PENGARUH KOLKISIN TERHADAP MORFOLOGI, ANATOMI, DAN SITOLOGI ZURIAT KACANG TANAH HASIL PERSILANGAN INTERSPESIFIK Yudiwanti1*), Surjono Hadi Sutjahjo1), Anita Arif Rahayu2), 1)
Dosen pada Departemen Agronomi dan Hortikultura Fakultas Pertanian IPB Alumni Departemen Agronomi dan Hortikultura *) Personal untuk komunikasi, Jl. Meranti Kampus IPB Darmaga - Bogor, Telp.&Faks. (0251) 629353, e-mail:
[email protected] 2)
ABSTRAK Penelitian bertujuan mempelajari perubahan sifat sitologi, morfologi, dan anatomi zuriat hasil persilangan interspesifik Arachis hypogaea varietas Gajah (2n = 4x = 40) dengan Arachis cardenasii (2n = 2x = 20). Larutan kolkisin 0.25% (b/v) sebanyak 0.05 ml diteteskan pada titik tumbuh kecambah hibrid kacang tanah yang telah membuka kotiledonnya dan membentuk daun pertama. Pemberian kolkisin dilakukan selama tiga hari berturut-turut, satu kali dalam sehari. Sebagai kontrol digunakan perlakuan pemberian air destilata dengan posedur sama dengan pemberian kolkisin. Perlakuan diterapkan terhadap 15 tanaman yang terbagi ke dalam tiga ulangan dengan susunan acak lengkap. Semua peubah diamati pada generasi yang sama dengan saat diterapkan perlakuan kolkisin, kecuali pengamatan sitologi yang dilakukan terhadap kecambah benih generasi selanjutnya (F2). Hasil penelitian menunjukkan bahwa secara umum perlakuan kolkisin menyebabkan pertumbuhan hibrid kacang tanah terhambat. Tinggi cabang utamanya menjadi lebih pendek, jumlah daunnya berkurang, dan bunganya lebih sedikit. Beberapa tanaman menunjukkan terbentuknya daun dengan lima helai anak daun dari normalnya empat helai. Perubahan anatomi yang terjadi akibat perlakuan kolkisin adalah lebar stomatanya menjadi lebih besar, disertai dengan peningkatan kadar klorofil. Zuriat F2 tanaman tanpa kolkisin memiliki jumlah kromosom 40, sedangkan zuriat tanaman dengan kolkisin jumlah kromosomnya bervariasi antara 40 - 80. Kata kunci: kacang tanah, persilangan interspesifik, kolkisin, kromosom
PENDAHULUAN
Bercak daun merupakan salah satu penyakit utama yang menjadi faktor pembatas produksi kacang tanah. Penyakit ini sangat lazim ditemui pada pertanaman kacang tanah hingga saat ini dan menjangkiti pertanaman kacang tanah yang telah berumur satu atau dua bulan. Pada serangan berat, banyaknya bercak daun menjadikan tanaman melemah secara menyeluruh sehingga terjadi pengguguran daun (defoliasi).
Akibatnya produksi biji sangat berkurang.
Sudjadi (1986) melaporkan penurunan hasil kacang tanah varietas Pelanduk Prosiding Seminar Nasional Bioteknologi dan Pemuliaan Tanaman, 1-2 Agustus 2006. Departemen Agronomi dan Hortikultura Faperta IPB. Bogor. Hal. 84 – 87.
hingga 60 % akibat serangan patogen bercak daun bersama-sama dengan patogen karat. Sifat tahan terhadap penyakit bercak daun pada kacang tanah ditemukan pada spesies Arachis liar. A. cardenasii dilaporkan tahan terhadap penyakit bercak daun (Sharief et al., 1978). A. cardenasii bersifat diploid (2n=2x=20), sedang kacang tanah yang lazim dibudidayakan (A. hypogaea) bersifat tetraploid (2n=4x=40). Persilangan interspesifik antara A. hypogaea dengan A. cardenasii akan menghasilkan zuriat triploid yang lazimnya steril. Perlakuan kolkisin diharapkan dapat meningkatkan jumlah kromosom zuriat triploid agar dapat diperoleh tanaman fertil. Penelitian bertujuan mempelajari pengaruh kolkisin terhadap morfologi, anatomi, dan sitologi zuriat kacang tanah hasil persilangan varietas Gajah (2n=4x=40) dengan Arachis cardenasii (2n=2x=20).
BAHAN DAN METODE Penelitian dilaksanakan di rumah kaca Fakultas Pertanian IPB, laboratorium Pusat Studi Pemuliaan Tanaman Faperta IPB, dan laboratorium Harbarium Bogoriense LIPI Bogor, berlangsung dari bulan Maret hingga Juli 1999. Bahan tanaman yang digunakan adalah benih F1 hasil persilangan kacang tanah varietas Gajah dengan kerabat liarnya A. cardenasii yang tahan penyakit bercak daun. Benih dikecambahkan dalam polibag berisi campuran tanah dan kompos yang sudah disterilkan. Terhadap kecambah hibrid kacang tanah yang telah membuka kotiledonnya dan membentuk daun pertama, diterapkan perlakuan kolkisin dan kontrol. Untuk kecambah yang menerima perlakuan kolkisin, 0.05 ml larutan kolkisin 0.25% (b/v) diteteskan pada titik tumbuh Pemberian kolkisin dilakukan selama tiga hari berturutturut, satu kali dalam sehari. Untuk kecambah kontrol, digunakan perlakuan pemberian air destilata dengan posedur sama dengan pemberian kolkisin. Tiap perlakuan diterapkan terhadap 15 tanaman. Pemeliharaan tanaman dilakukan dengan teknik yang lazim. Peubah yang diamati adalah tinggi tanaman dan jumlah daun pada 12 MST, umur berbunga, ukuran stomata, kadar klorofil, dan jumlah kromosom. Semua peubah diamati pada generasi yang sama dengan saat diterapkan perlakuan kolkisin (generasi F1 Prosiding Seminar Nasional Bioteknologi dan Pemuliaan Tanaman, 1-2 Agustus 2006. Departemen Agronomi dan Hortikultura Faperta IPB. Bogor. Hal. 84 – 87.
tanaman), kecuali pengamatan sitologi yang dilakukan terhadap kecambah benih generasi selanjutnya (generasi F2).
HASIL DAN PEMBAHASAN Pemberian kolkisin mengakibatkan tanaman nyata lebih pendek dengan jumlah daun yang sangat nyata lebih sedikit dibanding kontrolnya (Tabel 1). Dari beberapa tanaman dengan perlakuan kolkisin ditemukan daun majemuk dengan lima helai anak daun (pentafoliate), tambahan anak daun dapat terletak di ujung atau di pangkal (Gambar 1). Pengaruh ini sejalan dengan laporan Huang dan Li (1992) bahwa terdapat kelompok tanaman Arachis sp. diploid yang menjadi kerdil dan berdaun abnormal setelah diberi perlakuan kolkisin. Tabel 1. Rata-rata beberapa peubah pada zuriat F1 kacang tanah hasil persilangan interspesifik pada perlakuan dengan kolkisin dan kontrol Perlakuan
Peubah Kolkisin
P > ⎜t ⎜ Kontrol
Tinggi tanaman (cm)
20.10 ± 22.70
40.50 ± 15.60
0.0172
Jumlah daun
48.60 ± 14.70
70.90 ± 14.20
0.0006
Umur berbunga (hari)
31.60 ± 11.44
26.91 ± 7.49
0.2482
Jumlah bunga
26.00 ± 12.64
52.62 ± 17.90
0.0002
Lebar stomata (µm)
0.99 ± 0.04
0.92 ± 0.08
0.0136
Panjang stomata (µm)
5.76 ± 0.47
5.65 ± 0.42
0.5147
Kadar klorofil total
1.25 ± 0.45
0.89 ± 0.24
0.0086
Perlakuan kolkisin sangat nyata menurunkan jumlah bunga, sedang umur berbunga meskipun bertambah tetapi secara statistik tidak berbeda dari kontrol (Tabel 1). Herbawati (1989) juga melaporkan bahwa umur berbunga tanaman kedelai yang mendapat perlakuan kolkisin menjadi lebih dalam. Poehlman dan Sleper (1995) menyatakan bahwa ukuran sel tanaman poliploid seringkali membesar namun jumlahnya berkurang. Membesarnya ukuran sel mengakibatkan efisiensi metabolisme tanaman menurun sehingga pertumbuhannya terhambat dan waktu berbunganya melambat.
Prosiding Seminar Nasional Bioteknologi dan Pemuliaan Tanaman, 1-2 Agustus 2006. Departemen Agronomi dan Hortikultura Faperta IPB. Bogor. Hal. 84 – 87.
Gambar 1. Daun pentafoliate pada zuriat F1 kacang tanah hasil persilangan interspesifik pada perlakuan dengan kolkisin. Tambahan helai anak daun dapat di bagian pangkal (anak panah -1) atau di bagian ujung (anak panah – 2).
Perlakuan kolkisin nyata memperbesar lebar stomata, tetapi panjangnya tidak berbeda dari kontrol (Tabel 1). Hasil ini sejalan dengan penelitian Lu dan Bridgen (1997) pada tanaman Alstroemeria sp. tetraploid hasil perlakuan dengan kolkisin yang mempunyai stomata lebih lebar dibanding tanaman diploid asalnya. Kadar klorofil total tanaman dengan kolkisin sangat nyata lebih tinggi dibanding kontrol (Tabel 1) dan secara visual hal tersebut ditunjukkan oleh warna daunnya yang lebih hijau dibanding warna daun tanaman kontrol. Hasil ini sesuai dengan pernyataan Singsit dan Ozias (1992) bahwa jumlah kloroplas dalam sel penjaga tanaman kacang tanah berkorelasi positif dengan level ploidinya.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa tanaman F1 hibrid, baik tanaman dengan kolkisin maupun tanaman tanpa kolkisin, keduanya dapat menghasilkan biji, dan biji tersebut dapat berkecambah dengan baik. Hal tersebut menolak dugaan bahwa hibrid triploid merupakan tanaman steril. Penelitian Singh dan Moss (1984) terhadap delapan macam hibrid triploid hasil persilangan antara A. hypogaea dengan delapan spesies diploid kerabat liarnya ternyata juga menghasilkan biji, bahkan ada yang menghasilkan 25 polong per tanaman.
Prosiding Seminar Nasional Bioteknologi dan Pemuliaan Tanaman, 1-2 Agustus 2006. Departemen Agronomi dan Hortikultura Faperta IPB. Bogor. Hal. 84 – 87.
Gambar 2. Jumlah kromosom tanaman F2. Tanaman tanpa kolkisin, 2n = 40 (A), tanaman dengan kolkisin, 2n = 60 (B), dan 2n = 80 (C)
Perlakuan kolkisin mengakibatkan perubahan sitologi tanaman. Deteksi jumlah kromosom ujung akar kecambah zuriat F1 hibrid (tanaman F2) menunjukkan bahwa perlakuan kolkisin mengakibatkan perubahan jumlah kromosom yang bervariasi, yaitu 40, 48, 60, 68, dan 80 kromosom untuk tiap selnya. Zuriat tanaman F1 hibrid tanpa kolkisin (tanaman F2) jumlah kromosomnya 40, dan jumlah ini sama dengan jumlah kromosom A. hypogaea normal. A. hypogaea memiliki genom A dan B sedang A. cardenasii memiliki genom A (Prasad, 1996). Kombinasi kromosom homolog saat meiosis (pada profase subfase zigoten) pada tanaman hibrid triploid hasil persilangan antara kedua spesies tersebut menjadi tidak teratur. Setidaknya 10 pasang kromosom dari genom yang sama akan berpasangan, sedang 10 kromosom tunggal dari genom B tidak berpasangan. Peristiwa ini akan diikuti oleh segregasi yang tidak seimbang pada saat anafase, sehingga
dapat terbentuk gamet-gamet yang jumlah
kromosom-nya bervariasi antara 10 hingga 30. Hasil penelitian Singh dan Moss (1984) menunjukkan bahwa dari 225 tanaman F2 keturunan hibrid triploid kacang tanah hasil persilangan antara A. hypogaea dengan delapan spesies kerabat liar diploid-nya (termasuk A. cardenasii), didapatkan 80 tanaman tetraploid, 82 tanaman heksaploid, dan 63 tanaman dengan jumlah kromosom antara 20 sampai dengan 59.
Prosiding Seminar Nasional Bioteknologi dan Pemuliaan Tanaman, 1-2 Agustus 2006. Departemen Agronomi dan Hortikultura Faperta IPB. Bogor. Hal. 84 – 87.
KESIMPULAN Perlakuan kolkisin pada tanaman zuriat F1 kacang tanah hasil persilangan interspesifik A. hypogaea (2n=4x=40) dengan A. cardenasii (2n=2x=20) mengakibatkan tinggi tanaman, jumlah daun, dan jumlah bunga berkurang. Stomata tanaman dengan kolkisin lebih lebar dibanding tanaman tanpa kolkisin, dengan kadar klorofil total pada daun yang lebih tinggi. Perlakuan kolkisin meningkatkan jumlah kromosom tanaman. Kromosom akar kecambah F2 dari tanaman tanpa kolkisin berjumlah 40, sedangkan kromosom akar kecambah F2 dari tanaman dengan kolkisin berkisar 40 – 80.
DAFTAR PUSTAKA Herbawati, N. 1989. Studi morfologi dan anatomi guna mempelajari perubahan genetic kedelai varietas Orba dan Wilis akibat perlakuan colchicines. Skripsi Sarjana. Jurusan Biologi Fakultas MIPA IPB. Bogor. (Tidak dipublikasikan) Huang, H.J. and W.C. Li. 1992. Comparative study in the effects of colchicine treatment between cultivated and wild species of peanut. J. Agric. For. 41:27-37. Lu, C. and M.P. Bridgen. 1997. Chromosome doubling and fertility study of Alstroemeria aurea x A. caryophyllaea. Euphityca 94:75-81. Prasad, M.V.R. 1996. Groundnut, p. 217-241. In P.N. Bahl and P.M. Salimath (Eds.) Genetics, Cytogenetics, and Breeding of Crop Plants, Pulses, and Oilseeds. Science Publ. Inc. USA. Poehlman, J. M. dan D. A. Sleper. 1995. Breeding Field Crops. 4th eds. Iowa State University Press, USA. 494p. Sharief, Y., J.O. Rawling, and W.C. Gregory. 1978. Estimates of leafspot re-sistace in three interspecific hybrids of Arachis. Euphytica 27:741-751. Singh, A.K. dan J.P. Moss. 1984. Utilization of wild relatives in genetic improve-ment of Arachis hypogaea L. Peanut Sci. 11:17-21. Singsit, C. and A.P. Ozias. 1992. Rapid estimation of ploidy levels in in-vitro regenerated interspecific Arachis hybrids and fertile triploid. Euphityca 93:257-262. Sudjadi, M.S. 1986. Pengaruh penyakit karat (P. arachidis) dan penyakit bercak daun (Cercospora sp.) terhadap hasil kacang tanah (Arachis hypogaea). Dalam Seminar Hasil Penelitian Tanaman Pangan, Balittan Bogor Vol. 2. Palawija, hlm.356-362.
UCAPAN TERIMA KASIH Terima kasih disampaikan kepada Direktorat Pembinaan Penelitian dan Pengabdian Masyarakat Ditjen DIKTI Depdikbud (kini DEPDIKNAS) yang telah membiayai penelitian ini melalui program Hibah Bersaing Perguruan Tinggi periode tahun 19941999.
Prosiding Seminar Nasional Bioteknologi dan Pemuliaan Tanaman, 1-2 Agustus 2006. Departemen Agronomi dan Hortikultura Faperta IPB. Bogor. Hal. 84 – 87.
