INDUKSI MUTASI KROMOSOM DENGAN KOLKISIN PADA TANAMAN STEVIA (Stevia rebaudiana Bertoni) KLON ZWEETENERS SECARA IN VITRO
Oleh: ASEP RODIANSAH A34302032
PROGRAM STUDI HORTIKULTURA FAKULTAS PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2007
RINGKASAN ASEP RODIANSAH. Induksi Mutasi Kromosom dengan Kolkisin pada Tanaman Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) Klon Zweeteners secara In vitro. (Dibimbing oleh Ni Made Armini Wiendi) Tujuan penelitian ini adalah untuk mempelajari pengaruh perendaman kolkisin terhadap penggandaan kromosom tanaman Stevia rebaudiana Bertoni secara in vitro. Penelitian in vitro dilaksanakan di Laboratorium Bioteknologi Tanaman, Departemen Agronomi dan Hortikultura Institut Pertanian Bogor, Darmaga Bogor. Uji histologi dilakukan di Laboratorium Sitologi Herbarium Bogoriense LIPI Bogor. Bahan tanaman yang digunakan adalah planlet tanaman Stevia rebaudiana Bertoni M klon Zweeteners. Eksplan yang digunakan adalah mata tunas aksilar dari planlet in vitro berumur 4 minggu, media MS tanpa zat pengatur tumbuh untuk perbanyakan eksplan, MS + 1.5 mg/l BAP dan 0.5 mg/l IAA untuk penanaman eksplan setelah perendaman dengan kolkisin dan MS + 0.1 mg/l NAA untuk perakaran. Bahan untuk uji sitologi adalah planlet tanaman stevia, asam asetat 45%, HCl 1 N, aquades, Orsein 2%, Hidroksikuinolin 0.002 M dan cat kuku yang tak berwarna Penelitian disusun dengan menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktor tunggal berupa kombinasi konsentrasi kolkisin dengan lama perendaman. terdapat sebelas perlakuan yaitu: P1 (perendaman dengan air selama 24 jam), P2 (perendaman dengan air selama 48 jam), P3 (perendaman dengan air selama 72 jam), P4 (perendaman dengan 0.02% larutan kolkisin selama 24 jam), P5 (perendaman dengan 0.02% larutan kolkisin selama 48 jam), P6 (perendaman dengan 0.02% larutan kolkisin selama 72 jam), P7 (perendaman dengan 0.04% larutan kolkisin selama 24 jam), P8 (perendaman dengan 0.04% larutan kolkisin selama 48 jam), P9 (perendaman dengan 0.06% larutan kolkisin selama 24 jam), P10 (perendaman dengan 0.06% larutan kolkisin selama 48 jam) dan P11 (perendaman dengan 0.06% larutan kolkisin selama 72 jam).
Kondisi kultur tanaman stevia pada awal perlakuan secara umum beragam, terjadi kontaminasi hingga 90% pada perlakuan 0.04% 72 jam, pada minggu kedua semua eksplan berkalus. Perlakuan
kombinasi
konsentrasi
kolkisin
dan
lama
perendaman,
berpengaruh nyata terhadap persentase eksplan hidup, jumlah tunas per eksplan, jumlah daun per eksplan dan persentase tunas yang berakar.Semua eksplan yang diberi perlakuan kombinasi konsentrasi kolkisin dan lama perendaman menunjukan hasil yang lebih kecil dibandingkan dengan eksplan yang direndam air. Perlakuan 0.06% kolkisin selama 72 jam, menghasilkan persentase tunas berakar yang terkecil pada minggu ke-2 dan ke-3 MST, dibandingkan dengan perlakuan lain. Hasil uji sitologi menunjukan bahwa kolkisin dapat menginduksi terjadinya mutasi kromosom pada sel tunas stevia secara in vitro. Mutasi dengan kolkisin menghasilkan kimera pada planlet yang terbentuk. Perlakuan yang menghasilkan planlet dengan jumlah kromosom melebihi jumlah alaminya adalah perlakuan perendaman 0.02% kolkisin selama 24 jam, 0.04% kolkisin selama 24 jam, kolkisin 0.04% selama 48 jam dan kolkisin 0.06% selama 72 jam. Jumlah kromosom pada planlet yang dihasilkan beragam, dari 15 hingga 50 kromosom per sel. Diperoleh 10 planlet yang memiliki sel dengan jumlah kromosom yang lebih tinggi dari normal dan 39 planlet yang lebih rendah dari normal.
INDUKSI MUTASI KROMOSOM DENGAN KOLKISIN PADA TANAMAN STEVIA (Stevia rebaudiana Bertoni) KLON ZWEETENERS SECARA IN VITRO
Skripsi Sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian Pada Fakultas Pertanian Institut Pertanian Bogor
ASEP RODIANSAH A34302032
PROGRAM STUDI HORTIKULTURA FAKULTAS PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2007
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Skripsi
:
INDUKSI
MUTASI
KROMOSOM
DENGAN
KOLKISIN PADA TANAMAN STEVIA (Stevia rebaudiana
Bertoni)
KLON
SECARA IN VITRO Nama Mahasiswa
: Asep Rodiansah
NRP
: A34302032
Menyetujui, Dosen Pembimbing
Dr. Ir. Ni Made Armini Wiendi, MS NIP 131 694 525
Mengetahui, Dekan Fakultas Pertanian
Prof. Dr. Ir. Supiandi Sabiham, M.Agr.Sc. NIP 130 422 698 Tanggal lulus:
ZWEETENERS
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandung, Jawa Barat Pada tanggal 24 Juni 1984, sebagai putra ke lima pasangan Bapak Sahim dan Ibu Hasanah (Alm.) Penulis menyelesaikan Pendidikan di Sekolah Menengah Umum Negeri 12 Bandung pada tahun 2002. Selama di SMU penulis mendapatkan beasiswa berprestasi dari Departemen Pendidikan Nasional. Pada tahun yang sama penulis diterima sebagai mahasiswa Program Studi Hortikultura, Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk Istitut Pertanian Bogor (USMI). Selama kuliah, penulis mendapatkan kesempatan magang di PT Aldepos pada bulan juni 2004. Penulis juga pernah mendapatkan penghargaan sebagai penyaji terbaik (setara medali emas) pada PIMNAS XVIII Bidang Kewirausahaan yang diselenggarakan oleh dikti DIKTI
pada tanggal 12-15 Juli
2005 di
Universitas Andalas Padang. Pada tahun 2006 penulis berkesempatan menjadi asisten praktikum mata kuliah Dasar-dasar Bioteknologi untuk Pemuliaan Tanaman, Bioteknologi Tanaman dan Dasar-dasar Hortikultura.
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kekhadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian ini tanpa hambatan yang berarti. Judul penelitian ini adalah Induksi Mutasi Kromosom dengan Kolkisin pada Tanaman Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) Klon Zweeteners secara In Vitro. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada semua fihak yang telah membantu selama melakukan penelitian ini, antara lain : 1. Dr. Ir. Ni Made Armini Wiendi, MS selaku dosen pembimbing skripsi yang telah banyak memberikan pengarahan dan penjelasan berkaitan dengan penelitian ini. 2. Dr. Ir. Agus Purwito, MSc dan Ir. Diny Dinarti, MSi selaku dosen penguji. 3. Dr. Ir. Sobir, MS,selaku dosen pembimbing akademik. 4. Dr. Ir. Yudiwanti, MS dan Muhamad syukur, SP, Msi yang telah membantu dalam perancangan percobaan. 5. Bapak Ujang Hafid selaku karyawan Laboratorium Sitologi Herbarium Bogoriense LIPI yang telah membantu dalam analisis sitologi. 6. Vina, Urip, Yogo, Ari dan Mas Topan yang telah membantu dalam teknis pelaksanaan penelitian. 7. Natasya di Kuala Lumpur, Ilham di Wolonggong dan Köhl di Hamburg yang telah membentu dalam mencari literatur. 8. Yudi dan Ari teman seperjuangan penelitian. 9. Orang Tua beserta keluarga, Ayah, Mama (Alm.), Teh Kokom, Teh Wawat, Soleha dan semua anggota keluarga atas do’a, dukungan, bantuan dan motivasi yang selalu diberikan Akhir kata semoga penelitian ini dapat bermanfaat bagi masyarakat dan civitas akademika. Bogor, Januari 2007 Penulis
DAFTAR ISI Halaman
PENDAHULUAN .......................................................................................... Latar Belakang ..................................................................................... Tujuan .................................................................................................. Hipotesis...............................................................................................
1 1 3 3
TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................ Tanaman Stevia.................................................................................... Perbanyakan Stevia .............................................................................. Kandungan Kimia Daun Stevia............................................................ Induksi Mutasi dengan Mutagen Kimia............................................... Mitosis Sel Somatik ............................................................................. Pengamatan Kromosom ......................................................................
4 5 5 6 6 8 9
BAHAN DAN METODE .............................................................................. Waktu dan Tempat penelitian .............................................................. Bahan dan Alat Penelitian.................................................................... Metode Penelitian ................................................................................ Pelaksanaan Penelitian ......................................................................... Pengamatan ..........................................................................................
11 11 11 12 13 16
HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................................... Kondisi Umum .................................................................................... Persentase Eksplan Hidup .................................................................. Jumlah Tunas ...................................................................................... Jumlah Daun ....................................................................................... Persentase Eksplan Berakar ................................................................ Analisis Sitologi Tanaman Stevia Hasil Induksi Mutasi dengan Kolkisin .........................................................
17 17 19 20 24 25 26
KESIMPULAN .............................................................................................. Kesimpulan .......................................................................................... Saran ....................................................................................................
32 32 32
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
33
LAMPIRAN....................................................................................................
36
DAFTAR TABEL Nomor
Halaman Teks
1. Kesalahan yang Banyak Terjadi Dalam Pengamatan Mitosis dan Penyebabnya (Jurčák 1999) ...................................................
10
2. Rekapitulasi Hasil Uji F Pengaruh Perendaman Kolkisin terhadap Pertumbuhan Vegetatif Stevia rebaudiana Bertoni Secara In Vitro ..........
17
3. Tingkat Kontaminasi Kultur Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) Selama Pengamatan ...................................................................................
18
4. Pengaruh Perendaman Kolkisin terhadap Persentase Eksplan Hidup Tanaman Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) Secara In Vitro...................
19
5. Pengaruh Perendaman Kolkisin terhadap Rata-rata Jumlah Tunas per Eksplan Pada Tanaman Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) Secara In Vitro ............................................................................................
21
6. Pengaruh Perendaman Kolkisin terhadap Rata-rata Jumlah Daun per Eksplan Tanaman Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) Secara In Vitro ................... 24 7. Pengaruh Perendaman Kolkisin terhadap Persentase Tunas berakar Tanaman Stevia rebaudiana Bertoni Secara In Vitro .................................
25
8. Jumlah kromosom Tanaman Stevia Hasil Induksi Mutasi dengan Kolkisin ........................................................................................
28
Lampiran 1. Komposisi Media Murashige-Skoog (Gunawan, 1992) ...............................
37
2. Sidik Ragam Pengaruh Perendaman Kolkisin terhadap Persentase Eksplan Hidup Tanaman Stevia ( Stevia rebaudiana Bertoni) Secara In Vitro ……
38
3. Sidik Ragam Pengaruh Perendaman Kolkisin terhadap Rata-rata Jumlah Tunas per Eksplan Tanaman Stevia ( Stevia rebaudiana Bertoni) Secara In Vitro ……………………………………………………………
39
4. Sidik Ragam Pengaruh Perendaman Kolkisin terhadap Rata-rata Jumlah Daun per Eskplan Tanaman Stevia ( Stevia rebaudiana Bertoni) Secara In Vitro ............................................................................................
40
5. Sidik Ragam Pengaruh Perendaman Kolkisin terhadap Persentase Tunas Berakar Tanaman Stevia ( Stevia rebaudiana Bertoni) Secara In Vitro ..........................................................................................................
41
6. Jumlah Kromosom Pada Beberapa Sampel Tanaman Stevia Hasil Induksi Mutasi dengan Kolkisin .................................................................
41
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Halaman Teks
1. Stuktur Kimia Kolkisin (Matthew, 1998) …………………….................
7
2. Kontaminasi pada Kultur Stevia: (A) kontaminasi oleh bakteri pada 3 MST (panah biru) dan (B ) kontaminasi oleh cendawan pada 4 MST (panah biru) ...............................................................................................
18
3. Perkembangan Eksplan Stevia Pada Perlakuan 0.06% Kolkisin selama 72 Jam : (A) eksplan yang berkembang pada 3 MST dan (B) eksplan yang mati pada 3 MST ..............................................................................
20
4. Keragaan Tunas Stevia Pada Minggu Ke-5 MST : (A) tunas normal dari perlakuan perendaman dengan air selama 72 jam dan (B) tunas abnormal dari perlakuan kolkisin 0.06% selama 72 jam ............................................
21
5. Keragaan Tunas Stevia setelah 5 MST di Media MS + 0.1 mg/l IAA (A) tunas dengan daun normal dari perlakuan perendaman air selama 72 jam (panah merah), (B) tunas dengan jumlah daun perbuku (panah merah) dan (C) tunas dengan 3 mata tunas aksilar (panah merah) dan 3 daun dengan dua dari tiga daun petiolnya bersatu (panah biru). (B) dan (C) dihasilkan dari perlakuan perendaman 0.06% kolkisin selama 72 jam .............................................................................................
23
6. Waktu Pembelahan Sel Ujung Akar pada Tanaman Stevia: (A) sampel akar diambil pada jam 06.00 WIB (B) sampel akar diambil pada jam 09.00 WIB .................................................................................................
26
7. Kimera Pada Tingkat Organ yang Terjadi pada Perlakuan Perendaman 0.02% Kolkisin selama 24 Jam : (A) sel dengan 2n = 22 (lingkaran biru) dan (B) sel dengan 2n = 36 (lingkaran biru). ............................................
27
8. Kimera Pada Tingkat Jaringan yang Terjadi pada Perlakuan Perendaman 0.04% Kolkisin selama 48 Jam : Sel kiri 2n = 36 (lingkaranmerah), sel kanan 2n = 50 (persegi merah) .............................................................
27
9. Hasil Uji Sitologi 1: (A) sel dari akar planlet kontrol (MS0) dengan jumlah kromosom 2n = 22, (B) sel dari akar planlet yang diberi perlakuan perendaman dengan air selama jam 24 dengan jumlah kromosom 2n = 22 ..................................................................................
29
10. Hasil Uji Sitologi 2 : (A) sel dari akar planlet yang diberi perlakuan perendaman dengan 0.02% kolkisin selama 24 jam dengan jumlah kromosom 2n = 36 dan (B) sel dari akar planlet dengan perlakuan 0.04% kolkisin 24 jam dengan jumlah kromosom 2n = 50 ...................
29
