• Tidak ada hasil yang ditemukan

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2006

Nama Mahasiswa : Samanhudi Nomor Pokok : A156010041 Program Studi : Agronomi

Disetujui

Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Ir. H. Roedhy Poerwanto, M.Sc Dr. Ir. H. Djoko Santoso, M.Sc

Ketua Anggota

Dr. Ir. Sobir, M.Si Dr. Ir. Agus Purwito, M.Sc

Anggota Anggota

Diketahui

Ketua Program Studi Agronomi Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr. Ir. Satriyas Ilyas, M.S Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, M.S

Penulis dilahirkan di Kudus, Jawa Tengah pada tanggal 10 Juni 1968

sebagai anak ke tujuh dari tujuh bersaudara pasangan ayah Sutono (alm) dan

ibu Hj. Siti Aminah.

Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas

Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta (UNS) dan lulus tahun 1993.

Pada tahun 1998, penulis melanjutkan ke program magister pada Program Studi

Agronomi, Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor dan lulus tahun 2001.

Pada tahun 2001 itu pula penulis mendapatkan kesempatan untuk melanjutkan

ke program doktor pada program studi dan perguruan tinggi yang sama, dengan

beasiswa BPPS dari Departemen Pendidikan Nasional.

Penulis pernah bekerja sebagai Sarjana Pendamping Purna Waktu

(SP2W) untuk Program Inpres Desa Tertinggal (IDT) BAPPENAS pada tahun

1994 sampai dengan tahun 1997. Sejak tahun 1995 penulis diangkat sebagai

staf pengajar di Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas

Sebelas Maret Surakarta.

Penulis menikah dengan Iswatun, S.Pd pada tahun 1995 dan dikaruniai

dua orang anak, yaitu Aninditya Verinda Putrinadia (10 tahun) dan Luthfiana

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat,

taufik dan hidayah-Nya sehingga penelitian dan penulisan disertasi berjudul

“Studi Pembungaan dan Isolasi Gen APETALA1 pada Kakao (Theobroma cacao L.)” dapat terlaksana.

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan penghargaan dan terima

kasih yang tulus kepada Bapak Prof. Dr. Ir. H. Roedhy Poerwanto, M.Sc sebagai

Ketua Komisi Pembimbing, atas segala bimbingan dan arahan beliau yang

cermat, terarah dan sistematis mulai dari penyusunan proposal, pelaksanaan

penelitian, sampai dengan penulisan laporan disertasi ini. Penghargaan dan

ucapan terima kasih yang tulus juga disampaikan kepada Bapak Dr. Ir. H. Djoko

Santoso, M.Sc, Bapak Dr. Ir. Sobir, M.Si dan Bapak Dr. Ir. Agus Purwito, M.Sc

sebagai Anggota Komisi Pembimbing, atas bimbingan dan saran-saran beliau

yang sangat berharga untuk mempertajam pemikiran penulis dalam perencanaan

dan pelaksanaan penelitian serta penulisan disertasi ini.

Ucapan terima kasih disampaikan kepada Rektor Universitas Sebelas

Maret dan Dekan Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta, atas

ijin dan kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti program

doktor di Institut Pertanian Bogor. Kepada Rektor Institut Pertanian Bogor, Dekan

Sekolah Pascasarjana IPB, Dekan Fakultas Pertanian IPB dan Ketua Program

Studi Agronomi SPS-IPB, disampaikan terima kasih dan penghargaan atas

segala fasilitas dan pelayanannya.

Terima kasih yang mendalam juga disampaikan kepada Kementerian

Riset dan Teknologi yang telah membiayai penelitian ini sepenuhnya, melalui

program Riset Unggulan Terpadu Internasional (RUTI). Ucapan terima kasih juga

penelitian kepada penulis untuk melakukan penelitian di Belanda. Kepada

Direktur PT Perkebunan Nusantara VIII Jawa Barat beserta staf dan Kepala Balai

Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia, yang telah memberikan ijin dan

fasilitas untuk penelitian ini, penulis sampaikan terima kasih. Kepada pengelola

BPPS Ditjen Dikti, Departemen Pendidikan Nasional, disampaikan terima kasih

atas beasiswa yang telah diberikan.

Rasa hormat dan terima kasih yang tulus penulis persembahkan kepada

Ibunda Hj. Siti Aminah dan almarhum Ayahanda Sutono, beserta seluruh

anggota keluarga, yang telah memberikan doa restu, dorongan, semangat dan

motivasi, serta dukungan finansial. Penghargaan dan kebanggaan dengan

segala ketulusan disampaikan kepada istrinda tercinta Iswatun, S.Pd dan anak-

anakku tersayang Aninditya Verinda Putrinadia dan Luthfiana Nadhiifa

Khoirunnisa, atas segala doa, pengorbanan, pengertian, ketabahan dan

dorongan semangat yang telah diberikan selama penulis menyelesaikan

pendidikan Strata-3 di Sekolah Pascasarjana IPB.

Ucapan terima kasih disampaikan kepada Prof. Dr. Ir. Gerco C Angenent,

Dr. Ruud A. de Maagd, Dr. Ir. Richard G.H. Immink dan Marco Busscher dari

Plant Research International yang telah memberikan bimbingan, fasilitas dan pelayanan kepada penulis selama melakukan penelitian di Belanda. Terima kasih

dan penghargaan yang tulus juga disampaikan kepada Ibu Dr. Ir. Tetty

Chaidamsari, M.Si yang dengan sabarnya beliau bersedia membimbing dan

menuntun penulis selama penulis melakukan penelitian di Belanda. Dari beliau

juga penulis mendapatkan banyak pengetahuan tentang biologi molekuler.

Kepada Arief Rachmawan, S.Si, Herti Sugiarti, Niyyah Fitranti, S.Si dan Marini

Bapak Dr. Ir. Darda Efendi, M.Si, Bapak Dr. Ir. Hasanuddin Ibrahim, Sp.I dan

Bapak Prof. Dr. Ir. Bambang Sapta Purwoko, M.Sc yang telah bersedia menjadi

penguji luar komisi pembimbing atas pertanyaan dan saran-saran untuk

perbaikan dalam penulisan disertasi ini.

Kepada rekan-rekan mahasiswa Program Studi Agronomi, Sekolah

Pascasarjana IPB, terima kasih atas kerja samanya selama ini. Kepada semua

pihak yang telah membantu penulis, baik pada saat pengamatan di lapangan,

analisis kimia di laboratorium maupun dalam penulisan disertasi ini yang tidak

dapat penulis sebutkan satu per satu disampaikan terima kasih.

Akhirnya penulis berharap semoga laporan disertasi ini bermanfaat bagi

kita semua. Semoga Allah SWT membalas kebaikan bapak, ibu dan saudara

semua dan memberikan kemudahan dalam segala urusan. Amiin.

Bogor, Juni 2006

Halaman DAFTAR TABEL ... DAFTAR GAMBAR ……….. DAFTAR SINGKATAN ... I. PENDAHULUAN ...………..……... Latar Belakang ……..…………...………... Perumusan Masalah .………....……….……….... Tujuan Penelitian ………....………...……... Hipotesis Penelitian ...………...…….…………... Manfaat Penelitian ..………...………...

II. TINJAUAN PUSTAKA ...……..………...

Botani dan Morfologi Tanaman Kakao ...………...

Fisiologi Pembungaan .……...…...……..…………...

Senyawa Penginduksi Pembungaan ………...………..

Perubahan Zat Endogen selama Induksi Pembungaan ...

Studi Molekuler Pembungaan .………...………...

III. INDUKSI PEMBUNGAAN PADA TANAMAN KAKAO ...

Abstrak ...

Pendahuluan ...

Bahan dan Metode ...

Bahan Tanaman ...

Prosedur Pelaksanaan ...

Hasil dan Pembahasan ...

Kesimpulan ...

IV. PERUBAHAN KANDUNGAN BEBERAPA ZAT ENDOGEN PADA TANAMAN KAKAO SELAMA INDUKSI PEMBUNGAAN ...

Abstrak ...

Pendahuluan ...

Bahan dan Metode ...

Bahan Tanaman ...

Prosedur Pelaksanaan ...

Hasil dan Pembahasan ...

Kandungan Giberelin ...

Kandungan Sukrosa ...

Kandungan Karbohidrat Total ...

Kandungan Nitrogen ... Nisbah C/N ... Kesimpulan ... xiv xv xvii 1 1 5 7 7 8 9 9 11 13 19 21 31 31 31 34 34 34 36 49 51 51 51 53 53 54 55 55 58 60 63 64 67 xi

KAKAO ...

Abstrak ...

Pendahuluan ...

Bahan dan Metode ...

Bahan Tanaman ...

Isolasi RNA Bunga Kakao .……….

Perancangan Primer Heterologous Spesifik AP1 ...

Sintesis First-Strand cDNA Bunga Kakao ...

Reverse Transcriptase PCR (RT-PCR) ………..………….

Ekstraksi dan Purifikasi AP1 …...

Kloning AP1 ke dalam Vektor pGEM-T Easy .………...

Miniprep DNA Plasmid ...………...

Sekuensing dan Analisis Hasil Sekuensing ……..………..

Hasil dan Pembahasan ...

Isolasi AP1 dari Jaringan Bunga Kakao ...

Analisis Sekuen AP1 dari Tanaman Kakao ...

Kesimpulan ...

VI. UJI EKSPRESI GEN APETALA1 PADA BERBAGAI JARINGAN TANAMAN KAKAO ...

Abstrak ...

Pendahuluan ...

Bahan dan Metode ...

Bahan Tanaman ...

Isolasi RNA dari berbagai Jaringan Tanaman Kakao .…..

Perancangan Primer Homologous Spesifik AP1 ...

Sintesis First-Strand cDNA dan RT-PCR ...

Hasil dan Pembahasan ...

Isolasi AP1 dari berbagai Jaringan Tanaman Kakao ...

Ekspresi AP1 pada berbagai Jaringan Tanaman Kakao ...

Kesimpulan ...

VII. UJI EKSPRESI GEN TcAP1 (APETALA1 KAKAO) PADA TANAMAN MODEL ...

Abstrak ...

Pendahuluan ...

Bahan dan Metode ...

Bahan Tanaman ...

Modifikasi dan Transformasi Genetik ..…...

Kultur Jaringan ...

Polymerase Chain Reaction (PCR) ...

Reverse Transcriptase PCR (RT-PCR) ………..………….

Hasil dan Pembahasan ...

Kesimpulan ... 68 68 68 70 70 71 72 73 73 74 75 76 77 78 78 83 91 92 92 92 94 94 95 96 96 97 97 99 104 105 105 105 107 107 107 108 108 109 110 115 xii

IX. KESIMPULAN DAN SARAN ... Kesimpulan ... Saran ... DAFTAR PUSTAKA ... LAMPIRAN ... GLOSSARY ... 130 130 131 132 143 156 xiii

Halaman

1

2

Rata-rata saat muncul bunga pertama, waktu berbunga, jumlah tandan bunga, jumlah bunga, saat muncul pentil pertama, jumlah pentil total, persentase pentil layu, jumlah pentil sehat, jumlah tunas, panjang tunas dan jumlah daun pada tanaman kakao yang diinduksi pembungaannya ...

Seleksi koloni hasil transformasi AP1 ke dalam vektor kloning ...

38

81

Halaman 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Kerangka studi pembungaan dan isolasi gen APETALA1 pada

tanaman kakao serta target yang akan dicapai ...

Lokasi penghambatan biosintesis giberelin oleh CCC dan paklo- butrazol (Rademacher 1995; Williams et al. 1999) ...

Alur genetik perkembangan bunga pada Arabidopsis (Blazquez

2000) ...………...………...

Grafik perkembangan jumlah bunga kakao ...

Grafik perkembangan jumlah pentil total ...

Grafik perkembangan jumlah pentil sehat ...

Penampilan bunga kakao pada 24 HSP (Hari Setelah Perlakuan) ..

Penampilan bunga kakao pada 12 HSM (Hari Setelah Muncul) ...

Kandungan giberelin bantalan bunga kakao pada 0 dan 3 MSP ...

Kandungan sukrosa bantalan bunga kakao pada 0 dan 3 MSP ...

Kandungan karbohidrat bantalan bunga kakao pada 0 dan 3 MSP ..

Kandungan nitrogen bantalan bunga kakao pada 0 dan 3 MSP ...

Nisbah C/N bantalan bunga kakao pada 0 dan 3 MSP ...

Hasil elektroforesis RNA total bunga kakao ...

Hasil RT-PCR cDNA bunga kakao ...

Hasil miniprep DNA plasmid ...

Hasil digesti DNA plasmid dengan enzim EcoRI ...

Sekuen nukleotida full-length AP1 pada tanaman kakao (824 pb) ...

Hasil BLASTN sekuen nukleotida AP1 kakao (824 pb) ...

Hasil BLASTP sekuen asam amino AP1 kakao (241 aa) ...

Hasil alignment sekuen asam amino AP1 kakao dengan beberapa spesies lain menggunakan Program ClustalW ...

6 15 23 39 40 42 46 46 56 59 61 63 65 78 80 82 82 83 85 86 88 xv

23 24 25 26 27 28 29 30 31

Hasil analisis phylogenetic tree antara protein TcAP1 (AP1 kakao)

dengan protein MADS-box lain menggunakan Program TreeView ..

Hasil elektroforesis RNA total dari berbagai jaringan tanaman kakao ...

Ekspresi AP1 pada berbagai jaringan tanaman kakao ...

Pengujian PCR spesifik TcAP1 terhadap DNA genomik planlet tembakau ...

Morfologi kultur planlet tembakau setelah transformasi genetik ...

Hasil RT-PCR spesifik TcAP1 terhadap RNA total daun planlet tembakau ...

Planlet tembakau in vitro pada umur 3.5 bulan ...

Diagram model gen ABC (Yanofsky 1995) ...

Bunga kakao dan diagram susunan organ bunga ...

90 98 100 110 112 113 115 124 125 xvi

ABA = Abscisic acid AG = AGAMOUS AGL = AGAMOUS-LIKE AP1 = APETALA1 AP2 = APETALA2 AP3 = APETALA3

AtLFY = Arabidopsis thaliana LEAFY

b.a. = Bahan aktif BA = Benzyl Adenine BAP = Benzyl Amino Purin

BLAST = Basic Local Alignment Search Tool

CAL = CAULIFLOWER

CaMV 35S = Cauliflower mosaic virus 35S CCC = Chlorocholine Chloride cDNA = Complementary DNA

CTAB = Cetyltrimethyl Ammonium Bromide DNA = Deoxyribo Nucleic Acid

dNTP = Deoxynucleoside Triphosphate dpl = Diatas permukaan laut

DTT = Dithiothreitol EB = Extraction Buffer

EDTA = Ethylenediamine Tetraacetic

EMBL-EBI = European Molecular Biology Laboratory – European Bioinformatics Institute

EMF = EMBRIONIC FLOWER

FBP = FLORAL BINDING PROTEIN

GA3 = Gibberellic Acid

HPLC = High Performance Liquid Chromatography HSP = Hari Setelah Perlakuan

IPTG = Isopropyl β-D-thio-galactopyranoside Kb = Kilobase

KNO3 = Potassium Nitrate

LB = Left Border

LB media = Luria Bertani media

LEC2 = LEAFY COTYLEDON2

LLSEP3 = Lilium longiflorum SEPALLATA3

MADS = MCM1 AGAMOUS DEFICIENS SRF MdMADS = Malus domestica MADS

MgCl2 = Magnesium Chloride

MQ = MilliQ grade water mRNA = Messenger RNA

MS media = Murashige & Skoog media MSP = Minggu Setelah Perlakuan NaCl = Natrium Chloride

NCBI = National Center for Biotechnological Information NEB buffer = New England Biolabs buffer

NtAP1 = Nicotiana tabacum APETALA1 NtLFY = Nicotiana tabacum LEAFY

O/N = Overnight

pb = Pasang basa

PCR = Polymerase Chain Reaction PE buffer = Polyethylene buffer

pH = Power of hydrogen

PI = PISTILLATA

ppm = Part per million

PVPP = Polyvinyl Polypyrollidone RB = Right border

RNA = Ribonucleic Acid RNase = Ribonuclease

rpm = Rotations per minute

RT-PCR = Reverse Transcriptase – Polymerase Chain Reaction

SEP3 = SEPALLATA3

Taq = Thermophilus aquaticus

TBM = Tanaman Belum Menghasilkan

TcAG = Theobroma cacao AGAMOUS TcAP1 = Theobroma cacao APETALA1 TFL1 = TERMINAL FLOWER1 UAH = Upper Amazone Hybrid

X-Gal = 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactopyranoside

Latar Belakang

Tanaman kakao (Theobroma cacao L.) merupakan salah satu komoditas perkebunan yang perkembangannya sangat pesat, terutama perkebunan rakyat

dan perkebunan swasta. Potensi pengembangan kakao di Indonesia cukup

besar, baik sumber daya yang dimiliki, teknologi yang dikuasai, maupun

peluang pasar dalam dan luar negeri yang akan terus berkembang pada masa

yang akan datang.

Kakao merupakan salah satu komoditas ekspor Indonesia yang penting,

karena Indonesia merupakan negara penghasil kakao terbesar ke dua di dunia

setelah Pantai Gading. Areal tanaman kakao yang diusahakan di Indonesia pada

tahun 2003 seluas 961.107 ha dengan total produksi sebesar 695.361 ton

serta tingkat produktivitasnya sebesar 723.5 kg/ha/tahun (Departemen Pertanian

2006). Salah satu usaha untuk meningkatkan produksi kakao yaitu dengan

meningkatkan produktivitasnya. Produktivitas kakao di Indonesia masih

memungkinkan untuk ditingkatkan karena didukung oleh tersedianya tenaga

kerja yang banyak serta teknologi yang cukup.

Produksi kakao yang dihasilkan tersebut belum mampu memenuhi

kebutuhan pasar dunia, apalagi mutu biji kakao Indonesia masih tergolong

rendah. Hal ini disebabkan sebagian besar pengusahaan kakao di Indonesia

masih bersifat sederhana, serta teknik budidaya yang belum dikuasai sepenuh-

nya. Karena itu diperlukan pengelolaan yang lebih intensif untuk meningkatkan

produktivitasnya. Salah satu aspek fisiologis yang penting dalam hubungannya

dengan peningkatan produksi buah kakao adalah pertumbuhan reproduktif yang

Dokumen terkait