perpustakaan.uns.ac.id
FULL TEKS
digilib.uns.ac.id
STUDI KERAGAMAN GENUS Canna BERDASARKAN CIRI MORFOLOGI DAN ISOZIM
TESIS
Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Memperoleh Gelar Magister Program Studi Biosain
Oleh: Narwito S900208015
PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Narwito. 2012. Studi Keragaman Genus Canna Berdasarkan Ciri Morfologi dan Isozim. TESIS. Pembimbing I : Prof. Drs. Suranto, M.Sc., Ph.D, II : Prof. Dr. Sugiyarto, M.Si. Biosains, Program Pascasarjana. Universitas Sebelas Maret Surakarta.
ABSTRAK
Tanaman ganyong (Canna spp) adalah tanaman herba tegak, merupakan tanaman penghasil umbi yang dapat digunakan sebagai pengganti makanan pokok. Beberapa species dari populasi yang berbeda memiliki morfologi kompleks, yang dapat menyebabkan masalah dalam pekerjaan taksonomi untuk mengambil keputusan. Tujuan dari penelitian adalah untuk mengetahui keragaman dan hubungan kekerabatan anggota genus Canna berdasarkan data morfologi dan isozim. Penelitian yang dilakukan meliputi pengamatan ciri morfologi dan elektroforesis daun tanaman ganyong untuk memperoleh pita isozim. Analisis data morfologi tanaman diuraikan secara deskriptif meliputi seluruh variabel yang terdiri dari sembilan varian tanaman ganyong yang diperoleh dari wilayah Kabupaten Sukoharjo, data pola pita isozim dianalisis menggunakan program Numerical Taxonomy and Multivariate Analys System versi 202i (NTSYS). Data matrik dihitung berdasarkan koefisien DICE. Klusterisasi (pengelompokan), dilakukan dengan UPGMA (Unweigted Pair Group with Aritmetic Mean) dihitung melalui SHAN. Hasil penelitian menunjukkan bahwa adanya keragaman ciri morfologi sembilan varian tanaman ganyong , pola pita isozim demikian juga. Hubungan kekerabatan paling dekat yaitu Canna hybrid dan Canna qlauca dengan koefisien kemiripan 89 %,sedangkan hubungan kekerabatan terjauh yaitu Canna achira dengan sampel yang lain pada koefisien kemiripan 47%. Enzim esterase menghasilkan 19 pita isozim dan yang mengelompokkan sembilan varian tanaman ganyong ke dalam 4 kelompok.Enzim peroksidase menghasilkan 14 pita isozim dan mengelompokkan sembilan varian tanaman ganyong tersebut ke dalam 3 kelompok.
Kata kunci : Tanaman ganyong, ciri morfologi, isozim, hubungan kekerabatan.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Narwito. 2012. The Diversity study of genus Canna based on morphological characters and isozym. THESIS. Supervisors I : Prof. Drs.Suranto,M.Sc., Ph.D, II : Prof. Dr.Sugiyarto, M.Si. Master of Bioscience Postgraduate Program. Sebelas Maret University Surakarta.
ABSTRACT
Edible Canna is the upright herb plant. It can produce tuber which can to be used as the main food substitute. Some species of different population have the complex morphology which it can cause problem in taxonomy work in taking the decision. The purposes of this research was to determine the diversity and relationship genus Canna based on morphological and isozym. The research conducted in observing morphological and elektrophoretic. The data analysis where described with the morphology of the plant, included all variable has been was observed consist nine varian Canna acquired from district of Sukoharjo. The isozyme band structure data were analyzed used the Numerical Taxonomy and Multivariate Analysis System (NTSYS) program version 2.02i. The matrix data were calculated based on the DICE coefficient. The clustering (grouping) was performed by UPGMA (Unweigted Pair Group With Arithmetic Mean) which were calculated by SHAN. The result showed that there were diversity of morphological , also in the isozym band structure.Where as closest relationship is Canna hybrid and Canna qlauca with similarity coefficient 89% ,where as the farthest was the relationship of Canna achira with the other at similarity coefficient 47% .Esterase enzyme produced 19 isozyme bands and classified the 9 variant of Canna in to 4 group. On the other side , Peroksidase enzyme produced 14 the isozyme bands and classify that Canna variant in to 3 groups
Keywords: Canna spp, morphological character, isozyme,the relationship
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
MOTTO DAN PERSEMBAHAN Percaya pada diri sendiri adalah rahasia utama untuk mencapai sukses. (Emerson)
Pendidikan yang baik tidak menjamin pembentukan yang baik. (Fonttenelle)
Di dunia ini tidak ada namanya kegagalan, yang ada hanyalah kurang kerja keras. (Beta)
Kupersembahkan karya sederhana ini untuk yang tercinta Orang tuaku Istri tercinta Anak-anakku
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR Alhamdulillahi rabbil ‘alamin, segala puji bagi Allah, Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala limpahan rahmat, hidayah, karunia dan kuasa-Nya penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul “Studi Keragaman Genus Canna Berdasarkan Ciri Morfologi dan Isozim”. Nilai penting pada penelitian ini adalah memberi informasi mengenai keragaman dan hubungan kekerabatan genus Canna dan analisis isozim pada sembilan varian tanaman ganyong. Terjadinya variasi tanaman dapat disebabkan oleh faktor lingkungan dan atau faktor genetik. Beberapa kendala yang ada meliputi ekstrasi buffer karena daun tanaman ganyong berlendir dan pengamatan pola pita. Untuk mengatasi ekstrasi buffer maka dilakukan penggerusan berulang kali serta pengamatan pola pita diletakkan di atas kaca dengan sinar lampu dibawahnya sehingga tampak jelas pita yang terbentuk. Dengan segala kerendahan hati penulis mengharapkan masukan, kritik, saran yang membangun untuk perbaikan dan penyempurnaan karya ini agar dapat memberikan manfaat dalam pengembangan ilmu dan teknologi khususnya dalam bidang biologi.
Surakarta, Maret 2012
Penulis,
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
UCAPAN TERIMA KASIH Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah memberikan kemudahan bagi penulis sehingga dapat menyelesaikan tesis dengan judul “Studi Keragaman Genus Canna Berdasarkan Ciri Morfologi dan Isozim”. Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada: 1.
Prof. Dr. Ravik Karsidi, M.S. Rektor Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2.
Direktur Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta Bapak Prof.Dr.Ir. Ahmad Yunus, M.S., yang telah memberikan bimbingan, motivasi, dan fasilitas selama Penulis mengikuti pendidikan di Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta serta selaku pembimbing 1 yang telah memberikan masukan dan saran untuk kesempurnaan tesis.
3.
Bupati Sukoharjo Bapak H. Wardoyo Wijaya SH, MH., yang telah memberikan izin kepada Penulis untuk menempuh pendidikan magister di Universitas Sebelas Maret.
4.
Ketua Program Studi Biosains Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta Bapak Prof. Dr. Sugiyarto, M.Si, yang senantiasa memberikan dorongan moril dan bimbingan selama Penulis mengikuti perkuliahan di Program Studi Biosains Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta.
5.
Bapak . Prof. Drs. Suranto, M.Sc., Ph.D., selaku Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan arahan dan saran untuk kesempurnaan tesis ini.
6.
Bapak Prof. Dr. Sugiyarto, M.Si., selaku Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, arahan, dan saran untuk kesempurnaan tesis ini.
7.
Segenap staf dosen dan pengajar yang telah memberikan materi perkuliahan yang menunjang kelancaran penelitian.
8.
Kepala Dinas Pendidikan Nasional Sukoharjo, yang telah memberikan izin Penulis untuk menempuh pendidikan magister di Universitas Sebelas Maret.
9.
Rahmadi, S.Pd., selaku Kepala SMP Negeri 7 Sukoharjo yang telah memberikan izin Penulis untuk
menempuh pendidikan magister di
Universitas Sebelas Maret. 10. Istri dan anak-anakku untuk dorongan dan semangatnya.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
11. Mas Untung Maryanto, sub lab pemuliaan tanaman Fakultas Kehutanan Universitas Gajah Mada Yogyakarta, atas segala bantuan yang telah diberikan selama Penulis menganalisis isozim tanaman ganyong. 12. Mas Rosyid atas segala bantuan yang telah diberikan selama Penulis menempuh pendidikan pendidikan di Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta. 13. Mas Sentot Budoyo, mas Trimanto, mbak Banati Rahmawati, mbak Nurmiyati, untuk segala ketulusan dan kebersamaan yang telah kita bangun untuk penyelesaian tesis ini. 14. Teman-teman seangkatan dan seperjuangan di Kampus Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta. 15. Semua pihak yang tidak dapat Penulis sebutkan satu persatu yang telah memberikan bantuan dalam penyelesaian tesis ini. Penulis
menyadari
bahwa
karya
ini
masih
perlu
mendapatkan
penyempurnaan. Segala bantuan, kritik, saran dan berbagai masukan senantiasa penulis harapkan. Semoga segala bantuan dan kebaikan yang diberikan kepada Penulis senantiasa menjadi amal baik demi kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi di Indonesia, Amin.
Surakarta, Maret 2012 Penulis
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
JUDUL ……………………………………………………………………….
i
PENGESAHAN PEMBIMBING ………………………………………. …...
ii
PENGESAHAN TIM PENGUJI ……………………………………….. …...
iii
PERNYATAAN ORISINALITAS ……………………………………………
iv
ABSTRAK ………………………………………………………………. ……
v
ABSTRACT …………………………………………………………………..
vi
MOTTO DAN PERSEMBAHAN …………………………………………..
vii
KATA PENGANTAR ……………………………………………………….
viii
UCAPAN TERIMA KASIH …………………………………………………
ix
DAFTAR ISI …………………………………………………………………
xi
DAFTAR TABEL …………………………………………………………...
xiii
DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………..…..
xiv
DAFTAR LAMPIRAN ………………………………………………………
xv
DAFTAR SINGKATAN …………………………………………………….
xvi
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah ……………………………………..
1
B. Rumusan Masalah ……………………………………………
3
C. Tujuan Penelitian ……………………………………………..
4
D. Manfaat Penelitian ……………………………………………
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN KERANGKA KONSEP PENELITIAN A. Taksonomi Tanaman Ganyong (Canna spp) ……………….
5
B. Morfologi Tanaman Ganyong (Canna spp) ………………..
6
C. Analisis Isozim …………………………………………………
10
D. Kerangka Berfikir ………………………………………………
17
E. Hipotesis ………………………………………………………..
20
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB III METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian ………………………………….
21
B. Alat dan Bahan ……………..……………………………………
21
C. Cara Kerja ……………………………………………………….
22
D. Analisa Data ……….…………………………………………….
28
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Identifikasi data morfologi genus Canna yang terdiri dari sembilan varian tanaman ganyong …………..………………
30
B. Pola pita isozim genus Canna yang terdiri dari sembilan varian tanaman ganyong ……………………………….……..
35
C. Hubungan kekerabatan data morfologi dan isozim genus Canna ……………………………………………………..
43
BAB V PENUTUP A. Kesimpulan ……………………………………………………...
47
B. Saran …………………………………………………………….
47
DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………………
48
LAMPIRAN-LAMPIRAN …………………………………………………….
51
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Komposisi larutan extract buffer yang digunakan………………..
24
Tabel 2. Komposisi larutan gel polyacrilamide ……………………………..
25
Tabel 3. Bahan-bahan buffer tank …………………………………………..
27
Tabel 4. Ciri morfologi sembilan varian tanaman ganyong …. …………….
31
Tabel 5. Pembagian kelompok sembilan varian tanaman ganyong pada jarak kemiripan kurang dari 0,80 atau kemiripan kurang dari 80% ……………………………………………………………………
39
Tabel 6. Pembagian kelompok sembilan varian tanaman ganyong pada jarak kemiripan kurang dari 0,80 atau kemiripan kurang dari 80% ……………………………………………………………………
42
Tabel 7. Perbandingan ciri morfologi genus Canna yang terdiri dari sembilan varian ………………………………………………………
commit to user
43
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.
Skema kerangka berfikir ………………………………………...
Gambar 2.
Hasil elektroforesis untuk enzim esterase dari sampel daun ………….…………………………………………………….
Gambar 3
41
Dendogram hubungan kekerabatan genus Canna berdasarkan data morfologi …..………………………………...
Gambar 7.
40
Dendogram dari sembilan varian tanaman ganyong berdasarkan enzim peroksidase …………………………………
Gambar 6
38
Hasil elektroforesis untuk enzim peroksidase dari sampel daun ……………………………………………………………….
Gambar 5.
36
Dendogram dari sembilan varian tanaman ganyong berdasarkan enzim esterase …………………………………….
Gambar 4
19
45
Dendogram hubungan kekerabatan genus Canna berdasarkan data morfologi dan pola pita isozim ……………...
commit to user
46
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Tanaman ganyong………………………………………………
51
Lampiran 2. Daun tanaman ganyong ……………………………………….
52
Lampiran 3. Bunga tanaman ganyong ………………………………………
53
Lampiran 4. Biji tanaman ganyong…………………………………………..
54
Lampiran 5. Cara kerja analisis isozim ……………………………………..
55
Lampiran 6. Foto pola pita isozim esterase………………………………..
58
Lampiran 7. Foto pola pita isozim peroksidase……………………………
59
Lampiran 8. Data biner ciri morfologi genus Canna ………………………
60
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR SINGKATAN
Cm
: Centi meter
Cb
: Canna bonfire
Ce
: Canna edulis
Cc
: Canna coccinea
Cq
: Canna qlauca
Ch
: Canna hybrid
Ca
: Canna achira
Cp
: Canna pretoria
Cg
: Canna generalis
Cp
: Canna compacta
DNA
: Deoxiribonucleic acid
Ditejen Deptan
: Direktorat jendral Departemen pertanian
Dpl
: Diatas permukaan laut
EST
: Esterase
o
: Derajat celcius
L
: Liter
Mm
: Millimeter
Mg
: Miligram
P
: Probabilitas
PRX
:Peroksidase
PH
: Tingkat keasaman
RF
: Relative value to the bromophenol blue Front
Sig
: Signifikansi
SDS
: Sodium Dodecy l Sulphate
TEMED
: N-N-N”-Tetramethylethylenediamine
Tris
: Tris (hydroxymethyl) aminomethane
UPGMA
: Unweighted Pair Group With Arithmetic Mean
µl
: Mikroliter
µm
: Mikrometer
c
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Tanaman ganyong (Canna spp), merupakan tanaman herba tegak, tinggi 0,5 – 2 m, merupakan jenis tanaman umbi yang mempunyai potensi dan prospek untuk dikembangkan di Indonesia. Tanaman ganyong (Canna spp) berasal dari Amerika Selatan, tetapi tanaman ini telah tersebar dari Sabang sampai Merauke. Terutama di Jawa Tengah, Jawa Timur, dan Bali tanaman ini telah dikembangkan penduduk. Nama lokal ganyong berbeda – beda tergantung daerahnya. Ganyong hutan (Melayu), hosbe (Batak), ganyol leuweung (Sunda), tasbhi (Madura), milu – milu (Bali), kela, kontas, totombe, wuro (Minahasa), sedangkan nama Internasional ganyong adalah Quensland arrowroot (Rahmat Rukmana, 2000). Tanaman ini cukup potensial sebagai sumber karbohidrat. Hasilnya selain dapat digunakan untuk penganekaragaman menu rakyat, juga mempunyai aspek yang penting sebagai dasar industri. Diantara tanaman pangan sebagai sumber karbohidrat, terdapat beberapa jenis yang memiliki setara dengan beras, misalnya: Garut (Maranta arundinaceae L) atau Ubi kayu (Manihot utilisima), sehingga tanaman ini potensial mensubtitusikan beras / gandum. Tidak banyak yang menyadari bahwa penanaman dan pemeliharaan komoditi ini relatif sangat mudah dan memiliki tingkat produksi yang tinggi. Ubi kayu mampu menghasilkan 36 – 60 ton per hektare, garut 40
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ton per hektare, ganyong 30 ton per hektare dan sukun 30 ton per hektare (Suhartiningsih, 2008). Sumber daya hayati umbi – umbian yang beraneka ragam jenisnya di Tanah Air ini belum dimanfaatkan secara optimal untuk memenuhi kecukupan pangan, khususnya sebagai sumber karbohidrat. Selain ubi kayu dan ubi jalar, sebenarnya Indonesia mempunyai banyak umbi – umbian yang lain, seperti talas, uwi,dan lain lain, tetapi data luas tanam maupun produksi tidak tersedia. Mengingat banyaknya manfaat dari umbi – umbian ini, dalam memperkuat cadangan makanan masyarakat miskin maka untuk masa mendatang ketersediaan data berbagai komoditas umbi – umbian tersebut perlu disediakan, sebagai dasar untuk merumuskan program pengembangan komoditas yang bersangkutan. Terdapat variasi antar populasi pada tanaman ganyong (Canna spp), terutama yang jelas dapat dibedakan pada daun dan bunga. Adanya variasi ini adalah hasil interaksi antara faktor lingkungan dan genetik selama siklus hidupnya. Tetapi berapa besar pengaruh yang berperan terhadap variasi morfologi adalah sulit untuk dipastikan walaupun tehnik eksperimen untuk merunut telah dikembangkan. Teknik eksperimen tersebut misalnya : 1. Transplan Eksperimen, 2. Teknik Eksperimen Modern. Teknik transplan eksperimen ini dapat dilakukan melalui pemindahan tanaman dari habitat aslinya ke habitat yang baru (green house / glass house, paranet), dengan atau tanpa di treatmen oleh kondisi lingkungan yang baru.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Variasi dalam populasi dapat dipelajari melalui pengamatan morfologi, namun metode ini memiliki banyak keterbatasan, mengingat sejumlah ciri yang di analisis, disamping adanya plastisitas fenotip dan pengaruh lingkungan. Kalau sejumlah tanaman dari beberapa populasi dilakukan transplan,
ternyata
terjadi
perubahan
morfologi,
maka
kemungkinan
lingkungan telah ikut menentukan terjadinya plastisitas morfologi. Tetapi apabila setelah di transplan, tanaman dari setiap populasi tersebut masih menunjukkan keanekaragaman maka dalam hal ini faktor genetik yang mungkin berperan lebih besar. Berkaitan dengan kemajuan teknologi maka analisis terhadap tumbuhan lebih cenderung melalui pendekatan unsur genetik dari pada analisis deskriptif (berbentuk daftar tumbuhan, hewan atau mikroorganisme) yang sewaktu – waktu berubah. Oleh karena itu pendekatan penelitian seperti Isozim elektroforesis, kromosom, dan DNA mutlak diperlukan (Sudarmono, 2006). Bertalian dengan faktor yang memungkinkan terjadinya variasi pada species tertentu, pada tumbuhan ganyong telah ditemukan variasi bunga, maka kemungkinan terjadinya variasi yang lain menarik untuk diteliti.
B. Perumusan Masalah Berdasarkan
latar
belakang
permasalahan :
commit to user
di
atas,
dapat
dirumuskan
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
1. Bagaimanakah keragaman genus Canna yang terdiri dari sembilan varian berdasarkan data morfologi? 2. Bagaimanakah keragaman genus Canna yang terdiri dari sembilan varian berdasarkan pola pita isozim? 3. Bagaimanakah hubungan kekerabatan genus Canna
yang terdiri dari
sembilan varian berdasarkan data data morfologi dan pola pita isozim?
C. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah : 1. Mengetahui keragaman genus Canna yang terdiri dari sembilan varian berdasarkan data morfologi. 2. Mengetahui keragaman genus Canna yang terdiri dari sembilan varian berdasarkan pola pita isozim. 3. Mengetahui hubungan kekerabatan genus Canna
yang terdiri dari
sembilan varian berdasarkan data morfologi dan pola pita isozim.
D. Manfaat Penelitian Dari penelitian ini diharapkan dapat mempunyai manfaat, yaitu : Membedakan sifat variasi morfologi dan pola pita isozim pada genus Canna yang terdiri dari sembilan varian, sehingga dapat dijadikan sebagai dasar untuk pemuliaan tanaman. Hal ini diharapkan dapat digunakan dalam upaya pemenuhan kebutuhan manusia terutama dalam hal bahan baku pangan alternatif.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN KERANGKA KONSEP PENELITIAN
2.1 Taksonomi Tanaman Ganyong (Canna spp) Tentang asal usul tanaman ganyong (Canna spp) terdapat keterangan yang bervariasi, diantaranya menyebutkan berasal dari India Barat, Sri Langka maupun Amerika Tropis, ahli botani memastikan bahwa sentrum asal tanaman ganyong (Canna spp) adalah Amerika Selatan yaitu daerah Peru, Ekuador dan Bolivia. Orang – orang Amerika memanfaatkan rhizomanya yang masih muda sebagai sayuran dan kadang – kadang digunakan sebagai pencuci mulut (Rukmana, 2000). Sekarang tanaman ganyong (Canna spp) telah menyebar luas di Asia, Paifik, dan Australia. Di Queensland (Australia), tanaman ganyong (Canna spp) telah diusahakan secara besar – besaran untuk diambil patinya. Pembuatan tepung ini telah diusahakan di pabrik dan tepungnya disebut “Queensland arrowroot” (Lingga, 1986). Taksonomi tanaman ganyong (Canna spp) (Steenis 1992) adalah sebagai berikut : Divisi
: Spermatophyta
Sub Divisi
: Angiospermae
Kelas
: Monocotyleldoneae
Ordo
: Zingiberales
Famili
: Cannaceae
Genus
: Canna
Spesies
: Canna edulis Kerr
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Di alam banyak ditemukan tanaman ganyong (Canna spp) yang beranekaragam, perbedaan yang jelas dapat dilihat pada warna daun dan bunga.
2.2 Morfologi Tanaman Ganyong (Canna spp) Bentuk tanaman ganyong (Canna spp) adalah berumpun dan merupakan tanaman herba, semua bagian vegetatif yaitu batang, daun serta kelopak bunganya sedikit berlilin, umbi yang telah cukup dewasa, daun dan batang mulai mengering. Tinggi tanaman ganyong (Canna spp) antara 0,9 – 1,8 meter. Bahkan di Quesland dapat mencapai 2,7 meter. Sedang di Jawa, tinggi tanaman ganyong umurnya 1,35 – 1,8 meter. Apabila di ukur lurus, maka panjang batang bisa mencapai 3 meter. Panjang batang dalam hal ini di ukur dari ujung tanaman sampai ujung rhizoma atau yang sering disebut dengan umbi (Ditjen. Deptan 2008). Apabila diperhatikan ternyata warna batang, daun, pelepah daun dan sisik umbinya sangat beragam. Adanya perbedaan warna ini menunjukkan varietasnya. 1. Daun Tanaman ganyong (Canna spp) daunnya lebar dengan bentuk elips memanjang dengan bagian pangkal ujungnya agak runcing. Panjang daun 15 – 60 cm, sedang lebarnya 7 – 20 cm di bagian tengahnya terdapat tulang daun yang tebal. Warna daun beragam dari
commit to user
hijau
muda
sampai
hijau
tua.
Kadang
bergaris
ungu
atau
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
keseluruhannya ungu. Demikian juga dengan pelepahnya ada yang berwarna ungu dan hijau. 2. Bunga Ukuran bunga tanaman ganyong (Canna spp) yang biasa diambil umbinya relative lebih kecil bila dibandingkan dengan bunga ganyong yang lain, misalnya: Canna hybrid, Canna indica, Canna coccina dan lain – lain. Warna
bunga
ganyong
ini
adalah
merah
orange
dan
pangkalnya kuning dengan benang sari tidak sempurna. Jumlah kelopak bunga ada 3 buah dan masing – masing panjangnya 5 cm. 3. Buah Tanaman ganyong (Canna spp) juga berbuah. Buah terdiri dari 3 ruangan yang berisi biji berwarna hitam sebanyak 5 biji per ruang. 4. Umbi Tanaman ganyong (Canna spp) berumbi besar dengan diameter antara 5 – 8,75 cm dan panjangnya 10 – 15 cm, bahkan bisa mencapai 60 cm. Bagian tengahnya tebal dan dikelilingi berkas – berkas sisik yang berwarna ungu atau coklat dengan akar serabut tebal. Bentuk umbi beraneka ragam.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
Faktor-faktor
digilib.uns.ac.id
yang
Mempengaruhi
Pertumbuhan
Tanaman
Ganyong (Canna spp ) A . Iklim Tanaman ganyong (Canna spp) mempunyai daya penyesuaian (adaptasi) yang luas terhadap lingkungan tropis .Tanaman
ini
dapat
tumbuh
didataran
rendah
sampai
pegununungan. Pertumbuhan dan produksi ganyong yang optimum pada daerah dengan ketinggian dibawah 1000 dpl. Kondisi iklim yang ideal untuk tanaman ganyong adalah pada suhu 28 c –32 c, kelembaban udara (RH) 50% -80% dengan curah hujan 1.120 mm per tahun (Rukmana 2000) B. Tanah Setiap tanaman memang menghendaki jenis – jenis tanah tertentu. Tidak demikian halnya dengan tanaman ganyong (Canna spp), yang dapat tumbuh pada berbagai jenis tanah. Hanya pada jenis tanah liat berat sajalah tanaman akan tumbuh kurang baik, karena sistem drainase pada tanah jenis ini biasanya jelek. Bila terpaksa harus ditanam pada jenis tanah ini, maka drainasenya harus dibuat memadai. Apabila ingin mendapatkan hasil yang optimal, maka sebaiknya ganyong ditanam pada tanah – tanah lempung pasir yang kaya humus ( ditjentan deptan, 2008 )
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Budi daya Tanaman Ganyong (Canna spp) Tanaman ganyong (Canna spp) umumnya diperbanyak secara vegetatif yaitu dengan rhizoma dan tunas. Bibit yang digunakan adalah rhizoma yang memiliki 1 – 2 mata tunas sehat. Bibit ini diperoleh pada waktu panen, yaitu dengan mengambil bagian ujung umbi yang masih muda. Bagian ini kurang baik untuk dijadikan tepung karena kadar patinya sangat rendah ( Rukmana 2000 ) Hama dan Penyakit Tanaman ganyong (Canna spp) adalah tanaman yang relatif bebas dari serangan hama dan penyakit. Walaupun demikian di daerah – daerah yang telah membudidayakan ganyong secara intensif, sering ditemui hama dan penyakit misalnya belalang. Akibat kerusakan hama ini sebenarnya tidak secara langsung, tetapi merupakan sekunder. Belalang biasanya menyerang tanaman dengan memakan daun – daun ganyong, dengan demikian jumlah permukaan daun berkurang
akibatnya
fotosintesis
berkurang,
dan
akibatnya
pembentukan umbipun terhambat. Untuk mengatasi dapat dilakukan pemberantasan secara kimiawi, dengan insektisida Agrothion50, dosis 0,6 – 2 l/ha. Hama yang lain yaitu Agrotis spp ( Ulat Tanah ), ulat ini terutama menyerang tanaman muda yaitu bagian batang dan tangkai daun, akibatnya tanaman rebah. Kerusakan semacam ini dapat mengakibatkan kerugian yang berarti, karena tanaman muda tersebut bisa mati. Cara
commit to user pemberantasan dengan kultur teknis, yaitu dengan pembersihan
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
rerumputan di sekitar tanaman. Pemberantasan secara kimiawi dengan insektisida Dursban 20% E.C, Hostathion 40% E.C. Hama yang menyerang hasil panenan yaitu Calopodes ethlius dan Cobalus cannae, penyakinya Fusarium spp, Puccinia spp dan Rhizoctina spp, akibatnya umbi bercendawan dan busuk. Untuk menghindarinya, umbi janganlah diletakkan pada tempat yang lembab. ( Ditjentan deptan, 2008 ) Pemanenan Sebagai patokan yang pasti, umbi dianggap dewasa apabila telah ditandai dengan mengeringnya batang dan daun – daun tanaman. Cara pencabutan apabila batang tanaman ganyong belum rapuh, bila telah rapuh dapat dilakukan dengan cara mencongkelnya dengan tongkat besi, kayu dan sejenisnya.
2.3 Analisis Isozim Isozim pertama kali dideskripsikan oleh RL. Hunter dan Clement Market pada tahun 1957 yang didefinisikan sebagai berbagai varian yang sama enzim yang memiliki fungsi yang sama dan hadir dalam individu yang sama (Houghton, 2007). Definisi mencakup (1) varian yang berbeda dari produk gen sehingga mewakili berbagai loci (digambarkan sebagai isozim) dan (2) enzim yang berbeda dari produk yang sama allel gen (digambarkan sebagai allozim).
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Isozim adalah enzim yang merupakan produk langsung dari gen, terdiri dari berbagai molekul aktif yang
mempunyai struktur kimia
berbeda tetapi mengkatalis reaksi yang sama. Enzim merupakan protein biokatalisator untuk proses – proses fisiologis tanaman yang pengadaan dan pengaturannya dikontrol secara genetik (Shannon, 1968 dalam Cahyarini 2004). Penggunaan penanda isozim mempunyai kelebihan karena isozim diatur oleh gen tunggal dan bersifat kodominan dalam pewarisan, bersegresi secara normal menurut nisbah Mendell, kolinier dengan gen dan merupakan produk langsung gen, penanda ini bersifat stabil karena tidak dipengaruhi oleh faktor lingkungan, lebih cepat dan akurat berproduksi (Sudiarto dan Sukmadjaja, 2001). Isozim memiliki beberapa karakteristik dan keuntungan, antara lain : 1) Produk dari alel yang berbeda bergerak pada posisi yang berbeda dalam gel, 2) Alel yang berbeda biasanya diwariskan secara kodominan, bebas dari epistasis, sehingga individu homozigot dapat dibedakan dari heterozigot, 3) Seringkali posisi pita merupakan produk dari suatu lokus, sehingga memungkinkan untuk mendeteksi jumlah gen yang mengkode suatu enzim dengan menganalisis pola pita dari enzim tersebut, 4) Peralatan dan bahan yang diperlukan relatif tidak terlalu mahal dan percobaan dapat dilakukan dengan mudah di labotarium, 5) Jumlah sampel yang banyak dapat dianalisis dengan waktu singkat, dan 6) Dapat dilakukan pada fase bibit, sehingga dapat menghemat, tempat maupun waktu ( Hadiati , 2002 )
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Analisis isozim merupakan metode yang ekonomis dan efektif untuk mengetahui terjadinya rekombinai gen dan kromoson. Isozim digunakan sebagai marker genetik untuk mengamati rekombinasi dan segregasi karakter kualitatif dan kuantitatif.
Analisis isozim merupakan
metode yang efisien untuk mengetahui genetik tanaman dalam pelestarian sumber alam dan pengelolaannya (Karcicio, 2003). Chen et al (2006) mengatakan bahwa beberapa peneliti juga menggunakan data isozim untuk
mengukur
jarak
genetik,
keragaman
geenetik,
sistematik,
mengkonfirmasi hybrid, dan finger printing kultivar. Isozim adalah bentuk – bentuk enzim yang berbeda secara fisik dapat dipisahkan, terdapat dalam berbagai tipe sel atau kompartemen sub seluler . Isozim lazim ditemukan didalam serum dan jaringan semua vertebrata, insekta, tumbuhan dan organism uniseluler Jenis dan jumlah enzim pada masing – masing organism berbeda – beda. Jaringan yang berbeda juga dapat mengandung isozim yang berbeda, dan semua isozim mempunyai afinitas yang berbeda – beda terhadap substrat
(Murray,
1999). Fungsi utama isozim adalah sebagai konrtrol dalam aktivitas metabolism didalam sel. Frekkuensi perbedaan isozim ada pada organela yang berbeda pada sel tumbuhan (Goodwin, 1983). Isozim dapat digunakan sebagai penanda genetik untuk mempelajari keanekaragaman antar individu dalam satu populasi serta mengidentifikasi varietas dan hibridanya (Hunter, 1981).
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Penggunaan
pola
pita
isozim
merupakan
salah
satu
pendekatan untuk mengetahui jarak genetik dan hubungan kekerabatan tanaman. Hal ini dilakukan oleh Cahyarini (2004) pada penelitiannya terhadap beberapa varietas lokal kedele di Jawa, sedangkan Vihara (2005) pada
tanaman
duku.
Analisis
izosim
juga
digunakan
untuk
mengkarakterisasi struktur genetik kultivar Solanum tuberosum ssp. Andigena (Huaman, 2000). Analisa
isozim
berguna
untuk
identifikasi
dan
mengkarakterisasi tanaman yang harus diketahui terlebih dahulu untuk penelitian. Contohnya, untuk mempelajari pengaruh suhu terhadap pembungaan. Untuk identifikasi tanaman yang lebih jelas dilakukan analisis isozim (Degani at al 1986). Identifikasi kultivar dengan memanfaatkan data analisis isozim membuktikan dapat konsisten atau sama dengan identifikasi secara morfologi, dan sebaik penanda fiisiologinya. Meskipun penanda morfologi dan fisiologi dapat untuk identifikasi kultivar, namun dipertimbangkan analisis isozim adalah esensial ketika penanda morfologi dan fisiologi tidak cukup / kurang memadai. Terlebih lagi isozim dimana produk gen langsung dan secara relatif tidak dipengaruhi oleh lingkungan, sehingga hal itu lebih cocok daripada penanda morfologi saja (Degani at al , 1986). Peroksidase (PRX) adalah enzim oksidoreduktase, yang berperan untuk oksidfasi substrat sambil mereduksi H2O2 menjadi H2O. Rothe (1994) mengatakan bahwa isozim peroksidase tersebar luas khususnya pada tanaman commit dan terdapat to user dalam jumlah banyak, dengan
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
adanya hydrogen peroksida (H2O2) mengkatalisa oksidasi fenol (AH2) dan aromatic amines (AH2) sesuai reaksi berikut : Enzim-H2O2 + AH2 Aktivitas
enzim + A +2H2O isozim
peroksidase
mudah
dideteksi
karena
ktivitasnya yang luar biasa pada jaringan. Bahkan isozim peroksidase masih dapat dideteksi tanaman padi berumur 110 hari setelah sebar (Ito, 1991). Bahan yang dapat digunakan untuk analisis ini antara lain akar, batang, daun atau bijinya. Analisis isozim peroksidase telah digunakan oleh beberapa peneliti dalam pengujian terhadap beberapa tanaman
antara
lain: padi (Ito, 1991) ; jeruk besar (Purwanto, dkk., 2002) ; Ranunculus (Suranto, 2001) ; Ananas comosus (L.) Merr. (Hadiati, 2003); kedelai (Cahyarini, 2004); Lansium dometicum Coor (Vihara, 2005); Ttribus alpianae (Lestari, 2005). Esterase (EST) pada tanaman merupakan enzim hidrolitik yang berfungsi melakukan pemotongan ester sederhana pada asam organik, asam anorganik alkohol dan fenol serta mempunyai berat molekul rendah dan mudah larut (Subronto, 1986 dalam Cahyarini, 2004). Bahan yang dapat digunakan untuk analisis isozim esterase antara lain
akar,
batang atau daunnya. Para peneliti juga telah banyak menggunakan analisis isozim esterase untuk mengkaji sifat genetik makhluk hidup antara lain dilakukan pada: padi (Iskandar, 1992); manggis (Mansyah, 1999); Ranunculus (Suranto,2001); jeruk besar (Purwanto, 2002); Achatina varigata (Novianto, 2004); kedelai (Cahyarini,2004); Lansium domesticum Coo; (Vihara, 2005); Tribus alpinae (Lestari, 2005). Tehnik percobaan commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
secara modern pada taksonomi tanaman sekarang dipercayai mempunyai akurasiyang lebih tepat dari pada taksonomi klasik /ortodok dalam pengelompokan / klasifikasi. Data yang digunakan tidak hanya berdasarkan dari karakter morfologi, tetapi bukti tambahan lain seperti serbuk sari dan kromosom juga diambil untuk pertimbangan, sebab kenyataannya mereka menyediakan kontribusi besar dalam membantu para ahli taksonomi. beberapa pekerjaan taksonomi pada waktu sekarang menjadi lebih signifikan maju setelah diterapkan teknik elektroforesis ( Suranto, 2002 ). Teknik
elektroforesis
ini
dapat
digunakan
untuk
analisis
isozim.
Elektroforesis memiliki peran yang penting dalam evaluasi secara kuantitatif dan pengelolaan sumber genetik ( Karcicio , 2003 ) Elektroforesis adalah suatu cara pemisahan dalam suatu larutan atas dasar proses perpindahan partikel – partikel bermuatan karena pengaruh medan listrik. Molekul – molekul biologis yanga bermuatan listrik dalam larutan akan bergerak kearah elektrode yang polaritasnya berlawanan dengan muatan molekul. Pemisahan degan molekul – molekul dengan muatan yang berbeda merupakan prinsip yang digunakan dalam elektroforesis ( Nur dan Adijuwana 1997 ). Isozim dapat dipisahkan dengan menggunakan metode elektroforesis dan hasilnya berupa zimogram pola pita. Zimogram hasil elektoforesis bercorak khas sehingga dapat digunakan sebagai ciri fenotipe untuk mencerminkan pembeda genetik. Pada elektoforesis, gel sangat cocok dan digunakan secara luas untuk tujuan taksonomi tanaman. commit to userPada umumnya gel yang sering
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
digunakan adalah pati dan poliakrilamid. Sistem gel elektroforesis, berhasil digunakan
untuk
memisahkan
protein.
Gel
pati
sebagai
media
elektroforesis mempunyai kelebihan pada resolusi komponen serum 20 – 25 dapat diakui sebagai perbandingan terhadap 5 – 6 komponen dengan metode konvensional. Kemudian teknik – teknik pada tahun – tahun terakhir sangat diuntungkan dengan dikenalkannya gel poliakrilamid, yang digunakan dengan metode khusus untuk elektroforesis. Gel poliakrilamid adalah media terbaik untuk memisahkan pita – pita protein dalam jumlah besar dan paling jelas dari pada selulosa asetat untuk kertas. Persentase poliakrilamid dalam media elektroforesis yang sering digunakan adalah 7% biasanya dalam buffer tris – glisin pada pH 8,1. Pada kasus
- kasus
tertentu, perbandingan antara poliakrilamid dan pH bervariasi. Poliakrilamid menarik
para
taksonomis
yang
tertarik
dengan
protein
terhadap
kemotaksonomi menggunakan elektroforesis, dan elektroforesis mencakup bidang yan luas pada tanaman tingkat tinggi ( Suranto, 2002 ). Gel poliakrilamid digunakan untuk elektroforesis dengan enam sistem enzim yaitu PRX (peroksidase) PGM (phosphoglucomutase), ADH (alcohol), MDH (malate dehidrogenase), SKDH (shikimatedehydrogenase), GPI (glucose phosphateisomerase) (Hadiati, 2002). Pemilihan bahan yang akan digunakan dalam elektroforesis merupakan hal yang sangat penting. Isozim tertentu dijumpai pada jaringan khusus, seperti pada bagian tertentu dari sel, atau mungkin pada tingkat perkembangan yang dari siklus hidup tanaman. Dari alasan tersebut maka pemilihan tipe jaringan dan tingkat perkembangan tanaman yang sama
commit to user
studi isozim merupakan hal perlu diperhatikan. Sebagai contoh yang
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
digunakan adalah daun – daun yang diperkirakan berukuran
(dimensi)
sama, posisi sama pada batang atau tangkai, dan diambil ketika fase pertumbuhan yang sama pada musim tersebut (Concle, 1982). Daun adalah jaringan yang paling tepat untuk analisis isozim. Meskipun jaringan lain seperti kotiledon, batang muda, daun tua dan jaringan buah dapat digunakan. (Arulsekar, 1982).
2.4 Kerangka Berfikir Plasma nutfah tanaman ganyong (Canna spp) merupakan bahan genetik yang memilki nilai guna, baik secara nyata maupun yang masih berupa potensi. Wilayah Indonesia yang membentang luas dengan kodisi
geografi
dan
ekologi
yang
bervariasi
telah
menciptakan
keanekaragaman plasma nutfah tersebut telah memberikan peluang untuk mendapatkan manfaat yang tinggi pula. Dengan tingginya keanekaragaman plasma nutfah, maka terbuka peluang yang besar pula bagi upaya mencari dan memanfaatkan sumber-sumber gen penting yang ada untuk program pemuliaan. Oleh karena itu, tingginya keanekaragaman plasma nutfah memiliki
aspek
yang
sangat
penting
untuk
dipertahankan.
(Hakim
Kurniawan,2004) Suatu kenyataan yang selama ini terjadi, kegiatan penduduk yang terus meningkat di berbagai aspek kehidupan telah menimbulkan dampak negatif terhadap kelestarian plasma nutfah melalui hilangnya habitat, eksploitasi secara berlebihan tanpa diikuti dengan upaya reklamasi, pengaruh polusi, kebakaran, bencana alam, dan sebagainya.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Semakin intensifnya penggunaan varietas-varietas unggul baru tanaman pertanian tanpa diimbangi dengan upaya mempertahankan penggunaan varietas-varietas lokal (land race) juga telah menambah percepatan terjadinya erosi genetic plasma nutfah. Keadaan tersebut makin bertambah parah dengan masih tingginya kegiatan pengambilan serta pertukaran materi plasma nutfah secara ilegal. Untuk mengurangi atau bahkan mencegah terjadinya erosi genetik yang makin meningkat terhadap plasma nutfah tersebut, maka perlu diberikan perhatian yang lebih besar terhadap plasma nutfah yang ada, terutama dalam hal ini adalah varietas-varietas lokal tanaman pertanian. Perhatian tersebut diberikan melalui upaya pengelolaan plasma nutfah secara optimal dalam bentuk kegiatan inventarisasi (koleksi), pendataan (dokumentasi) dan pelestarian (konservasi). Selanjutnya guna meningkatkan nilai guna dari materi plasma nutfah, perlu diikuti dengan upaya identifikasi karakter karakter penting melalui kegiatan karakterisasi dan evaluasi secara sistematis dan berkelanjutan sehingga akan memudahkan dalam upaya pemanfaatannya. Di lapangan ditemukan indikasi variasi tanaman ganyong (Canna spp) yang dibudidayakan oleh masyarakat. Keanekaragaman karakter yang secara morfologi tampak nyata adalah warna dan ukuran daun serta bunga. Studi variasi ganyong varietas tanaman ganyong (Canna spp) dilakukan dengan pendekatan morfologi, dan analisis pola pita isozim.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Data yang diperoleh meliputi data kualitatif dan kuantitatif. Data kuantitatif dianalisis menggunakan program SPSS,data kualitatif dengan analisis isozim. Hasil analisis tersebut diperoleh karakter morfologi varian tanaman ganyong (Canna spp) yang diuji. Secara singkat skema kerangka berfikir tersebut terlihat sebagai berikut :
Ditemukan indikasi variasi tanaman ganyong (Canna spp)
Eksplorasi dan penelitian terhadap tanaman ganyong (Canna spp)
Koleksi sampel genus Canna terdiri dari sembilan varian
Studi variasi morfologi
Analisis pola pita isozim
Variasi fenotif yang di dukung variasi genotif
Informasi di bidang pemuliaan tanaman
Gambar 1. Skema kerangka berfikir
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
2.5 Hipotesis Berdasarkan sifat – sifat variasi yang dimiliki tanaman ganyong (Canna), maka hipotesis yang peneliti ajukan adalah : 1. Ada keragaman ciri morfologi dan pola pita isozim genus Canna . 2. Ada hubungan kekerabatan genus Canna berdasarkan ciri morfologi dan isozim.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB III METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret 2009 sampai dengan Juli 2009. Penanaman dan pengamatan genus Canna dilaksanakan di tempat tinggal
peneliti
di
Kabupaten
Sukoharjo.
Analisis
pola
pita
isozim
dilaksanakan di Sub Lab Pemuliaan Tanaman Fakultas Kehutanan UGM Yogyakarta. B. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan untuk karakter morfologi a. Alat untuk karakterisasi morfologi Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah: Alat tulis, mistar, alat fotografi, scanner, sprayer, buku morfologi tumbuhan karangan Gembong Tjitrosoepomo (2003) sebagai buku penunjang dalam karakterisasi morfologi tanaman. b. Bahan dan alat yang digunakan untuk analisis isozim 1. Bahan kimia untuk analisis isozim Bahan kimia untuk analisis isozim adalah akuadest, aseton (Merck), O-diansidin, fast blue BB salt (Sigma), α-naphtol asetat, buffer phospat,
buffer
asetat,
hydrogen
peroksida,
gliserol
(Merck),
bromphenol blue (Beker Analysed), sistein, asam askorbat (Merck), sukrosa (Merck), asam borak (Merck), borak, asam klorida (HCl) (Merck), Tris-base, Sodium Dodecyl Sulphate (SDS) (Ultra Pure), N-NN-N’-tetra-methyl-ethylenediamine
(TEMED)
commit to user
(Merck),
ammonium
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
persulphate (APS) (Merck), isobutanol jenuh (Biorad), akrilamid dan bisakrilamid (Biorad). 2. Alat untuk analisis isozim Alat yang akan digunakan untuk analisis isozim adalah: satu set alat elektroforesis; refrigerator; sumber tenaga DC; pH meter; sentrifuge; alat pembuat kristal es; cawan; gelas piala; mortal; mikro pipet; botol duran; effendof; alumunium foil; kertas saring; plastik mika; gunting; penggaris; plastik pembungkus; pipet tip; gelas ukur; spatula dan boks plastik dengan ukuran sesuai dengan permukaan gel.
C. Cara Kerja 1. Koleksi / Pengambilan Spesimen Sampel yang digunakan terdiri dari sembilan varian tanaman ganyong. Tiap varian digunakan 20 tanaman yang ditanam dan di treatmen secara seragam. Adapun langkah-langkah menanam dan treatmen sebagai berikut: memisah anakan tanaman kemudian batang dipotong ruas kedua dari rizoma. Masing-masing ditanam dalam pot/polybag ukuran 30x35 cm dengan campuran tanah lempung berpasir : sekam padi : pupuk kompos = 2 : 1 : 1. Perawatan tanaman di airi setiap hari pada saat tidak turun hujan. Untuk mendapatkan tanaman tumbuh dengan baik, NPK diberikan secara periodik untuk memberi nutrient. Regent 0,3 6R ditaburkan pada media tanam untuk mengendalikan ulat tanah pengganggu, serta Sidamethion 50 EC untuk serangga pengganggu.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
2. Pengamatan Ciri Morfologi Tanaman ganyong tersebut diamati dan dicatat ciri morfologinya meliputi: tinggi tanaman, warna sisik rimpang, diameter rimpang, warna batang, diameter batang, bentuk daun, warna daun, panjang dan lebar daun, warna mahkota bunga, warna kelopak bunga, jumlah bagian-bagian bunga ukuran bunga, bentuk buah, dan jumlah biji dalam buah. 3. Analisis Pola Pita Isozim Analisis pola pita isozim dilakukan di Laboratorium Pemuliaan Tanaman Fakultas Kehutanan Universitas Gajah Mada Yogyakarta. Analisis pola pita isozim meliputi persiapan bahan kimia, persiapan sampel yang akan diuji, pelaksanaan pengujian dan analisis hasil.
Untuk
melakukan analisis pola pita isozim dengan langkah-langkah sebagai berikut (Sheido, 1993): 1. Persiapan materi yang akan diuji Bahan yang digunakan adalah daun-daun muda dari spesimen sampel yang didapat dari lapangan. Daun muda dari setiap sampel dipetik kira-kira daun ketiga dari pucuk, kemudian ditimbang dengan timbangan analitik ± 100 mg dan diletakkan dalam mortar untuk diekstrak. 2. Ekstrasi sampel Daun muda dari setiap sampel dihancurkan dengan mortar dan pestle dengan menambahkan larutan
extract buffer ± 1ml. Setelah
hancur dan homogen, sampel dimasukkan dalam ependorf, kemudian di putar dengan kecepatan 15.000 rpm selama 20 menit. Dengan proses sentrifuge ini, maka larutan terpisah menjadi dua bagian, yaitu
commit to user
bagian atas berwarna bening (supernatant)
yang digunakan dalam
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
proses elektroforesis dan bagian bawah berupa bahan padat (pellet) dibuang. Larutan extract buffer yang digunakan adalah sebagai berikut: Tabel 1. Komposisi Larutan Extract Buffer yang Digunakan No
Nama Bahan
Jumlah
1
I M Tris-HCl, pH 7.5
100 mM
2
Sukrosa
7%
3
Merkaptoethanol
14 mM
3. Pembuatan gel polyacrilamide Gel polyacrilamide terdiri dari dua bagian yaitu running gel yang terletak di bagian bawah dengan konsentrasi 7.5% dan spacer gel
yang terletak di
bagian atas running gel dengan kepekatan 3.75%. Gel polyacrilamide dibuat dengan bahan sebagai berikut:
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Tabel 2. Komposisi Larutan Gel polyacrilamide No A.
B.
Bahan
Jumlah
Separating Gel 1. 2 M Tris HCl pH 8.8
2.50 ml
2. Akrilamid (30% T)
2.70 ml
3. 10 % SDS
100 µl
4. 10 % Amonium persulfat (APS)
100 µl
5. TEMED
10 µl
6. Aquades
4.59 ml
Stacking Gel 1. 2 M Tris HCl pH 8.8
1.25 ml
2. Akrilamid (30% T)
0.67 ml
3. 10 % SDS
50 µl
4. 10 % Amonium persulfat (APS)
100 µl
5. TEMED
10 v
6. Aquades
2.91 ml
Proses pembuatan spacer gel Seluruh bahan di atas dicampur, setelah homogen campuran dimasukkan ke dalam glass electroforesis yaitu alat berupa sepasang kaca setebal 5 mm yang dirancang khusus untuk elektroforesis. Pada bagian tepi kiri, kanan, atas dan bawah dipasang sekat (shield tube). Sekat ini dipasang dengan cermat sehingga dapat membuat rongga antar kaca setebal 1 mm dan harus dijaga agar larutan tidak merembes keluar. Dibutuhkan waktu lebih kurang satu malam agar gel yang dibuat menjadi padat. Untuk membuat permukaan gel menjadi rata perlu ditambahkan alkohol dan air, kemudian alkohol dan air tersebut disedot dengan aspirator agar bagian atas separating gel dapat dituangi stacking gel.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Proses pembuatan stacking gel Setelah larutan dicampur hingga homogen, campuran ini dimasukkan dalam glass electrophoresis tepat diatas separating gel. Kemudian sample comp dipasang pada stacking gel dan glass electrophoresis dipanasi dengan lampu neon ± 0.5 – 1 jam agar gel memadat. Setelah stacking gel padat, sample comp dilepas sehingga akan terdapat lubang-lubang/sumuran yang diisi dengan larutan sampel (supernatan). 4. Proses elektroforesis Elektroforesis adalah proses dimana molekul enzim yang dialiri listrik bergerak melalui medan listrik. Kecepatan bergerak molekul enzim tersebut tergantung pafda besarnya muatan listrik. Pemisahan molekul enzim oleh proses elektroforesis terjadi karena 2 proses: yaitu besar kecilnya muatan listrik dan besar kecilnya ukuran dan bentuk dari pertikel (Na’iem 1996) Proses elektroforesis dilakukan menggunakan alat elektroforesis tipe vertikal, lengkap dengan power supply-nya. Langkah pertama yaitu penutup bak elektroforesis dibuka dan bak diisi larutan elektroda buffer tank setinggi ± 2 cm. Larutan ini berfungsi sebagai penghantar arus listrik selama elektroforesis. Lalu klik penjepit dan shild tube dari plat kaca dilepas dan selanjutnya plat kaca dipasang pada bagian tengah bak elektroforesis secara berhadap-hadapan. Pada saat pemasangan tidak boleh ada gelembung udara diantara plat kaca, agar aliran arus listrik tidak terhambat oleh gelembung udara. Kemudian palam holder dikencangkan, agar plat kaca tidak bergeser selama proses elektroforesis berlangsung. Kemudian ditambahakan larutan running buffer thank kebagian dalam plat yang telah dipasang berhadapan tersebut, tetapi tidak sampai penuh.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Tabel 3. Bahan-bahan Buffer Thank No
Bahan
Jumlah
1
Trisma Base
3g
2
Glysin
14, 4 gr
3
Aquadest
100 ml
Setelah gel dipasang pada elektroforesis, larutan super natan diisiskan kedalam lubang sampel 5 µl dengan menggunakan alat injeksi yang disebut stepper. Selanjutnya sisa buffer thank didisikan lagi hingga memenuhi bak elektroforesis dan bak penutup dipasang kembali. Power supply dihidupkan untuk menjalankan proses elektroforesis dengan arus listrik sebesar ± 100 mA selama 180-200 menit. 5. Proses Staining Pemisahan molekul-molekul dengan muatan yang berbeda merupakan prinsip yang digunakan dalam proses Proses elektroforesis. Metode ini akan memisahkan nukleotida berbeda dari tiap protein (enzim) yang dianalisis kedalam pola pita yang dapat dilihat melalui pewarnaan (Nur dan Adijuwana, 1987 cit. Vihara, 2005). Staining atau proses pewarnaan dilakukan setelah proses elektroforesis yaitu dengan meletakan gel yang telah dikeluarkan dari glass elektroforesis kedalam nampan plastic, kemudian direndam dengan larutan staining. Nampan berisi gel dan larutan staining dibiarkan selama beberapa saat sambil digerakan dengan menggunakan orbital shaker. Lama perendaman dan pola pita tergantung larutan yang digunakan pewarna yang digunakan dalam penelitian ini adalah pewarna esterase (EST), Peroksidase, (PRX).
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Pembuatan larutan pewarna : 1) Esterase (EST) Ke dalam erlenmeyer 0,0125 g α-naftil asetat dilarutkan dalam 2,5 ml aseton. Kemudian ditambah 50 ml dari 0,2 buffer fosfat pH 5,7 dan 0,0125 gram fast blue BB salt. Gel yang telah dielektroforesis dimasukkan dalam larutan pewarna tersebut dan diinkubasi selama 10 menit, setiap 2 menit digoyang perlahan-lahan. 2) Peroksidase (PRX) Melarutkan 0,0125 g O-Dianisidine dalam 2,5 ml aseton dalam Erlenmeyer kemudian ditambah 50 ml buffer fosfat 0,2 M dengan pH 4,5 dan 2 tetes H202. 6. Pengamatan Gel Setelah dilakukan proses pewarnaan dasn terlihat gambar pola pita pada gel, kemudian dilakukan proses fiksasi (gel diletakan dalam larutan etanol atau alcohol 60% + aquadest dan ditutup kaca lalu dimasukan ke refrigator). Tujuan proses fiksasi ini adalah untuk membantu
mengawetkan gel dengan cara
menghentikan reaksi kimia yang terjadi pada gel. Sedangkan pengamatanya dilakukan setelah fiksasi dengan melihat pola pita yang muncul, yaitu pola pita pada gel disalin dalam blangko data (zimogram). 7. Pembuatan Dendogram Pola pita isozim hasil elektroforesis direkam dengan fotografi, kemudian pola pitanya digambar dendogramnya. Pengukuran jarak migrasi (RF) diukur dari jarak pita yang tampak dibagi dengan jarak migrasi terjauhnya, sedangkan berat diestimasikan berdasarkan marker yang digunakan.
D. Analisis Data 1. Ciri Morfologi Ciri morfologi ganyong di analisis secara deskriptif dan dilakukan pengelompokan berdasarkan kesamaan ciri untuk mengetahui keragaman ganyong. Data yang diperoleh kemudian disajikan dalam bentuk data biner
commit to user
dengan memberikan angka 1 jika sampel yang diamati memiliki ciri morfologi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
yang ditentukan dengan angka 0 jika tidak terdapat ciri morfologi pada sampel tersebut. 2. Variasi Pola Pita Isozim Pola pita isozim hasil elektroforesis dianalisis secara deskriptif. Pola pita isozim pada zimogram diamati keragamannya berdasarkan kemunculan dan tebal tipis pita pada Rf tertentu. Kemudian disajikan dalam bentuk data biner seperti halnya pada ciri morfologi. 3. Hubungan Kekerabatan Hubungan kekerabatan dihitung dengan menentukan jarak genetik. Jarak genetik menggambarkan perbedaan genetik antar populasi. Data biner yang telah diperoleh dihitung besarnya indeks similaritas dan kemudian dikomputasikan dalam program Numerical Taxonomy and Multivariate Analysis System versi 2.0 (NTSYS) hingga diperoleh dendogram hubungan kekerabatan (Rohlf, 1993 dalam Yuniastuti dkk., 2005).
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil penelitian dapat dibahas secara lebih lengkap dengan urutan sebagai berikut : A. Identifikasi morfologi genus Canna yang terdiri dari sembilan varian tanaman ganyong. Identifikasi berdasarkan ciri morfologi sembilan varian tanaman ganyong dilakukan terhadap sifat-sifat tanaman yaitu : tinggi tanaman, warna sisik rimpang, diameter rimpang, warna batang, bentuk daun, warna daun, panjang dan lebar daun, warna mahkota, warna kelopak bunga, jumlah bagian-bagian bunga, ukuran bunga, bentuk buah dan jumlah biji dalam buah. Berdasarkan pengamatan yang dilakukan dapat diketahui bahwa tanaman ganyong berupa herba tegak dengan tinggi 90 – 204 cm. Batang sejati terdapat dalam tanah berupa rimpang yang juga merupakan cadangan makanan, rimpang mempunyai diameter 1,9 – 5,0 cm. Pada rimpang terdapat sisik yang sebenarnya merupakan daun, berwarna hijau kecoklatan. Batang berwarna hijau, bentuk daun jorong (ovalis/ellipticus), warna daun hijau keunguan. Dari sembilan varian tanaman ganyong rata-rata panjang daun 4,01 – 5,97 cm serta lebar daun rata-rata 10,61 – 23,96cm. Permukaan daun licin, tulang dau menyirip, pelepah daun bertumpuk membentuk batang semu berwarna hijau. Bunga dengan 3 petala warna bervariasi, panjang petela 4,01 – 5,97 cm, lebar petala 0,91 – 1,59 cm. Buah beruang 3 dengan permukaan buah bergerigi, diameter 0,4 – 2,4 cm, jumlah biji dalam
buah
9
-
25
biji.
Warna
sepala
;
jingga,
hijau
kemerahan
,kuning,pink,merah, hijau keputihan .Ciri morfologi sembilan varian tanaman ganyong dapat dilihat pada tabel 4.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Tabel 4. Ciri morfologi sembilan varian tanaman ganyong No
Ciri morfologi
Cb
Warna daun 1
Hijau
Warna petala 2
bunga
Ce Ungu kehijauan
Jingga bintik
bunga
3
Panjang
Hijau
bergaris
Ungu
Hijau
Hijau
kuning
Merah
bintik
Jingga Kuning
Pink
Merah
Jingga
Merah
jingga Hijau kemerahan
bintik kuning Hijau
Kuning
Kuning
Pink
Merah
Jingga
Merah
keputi han
5.57
5.97
5.66
1.16
1.15
1.00
0.99
0.98
0.91
1.58
1.64
1.59
Panjang daun
31.38
40.78
36.25
50.01
49.12
26.98
36.85
38.59
31.06
Lebar daun
10.61
23.96
18.94
16.20
15.95
14.47
16.96
16.58
12.26
180
200
201
204
203
90
85
120
130
1.2
1.5
1.6
1.6
1.8
0.9
0.8
1.1
1.7
2.1
5.0
5.0
2.3
2.2
2.0
2.1
2.0
1.9
1.1
1.2
1.4
2.4
2.2
0.4
1.5
1.7
1.3
dalam buah
12
20
19
25
24
9
12
20
22
Panjang putik
4.8
5.5
5.8
6.5
6.3
4.9
4.7
8.1
8
Lebar putik
0.6
0.8
0.9
0.8
0.8
0.6
0.7
0.7
0.9
Panjang anter
0.7
0.8
0.9
0.8
0.8
0.6
0.7
0.8
0.7
0.2
0.1
0.1
0.2
0.3
0.1
0.2
0.1
0.2
Hijau
Hijau
Hijau
Hijau
Hijau
Keungu
Tinggi
Diameter
Diameter buah Jumlah biji
Lebar anter 10
Hijau
4.30
rimpang
9
Hijau
Cc
4.98
batang
8
Hijau
Cg
4.01
Diameter
7
Cp
4.02
tanaman
6
Ca
4.04
Lebar petala
5
Cq
4.22
petala
4
Jingga
Ch
Kuning
kuning Warna sepala
Ci
Warna batang Hijau
Warna sisik rimpang
Hijau kecoklat an
Hijau keunguan
Hijau keunguan
Hijau Hijau
an Hijau
Hijau
Hijau
Hijau
Hijau
Hijau
keungu
kecoklat
kecoklat
kecoklat
keungu
kecoklat
an
an
an
an
an
an
Keterangan: Cb : Canna bonfire, Ce : Canna edulis, Ci : Canna coccinea, Ch : Canna hybrid, Cq : Canna qlauca, Ca : Canna achira, Cp : Canna pretoria, Cg : Canna generalis, Cc : Canna compacta
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Berdasarkan data morfologi tersebut selanjutnya dibahas satu persatu mengenai organ tanaman ganyong tersebut, sehingga akan diketahui keragaman genus Canna berdasarkan ciri morfologi. 1. Rimpang (rhizoma) Rimpang (rhizoma) sebenarnya adalah batang beserta daunnya yang terdapat di dalam tanah, bercabang dan tumbuh mendatar, dan dari ujungnya dapat tumbuh tunas yang muncul di atas tanah dan dapat merupakan suatu tembusan baru. Rimpang di samping merupakan alat perkembangbiakan juga merupakan tempat penimbunan zat makanan cadangan. Rimpang dari genus canna spp seluruhnya memiliki sisik yang berwarna coklat kehitaman. Canna edulis mempunyai ukuran rimpang yang paling besar yaitu 5,2 cm, baru kemudian rimpang Canna coccinea 5,0 cm. Sedang Canna bonfire, Canna hybrid, Canna glauca, Canna achira, Canna Pretoria, Canna generalis, dan Canna compacta memiliki diameter antara 2,0 – 2,3 cm. Perbedaan ukuran rimpang yang cukup mencolok ini diduga karena perbedaan komposisi kimia, kandungan gizinya, serta varietasnya. Seperti yang dikemukakan Nuryadin (2008) bahwa bentuk rimpang beraneka ragambegitu juga komposisi kimia dan kandungan gizinya. Perbedaan ini dipengaruhi oleh umur, varietas dan tempat tumbuh tanaman. 2. Batang Batang dari genus Canna adalah batang semu atau yang lebih umum disebut dengan batang. Batang semu ini gabungan dari pelepah daun yang bertumpuk membentuk bangunan menyerupai batang. Warna batang dari genus Canna sebagian besar adalah putih kehijauan, sedang yang berwarna hijau keunguan terdapat pada Canna edulis, Canna generalis. Sedang ukuran diameter batang untuk Canna glauca mempunyai ukuran yang paling lebar yaitu 2,3 cm, Canna coccinea 2,1 cm, dan Canna edulis urutan ketiga yaitu 2 cm. Untuk varian yang lain rata-rata mempunyai ukuran 1,4 cm – 1,9 cm. Tinggi tanaman dari genus Canna yang terdiri dari sembilan varian juga bervariasi. Canna coccinea mempunyai ukuran paling tinggi yaitu 1,84 cm, Canna edulis 1,69 cm. Batang Canna achira mempunyai ukuran paling
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
pendek yaitu 0,83 cm, sedangkan varian yang lain mempunyai ukuran tinggi batang antara 0,85 cm – 1,68 cm. Tinggi tanaman diukur mulai dari ujung daun tertinggi tanaman sampai pangkal batang yang berada pada permukaan tanah. 3. Daun Genus
Canna
mempunyai
helaian
daun
berbentuk
jorong
(ovalis/ellipticus), tulang daun menyirip dan bagian tengahnya terdapat ibu tulang daun yang tebal. Warna daun hijau keunguan hingga ungu, warna daun yang unik terdapat pada varian Canna compacta yaitu hijau dengan garisgaris kuning, maka untuk varian ini dikomersialkan sebagai tanaman hias. Merupakan daun lengkap karena memiliki helaian daun, tangkai dan pelepah daun. Ukuran panjang dan lebar daun dari sembilan varian tanaman ganyong sebagai berikut: panjang daun, Canna bonfire 31,38; Canna edulis 40,78; Canna coccinea 36,25; Canna hybrid 50,01; Canna qlauca 49,12; Canna achira 26,98; Canna pretoria 36,85; Canna generalis 38,59; Canna compacta 31,06. Lebar daun, Canna bonfire 10,61; Canna edulis 23,96; Canna coccinea 18,94; Canna hybrid 16,20; Canna qlauca 15,95; Canna achira 14,47; Canna Pretoria 16,96; Canna generalis 16,58; Canna compacta 12,26. Perbedaan warna serta ukuran daun pada genus Canna tersebut diduga karena adanya pengaruh faktor lingkungan dan plastisitas dari tanaman masing-masing, sehingga menimbulkan pengaruh pula pada kemunculan fenotip ganyong meskipun perbedaan fenotip yang ditunjukkan tidak mencolok. Faktor lingkungan yang ikut berpengaruh dalam timbulnya ciri-ciri yang muncul sebagai fenotip. Perbedaan yang muncul pada setiap anggota species menyebabkan adanya keragaman dalam species. Keragaman dalam species menyebabkan tiap anggota species dapat dilihat adanya kekerabatan satu sama lain. Semakin banyak kesamaan ciri-ciri yang dimiliki, semakin dekat kekerabatannya. Sebaliknya, semakin sedikit persamaan ciri yang dimiliki, semakin jauh kekerabatannya. 4. Bunga Bunga dari genus Canna mempunyai sepala berjumlah 3 buah, petala juga 3 buah. Benang sari belum sempurna, antera melekat pada staminodia.
commit to user
Warna maupun ukuran mahkota juga bervariasi, ukuran panjang mahkota
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
dari masing - masing
varian
sebagai berikut: Canna bonfire 4,22;
Canna edulis 4,04; Canna coccinea 4,02; Canna hybrid 4,01; Canna qlauca 4,98; Canna achira 4,30; Canna Pretoria 5,57; Canna generalis 6,00; Canna compacta 5,66; sedangkan lebar mahkotanya: Canna bonfire 1,16; Canna edulis 1,15; Canna coccinea 1,00; Canna hybrid 0,99; Canna qlauca 0,98; Canna achira 0,91; Canna Pretoria 1,58; Canna generalis 1,64; Canna compacta 1,59. .Keragaman bunga ganyong meliputi warna dan ukuran tersebut diduga karena adanya faktor genetik dan lingkungan yang mempengaruhi kenampakan atau fenotip dari tanaman ganyong. Fenotip adalah hasil gabungan antara genetik dan lingkungan. Menurut Sitompul dan Guritno (1995), penampilan bentuk tanaman dikendalikan oleh sifat genetik tanaman di bawah pengaruh faktor-faktor lingkungan. Faktor lingkungan yang diyakini dapat mempengaruhi terjadinya perubahan morfologi tanaman antara lain iklim, suhu, jenis tanah, kondisi tanah, ketinggian tempat, kelembaban. 5. Buah dan Biji Buah ganyong yang masih muda berwarna hijau, tetapi dari sembilan varian yang diteliti ada dua varian yang berwarna ungu sesuai dengan warna daunnya yaitu Canna edulis dan Canna generalis. Bentuk buah ganyong bulat dengan tonjolan-tonjolan seperti duri pada permukaannya, beruang tiga dengan jumlah biji yang bervariasi. Jumlah biji terbanyak dimiliki oleh varian Canna hybrid dengan jumlah biji 26 dan Canna qlauca 24 biji. Varian yang lain rata-rata jumlah bijinya 14 – 22. Varian Canna achira mempunyai keunikan mengenai produksi biji, jarang sekali dari bakal biji menjadi biji. Jumlah
biji
yang
banyak
pada
tanaman
ganyong
ini
dapat
dipertimbangkan apabila akan dibudidayakan secara generatif dapat dilakukan dengan biji, tetapi kenyataan selama ini perkembangbiakannya dilakukan secara vegetatif yaitu dengan rimpang dengan alas an perkembangbiakan secara generatif dengan biji pertumbuhannya lama. Perbanyakan dengan rimpang menyebabkan hasil anakan memiliki sifat yang sama dengan induknya sehingga dalam populasi tidak ditemukan adanya keragaman sifat dalam jumlah besar. Menurut Indriyani (2008) keragaman suatu populasi yang berasal dari
commit to user
daerah dengan kisaran geografi yang rendah kemungkinan disebabkan oleh
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
proses adaptasi yang terus menerus sehingga akan terjadi perubahanperubahan baik secara biokimia maupun fisiologisnya, terjadinya interaksi antara genotip dengan lingkungan yang terus menerus menyebabkan fenotip yang hampir sama.
B. Pola pita isozim pada sembilan varian tanaman ganyong Penggunaan pola pita elektroforesis telah banyak digunakan untuk mendapatkan data variasi genetik. Enzim atau protein dapat digunakan untuk menunjukkan variasi secara kualitatif maupun kuantitatif. Variasi ini terjadi dari peran gen yang mengarahkan pembentukan enzim yang bersangkutan, oleh karenanya variasi enzim dapat menggambarkan variasi gen (Rahayu, 2006). Elektroforesis ini bertujuan untuk melihat apakah ada perbedaan pola pita isozim antara sembilan varian tanaman ganyong. Pola pita isozim tersebut dapat digunakan untuk memprediksi ada tidaknya keragaman genetik pada suatu populasi. Identifikasi ini dapat dilakukan dengan membandingkan atau mencari kemiripan dalam populasi. Pelaksanaan ekstrasi sampel maupun hasil elektroforeis dalam penelitian ini mengalami beberapa kendala, antara lain pada proses ekstrasi, sulit dilakukan karena bagian sampel yang digunakan yaitu daun, yang
banyak
menghasilkan lendir saat penggerusan. Ballent et al (2004) mengatakan bahwa ekstrasi jaringan kaktus sulit dilakukan karena kerasnya jaringan dan banyaknya kandungan metabolit sekunder yang ditandai dengan ekstrak yang lengket dan kental. Kendala yang lain adalah dalam pengamatan pola pita isozim karena tipisnya pola pita yang dihasilkan dari elektroforesis dan tidak jernihnya gel hasil elektroforesis. Hal ini diperkirakan karena banyaknya lendir pada sampel sehingga menutupi ekspresi dari gen yang terwujud dalam pola pita. Kendala ini dapat diatasi dengan penyinaran lampu dibawahnya sehingga pola pita yang diamati tampak jelas sekali untuk memudahkan interpretasi dengan baik pada kertas millimeter dan pengamatan pola berkas (banding pattern) pada gel harus dilakukan segera setelah proses staining berlangsung karena apabila pengamatan dilakukan setelah gel dalam kondisi over staining interpretasi terhadap pola berkas sulit dilakukan.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
1.
digilib.uns.ac.id
Enzim Esterase (EST) Hasil elektroforesis menunjukkan bahwa isozim esterase yang diuji
dapat divisualisasikan deng dengan an baik sehingga memungkinkan untuk dilakukan interpretasi genetik. Zimo Zimogram pola pita isozim esterase sembilan embilan varian tanaman n ganyong terlihat pada gambar 2.
1 A
2
3
4 5
6
7 8
9
B
Gambar 2. Hasil elektroforesis untuk enzim Esterase dari sampel daun. Keterangan : A. Zimogram Esterase (EST), B. B.Foto Pola Pita isozim EST, Rf : jarak migrasi, (1) Cb : Canna bonfire bonfire, (2) Ce : Canna edulis, (3) Ci : Canna coccinea, coccinea (4) Ch : Canna hybrid,, (5) Cq : Canna qlauca, (6) Ca : Canna achira,, (7) Cp : Canna pretoria,, (8) Cg : Canna generalis, (9) Cc : Canna compacta
Isoenzim adalah suatu enzim polimorfik yang dapat dipisahkan secara elektroforesis, sedang enzim protein merupakan protein biokatalisator untuk proses-proses proses fisiologis tanaman . Corak dari zimogram hasil elektroforesis isoenzim dapat dianggap ianggap sebagai ciri fenotipe fenotipe,, melalui uji genetis dapat ditentukan corak zimogramnya yang di kode oleh gen gen-gen gen lokus yang sama dan gen-gen gen pada lokus yang berbeda (Sudaryono, 1989 dalam Sriyono, 2006). Pada gel, isoenzim dapat dipisahkan dengan menggunakan metode
commit zimogram to user elektroforesis dan hasilnya berupa hasil elektroforesis bercorak
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
lokus sehingga dapat digunakan sebagai ciri fenotip untuk mencerminkan pembeda genetik (Sriyono, 2005). Hasil pengamatan pita isozim 1,3,5,7,9,14,17, dan 19 muncul di semua populasi. Tiga jenis populasi memiliki 11 pita yaitu populasi Canna bonfire, populasi Canna hybrid, populasi Canna pretoria. Yang lain memiliki 13 pita yaitu, populasi Canna compacta, populasi Canna qlauca dan populasi Canna achira. Populasi Canna edulis dan Canna bonfire memiliki pita yang khas dengan jumlah pita 14. Jumlah pita 12 hanya dimiliki satu jenis populasi yaitu Canna compacta. Sifat-sifat kuantitatif biasanya dikontrol oleh banyak gen dan sangat dipengaruhi oleh lingkungan. Sedang sifat kualitatif berhubungan dengan ada tidaknya pita pada jarak migrasi tertentu yang mencerminkan ada tidaknya asam amino penyusun enzim yang merupakan produk gen itu sendiri (Bailey, 1983 dalam Setianto, 2001). Perbedaan tebal tipisnya pita yang terbentuk disebabkan karena perbedaan berat molekul, yang termigrasi, semakin berat molekul tidak dapat terpisah dengan baik, sehingga membentuk pita yang tebal. Molekul yang mempunyai kekuatan ionic besar akan termigrasi lebih jauh dari pada yang berkekuatan lebih rendah (Cahyarini, 2004). Dari isozim esterase yang diperoleh diubah menjadi data biner. Nilai 1 (satu) diberikan untuk munculnya pita dan nilai 0 (nol) diberikan untuk tidak munculnya pita. Dengan demikian didapat data biner isozim esterase sembilan varian tanaman ganyong. Data biner tersebut selanjutnya dianalisis dengan menggunakan klusterisasi dengan Unweight Pair Group With Aritmetic Mean (UPGMA) yang dihitung melalui SHAN pada program NTSYS dihasilkan dendogram seperti pada gambar 3..
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
80%
Gambar 3. Dendogram dari sembilan varian tanaman ganyong berdasarkan isozim Esterase. Keterangan : (1) Cb : Canna bonfire bonfire, (2) Ce : Canna edulis, (3) Ci : Canna coccinea, coccinea (4) Ch : Canna hybrid,, (5) Cq : Canna qlauca, (6) Ca : Canna achira,, (7) Cp : Canna pretoria,, (8) Cg : Canna generalis, (9) Cc : Canna compacta
Migrasi molekul--molekul molekul enzim dalam elektroforesis dipengaruhi oleh muatan elektrik dan bentuk molekul molekul-molekul. molekul. Perbedaan migrasi enzim pada species yang berbeda atau pada populasi yang berbeda dalam species yang sama menunjukkan derajat variasi genetick diantaranya (Widiyanti, 2007). Kelompok-kelompok kelompok yang terpisah pada jarak kemiripan di atas 0.80 atau 80% % sebenarnya masih mempunyai kemiripan yang dekat. Karena jarak kemiripan bias dikatakan jauh apabila kurang dari 0,60 atau 60% (Cahyarini, 2004). Pada a jarak kemiripan kurang dari 80 80% % dari sembilan varian tanaman ganyong yang diteliti terbagi menjadi 3 kelompok utama.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Tabel 6. Pembagian kelompok sembilan varian tanaman ganyong pada jarak kemiripan kurang dari 0,80 atau kemiripan kurang dari 80%. No
Kelompok
Populasi Canna bonfire
1
Canna qlauca
1
Canna edulis Canna coccinea Canna Pretoria
2
Canna generalis
2
Canna compacta 3
Canna hybrid
3
Canna achira
Secara morfologi populasi-populasi dari sembilan varian tanaman ganyong tersebut mempunyai perbedaan, namun diantara populasi-populasi tersebut
memiliki
kemiripan
genetik
yang
dekat.
Sedang
hubungan
kekerabatan dari sembilan varian tanaman ganyong sebagai berikut : Canna coccinea dan Canna edulis mempunyai derajat kemiripan paling dekat yaitu 0,96, kemudian Canna qlauca dan Canna bonfire derajat kemiripannya 0,95 dan
derajat
kemiripan
0,93
dimiliki
oleh
Canna
qlauca,
Canna
dalam
proses
compacta,Canna hybrid dan Canna achira 2. Enzim Peroksidase (PRX) Pada
penelitian
ini
menggunakan
peroksidase
pewarnaannya peroksidase mengkatalis reaksi substrat dengan molekul oksigen yang mana molekul ini mudah terseparasi, terutama pada tumbuhan. O-dianisidin (C14H16N2O2) digunakan untuk mendeterminasi peroksidase yang kan menghasilkan warna coklat kekuningan. Pola pita isozim Peroksidase (PRX) pada sembilan varian tanaman ganyong dapat dilihat dalam zimogram pada gambar 4.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
1 A
2 3 4
5 6 7 8
9
B
Gambar 4. Hasil elektroforesis untuk enzim Peroksidase dari sampel daun Keterangan : A. Zimogram pola pita isozim Peroksidase (PRX), B.Foto Pola pita isozim Peroksidase(PRX), (1) Cb : Canna bonfire, (2) Ce : Canna edulis, (3) Ci : Canna coccinea, (4) Ch : Canna hybrid, (5) Cq : Canna qlauca, (6) Ca : Canna achira, (7) Cp : Canna pretoria, (8) Cg : Canna generalis, (9) Cc : Canna compacta
Peroksidase menunjukkan variasi dari dua enzim yang diuji. Pita 1,3,5,9,dan 14 dimiliki oleh semua populasi.Populasi Canna qlauca dan Canna bonfire memiliki pita yang sama (8 pita). Populasi lain yang memiliki pita yang sama yaitu : Canna edulis dan Canna achira (11 pita), Canna hybrid dan Canna pretoria (12 pita). Sedang populasi Canna compacta. Canna coccinea, dan Canna bonfire masing-masing memiliki 5 pita, 7 pita dan 10 pita. Dari isozim peroksidase yang diperoleh diubah menjadi data biner.
commit to user
Nilai 1 (satu) diberikan untuk munculnya pita dan nilai 0 (nol) untuk tidak
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
munculnya pita. Dengan demikian didapat data biner isozim peroksidase sembilan varian tanaman ganyong. Data biner tersebut selanjutnya dianalisis dengan menggunakan klusterisasi Unweight Pair Group With Aritmetic Mean (UPGMA) yang dihitung melalui SHAN pada program NTSYS dihasilkan dendogram seperti pada gambar 5. 80% 1
2
6
5
3
9
4
8
7 0.75
0.80
0.85
0.90
0.95
Coefficient
Gambar 5. Dendogram dari sembilan varian tanaman ganyong berdasarkan isozim Peroksidase. Keterangan : (1) Cb : Canna bonfire, (2) Ce : Canna edulis, (3) Ci : Canna coccinea, (4) Ch : Canna hybrid, (5) Cq : Canna qlauca, (6) Ca : Canna achira, (7) Cp : Canna pretoria, (8) Cg : Canna generalis, (9) Cc : Canna compacta
Pada jarak kemiripan 0,80 atau kemiripan 80% dari sembilan varian tanaman ganyong yang diteliti terbagi menjadi empat kelompok (Tabel 6 )
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Tabel 6. Pembagian kelompok sembilan varian tanaman ganyong pada jarak kemiripan 0,80 atau 80%. No
Kelompok
Populasi Canna bonfire
1
Canna edulis
1
Canna achira 2
Canna qlauca
2
Canna coccinea 3
Canna compacta
3
Canna hybrid Canna generalis
4
Canna pretoria
4
Analisis kekerabatan ini menunjukkan adanya variasi genetik yang cukup tinggi. Populasi-populasi yang memiliki kedekatan genetik, diduga berasal dari tetua yang berkerabat dekat, sebaliknya populasi-populasi yang jarak genetiknya relatif tinggi, diduga berasal dari tetua yang jauh hubungan kekerabatannya dengan tetua populasi lain. Variasi pola pita yang dibentuk enzim peroksidase lebih sedikit dibandingkan dengan esterase. Hubungan kekerabatan dari sembilan varian tanaman ganyong menggunakan enzim peroksidase sebagai berikut: Canna edulis dan Canna bonfire mempunyai derajat kemiripan paling dekat yaitu 0,95 kemudian Canna compacta dan Canna coccinea derajat kemiripannya 0,92 serta Canna hybrid dan Canna qlauca derajat kemiripannya 0,87. Bailey (1983) dalam Sriyono (2006) mengatakan bahwa perbedaan isozim akan menghasilkan kecepatan gerak yang tidak sama bila dikondisikan dalam medan listrik dan medium gel yang semiporous sehingga setiap enzim yang berbeda dan menyebabkan pola pita (banding pattern) yang berbeda pula
C. Hubungan Kekerabatan Hubungan kekerabatan genus Canna spp ditentukan berdasarkan ciri morfologi, pola pita isozim, serta penggabungan ciri morfologi dengan pola pita isozim. Semakin sedikit persamaan yang dimiliki maka semakin jauh hubungan kekerabatannya, dan semakin banyak persamaan yang dimiliki maka semakin
commit to user
dekat hubungan kekerabatannya.
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Hubungan kekerabatan antara dua individu dapat diukur berdasarkan kesamaan sejumlah ciri dengan asumsi bahwa ciri yang berbeda disebabkan oleh adanya perbedaan susunan genetik. Ciri makhluk hidup dikendalikan oleh gen. Gen merupakan potongan DNA yang hasil aktivitasnya (ekspresinya) dapat diamati melalui ciri morfologi yang dapat diakibatkan oleh pengaruh lingkungan (Souza dan Sorells dalam Hadiati dan Sukmadjaja, 2002). Kedekatan kekerabatan antar kultivar maupun varietas berguna sebagai informasi di bidang pemuliaan tanaman, karena jika tanaman yang berkerabat dekat disilangkan, maka variasi sifat keturunannya tidak jauh berbeda dari induknya. Semakin jauh jarak genetik antar kultivar, maka akan menghasilkan variasi yang lebih tinggi bila disilangkan. 1. Hubungan kekerabatan genus Canna berdasarkan ciri morfologi Hubungan kekerabatan genus Canna dapat ditentukan berdasarkan keragaman dan persamaan-persamaan ciri morfologi dari masing-masing varian. Perbandingan ciri morfologi dapat dilihat pada tabel 7. Tabel 7. Perbandingan ciri morfologi genus Canna, yang terdiri dari sembilan varian Ciri morfologi
Cb
Ce
√
Daun hijau
Ci
Ch
Cq
Ca
√
√
√
√
Cp
√ √
Daun ungu kehijauan
√
Daun hijau bergaris kuning Petala warna jingga berbintik kuning
√
√ √
Petala warna kuning berbintik jingga √
Petala warna merah
√
√
√
Petala warna kuning
√
Petala warna pink
√
Petala warna jingga √
Sepala warna merah √
√ √
√
Sepala warna hijau kemerahan
√
Sepala warna kuning
√ √
Sepala warna putih kehijauan √
Sepala warna pink Panjang petala ≥ 6 Panjang petala ≤ 6
Cc √
Daun ungu
Sepala warna jingga
Cg
√ √
√
commit to user
√
√
√
√
√
√
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Tabel 7. Perbandingan ciri morfologi genus Canna, yang terdiri dari sembilan varian (lanjutan) Ciri morfologi Lebar petala ≥ 1.00
Cb
Ce
Ci
√
√
√
Lebar petala ≤ 1.00
Ch √
Cq √
Panjang daun ≥ 26.9
Ca
Cp
Cg
Cc
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√ √
Panjang daun ≤ 26.9
√
Lebar daun ≥ 10.6 Lebar daun ≤ 10.6
√
Tinggi tanaman ≥ 85
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
Tinggi tanaman ≤ 85
√
Diameter batang ≥ 0.8
√
√
√
√
√
√
Diameter batang ≤ 0.8
√
Diameter rimpang ≥ 1.9
√
√
√
√
√
√
√
√
Diameter rimpang ≤ 1.9
√
Diameter buah ≥ 0.9
√
√
√
√
√
Diameter buah ≤ 0.9
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√ √
√
√ √
√
Jumlah biji dalam buah ≥ 9
√
√
√
√
√
Jumlah biji dalam buah ≤ 9
√
Panjang putik ≥ 0.6
√
√
√
√
√
√
Panjang putik ≤ 0.6
√
Lebar putik ≥ 0.6
√
Lebar putik ≤ 0.6
√
√
√
√
√
Panjang anter ≥ 0.6
√
Panjang anter ≤ 0.6
√ √
Lebar anter ≥ 0.1 Lebar anter ≤ 0.1
√ √
√
Warna batang hijau
√
√
√
√
√ √
√ √
√
√
√
√
√
Warna batang hijau keunguan Warna sisik rimpang hijau kecoklatan Warna sisik rimpang hijau keunguan
√
√ √
√
√
√
√
√
√
√ √
Keterangan: Cb : Canna bonfire, Ce : Canna edulis, Ci : Canna coccinea, Ch : Canna hybrid, Cq : Canna qlauca, Ca : Canna achira, Cp : Canna pretoria, Cg : Canna generalis, Cc : Canna compacta
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Dari data tersebut setelah dianalisis dengan menggunakan indeks similaritas (IS) diperoleh dendogram seperti tampak pada gambar 6. 1
77 9
74,5
4
70,5 59,2
5
3
56,0
7
2
47,0
79 8
6 0.47
0.58
0.68
0.78
0.89
Coefficient
Gambar 6 Dendogram hubungan kekerabatan genus Canna spp berdasarkan data morfologi. Keterangan : (1) Cb : Canna bonfire, (2) Ce : Canna edulis, (3) Ci : Canna coccinea, (4) Ch : Canna hybrid, (5) Cq : Canna qlauca, (6) Ca : Canna achira, (7) Cp : Canna pretoria, (8) Cg : Canna generalis, (9) Cc : Canna compacta
Berdasarkan dendogram yang diperoleh, dapat diketahui bahwa Canna achira terpisah dari sembilan varian yang lain. Hal ini disebabkan Canna achira hanya mempunyai sedikit persamaan ciri morfologi dengan varian yang lain. Adapun koefisien kemiripan Canna achira yaitu 47,0%. Canna hybrid dan Canna qlauca mengelompok dengan koefisien kemiripan tertinggi yaitu 89% sehingga mempunyai hubungan kekerabatan paling dekat jika dilihat dari persamaan ciri morfologi yang dimiliki oleh keduanya. Koefisien kemiripan tertinggi kedua yaitu Canna edulis dan Canna generalis yaitu 79%, kemudian koefisien kemiripan tertinggi ketiga dengan koefisien kemiripan 77% yaitu Canna bonfire dan Canna compacta.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
2. Hubungan kekerabatan genus Canna berdasarkan data morfologi dan pola pita isozim Hasil hubungan kekerabatan data morfologi dan isozim genus Canna dapat dilihat seperti pada gambar 7. 1
78,20
4
78,00
5
9
71,50
2
67,50
77,00 3
8
7
64
6 0.64
0.69
0.74
0.78
0.83
Coefficient
Gambar 7.Dendogram hubungan kekerabatan genus Canna berdasarkan data morfologi dan pola pita isozim Keterangan : (1) Cb : Canna bonfire, (2) Ce : Canna edulis, (3) Ci : Canna coccinea, (4) Ch : Canna hybrid, (5) Cq : Canna qlauca, (6) Ca : Canna achira, (7) Cp : Canna pretoria, (8) Cg : Canna generalis, (9) Cc : Canna compacta
Dari dendogram yang diperoleh dapat diketahui bahwa berdasarkan data morfologi dan pola pita isozim, hubungan kekerabatan terdekat yaitu Canna edulis dan Canna coccinea dengan koefisien kemiripan yaitu 83%. Canna generalis mengelompok, bergabung dengan Canna edulis dan Canna coccinea dengan koefisien kemiripan 77%. Canna achira memiliki hubungan kekerabatan terjauh yaitu 64%.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB V PENUTUP
A. Kesimpulan Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Ada hubungan ciri morfologi dan pola pita isozim pada genus Canna. 2. Ada hubungan kekerabatan genus Canna berdasarkan data morfologi dan isozim. 3. Berdasarkan data morfologi Canna hybrid dengan Canna qlauca memiliki hubungan kekerabatan terdekat dengan koefisien kemiripan 89%, sedang kekerabatan terjauh yaitu Canna achira dengan koefisien kemiripan 47,0%. Berdasarkan data morfologi dan isozim hubungan kekerabatan terdekat yaitu Canna edulis dan Canna coccinea dengan koefisien kemiripan 83%, sedangkan hubungan kekerabatan terjauh yaitu Canna achira dengan angka kemiripan 64%. B. Saran Perlu dilakukan penelitian keragaman genus Canna dengan menggunakan enzim lebih banyak serta penambahan jumlah varian tanaman ganyong sehingga memberikan hasil yang lebih baik.
commit to user
