ISBN

(1)

ISBN 978-602-95471-0-8

(2)

ISBN 978-602-95471-0-8

360 Prosiding Biteknologi

PENINGKATAN KECEPATAN PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN EMBRIO ANGGREK BULAN ALAM Phalaenopsis amabilis (L.) Blume PADA

MEDIUM DIPERKAYA DENGAN EKSTRAK TOMAT DAN LIKOPEN Ixora Sartika Mercuriani 1)_{dan Endang semiarti}2)

1)

Program Studi Bioteknologi Sekolah Pascasarjana, Universitas Gadjah Mada 2)

Fakultas Biologi Universitas Gadjah Mada

PENGANTAR

Anggrek bulan putih Phalaenopsis amabilis (L.) Blume merupakan anggrek nasional Indonesia dan sering digunakan sebagai induk dalam pembuatan anggrek bulan hibrida. Biji anggrek sulit berkecambah secara alami, maka untuk meningkatkan perkecambahannya diperlukan tehnik penanaman secara in vitro dengan menyediakan nutrien yang optimal.

Islam et al. (1998) telah berhasil memformulasikan medium untuk pertumbuhan embrio anggrek Phalaenopsis yang disebut dengan medium New Phalaenopsis (NP). Modifikasi terhadap medium tersebut perlu dilakukan untuk mempercepat pertumbuhan dan perkembangan embrio anggrek. Menurut Rahman et al. (2003), penambahan substansi organik ke dalam medium kultur anggrek lebih praktis, sederhana, dan mudah dilakukan khususnya untuk produksi skala komersial. Penambahan air kelapa dalam medium perkecambahan berbagai jenis anggrek sering dilakukan, namun untuk lebih meningkatkan kecepatan perkecambahannya perlu ditambahkan pula substansi organik lainnya.

Biji anggrek secara umum mengandung senyawa fenol yang tinggi; sehingga, selain menyediakan nutrien yang optimal, medium perkecambahan sebaiknya mengandung senyawa antioksidan. Kandungan antioksidan, vitamin C, gula, dan komponen lain pada air kelapa dan tomat dapat merangsang perkecambahan dan pertumbuhan protokorm (Arditti dan Ernst, 1983). Tomat mengandung sejumlah senyawa bioaktif; seperti: vitamin C, glikoalkaloid (α-tomatin dan dehidrotomatin), dan karotenoid (β-karoten dan likopen). Likopen merupakan karoten utama yang terakumulasi dalam tomat matang (Rosati et al., 2000). Likopen tidak memiliki aktivitas sebagai pro-vitamin A, namun merupakan antioksidan yang baik. Pada sel tanaman likopen juga merupakan bahan baku dalam sintesis β-karoten (karotenoid dengan ujung siklik). Senyawa-senyawa karotenoid berujung siklik merupakan komponen penting dalam membran fotosintetik pada tanaman, alga, dan sianobakteria (Cunningham et al., 1996). Penambahan ekstrak tomat dan likopen dalam medium pertumbuhan embrio anggrek diharapkan mampu menekan terjadinya oksidasi bebas dan mempercepat pembentukan perangkat fotosisntesis sehingga kemampuan embrio untuk tumbuh dan berkembang semakin tinggi.

TUJUAN

Penelitian ini bertujuan untuk mempercepat pertumbuhan dan perkembangan embrio anggrek bulan alam P. amabilis secara in vitro. Dalam penelitian ini usaha mempercepat pertumbuhan embrio tersebut dilakukan dengan menambahkan ekstrak tomat dan likopen dalam media penaburan biji anggrek.

(3)

ISBN 978-602-95471-0-8

Seminar Nasional Biologi XX dan Kongres PBI XIV UIN Maliki Malang 24-25 Juli 2009 361

CARA KERJA

Penelitian dilakukan di Laboratorium Kultur Jaringan Tumbuhan Fakultas Biologi Universitas Gadjah Mada dari bulan Maret sampai Juni 2009. Bahan yang digunakan adalah buah anggrek P. amabilis yang berumur 4 bulan setelah penyerbukan dari tanaman asal Malang Jawa Timur. Dalam pembuatan medium pertumbuhan, tomat yang digunakan adalah tomat buah matang kultivar Arthaloka yang berasal dari Jawa Barat. Sterilisasi buah anggrek dilakukan secara fisik dengan alkohol 70% dan dilalukan di atas api.

Medium yang digunakan adalah medium NP ditambah dengan 150 ml.L-1 air kelapa. Medium tanpa penambahan ekstrak tomat atau likopen digunakan sebagai kontrol (K). Variasi ekstrak tomat yang ditambahkan dalam medium pertumbuhan adalah 50, 100, 150, 200, 250 g.L-1 (disebut sebagai T1, T2, T3, T4, dan T5), sedangkan variasi likopen yang diberikan disetarakan dengan kandungan likopen dalam buah tomat matang (10 mg/100g) sehingga variasinya menjadi 5, 10, 15, 20, 25 mg.L-1 (disebut sebagai L1, L2, L3, L4, dan L5). Pembuatan ekstrak tomat dilakukan dengan menimbang 100 g tomat kemudian diblender dalam 100 ml akuades. Ekstrak disaring kemudian ditambahkan akuades kembali hingga volumenya menjadi 200 ml. Dengan demikian konsentrasi tomat dalam ekstrak tersebut menjadi 100 g/200 ml.

Pengamatan perrkembangan embrio dilakukan setiap minggu selama 3 minggu. Pendataan yang dilakukan bersifat kuantitatif terhadap perkembangan eksplan mulai dari embrio hingga terbentuknya protokorm dengan meristem ujung batang (MUB). Tahapan perkembangan embrio diamati dengan mengacu hasil penelitian sebelumnya (Semiarti et al., 2007), dengan pengembangan sebagai berikut:

a. stadium 1, embrio belum berkembang dan masih dibungkus rapat oleh testa. b. stadium 2, embrio sudah mulai berkembang namun masih dibungkus testa. c. stadium3, embrio sudah semakin berkembang dan testa mulai pecah

d. stadium 4, embrio sudah membentuk protokorm yang berwarna kuning dan testa sudah lepas

e. stadium 5, protokorm kuning sudah berubah menjadi protokorm hijau f. stadium 6, protokorm sudah membentuk MUB

g.

Dari masing-masing medium, sampel diambil dengan spatula dan diletakkan di atas cawan petri untuk diamati di bawah mikroskop dan difoto. Jumlah individu yang telah mencapai fase 1, 2, 3, 4, 5, dan 6 dihitung. Data kemudian dianalis menggunakan analisys of variance (ANOVA) dengan rancangan acak lengkap (RAL), bila terjadi beda nyata antar perlakuan dilanjutkan dengan uji Duncan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Embrio anggrek dapat tumbuh dan berkembang pada seluruh medium pertumbuhan yang digunakan. Pada semua perlakuan menunjukkan bahwa pertumbuhan embrio tidak seragam. Stadium pertumbuhan embrio anggrek dapat dilihat pada Gambar 1.

(4)

ISBN 978-602-95471-0-8

Gambar 1. Gambar morfologi stadium pertumbuhan embrio anggrek P. amabilis, terdiri dari stadium 1, 2, 3, 4, 5, dan 6. Bar: 10 µm untuk 1-3, 60 µm untuk 4, 200 µm untuk 5-6 Kemampuan embrio untuk tumbuh pada semua medium yang dicobakan disebabkan medium dasar yang digunakan merupakan medium yang memang sangat sesuai untuk pertumbuhan anggrek Phalaenopsis yaitu medium NP (Islam, 1998) ditambah 150 ml.L-1 air kelapa, sedangkan adanya perbedaan kecepatan pertumbuhan dan perkembangan embrio disebabkan oleh pengaruh ekstrak tomat atau likopen yang ditambahkan.

Kecepatan pertumbuhan ditentukan oleh persentase embrio yang sudah memasuki stadium pertumbuhan lanjut. Pengamatan terhadap pertumbuhan embrio anggrek pada umur tiga minggu setelah penaburan biji (msp) menunjukkan bahwa lebih dari 25 % embrio sudah mencapai stadium 5 (protokorm telah berubah warna menjadi hijau), namun terdapat perbedaan nilai yang signifikan antar perlakuan (Tabel 1). Penambahan ekstrak tomat sebanyak 100g.L-1 pada medium menghasilkan jumlah protokorm hijau paling tinggi (48.1%). Hasil tersebut berbeda nyata dengan kontrol (34.8 %), namun tidak berbeda nyata dengan pemberian ekstrak tomat 150g.L-1 (43.4%) dan likopen 5 mg.L-1 (43.4%) (Tabel 1 dan Gambar 3).

Tabel 1. Hasil ANOVA stadium 5 pada minggu ketiga

Tabel 2. Hasil Uji Duncan Persentase Embrio pada Minggu Kelima

Sumber Jumlah Derajat Kuadrat F-hitung F-tabel

Keragaman Kuadrat Bebas Tengah 5% 1%

Perlakuan 1473.69 10 147.37 5.21 2.30 3.26

Galat 622.02 22 28.27 **

Total 2095.71 32

Perlakuan Stage 1 Stage 2 Stage 3 Stage 4 Stage 5 Stage 6 K 22.32 bc 6.61 b 5.29 c 30.50 bc 34.79 bc 0.50 a L1 26.88 bc 3.39 bc 5.82 c 32.76 a 43.37 a 0.38 ab L2 50.24 a 4.47 bc 6.54 c 28.07 bc 35.09 ab 0.00 b L3 30.64 b 2.12 c 4.71 c 30.86 bc 31.67 bc 0.00 b L4 24.37 bc 5.02 bc 3.10 c 30.88 b 36.63 ab 0.00 b L5 28.13 b 6.64 b 10.53 b 20.12 bc 34.18 bc 0.00 b T1 25.95 bc 5.52 bc 5.68 c 32.41 ab 29.73 bc 0.74 a T2 30.72 b 2.33 c 4.53 c 12.61 d 48.13 a 0.45 a T3 35.89 b 3.14 bc 4.56 c 13.03 d 43.39 a 0.00 b T4 54.90 a 5.53 bc 2.49 c 10.92 d 26.16 c 0.00 b T5 24.30 bc 10.38 a 19.02 a 19.09 cd 27.21 bc 0.00 b

(5)

ISBN 978-602-95471-0-8

34.79 43.37 35.09 31.67 36.63 _34.18 29.73 48.13 43.39 26.16 27.21 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 K L 1 L 2 L 3 L 4 L 5 T1 T2 T3 T4 T5

Gambar 2. Persentase embrio yang mencapai stadium 5 pada minggu ketiga

Ekstrak tomat dan likopen menunjukkan pengaruh positif terhadap pertumbuhan embrio anggrek. Ekstrak tomat mengandung berbagai nutrien penting yang dapat dimanfaatkan embrio anggrek untuk tumbuh dan berkembang. Nutrien yang ada dalam jumlah tinggi pada buah tomat masak menurut USDA Nutrient Data Bank dalam Canene-Adams et al. (2005) adalah kalium, asam folat, serta vitamin A, C, dan E. Tomat juga mengandung senyawa fitokimia yang penting, seperti karotenoid dan polifenol. Karotenoid; seperti likopen, β-karoten, pro-vitamin A, fitoen, dan fitofluen; merupakan senyawa yang terdapat dalam jumlah banyak baik pada tomat mentah maupun olahan. Kandungan nutrien tersebut dalam medium pada jumlah tertentu mampu meningkatkan pertumbuhan embrio anggrek.

Likopen merupakan molekul karotenoid yang larut dalam lemak dan memiliki 11 ikatan rangkap terkonjugasi (Naviglio et al., 2008). Dalam sel tanaman, likopen berperan mencegah terjadinya fotooksidasi, memanen cahaya dalam proses fotosintesis, dan mengurangi dampak terlalu tingginya absorbsi cahaya oleh pigmen-pigmen antena pada perangkat fotosintesis (Cunningham et al., 1996). Likopen juga berperan penting sebagai antioksidan, yaitu dengan mendeaktivasi oksigen dan radikal-radikal bebas (Koyama, 1991; Frank and Cogdell, 1993; Rosati et al., 2000). Keberadaan likopen dalam medium pertumbuhan embrio P. amabilis diduga berperan sebagai antioksidan yang mencegah terjadinya oksidasi bebas baik dalam medium pertumbuhan maupun di dalam sel embrio. Likopen diduga juga mampu berasosiasi dengan daerah permukaan sel embrio yang kaya akan lipid. Menurut Arditti (1992), embrio anggrek dibungkus oleh cadangan makanan yang sebagian besar berupa lipid. Mekanisme masukknya likopen ke dalam sel embrio belum diketahui secara jelas, namun diduga melaui mekanisme endositosis karena likopen merupakan senyawa hidrokarbon rantai panjang (Gambar 3).

(6)

ISBN 978-602-95471-0-8

Meskipun hasil uji Duncan menunjukkan bahwa tidak terjadi beda nyata antara pemberian ekstrak tomat 100 g.L-1 dan 150 g.L-1 dengan likopen 5 mg.L-1, namun persentase protokorm hijau yang dihasilkan dari pemberian ekstrak tomat menunjukkan nilai yang lebih tinggi. Kandungan nutrien lain (seperti kalium dan vitamin) dalam tomat diduga berperan penting memperbaiki kondisi pertumbuhan embrio terutama sebagai koenzim dalam berbagai proses metabolisme sel. Asam folat (vitamin B9) merupakan senyawa penting yang terlibat dalam berbagai proses seluler seperti sintesis asam nukleat, beberapa asam amino (seperti metionin, glisin, serin), formilmethionin-tRNA, pantothenat (vitamin B5), dan berperan dalam fotorespirasi (Ravanel et al., 2005). Menurut anonim (2007), vitamin C sangat penting bagi pertumbuhan tanaman dan memiliki fungsi mirip dengan karotenoid sebagai antioksidan dan mengatasi efek samping dari absorbsi cahaya selama proses fotosintesis.

Penelitian ini merupakan penelitian awal untuk mempersiapkan embrio yang responsif dalam transformasi genetik melalui Agrobakterium. Warna hijau pada protokorm menunjukkan adanya kandungan karotenoid dan klorofil yang tinggi sehingga diduga akan responsif dalam proses transformasi dan menekan efek samping negatif yang dapat ditimbulkannya (seperti terjadinya kerusakan jaringan).

KESIMPULAN

Pada umur 3 minggu setelah penaburan biji, lebih dari 25% embrio sudah mencapai stadium pertumbuhan 5. Penambahan ekstrak tomat sebanyak 100g.L-1 menunjukan kecepatan pertumbuhan serta efisiensi pembentukan embrio responsif tertinggi, namun hasil tersebut tidak berbeda nyata dengan penambahan ekstrak tomat sebanyak 150 g.L-1 dan likopen 5 mg.L-1

DAFTAR PUSTAKA

Arditti, J. 1992. Fundamentals of Orchid Biology. John Wiley and Sons. New York. Cunningham. Jr. F. X, B. Pogsos, Z. Sun, K.A. McDonald, D. DellaPenna, E. Grantt.

1996. Functional Analysis of the β and ε Lucopene Cyclase Enzymes of Arabidopsis Reveals a Mechanism for Control of Cyclic Carotenoid Formation. The Pant Cell (8). Hal 1613-1626

Irawati. 2002. Pelestarian Jenis Anggrek di Indonesia, Seminar Nasional Anggrek: Potensi anggrek sebagai Komoditi Ekonomi Unggulan. Yogyakarta.

Islam, M. O, S. Ichihasi, dan S. Matsui. 1998. Control of Growth and Development of Protocorm Like Body derived from Callus by Carbon Source in Phalaenopsis. Plant Biotechnology. 15(4). Hal:183-187

Rahman, A. R. M. M, M.O. Islam, A.K.M.A. Prodhan, S. Ichihasi. 2004. Effects of Complex Organic Extracts on Plantlet Regeneration from PLBs and Plantlet Growth in the Doritaenopsis Orchid. JARQ 38 (1). Hal: 55-59

Canene-Adams, K., J.K. Campbell, S. Zaripheh, E.H. Jeffery, J.W. Erdman, Jr. 2005. The Tomato as Functional Food. J. Nutr. 135: 1226-1230.

Naviglio, D., F. Pizzolongo, L. Ferrara, B. Naviglio, A. Aragon, A. Santini. 2008. Extraction of Pure Lycopene from Industrial Tomato Waste in Water Using Extractor Naviglio®. African Journal of Food Science vol 2 (2) pp. 037-044. Rosati, C., R. Aquilani, S. Dharmapuri, P. Pallara, C. Marusic, R. Tavazza, F. Bouvier, B.

Camara, G. Giuliano. 2000. Metabolic Engineering of Beta Carotene and Lycopene Content in Tomato Fruit. The Plant Journal 24 (3), 413-419

Semiarti E, Indrianto A, Purwantoro A, Isminingsih S, Suseno N, Ishikawa T, Yoshioka Y, Machida Y, Machida C (2007) Agrobacterium-mediated transformation of the wild orchid species Phalaenopsis amabilis. Plan Biotechnol. 24: 265-272

(7)

ISBN 978-602-95471-0-8

Lampiran 1

Tabel 6. Komposisi Medium New Phalaenopsis (NP) yang telah dimodifikasi (Islam et al., 1998)

Komponen Stok (mg.L-1)

Makronutrien:

Ammonium fosfat ((NH4)2SO4) 303.9

Potassium fosfat (KH2PO4) 462.7

Ammonium Nitrat (NH4NO3) 32

Potassium nitrat (KNO3) 424.6

Calcium nitrat (Ca(NO3)2. 4H2O) 637.6

Magnesium nitrat ((MgNO3)2.6H2O) 256.4 Mikronutrien: mg/100 ml (200x) Manganese sulfat (MnSO4.4H2O) 2230 11.15

Zinc sulfat (ZnSO4.7H2O) 860 4.3

Boric acid (H3BO4) 620 3.1

Potassium iodide (KI) 83 0.415

Sodium molybdate (Na2MoO4.2H2O)

25 0.125

Cobalt chloride (CoCl2.6H2O) 2.5 0.0125

Copper sulfat (CuSO4.5H2O) 2.5 0.0125

Iron mg/200 ml (40x)

Na2EDTA 1492 37.3

Ferrous sulfat (FeSO4.7H2O) 1112 27.8

Vitamin mg/200 ml (50x) Nicotinic acid 25 0.5 Pyridoxine HCl 25 0.5 Tiamine 5 0.1 Glycine 100 2 Myoinositol 100 Sukrosa 20000 Agar 6000 pH 5.6