Deteksi mutan dapat diketahui melalui perubahan struktur anatomi daun manggis in vitro. Tujuan penelitian untuk mempelajari perubahan anatomi daun manggis in vitro akibat iradiasi sinar gamma. Sampel daun berasal dari 21 regeneran dan satu tanaman kontrol. Struktur anatomi daun diamati dengan membuat irisan paradermal dan transversal. Irisan paradermal dibuat mengikuti metode sediaan utuh (whole mount) dan diwarnai dengan safranin 1 % (Johansen, 1940), sedangkan irisan transversal dibuat dengan mengikuti metode parafin. Daun disayat menggunakan mikrotom putar dengan tebal 10 µm, kemudian diwarnai dengan safranin 1 % dan fastgreen 0,5 % (Sass, 1951).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa iradiasi sinar gamma dapat mempengaruhi perubahan anatomi daun baik pada irisan paradermal maupun transversal. Pada irisan paradermal, luas stomata regeneran pada umumnya lebih besar dibandingkan kontrol. Regeneran yang memiliki kerapatan dan indeks stomata yang lebih besar dibandingkan kontrol adalah regeneran R-5/2, R-5/3, R-5/4, R-10/4, R-15/3, R-25/1, R-30/1 dan R-30/2. Pada irisan transversal, ketebalan kutikula adaksial regeneran lebih tipis dibandingkan kontrol, kecuali regeneran R-5/1. Regeneran R-10/4, R-15/1, R-15/2, R-15/3 memiliki parenkim palisade, bunga karang dan lamina daun yang lebih tebal. Pada umumnya bunga karang dan jumlah berkas pembuluh regeneran lebih tebal dibandingkan kontrol.
Kata kunci : anatomi daun , regeneran, manggis
Pendahuluan
Tanaman manggis termasuk tanaman yang mempunyai laju pertumbuhan yang sangat lambat. Hal ini disebabkan oleh (1) sistem perakaran yang kurang baik (Almayda & Martin, 1976; Home, 1947), karena pertumbuhan bulu-bulu akar sangat terbatas, sehingga penyerapan air dan hara lambat, (2) rendahnya pembelahan sel pada meristem pucuk, (3) rendahnya laju fotosintesis (Poerwanto et al., 1995; Wieble et al., 1993; Ramlan et al., 1992). Di lapang laju fotosintesis daun manggis sangat rendah, yaitu 1,0 – 4,8 µmol CO2 R-2.s-1, sedangkan laju fotosintesis untuk tanaman
Laju fotosintsis dapat diukur langsung melaui indeks luas daun, sudut daun, dan kerapatan stomata (Rasmusson & Gengenbach, 1984). Laju fotosintesis sangat berpengaruh terhadap pertumbuhan dan hasil tanaman. Laju fotosintesis setiap spesies atau varietas berbeda seperti, jagung, kedelai gandum gula bit dan kacang merah (Rasmusson & Gengenbach, 1984).
Laju fotosintesis tanaman sangat berkaitan dengan perubahan anatomi daun. Induksi mutasi dengan iradiasi sinar gamma dapat berpengaruh terhadap perubahan fisiologi atau anatomi tanaman. Perubahan anatomi dapat diamati secara histologi seperti stomata, kutikula, epidermis, parenkim palisade, bunga karang dan berkas pembuluh.
Pemuliaan karakter laju pertumbuhan dan hasil pada tanaman tahunan seperti manggis membutuhkan waktu yang lama dan biaya yang mahal. Untuk mempersingkat program pemuliaan karakter tersebut dilakukan seleksi tidak langsung dengan mengukur laju fotosintesis pada fase juvenil, sehingga seleksi terhadap karakter pertumbuhan dan hasil dapat dilakukan lebih awal.
Pemuliaan manggis dapat dilakukan induksi mutasi dengan iradiasi sinar gamma. Iradiasi sinar gamma dapat menyebabkan mutasi dan perubahan fisiologis. Pengaruh fisiologis dapat diketahui melalui pendekatan perubahan anatomi pada daun. Hasil penelitian sebelumnya telah diperoleh regeneran manggis in vitro berasal dari beberapa dosis iradiasi sinar gamma. Akan tetapi pengaruh iradiasi sinar gamma terhadap perubahan struktur anatomi daun belum diketahui.
Tujuan penelitian untuk mempelajari perubahan anatomi daun manggis in vitro akibat iradiasi sinar gamma. Hasil penelitian ini diharapkan menjadi indikator seleksi tidak langsung terhadap laju pertumbuhan tanaman manggis.
Bahan dan Metode Tempat dan Waktu Percobaan
Percobaan dilaksanakan di Laboratorium Anatomi Tumbuhan Departemen Biologi FMIPA IPB. Waktu percobaan dilaksanakan bulan Mei 2004 sampai dengan September 2004.
Bahan dan Alat
Sampel daun berasal dari tanaman regeneran dan kontrol seperti pada Tabel 11. Bahan-bahan lainnya adalah alkohol 70 %, HNO3, safranin 1 %, gliserin 10 %,
FAA, TBA, parafin, fastgreen 0,5 %, dan larutan xilol.
Alat-alat yang digunakan tabung film, cawan petri, pinset, kuas, silet, oven, mikrotom putar (rotary microtom) (Yamato RV-240), gelas objek, gelas penutup dan mikroskop (Nikon HFX-DX).
Pelaksanaan Percobaan
Sampel daun tanaman manggis in vitro berasal dari regeneran perlakuan dosis iradiasi sinar gamma yang sudah diseleksi. Daun berasal dari tunas yang berumur lebih kurang 12 bulan daun yang kedua. Setiap sampel hanya satu daun dengan pengamatan lima bidang pandang per daun. Pengamatan anatomi daun manggis dilakukan pada irisan paradermal dan transversal. Pada irisan paradermal, variabel yang diamati adalah panjang, lebar dan luas stomata, kerapatan stomata, kerapatan epidermis dan indeks stomata. Irisan paradermal dibuat mengikuti metode sediaan utuh (whole mount) dan diwarnai dengan safranin 1 % (Johansen, 1940), sedangkan irisan transversal dibuat dengan mengikuti metode parafin. Daun disayat menggunakan mikrotom putar dengan tebal 10 µm, selanjutnya diwarnai dengan safranin 1 % dan fastgreen 0,5 % (Sass, 1951). Proses pembuatan irisan paradermal dan transversal dapat dilihat pada Lampiran 8.
Pengamatan irisan paradermal dilakukan terhadap panjang, lebar dan luas stomata, kerapatan stoma ta, kerapatan epidermis dan indeks stomata.
jumlah stomata Kerapatan stomata (per mm2) = satuan luas bidang pandang
jumlah stomata
Indeks stomata = jumlah stomata + jumlah sel epidermis
Pengamatan pada irisan transversal meliputi ketebalan daun, kutikula, jaringan epidermis, jaringan parenkim palisade dan jaringan bunga karang serta jumlah berkas pembuluh.
Hasil dan Pembahasan a. Irisan paradermal
Berdasarkan hasil pengamatan menunjukkan bahwa lapisan epidermis daun manggis ditemukan lubang stomata, sel penjaga, sel tetangga dan sel epidermis (Gambar 34).
Gambar 34. Struktur anatomi daun manggis irisan paradermal (400x)
Lubang stomata Sel penjaga
Sel tetangga
Stomata daun manggis tersebar secara merata di antara sel epidermis dan stomata ditemukan pada permukaan atas (adaksial) dan bawah (abaksial) daun sehingga daun manggis dikelompokan pada tipe amfistomatik. Stomata pada daun manggis diiringi oleh sel tetangga yang tak sama besar sehingga termasuk pada jenis parasitik.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa luas stomata antar regeneran manggis bervariasi antara 221,7 - 427,3 µm2 dengan rata-rata 339,5 ± 21,9 µm2. Luas stomata kontrol adalah 304,8 µm2 dengan panjang stomata 18,7 µm dan lebar stomata 16,3 µm. Luas stomata paling kecil terdapat pada regeneran R-25/1, yaitu 221,7 µm2 dengan panjang stomata 15,4 µm dan lebar stomata 14,8 µm, sedangkan luas stomata yang paling besar pada regeneran R-20/3, yaitu 427,3 µm2 dengan panjang 19,6 µm dan lebar 21,8 µm (Tabel 12). Pada umumnya regeneran lebih besar (> 304,8 µm) dari kontrol.
Hasil uji- t menunjukkan bahwa terdapat tujuh regeneran yang sangat berbeda secara statistik. Regeneran tersebut adalah R-10/1, R-10/2, R-10/3, R-15/2, R-20/1, R-20/3, dan R-35/1. Luas stomata sangat berpangaruh terhadap pertukaran gas CO2,
Regeneran yang mempunyai luas stomata yang besar memungkinkan pertukaran gas CO2 sangat tinggi, sehingga laju fotosintesis sangat efesien (Willmer, 1983).
Tabel 12. menunjukkan kerapatan stomata antar regeneran manggis bervariasi antara 54,0-122,4 /mm2 dengan rata-rata 94,1 ± 7,2 /mm2. Pada kontrol kerapatan stomata ditemukan 100,0 /mm2. Kerapatan stomata paling banyak terdapat pada regeneran R-10/4, yaitu 122,4/mm2 dengan luas stomata 290,5 µm2, tetapi kerapatan epidermis termasuk sedikit, yaitu 1246,2/mm2. Regeneran R-10/3 mempunyai kerapatan stomata yang paling sedikit, yaitu 54,0 /mm2 dengan luas stomata 432,5 µ m2, tetapi regeneran tersebut mempunyai kerapatan sel epidermis paling tinggi, yaitu 1587,8 /mm2 (Tabel 12).
Hasil uji-t (Tabel 12) menunjukkan bahwa sembilan regeneran yang memiliki kerapatan sel epidermis lebih dari 1456/mm2 berbeda nyata secara statistik. Regeneran tersebut adalah R-10/1, R-10/2, R-10/3, R-20/1, R-20/3 dan R-35/1,
berbeda nyata secara statistik. Regeneran tersebut adalah R-5/1, R-5/2, R-5/3, R- 10/4, R-15/3, R-25/1, R-25/2, R-30/2 dan R-40/1. Pada umumnya, kerapatan stomata sering berkaitan dengan luas stomata, kerapatan stomata paling tinggi biasanya mempunyai luas stomata yang kecil. Begitu juga sebaliknya, kerapatan stomata yang sedikit biasanya mempunyai luas stomata yang besar. Kerapatan sel epidermis berkaitan pula dengan kerapatan stomata. Kerapatan stomata tinggi biasanya mempunyai kerapatan sel epidermis rendah, seperti pada regeneran R-10/4 dan kerapatan stomata yang rendah biasanya mempunyai kerapatan sel epidermis yang tinggi, seperti pada regeneran R-10/3. Willmer (1983) menjelaskan sel penjaga yang lebih kecil menghasilkan kerapatan stomata yang lebih tinggi.
Menurut Wiebel (1993), kerapatan stomata pada manggis tergolong rendah berkisar 100-180 /mm2 dibandingkan kerapatan stomata tanaman buah lainnya. Pada apel, kerapatan stomata berkisar 250-460/mm2 (Friedrich et al., 1986), jeruk kerapatan stomata 450/mm2 (Kriedemenn, 1986), makadamia kerapatan stomata berkisar 360-500/mm2 (Stephenson, 1989), cashew cv Guntur kerapatan stomata 474/mm2 dan mangga cv Kensington kerapatan stomata 631 /mm2 (Wiebel, 1993).
Indeks stomata antar regeneran manggis bervariasi antara 4,1 – 9,3 dengan rata- rata 7,2 ± 0,56. Indeks stomata paling rendah pada R-10/3, yaitu 4,1, sedangkan yang paling tinggi terdapat regeneran R-10/4, yaitu 9,3 (Tabel 12). Indeks stomata menunjukkan rasio stomata dengan sel epidermis. Indeks stomata berkaitan dengan perubahan yang terjadi pada luas stomata dan sel epidermis. Bila kerapatan stomata rendah dibandingkan sel epidermis akan menghasilkan indeks stomata yang rendah, begitu juga sebaliknya kerapatan stomata yang tinggi dibandingkan sel epidermis akan menghasilkan indeks stomata tinggi.
Hasil uji-t menunjukkan bahwa tujuh regeneran yang memiliki indeks stomata lebih dari 8,3 yang berbeda nyata secara statistik. Regeneran tersebut adalah R-5/2, R-5/3, R-5/4, R-10/4, R-15/3, R-25/1 dan R-30/2. Menurut Willmer (1983), variabel indeks stomata merupakan karakter anatomi yang tidak dipengaruhi oleh kondisi lingkungan (stabil) dibandingkan variabel luas dan kerapatan stomata, sehingga variabel tersebut digunakan sebagai penciri keragaman tanaman.
Tabel 12. Pengamatan irisan paradermal pada 21 regeneran mutan dan satu kontrol manggis in vitro
Stomata Kerapatan Regeneran Panjang (µm) ± S.E Lebar (µm) ± S.E Luas (µm2) ± S.E Epidermis (per mm2) ± S.E Stomata (per mm Kontrol 18,7 ± 0,3 tn 16,3 ± 0,4 tn 304,8 ± 13,1 tn 1310,1 ± 25,9 tn 100,0 R-5/1 17,5 ± 0,2 tn 17,4 ± 0,9 tn 304,5 ± 12,7 tn 1324,6 ± 17,8 tn 94,8 R-5/2 15,9 ± 0,5 tn 16,9 ± 0,6 tn 268,7 ± 21,7 tn 1127,2 ± 12,9 tn 119,8 R-5/3 18,6 ± 0,6 tn 18,9 ± 0,7 tn 351,5 ± 11,9 tn 1239,7 ± 17,9 tn 117,1 R-5/4 16,3 ± 0,4 tn 17,6 ± 0,7 tn 286,9 ± 21,0 tn 1258,8 ± 23,7 tn 109,2 R-10/1 19,5 ± 0,3 ** 21,5 ± 0,6 ** 419,3 ± 19,8 ** 1456,8 ± 25,9 * 75,0 R-10/2 21,3 ± 0,5 ** 19,3 ± 0,8 tn 411,1 ± 16,7 ** 1575,2 ± 31,7 * 59,2 R-10/3 21,2 ± 0,7 ** 20,4 ± 0,7 ** 432,5 ± 15,6 ** 1587,8 ± 25,9 * 54,0 R-10/4 16,6 ± 0,6 tn 17,5 ± 0,7 tn 290,5 ± 17,1 tn 1246,2 ± 37,8 tn 122,4 R-15/1 19,1 ± 0,5 * 18,4 ± 0,7 tn 351,4 ± 18,2 tn 1338,4 ± 28,9 tn 85,5 R-15/2 20,1 ± 0,6 ** 19,4 ± 0,7 tn 389,9 ± 11,1 ** 1417,3 ± 19,7 tn 76,3 R-15/3 17,6 ± 0,5 tn 16,1 ± 0,8 tn 283,4 ± 14,1 tn 1311,4 ± 21,7 tn 109,2 R-20/1 19,5 ± 0,4 ** 22,7 ± 0,6 ** 442,6 ± 13,1 ** 1471,9 ± 18,4 * 80,3 R-20/2 17,9 ± 0,3 tn 20,4 ± 0,7 ** 365,2 ± 9,1 tn 1377,2 ± 21,9 tn 90,8 R-20/3 19,6 ± 0,4 ** 21,8 ± 0,8 ** 427,3 ± 17,6 ** 1568,0 ± 28,8 * 67,1 R-25/1 15,4 ± 0.9 tn 14,8 ± 0,3 tn 221,7 ± 13,4 tn 1258,8 ± 17,5 tn 119,8 R-25/2 17,8 ± 0,6 tn 15,3 ± 0,7 tn 272,3 ± 14,5 tn 1384,4 ± 16,5 tn 100,0 R-30/1 17,1 ± 0,7 tn 19,3 ± 0,8 tn 330,0 ± 18,1 tn 1304,8 ± 11,3 tn 106,6 R-30/2 18,2 ± 0,6 tn 18,4 ± 0,9 tn 334,9 ± 17,9 tn 1272,6 ± 17,6 tn 114,5 R-35/1 19,6 ± 0,4 ** 20,4 ± 0,7 ** 399,8 ± 32,2 ** 1516,7 ± 14,7 * 79,0 R-35/2 18,3 ± 0,6 tn 19,1 ± 0,6 tn 349,5 ± 12,4 tn 1400,2 ± 15,9 tn 86,9 R-40/1 18,7 ± 0,5 tn 17,3 ± 0,4 tn 323,5 ± 17,2 tn 1345,6 ± 23,5 tn 102,6 Rata-rata 18,4 ± 0,5 18,6 ± 0,7 339,5 ± 21,9 1367,9 ± 21,9 94,1
Keterangan : tn = tidak berbeda nyata; * = berbeda nyata; ** = berbeda sangat nyata berdasarkan uji-t pada taraf 5 %; SE = standar error
Iradiasi sinar gamma dapat mempengaruhi perubahan karakter anatomi daun pada irisan paradermal. Perubahan tersebut nampak bersifat individual, meskipun diiradiasi pada dosis yang sama. Dosis 5 Gy dan 25 Gy terjadi perubahan yang nyata pada variabel kerapatan dan indeks stomata, sedangkan dosis 10 Gy dan 35 Gy terjadi perubahan yang nyata pada luas stomata dan kerapatan sel epidermis. Faktor yang berpengaruh terhadap perubahan karakter anatomi daun adalah faktor lingkungan seperti ketersediaan air, intensitas cahaya, konsentrasi CO2, dan
temperatur (Willmer, 1983).
Willmer (1983) menyatakan kerapatan stomata sangat tergantung pada ukuran sel, jika ukuran sel penjaga kecil maka kerapatan stomata lebih banyak. Begitu juga, sebaliknya ukuran sel penjaga lebih besar maka kerapatan stomata menurun. Lebih lanjut Willmer (1983) menyatakan kerapatan stomata sangat tergantung pada genotip dan kondisi lingkungan. Genotip yang memiliki tingkatan ploidi besar biasanya genotip tersebut memiliki kerapatan stomata rendah. Selanjutnya Salisbury mengembangkan konsep indeks stomata. Indeks stomata merupakan perbandingan jumlah stomata dengan jumlah epidermis dan stomata. Indeks stomata relatif lebih stabil dibandingkan kerapatan stomata (Willmer, 1983).
Regeneran manggis yang mempunyai kerapatan stomata tinggi memungkinkan pertukaran gas atau penyerapan konsentrasi CO2 tinggi. Kerapatan stomata manggis
di lapang berkisar 100- 180 /mm2. Secara teori, kerapatan stomata di kultur in vitro lebih rendah di bandingkan di lapang, karena kondisi cahaya dan CO2 yang lebih
rendah. Bila ada regeneran in vitro yang memiliki kerapatan stomata lebih tinggi (>100 /mm2) maka regeneran dikelompokkan sebagai mutan putatif.
Salisbury & Ross (1992) menyatakan stomata berfungsi sebagai pintu masuknya CO2 ke dalam daun untuk fotosintesis dan mengeluarkan air dari daun
sebagai proses transpirasi. Stomata membuka pada siang hari yang memungkinkan masuknya CO2 yang diperlukan untuk proses fotosintesis.
Gambar 35. Perbandingan struktur anatomi irisan paradermal daun manggis. kontrol (kiri atas); regeneran R-10/3 (kanan atas); regeneran R-25/2 (kiri bawah); regeneran R-35/2 (kanan bawah)
b. Irisan transversal
Struktur daun manggis pada irisan transversal terdiri dari jaringan epidermis adaksial, parenkim palisade, bunga karang, dan epidermis abaksia l. Jaringan epidermis dilapisi oleh kutikula yang tersebar pada permukaan daun. Struktur daun manggis termasuk pada tipe dorsiventral, karena jaringan palisade berada di antara epidermis bagian atas (adaksial) dan jaringan bunga karang dan ditemukan satu lapisan parenkim palisade. Struktur daun manggis pada irisan transversal seperti tertera pada Gambar 36.
10µm 10µm 10µm 10µm
Kontr
R-
R-35/2 R-25/2Gambar 36. Struktur daun manggis pada irisan transversal (pembesaran 400 X)
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kutikula daun manggis terdapat pada jaringan epidermis adaksial dan abaksial. Kutikula pada bagian adaksial pada umumnya lebih tebal bisa mencapai 4 µm, sedangkan kutikula abaksial hanya mencapai 2 µm. Dari sampel regeneran yang dianalisis ketebalan kutikula adaksial berkisar antara 1,0 µm – 4,0 µm dengan rata-rata 2,1 ± 0,4 µm, sedangkan kutikula abaksial 1 µm – 2 µm dengan rata-rata 1,4 ± 0,3 µm. Ketebalan kutikula adaksial pada kontrol 3,0 µm (Tabel 13). Ada satu regeneran yang memiliki ketebalan kutikula yang lebih besar dari kontrol, yaitu R-5/1 (4 µm), sedangkan yang lainnya lebih rendah dari kontrol, kecuali R-20/1 sama dengan kontrol. Sedangkan lapisan kutikula abaksial yang paling tebal dibandingkan kontrol adalah regeneran R-5/1, R-5/2, R- 20/3, R-30/2 dan R-35/1 dengan ketebalan ≥ 2 µm (Tabel 13). Genotip- genotip tersebut mungkin memiliki sifat toleran terhadap kekeringan, karena kutikula yang lebih tebal dapat mengurangi laju transpirasi air dan dapat merepleksikan sinar matahari. Kutikula juga berfungsi untuk melindungi tanaman dari serangan hama dan penyakit. Kutikula yang sangat licin dapat mengurangi penempelan dan perkembangan spora pada permukaan daun, sehingga terhindar dari serangan penyakit (Mauseth, 1988). Kutikula atas Epidermis adaksial Palisade parenkim Bunga karang Epidermis abaksial Kutikula bawah 10µm idioblas Berkas pembuluh
Gambar 36 menunjukkan bahwa kontrol yang memiliki sel epidermis, parenkim palisade, dan bunga karang berkembang secara normal. Berbeda dengan regeneran R- 25/3 memiliki daun yang paling tebal (115,4 µm) dibandingkan regeneran lainnya dan memiliki berkas pembuluh paling tinggi (37) serta banyak ditemukan idioblas yang tersebar pada parenkim palisade dan bunga karang. Regeneran R-25/2 memiliki daun yang lebih tipis (76 µm), dan parenkim palisade lebih tipis, serta bunga karang tidak mengalami kerusakan. Regeneran R-35/2 memiliki perubahan pada bunga karang (rongga yang besar). Begitu juga regeneran R-10/2 memiliki bentuk bunga karang yang tidak beraturan memanjang ke arah horizontal. Regeneran R-5/3 ditemukan sedikit perubahan pada bunga karang.
Tabel 13 menunjukkan bahwa sel epidermis adaksial hampir sama ketebalannya dengan epidermis abaksial dapat mencapai rata-rata 6,6 µm. Pada kontrol tebal epidermis adaksial 4,8 µm dan epidermis abaksial 4,2 µm. Regeneran R-10/3, R-10/4, R-15/1, R-15/3, R-20/1, R-20/3, R-25/2, R-30/1, R-35/1, dan R-35/2 memiliki epidermis adaksial yang lebih tebal dibandingkan kontrol, yaitu > 4,8 µm, sedangkan regeneran R-15/1, R-25/1, R-25/2 dan R-35/1 memiliki epidermis abaksial yang lebih tebal (> 5,5 µm). Sel epidermis merupakan tipe sel yang berukuran besar pada jaringan epidermal, biasanya sel epidermis memiliki ukuran vakuola lebih besar dibandingkan sitoplasma (Willmer, 1983). Selanjutnya Willmer (1983) menyatakan vakuola pada epidermis banyak mengandung air, vakuola tersebut berperan penting dalam menyerap radiasi ultra violet dan infra merah untuk menghilangkan panas.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa epidermis daun manggis bagian luar dilapisi oleh kutikula. Lapisan kutikula adaksial ditemukan lebih tebal dibandingkan kutikula abaksial, mungkin disebabkan oleh faktor genetik dan pengaruh lingkungan. Pada umumnya lapisan kutikula adaksial regeneran mutan lebih rendah dibandingkan kontrol (Tabel 13). Hal ini menunjukkan pengaruh iradiasi sinar gamma terhadap perubahan struktur daun. Menurut Willmer (1983), ketebalan kutikula setiap spesies sangat berbeda tergantung kondisi pertumbuhan tanaman. Kutikula merupakan senyawa lemak yang terdapat di permukaan luar dinding sel epidermis (Fahn, 1982).
Gambar 37. Perbandingan struktur anatomi irisan transversal daun manggis (pembesaran 400 X) 10µm 10µm 10µm 10µm R-35/2 R-25/2 Kontrol R-15/3 10µm 10µm R-5/3 R-10/2
Tabel 13. Pengamatan irisan transversal pada 21 regeneran mutan dan satu regeneran kontrol manggis in vitro
Ketebalan Regene- ran Kutikula adaksial (µm) ± S.E Epidermis adaksial (µm) ± S.E Parenkim Palisade (µm) ± S.E Bunga karang (µm) ± S.E Epidermis abaksial (µm) ± S.E Kutikula abaksial (µm) ± S.E Kontrol 3,0 ± 0,3 ** 4,8 ± 0,3 tn 20,9 ± 0,8 ** 33,2 ± 1,1 tn 4,2 ± 0,3 tn 1,5 R-5/1 4,0 ± 0,4 ** 4,7 ± 0,3 tn 17,4 ± 0,9 tn 48,6 ± 0,8 tn 4,4 ± 0,2 tn 2,1 R-5/2 2,5 ± 0,3 * 4,6 ± 0,4 tn 13,9 ± 0,5 tn 50,7 ± 1,3 * 4,9 ± 0,3 tn 2,0 R-5/3 2,0 ± 0,2 tn 4,1 ± 0,5 tn 22,0 ± 0,7 ** 49,3 ± 1,7 tn 4,0 ± 0,4 tn 1,1 R-5/4 2,5 ± 0,2 * 3,2 ± 0,3 tn 16,7 ± 0,5 tn 47,0 ± 1,1 tn 3,4 ± 0,4 tn 1,5 R-10/1 1,5 ± 0,3 tn 3,4 ± 0,6 tn 12,6 ± 0,5 tn 42,6 ± 1,3 tn 3,4 ± 0,2 tn 1,7 R-10/2 2,0 ± 0,4 tn 4,8 ± 0,3 tn 15,6 ± 0,6 tn 40,8 ± 1,4 tn 4,3 ± 0,5 tn 1,5 R-10/3 2,5 ± 0,5 * 5,8 ± 0,4 ** 15,2 ± 0,6 ** 52,6 ± 1,4 * 5,2 ± 0,4 tn 1,2 R-10/4 1,8 ± 0,6 tn 6,2 ± 0,4 ** 23,6 ± 0,5 ** 47,0 ± 1,4 tn 5,2 ± 0,5 tn 1,3 R-15/1 1,5 ± 0,6 tn 5,0 ± 0,2 tn 21,2 ± 0,5 ** 56,6 ± 1,2 ** 5,6 ± 0,4 * 1,0 R-15/2 1,0 ± 0,7 tn 4,8 ± 0,7 tn 19,0 ± 0,6 * 52,0 ± 1,1 ** 4,8 ± 0,4 tn 1,1 R-15/3 1,5 ± 0,9 tn 5,4 ± 0,8 tn 20,2 ± 0,9 ** 64,4 ± 1,0 ** 4,4 ± 0,3 tn 1,0 R-20/1 3,0 ± 0,1 * 6,6 ± 0,4 ** 18,6 ± 0,8 tn 56,0 ± 1,3 ** 5,0 ± 0,5 tn 1,2 R-20/2 2,0 ± 0,4 tn 4,8 ± 0,5 tn 17,8 ± 0,4 tn 42,3 ± 1,9 tn 4,7 ± 0,7 tn 1,5 R-20/3 2,7 ± 0,2 * 5,0 ± 0,3 tn 21,0 ± 0,3 ** 43,5 ± 1,8 tn 4,3 ± 0,6 tn 1,7 R-25/1 1,5 ± 0,3 tn 4,8 ± 0,3 tn 16,2 ± 0,5 tn 41,2 ± 1,8 tn 5,6 ± 0,4 ** 1,0 R-25/2 2,0 ± 0,2 tn 5,2 ± 0,3 tn 18,8 ± 0,6 tn 39,6 ± 1,3 tn 5,0 ± 0,8 ** 1,5 R-30/1 2,5 ± 0,5 * 5,2 ± 0,4 tn 21,2 ± 0,5 ** 53,2 ± 1,4 * 6,6 ± 0,3 ** 1,3 R-30/2 2,4 ± 0,2 tn 4,2 ± 0,3 tn 19,8 ± 0,5 * 45,5 ± 1,3 tn 4,6 ± 0,4 tn 2,0 R-35/1 2,5 ± 0,4 * 5,0 ± 0,9 tn 20,4 ± 0,6 ** 40,2 ± 0,9 tn 4,8 ± 0,3 tn 2,0 R-35/2 1,5 ± 0,2 tn 5,2 ± 0,3 tn 18,3 ± 0,4 tn 36,0 ± 1,7 tn 5,5 ± 0,7 * 1,0 R-40/1 1,0 ± 0,2 tn 4,0 ± 0,5 tn 16,5 ± 0,4 tn 35,5 ± 1,8 tn 3,8 ± 0,5 tn 1,0 Rata-rata 2,1 ± 0,4 4,9 ± 0,4 18,5 ± 0,5 46,3 ± 1,4 4,9 ± 0,4 1,4
Keterangan : tn = tidak berbeda nyata; * = berbeda nyata; ** = berbeda sangat nyata berdasarkan uji-t pada taraf 5 % ; SE = standar error
Senyawa lemak bersifat kedap air sehingga mengurangi laju transpirasi. Hal ini yang menyebabkan laju transpirasi melalui kutikula lebih rendah dibandingkan laju transpirasi stomata. Komposisi kimia kutikula adalah matrik kutin, selulosa, oligosakarida dan lilin. Selulosa mengisi bagian dalam yang menempel pada sel epidermis, sedangkan bagian permukaan adalah lilin. Kutikula pada tanaman sangat penting untuk mengurangi laju transpirasi air dan mengurangi serangan penyakit melalui penempelan dan perkembangan spora pada permukaan daun. Kutikula yang tebal merupakan salah satu ciri adaptasi tumbuhan pada lingkungan kering (Fahn, 1982).
Regeneran yang mempunyai ketebalan epidermis lebih dari 5,5 µm menunjukkan berbeda nyata berdasarkan uji-t, seperti R-10/3, R-10/4 dan R-20/1. Sel epidermis lebih besar terisi oleh vakuola dibandingkan organel lainnya. Vakuola pada sel epidermis banyak mengandung kristal kalsium oksalat yang ditemukan pada Commelina communis, antosianin, flavonoid dan alkaloid (Willmer, 1983). Sel epidermis berfungsi : (1) sebagai tempat menyimpan air, kalsium atau oksalat, (2) mencegah kehilangan air, (3) mencegah serangan hama dan penyakit, (4) untuk fotosintesis karena mengandung kloroplas.
Tebal lamina daun antar regeneran bervariasi antara 59,8 µm – 115 µm dengan rata-rata 74,5 ± 1,7 µm. Pada kontrol tebal daun rata-rata 63,1 µm. Menurut uji- t terdapat delapan regeneran secara statistik berbeda nyata dan memiliki tebal daun lebih dari 79,4 µm. Regeneran tersebut adalah R-5/3, R-10/3, R-10/4, R-15/1, R-15/2, R-15/3, R-20/1 dan R-30/1. Regeneran R-15/3 memiliki tebal daun yang paling tinggi (115,1 µm) dan banyak ditemukan idoblas (Gambar 37). Menurut Fahn (1991), idioblas berfungsi sebagai tempat penyimpanan kristal protein. Pada umumnya peningkatan variabel tebal lamina daun diikuti oleh meningkatnya ukuran mesofil yang terdiri dari jaringan palisade dan bunga karang. Lamina daun yang tebal menyebabkan rasio volume terhadap luas permukaan daun menjadi tinggi. Menurut Esau (1977) rasio volume terhadap luas permukaan daun yang tinggi berassosiasi dengan ciri anatomi yang antara lain : mesofil yang tebal, palisade lebih berkembang dari pada bunga karang dan kadang-kadang dengan ukuran sel yang kecil.
Menurut Fahn (1982), lamina daun yang tebal merupakan indikasi tanaman yang bersifat xerofit.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa tebal lamina daun sangat bervariasi antar regeneran. Pada umumnya lamina daun regeneran lebih tebal dibandingkan kontrol (> 59,8 µm), kecuali regeneran R-40/1 (59,8 µm) (Tabel 13). Lamina daun yang tebal menyebabkan rasio volume jaringan terhadap permukaan daun menjadi tinggi. Pada kondisi ini kapasitas fotosintesis menjadi tinggi dan laju transpirasi menjadi rendah. Bila volume jaringan sama dengan luas permukaan, maka kapasitas fotosintesis tetap tinggi dan laju transpirasi lebih rendah.
Pada daun manggis ditemukan parenkim palisade yang ada di antara epidermis adaksial dan bunga karang, sehingga daun manggis dikategorikan pada dorsiventrals. Parenkim palisade berada pada posisi tegak lurus dengan permukaan daun. Ketebalan jaringan parenkim palisade setiap regeneran bervariasi antara 12,6 µm.- 23,6 µm dengan rata-rata 18,5 ± 0,5 µm. Pada kontrol ketebalan parenkim palisade rata-rata 20,9 µm. Regeneran R-5/3, R-10/4, R-15/1, R-20/1 dan R-30/1 memiliki parenkim palisade yang lebih tebal dari kontrol (20,9 µm). Regeneran R-5/3, R-10/4, R-15/1, R-20/1 dan R-30/1 mempunyai laju fotosintesis yang lebih efisien dibandingkan regeneran lain. Parenkim palisade banyak mengandung kloroplas dan dapat memanfaatkan CO2 secara maksimum, sehingga laju fotosintesis sangat efesien
(Fahn, 1982).
Parenkim palisade pada regeneran mutan manggis mengalami perubahan dibandingkan kontrol. Ada lima regeneran yang lebih tinggi dibandingkan kontrol, yaitu R-5/3, R-10/4, R-15/1, R-20/1 dan R-30/1 (Tabel 13). Sedangkan regeneran lainnya lebih rendah dibandingkan kontrol. Perubahan parenkim palisade tersebut disebabkan oleh pengaruh iradiasi sinar gamma. Parenkim palisade sangat penting untuk fotosintesis, karena banyak mengandung kloroplas. Pada Commelina communis, kloroplas per sel pada sel palisade (41 kloroplas) lebih tinggi dibandingkan sel bunga karang (28 kloroplas) dan sel penjaga (10 kloroplas), sedangkan pada Vicia faba, kloroplas per sel pada sel palisade (59 kloroplas) lebih
(Willmer, 1983). Parenkim palisade sangat efisien untuk fotosintesis, bukan hanya banyak mengandung kloroplas tetapi dimensi dan permukaan parenkim palisade yang bebas dapat memanfaatkan CO2 secara optimal (Fahn, 1982).
Jaringan bunga karang ditemukan pada daun manggis berada di antara jaringan parenkim palisade dan epidermis abaksial. Ketebalan jaringan bunga karang antar regeneran bervariasi antara 33,2 µm.- 64,4 µm dengan rata-rata 46,3 ± 1,4 µm. Pada kontrol ketebalan jaringan bunga karang rata-rata 33,2 µm. Regeneran memiliki jaringan bunga karang yang lebih tebal dibandingkan kontrol. Jaringan bunga karang terdiri dari sel yang bentuknya tidak beraturan dan menyediakan ruang antar sel yang luas sehingga mempermudah pertukaran gas dengan cepat (Mauseth, 1988). Regeneran yang memiliki ketebalan jaringan bunga karang yang tinggi memungkinkan regeneran tersebut dapat menyimpan CO2 yang dapat digunakan
untuk proses fotosintesis. Secara tidak langsung jaringan bunga karang dapat meningkatkan laju fotosintesis.
Pada umumnya jaringan bunga karang regeneran lebih tebal dibandingkan kontrol (33,2 µm). Jaringan bunga karang yang tebal berarti ruang antar sel semakin besar yang berguna untuk menyimpan air dan CO2. Pengaruh iradiasi sinar gamma
terhadap jaringan bunga karang adalah ruang antar sel semakin besar kearah horizontal, seperti regeneran R-10/2 (Gambar 46). Faktor penting yang.dapat meningkatkan efisiensi fotosintesis adalah sistem ruang antar sel yang sangat baik yang terdapat dalam mesofil, sehingga memudahkan pertukaran gas dengat cepat (Fahn, 1982).
Berkas pembuluh pada daun manggis terdapat pada tulang daun dan lapisan bunga karang, berkas pembuluh terdapat jaringan floem dan xilem. Jumlah berkas pembuluh antar regeneran bervariasi antara 11,0 – 33,0 dengan rata-rata 20,7 ± 0,6 dan kontrol memiliki jumlah berkas pembuluh 11,0. Pada umumnya regeneran memiliki jumlah berkas pembuluh lebih banyak dibandingkan kontrol, kecuali regeneran R-5/3 memiliki jumlah berkas pembuluh yang sama dengan kontrol. Berkas pembuluh sangat penting dalam transportasi assimilat ke seluruh organ
tanaman. Sel seludang berkas (bundle sheat) yang ada dalam jaringan berkas pembuluh berperan penting dalam fotosintesis tanaman C4 (Salisbury & Ross, 1992).
Tabel 13 menunjukkan jumlah berkas pembuluh regeneran lebih banyak dibandingkan kontrol, kecuali regeneran R-5/3 lebih sedikit. Peningkatan jumlah berkas pembuluh sangat diharapkan oleh pemulia. Berkas pembuluh sangat penting dalam transportasi assimilat ke seluruh organ tanaman.
Perlakuan dosis iradiasi sinar gamma memberikan pengaruh yang berbeda terhadap perubahan struktur anatomi daun baik pada irisan paradermal atau