th c!Habitat Vol. XYII No.2
Juni- ]006
ISSN
:
,
t04
0853 -5167
PENGART'H KONSENTRASI SIT( }KIIiIN PADA REGENERASI EMBRIO SOMATIK MANGGA (lrlangifera indicaL.) Nunun Barunawati, Ellis Nihayati, danTatik Wardiyati
ABSTRACT The objective of this research was to observe the development of mango embryo somatic at several phases. The experiment was conducted from August to December 2004 at Tissue Culture Laboratory of Agriculture Faculty, Brawijaya University. Combination of concentration and kinds of cytokinin at culture medium were assumed can improve differentiation on embryo phases. The result showed that many vary in phase of embryo somatic as heart and terpedo was taken on concentration and kinds of cytokinin. The resutt of research, most of regeneration was obtained on medium MS was added cytokinin that in heart phase initiated at 5 days after subculture at benryl adenine 4 mgll-, thidiazuron 0.02-0.03 mg/L and 2 iP 1.5 mdL.Whereas terpedo phase was groMh well. at benzyl adenine mglL, thidiazuron 0.AZ mglL and 2 iP 1.5 mdL. In addition, The percentage of heart phase 100% while terpedo phase was increase l4Yo at thiadiazuron 0.02-0.03 mg/L and benzyl adenine 2mdL. Key words: embryogenesis, heart phase, torpedo phase, plantlet
ABSTRAK Studi tentang regenerasi embrio somatik terutama pada tanaman tahunan masih terus dilakukan, salah satunya adalah teknik embriogenesis dan regenerasi embrio mangga menjadi plantlet. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Kultur Jaringan Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya pada bulan Agustus sampai Desember 2004. Bahan percobaan pada penelitian ini adalah embrio somatik sekunder (hasil persilangan Arumanis dan Podang) yang berumur 6 minggu setelah subkultur. Metode yang dipergunakan adalah metode observasi pada keberhasilan setiap kombinasi konsentrasi sitokinin. Hasil percobaan menunjukkan bahwa inisiasi fase hati terjadi pada 5 hari setelah subkultur pada media yang ditambah benzyl adenine 4 mglL, thiadiazuron 0,020.03 mgil dan 2 iP 1,5 mg/L. Fase terpedo berkembang dengan baik pada media dengan penambahan benzyl adenine 2 mglL, thidiazuron 0,02 mgll- dan 2 iP i,5 mgll- yakni persentase keberhasilan fase hati mencapai 100%. Pada media dengan penambahan thiadiazuron 0,02-0.03 mg/L dan benzyl adenine 2 *dL fase terpedo mencapai 14o4. Kata kunci: embriogenesis, fase hati, fase torpedo, plantlet
Staf Pengapr Jurusan- Budidaya Pertonian {Jniversitas Brawijaya MalnS
Terakreditasi SK. No. : 49lDIKTUKep/2003
152
Nunun Barunawati dkk.: Pengaruh Konsentrasi Sitokinin
PENDAIIULUAN
sel globular berkembang menjadi sel hati
dan terpedo. Kegagalan fase Perkembangan embrio somatik menjadi plantlet masih terus dipelajari. Diferensiasi sel menjadi jaringan lengkap terutama pada tanaman tahunan atau tanaman berkayu lebih sulit dibandingkan dengan sel jaringan tanaman semusim. Penelitian tentang diferensiasi plantlet embrio hasil persilangan mangga masih sedikit dilakukan. Kendala yang sering dialami adalah pada proses diferensiasi fase torpedo menjadi plantlet. Hormon pertumbuhan sangat berperan dalam
terpedo
menjadi plantlet dipengamhi oleh beberapa faktor, yaitu diantaranla umur eksplan yang
melampaui waktu subkultur, tidak hadimya hormon tumbuh dan struktur massa sel yang tidak teratur. Induksi perkembangan sel secara seragam dapat
dilakukan pada saat yang tepat dan konsentrasi hormon yang terkendali pada media (Patena dan Barba, 2000). Pemanjangan organ merupakan
proses akhir dalam diferensiasi. Setiap bagian akan terorganisir menjadi calon plumul4 batang dan calon akar (Goerge dan
proses diferensiasi sel, sehingga penelitian
hasil persilangan yang dikombinasikan
Shanington, 1984). Masalah perkembang-
dengan media inokulasi mampu menghasilkan jaringan lengkap (plantlet). Varietas unggulan mangga di Indonesia mulai dikembangkan dengan
an embrio somatik mangga tidak hanya pada ketersediaan jenis dan konsentrasi
mempergunakan metode persilangan. Metode ini sangat membantu untuk menggabungkan beberapa sifat yang terdapat di dalamnya. Manalagi adalah memiliki sifat unggul pada tekstur dan rasq sedangkan varietas Podang memiliki warna kulit buah yang menarik. Persilangan antara kedua variaas &rsebut kemudian dilanjutkan dengan meng-
hormon sitokinin, tetapi juga masalah pencoklatan yang terjadi pada bahan tanam. Pada kadar tertentu, senyawa phenol penyebab pencoklatan tersebut dapat menghambat metabolisma sel dalam jaringan (Carimi dan Pasquale, 2000). Salah satu upaya untuk menekan masalah pencoklatan adalah dengan menambahkan asam askorbat pada' media subkultur sebagai antioksidant. Diferensiasi diawali dengan inisiasi
kulturkan embrio zigotiknya.
embrio, yang ditandai oleh pertambahan
Proses induksi embrio somatik
ukuran embrio, pemanjangan bentuk serta perubahan warna sel bagian luar
membutuhkan komposisi media yang tepat. Komposisi media yang tepat ialatr
(Rangaswami, 1982). Tujuan penelitian ini adalah untuk
mengandung unsur makro, unsur mikro, unsur vitamin dan hormon tumbuh (Pierilc 1987). Kehadiran hormon tumbuh ter-
mendapatkan media regenerasi yang sesuai agar mampu menginduksi fase hati, fase terpedo dan plantlet.
utama golongan sitokinin dalam media sangat menentukan sel embrio berdiferensiasi menjadi tanaman sempuma. Pada awal perkembangannya, fase
BAIIAN DAII METODE
embrio somatik (fase globular)
Penelitian dilaksanakan
kembang menjadi fase
ini
hati.
ber-
di
l,abora-
Pada fase
torium Kultur Jaringan Fakultas Penanian
proses fisiologis sel-sel globular
{Jniversitas Brawiiaya pada bulan Agustus sampai Desember 2004. Embrio somatik
berjalan sangat lambat, sehingga dibutuhkan kome*trasi dan jenis sitokinin tertentu agar
yang digunakan adalah embrio sekunder 153
Nunun Barunawati dkk.: Pengcruh Konsentrasi Sitokinin
berumur 6 minggu setelah subkultur.
Pada media tumbuh
perlakuan pada umur embrio 6 minggu setelah inokulasi. Eksplan yang diino-
ditambahkan
beberapa jenis dan konsentrasi sitokinin
kulasikan adalah kumpulan embrio somatik berupa agregat. Pengamatan
untuk
regenerasi embrio somatik menjadi fase hati, fase terpedo dan plantlet. Metode percobaan adalah menggunakan metode observasi pada
dimulai pada sa:f mulai tedadi peruhhan warna maupun benfuk embrrio somatik, yakni a minggu setelah subkultur hingga 12 minggu setelah
hasil diferensiasi. Masing-masing ndia tumbuh ditamhh dengan kombinasi jenis
subkultur. Pengamatan pada embrio yang telah berubah menjadi fase hati dan fase terpedo meliputi: l. Saat inisiasi fase hati dan terpedo 2. Persentase pertumbuhan embrio fase hati, dihitung dengan cara:
sitokinin dan konsentrasi yang seluruhnya berjumlah 15 kombirnsi. Setiap kombinasi t€rdiri &ri seprluh bdol yang terdiri dari embrio somatik hasil persilangan
varietas Arumanis dan Podang. Media ditambah dengan 20 glL sukrosa, adenin
sulfat
l0 mdL,
dan phytagel l,T
ascorbic aeid 20 mgtL
gtL.
Sedangkan media
ExplantBeregenerasi
tumbuh tanpa hormon tumbuh sebagai kontrol sebanyak sepuluh botol, sehingga
Jumlah explant yang diinokulasi
jumlah seluruhnya 160 satuan percobaan, yakni:
i I
i
t
PI
MediaYz MS + Zeatin 0,005 mg/L
P2
Media % MS + Zeatin 0,01 mg/L
P3
Media % MS + Zeatin 0,015 mg&
P4
Media % MS + Kinetin 0,5 mg/L
P5
Media lzMS + Kinetin I mg/L
P6
Media %MS + Kinetin 1,5 mglL
P7
Media/z MS + Thidiazuron 0,01 mg/L
P8
Mediak MS + Thidiazuron
P9
Mediavz MS + Thidiazuron 0,04 mg/L
Pl0
Media% MS + 2 iP 0,5 mg/L
Pil
Media%MS+2iPImg/L
Pl2
MediaYz MS + 2 iP 1,5 mg/L
Pl3
Media % MS + BA 2mell-
Pl4
Media%MS+BA3mg/L
PI5
MediaVz MS + BA 4 mg/L
Pt6
Media tanpa hormon rumbuh
3.
xtoOyo
Persentase pertumbuhan embrio fase torpedo, dihitung dengan cara:
Explant Beregenerasi Jumlah explant yang diinokulasi x 100%
Data pengilmatan embrio fase hati, terpedo dan plantlet dianalisis secara' deskriptif, dan disajikan dalam bentuk grafik dan gambar
0,02 mg/L I
IASIL DAI\I PEMBAHASAN
Tahap perkembangan embrio somatik mulai dari inisiasi fase hati sampai planlet dapat dilihat pada Gambar 1. Embrio somatik yang disubkultur pada media yang mengandung sitokinin mampu berdiferensiasi menjadi fase hati (Gambar la, b, dan c). Perkembangan
selanjutnya setelah 4 minggu, embrio menjadi fase terpedo (Gambar ld). Plantlet sempurna pada penelitian ini
Embrio somatik yang telah di-
masilt belum berhasil
perbanyak disub kulturkan pada media
154
didapatkan.
[' eng,i
ruh
K oru
e
ntrasi Si t oki nin
diikuti oleh 22 hari setelah subkultur pada media BA 3 mg& dan 2l hari setelah subkultur pada media kinetin 1
namun inisiasi daun dan akar sudah dapat dihasilkan (Gambar 4e dan f). Perkembangan Fase Hati
mgL.
dibandingkan dengan media yang ditambah sitokinin.
lain yakni
dan mampu
Gambar
l.
BA 7
mencapai 110%
pada
konsentrasi 1,5 mgll. Selanjutnya berturut-turut pada media BA 4 mgL lA3%
mempercepat regenerasi sel. Inisiasi fase hati 58 hari setelah subkultur pada media yang ditambah2 iP 0,5 mgll dan inisiasi fase terpedo terjadi pada 7 hari
setelah subkultur pada
yang
fase hati lebih tinggi
mengatur proses. transkripsi
translasi sel, sehingga
Kemampuan media
ditambah kinetin untuk menginduksi
Jenis sitokinin memiliki gugus isopentil adenine terutama pada jenis zeatin dan thidiazuron. Gugus ini dapat
dan media zeatin 0,015 mg/L adalah 98% (Gambar 2 dan 3).
mgll-,
Fase perkembangan embrio somatik menjadi fase hati, terpedo sampai plantlet (A, B, C inisiasi fase hati, D inisiasi fase terpedo, E inisiasi daun dan F inisiasi akar).
155
7A
60
= f -l
50
ll !,
40
!
t!
30
r!
o
2A
CO
L
.! I
1g
0
q*;:"*',:": r,
""-*""t$i"$$xq-.*
",
-l
Jenis dan konsentrasi sitokaniilinisiggt rase !e491]o
Gambar
2.
I
Perbedaan Saat Inisiasi Fase Hati dan Terpedo pada Media dengan Penambahan Beberapa Jenis Sitokinin
1fr
r' F im t-_. 110
so
=6 E o o
J9
s
eo
+*
f-
701-
i* so+ olao l60
zo J=-
10
i-
s=
""$$'$'tt- "' T 1|"$"0"$$*").s,* "t* t& ,Ers" xelompok konsentrad dtokinin
*,*:::
I
,
tr pengamatan 3i
i
Keterangan: Pengamatan 1: 30 hss. ke 2: 60 hss, ke 3: 90 hss Gambar
3.
Pertumbuhan Fase Hati dengan Penambahan Beberapa Jenis Sitokinin hanya mampu menginduksi jumlah embric somatih akan te.tapi tidak mempercepat
Fase hati mampu diinduksi cleh yl adenine 4 mgL dan
media b"n
thidiozuron 0.02-0,03 mg&. Pada fase hati semua organ cenderung berwama putih kehilauan. Pada dasaniya kemampuan jenis
diferensiasi sel.
Perkembangan Fase Torpedo
konsentrasi zat pengatur tumbuh sitokinin dalam meregenerasi sel sangat penting. Pada aplikasi sitokinin jenis bensil adenine dengan konsentrasi lebih tinggi
dan
Pada Gambar
4
dapat
diketahLri
bahwa regenerasi fase terpedo mencapai i48oh pada media yang ditamba{rkan 2 iP t56
mg/L, diikuti media BA mlL sebesar 128%. dan glYopada media BA 3 mg/I-" Diferensiasi terpedo tidak ditemukan pacla
umumnya. Hal tersebut diduga disebabkan zeatin dan thidiazuron memiliki gugus isopentil adenin yang lehih rnampu mengatur proses transkripsi dan translasi sel lebih cepal. sehingga mengakibatkan sel lebih cepat beregenerasi daripada diinduksi jenis sitokinin lainnya. genesis pada
media yang ditambahkan kinetin 0,5 mg/L, thidiazuron 0.01 mgll- dan zeatin 0,15
mSL. PaM media yang diambahkan jenis zeatin dan thidiozuron dalam konsentrasi rendah yakni 0.005 mgll- dan 0,01 mg/L mampu menginduksi ukuran fase terpedo sehingga memiliki ukuran lebih besar.
Ukuran embrio somatik yang
Hasil penelitian menunjukkan bahwa media yang sesuai untuk' meregenerasi fase terpedo adalah benzyl
seragam
adenine 2 mg/L, dan thidiozuron 0,02 mglL, sedangkan media benzyl adenine -z-4 mg/L dan 2 iP 0,5-1 mg/L lebih cepat menginduksi massa fase torpedo. Enzim dalam hal ini berperan menginstruksikan tahap pembentukan jaringan. Komponen purin dalam struktur sitokinin juga memiliki peran yakni mengarahkan diferensiasi pada pembentukan organ langsung. Subkultur selanjutnya dilakukan pada media yang mengandung rendah sitokinin dan auksin. Keberadaan kedua jenis hormon tumbuh ini untuk menginduksi terbentuknya planlet, seperti akar serta daun.
berpengaruh pada perkembangan selanjutnya. Embrio dengan ukuran l-2 mm mempunyai kemampuan meregenerasi lebih
tinggi menjadi fase hati. Hal
tersebut sehingga sel, stmktur kesamaan disebabkan
sitokinin lebih efektif dalam
meng-
,
instruksikan perannya (Mattheu's, I 999).
Pada konsentrasi sitokinin
jenis
dan thidiozuron yang iebih
zeatin
rendalr
mengakibatkan embrio memiliki ukuran lebih besar yakni 2-2,5 mm dan warna
yang lebih gelap. Sedangkan
per-
kembangan embrio somatik yang dihasilkan oleh sitokinin kedua jenis tcrsebut cenderung beregcnerasi menjadi
organ tanpa melalui tahap fase embrio-
160 150
110 130 124 o
E
fio
100
t*
ta
eo 80 'r-*
s
sc i-*
g
zo l-so i-
l* 30i2a i-
40
'3
fi
.{9
cY :t'
.eP
,ct
'.1*"0 "*"}.:ns,. " 1;"$" ^:"* Keiompok kon$ntr.si
Keterangan: Pengamatan Gambar
4.
l:
"o *o
sitokinin
l'$: rltii
1it
; [13:H[:
1
3'
30 hss, ke 2: 60 hss, ke 3 hss
Pernrnrbuhan Fase Terpedo dengan Penambahan Beberapa Jenis Sitokinin 1
Nunun Barunawati dkk.: Pengaruh Konsentrasi Sitokinin ...
R.J. 1999. Growth, Develop ment and Differentiation of Cell. Academic Press, New York.. p.297-
Mat&tews,
KESIIVIPULAI\
Media yang dipergunakan untuk menginduksi fase hati adalah benzyl adenin 4 m$L, thidiazuron 0,02-0,03 mg/L dan 2-iP 1,5 mgtL. Pertambahan jumlah embrio pada fase hati 100% dari embrio somatik. Media yang sesuai untuk menginduksi fase terpedo adalah media dengan penambahan benryl adenine 2 mg/l dan thidiazuron 0,02 mll mencapai 14%. Pertumbuhan fase terpedo yang sesuai yakni pada media 2 iP I mg/l dan benryl adenine 3-4 mgll. Pembentukan planlet tidak sempuma mampu diinduksi
dengan sitokinin
371.
L. F. and R.C. Barba. 2000. A Simple and Reliable Protocol for Somatic Embryogenesis and Plantlet Regeneration in Mango {Mangifera indica L.) Poster Paper Presented at The 8 & National Fruit SymPosium,
Patena.
PCARRD. Philippines.
jenis zeatin dan
DAFTAR PUSTAK.A. Carimi, Francesco and F. D. Pasquale. 2000. In vitro Rescue of Zygotic Embryos of Sour Orange, Citrus
L. Plant
Breeding"
Verlag, Berlin. I l7 : 261-266 Goerge, S. and P.D. Sharrington. 1984. Plant propagation by tissue culture.
Handbook
and directory
of
c,ommercial laboratories. Exegetics
limitd
Banos, Lagun4
Pierik, R.L.M. 1987. In vitro culture of higher plants. Matinus Nijhoff Publisher. Boston. pp 344. Rangaswamy, N.S. 1982. Nucellus as an experimental system in basic and applied tissue culture research. In Tissue Culture of Economically Important Plants. Ed. A.N. Rao. ANBS COSTED. Singapore. p 269-286.
tidiozuron konsentrasi rendah.
aurantium
los
p.la.l6.
England. pp:33-34
158
