Pembentukan Diosgenin pada Kultur Kalus Dioscorea bulbifera L.

9 i c a c o r e a

bulb

[$era

L.

01th

PUSPA 0. TJONDRONEGORO

PROGRAM PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN B O G O R

*

ABSTRACT

PUSPA DEW1 TJONDRONEGORO.

D i

o s g e n i n P r o d u c t i o n by

C a l l

u s

Cul L u r e s of

D i o s c o r e a

b u l b i

f e r a

L.

Cunder

s u p e r v i s i o n

MUHAMAD

ANWAR

NUR

c h a i r m a n .

OEI

BAN

LIANGi

GUSTAAF

A.

W A m MENA.

LI

VY

WINATA GUNAWAN

and

BARLZI

a s member.=>

The

p r o d u c t i o n

of

d i o s g e n i n by

i n u i t r o c a l l u s

c u l t u r e s o f

D i o s c o r e a

b u l b i

fera L.

was

i n v e s t i g a t e d .

C a l l u s

was

f i r s t

i n i t i a t e d

from

b u l b i l

e x p l a n t

a n d

m a i n t a i n e d

on

s o l i d

media

o f

M u r a s h i g e

and

Skoog.

D i f f e r e n t

growth

r e g u l a t o r s a t s e v e r a l

l e v e l

of

c o n c e n t r a t i o n s were i n v e s t i g a t e d f o r t h e i r a b i l i t y t o

m a i n t a i n c e l l g r o w t h and t o s t i m u l a t e d i o s g e n i n f o r m a t i o n .

C a l l u s grown i n t h e p r e s e n t o f

2.4-D

and BAP

showed

c o n s i s t e n t l y b e t t e r g r o w t h and d i o s g e n i n p r o d u c t i o n t h a n

t h o s e grown i n media w i t h

I A A

.and

NAA.

Growth

p a t t e r n s

o f

c a l l i

of

d i f f e r e n t

e x p l a n t s

C b u l b i l .

s t e m n o d u l e

and

l e a f ]

w e r e

d e t e r m i n e d

and

c o r r e l a t e d

w i t h

x - o d u c t

s y n t h e s i s .

T h e r e

was

no

s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e i n t h e a p p e a r a n c e of

s t r u c t u r e ,

t e x t u r e and c o l o u r of c a l l i

,

however

c a l l u s o f

bul b i 1

e x p l a n t showed t h a t t h e p r o d u c t i o n o f d i o s g e n i n p e r d r y

w e i g h t w a s r e l a t e d

t o

t h e g r o w t h p h a s e o f c a l l u s . H i g h e s t

c o n c e n t r a t i o n o f d i o s g e n i n was o b t a i n e d i n t h e s t a t i o n a r y

Growth a n d d i o s g e n i n p r o d u c t i o n

w e r e

s u p p r e s s e d when

c u l t u r e s

w e r e i n c u b a t e d a t 16 h o u r s l i g h t p e r i o d .

I t

seemed

1

i

g h t s t i m u l a t e d c h l o r o p h y l f o r m a t i on.

T h e

e f f e c t of

n u t r i t i o n a l

f a c t o r s s u c h a s c a r b o -

h y d r a t e , n i t r o g e n a n d p h o s p h a t e on g r o w t h a n d d i o s g e n i n

f o r m a t i o n

w a s a l s o s t u d i e d .

Y i e l d

of

3.86

mg

of d i o s g e n i n

p e r

l i t r e o f

medium

w e r e a c h i e v e d i n t h e p r e s e n c e o f

r e l a t i v e l y h i g h p h o s p h a t e t o normal C a n d

N

r a t i o .

C e l l d i f f e r e n t i a t i o n w a s

i n d u c e d b y t h e p r e s e n c e

of

c y t o k i n i n

C B A P I

a l o n e . C o n ~ p a r e d t o t h e

c a l l u s t i s s u e .

d i f f e r e n t i a t e d t i s s u e showed v e r y

1

o w d i o s g e n i n c o n t e n t .

A d d i t i o n

o f

g e r a n i o l

a s

a

p r e c u r s o r

f a i l e d

t o

i n c r e a s e d i o s g e n i n c o n t e n t o f c u l t u r e , w h i l e a d d i t i o n

of

c h o l e s t e r o l

b y

p u l s e

f e e d i n g

showed

s o m e

e f f e c t

i n

d i o s g e n i n

f o r m a t i o n

-

c o m p a r e d

t o

c u l t u r e s

w i t h o u t

PUSPA

DEW1

TJONDRONEWRO.

Pembentukan

D i o s g e n i n

pada

Kul t u r Kal u s

Dioscorea

b u l b i

fera

L.

Cdi bawah bimbingan

MOHAMAD

ANWAR

N U R .

s e b a g a i k e t u a .

OEI

BAN LIANG, GUSTAAF

-

A. W A m

MENA,

LIVY

W.

GUNAWAN

dan

BARIZI

s e b a g a i a n g g o t a )

.

Tu

j

uan

p e n e l

i

t i

a n

a d a l a h

mempel a

j

a r i

a s p e k -aspek

kondi

si k u l t u r j a r i ngan C k u l t u r k a l us3 tanaman

Dioscorea

buLbi

fera

L.

,

untuk pembentukan d i o s g e n i n s e c a r a optimum.

P e n d e k a t a n p e r m a s a l a h a n d i 1

akukan s e b a g a i b e r i k u t

:

C

1

>

mendapatkan sumber e k s p l a n yang b e r kemampuan msnsi n t e -

si

s

d a n mengakumul a s i kan d i o s g e n i n .

C 23 mencari kondi si

medium k u l t u r untuk

pertumbuhan sel yang optimum.

C33

memani p u l

asi

1 i

ngkungan

k u l t u r

dengan

p e r 1 a k uan

z a t

p e n g a t u r tumbuh. komponen n u t r i si

,

pemberi a n p r e k u r s o r dan

c a h a y a untuk merangsang b i o s i n t e s i s d i o s g e n i n .

P e n e l i t i a n d i l a k u k a n s e c a r a b e r t a h a p . s e l u r u h n y a a d a

i

3

p e r c o b a a n dengan ur u t a n s e b a g a i b e r i k u t

:

P e r c o b a a n

p e r t a m a

:

mencari

komposi

sz

medz um

untuk

p e r tumbuhan

k a l u s

yang

d a p a t

menghasi 1

k a n

d i o s g e n i n.

Dengan menggunakan medium d a s a r Murashige dan Skoog

C M S )

yang t e l a h dimodif

i

k a s i

,

d i u j i b e b e r a p a k o n s e n t r a s i z a t

p e n g a t u r tumbuh a u x i n C2.

4-D.

I A A d a n

N A B

s e r t a

s i t o k i n i n

CBAP>

.

H a s i l n y a menunjukkan bahwa msdi um

MS

yang d i p e r k a y a

dengan

1

ppm 2 . 4 - D dan 0 . 1 ppm

SAP

menunjukkan medl urn yang

p r o d u k s i

d i o s g e n i n .

S e t e l a h p e r i o d e i n k u b a s i

5

minggu.

p r o d u k s i bobot k e r i n g k a l u s j a r i n g a n b u l b i l mencapai

12.04

g / l dengan kandungan d i o s g e n i n 211. 2 pg/g b o b o t k e r i ng.

P e r c o b a a n kedua

:

mempel a j a r i pertumbuhan k a l u s d a r i b e r

-

b a g a i j a r i ngan tanaman

C

bul b i 1

,

r u a s b a t a n g dan d a u n l .

Pe-

nampi l a n k a l u s d a r

i

k

e-3

j a r i ngan ti dak banyak b e r beda

.

warnanya p u t i h kekuni ngan dan s t r u k t u r n y a

friable.

Kurva

p e r tumbuhan maupun k u r v a t o t a l kandungan d i o s g e n i n d a r i

k e t i g a j a r i ngan

k a l u s

memperli h a t k a n

bentuk

k u a d r a t i k

dengan

masa

i n k u . b a s i

.

Di a n t a r a

k e t i

ga

j a r i

ngan

k a l

u s .

k a l u s j a r i ngan

b u l b i 1

p a l i n g mendekati

p o l a

diphasic.

Akumul

asi

d i o s g e n i n

t e r

t i n g g i

t e r c a p a i

pada

eaot

p e r tumbuhan b o b o t

k e r i ng mu1 a i menurun.

P e r c o b a a n

k e t i a a

:

p e r a n a n f a k t o r

f

isi k c a h a y a t e r h a d a p

per tumbuhan

dan

pembentukan

d i o s g e n i

n

k a l u s

j

a r i ngan

bul b i

1.

Hasi 1 pengarnatan

s e l a m a 10 rninggu

menun jukkan

bahwa c a h a y a mengurangi pertumbuhan b o b o t

k e r i ng k a l u s dan

menekan pembentukan d i o s g e n i n . Cahaya merangsang pemben-

t u k k a n p i gmen C k l o r of i 1 3 s e h i ngga mengurangi k e t e r s e d i a a n

metabol i

t

prek u r s o r

yang

d i p e r 1 ukan

untuk

pembentukan

d i o s g e n i n.

P e r c o b a a n

keemp&

:

m e l i h a t

p e r a n a n

komponen-komponen

n u t r i

s

i

mak r o

t e r h a d a p

per tumbuhan

dan

kandungan

d i o s g e n i nnya.

v i

d i per01 e h m e n u n j u k k a n b a h w a p e n i n g k a t a n s u k r o s a d a r i 20

g / l s a m p a i 40 g / l m e n i n g k a t k a n bobot k e r i n g k a l u s h a m p i r

d u a k a l i nya t e t a p i t e r h a d a p pr o d u k s i d i o s g e n i n ef e k n y a

m e n g h a m b a t . Pada k o n , e n t r a s i s u k r o s a t i n g g i C 40 g / l > f a s e

p e r t u m b u h a n a k t i f m e n J a d i 1 e b i h pan j a n g s e h i ngga

m e n g u r a n g i a k u r n u l a s i d i o s g e n l n . P e m b e n t u k a n d i osgeni n

n a m p a k n y a 1 e b i h d i r a n g s a n g pada k o n s e n t r a s i s u k r o s a yang

1 e b i h r e n d a h C 2 O g / l > .

b>

.

M e m a n i p u l asi k o m p o s i si k o n s e n t r a s i k o m p o n e n - k o m p o n e n C. N d a n P , d e n g a n c a r - m e n u r u n k r n k o n r e n t r a s i n y a s e t e n g a h

d a r i normal d a n m e n a i k k a n s a t u s e t e n g a h n o r m a l . K e r e l u r u h -

a n p e r l a k u a n ada I . H a s i l percobaan m e n u n j u k k a n b a h w a

u n t u k per t u m b u h a n d a n p e m b e n t u k a n di osgeni n m e m e r 1 u k a n

k o m p o s i s i k o n s e n t r a s i C . N d a n P t e r t e n t u . U n t u k p e r t u m -

b u h a n k a l u s . p e n i n g k a t a n C. N d a n P m e n g u n t u n g k a n , t e t a p i

u n t u k p e m b e n t u k a n d i osgeni n p e n i n g k a t a n k o n s e n t r a s i f osf or

C P > s a t u s e t e n g a h k a l i d i b a n d i n g k a n k o n s e n t r a s i C d a n N

s a n g a t m e r a n g s a n g . t o t a l k a n d u n g a n d i osgeni nnya d u a k a l i

1 e b i h besar d a r i pada k o n t r 01.

Percobaan k el i m a : m e 1 i h a t pengar uh d i f e r e n s i a s i m o r f o-

1 o g i

.

D i f e r e n s i a s i sel -sel k a l u s d i m u n g k i n k a n dengan penambahan BAP 1-3 m g / l k e d a l a m m e d i u m dasar M S .

P e n g a m a t a n d i 1 a k u k a n d a r i t a n a m a n C p l a n t 1 e t > b e r u m u r 2

s a m p a i 7 b u l a n C s a m p a i t . e r b e n t . u k b u l b i l m i k r 0 3 . K a n d u n g a n

m e n d u k u n g p e r t u m b u h a n t e t a p i k u r a n g u n t u k m e t a b o l i s m e

s e k u n d e r .

Percobaan k e e n a m : pember i a n m e t a b o l i t pr e k u r sor d a l a m

m e n i n g k a t k a n k a n d u n g a n d i osgeni n. A d a d u a m a c a m p r e k u r s o r

yang d i coba

,

y a i

t u

g e r a n i 01 C pr e k u r s o r t i d a k 1 a n g s u n g 3 d a n k o l esterol C pr e k u r s o r 1 a n g s u n g 3 . M a s i n g - m a s i ng d i coba

d e n g a n k o n s e n t r a s i 0. 100. 200 d a n 400 m g / l . f e m b e r i a n

g e r a n i o l k e d a l a m m e d i u m p a d a t t i d a k ef e k ti f

.

h a s i l n y a

b a h k a n m e n u r u n . Sebal i k n y a pemberi a n k o l e s t e r o l d a l a m

m e d i u m c a i r s e t e l a h 20 h a r i i n k u b a s i C p u L s e feeding>

t e r n y a t a 1 ebi h ef e k ti f . K a n d u n g a n d i o s g e n i n t e r t i n g g i

C 387.4 pg/g bobot k e r i ng3 d l peroleh pada k o n s e n t r a s i

k o l ester 01 800 m g / l setel a h 4 8 h a r i i n k u b a s i

.

H a s i l yang r e n d a h dan b e r v a r i a s i masih m e n j a d i

m a s a l a h dar i s s b a g i a n besar k u l t u r u n t u k p r o d u k s i

m e t a b o l i t s e k u n d e r

.

Sel e k s i d a n p e r b a i k a n sisti m k u l t u r m e r u p a k a n f a k t o r -f a k t o r yang per 1 u d i t e l i ti l e b i h 1 a n j u t

P E M B E N T U K A N DIOSGENIN P A D A K U L T U R K A L U S

Dioscorea

bulbif

era

L.

oleh

PUSPA

D.

TJONDRONEGORO

Disertasi sebagai salah satu syarat untuk

memperoleh gelar doktor pada

Program Pascasarjana, lnstitut Pertanian

Bogor

P R O G R A M P A S C A S A R J A N A

INSTITUT

P E R T A N I A N BOGOR

: PEMBENTUKAN D I O S G E N I N PADA KULTUR KALUS Dioscorea bulbifera L.

N a m a Mahasi s w a : P U S P A D. TJONDRONEGORO

N o m o r P o k ok : 84506

-

< D r . I r . G . A. W a t t i m e n a 3

Anggota Anggota

C

Dr.

I r

.

ti v y W . G u n a w a n 2

Anggot a

2. K e t u a P r o g r a m S t u d i

A g r onomi

R I WAYAT HI DUP

P e n u l i s d i l a h i r k a n d i J a k a r t a pada t a n g g a l 2% J a n u a r i

1 8 4 4 , sebagai a n a k k e e m p a t d a r i k e l u a r g a a l m a r h u m L i m T. B.

d a n M a r i a n n a .

M e n a m a t k a n S M A pada t a h u n 1963 d i J a k a r t a . k e m u d i a n

m e 1 a n j u t k a n k e F a k u l t a s P e r t a n i a n . I PB d a n 1 u l us sebagai

S a r j a n a P e r t a n i a n pada t a h u n 1869. A w a l k a r i e r d i m u l a i

sebagai a s i s t e n d i B a g i a n E k o l o g i T u m b u h a n

.

F a k u l t a s P e r t a n i a n . I P B d a n s e k a r a n g m e n j a d i s t a f p e n g a j a r j u r u s a n

B i 01 ogi

.

F a k u l t a r M a t e m a t i k a d a n I1 m u P e n g e t a h u a n A 1 a m .

I P B .

Tahun 1982 bsr h a s i 1 m e n y e l esai k a n p r o g r a m M a g i s t e r

S a i n pada F a k u l t a s Pascasarjana.

IPB.

Pada t a h u n 1984

m e m p e r o l e h beasi s w a dar i D i r e k t o r a t f e n d r a l P e n d i d i k a n

T i n g g i

.

Depar t e m e n P d a n K , u n t u k p e n d i d i k a n d o k t o r . Tahun

lS8a

d i ber i k e p e r cayaan u n t u k m e m i m p i n l a b o r a t o r i urn

F i s i o l o g i T u m b u h a n . K e s e m p a t a n i n i s e k a l i g u s dimanf a a t k a n

u n t u k m e 1 a k u k a n p e n e l i t i a n d a l a m r a n g k a m e n c a p a i a k h i r

pendi d i k a n d o k t o r d a l a m I1 m u T a n a m a n .

Sej a k t a h u n 1971 b e r s a m a dengan M. P. S. TJ ondronegoro

m e m b i n a k e h i d u p a n ber k el u a r ga d a n tel a h d i k a r u n i a i d u a

UCAPAN T E R I MA KASI H

U c a p a n t e r i m a k a s i h yang t i d a k t e r h i ngga d i s a m p a i k a n

k e p a d a D r . I r

.

M. A n w a r N u r

,

k e t u a k o m i si P e n a s e h a t d a n para a n g g o t a k o m i s i

.

P r o f . Dr. Oei B a n L i a n g . D r . I r . G u s t a a f A . W a t t i m e n a , D r . I r

.

L i vy W. G u n a w a n d a n P r o f . D r . B a r i z i

.

a t a s n a s e h a t , b i m b i n g a n d a n b a n t u a n n y a sel a m a penul i s

m e n g i k u t i p e n d i d i k a n pada P r o g r a m P a s c a s a r j a n a . I P B .

K e p a d a P i m p i n a n I P B d a n P i m p i n a n P r o g r a m Pasca-

s a r j a n a . I PB. a t a s k e s e m p a t a n yang d i b e r i k a n s o h i ngga

m e m u n g k i n k a n p e n u l i s menj a1 ani p r o g r a m pendi d i k a n i n i

.

d i u c a p k a n b a n y a k t e r i m a k a s i h.

U c a p a n t e r i m a k a s i h j u g a d i s a m p a i k a n kepada

Di r e k t o r a t J e n d r a1 P e n d i d i k a n T i nggi

.

Depar t e m e n P d a n K a t a s b e a s i s w a CTMPD> yang d i b e r i k a n .

U c a p a n t e r l m a k a s i h d i t u j u k a n p u l a k e p a d a I r . Endang

S y a m s u d d i n M s c . d a n I r . I n d a h w a t i yang t e l a h m e m b a n t u

m e n g o l a h d a L a s t a t i s t i k .

K e p a d a r e k a n -r e k a n d i 1 a b o r a t o r i u m F i si o l o g i

T u m b u h a n . k h u s u s n y a k e p a d a Dra. I s a n a i n i N u r w a h y u n i

.

d i ucapkan t e r i m a k a s i h a t a s segal a b a n t u a n d a n dorongan

y a n g s a n g a t bet- h a r g a d a l a m pel a k s a n a a n p e n e l i ti a n i n i

.

U c a p a n t e r i m a k a s i h j u g a d i s a m p a i k a n k e p a d a Sdr

.

T o b i a s W d a n S d r i . R e t n o yang t e l a h m e m b a n t u p e n g e r j a a n

xii

I r

.

A g u s t i n Gunawan

Ms.

y a n g t e l ah membara d a n m e n g k o r e k s i n a s k a h i n i

.

d i u c a p k a n t e r i m a k a s i h .

P a d a k e s e m p a t a n i n i p e n u l i s i n g i n mengenang jasa-jasa

a1 marhum I . Lubi s , y a n g t e l a h m e n c a r i k a n b a h a n t a n a m a n d a n

mengaj a r c a r a menganal i si s d i o s g e n i n .

P e n g h a r g a a n d a n u c a p a n t e r i m a k a s i h j u g a d i s a m p a i k a n

k e p a d a r e k a n - r e k a n d i 1 a b o r a t o r i um E k o l o g i Tumbuhan a t a s

to1 e r a n s i n y a y a n g besar s e h i n g g a memungk i nk a n p e n u l i s

b e k e r ja s e c a r a p e n u h d i l a b o r a t o r i um Fi si o l o g i Tumbuhan.

& h i r n y a k e p a d a sel u r u h k e l u a r g a . k h u s u s n y a k e p a d a

i b u a t a s d o a r e s t u n y a d a n k e p a d a ouami a t a s d o r o n g a n .

p e n g e r ti a n d a n k e s a b a r a n n y a , s e r t a k e p a d a Myrza d a n I r v a n

a t a s k r i t i k d a n c i n t a k a s i h n y a d i u c a p k a n banyak t s r i m a

DAFTAR

IS1

H a l aman

DAFTAR T A B E L

. . .

xvi

. . .

D A F T A R GAMBAR x v i i i

. . .

PENDAHULUAN 1

L a t a r B e l a k a n g

. . .

1

-

T u j u a n

. . .

_€3 H i p o t e s i s

. . .

b

P e n d e k a t a n P e r r n a s a l a h a n

. . .

7

. . .

T I N J A U A N P U S T A K A 0

Si s t e m a t i k a d a n B o t a n i D i o s c o r e a b u l b i f e r a L

.

. Q

P e n y e b a r a n

. . .

1 1

K l a s i f i k a s i

. . .

1 2

M o r f o l o g i

. . .

13

Nil a i E k o n o m i

. . .

1 5

. . .

K a n d u n g a n R a c u n 1 6

. . .

Sapogeni n S t e r o i d dar i D i oscor ea 17

S e j a r a h d a n I s o l a s i D i o s g e n i n

. . .

B i

Si f a t K i m i a D f osgeni n

. . .

24

. . .

B i osi n t e s i s D i osgeni n

. . .

; 26

.

. . .

di

osgeni n B a h a n B a k u H o r m o n Steroi d 30

. . .

K u l t u r J a r i n g a n 31

A p l i k a s i K u l C u r J a r i ngan pada P r o d u k s i M w t a b o -

-

l i t S e k u n d e r -

. . .

33

. . .

xiv

H a l a m a n

M e d i u m N u t r i s i

...

40 G a r a m - g a r a m A n o r g a n i k

. . .

42 S u m b e r K a r b o n d a n E n e r g i

. . .

4 3

Z a t P e n g a t u r T u m b u h

. . .

45 P r e k u r s o r

. . .

48

C a h a y a

. . .

52

. . .

Pola P e r t u m b u h a n dan P r o d u k s i 55

D i f er e n s i asi M o r f 01 ogi

. . .

SB

. . .

BAHAN

DAN

MEfODE

60

B a h a n T a n a m a n

. . .

€30

S t e r i l i s a s i

. . .

6 2

. . .

M e d i u m K u l t u r 63

. . .

L i n g k u n g a n T u m b u h 64

. . .

P e n e t a p a n P e r t u m b u h a n K a l u s 65

Anal i si s ~ a ~ o g e n i n S t e r o i d

. . .

66

. . .

P e r s i a p a n S a m p e l

. . .

K r o m a t o g r a i ' i t a p i san T i pis C T L C >

. . .

K r o m a t o g r af i C a i r a n T e k a n a n T i n g g i

B a h a n K i m i a dan P e l a r u t

. . .

. . .

P e l a k s a n a a n P e n e l i t i

a n

. . .

H A S I L DAN P E M B A H A S A N

. . .

I n i s i a s i K a l u s

P e n g a r u h Z a t P e n g a t u r Tumbuh t e r h a d a p P e r t u m -

. . .