SELEKSI SUHU TINGGI Abstrak
4.3.2 Pertumbuhan Mutan Putatif
Pengamatan terhadap pertumbuhan planlet mutan putatif gandum dilakukan dengan pengambilan data tinggi dan jumlah anakan/rumpun planlet. Berdasarkan hasil uji F, tinggi dan jumlah rumpun keduabelas genotipe berbeda sangat nyata (Tabel 4.1 dan 4.2). Tinggi rata-rata genotipe tertinggi terdapat pada aksesi 30Gy25C-6 dengan nilai akhir 10.48 cm pada umur 4 MSK, sedangkan tinggi mutan putatif terendah adalah pada 20Gy30C-2 dengan nilai akhir 4.92 cm, namun tidak berbeda nyata dengan kesebelas mutan putatif yang lain. Perbedaan tinggi eksplan gandum tersebut mengindikasikan adanya keragaman yang diduga diakibatkan oleh mutasi. Perlakuan mutasi irradiasi sinar gamma pada dosis 15 Gray menurunkan tinggi tanaman anyelir, sedangkan pada 75 Gray nyata meningkatkan tinggi tanaman (Aisyah et al. 2009).
Tabel 4.1 Tinggi mutan putatif gandum pada umur 1-4 MSK Umur (MSK) Genotipe 1 2 3 4 ---(cm)--- Dewata 5.03 b 5.72 b 5.86 b 6.05 b 10Gy25C-1 3.36 b 4.28 b 5.60 b 6.46 b 10Gy25C-4 4.19 b 4.67 b 5.51 b 5.86 b 10Gy30C-1 4.24 b 5.49 b 5.84 b 6.39 b 10Gy30C-4 3.48 b 4.21 b 5.76 b 5.69 b 20Gy25C-6 4.63 b 5.62 b 6.18 b 6.54 b 20Gy30C-2 3.60 b 4.06 b 4.51 b 4.92 b 20Gy30C-5 4.08 b 5.12 b 5.19 b 5.52 b 30Gy25C-3 4.21 b 4.73 b 5.39 b 6.00 b 30Gy25C-4 5.43 b 5.52 b 6.02 b 6.46 b 30Gy25C-5 4.62 b 4.96 b 5.41 b 5.39 b 30Gy25C-6 7.65 a 9.68 a 10.43 a 10.48 a KK (%) 24.35 22.76 21.36 20.36
Keterangan: angka-angka pada kolom yang sama diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji
DMRT pada α 0.05; KK= Koefisien keragaman; MSK= Minggu setelah kultur
Jumlah rumpun planlet terbanyak terdapat pada genotipe 30Gy25C-4 dengan nilai akhir sebanyak 7 rumpun, sedangkan yang terendah adalah pada 10Gy25C-1 dengan nilai akhir 0.5 rumpun pada umur 5 MSK. Mutan putatif yang hanya memiliki 0.5 rumpun mengindikasikan ketidakberhasilan dalam menghasilkan anakan. Mutan putatif dengan jumlah rumpun 0 sampai 1 pada satu kali periode subkultur menunjukkan rendahnya produksi rumpun yang dihasilkan sehingga pada saat pemindahan ke media yang baru jumlah planletnya tetap. Induk planlet biasanya tidak dapat menghasilkan rumpun yang baru lagi meskipun telah disubkutur karena memiliki daya regerasi yang rendah dan menunjukkan gejala mencoklat. Perlakuan irradiasi sinar gamma dan seleksi suhu mengakibatkan respon daya regerasi yang menurun pada mutan putatif yang dihasilkan, ditunjukkan dengan jumlah rumpun yang sedikit dibandingkan Dewata. Namun pada genotipe 30Gy25C-4 menunjukkan sebaliknya, yakni mampu menghasilkan jumlah rumpun yang banyak, jauh di atas genotipe Dewata.
53 Penelitian Batubara et al. (2015) beberapa dosis irradiasi sinar gamma pada bawang merah menghasilkan jumlah rumpun lebih rendah dibandingkan genotipe kontrol.
Tabel 4.2 Jumlah anakan yang dihasilkan pada mutan putatif gandum umur 1-5 MSK
Genotipe Umur (MSK)
1 2 3 4 5
Dewata 1.33 a 2.00 ab 2.83 b 3.00 b 3.33 b
10Gy25C-1 0.17 c 0.00 d 0.17 e 0.50 f 0.50 e
10Gy25C-4 0.33 bc 0.67 cd 1.00 cde 2.17 bcde 1.33 de 10Gy30C-1 1.17 ab 1.00 bcd 1.67 bcd 1.833 bcde 1.83 cde 10Gy30C-4 0.17 c 0.17 d 0.33 de 0.50 f 0.67 e 20Gy25C-6 0.50 bc 1.00 bcd 1.00 cde 1.50 cdef 2.33 bcd 20Gy30C-2 0.33 bc 1.33 bc 1.67 bcd 2.33 bcd 3.00 bc 20Gy30C-5 0.33 bc 0.67 cd 1.67 bcd 2.67 bc 2.83 bc 30Gy25C-3 0.33 bc 0.83 cd 1.83 bc 2.00 bcde 1.67 cde
30Gy25C-4 1.83 a 2.67 a 5.33 a 6.17 a 7.00 a
30Gy25C-5 0.50 bc 1.00 bcd 0.83 cde 0.83 ef 1.00 de 30Gy25C-6 0.33 bc 0.50 cd 1.00 cde 1.17 def 1.83 cde
KK (%) 71.09 58.82 42.76 34.37 34.05
Keterangan: angka-angka pada kolom yang sama diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji
DMRT pada α 0.05; KK= Koefisien keragaman; MSK= Minggu setelah kultur
Perbedaan jumlah rumpun yang sangat jauh tersebut menyebabkan jumlah planlet yang telah diperbanyak juga berbeda. Planlet yang dapat menghasilkan banyak rumpun diharapkan memiliki karakter agronomi yang tinggi yang menunjang hasil ketika ditanam di lapangan serta toleran terhadap suhu tinggi. Genotipe 30Gy25C-4 memiliki potensi untuk dikembangkan lebih lanjut karena menghasilkan rumpun yang banyak dalam waktu yang singkat.
Koefisien keragaman yang diperoleh pada pengamatan tinggi dan jumlah anakan eksplan pada mutan-mutan putatif cukup tinggi. Tinggi eksplan memiliki koefisien keragaman sebesar 20.36-24.35 dalam pengamatan di minggu yang berbeda, sedangkan pada jumlah anakan lebih tinggi lagi yakni 34.05-71.09. Nilai koefisien keragaman yang tinggi mengindikasikan terdapat banyaknya keragaman dalam mutan putatif tersebut. Keragaman yang dibentuk merupakan hasil dari perlakuan induksi mutasi. Dalam hal ini induksi mutasi yang diberikan pada gandum mampu meningkatkan keragaman, terutama pada tinggi dan jumlah anakan eksplan. Setiap individu memberikan respon yang berbeda terhadap suatu karakter tertentu karena mutasi bersifat acak.
4.3.3 Karakter Morfologi
Tabulasi pengamatan morfologi mutan putatif gandum dapat diamati pada Tabel 4.3. Tipe tumbuh eksplan ditemui tegak, semi tegak, dan intermediet. Penanaman gandum di lapangan sebagian besar menunjukkan tipe tumbuh yang tegak, seperti halnya pada genotipe Dewata tanpa perlakuan irradiasi. Penanaman gandum pada kondisi in vitro memperlihatkan bahwa jumlah eksplan yang semi tegak lebih banyak dibandingkan dengan tegak, sedangkan intemediet ditemukan sebanyak tiga eskplan yakni 10Gy25C-4, 20Gy30C-2, dan 30Gy25C-6.
Tabel 4.3 Karakter morfologi kesebelas mutan putatif gandum beserta satu genotipe kontrol Genotipe Tipe tumbuh Glaukositas batang Glaukositas daun Intensitas antosianin Intensitas rambut Panjang eksplan (cm)
Kelengku-ngan daun Warna daun
Ukuran daun
Ukuran batang Dewata Tegak Sangat lemah Sangat lemah Tidak ada Sangat rendah 5.86 Tegak Hijau tua Sedang Sedang 10Gy25C-1 Semi tegak Sangat lemah Sangat lemah Tidak ada Rendah 5.60 Tegak Kekuningan Sedang Kecil 10Gy25C-4 Intermediet Lemah Lemah Tidak ada Tinggi 5.51 Tegak Hijau tua Sempit Besar 10Gy30C-1 Tegak Sangat lemah Sangat lemah Tidak ada Sangat rendah 5.84 Melengkung Hijau muda Sedang Sedang 10Gy30C-4 Semi tegak Sangat lemah Sangat lemah Tidak ada Tinggi 5.76 Tegak Hijau muda Sempit Sedang 20Gy25C-6 Semi tegak Lemah Sangat lemah Tidak ada Sangat rendah 6.18 Melengkung Hijau muda Lebar Besar 20Gy30C-2 Intermediet Sangat lemah Sangat lemah Tidak ada Sedang 4.51 Melengkung Hijau tua Sempit Kecil 20Gy30C-5 Semi tegak Sangat lemah Lemah Tidak ada Tinggi 5.19 Melengkung Hijau tua Sedang Kecil 30Gy25C-3 Semi tegak Sangat lemah Lemah Tidak ada Sangat tinggi 5.39 Tegak Kekuningan Sedang Sedang 30Gy25C-4 Semi tegak Sangat lemah Sangat lemah Tidak ada Sangat rendah 6.02 Melengkung Hijau muda Sedang Besar 30Gy25C-5 Tegak Lemah Lemah Tidak ada Sedang 5.41 Tegak Hijau tua Lebar Besar 30Gy25C-6 Intermediet Sedang Sedang Tidak ada Tinggi 10.43 Tegak Hijau tua Sedang Kecil
Umumnya glaukositas pada eksplan gandum yang ditanam secara in vitro tidak menunjukkan intensitas yang kuat seperti penanaman di lapangan. Glaukositas gandum pada batang dan daun yang ditemukan pada percobaan ini berkisar antara sangat lemah hingga sedang. Planlet gandum yang ditanam pada kondisi in vitro tidak mengalami banyak transpirasi seperti yang terjadi di lapangan sehingga glaukositasnya cenderung lemah. Intensitas antosianin juga tidak dijumpai pada kesebelas mutan putatif gandum beserta satu genotipe kontrol.
Karakter intensitas rambut memperlihatkan keragaman yang tinggi antar mutan, berbeda pada penanaman gandum di lapangan. Rambut pada organ tanaman gandum merupakan trikoma yang memiliki tipe non-glandular. Perlakuan irradiasi pada eksplan gandum dalam percobaan ini memicu diferensiasi sel epidermis ke arah pembentukan trikoma. Namun munculnya trikoma dalam jumlah yang banyak dapat dipengaruhi oleh hormon, terutama penggunaan BAP pada media (Maes et al. 2008).
Karakter kelengkungan daun secara umum memiliki tipe daun yang tegak pada mutan putatif, diduga karena ruang tumbuh yang sempit dan keterbatasan penyinaran dalam ruangan sehingga daun lebih responsif terhadap pengambilan cahaya. Namun diharapkan lebih banyak mutan putatif dengan tipe daun yang tegak yang berasal dari perlakuan mutasi serta dapat diwariskan sehingga dapat mendukung proses fotosintesis pada saat ditanam di lapangan dan bersifat stabil.
Warna daun ditemukan hijau tua, hijau muda, dan kekuningan. Diharapkan mutan putatif gandum menghasilkan warna daun hijau tua. Daun hijau tua mengandung lebih banyak klorofil sehingga dapat menangkap cahaya matahari lebih banyak untuk digunakan dalam proses fotosintesis (Krause dan Weis 1991).
Keragaan tanaman akan tampak lebih besar jika batangnya lebar dan memiliki diameter batang yang besar, dalam hal ini ditemukan beragam ukuran daun dan batang secara kualitatif. Planlet Dewata (kontrol) memiliki ukuran daun dan batang yang sedang, sedangkan mutannya dapat menghasilkan ukuran yang lebih kecil maupun lebih besar.
Karakterisasi morfologi terhadap 10 karakter yang dilakukan per satuan percobaan pada mutan-mutan putatif planlet gandum menunjukkan adanya keragaman yang tinggi. Hasil analisis filogenetik berdasarkan karakter morfologi dan pertumbuhan gandum menunjukkan jarak genetik yang cukup jauh yakni dengan koefisien ketidakmiripan antara 0.1 hingga 0.8 (Gambar 4.6). Dengan demikian mutan-mutan putatif tersebut memiliki karakter morfologi dan pertumbuhan yang berhubungan cukup jauh satu sama lain.
Planlet Dewata menunjukkan hubungan yang dekat dengan 20Gy30C-2 dengan koefisien ketidakmiripan 0.125. Hal ini menunjukkan bahwa genotipe 20Gy30C-2 secara morfologi tidak berbeda jauh dengan planlet yang tidak diberikan perlakukan irradiasi serta suhu seleksi. Kemiripan yang paling jauh dengan Dewata terdapat pada nomor mutan 30Gy25C-6 yang berbeda klaster. Selain itu setiap genotipe pada perlakuan dosis irradiasi yang sama menunjukkan hubungan yang jauh, dapat dilihat dari percabangan yang berbeda. Hal ini mengindikasikan bahwa meskipun perlakuan irradiasi sinar gamma yang diberikan pada dosis yang sama, keragaman yang dihasilkan berbeda karena mutasi tersebut bersifat acak (Yunita 2009). Perlakuan irradiasi sinar gamma dan seleksi suhu yang diberikan pada berbagai dosis dalam percobaan menunjukkan 55
56 K o ef isi en k et id ak m ir ip an
tingkat keragaman morfologi planlet yang tinggi. Menurut Saraswati et al. (2012) mutasi dapat menyebabkan adanya perbedaan morfologi pada tanaman.
Gambar 4.6 Analisis filogenetik kesebelas mutan putatif gandum beserta satu genotipe kontrol menggunakan metode Ward‘s dengan koefisien Gower
Keragaan kesebelas mutan putatif gandum beserta satu genotipe kontrol pada umur 3 MSK dapat dilihat pada Gambar 4.7. Genotipe 30Gy25C-4 tampak memiliki keragaan paling baik, ditunjukkan dengan jumlah rumpun paling banyak dibandingkan mutan putatif lainnya. Genotipe Dewata (0 Gy) menunjukkan keragaan yang cukup baik dengan pertumbuhan yang tegak, daun berwarna hijau tua, serta mampu menghasilkan rumpun sekitar 3 buah. Lain dengan hal itu, genotipe 10Gy25C-1 menunjukkan pertumbuhan yang sangat kurang optimal dengan warna daun kekuningan serta sulit menghasilkan rumpun baru. Mutan putatif yang tidak menunjukkan adanya anakan berdasarkan Gambar 4.7 adalah 10Gy25C-1, 10Gy30C-4, dan 30Gy25C-5. Genotipe 10Gy25C-4 pada umur 3 MSK menghasilkan 1 anakan (rumpun baru) yang masih muda dan berukuran kecil, hal tersebut juga terjadi pada genotipe 30Gy25C-3 dan 30Gy25C-6. Penuaan yang terjadi pada planlet induk yang tidak diimbangi dengan pendewasaan anakan maka biasanya anakan akan mengalami keterlambatan pertumbuhan dan mengakibatkan kematian dengan gejala mencoklat. Anakan pada eksplan yang belum cukup umur untuk disubkultur dapat mengakibatkan kematian. Wulansari et al. (2015) menyebutkan bahwa keberhasilan perbanyakan in vitro pada tanaman dipengaruhi oleh genotipe, komposisi media, dan juga umur eksplan.
Selanjutnya, genotipe 10Gy30C-1 menunjukkan warna daun hijau muda, tegak, serta tebal pada batang dan daunnya. Batang dan daun yang tebal mengindikasikan eksplan yang kuat, hal ini juga ditemukan pada genotipe 20Gy25C-6 dengan warna hijau muda, daun lebar, dan tipe tumbuh intermediet. Berbeda dengan hal tersebut, genotipe 20Gy30C-2 dan 20Gy30C-5 tampak memiliki daun yang sempit dan tipis.
Beberapa abnormalitas yang ditemukan pada mutan putatif secara morfologi dapat dilihat pada Gambar 4.8. Keempat genotipe yang abnormal tersebut dijumpai pada 30Gy25C-4. Genotipe 30Gy25C-4 memiliki daya
57 regenerasi yang paling baik yang ditunjukkan dengan jumlah anakan yang paling tinggi di antara yang lain. Namun beberapa anakan yang dihasilkan ditemui adanya abnormalitas. Pertama adalah daun bagian bawah yang melilit batang utama sehingga daun-daunnya rapat pada bagian tajuk. Kondisi ini mengakibatkan tajuk tidak dapat membuka sempurna. Kedua adalah tipe filotaksi daun mutan putatif gandum yang roset, dimana daun berjejal-jejal seakan-akan berasal dari satu titik utama tumbuhnya pada pangkal batang. Tipe filotaksi gandum secara umum adalah satu daun pada setiap node, berselang-seling dan berhadapan dengan jarak yang cukup jauh, sehingga tipe filotaksi roset merupakan tipe yang tidak normal.
Gambar 4.7 Keragaan berbagai nomor mutan putatif gandum, (A) Dewata, (B) 10Gy25C-1, (C) 10Gy25C-4, (D) 10Gy30C-1, (E) 10Gy30C-4, (F) 20Gy25C-6, (G) 20Gy30C-2, (H) 20Gy30C-5, (I) 30Gy25C-3, (J) 30Gy25C-4, (K) 30Gy25C-5, (L) 30Gy25C-6
Selanjutnya adalah mutan putatif gandum yang daunnya keriting dan tidak beraturan. Mutan ini juga memiliki filotaksi daun yang roset, ditambah dengan mengeritingnya daun-daun pada tajuk dan daunnya pendek-pendek. Pertumbuhan mutan jenis ini tidak optimal karena kerdil. Keempat adalah terjadinya pembungaan pada planlet. Batang utama planlet gandum yang mengalami penuaan biasanya ditemukan mencoklat dan mati setelah menghasilkan anakan, namun pada mutan putatif ini batang utama menghasilkan bunga yang muncul dari pangkal sheath (batang yang memiliki calon malai). Bunga atau malai gandum tersebut diduga tidak dapat muncul dari ujung sheath bagian atas karena
B C D
E F G H
A
58
terbatasnya ruang tumbuh. Bunga yang dihasilkan hanya terdiri dari 1 hingga 2 spikelet saja dan tidak dapat menghasilkan biji, namun ketika bunga tersebut disubkultur ke media baru akan tumbuh tunas dari ruas pangkal leher malai.
Gambar 4.8 Abnormalitas pada planlet gandum, (A) daun menggulung dan melilit rapat, (B) tipe filotaksi daun roset (C) daun keriting tidak beraturan, dan (D) pembungaan dari pangkal batang
Ketidaknormalan pertumbuhan mutan putatif tersebut dapat disebabkan oleh malformasi akibat induksi mutasi irradiasi sinar gamma yang diberikan, maupun oleh proses subkultur yang sering dilakukan. Mutasi yang diberikan bersifat merusak atau mengganggu siklus perkembangan sel sehingga perkembangan sel pada tanaman menjadi tidak seimbang dan menyebabkan kelainan-kelainan pada pertumbuhan tanaman (Grosch dan Hopwood 1979). Tanaman yang diiradiasi kebanyakan memunculkan keanehan pada daun (leaf anomalies) yang meliputi pengkerdilan, penebalan, perubahan bentuk dan struktur, pengkerutan, pelekukan abnormal, pengeritingan tepi daun, penyatuan daun, dan perubahan warna daun (Nybom 1970). Tidak ditemukan mutan albino pada percobaan ini. Penelitian Sears dan Deckard (1981) variasi somaklonal pada gandum juga hanya ditemukan satu planlet albino dari 593 eksplan regeneran. Hal ini menunjukkan kestabilan genetik yang tinggi pada tanaman gandum meskipun diberikan perlakuan yang dapat memicu terjadinya mutasi.