PEMBUAHAN DAN PEMBENTUKAN BIJI TIGA GENOTIPE JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.) PADA RANSFORMASI LANGSUNG DENGAN WAKTU PENETESAN YANG BERBEDA

(1)

i

PEMBUAHAN DAN PEMBENTUKAN BIJI TIGA GENOTIPE

JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.) PADA RANSFORMASI

LANGSUNG DENGAN WAKTU PENETESAN YANG BERBEDA

S K R I P S I

Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Sarjana (S-1)

Program Studi Agroteknologi

Diajukan Oleh: KHAIRUL AMIN Nim. 201010200311034

JURUSAN AGRONOMI

PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI

FAKULTAS PERTANIAN PETERNAKAN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

vi

PERSEMBAHAN

“Sebaik-baik Manusia Adalah yang Paling Bermanfaat Bagi Orang Lain” (HR. Ahmad)

Sujud syukur saya haturkan kepada sang penguasa alam, Allah Swt. atas limpahan nikmat-Nya yang terus setia menyirami sehingga menjadi bagian tidak terpisahkan dari penyelesaian karya ini. Terimakasih tak terhingga atas ketulusan hati, semangat, dorongan, dan inspirasi kepada:

“

Ayahanda Bashri dan Ibunda Yusroh, cinta dan sayangmu sebening embun pagi, selalu setia menyertai setiap langkah kecil saya yang tak luput

dari onak berduri. Kau tak pernah lelah berucap kasih, harapan, dan keteguhan melalui doa-doa yang kaulantunkan pada setiap sujudmu”.

“Adik saya tercinta Sindi Aulia, sapa dan senyummu selalu menjadi semangat dan penawar atas semua keegoisanku untuk bercumbu dengan

kemalasan”.

“Pejuang ilmu, Bapak Agus Zainudin, Ibu Maftuchah, dan semua dosen Fakultas Pertanian-Peternakan yang telah memberi saya secercah cahaya

sehingga saya bisa sedikit menikmati manisnya ilmu”.

“Teman seperjuangan Agronomi 2010, Ikatan Mahasiswa Muhammadiyah „Adolesensi‟, UKM Forum Diskusi Ilmiah, Booklicious, dan Enam Dua Project. Kalian laksana pelangi yang telah memberi warna dalam hidup”.

“Allah...Terimakasih kau telah hadirkan orang-orang yang penyayang dalam dendam, pengasih dalam diam sebagai tanda kebesaran-Mu. Kepada

(7)

vii

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan pada tanggal 07 Juli 1991 di Sumenep, Madura, Jawa Timur, sebagai putra pertama dari dua bersaudara, Ayahanda Bashri dan Ibunda Yusroh. Penulis menyelesaikan pendidikan pertama di Madrasah Ibtidaiyah (MI) 1 An-nuqayyah tahun 2003, kemudian melanjutkan ke Sekolah Menengah Pertama di Madrasah Tsanawiyah (MTs) An-nuqayah, Guluk-guluk, Sumenep Madura, lulus tahun 2006. Masuk Sekolah Menengah Atas di Madrasah Aliyah Negeri (MAN) Pamekasan, Kabupaten Pamekasan, lulus tahun 2009. Melanjutkan pendidikan tingkat Diploma-1 di Wearnes Education Center, Malang, lulus tahun 2010.

(8)

i

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Segala puji syukur penulis haturkan kehadirat Allah SWT. atas segala limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis mampu menyelesaikan laporan penelitian dengan judul “Pembuahan dan Pembentukan Biji Tiga Genotipe Jarak Pagar (Jatropha Curcas Linn.) pada Transformasi Langsung dengan Waktu Penetesan yang Berbeda”. Sholawat serta salam semoga tetap tercurah limpahkan kepada Nabi Muhammad SAW., keluarga, para sahabat, dan umatnya.

Laporan hasil penelitian ini merupakan salah satu persyaratan menyelesaikan pendidikan tingkat Sarjana pada Jurusan Agronomi, Program Studi Agroteknologi, Fakultas Pertanian Peternakan, Universitas Muhammadiyah Malang.

Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada semua pihak, utamanya:

1. Dr. Ir. Damat, MP. Selaku Dekan Fakultas Pertanian Peternakan UMM dan Dr. Ir. Ali Ikhwan, MP. Selaku Ketua Jurusan Agronomi.

2. Dr. Ir. Agus Zainudin, MP. selaku Pembimbing Utama dan Dr. Ir. Maftuchah, MP. selaku Pembimbing Pendamping yang telah bersedia dengan penuh sabar mengarahkan dan membimbing selama penyusunan laporan penelitian ini hingga selesai.

Penulis menyadari bahwa laporan penelitian ini masih sangat jauh dari kesempurnaan, untuk itu dengan segala kerendahan hati penulis menerima dengan baik segala kritik ataupun saran membangun untuk perbaikan laporan penelitian ini. Akhirnya, penulis hanya berharap semoga laporan penelitian ini bisa bermanfaat bagi penulis khususnya serta bagi pembaca pada umumnya, Amien.

Wassalamulaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

(9)

ii DAFTAR ISI

Isi Halaman

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ... ii

DAFTAR TABEL ... iv

DAFTAR GAMBAR ... v

DAFTAR LAMPIRAN ... vi

RINGKASAN ... vii

I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan Penelitian ... 3

1.3. Hipotesis ... 3

II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tanaman Jarak Pagar ... 4

2.2. Morfologi Bunga Jarak Pagar ... 6

2.3. Panyerbukan Bunga Jarak Pagar ... 11

2.4. Perbaikan Genetik Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) ... 13

2.5 Trasnformasi Gen ... 14

2.6. Transformasi Gen Jalur Tabung Polen (Pollen Tube Pathway) ... 15

2.7. Vektor Pada Transformasi Gen ... 17

III. METODE PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu ... 19

3.2. Alat dan Bahan ... 19

3.2.1. Alat ... 19

3.2.2. Bahan ... 19

3.3. Metode Percobaan ... 20

3.4. Pelaksanaan Penelitian ... 21

3.4.1. Persiapan Tanaman ... 21

3.4.2. Penetesan Gen OsDREB1A ... 21

3.4.3. Pemeliharaan Tanaman ... 21

3.4.4. Pemanenan ... 22

3.4.5. Pengamatan ... 22

3.4.6. Analisis dan Penyajian Data ... 23

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Pengamatan ... 24

4.1.1.Umur Panen, Jumlah Buah Dipanen, dan Persentase Jumlah Buah yang Terbentuk Akibat Transformasi Langsung Melalui Tabung Polen ... 24 4.1.2.Panjang Buah, Diameter Terkecil Bagian Buah, dan

(10)

iii

Langsung Melalui Tabung Polen ... 26

4.1.3. Jumlah Biji Kering Tiap Buah, dan Bobot Biji Kering Tiap Buah, Akibat Transformasi Langsung Melalui Tabung Polen ... 28

4.1.4. Kondisi Buah ... 30

4.1.5. Kenampakan Biji ... 32

4.2. Pembahasan ... 33

4.2.1. Pengaruh Penetesan Gen OsDREB1A dengan Waktu Penetesan Berbeda Terhadap Umur Panen, Jumlah Buah Dipanen, dan Persentase Jumlah Buah yang Terbentuk ... 33

4.2.2. Pengaruh Penetesan Gen OsDREB1A dengan Waktu Penetesan Berbeda Terhadap Panjang Buah, Diameter Terkecil dan Terbesar Bagian Buah ... 36

V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 40

5.2. Saran ... 40

DAFTAR PUSTAKA ... 41

(11)

iv DAFTAR TABEL

Nomor Teks Halaman

1. Tahapan Perkembangan Serbuksari dengan Penyerbukan

Buatan Setelah Polinasi ... 16 2. Kriteria Bentuk Buah, Warna Buah, Bekas Tusukan, dan

Warna Biji...23 3. Rerata Umur Panen, Jumlah Buah di Panen, dan Persen

Buah Terbentuk ...25 4. Rerata Panjang Buah, Diameter Terbesar Bagian Buah,

dan Diameter Terkecil Bagian Buah ...27 5. Rerata Jumlah Biji Kering Tiap Buah dan Bobot Biji

(12)

v

DAFTAR GAMBAR

1. Morfologi Tanaman Jarak Pagar dan Organ Reproduksi ...5 2. Struktur Bunga Betina dan Bunga Jantan serta Proses

Berkecambahan Polen ... 8 3. Vektor pCambia 1301 ... 18 4. Denah Percobaan ...20 5. Morfologi Buah (kenampakan samping) Tiga Genotipe

Jarak Pagar pada Perlakuan Waktu Penetesan Plasmid

yang Berbeda. ...30 6. Morfologi Buah (kenampakan atas saat dibelah) Tiga

Genotipe Jarak Pagar pada Perlakuan Waktu Penetesan

Plasmid yang Berbeda ... 31 7. Morfologi Biji Buah (kenampakan dari samping) Tiga

Genotipe Jarak Pagar pada Perlakuan Waktu Penetesan

(13)

vi

DAFTAR LAMPIRAN

1. Hasil analisis ragam umur panen buah ...42

2. Hasil analisis ragam jumlah buah dipanen ... 43

3. Hasil analisis persentase jumlah buah yang terbentuk ...44

4. Hasil analisis ragam panjang buah ...45

5. Hasil analisis ragam diameter terkecil buah ... 46

6. Hasil analisis ragam diameter terbesar buah ... 47

7. Hasil analisis persentase jumlah buah yang terbentuk 48 8. Hasil analisis ragam bobot biji kering tiap buah 49 9. Hasil Uji t Beberapa Peubah antara Perlakuan Transformasi Secara Langsung dengan Kontrol pada Genotipe Lima Jarak Pagar...50

10. Hasil Uji t Beberapa Peubah antara Perlakuan Transformasi Secara Langsung dengan Kontrol pada Genotipe Enam Jarak Pagar ...51

11. Hasil Uji t Beberapa Peubah antara Perlakuan Transformasi Secara Langsung dengan Kontrol pada Genotipe Tujuh Jarak Pagar ...52

12. Hasil Uji t Beberapa Peubah antara Perlakuan Transformasi Secara Langsung dengan Kontrol pada Perlakuan Waktu Penetesan Pertama ...53

13. Hasil Uji t Beberapa Peubah antara Perlakuan Transformasi Secara Langsung dengan Kontrol pada Perlakuan Waktu Penetesan Ke Dua ...54

14. Hasil Uji t Beberapa Peubah antara Perlakuan Transformasi Secara Langsung dengan Kontrol pada Perlakuan Waktu Penetesan Ke Tiga ...55

15. Hasil Uji t Beberapa Peubah antara Perlakuan Transformasi Secara Langsung dengan Kontrol pada Perlakuan Waktu Penetesan Ke Empat ...56

16. Hasil Uji t Beberapa Peubah antara Perlakuan Transformasi Secara Langsung dengan Kontrol pada Perlakuan Waktu Penetesan Ke Lima ...57

(14)

vii

Pembuahan dan Pembentukan Biji Tiga Genotipe Jarak Pagar (Jatropha

curcas L.) Pada Transformasi Langsung dengan Waktu Penetesan yang

Berbeda

Oleh: Khairul Amin1), Ir. Agus Zainudin, MP.2), Dr. Ir. Maftuchah, MP.2)

RINGKASAN

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkaji keberhasilan metode transformasi gen pada tiga genotipe tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) melalui jalur tabung polen (pollen tube pathway) dengan periode waktu transformasi yang optimal.

Penelitian ini dilaksanaannya di kebun percobaan dan kebun koleksi Jarak Pagar di Desa Kedung Pengaron, Kecamatan Kejayan, Kabupaten Pasuruan pada bulan April-September 2014. Penelitian ini menggunakan metode rancangan percobaan Rancangan Petak Terbagi (Split Plot Design). Faktor pertama adalah tiga genotipe jarak pagar (G1=JCUMM5, G2=JCUMM6, G3=JCUMM7). Faktor kedua periode waktu penetesan (W0= tanpa penetesan, W1=1-1,5 jsp (jam setelah polinasi) W2= 2-2,5 jsp, W3= 4-4,5 jsp, W4= 7-7,5 jsp, W5= 9,5-10 jsp. Pengamatan dilakukan pada fase generatif terhadap parameter karakter tingkat produksi dan hasil. Peubah pengamatan yang diamati terdiri dari umur saat panen buah, jumlah buah dipanen, persentase jumlah buah yang terbentuk (%), panjang buah (mm), diameter terkecil bagian buah (mm), diameter terbesar bagian buah (mm), jumlah biji kering tiap buah, bobot biji kering tiap buah (g), dan kondisi buah.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa secara umum perlakuan transformasi secara langsung melalui jalur tabung polen baik secara interaksi maupun masing-masing genotipe dan waktu penetesan plasmid yang mengandung gen OsDreb1A berperngaruh tidak nyata terhadap semua peubah berdasarkan uji F taraf 5%. Hal tersebut menunjukkan bahwa ditinjau dari pembentukan buah dan biji maka proses transformasi langsung melalui tabung polen dapat dilakukan pada ketiga genotip dan pada semua waktu penetesan yang diujikan. Ditinjau dari hasil uji t taraf 5% dan 1% diketahui bahwa perlakuan transformasi langsung secara umum juga berbeda tidak nyata hampir pada semua peubah yang diamati kecuali pada peubah jumlah buah dan persentase buah panen serta jumlah biji tiap buah jarak pagar. Hal tersebut menunjukkan bahwa jumlah buah dan persentase buah serta jumlah biji dipengaruhi oleh perlakuan transformasi sehingga lebih rendah dibandingkan dengan tanaman kontrol.

Kata kunci : Jarak Pagar, Transformasi Langsung, Plasmid, OsDreb1A

(15)

1

1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Tanaman jarak pagar (Jatropha curcas Linn.) akhir-akhir ini banyak dikembangkan sebagai salah satu tanaman alternatif penghasil bahan minyak bakar nabati (biodiesel). Pemanfaatan minyak jarak pagar (Jatropha curcas L.) sebagai biodiesel merupakan salah satu alternatif yang ideal untuk mengantisipasi meningkatnya permintaan bahan bakar minyak dan penghematan penggunaan cadangan devisa negara (Istiana dan Sadikin, 2008).

Secara agronomis tanaman jarak pagar dapat dibudidayakan pada kondisi agroklimat di Indonesia, bahkan pada kondisi kering dan pada lahan marginal. Terdapat berbagai jenis tanaman jarak di Indonesia, antara lain jarak kepyar (Ricinus communis), jarak Bali (Jatropha podagrica), jarak ulung (Jatropha gossypifolia), dan jarak pagar (Jatropha curcas). Diantara jenis tanaman tersebut

yang memiliki potensi besar dan paling prospektif untuk dikembangkan sebagai penghasil minyak bakar nabati (biodiesel) adalah jarak pagar (Hambali et al. 2006).

Menurut Hambali et al., (2007) minyak jarak pagar merupakan sumber minyak terbarukan (reneweble fuels) dan tidak dapat dimakan ( non edible oil ) sehingga tidak berkompetisi dengan kebutuhan konsumsi minyak makan nasional. Kebutuhan industri dan ekspor crude palm oil (CPO) (Prawitasari et al. 2006).

(16)

2

Perbaikan bahan tanam pada tanaman jarak pagar dapat dilakukan melalui perbaikan populasi atau perakitan hibrida (Hartati, 2011). Pengembangan transformasi atau rekayasa genetik tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) sudah banyak dilakukan dan sudah berhasil menyisipkan berbagai gen, seperti gen sitrat sintase yang berfungsi untuk meningkatkan toleransi terhadap toksisitas aluminium (Al) (Tistama, 2012). Transformasi melalui Agrobacterium tumefaciens strain LBA4404 yang membawa plasmid pIG6-SMt2, untuk meminimalisir toksisitas logam berat (Siregar, 2013). gen SaDREB1 (Li et al., 2008); gen S-DREB2A (Kumar et al., 2010), gen HD3A (Sulistyaningsih, 2012). Pengembangannya jarak pagar selama ini masih terdapat kendala di tingkat perbanyakan in vitro utamanya aspek pangakaran yang berdampak pada rendahnya persentase hasil tanaman rekayasa genetika yang dapat di tanam dalam skala rumah kaca maupun lapang. Dwimahyani (2005) mengatakan, permasalahan lain terkait pengambangan jarak pagar adalah belum adanya kultivar unggul dan teknik budidaya yang memadai. Sehingga perlu perbaikan dan perbanyakan genetik (Syah, 2006).

(17)

3

mengikuti injeksi DNA asing pada stigma setelah satu hari pasca mekar (DPA) (Zhou et al., 1983). Namun, belum ditemukan penerapannya pada tanaman jarak pagar. Oleh karena itu, penelitian tentang pengembangan dan penerapan metode transformasi genetik secara in vivo melalui jalur tabung polen penting untuk dilakukan, sebagai penunjang hasil rekayasa tanaman yang sulit dikembangkan melalui metode in vitro.

1.2. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengkaji keberhasilan metode transformasi gen pada tiga genotipe tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) melalui jalur tabung polen (pollen tube pathway) dengan periode waktu penetesan yang berbeda.

1.3. Hipotesis

Hipotesis dari penelitian ini yaitu:

1. Diduga terdapat interaksi antara genotipe jarak pagar (Jatropha curcas L.) dengan waktu penetesan terhadap pembentukan buah dan biji akibat transformasi gen OsDREBIA melalui tabung polen (pollen tube pathway). 2. Diduga terdapat perbedaan keberhasilan pembuahan dan pembentukan biji

pada tiga genotipe tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) akibat transformasi gen OsDREBIA melalui tabung polen (pollen tube pathway). 3. Diduga terdapat perbedaan pembentukan buah dan biji pada tanaman jarak