Waktu dan Tempat
Percobaan dilaksanakan pada bulan Oktober 2011 sampai dengan Februari 2012 di Laboratorium Micro Technique Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian, IPB. Polen dan stigma diperoleh dari Kebun Percobaan Pusat Kajian Hortikultura Tropika IPB Tajur yang terletak pada elevasi 250 m dpl.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah polen pepaya dari empat genotipe. Semua polen diperoleh dari bunga hermafrodit pada pohon hermafrodit, sedangkan stigma diperoleh dari bunga betina pada pohon betina. Sampel polen diambil pada sore hari dengan keadaan bunga sebelum antesis. Pengambilan bunga sebelum antesis karena viabilitas polen pada anter bunga jantan maupun hermafrodit sebelum antesis lebih tinggi dibanding viabilitas pada bunga sebelum antesis. Hal ini mungkin disebabkan polen memang sudah masak namun anter belum pecah. Polen diambil dari genotipe IPB 3, IPB 4, IPB 6 dan IPB 9 yang semuanya merupakan pohon hermafrodit, stigma diambil dari genotipe IPB 6 dan IPB 9 pada pohon betina. Media perkecambahan polen menggunakan media yang terdiri dari 0.01 M H3BO4, 0.05 M Ca(NO3)·4 H2O, 0.02 M MgSO4·7H2O, 0.05 M KNO3, 5% sukrosa dan aquades, seperti pada penelitian yang dilakukan oleh Suketi et al. (2011) yang merupakan modifikasi dari Brewbaker dan Kwack (1963).
Alat –alat yang digunakan antara lain kertas label, labu takar, cawan petri, gelas obyek, pinset, pipet, gelas piala, gelas ukur, pengaduk, spatula, mikroskop
“Olympus BX 51 SP” dan “Olympus 41/51”, tempat penyimpanan cawan petri,
perlengkapan fotografi, mikrometer dan alat tulis.
Metode Percobaan
Percobaan dilakukan dengan Rancangan Kelompok Lengkap Teracak (RKLT) dua faktor untuk percobaan kompatibilitas polen pada stigma. Faktor pertama adalah genotipe tanaman penghasil polen dengan empat genotipe yaitu
IPB 3, IPB 4, IPB 6 dan IPB 9. Faktor kedua adalah genotipe stigma dua genotipe yaitu IPB 6 dan IPB 9.
Setiap perlakuan diberikan dengan 10 ulangan, sehingga terdapat 120 satuan percobaan karena sampel untuk pengamatan diameter, daya berkecambah dan pertumbuhan tabung polen berbeda dengan sampel untuk pengamatan kompatibilitas polen. Model rancangan yang digunakan adalah:
Yijk = μ + Li + Pj + (LP)ij + Uk + εijk Keterangan:
Yijk = Nilai pengamatan genotipe polen ke-i, genotipe stigma ke-j dan kelompok ke-k
μ = Nilai tengah umum
Li = Pengaruh genotipe polen ke-i,i=1,2,3,4 Pj = Pengaruh genotipe stigma ke-j, j=1,2
(LP)ij = Pengaruh interaksi genotipe polen ke-i dengan genotipe stigma ke-j Uk = kelompok ke-k, k=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10
εijk = Pengaruh galat pecobaan genotipe polen ke-i, genotipe ke-j, kelompok ke-k
Analisis Data
Data dianalisis dengan menggunakan Anova (uji F) yang dilanjutkan dengan uji beda nilai tengah dengan DMRT 5% selanjutnya juga dilakukan analisis korelasi untuk mengetahui hubungan antar karakter yang diamati diantaranya diameter polen pepaya, daya berkecambah polen pepaya, pertumbuhan tabung polen pepaya, dan kompatibilitas. Analisis nilai korelasi dilakukan dengan menggunakan Software SAS 9.1.3 pada taraf 5%.
Pelaksanaan Percobaan
Percobaan ini dilaksanakan dalam beberapa tahap, yaitu persiapan bahan, persiapan media perkecambahan, perkecambahan polen, dan pengamatan.
Persiapan Bahan
Bunga pepaya diambil sehari sebelum percobaan pada fase sebelum antesis. Butiran polen dipisahkan dari antera menggunakan pinset. Stigma yang diambil dari pohon pepaya betina diiris kecil kemudian dihancurkan. Polen dan
stigma yang telah dipisahkan kemudian diletakkan pada media perkecambahan dengan posisi polen mengelilingi stigma.
Persiapan Media Perkecambahan
Bahan media yang digunakan yaitu 5 ml H3BO4, 6.25 mlCa(NO3) 4H2O, 10 ml MgSO4 7H2O, 5 ml KNO3, 5% sukrosa dan aquades. Semua bahan media dicampur dengan masing-masing takaran kemudian diukur pH-nya sebesar 7.3 agar perkecambahan yang dihasilkan tinggi. Setelah semua larutan dicampur kemudian dimasukkan ke dalam botol, ditutup rapat dan dimasukkan ke dalam lemari es untuk menjaga kualitas dan kesterilan.
Perkecambahan Polen Pepaya
Polen dikecambahkan dalam media pada gelas obyek selama empat jam. Saat pengecambahan selesai, masing-masing gelas obyek dimasukkan ke dalam cawan petri yang bagian bawahnya telah dilapisi kertas tisu yang lembab, kemudian ditutup. Pada setiap percobaan dilakukan sepuluh kali ulangan sehingga terdapat 40 unit percobaan untuk pengamatan diameter polen pepaya, daya berkecambah polen pepaya dan pertumbuhan tabung polen pepaya, dan 80 unit percobaan untuk pengamatan kompatibilitas polen pepaya.
Pengamatan Pengamatan Diameter Polen Pepaya
Pengukuran diameter polen pepaya dilakukan dengan menggunakan perbesaran 100X-400X dengan menggunakan mikroskop ”Olympus BX 51” pada
dua jam setelah dikecambahkan.
Pengamatan Daya Berkecambah Polen Pepaya
Daya berkecambah polen pepaya diamati dengan menggunakan metode bidang pandang, mengacu pada perhitungan yang dilakukan oleh Ruchjaningsih (1995) dan Suketi et al. (2011).
t
DB = x 100%
t+m
Keterangan:
t : polen pepaya kecambah normal
Perhitungan dilakukan pada seluruh area gelas obyek dengan menggeser meja preparat ke samping selebar diameter bidang pandang mikroskop.
Pengamatan Pertumbuhan Tabung Polen Pepaya
Pertumbuhan panjang tabung polen pepaya diukur terlebih dahulu panjang tabung polennya dengan menggunakan mikroskop yang telah dilengkapi dengan mikrometer (Olympus BX 51). Panjang tabung polen diamati setiap satu jam selama empat jam.
Pengamatan Kompatibilitas
Kompatibilitas polen pepaya terhadap stigma diamati dengan melihat arah pertumbuhan tabung polen. Arah pertumbuhan tabung polen pepaya yang mendekati stigma menunjukkan bahwa polen dan stigma pepaya tersebut kompatibel, sedangkan arah pertumbuhan tabung polen pepaya yang menjauhi stigma menunjukkan bahwa polen dan stigma pepaya inkompatibel, kemudian dihitung persentasenya.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hubungan viabilitas diperlukan untuk menduga keberhasilan proses fertilisasi atau viabilitas suatu polen yang ditunjukkan oleh diameter polen pepaya, daya berkecambah polen pepaya, panjang tabung polen pepaya dan kompatibilitas.
Hasil analisis sidik ragam disajikan pada Tabel 1. Analisis sidik ragam menunjukkan adanya pengaruh genotipe pada diameter polen, panjang tabung polen, daya berkecambah, dan kompatibilitas.
Tabel 1. Hasil sidik ragam pada empat peubah yang diamati
No Peubah F-Hitung Peluang KK
1. Diameter polen 6.71** 0.001 7.55 2. Daya berkecambah 26.15** <.0001 41.62 3. Panjang tabung polen 63.01** <.0001 28.87 4. Kompatibilitas 9.66** 0.0002 69.27
Keterangan : **berpengaruh sangat nyata pada taraf 5%
Diameter Polen Pepaya
Perbandingan ukuran diameter polen dari genotipe IPB 3, IPB 4, IPB 6 dan IPB 9 disajikan pada Gambar 2. Genotipe IPB 3 mempunyai ukuran diameter polen yang paling besar diantara genotipe yang lain, genotipe IPB 4 mempunyai ukuran diameter polen yang paling kecil, sedangkan genotipe IPB 6 mempunyai diameter polen yang lebih kecil dibandingkan dengan genotipe IPB 9.Tidak ada yang mempengaruhi besar kecilnya ukuran diameter polen selain genotipe dari polen tersebut, begitu juga dengan viabilitas polen, ukuran diameter polen tidak mempengaruhi tinggi rendahnya viabilitas polen tersebut, karena viabilitas polen dipengaruhi oleh genotipe polen tersebut. Analisis sidik ragam untuk diameter polen disajikan pada Lampiran 1.
Gambar 2. Pohon dan diameter polen pepaya genotipe IPB 3, IPB 4, IPB 6 dan IPB 9
Daya Berkecambah Polen Pepaya
Genotipe IPB 3 memiliki tingkat persentase daya berkecambah 24.4%, paling tinggi diantara nilai persentase genotipe lain. Genotipe IPB 6 memiliki
IPB 3 IPB 4 IPB 6 IPB 9 28.97 µm 24.88 µm 27.14 µm 27.05 µm
tingkat persentase daya berkecambah paling rendah (6.7%). Daya berkecambah polen pepaya genotipe IPB 3 lebih tinggi apabila dibandingkan dengan polen pepaya genotipe IPB 4, IPB 6 dan IPB 9. Analisis sidik ragam untuk daya berkecambah polen pepaya disajikan pada Lampiran 2.
Perbandingan perkecambahan polen pepaya antara genotipe IPB 3, IPB 4, IPB 6 dan IPB 9 disajikan pada Gambar 3.
Gambar 3. Polen pepaya genotipe IPB 3, IPB 4, IPB 6 dan IPB 9 setelah empat jam perkecambahan
Daya berkecambah polen pepaya diamati untuk melihat viabilitas polen tersebut. Daya berkecambah polen pepaya antar genotipe tidak menunjukkan tingkat perkecambahan yang tinggi. Menurut Parton et al. (1998) daya berkecambah polen pepaya pada masing-masing genotipe menunjukkan tingkat persentase yang berbeda. Pada percobaan ini daya berkecambah dihitung persentasenya dari polen yang berkecambah normal dan polen abnormal. Tabung polen yang abnormal diantaranya tabung polen yang pecah karena terjadi absorbsi yang terlalu cepat dan tabung polen yang menggulung dan pecah.
Viabilitas polen merupakan parameter penting karena polen harus hidup dan mampu berkecambah setelah penyerbukan agar terjadi pembuahan (Widiastuti dan Palupi, 2008). Anter yang diambil prematur tidak akan
IPB 3 IPB 4
IPB 6 IPB 9
24.4% 6.29%
menghasilkan polen secara normal atau menghasilkan polen yang sedikit. Pengambilan bunga pepaya seharusnya dilakukan satu hari sebelum antesis karena masih terlindung dari gangguan serangga, tetapi karena keterbatasan waktu maka sampel diambil pada sore hari kemudian bunga dimekarkan pada esok harinya. Menurut Galleta (1983) faktor lain yang mempengaruhi perkecambahan polen secara in vitro antara lain musim, metode pengambilan polen, penyimpanan dan kerapatan polen.
Faktor yang mempengaruhi besar kecilnya persentase daya berkecambah suatu polen salah satu diantaranya adalah genotipe polen tersebut. Viabilitas polen pada anter bunga jantan atau hermafrodit sebelum antesis lebih tinggi dibandingkan viabilitas anter sesudah antesis. Pengambilan sampel polen pada saat sebelum antesis akan memungkinkan persentase daya berkecambah polen tinggi. Selain itu kondisi ruang pengecambahan juga menjadi faktor lain.
Suhu pada Laboratorium Micro Technique sebesar 28°C. Besar kemungkinan daya berkecambah polen yang rendah pada percobaan ini juga disebabkan oleh suhu laboratorium. Menurut Galleta (1983) suhu optimum untuk perkecambahan polen pepaya sekitar 20-30 ºC. Darjanto dan Satifah (1990) menyatakan bahwa suhu yang cocok untuk perkecambahan polen secara in vitro
sekitar 15-35 ºC sedangkan suhu optimumnya berkisar pada 25ºC. Pada suhu sekitar 40-50 ºC polen tidak akan berkecambah, karena pada suhu tinggi terjadi penguapan sehingga polen akan mengering. Sebaliknya jika suhu terlalu rendah, misalnya dibawah 10ºC polen tidak akan berkecambah, karena pada suhu ini polen akan dehidrasi dan akan mengerut.
Pertumbuhan Tabung Polen Pepaya
Rata-rata pertumbuhan tabung polen pepaya Genotipe IPB 3, IPB 4, IPB 6 dan IPB 9 selama empat jam disajikan pada Tabel 2 dan analisis sidik ragam disajikan pada lampiran 3, 4, 5 dan 6. Secara umum tabung polen dianggap normal apabila memiliki panjang lebih dari atau sama dengan diameter polen (Galleta, 1983).
Pada satu jam perkecambahan, panjang tabung polen pepaya genotipe IPB 3 81.17 µm, pada dua jam perkecambahan sebesar 399.62 µm, pada tiga jam
perkecambahan 473.42 µm, dan pada empat jam perkecambahan 668.20 µm. Hoekstra (1982) menyatakan bahwa pada beberapa spesies tanaman Angiospermae, polen akan berkecambah dalam waktu 20-70 menit dengan panjang tabung mencapai 200-300 µm untuk setiap jamnya.
Tabel 2. Pertumbuhan tabung polen pepaya genotipe IPB 3, IPB 4, IPB 6, IPB 9
Genotipe Panjang tabung polen (μm) / Waktu
Satu jam Dua jam Tiga jam Empat jam IPB 3 81.17c 399.62a 473.42c 668.20 IPB 4 55.54b 189.11b 420.84c 424.56bc IPB 6 60.08bc 204.47bc 304.72b 331.95b IPB 9 13.53a 19.54 190.64a 225.07a
Keterangan : Angka yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata menurut DMRT taraf 5%
Genotipe IPB 4 pada satu jam pengamatan mempunyai panjang tabung polen 55.54 µm, pada dua jam perkecambahan 189.11 µm, pada tiga jam perkecambahan 420.84 µm dan pada empat jam perkecambahan 424.56 µm. Genotipe IPB 6 pada satu jam perkecambahan mempunyai panjang tabung polen 60.08 µm, pada dua jam perkecambahan 204.47 µm, pada tiga jam perkecambahan 304.72 µm, dan pada empat jam perkecambahan 368.84 µm. Genotipe IPB 9 mempunyai pertumbuhan tabung polen yang paling lambat dibandingkan dengan genotipe lain. Pada satu jam perkecambahan 13.53 µm, pada dua jam perkecambahan 19.54 µm, pada tiga jam perkecambahan 190.64 µm, dan pada empat jam perkecambahan 225.07 µm. Hasil pengamatan pada karakter panjang tabung polen selama empat jam menunjukkan bahwa genotipe IPB 3 mempunyai laju pertumbuhan tabung polen yang paling cepat dan genotipe IPB 9 mempunyai laju pertumbuhan tabung polen yang paling lambat.
Tabung polen dikatakan abnormal jika tidak memenuhi kriteria diantaranya tidak mencapai sama atau dua kali lipat diameter polen. Buyyukartal (2003) menyatakan bahwa pertumbuhan tabung polen bunga pepaya secara in
vitro terhenti karena beberapa faktor diantaranya pembesaran tabung polen,
percabangan tabung polen, dan pecahnya tabung polen. Ketidaknormalan tabung polen merupakan penghambat pembuahan. Pertumbuhan panjang tabung polen selama empat jam disajikan pada Gambar 4.
0 100 200 300 400 500 600 700 1 2 3 4 Waktu (jam) P an ja n g t ab u n g p o le n ( µ m )
IPB 3 IPB 4 IPB 6 IPB 9
Gambar 4. Pertumbuhan tabung polen pepaya genotipe IPB 3 pada empat jam pengamatan
Grafik pertumbuhan tabung polen pepaya disajikan pada Gambar 5. Grafik tersebut memperlihatkan bahwa mulai dari satu jam pengamatan genotipe IPB 3 mengalami peningkatan panjang tabung polen yang lebih tinggi dibandingkan dengan genotipe lain, sedangkan genotipe IPB 9 mengalami peningkatan panjang tabung polen paling rendah.
Gambar 5. Grafik laju pertumbuhan tabung polen pepaya
Tabung polen dapat tumbuh memanjang melebihi diameter polen tersebut. Pembentukan tabung polen adalah proses penting karena tabung polen harus tumbuh melebihi diameter polen tersebut dan dalam proses fertilisasi tabung polen harus menembus kantung embrio pada ujung mikropil dan melepaskan sel sperma
ke kantung embrio. Apabila tabung polen tidak tumbuh maka polen tersebut tidak akan mampu melepaskan isinya ke kantung embrio sehingga fertilisasi tidak akan terjadi. Menurut Wahyuningsih et al. (2009) polen akan berkecambah membentuk tabung polen. Dengan terhambatnya pembentukan tabung polen maka fertilisasi tidak akan terjadi karena polen tidak bisa sampai ke bakal buah.
Tabung polen tidak dapat tumbuh disebabkan oleh beberapa hal, diantaranya adalah tidak terhidrasinya polen sehingga polen mengkerut dan tabung polen tidak tumbuh, atau terlalu cepatnya absorbsi sehingga pecah sebelum tabung polen mencapai panjang yang maksimal (Parton et al., 1998).
Kompatibilitas
Pengamatan kompatibilitas dilakukan dengan menghitung persentase polen yang kompatibel dengan stigma. Rata-rata persentase kompatibilitas polen disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3. Tingkat kompatibilitas polen pepaya genotipe IPB 3, IPB 4, IPB 6, IPB 9 pada stigma genotipe IPB 6 dan IPB 9
Peubah Kompatibilitas(%) Polen Stigma IPB 3 IPB 6 10.10 IPB 3 IPB 9 13.04 IPB 4 IPB 6 2.8 IPB 4 IPB 9 3.19 IPB 6 IPB 6 4.24 IPB 6 IPB 9 8.66 IPB 9 IPB 6 4.98 IPB 9 IPB 9 7.33 Rata-rata 7.34
Dari rata-rata persentase kompatibilitas empat genotipe diketahui bahwa polen pepaya genotipe IPB 3 lebih kompatibel pada stigma pepaya genotipe IPB 9 (13.04%). Persentase kompatibilitas paling rendah ditunjukkan oleh polen genotipe IPB 4 pada stigma genotipe IPB 6 (2.8%). Kecilnya nilai persentase kompatibilitas disebabkan ketidaksesuaian antara organ jantan dan organ betina. Ketidaksesuaian sendiri dikendalikan oleh faktor lingkungan, genetik dan fisiologis (Poespodarsono, 1998). Analisis sidik ragam untuk kompatibilitas polen
pada stigma disajikan pada Lampiran 7. Gambar kompatibilitas polen pada stigma genotipe IPB 6 disajikan dalam Lampiran 8 dan gambar kompatibilitas polen pada stigma genotipe IPB 9 disajikan pada Lampiran 9.
Menurut Suprapto dan Supanjani (2009) dalam penelitiannya pada bunga matahari, tingkat kompatibilitas dihitung menggunakan rasio jumlah biji bernas pada kapitula yang dibungkus dibandingkan dengan keseluruhan biji (yang bernas maupun yang hampa) dikalikan seratus persen.
Korelasi antar Peubah
Hasil analisis korelasi antar peubah disajikan pada Tabel 4, dan analisis sidik ragam disajikan pada Lampiran 10, Lampiran 11 dan Lampiran 12.
Tabel 4. Analisis korelasi antar peubah Daya berkecambah polen pepaya Diameter polen pepaya Panjang tabung polen pepaya Daya berkecambah polen pepaya -
Diameter polen pepaya 5.14** - Panjang tabung polen
pepaya 22.65** 21.14** -
Keterangan :**Berkorelasi nyata pada taraf 1%
Hasil analisis korelasi menunjukkan bahwa karakter daya berkecambah polen pepaya berkorelasi nyata dengan diameter polen pepaya. Semakin besar diameter polen pepaya, maka daya berkecambah polen pepaya juga akan semakin besar. Begitu juga dengan panjang tabung polen pepaya yang berkorelasi nyata dengan diameter polen pepaya. Semakin besar diameter polen pepaya maka laju pertumbuhan tabung polen pepaya akan semakin cepat dan panjang tabung polen pepaya juga akan meningkat. Daya berkecambah polen pepaya juga berkorelasi nyata dengan panjang tabung polen pepaya. Semakin besar persentase daya berkecambah suatu polen maka semakin cepat laju pertumbuhan tabung polennya dan panjang tabung polen juga akan meningkat.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Hasil pengujian daya berkecambah polen pepaya dan kompatibilitas polen pepaya menunjukkan bahwa genotipe IPB 3 memiliki persentase daya berkecambah 24.4%, genotipe IPB 4 6.29%, genotipe IPB 6 6.7%, dan genotipe IPB 9 9.1%. Genotipe IPB 3 mempunyai kompatibilitas yang baik pada stigma genotipe IPB 6 (10.10%) dan pada stigma genotipe IPB 9 (13.04%), sedangkan genotipe IPB 4 mempunyai kompatibilitas yang rendah pada stigma genotipe IPB 6 (2.8%) dan pada stigma genotipe IPB 9 (3.19%).
Genotipe IPB 3 merupakan genotipe pepaya terbaik karena mempunyai diameter polen besar, daya berkecambah polen tinggi, pertumbuhan tabung polen yang cepat, dan kompatibilitas yang baik dengan stigma apabila dibandingkan dengan genotipe lain. Besar kecilnya persentase daya berkecambah dan kompatibilitas polen dipengaruhi oleh genotipe pepaya.
Saran
Perlu dilakukan percobaan lebih lanjut untuk mengetahui kompatibilitas dilihat dari genotipe polen dan stigma pepaya yang berbeda.
