TINJAUAN PUSTAKA Botani Melon Klasifikasi botani tanaman melon adalah sebagai berikut: Kingdom
: Plantarum
Divisi
: Spermatophyta
Sub divisi
: Angiospermae
Kelas
: Dicotyledonae
Sub-kelas
: Sympetalae
Ordo
: Cucurbitales
Keluarga
: Cucurbitaceae
Genus
: Cucumis
Spesies
: Cucumis melo L. Tanaman melon (Cucumis melo L.) merupakan famili cucurbitaceae.
Melon termasuk tanaman yang menghasilkan biji sehingga dimasukkan dalam tumbuhan berbiji (Spermatophyta). Biji melon tertutup oleh bakal buah sehingga dimasukkan ke dalam golongan tumbuhan berbiji tertutup (Angiospermae). Tanaman melon terdiri dari dua daun lembaga sehingga dimasukkan dalam kelas tumbuhan berbiji belah (dikotil) dan tergolong dalam genera Cucumis. Tanaman melon bersifat polimorfik, spesiesnya ada yang berbunga jantan, berbunga betina, dan berbunga hemafrodit atau sempurna. Melon yang berada di Amerika biasanya berbunga andromonoecious, yaitu pada satu tanaman menghasilkan bunga jantan dan hemafrodit. Bunga jantan muncul secara berkelompok pada ketiak daun yang berjarak cukup jauh dari bunga hemafrodit. Bunga melon membuka sesudah matahari terbit, yang sangat bergantung pada temperatur serta kelembaban. Bila temperatur rendah, kelembaban tinggi, dan berawan, biasanya membukanya daun akan tertunda. Bunga mekar pada siang hari dan pada hari itu juga tertutup kembali (Ashari, 1995). Bunga jantan terdiri dari mahkota bunga dan benang sari serta tidak memiliki bakal buah. Bunga jantan ditopang oleh tangkai bunga yang pipih panjang. Bunga jantan akan gugur setelah 1-2 hari mekar. Bunga betina umumnya terdapat pada ketiak daun ke-1 atau ke-2
6
pada setiap ruas percabangan. Bunga betina memiliki putik, mahkota bunga, dan bakal buah. Bakal buah yang berbentuk bulat lonjong ditopang oleh tangkai buah yang pendek dan tebal. Bunga betina akan gugur apabila 2-3 hari setelah mekar tidak diserbuki. Biji melon terdapat di antara rongga buah dan terbalut oleh plasenta berwarna putih. Biji melon pada umumnya berwarna cokelat muda, panjang ratarata 0.9 mm dan diameter 0.4 mm. Dalam satu buah melon terdapat sekitar 500600 biji. Buah melon memiliki bentuk yang bermacam-macam yaitu bulat, oval dan lonjong. Bentuk buah melon bergantung pada varietasnya. Bentuk buah melon yang bulat terdapat pada varietas Sky Rocket, Jade Dew, Action, Aroma, Sweet Star dan Emerald Sweet. Melon dengan bentuk buah oval terdapat pada varietas Ten Me. Buah melon yang berbentuk lonjong terdapat pada varietas New Century dan Super Salmon. Buah melon memiliki warna kulit buah yang beragam dan bergantung pada varietas. Umumnya melon yang dibudidayakan di Indonesia berwarna hijau muda pada saat masih muda dan berubah menjadi hijau tua ketika matang (Prajnanta, 2002).
Kultur Jaringan Kultur jaringan adalah suatu metode untuk mengisolasi bagian dari tanaman seperti protoplasma, sel, kelompok sel, jaringan dan organ serta menumbuhkannya dalam lingkungan yang aseptik, sehingga bagian-bagian tanaman tersebut dapat memperbanyak diri dan bergenerasi menjadi tanaman yang utuh (Gunawan, 1992). Menurut Wattimena et al. (1992), teknik kultur jaringan adalah teknik bagaimana mengisolasi bagian-bagian tanaman (sel, protoplasma, tepung sari, ovari, dan sebagainya), ditumbuhkan secara tersendiri, dipacu untuk untuk memperbanyak diri, akhirnya diregenerasikan kembali menjadi tanaman lengkap dalam suatu lingkungan yang aseptik dan terkendali. Salah satu penerapan kultur jaringan adalah perbanyakan mikro. Tujuan utama penerapan perbanyakan dengan menggunakan teknik kultur jaringan adalah produksi tanaman dalam jumlah besar dalam waktu yang singkat terutama untuk varietas-varietas unggulan serta memperoleh tanaman yang terbebas dari serangan
7
patogen. Torres (1989) menyatakan tujuan utama dari perbanyakan secara in vitro tanaman sayuran meliputi produksi planlet dari tanaman yang sulit diperbanyak dari biji, produksi bahan tanaman bebas virus dan perbaikan tanaman melalui modifikasi genetika. Werbrounds dan Debergh (1993) menyebutkan bahwa secara umum terdapat lima tahapan dalam kultur jaringan yaitu: tahap persiapan, tahap inisiasi, tahap kultur, tahap pemanjangan tunas, inisiasi akar, dan perkembangan akar serta aklimatisasi. Tujuan utama dari penerapan metode kultur jaringan adalah produksi bibit dalam jumlah besar dan waktu singkat, terutama untuk kultivar-kultivar unggul yang baru dihasilkan.
Eksplan Eksplan adalah bagian tanaman yang dijadikan bahan perbanyakan awal yang ditanam dalam media, yang akan menunjukkan pertumbuhan dan perkembangan tertentu. Arah pertumbuhan dan perkembangan atau regenerasi ditentukan oleh komposisi media, zat pengatur tumbuh yang digunakan, bagian tanaman yang dijadikan eksplan, genotipe, umur eksplan, letak pada cabang, serta lingkungan tumbuh (Gunawan, 1992). Eksplan dapat berasal dari daun, peduncles, bulb scales, petal, anther dan sisik umbi dari umbi-umbi yang tumbuh dalam kultur (Conger, 1980). Gunawan (1992) menambahkan bahwa eksplan yang diusahakan untuk kultur jaringan harus dalam keadaan aseptik, sehingga dapat diperoleh kultur yang asenik yaitu kultur dengan hanya satu macam organisme yang diinginkan. Pada umumnya semua bagian tanaman dapat dijadikan eksplan tetapi sel-sel yang telah mengalami diferensiasi lebih lanjut sulit ditumbuhkan dibandingkan sel-sel meristematik. Tidak semua jaringan tanaman memiliki kemampuan yang sama untuk berdiferensiasi. Eksplan yang berukuran sangat kecil memiliki daya tahan yang rendah untuk dikulturkan. Banyak sedikitnya tunas yang dihasilkan dipengaruhi oleh ukuran dari suatu eksplan. Eksplan yang berukuran 0.5-1.55 mm mampu memproduksi tunas yang lebih banyak (Conger, 1980).
8
Embrio somatik dapat diinisiasi dari jaringan juvenil atau jaringan meristematik. Eksplan yang dapat digunakan dapat berupa daun muda, ujung tunas, kotiledon, dan hipokotil, tetapi respon eksplan sangat bergantung dari genotipe tanaman. Pada beberapa spesies tanaman hanya jaringan tertentu yang dapat digunakan untuk inisiasi embrio somatik (Gray, 2000). Penggunaan eksplan yang bersifat meristematik umumnya memberikan keberhasilan pembentukan embrio somatik yang lebih tinggi (Purnamaningsih, 2002). Oridate dan Oosawa (1986) melaporkan embrio somatik berhasil diinduksi dari eksplan yang berasal dari kotiledon pada tanaman melon. Hal yang sama juga dilaporkan oleh Tabei et al. (1991) yang berhasil menginduksi embrio somatik melon dengan menggunakan eksplan yang berasal dari kotiledon biji tua, kotiledon dan hipokotil dari biji yang dikecambahkan, dan daun serta petiol dari planlet muda. Pada tanaman yang segenus yaitu mentimun (Cucumis sativus L.) penelitian mengenai organogenesis dan embriogenesis telah berhasil dilakukan. Sumber eksplan yang digunakan dalam menginduksi embrio somatik yaitu kotiledon dan hipokotil dari biji yang dikecambahkan secara in vitro (Chee, 1990). Hal yang sama juga dilaporkan oleh Ladyman dan Girard (1992), yang berhasil menginduksi embrio somatik dengan menggunakan eksplan kotiledon dari biji yang dikecambahkan secara in vitro. Hasil penelitian Kuijpers et al. (1996) di Belanda, berhasil menginduksi embrio somatik pada tanaman mentimun dengan menggunakan eksplan daun muda dari biji yang dikecambahkan secara in vitro.
Media Kultur Pertumbuhan kultur dan laju pembentukan tunas dipengaruhi oleh keadaan fisik dari media tanam. Komposisi media adalah salah satu faktor yang memiliki peranan penting untuk pertumbuhan dan morfogenesis jaringan tanaman dalam proses perbanyakan (Conger, 1980). Media yang memenuhi syarat adalah media yang mengandung nutrisi makro dan mikro dalam kadar dan perbandingan tertentu serta sumber energi yang pada umumnya menggunaakan sukrosa (Wetherel,
1982).
Selanjutnya
Gunawan
(1992)
menambahkan
bahwa
penambahan sukrosa sebagai sumber energi pada media kultur dapat membantu
9
pertumbuhan eksplan.
Sukrosa yang pada umumya dalam media kultur berupa
gula merupakan sumber karbohidrat untuk menggantikan karbon yang biasanya didapat dari atmosfer melalui proses fotosintesis. Keberhasilan dalam penggunaan metode kultur jaringan sangat bergantung pada media yang digunakan. (Gunawan, 1992). Menurut George dan Sherrington (1984), jenis media kultur jaringan dibedakan berdasarkan bentuk fisiknya, yaitu media padat dan media cair yang mempunyai kelebihan dan kekurangan masingmasing. Pemilihan jenis media disesuaikan dengan jenis eksplan dan tujuan yang diinginkan. Keuntungan penggunaan media padat antara lain dapat menghasilkan pertumbuhan tunas yang cepat, morfogenesis dari kalus lebih baik, tunas serta akar dapat tumbuh dengan teratur. Kekurangannya yaitu kontak eksplan dengan media sedikit karena potensial air yang rendah. Media MS (Murashige dan Skoog) merupakan media yang umum digunakan untuk perbanyakan sejumlah besar spesies tanaman. Media MS banyak mengandung unsur nitrogen (KNO3 dan NH4NO3; Tabel Lampiran 1) yang mampu menstimulasi terjadinya inisiasi embriogenesis (Torres, 1989). Media B5 dikembangkan oleh Gamborg dan Grupnya pada tahun 1968 untuk kultur suspensi kedelai. Pada masa ini media B5 digunakan untuk kulturkultur lain. Media ini menggunakan konsentrasi NH4+ yang rendah (Tabel Lampiran 2). Fosfat yang diberikan adalah 1 mM, Ca2+ antara 1 – 4 mM, sedangkan Mg2+ antara 0,5 – 3 mM (Gunawan, 1992). Media WPM (Woody Plant Medium) dikembangkan oleh Llyod dan Mc Cown pada tahun 1981, merupakan media dengan konsentrasi ion yang rendah pada jaman sesudah penemuan media MS. Media ini konsisten dengan media untuk tanaman berkayu yang dikembangkan oleh ahli lain, tetapi sulfat yang digunakan lebih tinggi dari sulfat pada media tanaman berkayu lain (Gunawan, 1992).
Embriogenesis Somatik Embriogenesis somatik adalah proses pembentukan embrio yang berasal dari sel atau jaringan vegetatif tanaman yang membentuk struktur embrioid karena
10
menyerupai embrio yang berasal dari sel zigot. Tahap pertama dalam terbentuknya embrio somatik yaitu pembelahan sel tunggal secara terus-menerus sehingga terbentuk kumpulan sel, kemudian kumpulan sel tersebut berkembang ke tahap pembentukan proembrio globular lalu tahap jantung, dan terakhir tahap torpedo. Embrio somatik pada tahap torpedo akan berkembang menjadi tanaman muda (Dodds dan Roberts, 2002). Embrio somatik dapat terbentuk secara langsung atau tidak langsung. Embriogenesis somatik secara tidak langsung dimulai dengan pembelahan sel secara terus-menerus menjadi kalus. Kalus adalah suatu kumpulan sel amorphous yang terjadi dari sel-sel jaringan yang membelah secara terus-menerus (Gunawan, 1992). Kalus biasanya terbentuk setelah eksplan dikulturkan dalam media yang mengandung auksin. Banyak faktor yang mempengaruhi embriogenesis antara lain auksin eksogen, sumber eksplan, komposisi nitrogen yang ditambahkan dalam media dan korbohidrat (sukrosa). Selanjutnya sel membelah terus hingga memasuki tahap globular. Pada tahap globular sel aktif membelah ke segala arah dan membentuk lapisan terluar yang akan menjadi protoderm (bakal epidermis). Kelompok sel yang merupakan prekursor jaringan dasar dan jaringan pembuluh pun mulai terbentuk. Pembelahan sel ke segala arah akan terhenti ketika primordia kotiledon terbentuk, yaitu pada saat embrio matang sudah autotrof. Embrio matang akan berkecambah dan tumbuh menjadi tumbuhan baru pada kondisi yang cocok (Bajaj, 1994; Dodeman et al., 1997; Litz, 1985). Proses pembentukan dan perkembangan embrio (embriogenesis) menentukan pola pertumbuhan, yaitu meristem pucuk ke atas, meristem akar ke bawah, dan pola-pola dasar jaringan lainnya berkembang pada aksis pucuk akar ini, namun terdapat variasi proses embriogenesis pada setiap tumbuhan.
Zat Pengatur Tumbuh Zat pengatur tumbuh adalah senyawa organik kompleks alami yang disintesis oleh tanaman tingkat tinggi, yang berpengaruh pada pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Terdapat lima kelompok zat pengatur tumbuh yang terdapat di dalam tanaman yaitu auksin, sitokinin, giberelin, asam absisik dan
11
etilen yang masing-masing memiliki ciri khas dan pengaruh yang berlainan terhadap proses fisiologi (Abidin, 1983). Kelima zat pengatur tumbuh ini terdapat di dalam tanaman dalam berbagai bentuk, sehingga sulit untuk mengerti cara kerja masing-masing dengan baik (Wattimena, 1988). Menurut Wattimena (1988), zat pengatur tumbuh adalah senyawa organik bukan nutrisi yang aktif dalam jumlah kecil (10-6 – 10-5 mM) yang disintesis pada bagian tertentu dari tanaman dan pada umumnya diangkut ke bagian lain tanaman dimana zat tersebut menimbulkan tanggapan secara biokimia, fisiologis dan morfologis. Dalam kultur jaringan, ada dua golongan zat pengatur tumbuh yang sangat penting adalah sitokinin dan auksin. Zat pengatur tumbuh ini mempengaruhi pertumbuhan dan morfogenesis dalam kultur sel, jaringan dan organ. Interaksi dan perimbangan antara zat pengatur tumbuh yang diberikan dalam media dan yang diproduksi oleh sel secara endogen, menentukan arah perkembangan suatu kultur. Penambahan auksin atau sitokinin eksogen mengubah level ZPT endogen sel (Gunawan, 1992). Zat pengatur tumbuh auksin banyak dipergunakan secara luas dalam kultur jaringan tanaman, memiliki peran dalam mendorong perpanjangan sel, pembelahan sel, menginduksi pembentukan kalus, differensiasi jaringan xilem dan floem, pembentukan akar, pembungaan, pembentukan buah-buah paternokarpi, pembentukan bunga betina pada tanaman dioecious, dominasi apikal, respon tropisme serta menghambat pengguguran buah dan bunga (George dan Sherington, 1984). Abidin (1983) dan Wattimena (1988) menyatakan bahwa sitokinin adalah salah satu zat pengatur tumbuh yang memiliki peranan dalam proses pembelahan sel. Selanjutnya Wattimena (1988) menambahkan bahwa beberapa efek fisiologis dari sitokinin adalah mendorong pembelahan sel, mempengaruhi perkembangan embrio, memperlambat proses penghancuran butirbutir klorofil, memperlambat proses senesen pada daun, buah dan organ-organ lainnya. Menurut Hennen (1983), sitokinin yang biasanya digunakan dalam kultur jaringan tanaman dalam konsentrasi yang bervariasi yaitu kinetin, zeatin, BAP/BA, 2ip dan Thidiazuron.
