38 BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Pengaruh Penambahan Konsentrasi Sukrosa Terhadap Jumlah dan Ukuran Pseudobulb Dendrobium antennatum
Pengamatan terhadap pertumbuhan pseudobulb Dendrobium
antennatum menunjukkan bahwa tanaman yang diberi perlakuan penambahan
berbagai konsentrasi sukrosa (P0, P1, P2, P3 dan P4) mempunyai morfologi yang berbeda-beda. Hal ini ditunjukkan dari adanya perbedaan jumlah dan ukuran pseudobulb yang diamati selama 10 minggu setelah subkultur/pindah tanam. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa jumlah pseudobulb, diameter
pseudobulb, tinggi tanaman P1, P2, P3 dan P4 lebih besar dibandingkan
dengan P0 (Gambar 6).
Analisis menggunakan One Way Anova pada program SPSS kemudian dilakukan guna mengetahui pengaruh faktor penambahan konsentrasi sukrosa terhadap pertumbuhan pseudobulb. Hasil analisis (Lampiran 3) menunjukkan bahwa penambahan konsentrasi sukrosa memberikan pengaruh nyata terhadap jumlah pseudobulb, diameter
pseudobulb dan tinggi tanaman Dendrobium antennatum karena nilai
signifikansinya lebih kecil dari 0,1 (p < 0,1). Berdasarkan signifikansi tersebut maka dilakukan uji lanjut dengan uji DMRT (Duncan’s Multiple
Range Test). Data pengaruh penambahan konsentrasi sukrosa terhadap
39
Tabel 2. Hasil Uji DMRT Menunjukkan Jumlah Pseudobulb, Diameter
Pseudobulb dan Tinggi Tanaman Tertinggi Terdapat Pada
Penambahan Sukrosa Dengan Konsentrasi 25 g.L-1 Kode Perlakuan ∑ Pseudobulb Diameter Pseudobulb (cm) Tinggi Tanaman (cm) P0 1a 0,23c 0,52a P1 1a 0,26c 0,57a P2 3b 0,29d 0,75b P3 1a 0,21b 0,43a
P4 2ab 0,17a 0,44a
Keterangan: Angka-angka di atas menunjukkan rerata. Rerata yang diikuti oleh huruf yang sama dalam baris yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata berdasarkan uji DMRT pada taraf 10%.
Gambar 6. Pertumbuhan tanaman D.antennatum pada berbagai konsentrasi sukrosa; A. Kondisi tanaman sebelum subkultur pada media perlakuan, B. Kondisi tanaman pada 10 minggu setelah subkultur (mss): B1,P0; B2,P1; B3,P3; B4,P4; B5,P5. Bar = 1 cm. A B5 B4 B3 B2 B1
40
Sukrosa sangat diperlukan dalam kultur in vitro dan variasi konsentrasi sukrosa signifikan mempengaruhi pertumbuhan pseudobulb Dendrobium
antennatum pada medium perlakuan. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa
rata-rata jumlah dan ukuran pseudobulb tertinggi ditemukan pada media dengan konsentrasi sukrosa sebesar 25 g.L-1. Ini sesuai dengan hasil uji lanjut (DMRT) dengan taraf 10% yang juga menunjukkan bahwa penambahan konsentrasi sukrosa sebanyak 25 g.L-1 merupakan konsentrasi yang paling mempengaruhi ukuran pseudobulb (Tabel 2). Krause et al. (2003) melaporkan bahwa kombinasi 25 g.L-1 sukrosa dan 25 g.L-1 glukosa yang ditambahkan dalam media MS dapat menginduksi perkembangan Linum
usitassimum dengan batang yang tebal. Penelitian lain melaporkan bahwa
tunas bunga dapat diinduksi dari tunas adventif Phalaenopsis Pink Leopard 'Petra' yang dikultur pada media Vacin-Went dengan penambahan BA (benzyl
adenine), konsentrasi total nitrogen diturunkan (1/10 kandungan nitrogen
pada media MS) dan sukrosa sebanyak 25 g.L-1 (Duan dan Yazawa, 1995). Pada konsentrasi sukrosa yang lebih tinggi yaitu 30 g.L-1 dan 40 g.L-1 tampak adanya penurunan jumlah dan ukuran pseudobulb. Konsentrasi sukrosa sebesar 30 g.L-1 dan 40 g.L-1 tidak menunjukkan pengaruh yang sangat nyata pada ukuran pseudobulb jika dibandingkan kontrol. Namun, pada konsentrasi sukrosa 40 g.L-1 mampu menginduksi pseudobulb lebih banyak dari kontrol yaitu 1-2 pseudobulb per tanaman (Lampiran 2). Beberapa penelitian melaporkan bahwa pengaruh dari konsentrasi sukrosa pada 3-6% mampu menginduksi perkembangan tanaman Spathiphyllum
41
sebanyak 83-85% pada media MS (Dewir et al., 2007: 229). Hasil penelitian Saji dan Sujatha (2009) mendapatkan respons yang berbeda yaitu peningkatan konsentrasi sukrosa dari 30 g.L-1 menjadi 40 g.L-1 justru menurunkan respons dalam pertumbuhan kalus Anterhium pada media MS. Berdasarkan pemaparan teori tersebut dapat diketahui bahwa respon pertumbuhan tanaman dengan penambahan konsentrasi sukrosa secara in
vitro bisa juga dipengaruhi oleh jenis media dan jenis tanaman yang
digunakan.
B. Pengaruh Penambahan Konsentrasi Sukrosa Terhadap Jumlah Daun, Jumlah Akar, Panjang Daun dan Panjang Akar Dendrobium antennatum Parameter pertumbuhan lain yang diamati meliputi pertambahan jumlah daun, panjang daun, jumlah akar dan panjang akar selama 10 minggu setelah subkultur/pindah tanam. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa rata-rata pertambahan jumlah daun Dendrobium antennatum P1, P2, P3 dan P4 lebih tinggi dibandingkan dengan tanaman pada media kontrol (Tabel 3).
Hasil analisis menggunakan One Way Anova (Lampiran 3) menunjukkan bahwa penambahan konsentrasi sukrosa pada media berpengaruh nyata terhadap peningkatan jumlah daun tanaman Dendrobium
antennatum. Penambahan konsentrasi sukrosa sebanyak 25 g.L-1
menunjukkan perbedaan jumlah daun yang paling nyata diantara perlakuan lain berdasarkan hasil uji lanjut DMRT pada taraf 10% (Tabel 3). Meskipun demikian, hasil analisis dengan One Way Anova terhadap pertambahan jumlah akar tanaman tidak menunjukkan pengaruh yang nyata.
42
Tabel 3. Hasil Uji DMRT Pengaruh Penambahan Konsentrasi Sukrosa pada Media Perlakuan Terhadap Jumlah dan Ukuran Daun serta Akar
Dendrobium antennatum Kode Perlakuan ∑ Daun Panjang Daun (cm) ∑ Akar Panjang Akar (cm) P0 3a 1,98a 2a 1,93a P1 4a 2,21a 2a 2,15a P2 7b 1,38a 2a 1,93a P3 3a 1,40a 2a 1,78a P4 4a 1,29a 2a 1,80a
Keterangan: Angka-angka di atas menunjukkan rerata. Rerata yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata berdasarkan uji DMRT pada taraf 10%.
Penambahan sukrosa sebanyak 25 g.L-1 merupakan konsentrasi terbaik dalam peningkatan jumlah daun tanaman D.antennatum (Tabel 3). Pada konsentrasi ini mampu menghasilkan rata-rata pertambahan jumlah daun tertinggi yaitu mencapai 7 helai per tanaman pada minggu ke 10 setelah subkultur (Gambar 7). Berdasarkan pengamatan diketahui bahwa jumlah daun meningkat sejalan dengan peningkatan jumlah pseudobulb (rumpun tunas), seperti tercantum pada Tabel 2. Hal ini menandakan semakin banyak jumlah tunas/pseudobulb pada tanaman D.antennatum maka akan semakin banyak pula jumlah daun yang dihasilkan.
Hasil pengamatan rerata pertambahan jumlah akar D.antennatum pada semua perlakuan (P0, P1, P2, P3 dan P4) menunjukkan hasil yang sama yaitu rata-rata semua perlakuan hanya mengalami pertambahan sebanyak 2 akar setiap minggunya selama 10 minggu setelah subkultur (Tabel 3). Berdasarkan pengamatan, pertumbuhan awal tanaman Dendrobium antennatum cenderung
43
pada pertumbuhan dan perkembangan tunas sehingga variasi konsentrasi sukrosa pada medium belum menunjukkan pengaruh secara signifikan terhadap pertumbuhan akar.
Gambar 7. Diagram batang pengaruh penambahan berbagai konsentrasi sukrosa terhadap jumlah daun dan akar dari D. antennatum pada minggu ke-10 setelah disubkultur.
Hasil pengamatan terhadap panjang daun dan panjang akar
Dendrobium antennatum pada minggu ke-10 menunjukkan bahwa tanaman
P2, P3 dan P4 memiliki panjang daun dan akar yang lebih rendah dari P0. Meskipun pada konsentrasi sukrosa tertentu (P1), panjang daun dan akar teramati lebih panjang dari P0 (Gambar 8). Hal ini diduga karena tanaman yang dikultur pada media dengan penambahan konsentrasi sukrosa yang lebih tinggi memiliki jumlah pseudobulb (rumpun tunas) yang lebih banyak (Tabel 2), sehingga ukuran daun tidak sebesar pada tanaman yang jumlah
pseudobulbnya sedikit. Hasil analisis penambahan konsentrasi sukrosa
terhadap pertambahan panjang daun dan panjang akar tanaman D.antennatum dengan uji DMRT tidak menunjukkan beda nyata antar perlakuan (Tabel 3).
0 1 2 3 4 5 6 7
Jumlah Daun Jumlah Akar
P0 P1 P2 P3 P4
44
Gambar 8. Diagram batang pengaruh penambahan berbagai konsentrasi sukrosa terhadap panjang daun dan akar dari D. antennatum pada 10 minggu setelah dikultur.
Peningkatan konsentrasi sukrosa pada medium menyebabkan menurunnya panjang daun dan akar pada beberapa perlakuan (Gambar 8). Pada dasarnya, penyerapan unsur hara yang diserap melewati akar hanyalah unsur hara yang tersedia, yaitu dalam bentuk larutan atau dalam keadaan dapat ditukar/exchangeable (Salisbury, 1995). Penyerapan unsur hara ini serupa dengan penyerapan air, hanya perlu diperhatikan bahwa larutan yang diserap tersebut mengandung muatan sehingga dapat menimbulkan beberapa masalah seperti adanya antagonisme dan sinergisme (Salisbury, 1995).
Marlin (2005) menyatakan bahwa konsentrasi gula yang terlalu tinggi dapat menyebabkan medium menjadi terlalu pekat sehingga potensial air dalam media menjadi lebih rendah dibandingkan potensial air dalam sel. Dengan konsep potensial air ini dapat dimengerti bahwa osmosis tidak dapat terjadi dari larutan yang hipertonis (pekat) menuju larutan yang hipotonis (encer) karena potensial air pada media lebih rendah. Osmosis ini tidak akan
0 0,5 1 1,5 2 2,5
Panjang Daun Panjang Akar
P0 P1 P2 P3 P4
45
berjalan kecuali bergeraknya air jauh lebih cepat dari zat terlarut. Pergerakan larutan hanya mungkin terjadi apabila pada larutan hipertonis mendapat tambahan tekanan yang dapat meningkatkan potensial airnya (Sasmitamihardja et al., 1996). Kondisi inilah yang diduga menyebabkan penyerapan air (berfungsi sebagai pemberi tekanan turgor, pemberi bentuk dan isian pada sel tumbuhan) melalui akar terhambat sehingga pertumbuhan tanaman menjadi menurun. Penurunan pertumbuhan ini dapat dilihat dari hasil pengamatan yang menunjukkan diamater pseudobulb, tinggi tanaman, panjang daun dan panjang akar P3 dan P4 lebih rendah daripada P0.
C. Pembahasan Umum
Pada penelitian ini diketahui bahwa penambahan konsentrasi sukrosa dapat meningkatkan pertumbuhan (ukuran) pseudobulb tanaman Dendrobium
antennatum. Sasmitamihardja et al. (1996: 159) melaporkan bahwa substrat
untuk respirasi yang paling penting di antara karbohidrat adalah sukrosa dan pati. Sukrosa (suatu disakarida yang terdiri atas glukosa dan fruktosa) dan pati (polimer dari glukosa) adalah bentuk karbohidrat yang disimpan dalam sel tumbuhan. Sukrosa dan juga fruktosa dan glukosa merupakan gula utama yang dapat larut dalam sel tumbuhan. Selain itu, sukrosa merupakan bentuk bahan organik utama yang diangkut di dalam tubuh tumbuhan. Pada kultur in
vitro, sukrosa adalah sumber energi dan dengan mudah diangkut melalui
floem menuju jaringan yang sedang tumbuh (Salisbury, 1995: 62).
Unsur hara atau nutrien dapat diserap akar dengan tiga cara, yaitu berdifusi melalui larutan tanah, terbawa pasif oleh aliran air yang melewati
46
akar dan melalui pertumbuhan akar yang menuju sumber nutrien tersebut (Sasmitamihardja et al., 1996). Pada kultur in vitro, sukrosa diserap dalam bentuk terlarut melalui proses pelarutan dengan menggunakan pelarut berupa aquadesh. Terdapat dua jalan yang dapat ditempuh oleh larutan tersebut untuk menuju sel-sel xilem dalam akar, yaitu melalui dinding sel (apoplas) epidermis dan sel-sel korteks serta melalui sistem sitoplasma (simplas) bergerak dari sel ke sel dan dari vakuola ke vakuola sel hidup pada akar di mana sitosol dari setiap sel membentuk suatu jalur (Sasmitamihardja et al., 1996: 91).
Maynard dan Lucas (1982) menyatakan bahwa sukrosa dalam media diserap oleh eksplan melalui sel-sel jaringan penghubung pada akar melalui fenomena apoplastic loading. Bergeraknya air dan bahan terlarut melalui jalur apoplas dapat terjadi melalui dinding sel-sel korteks, bergerak terus sampai terhalang oleh pita Capsary dari sel-sel endodermis yang tidak permeable. Pada pita Caspary, pergerakan zat terlarut menuju xilem diatur oleh membran plasma sel-sel korteks yang berada di sekitar pita Caspary. Selanjutnya, ion-ion terlarut yang bergerak di sepanjang dinding epidermis dan sel-sel korteks diserap dan masuk ke dalam sitosol dan ikut dalam jalur simplas. Beberapa ion diangkut ke dalam vakuola yang sangat berperan dalam menentukan potensial osmotik akar dan memberi fasilitas untuk penyerapan air, tekanan turgor dan pertumbuhan akar (Sasmitamihardja et al., 1996: 91-92).
47
Sukrosa terangkut yang masuk ke dalam sitosol atau vakuola kemudian dihidrolisis menjadi glukosa dan fruktosa bebas oleh enzim invertase. Molekul glukosa dan fruktosa kemudian diserap oleh sel pengguna untuk proses respirasi (Salisbury, 1995: 90). Enzim lain yang dapat merombak sukrosa ialah sukrosa sintase yang mengkatalis sukrosa menjadi fruktosa dan UDP-glukosa sehingga fruktosa menjadi tersedia untuk respirasi. Sukrosa sintase merupakan enzim utama yang merombak sukrosa di organ penyimpan pati (seperti umbi yang sedang tumbuh) atau di jaringan yang sedang tumbuh cepat, yang mengubah sukrosa terangkut menjadi polisakarida dinding sel (Salisbury, 1995: 91).
Bahan hasil hidrolisis sukrosa (glukosa dan fruktosa) kemudian diubah menjadi piruvat dan malat melalui 2 jalur utama, yaitu jalur glikolisis dan oksidasi pentose fosfat. Glikolisis menghasilkan energi dalam bentuk ATP, kerangka karbon penting pembentuk asam amino (fosfogliserat (3C) dan asam piruvat (2C)) serta fosfoenolpiruvat (PEP, 3C) sebagai prekursor penting jalur sikimat untuk membentuk asam-asam amino aromatik (Leustek
et al., 2000; Kopriva et al., 2002). Kemudian dari proses glikoslisis, piruvat
akan diubah menjadi asetil KoA yang merupakan prekursor dalam siklus Krebss. Pada siklus ini dihasilkan α-ketoglutarat (5C) dan oxaloacetat (4C) yang nantinya akan mengawali sintesis asam amino. Sedangkan, jalur pentose fosfat memiliki peran utama menyediakan NADPH sebagai sumber energi pada reaksi-reaksi biosintesis, ribose 5-fosfat untuk sintesis nukleotida dan eritrose 4-fosfat untuk sintesis turunan-turunan asam sikimat.
48
Pada jalur biosintesis yang berbeda, fosfogliserat akan diubah menjadi serine, sistein dan glysin. Piruvat akan diubah menjadi alanin, leusin dan valin. α-ketoglutarat menjadi salah satu kerangka karbon penting dalam siklus sintesis glutamate dan bersama dengan ion NH3, N2, asparagin, urea, asam-asam keton membentuk glutamin, glutamat, dan asam-asam-asam-asam amino (Leustek
et al., 2000; Kopriva et al., 2002). Glutamin menjadi prekursor utama
pembentukan histidin, asparagin, arginin, ureides, dan asam-asam nukleat. Dari glutamat akan terbentuk prolin, arginin, dan aminolevulinate (bahan penting pembentuk klorofil). Jadi pemberian sukrosa atau karbohidrat jenis yang lain sesungguhnya memacu regenerasi kalus dan pembentukan tunas dalam kultur in vitro melalui energi dan beberapa kerangka karbon yang dihasilkan (Winarto et al., 2009). Hew et al. (1996) melaporkan bahwa selama periode pembentukan pseudobulb terjadi akumulasi mineral dan karbohidrat yang besar. Karbohidrat pada pseudobulb berasal dari asimilasi karbon pada daun. Karbon yang diproduksi di daun ditransport ke pseudobulb terlebih dahulu untuk disimpan sebelum dipindahkan untuk mendukung pertumbuhan tunas baru dan pembungaan (Hew dan Yong, 1995).
Scorza (1982) menyatakan bahwa konsentrasi sukrosa yang optimal untuk perkembangan tanaman berbeda pada masing-masing spesies. Induksi perkembangan tanaman pada kultur in vitro juga sangat dipengaruhi oleh jenis media yang digunakan, pemberian zat pengatur tumbuh dan rasio C/N pada media (Hew dan Yong, 1996). Pada penelitian ini, penambahan konsentrasi sukrosa sebesar 25 g.L-1 pada media NP terbukti menghasilkan
49
ukuran pseudobulb Dendrobium antennatum tertinggi (rata-rata 0,29 cm). Tanaman dengan penambahan konsentrasi sukrosa ini mempunyai jumlah daun, jumlah pseudobulb, tinggi tanaman dan diameter pseudobulb yang lebih besar.
Beberapa penelitian serupa pada anggrek Dendrobium menunjukkan bahwa tanaman dengan pangkal batang yang membengkak diduga dapat diarahkan untuk menginduksi pembungaan secara in vitro, karena ciri-ciri tunas yang demikian merupakan fase awal dari pembentukan bunga secara in
vitro pada anggrek Dendrobium (Hee et al., 2007, Tee et al., 2008 dan Sim et al., 2008). Penelitian lain juga menunjukkan bahwa induksi pembungaan Phalaenopsis amabilis (L) Blume mengakibatkan tanaman mempunyai
morfologi yang berbeda dari kontrol yaitu mempunyai ukuran daun yang lebih pendek, jumlah daun, jumlah tunas, dan jumlah akar yang lebih banyak, serta diameter batang lebih besar (Mercuriani, 2014: 275). Penelitian pada Dendrobium tersebut melaporkan bahwa induksi pembungaan pada ketiga jenis anggrek Dendrobium yang berbeda memiliki ciri-ciri dan tahapan yang sama, yaitu diawali dengan pembengkakan pangkal batang, akar sedikit, selanjutnya terjadi pemanjang ruas batang (bolting), muncul tangkai bunga (influorescent) dan terakhir akan terbentuk bunga fluorescent secara in vitro.
