Dr. Wahyuni, M.Biomed Andri Fadillah Martin, M.Si. Tim editor Eko Wahyu Putro, M.Eng.Sc. Heru Wibowo A.Md

xix | P a g e


MANIPULASI SEL SOMATIK DAN TRANSGENESIS TANAMAN TALAS Andri Fadillah Martin*, N. Sri Hartati, Aida Wulansari, Siti Noorohmah, Pramesti Dwi Aryaningrum dan Witjaksono** *Pusat Penelitian Bioteknologi – LIPI ** Pusat Penelitian Biologi-LIPI Jl. Raya Bogor Km 46, Cibinong 16911 *Email: [email protected]

ABSTRAK Kelangkaan pangan telah menjadi ancaman setiap negara, semenjak meningkatnya pertumbuhan penduduk dunia, sehingga dunia akan menghadapi ancaman karena ketidakmampuan mengimbangi pertumbuhan penduduk dengan penyediaan pangan yang memadai. Dengan demikian, diperlukan suatu usaha untuk mengurangi ketergantungan pangan pokok dari komoditi beras. Salah satu alternatif yang perlu dikembangkan adalah pengembangan tanaman umbi-umbian yang kini mulai ditinggalkan oleh masyarakat. Komoditas umbi dari sumber daya lokal yang potensial untuk dikembangkan adalah talas (Colocasia esculenta L. Schott.). Talas merupakan tanaman herba yang digunakan sebagai makanan pokok di daerah Pasifik. Di Indonesia, talas memiliki keanekaragaman genetik yang besar sehingga potensi perakitan galur unggul talas ini terbuka lebar baik secara konvensional maupun bioteknologi. Tujuan dari penelitian ini adalah mengembangkan protokol untuk mendapatkan varietas unggul melalui poliploidisasi, fusi protoplas dan transgenesis tanaman talas. Penelitian manipulasi sel somatik talas terdiri dari induksi mutasi dengan sinar gamma, induksi poliploid dengan oryzalin dan fusi protoplas. Percobaan fusi protoplas dimulai dari induksi kalus meremah yang dilanjutkan dengan pengembangan protokol isolasi dan fusi protoplas. Telah diperoleh tunas-tunas hasil radiasi sinar Gamma yang dapat digunakan untuk seleksi lebih lanjut. Induksi poliploidisasi talas berhasil dilakukan dengan didapatkannya kultur talas poliploid. Protokol fusi protoplas dikembangkan melalui fusi antara protoplas dua jenis talas berbeda yang diisolasi dari daun dan kalus. Penelitian transgenesis talas meliputi pengembangan metoda transformasi genetik menggunakan faktor transkripsi 35S-OSHOX4 dan analisis molekuler planlet hasil transformasi. Hasil yang diperoleh dari penelitian rekayasa genetika talas untuk ketahanan terhadap kekeringan adalah protokol transfromasi genetik gen 35S-OSHOX4 mengggunakan Agrobacterium tumefaciens dan planlet putatif transgenik. Plantlet-plantlet in vitro talas yang diperoleh dari penelitian manipulasi somatik maupun transformasi genetik diharapkan dapat diuji lebih lanjut untuk pengembangan galur baru talas unggul. Kata kunci: Talas, induksi mutasi, induksi poliploid, transformasi genetik, Agrobacterium tumefaciens.

PENDAHULUAN Ketergantungan Indonesia kepada padi sebagai sumber karbohidrat utama dapat membahayakan ketahanan pangan nasional, sehingga diperlukan suatu program

75 | P a g e


diversifikasi pangan untuk mendapatkan sumber karbohidrat alternatif yang menunjang ketahanan pangan nasional. Salah satu alternatif yang perlu untuk dikembangkan adalah pengembangan tanaman umbi-umbian yang kini mulai ditinggalkan oleh masyarakat. Salah satu komoditas umbi dari sumber daya lokal yang dapat dikembangkan adalah talas (Colocasia esculenta L. Schott.). Talas merupakan tanaman herba yang digunakan sebagai makanan pokok di daerah pasifik. Di Indonesia, talas memiliki keanekaragaman genetik yang luar biasa sehingga penelitian dan pengembangan talas terbuka lebar. Talas merupakan dari salah satu dari sedikit tanaman berumbi yang dapat tumbuh baik di daerah rawa dan basah. Akan tetapi talas mengalami erosi genetik cukup tinggi karena adanya perubahan besar dalam pola pertanian modern yang berorientasi kepada padi, padahal talas merupakan salah satu tanaman yang memiliki nilai ekonomi dalam diversifikasi pangan (Lakhanpaul, et al, 2002). Untuk mendukung diversifikasi pangan, diperlukan penelitian untuk meningkatkan produktivitas dan kualitas alas yang dapat dilakukan diantara melalui induksi mutasi poliploidisasi, fusi protoplas dan trangenesis. Tanaman poliploid (triploid atau tetraploid) mempunyai ukuran buah, umbi atau bunga yang lebih besar. Akar turnip tetraploid berukuran jauh lebih besar dibandingkan dengan tanaman diploid (Poehlman, 1986). Tanaman poliploid terutaman triploid memiliki ukuran vegetatif maupun generatif lebih besar seperti pada bunga Petunia axillaris (Gupta, 1982), buah apel, pir, jeruk dan anggur (Sanford, 1983), serta umbi kentang dan lobak (Poehlman 1986). Karena itu peningkatan ploidi tanaman talas diharapkan dapat meningkatkan ukuran umbi. Pemuliaan dengan cara poliploidisasi dapat dilakukan melalui teknik kultur jaringan. Induksi poliploid dapat dilakukan dengan menambahkan zat oryzalin. Oryzalin telah diaplikasikan untuk mendapatkan tanaman tetraploid pada kentang (Barandalla et al., 2006), Alocasia (Thao et al., 2003), Yacon (Viehmannova et al., 2009) dan jeruk (Aleza et al.,2009). Dengan teknik kultur jaringan, induksi poliploidi maupun fusi protoplas dapat dilakukan dengan efisien. Teknik mikropropagasi dari tanaman talas telah dilakukan (Jackson et al., 1977; Tuia,1997). Induksi poliploidisasi tanaman talas dapat dilakukan dengan teknik poliploidisasi yang telah diperoleh (Leksonowati & Witjaksono, 2009a,b,c). Fusi protoplas adalah teknik menggabungkan genom dua individu tanaman yang berbeda secara fisik dengan mencampurkan isi sel dari dua tanaman yang berbeda. Hasil fusi yang merupakan hibrida somatik pada umumnya mempunyai karakter morfologi intermediet antara dua tetua. Teknik ini telah banyak diaplikasikan pada jeruk (Grosser & Gmitter, 1990). Selain sifat intermediet tersebut, hibrida somatik antara Solanum bulbocastanum dan S. tuberosum yang tahan penyakit late blight yang disebabkan oleh Phytophthora infestan membawa sifat ketahanan tersebut (Hegelson et al., 1998). Fusi protoplas dapat dilakukan antar spesies yang berbeda 76 | P a g e


dalam satu genus, antara genus yang berbeda pada famili yang sama. Fusi juga dapat dilakukan antara spesies dari famili yang berbeda dengan tujuan untuk memasukkan sifat tertentu dari salah satu induk seperti pada fusi antara wortel dengan barlei (Hordeum vulgare L.) dengan tujuan untuk mendapatkan wortel yang beradaptasi pada suhu 4oC (Kisaka et al, 1997). Cekaman abiotik seperti kekeringan, salinitas, suhu menyebabkan terganggunya pertumbuhan tanaman. Di antara cekaman abiotik yang sangat penting adalah ketersediaan air. Kekeringan yang terjadi akibat ketidakpastian curah hujan karena pemanasan global menyebabkan turunnya produktivitas tanaman pertanian hingga lebih dari 50%. Selain itu pertanian di lahan kering yang di Indonesia luasnya mencapai lebih dari 140 juta ha berpotensi besar untuk menunjang pembangunan pertanian. Dengan demikian penyediaan bibit tanaman pertanian toleran kekeringan sangat diperlukan untuk menghadapi dampak peruabahan iklim maupun pengembangan areal pertanian di daerah sub optimal dengan ketersediaan air terbatas. Dari aspek budidaya terdapat dua pendekatan untuk mengatasi cekaman abiotik, yaitu seleksi jenis tanaman toleran terhadap cekaman lingkungan dan manipulasi lingkungan produksi untuk meniadakan cekaman lingkungan. Salah satu alternatif untuk perakitan bibit unggul tanaman toleran kekeringan adalah melalui rekayasa metabolisme atau mekanisme pertahanan tanaman terhadap kadar air rendah menggunakan gen-gen yang berperan dalam ketahanan tanaman terhadap cekaman kekeringan. Gen-gen terkait ketahanan terhadap kekeringan yang telah diintroduksikan atau overekspresi pada tanaman diantaranya overekspresi gen late embryogenesis abundant (LEA) proteins pada padi (Xiao, 2007), faktor transkripsi OSHOX pada padi (Mulyaningsih, 2009), dan gen nicotiana protein kinase (NPK1) pada jagung (Shou et al., 2004). Transformasi genetik tanaman pada umumnya dilakukan secara biologis menggunakan Agrobacterium maupun secara fisik seperti particle bombardment dan elektroforasi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan protokol untuk mendapatkan varietas unggul melalui poliploidisasi, fusi protoplas dan transformasi genetik talas dengan gen faktor transkripsi 35S-oshox 4.

BAHAN DAN METODE Manipulasi sel somatik Mikropropagasi talas Multiplikasi tunas in vitro dilakukan dengan menggunakan media MS (Murashige & Skoog, 1962) yang ditambahkan sitokinin BAP (Benzyl Amino Purine) sebesar 1 dan 2 mg/l yang dikombinasikan dengan Tiamin (1 mg/l) dan Adenin (2 mg/l). Aksesi talas yang digunakan adalah Sutra, Bentul, Bogor dan 77 | P a g e


Mentega. Penelitian disusun dalam rancangan acak kelompok. Setiap perlakuan diulang tiga kali dan setiap botol terdiri atas tiga tunas tunggal. Pengamatan dilakukan setiap minggu dengan menghitung jumlah tunas majemuk yang terbentuk. Induksi mutasi pada talas Induksi mutasi pada tanaman talas dilakukan terhadap kultur talas Satoimo dengan dosis sinar Gamma sebesar 0; 2; 4; 8; 10; 20; 40 dan 50 Gy. Parameter pertumbuhan yang diamati adalah tinggi tunas, jumlah tunas, dan jumlah daun. Pengamatan dilakukan setiap minggu selama 8 minggu. Induksi Poliploid talas Percobaan ini menggunakan metode perendaman tunas in vitro dengan oryzalin saja tanpa media MS. Konsentrasi oryzalin yang digunakan adalah O1 (7.5 µM), O2 (15 µM), O3 (30 µM), O4 (60 µM) dan O5 (75 µM). Perendaman dilakukan selama 3 hari (P3). Tiap konsentrasi terdiri dari 3 ulangan. Tiap ulangan terdiri dari 5 tunas. Tunas yang digunakan memiliki ukuran sekitar 0.5 cm. Tunas direndam dalam erlenmeyer yang berisi sekitar 15 ml larutan oryzalin dan dikocok dengan kecepatan 100 rpm selama 3 hari. Setelah perendaman, tunas dicuci dengan akuades steril sebanyak 3 kali, kemudian ditanam ke media perbanyakan tunas yaitu MS + 2 mg/L BAP + 1 mg/L thiamin + 2 mg/L adenin. Isolasi protoplas talas Larutan enzim dan media BH3 (Grosser & Gmitter, 1990) yang digunakan adalah : 0.7 M mannitol, 24 mM CaCl2, 6.15 mM MES buffer, 0.92 mM NaH2PO4, 1% (w/v) Cellulase, 1% (w/v) Macerozyme, 0.2% (w/v) Pectolyase, pH 5.6 dan disteril dengan memakai syringe filter 0.22 um. Isolasi protoplas daun : Daun talas Bentul yang berasal dari kultur in vitro diambil dan digores sehingga membentuk pola helai bulu (feathered). Daun talas yang telah digores dimasukan ke dalam erlenmeyer berukuran 100 mL yang berisi 12 mL campuran larutan enzym dan media BH3 (1:1; 1:2; dan 1:3). Campuran kemudian diinkubasi selama 16-20 jam dalam kondisi gelap, di kocok dengan kecepatan 50 rpm dengan suhu 28 oC. Isolasi protoplas kalus : Sebanyak 1-2 g kalus talas Mentega diambil, dicacah kemudian dimasukkan ke dalam erlenmeyer berukuran 100 mL yang beriisi 12 mL campuran larutan enzym dan media BH3 (1:1). Campuran kemudian diinkubasi selama 48 jam dalam kondisi gelap, dikocok dengan kecepatan 50 rpm pada suhu 28 oC.

78 | P a g e


Purifikasi protoplas Setelah inkubasi enzimatik dilakukan, larutan hasil inkubasi dilewatkan pada filter nylon steril ukuran 30 um. Filtrat kemudian dimasukan ke dalam tabung sentrifugal ukuran 15 ml kemudian disentrifugasi dengan kecepatan 900 rpm selama 8 menit. Supernatan kemudian dibuang dan pelet protoplas diresuspensi dengan larutan 25% sukrosa dengan nutrien CPW (27.2 mg/L KH2PO4, 100 mg/L KNO3, 150 mg/L CaCl2, 250 mg/L MgSO4, 0.16 mg/L KI dan 0.00025 mg/L CuSO4, PH 5.8). Dengan hati-hati dipipet 2 ml larutan 13% mannitol dengan larutan CPW di atas larutan sukrosa. Kemudian disentrifugasi dengan kecepatan 900 rpm selama 3 menit. Protoplas yang viabel membentuk pita antara 2 larutan mannitol dan sukrosa. Protoplas diambil dengan cara dipipet dan diresuspensi dengan 10 mL larutan 0.6 M BH3. Kemudian disentrifugasi kembali dengan kecepatan 900 rpm selama 5 menit, supernatan dibuang dan protoplas diresuspensi dalam 0.6 M BH3 sebanyak kira-kira 10 kali ukuran pellet. Fusi protoplas talas Larutan yang digunakan adalah PEG 40% : PEG 4000 40% (w/v), 0.3 M Glucose, 66 mM CaCl2.2H2O, pH 6. Larutan A : 0.4 M Glucose, 66 mM CaCl2.2H2O, 10% DMSO, pH6. Larutan B : 0.3 M Glycine, PH 10.5. Seluruh larutan disterilisasi dengan cara difilter dengan ukuran pori 0.22 um. Protoplas dari kedua tetua talas (daun Bentul dan kalus Mentega) dicampur dengan rasio 1:1 dan disentrifugasi pada 900 rpm selama 5 menit. Supernatan dibuang dan campuran protoplas diresuspensi dengan media 0.6 M BH3 dengan volume kira-kira 4x ukuran pellet. Selanjutnya dipipet 2 tetes campuran pada 60x15mm petri plastik. Dengan segera ditambahkan 2 tetes larutan PEG pada tengah larutan. Selanjutnya diinkubasi selama 15 menit, kemudian ditambahkan larutan A+B (9:1 ; v:v) pada bagian pinggir larutan. Setelah inkubasi ditambahkan 15-20 tetes media 0.6 M BH3. Setelah inkubasi selama 5 menit, dipipet semua larutan pada petri fusi dan diganti dengan media 0.6 M BH3 yang baru. Pencucian diulang kembali dengan Media BH3. Terakhir ditambahkan media 0.6 M BH3 sebanyak 2 ml pada petri fusi. Petri kemudian ditutup dengan parafilm dan diinkubasi dalam keadaan gelap selama 4-6 minggu pada suhu 280C. Transformasi genetik Material Tanaman Material tanaman yang digunakan adalah friable embriogenic callus (FEC) talas Satoimo. Preparasi Kultur Cair A. tumefaciens Koloni bakteri A. tumefaciens (single colony) strain LBA4404 yang membawa gen 35S-oshox 4. A. tumefaciens ditumbuhkan pada media LB cair yang 79 | P a g e


mengandung 50 mg/l kanamisin dan 20 mg/l rifampisin selama semalam pada suhu ruang. Setelah diinkubasi, nilai OD (densitas) bakteri diukur dengan spektrofotometer pada λ 600 nm. Nilai OD yang optimal digunakan untuk transformasi berkisar antara 0,5-0,7. Apabila nilai OD bakteri lebih dari nilai OD optimal, maka kultur bakteri diencerkan terlebih dahulu sebelum digunakan untuk transformasi. Preparasi Media Komposisi media yang digunakan untuk transformasi ini adalah media MS yang ditambahkan zat pengatur tumbuh (ZPT), sukrosa 30 mg/l, cefotaxim, higromysin, dan 2,75 mg/l phytagel, dengan pH media 5,80. Transformasi Kalus (FEC) direndam selama 15 menit dalam larutan suspensi yang mengandung A. tumefaciens dan 200 µM asetosiringon, kemudian kalus dikokultivasi dalam media MS selama 1 hari pada suhu 25˚C. Setelah ko-kultivasi kalus dicuci dengan larutan 250 mg/l cefotaxim + akuades steril, lalu dikeringkan di atas kertas saring steril dan selanjutnya ditanam pada media seleksi (media MS yang mengandung TDZ, cefotaxim dan higromisin). Konsentrasi cefotaxim dan higromisin yang digunakan bertingkat sampai akhirnya media seleksi hanya mengandung higromisin saja. Konsentrasi cefotaximnya adalah 150, 75, 25, 10 dan 0 mg/l. Sedangkan untuk higromisin konsentrasinya yaitu, 5 dan 10 mg/l. Pemindahan eksplan ke media seleksi dengan konsentrasi cefotaxim bertingkat dilakukan setelah waktu 2 minggu. Uji integrasi gen Planlet putatif transgenik yang beregenerasi pada media seleksi dilakukan uji integrasi gen dengan PCR menggunakan primer gen ketahanan terhadap higromisisn (hptF : 5‘- GATGCCTCCGCTCGAAG TAGCG-3‘; hptR :5‘GCATCTCCCGCCCGT GCAC-3‘). Kondisi PCR untuk primer hpt adalah 95oC, 10 menit (pra PCR), 95oC, 1 menit (denaturasi), 55oC, 1 menit (annealing), 72oC, 1 menit (elongasi) dan 72oC, 10 menit (post PCR).

HASIL DAN PEMBAHASAN Manipulasi sel somatik Mikropropagasi talas Pengamatan selama 4 MST (Minggu Setelah Tanam) terhadap jumlah tunas majemuk talas menunjukkan bahwa media yang mengandung BAP pada konsentrasi 1-2 mg/L meningkatkan proliferasi tunas dibandingkan dengan media tanpa BAP 80 | P a g e


yang hanya memiliki laju multiplikasi 1,56 pada keempat aksesi talas (Tabel 1). Sitokinin mempengaruhi pembelahan sel. Tanpa penambahan sitokinin, maka metafase pada proses pembelahan sel terhenti (Jouanneau, 1975). Sitokinin juga efektif dalam pembentukan tunas adventif dan organogenesis langsung maupun tidak langsung (George et al., 2008). Laju multiplikasi tunas 4 MST dari keempat aksesi pada tiap media perlakuan menunjukkan angka yang hampir sama. Talas Sutra, Bogor, Bentul dan Mentega tidak memperlihatkan respon beragam pada tiap media perlakuan. Tabel 1. Laju multiplikasi tunas in vitro pada 4 MST Media MS tanpa zat pengatur tumbuh MS + 1 mg/l BAP MS + 1 mg/l BAP + 1 mg/l tiamin + 2 mg/l adenin MS+ 2 mg/l BAP MS+ 2 mg/l BAP+ 1 mg/l tiamin + 2 mg/l adenin

Sutra 1,56 b 1,89 bc

Laju multiplikasi tunas 4 MST Bogor Bentul Mentega 1,33 b 1,56 b 1,56 b b b 1,67 1,78 2,11 b

3,44 a

3,44 a

3,67 a

3,67 a

2,33 b

1,78 b

1,78 b

2,11 b

4,00 a

3,78 a

3,89 a

3,67 a

Keterangan : Nilai yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata berdasarkan uji DMRT pada taraf 5%.

Laju multiplikasi tunas pada media yang mengandung BAP dengan penambahan thiamin dan adenin lebih dari dua kali lipat (Tabel 1). Respon tersebut ditunjukkan pada semua konsentrasi BAP. Penambahan thiamin dan adenin mempengaruhi aktifitas zat pengatur tumbuh dari golongan sitokinin seperti BAP. Pada konsentrasi 2 mg/L BAP, penambahan thiamin dan adenin meningkatkan laju multiplikasi tunas, BAP pada konsentrasi tersebut optimal dalam meningkatkan jumlah tunas. Penambahan adenin dapat meningkatkan efektifitas sitkokinin pada perutumbuhan kultur (Nwankwo & Krikorian, 1983). Kombinasi adenin dengan BAP meningkatkan proliferasi tunas aksiler pada kultur tunas Cattleya (Huang, 1984). Kombinasi BAP dengan NAA juga meningkatkan pembentukan tunas talas sampai 3,1 tunas/eksplan (Malamug et al., 1992). Media multiplikasi tunas terbaik MS + 2 mg/L BAP + 1 mg/L thiamin + 2 mg/L adenin digunakan pada talas Semir dan Bolang kemudian dilakukan pengamatan sampai dengan 4 MST. Pengamatan multiplikasi tunas pada 4 MST menunjukkan multiplikasi talas Semir dan Bolang lebih rendah dibandingkan dengan talas Bentul, Bogor, Sutra dan Lampung/Mentega. Laju multiplikasi talas Bentul, Bogor, Sutra dan Lampung/Mentega umur 4 MST pada media MS + 2 mg/L BAP + 1 mg/L thiamin + 2 mg/L adenin berkisar antara 3,67 – 4,00 tunas, sedangkan pada talas Semir menunjukkan laju multiplikasi 1,89 tunas dan pada talas Bolang sebesar 1,11 tunas. Hasil ini juga menunjukkan bahwa talas aksesi Semir dan Bolang tidak 81 | P a g e


reaktif terhadap sitokinin jenis BAP. Reaksi beberapa jenis kultur tunas terhadap jenis sitokinin juga dilaporkan pada tanaman Tacca yang lebih reaktif terhadap kinetin dibandingkan dengan BAP (Martin, 2012). Fonnesbach (1979) juga melaporkan bahwa kultur Asparagus plumosus lebih reaktif terhadap sitokinin alami seperti 2-iP dan Zeatin dibandingkan dengan BAP atau Kinetin. Induksi mutasi pada talas Induksi mutasi dilakukan pada talas Satoimo untuk mengetahui efek radiasi dosis rendah (lebih kecil dari 10 Gy) didasarkan bahwa induksi mutasi pada kisaran dosis rendah pada beberapa spesies tanaman dapat meningkatkan parameter pertumbuhan (Jala & Bodhipadma, 2011; Sakr et al., 2013). Rata-rata tunas tertinggi pada minggu ke-6 terdapat pada kontrol. Gambar 1(1) menunjukkan bahwa rata-rata tinggi tunas semakin berkurang seiring dengan meningkatnya dosis radiasi. Rata-rata jumlah tunas talas meningkat seiring dengan bertambahnya umur kultur. Gambar 1(2) menunjukkan bahwa rata-rata peningkatan jumlah tunas pada dosis radiasi 20, 40 dan 50 Gy lebih kecil ibandingkan dengan dosis 2 – 10 Gy dan kontrol, sedangkan rata-rata jumlah tunas tertinggi didapat pada perlakukan 2 Gy. Jumlah daun tertinggi didapat pada dosis perlakuan 2 Gy (Gambar 1(3)). Dosis perlakuan lebih besar dari 10 Gy menghambat pertumbuhan, sedangkan dosis lebih kecil dari 10 Gy tidak berbeda dengan kontrol. Pada dosis 2 Gy menghasilkan jumlah daun dan jumlah tunas lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol.

1

2

3 Gambar 1. Rata-rata tinggi tunas (1), Jumlah tunas (2) dan Jumlah daun (3) talas Satoimo in vitro pada berbagai dosis radiasi

82 | P a g e


LD 50 didapat dengan cara membuat regresi linier terhadap tingkat survivabilitas kultur tunas talas dari dosis iradiasi sinar Gamma. Hasil nilai LD50 yang didapatkan adalah sebesar 23 Gy (Y=-2.3909x+105.95; R2= 0.9114). Induksi Poliploid talas Pengamatan terhadap jumlah tunas majemuk setelah perlakuan oryzalin menunjukkan bahwa rata-rata jumlah anakan talas Bentul mengalami penghambatan dengan semakin meningkatnya konsentrasi oryzalin dibandingkan dengan kontrol. Dibandingkan dari SK-0 (bulan pertama) sampai SK-2 (bulan ketiga), jumlah tunas majemuk semakin meningkat dengan bertambahnya jumlah subkultur (Tabel 2). Tabel 2. Jumlah tunas majemuk talas Bentul setelah perlakuan oryzalin selama 3 hari. Perlakuan Kontrol Oryzalin 7,5 uM Oryzalin 15 uM Oryzalin 30 uM Oryzalin 60 uM Oryzalin 75 uM

SK-0 3.73 1.73 1.53 1.27 0.87 0.73

Jumlah tunas SK-1 3.60 2.47 1.93 1.40 1.33 1.33

SK-2 3.87 2.60 1.80 1.60 1.53 1.40

Rata-rata tinggi tunas menurun dengan meningkatnya konsentrasi oryzalin. Perendaman oryzalin mempengaruhi pertumbuhan tinggi tunas (Gambar 2). Respon tersebut perlu diamati lebih lanjut pada subkultur berikutnya untuk mengetahui stabilitas tinggi tunas. Pada minggu pertama, belum tampak perbedaan pertumbuhan antara kontrol dan perlakuan. Perbedaan pertumbuhan mulai tampak pada minggu ke empat. Semakin tinggi konsentrasi maka pertumbuhan menjadi terhambat. Pada konsentrasi oryzalin yang semakin meningkat, pembentukan tunas majemuk dan tinggi tunas terhambat.

Gambar 2. Pengaruh perlakuan oryzalin terhadap pertambahan tinggi tunas in vitro talas Bentul. Keterangan : P3O1 = oryzalin 7.5 uM; P3O2 = oryzalin 15 uM; P3O3 = oryzalin 30 uM; P3O4 = oryzalin 60 uM; P3O5 = oryzalin 75 uM.

83 | P a g e


Analisis tingkat ploidi dengan flowsitometer menunjukkan hasil yang bervariasi (Tabel 3). Sebagian besar tunas hasil perlakuan pada lima macam konsentrasi oryzalin menunjukkan hasil mixoploid. Semua tunas pada perlakuan oryzalin 15 uM terkontaminasi cendawan, sehingga tidak dapat dianalisis. Tunas yang dianalisis merupakan tunas dari SK-2. Terdapat 10% tunas tetraploid dan 80% mixoploid ditemukan pada perlakuan oryzalin 75 uM. Semua tunas pada perlakuan oryzalin 7,5 dan 15 uM menunjukkan hasil mixoploid. Tunas yang tetap diploid ditemukan pada perlakuan oryzalin 60 dan 70 uM. Respon yang ditunjukkan dari semua tunas pada semua konsentrasi tidak memberikan pola tertentu menurun atau meningkat dengan semakin tingginya konsentrasi oryzalin. Respon yang ditunjukkan sangat random, karena pada konsentrasi tinggi pun ditemukan tunas yang masih bersifat diploid. Tabel 3. Hasil analisis ploidi menggunakan flowsitometer Perlakuan Waktu Konsentrasi perendaman oryzalin (µm) Kontrol 3 hari 7.5 30 60 75

Hasil analisis flowsitometer (%) diploid

mixoploid

tetraploid

100 0 0 33,3 10

0 100 100 66,7 80

0 0 0 0 10

Isolasi, Purifikasi dan Fusi Protoplas Media terbaik untuk isolasi dan purifkasi protoplas dari daun talas adalah media dengan enzim : BH3 = 1 : 3 (Tabel 4). Isolasi protoplas dari kalus masih mengalami kendala, seharusnya protoplas dari kalus dapat terlepas kurang dari 24 jam, akan tetapi protoplas kalus baru dapat diperoleh setelah 48 jam inkubasi. Dengan demikian perlu optimasi prosedur isolasi dan purifikasi protoplas talas. Kendala lain adalah kontaminasi yeast 3 hari setelah isolasi. Protokol fusi protoplas telah berhasil dilakukan pada talas Bentul dan Mentega (Gambar 3), bahwa fusi dapat terjadi antara talas Bentul dan kalus Mentega, talas Bentul dan talas Bentul, serta talas Mentega dan talas Mentega. Tabel 4. Hasil isolasi dan purifikasi protoplas talas Asal Eksplan

Daun talas Bentul Kalus talas Mentega

84 | P a g e

Media inkubasi (enzim : media) 1 :1 1:2 1:3 1:1

Protoplas Yield 6.87 x 105 sel /ml 10.625 x 105 sel/ml 11.667 x 105 sel/ml -


Gambar 3. Fusi protopasl antara talas Bentul dan talas Mentega.

Transformasi genetik Transformasi FEC talas Satoimo Pada FEC yang tidak ditransformasi (kontrol +), seluruh kalus mulai beregenerasi pada minggu kedua setelah inokulasi, sedangkan kalus yang ditransformasi dan eksplan pada perlakuan kontrol negatif (eksplan tanpa perlakuan transformasi yang ditanam pada media seleksi) mulai regenerasi pada minggu ketiga setelah tanam dengan persentase regenerasi sebesar 41.6% (Tabel 5). Kalus transforman yang dapat beregerasi selanjutnya dipelihara pada media seleksi regenerasi tanpa cefotaxim dengan kandungan higromisin ditingkatkan menjadi 10 mg/l (Gambar 8). Eksplan kontrol negatif yang beregenerasi mengalami nekrosis/browning dan mati setelah ditanam di media seleksi yang mengandung 10 mg/l higromisin. Kalus pada perlakuan kontrol mulai bertunas setelah 2 bulan. Hasil pengamatan dan analisis data menggunakan uji Duncan Multiple Range Test (DMRT) taraf 5% menunjukkan bahwa regenerasi kalus pada perlakuan kontrol berbeda nyata dengan perlakuan transformasi. Tabel 5. Persentase regenerasi kalus yang tumbuh Perlakuan

Kontrol + Transformasi

Jumlah eksplan

Regenerasi kalus (%)

30 36

100 41,6

Rata-rata regenerasi kalus (jumlah tunas eksplan) 6,00 ± 0,00a 2,50 ± 0,50b

per

Keterangan: Angka rerata ± standard error diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata menurut uji DMRT (P < 0,05).

Gambar 8. Regenerasi FEC talas Satoimo, A: kontrol + ; B: kontrol - ; (C) transforman.

85 | P a g e


Konstruk gen 35S-oshox4 memiliki gen penanda ketahanan terhadap antibiotik higromisin (gen hpt) serta gen target faktor transkripsi Oshox4. Uji integrasi gen dengan PCR menggunakan primer hpt menunjukkan bahwa konstruk gen dapat terintegrasi pada FEC talas Satoimo yang ditunjukkan dengan adanya produk amplifikasi genom dengan kisaran ukuran basa 600 bp untuk gen penanda hpt (Gambar 9). Pada tanaman yang tidak ditransformasi (Kontrol) (lane 15) tidak ada produk PCR. Berdasarkan jumlah tunas regeneran hasil transformasi yang dilakukan uji integrasi gen dengan primer hpt diketahui bahwa efisiensi transformasi adalah sebesar 10.18%. Transformasi talas dengan gen kitinase padi telah dilakukan dengan teknik particle bombardement dengan efiesiensi transformasi lebih kecil dari 0.1% (He, 2010). Teknik transformasi genetik talas dengan menggunakan A. tumefaciens telah dilakukan. Pada penelitian ini sistem regenerasi dan transformasi yang lebih efisien telah berhasil dilakukan dengan menggunakan A. tumefaciens, sebagaimana dilaporkan oleh He et al. (2015) yang mengembangkan metode transformasi menggunakan A. tumefaciens dibanding particle bombardement. Walaupun demikian tunas-tunas talas putatif transgenik yang diperoleh perlu diuji lebih lanjut untuk ketahanan terhadap kekeringan baik pada tahapan seleksi in vitro maupun pada media tanah. 1 kb DNA ladder M 15 bp 20.000 5000

1

2

3

4

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

700 500

Gambar 9. Hasil Amplifikasi PCR DNA genom talas Satoimo hasil transformasi menggunakan primer hpt. M: 1 kb DNA ladder, 1-2: kontrol plasmid 35S-oshox 4 S, 3-14: regeneran hasil transformasi, 15: kontrol -.

KESIMPULAN Manipulasi sel somatik talas telah berhasil dilakukan melalui induksi mutasi sinar gamma, induksi poliploid dan fusi protoplas. Radiasi talas Satoimo dengan dosis rendah (2 Gy) menghasilkan jumlah daun dan tunas tertinggi. Induksi poliploid menggunakan oryzalin 7.5-75 µm menunjukkan tingkat ploidi yang bervariasi yaitu diploid, mixoploid dan tetraploid. Tunas tetraploid diperoleh dari perlakuan oryzalin 75 µm. Protokol fusi protoplas telah diperoleh talas Bentul dan Mentega namun perlu regenerasi hasil fusi. Transformasi talas Satoimo dengan 86 | P a g e


konstruk gen 35S-Oshox4 telah berhasil menggunakan eksplan friable embryogenic callus (FEC). Integrasi gen ditunjukkan dengan kemampuan eksplan beregenerasi pada media seleksi yang mengandung higromisin serta uji integrasi gen dengan primer hpt. Efisiensi regenerasi eksplan hasil transformasi melalui jalur embriogenesis somatik adalah sebesar 10.18%. Tunas mutan talas hasil manipulasi somatik maupun tunas putatif transgenik akan diuji lebih lanjut untuk mengetahui potensi keunggulannya.

UCAPAN TERIMA KASIH Penelitian ini merupakan bagian dari kegiatan Kompetitif LIPI ―Manipulasi Sel Somatik: induksi Poliploidi dan Fusi Protoplas - untuk Meningkatkan Produktivitas Talas (Colocasia esculenta L. Schott) dan Garut (Maranta arundinacea)‖ dan ―Rekayasa genetika talas untuk ketahanan terhadap kekeringan‖, tahun anggaran 2013-2014. Ucapan terimakasih disampaikan pula kepada Laboratorium Genomik dan Perbaikan Mutu Tanaman. yang telah menyediakan konstruk gen 35S-oshox 4. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Dr. Tri Muji Ermayanti atas saran masukannya selama penelitian.

DAFTAR PUSTAKA Aleza, P., J. Juarez, P. Ollitrault, and L. Navarro. (2009) Production of Tetraploid Plants of Non Apomictic Citrus Genotypes. Plant Cell Reports 28(12):1837-1846. Barandalla, L., E. Ritter, and J.I.R.D. (2006) Oryzalin Treatment of Potato Diploids Yields Tetraploid and Chimeric Plants from Which Euploids Could be Derived by Callus Induction. Potato Research 49:143-154. Cassels A.C. (ed.) (1997) Pathogen and Microbial Contamination Management in Micropropagation. Kluwer. Dordrecht. Deo, Pradeep C. and Tyagi, Anand P. and Taylor, Mary and Becker, Douglas K. and Harding, Robert M. (2009) Improving taro (Colocasia esculenta var. esculenta) production using biotechnological approaches. South Pacific Journal of Natural Science, 27. pp. 6-13. Djaafar T. F., Sarjiman; Pustika A.B. (2010) Pengembangan budi daya tanaman garut dan teknologi pengolahannya untuk mendukung ketahanan pangan. Jurnal Penelitian dan Pengembangan Pertanian. 29.1 : p. 25-33. Fonnesbech A., Fonnesbech M., Bredmose N. (1979) Influence of cytokinins and temperature on development of Asparagus plumosus shoot tips in vitro. Physiol. Plant. 45, 73-76. George E.F., Hall M. A., De Klerk Geert-Jan. (2008) Plant Propagation by Tissue Culture 3rd Edition. Springer. The Netherlands. Grosser J.W., Gmitter FG Jr. (1990) Protoplast fusion and citrus improvement. Plant Breed Rev 8:339-374. Guerra M.P., Vesco L.L.D., Ducroquet J.P.H.J., Nodari R.O., Reis M.S.D. (2001) Somatic embryogenesis in Goiabeira serrana : genotype response, auxin 87 | P a g e


shock and synthetic seeds. Revista Brasileira de Fisiologia Vegetal. 13:117128. Gupta, P.P. (1982) Genesis of Microspore-Derived Triploid Petuias. Theor. Appl. Genet. 61: 327-331. He X, Miyasaka SC, Fitch MM, Zhu, Y. 2015. Taro (Colocasia esculenta (L.) Schott). In: Agrobacterium Protocols. Methods in Molecular Biology Volume 1224, 2015, pp 97-108. He X. 2010. Regeneration and Transformation of Taro (Colocasia esculenta) with a Rice Chitinase Gene Enhances Resistance to Sclerotium rolfsii. Hortscience. 45(7):1014–1020. Hegelson et al. (1998) Somatic hybrids between Solanum bulbocastanum and potato: a new source of resistance to late blight. Theor Appl. Genet 96: 738742. http://elib.pdii.lipi.go.id/katalog/index.php/searchkatalog/downloadDatabyId/7833/7 833.pdf http://finance.detik.com/read/2012/04/09/100550/1887505/4/baru-2-bulan-ri-sudahimpor-beras-rp-32-triliun http://finance.detik.com/read/2012/04/17/121904/1894259/4/aneh-rajin-imporberas-ri-genjot-ekspor-singkong?f990101mainnews Huang L.C. (1984) Alternative media and method for Cattleya propagation by tissue culture. Am. Orchid Soc. Bull. 53, 167-170 Jackson, G. V. H., Ball, E. A. and Arditti, J. (1977) Tissue culture of taro (Colocasia esculenta (L.) Schott). Journal of Horticultural Science 52: 373382. Jala A & Bodhipadma K. 2011. Low doses of acute gamma radiation promote root formation and leaf canopy in common cocksomb (Celosia aganeta var. cristata). The Journal of KMUTNB 21(3):503-507 Jouanneau J.P. (1975) Protein synthesis requirement for the cytokinin effect upon tobacco cell divison. Exp. Cell Res. 91,184-190 Kisaka, H., M. Kisaka, A. Kanno and T. Kameya (1997) Production and analysis of plants that are somatic hybrids of barley (Hordeum vulgare L.) and carrot (Daucus carota L.). TAG 94:221-226 Lakshman P., Taji A. (2000) Somatic embryogenesis in leguminous plants. Plant. Biol. 2:136-148. Leksonowati A & Witjaksono (2009c) Aklimatisasi bibit kentang hitam (Coleus tuberosus Benth.) hasil induksi mutasi dengan iradiasi serta morfologinya di lapangan. Laporan Teknik, Pusat Penelitian Biologi-LIPI. Leksonowati A. & Witjaksono (2009a) Pengaruh dosis iradiasi sinar  terhadap pertumbuhan kentang hitam (Coleus tuberosus Benth.) in vitro. Laporan Teknik, Pusat Penelitian Biologi-LIPI. Leksonowati A. & Witjaksono (2009b) Pengaruh perlakuan Oryzalin terhadap kentang hitam (Coleus tuberosus Benth.) in vitro. Laporang Teknik, Pusat Penelitian Biologi-LIPI. Made Sri Prana, Tatang Kuswara. (2002) Budi Daya Talas – Diversifikasi untuk Menunjang Ketahanan Pangan Nasional. TANSAO Project – Pusat Penelitian Bioteknologi LIPI. Bogor. 88 | P a g e


Malamug J.J.F., Inden H., Yazawa S., Asahira T. (1992) Planlet regeneration from taro (Colocasia esculenta Schott) callus. J. Japan. Soc. Hor. Sci, 60(4): 935940. Martin, F.A., T.M. Ermayanti, B.W. Hapsari, D.E. Rantau. (2012) Rapid Micropropagation of Tacca leontopetaloides (L.) Kuntze. Prosiding the 5th Indonesian Biotechnology Conference. Hlm. 240-251. ISSN: 2301-8216 Mulyaningsih E, Hermawan R, Loedin I. Genetic Transformation of Transcription Factor (35S-oshox4) Gene into Rice Genome and Transformant Analysis of hpt Gene by PCR and Hygromycin Resistance Test. Biodiversitas. 10(2): 63-69. Murakami, K., Kimura, M. and Matsubara, S. (1995) Plant regeneration from protoplasts isolated from callus of taro (Colocasia esculenta Schott). Journal of Japanese Society for Horticultural Science 63: 773-778. Nwankwo B.A., Krikorian A.D. (1983) Morpho-genetic potential of embryo and seedling-derived callus of Elaies guineensis Jacq. Var. pisifera Becc. Ann. Bot. 51, 65-76 Poehlman J.M. (1986) Breeding field Crops. Van Nostrand Reinhold, New York. 742p Ribnicky D.M., Ilic N., Cohen J.D., Cooke T.J. (1996) The effects of exogenous auxins on endogenous indole-3-acetic acid metabolism. Plant Physiol. 112:549-558. Sakr SS, El-Khateeb MA, Taha HS & Esmail SA. 2013. Effects of Gamma Irradiation on In Vitro Growth, Chemical Composition and Anatomical Structure of Dracaena surculosa (L.). Journal of Applied Science Research 9(6):3795-3801. ISSN 1819-544X. Sanford, J.C. 1983. Ploidy Manipulations. In: J.N. Moore & K. Janick (eds.). Methods in Fruit Breeding. Purdue Univ. Press. West Lafayette, Indiana. pp. 100-123. Shou H, Bordallo P, Wang K. 2004. Expression of the Nicotiana protein kinase (NPK1) enhanced drought tolerance in transgenic maize. Exp. Bot. 55(399): 1013-1019. Thao, N.T.P., K. Ureshino, I. Miyajima, Y. Ozaki, and H. Okubo. (2003) Induction of Tetraploids in Ornamental Alocasia Through Colchicine and Oryzalin Treatments. Plant Cell, Tissue, and Organ Culture 72:19-25. Thinh N.T. (1997) Cryopreservation of germplasm of vegetatively propagated tropical moconots by vitrification. Doctoral Dissertaion, Kobe University. Thomas T.D., Puthur J.T. (2004) Thidiazuron induced high frequency shoot organogenesis in callus from Kigelia pinnata L. Bot. Bull. Acad. Sinica 43:307-313. Tuia, V. S. (1997) In vitro multiplication of taro (Colocasia esculenta var. esculenta L Schott), M.Agri.: University of the South Pacific. Vasil, V., Vasil I.K., Lu CY (1984) Somatic embryogenesis in long term callus cultures of Zea mays L. (Gramineae). Am. J. Bot. 71:158-161. Viehmannova, I., E.F. Cusimamani, M. Bechyne, M. Vyvadilova, and M. Greplova. (2009) In Vitro Induction of Polyploidy in Yacon (Smallanthus sonchifolius). Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 97(1):21-25. 89 | P a g e


Visser C., Qureshi J.A., Gill R., Saxena P.K. (1992) Morphoregulatory role of thidiazuron substitution of auxin and cytokinin requirement for the induction of somatic embryogenesis in geranium hypocotyl cultures. Plant Physiol. 99:1704-1707. Witjaksono (1997) Development of Protocols for Avocado Tissue Culture: Somatic Embryogenesis, Protoplast Culture, Shoot Proliferation and Protoplasts Fusion. PhD Dissertation University of Florida, Gainesville. 228 p. Witjaksono, Litz R.E. & Grosser J.W. (1998) Protoplast isolation, culture and somatic embryo regeneration in avocado (Persea americana Mill.). Plant Cell Rep 18:235–242. Witjaksono, Litz R.E. & Pliego-Alfaro F. (1999) Somatic embryogenesis of avocado (Persea americana Mill.). In: Jain SM, Gupta PK & Newton RJ (eds.) Somatic Embryogenesis in Woody Plants, Vol 5, 197–214. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht. Xiao B, Huang Y, Tang N, Xiong L. 2007. Over-expression of a LEA gene in rice improves drought resistance under the Weld conditions. Theor Appl Genet. 115:35–46.

90 | P a g e

Prosiding Seminar Nasional Hasil Penelitian Unggulan Bidang Pangan Nabati

Recommend Documents