BOGOR
2006
Saya menyatakan bahwa disertasi yang berjudul “Studi Pembungaan
dan Isolasi Gen APETALA1 pada Kakao (Theobroma cacao L.)” adalah benar-benar merupakan hasil karya saya sendiri dengan bimbingan Komisi
Pembimbing dan belum pernah dipublikasikan. Semua sumber data dan
informasi yang digunakan telah dinyatakan secara jelas dan dapat diperiksa
kebenarannya.
Bogor, Juni 2006
Samanhudi A156010041
SAMANHUDI 2006. Studi Pembungaan dan Isolasi Gen APETALA1 pada Kakao (Theobroma cacao L.). Di bawah bimbingan ROEDHY POERWANTO sebagai Ketua Komisi dan DJOKO SANTOSO, SOBIR dan AGUS PURWITO sebagai Anggota.
Kakao merupakan komoditas penting bagi Indonesia, baik secara ekonomi maupun sosial. Namun demikian, produktivitas perkebunan kakao di Indonesia masih rendah. Salah satu masalah yang mempengaruhi rendahnya produksi kakao tersebut adalah pembungaannya yang tidak konsisten. Pada perkebunan di daerah tropis, pohon kakao dewasa dapat berbunga sepanjang tahun, tetapi pembungaan terbesar terjadi pada saat pergantian dari musim kering ke musim hujan. Di luar musim tersebut, pembungaan pohon kakao dapat diinduksi dengan beberapa senyawa retardan. Kemajuan biologi molekuler juga telah berkontribusi secara nyata dalam menjelaskan beberapa proses biologi, termasuk proses pembungaan. Hal ini dapat membantu untuk mendapatkan solusi yang efektif berkaitan dengan masalah rendahnya produktivitas.
Tujuan penelitian ini adalah 1) untuk mendapatkan jenis dan konsentrasi senyawa penginduksi pembungaan, 2) untuk mengetahui perubahan kandungan beberapa zat endogen pada tanaman kakao selama induksi pembungaan, 3) untuk mengidentifikasi dan mengisolasi gen APETALA1 (AP1) pada kakao, 4) untuk menguji ekspresi gen AP1 pada berbagai jaringan tanaman kakao, dan 5) untuk menguji ekspresi gen TcAP1 (AP1 kakao) pada planlet tembakau sebagai tanaman model. Penelitian lapangan dilakukan di Kebun Rajamandala, Bandung, Jawa Barat mulai bulan Juli sampai dengan Nopember 2003 meng- gunakan rancangan acak kelompok dengan tujuh kali ulangan. Paklobutrazol diaplikasikan pada konsentrasi 0.5 dan 1 g bahan aktif/pohon, sedangkan CCC dengan konsentrasi 1.000 dan 2.000 ppm. Paklobutrazol dan CCC diaplikasikan dalam bentuk larutan baik secara sendirian maupun dikombinasikan dengan sukrosa 1%, dengan aplikasi melalui penyemprotan daun. Percobaan laborato- rium dilakukan di Plant Research International, Belanda dan di Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia, yang meliputi isolasi RNA, RT-PCR, kloning, sekuensing, uji ekspresi gen AP1 pada berbagai jaringan tanaman kakao dan uji ekspresi gen TcAP1 pada tanaman model.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa 1) perlakuan yang terbaik adalah CCC 2.000 ppm yang dikombinasikan dengan sukrosa 1%, karena perlakuan tersebut dapat menginduksi pembungaan lebih awal dan memacu pembentukan buah lebih cepat, serta meningkatkan jumlah bunga dan pentil secara nyata, 2) aplikasi senyawa penginduksi pembungaan pada kakao berpengaruh terhadap penurunan kandungan giberelin (GA3), peningkatan sukrosa, peningkatan karbo- hidrat total dan peningkatan nisbah C/N, 3) full-length AP1 dengan ukuran 824 pb telah berhasil diisolasi dari RNA total jaringan kuncup bunga kakao, 4) gen AP1 diekspresikan secara diferensial pada berbagai jaringan tanaman kakao, dimana ekspresi terkuat terjadi pada kuncup bunga, kemudian berturut-turut disusul bantalan aktif dan bantalan pasif, dan 5) tingkat ekspresi gen TcAP1 bervariasi, dimana kultur tembakau transgenik yang mengekspresikan TcAP1 pada level sedang telah mampu beregenerasi menjadi planlet sempurna dan membentuk bunga lebih cepat.
SAMANHUDI 2006. Studies on flowering and isolation of APETALA1 gene in cacao (Theobroma cacao L.). Supervised by ROEDHY POERWANTO as chairman and DJOKO SANTOSO, SOBIR and AGUS PURWITO as members of the advisory committee.
Cacao is economically and socially important commodity to Indonesia. However, productivity of cacao plantation in Indonesia is considerably low. One of problems contributing to this inferiority of production is inconsistent flowering. In tropical plantations, mature cacao trees makes flower all the time in the year, with high flowering season takes place on early rainy season. During non- flowering season, cacao flowering can be induced by some growth retardants. Advancement on molecular biology has contributed significantly in better under- standing on some biological processes, included of flowering process. This may help in finding an effective way to improve productivity of cacao.
The objectives of this research are to 1) examine flowering-inducing formulas, 2) determine changes of endogenous substances during flowering induction, 3) identification and isolation of APETALA1 gene in cacao, 4) assay the AP1 expression in the various cacao tissues, and 5) assay the TcAP1 (Theobroma cacao AP1) expression in tobacco plantlets. The field trials was conducted in Rajamandala plantation, Bandung, West Java from July to November 2003 using a randomized block design with seven replications. Paclobutrazol solution was applied at 0.5 and 1 g.a.i/tree and CCC at 1.000 and 2.000 ppm. Both paclobutrazol and CCC were applied alone or combined with 1% sucrose by foliar spray. The laboratory experiment was conducted in Plant Research International (PRI), Wageningen, the Netherlands and Indonesian Biotechnology Research Institute for Estate Crops, comprises of RNA isolation, RT-PCR, cloning, sequencing, assay the AP1 expression in the various cacao tissues and assay the TcAP1 expression in model plants.
The results showed that 1) the best treatment was 2.000 ppm CCC combined with 1% sucrose, which this treatment was capable for integrated fruit production, it can induce of flower initiation earlier, promotes of fruit set formation, increase of number of flowers and fruits significantly, 2) the application of flowering inducer resulted in reduce of gibberellins (GA3), increase of sucrose, increase of total carbohydrate and increase of C/N ratio, 3) the full-length AP1 was successfully isolated from total RNA of cacao flower buds, with size of 824 bp, 4) the AP1 was differentially expressed in the various cacao tissues, which the strongest expression exist in the flower bud, then active cushion and resting cushion, respectively, and 5) the expression levels of the TcAP1 events were varied, which the transgenic tobacco cultures expressing TcAP1 at moderate levels, have developed into intact plantlets and set up flowers early.