TINJAUAN PUSTAKA
Botani Tanaman
Klasifikasi tanaman kacang panjang Plantamor. com, (2012) sebagai
berikut:
Kingdom : Plantae (Tumbuhan)
Subkingdom : Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh)
Super Divisi : Spermatophyta (Menghasilkan biji)
Divisi : Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga)
Kelas : Magnoliopsida (berkeping dua / dikotil)
Sub Kelas : Rosidae
Ordo : Fabales
Famili : Fabaceae (suku polong-polongan)
Genus : Vigna
Spesies : Vigna sinensis (L.) Savi Ex Has
Sebagian besar tanaman yang dibudidayakan adalah tanaman tetraploid.
Ada dua bentuk tanaman utama, yaitu tipe menjalar dengan pertumbuhan merayap
atau menyebar dan tipe semak dengan pertumbuhan agak lebih tegak dan kurang
menyebar (Tindal, 1983).
Tanaman kacang panjang memilki akar dengan sistem perakaran
tunggang. Akar tunggang adalah akar yang terdiri atas satu akar besar yang
merupakan kelanjutan batang. Sistem perakaran tanaman kacang panjang dapat
cabang akarnya dapat bersimbiosis dengan bakteri Rhizobium sp. Untuk mengikat
unsur nitrogen (N2) dari udara sehingga bermanfaaat untuk menyuburkan tanah.
Kacang panjang dapat menghasilkan 198 kg bintil akar/tahun atau setara dengan
400 kg pupuk urea (Mandiri, 2011).
Batang tanaman kacang panjang memiliki ciri-ciri liat, tidak berambut,
berbentuk bulat, panjang, bersifat keras, dan berukuran kecil dengan diameter
sekitar 0,6 – 1 cm. Tanaman yang pertumbuhannya bagus, diameter batangnya
dapat mencapai 1,2 cm lebih. Batang tanaman berwarna hijau tua dan bercabang
banyak yang menyebar rata sehingga tanaman rindang. Pada bagian percabangan,
batang mengalami penebalan (Cahyono, 1986).
Daun kacang panjang merupakan daun majemuk yang bersusun tiga
helai. Daun berbentuk lonjong dengan ujung daun runcing (hamper segitiga). Tepi
daun rata, tidak berbentuk, dan mememiliki tulang daun yang menyirip.
Kedudukan daun tegak agak mendatar dan memiliki tangkai utama. Daun
panjangnya antara 9 – 13 cm dan panjang tangkai daun 0,6 cm. permukaan daun
kasar. Permukaan daun bagian atas berwarna hijau tua, sedangkan permukaan
daun bagian bawah berwarna lebih muda. Ukuran daun kacang panjang sangat
bervariasi, yakni panjang daun antara 9 – 15 cm dan labar daun antara 5 – 8 cm
( Cahyono, 1986).
Bunga tanaman ini terdapat pada ketiak daun, majemuk, tangkai silindris,
panjang kurang lebih 12 cm, berwarna hijau keputih-putihan, mahkota berbentuk
kupu-kupu, berwarna putih keunguan, benang sari bertangkai, panjang kurang
lebih 2 cm, berwarna putih, Bunga tanaman kacang panjang tergolong bunga
kelamin jantan (benang sari) kepala sari kuning, putik bertangkai, berwarna
kuning, panjang kurang lebih 1 cm, dan berwarna ungu (Hutapea et al., 1994).
Buah kacang panjang berbentuk polong, bulat, dan ramping, dengan
ukuran panjang sekitar 10 - 80 cm. Polong muda berwarna hijau sampai
keputih-putihan, sedangkan polong yang telah tua berwarna kekuning-kuningan. Setiap
polong berisi 8 - 20 biji (Samadi, 2003).
Biji kacang panjang berbebtuk bulat panjang dan agak pipih, tetapi
kadang – kadang juga terdapat sedikit melengkung. Biji yang telah tua memiliki
warna yang beragam, yaitu kuning, coklat, kuning kemerah-merahan, putih,
hitam, merah, dan putih bercak merah (merah putih), bergantung pada jenis dan
varietasnya. Biji memiliki ukuran besar (panjang x lebar), yaitu 8-9 mm x 5-6 mm
(Cahyono, 1986).
Syarat Tumbuh Iklim
Suhu rata-rata harian agar tanaman kacang panjang dapat beradaptasi
baik adalah 20 -30 0C dengan suhu optimum 25 0C. tanaman ini membutuhkan
banyak sinar matahari. Tempat yang terlindung (teduh) menyebabkan
pertumbuhan kacang panjang agak terlambat, kurus dan berbuah jarang/sedikit,
sedangkan curah hujan yang dibutuhkan adalah antara 600 1500 mm/tahun
(Rukmana, 1995).
Kelembaban udara yang sesuai untuk pertumbuhan kacang panjang
antara 60 - 80%. Kelembaban udara yang lebih tinggi dari batasan tersebut
tidak subur, kurus, produksi dan kualitas polong rendah, sehingga apabila
penanaman ditunjukkan untuk pembenihan maka produksi biji rendah
(Cahyono, 1986).
Tanah
Tanaman kacang panjang dapat diusahakan hampir pada semua jenis
tanah. Namun, untuk memperoleh hasil optimal, akan lebih baik bila ditanam pada
tanah yang subur. Jenis tanah yang subur. Jenis tanah yang paling cocok bagi
pertumbuhan tanaman kacang panjang adalah tanah berstruktur liat dan berpasir.
Derajat keasaman tanah (pH) yang dibutuhkan adalah 5,5-6,5 (Mandiri, 2011).
Letak geografis tanah (ketinggian tempat) juga sangat berpengaruh
terhadap pertumbuhan dan produksi tanaman. Hal ini disebabkan letak geografis
tanah atau ketinggian tempat sangat berhubungan erat dengan kondisi iklim (suhu,
udara, kelembapan, udara curah hujan, dan penyinaran cahaya matahari). Letak
geografis tanah atau ketinggian tempat yang ideal untuk tempat pembudidayaan
tanaman kacang panjang adalah daerah yang memiliki ketinggian antara 200-300
m dpl (Cahyono, 1986).
Mutasi Buatan
Dalam bidang pemuliaan tanaman, teknik mutasi dapat meningkatkan
keragaman genetik tanaman memungkinkan pemuliaan melakukan seleksi
genotipe tanaman sesuai dengan tujuan pemuliaan yang dikehendaki. Mutasi
induksi dapat dilakukan pada tanaman dengan perlakuan bahan mutagen tertentu
terhadap organ tanaman seperti biji, stek batang, serbuk sari, akar, rizoma. Media
Pemuliaan mutasi adalah mutasi buatan untuk mendapatkan varietas
tanaman yang unggul. Istilah “pemuliaan mutasi” kadan-kadang digunakan untuk
menunjukkan pemakaian mutagen oleh pemulia tanaman dalam usahanya untuk
menciptakan keragaman dari mutasi buatan. Ini berlawanan dengan pemuliaan
konvensional dimana pemulia tanaman bergantung pada keragaman alami dan
keuntungannya diperoleh dari rekombinasi gen, kadang-kadang dibantu dengan
hibridisai (Crowder, 1997).
Teknik mutasi buatan merupakan usaha merubah susunan atau jumlah
materi genetik/ DNA dengan menggunakan radiasi sinar radio aktif (sinar x,
alpha, beta dan gamma) atau denga senyawa (kolkisin). Teknik mutasi dengan
sinar gamma biasanya ditujukan untuk menghasilkan biji-biji tanaman padi dan
palawija, agar berumur pendek (cepat dipanen), hasilnya banyak dan tahan
terhadap serangan hama wereng. Selain itu terdapat teknik mutasi buatan lainnya
yakni teknik perendaman biji-biji tanaman perkebunan dan pertanian dalam
senyawa kolkisin, senyawa ini menyebabkan tanaman mempunyai buah yang
besar dan tidak berbiji, misalnya buah semangka, pepaya, jeruk dan anggur tanpa
biji (e-dukasinet, 2006).
Mutasi terjadi secara acak dan mutagen jarang hanya mengubah satu gen
tertentu, maka perlakuan mutagenetik terhadap karakter yang diwariskan secara
kuantitatif dapat juga dipertimbangkan. Semua agensia mutagenik yang telah
dikenal diaplikasikan pada taraf yang menghasilkan sejumlah mutasi yang dapat
terlihat, juga untuk menimbulkan keragaman pada karakter yang diwariskan
Berbagai mutagen kimia dapat menyebabkan jumlah mutasi yang lebih
tinggi dibandingkan dengan cara irradiasi, namun hasil yang memuaskan pada
perhatian yang seksama tentang konsentrasi bahan kimia, lama perlakuan, suhu,
pH larutan mutagenetik dan kadar air mutan. Faktor lain yang dapat
mempengaruhi efektifitas mutagen kimia adalah spesies dan kekhususan
mutagenetik (Nasir, 2002)
Mutagen dapat secara alami dilingkungan atau di tambahkan pada
lingkungan biji, sel-sel, gamet, tanaman. Biasanya penggunaan mutagen tidak
menciptakan mutasi baru tetapi hanya mempercepat proses yang sudah ada (atau
akan) terjadi secara spontan pada suatu waktu tertentu (Crowder, 1997).
Pada tanaman budidaya yang diperbanyak secara generatif, perlakuan
terhadap biji merupakan cara paling umum digunakan untuk induksi mutasi.
Sistem lain yang biasa ialah perlakuan terhadap semai yang masih muda. Mutasi
yang terjadi pada sel yang bertanggung jawab terhadap satu bagian tanaman akan
menghasilkan kimera mutan, karena dua bagian yang berdekatan pada jaringan
tersebut mempunyai genotipe berbeda. Mutasi harus terjadi pada jaringan
meristem yang ditimbulkan pada sel-sel reproduksi jika ingin diwariskan kepada
keturunan secara seksual. Penggabungan kimera terjadi bila jaringan tanaman
yang ada dan tanaman keturunan (Welsh, 1991).
Kecepatan mutasi bervariasi sesuai dengan dosis mutagen. Makin tinggi
dosis mutagen, makin sering terjadi mutasi dan makin sering terjadi pemunculan
kromosom-kromosom dan kematian gen yang tidak diharapkan. Dosis yang
mendapat perlakuan. Dosis ini di sebut dosis letal 50% atau LD50 (50% lethal
dose) (Welsh, 1991).
Kromosom dapat mengalami perubahan susunan atau jumlah bahan
genetiknya, yang mengakibatkan adanya perubahan fenotip, perubahan gen-gen
yang berangkai, dan perubahan nisbah yang diharapkan dalam keturunan.
Peristiwa ini dinamakan aberasi kromosom (Suryo, 1995).
Mutagen kolkisin
Kolkisin (C22H25O6N) merupakan suatu alkoloid yang berasal dari umbi
dan biji Autumn crocus (Colchicum autumnale Linn) yang termasuk dalam famili
Liliaceae. Nama Colchicum diambil dari nama Colchis, ialah seorang raja yang
menguasai daerah di tepi Laut Hitam, karena di daerah itulah ditemukan banyak
sekali tanaman tersebut. Tanaman yang berbunga dalam musim gugur ini banyak
diperlihatkan bunga-bunganya saja diatas permukaan tanah. Dalam musim semi
tanaman ini memiliki daun, buah dan biji (Suryo, 1995).
Kolkisin merupakan salah satu reagen untuk mutasi yang menyebabkan
terjadinya poliploid dimana organisme memiliki tiga set atau lebih kromosom
dalam sel-selnya, sedangkan sifat umum dari tanaman poliploid adalah menjadi
lebih kekar, bagian tanaman lebih besar sehingga nantinya sifat-sifat yang kurang
baik nantinya menjadi lebih baik, selain itu kolkisin juga dapat merubah susunan
protein, vitamin, karbohidrat (Sulistianingsih, 2006).
Sesungguhnya tidak ada ukuran tertentu mengenai besarnya konsentrasi
larutan kolkisin yang harus digunakan, juga mengenai lamanya waktu perlakuan.
efektif pada konsentrasi 0,01-1,00%. Ada kalanya pula larutan bekerja efektif
pada konsentrasi 0,001-0,01%. Lamanya perlakuan kolkisin juga berkisar antara
3-24 jam (Suryo, 1995).
Jika konsentrasi larutan kolkisin dan lamanya waktu perlakuan kurang
mencapai keadaan yang tepat, maka poliploidi belum dapat diperoleh. Sebaliknya
jika konsentrasinya terlalu tinggi atau waktunya perlakuan terlalu lama, maka
kolkisin akan memperlihatkan pengaruh negatif yaitu penampilan tanaman
menjadi jelek, sel-sel banyak yang rusak atau bahkan menyebabkan matinya
tanaman (Suryo, 1995).
Biji tanaman kacang hijau kultivar wallet yang direndam selama 24 jam
dalam karutan kolkisin dengan konsentrasi 0,000%, 0,001%, 0,002%, 0,003%,
0,004%, dan 0,005% memberikan karakter bobot 100 biji dan bobot biji per
tanaman terbaik pada konsentarasi 0,004% dapat memperbesar ukuran biji dan
meningkatkan bobot biji per tanaman kacag hijau kultivar tersebut (Tien, 1987).
Dalam menggunaan kolkisin, hal yang sering menjadi hambatan adalah
sering sekali tidak diketahui saat sel-sel tanaman secara simultan mengalami
mitosis pada waktu yang sama karena sedang aktif membelah. Bila saat mitosis
pada setiap jenis tanaman diketahui, maka perlakuan dengan kolkisin akan lebih
efektif. Hal inilah yang merupakan salah satu penyebab mengapa pada beberapa
percobaan lama perendaman tidak memberikan perbedaan nyata terhadap berat
buah yang diamati. Sedangkan konsentrai kolkisin lebih memberikan perbedaan
Kepekaan terhadap perlakuan kolkisin amat berbeda diantara spesies
tanaman. Oleh karena itu baik konsentrasi maupun waktu perlakuan akan berbeda
pula, bahkan untuk bagian tanaman yang berbeda akan lain pula dosis dan
waktunya. Untuk biji yang cepat berkecanbah, biji direndam dalam larutan
selama1-5 hari sebelum tanam dengan dosis larutan antara 0,001 - 1,5%
(Poespodarsono, 1998).
Kolkisin dapat merubah jumlah kromosom dalam sel. Hal ini tampak
pada perubahan jumlah kromosom yang amat banyak pada tanaman yang
mendapat perlakuan waktu perendaman dengan konsentrasi kolkisin dibandingkan
dengan jumlah kromosom pada tanaman kontrol. Pemberian kolkisin pada
tanaman memperlihatkan pengaruhnya pada nukleus yang sedang membelah.
Proses mitosis mengalami modifikasi dimana tidak terbetuk benang spindel,
sehinggga kromosom-kromosom tetap tinggal berserakan dalam sitoplasma. Pada
stadium ini kromosom-kromosom memperlihatkan gambaran seperti tanda silang.
Akan tetapi kromosom-kromosom dapat memisahkan diri pada sentromernya dan
dimulailah anafase. Selanjutnya terbentuklah dinding nukleus sehingga nukleus
restitusi (nukleus perbaikan) mengandung jumlah kromosom lipat dua. Apabila
pengaruh kolkisin telah menghambur, sel poliploid yang baru ini dapat mementuk
spindel pada kedua kutubnya, dan membentuk nukleus anakan poliploid seperti
pada telofase dari mitosis bisasanya (Suryo, 1995).
Sel-sel tumbuhan umumnya tahan terhadap konsentarasi larutan kolkisin
yang relatif kuat. Substansi kolkisin cepat mengadakan difusi kedalam jaringan
melalui jaringan pengangkut. Berbagai percobaan menunjukkan bahwa
penggunaan kolkisin agak kuat dan dalam waktu singkat memberikan hasil yang
lebih baik dari pada kebalikannya. Oleh karena itu konsentarasi 0,2% sering
dipakai. Namun demikian perlu dicari konsentrasi optimum yang dapat
menghasilkan persentase yang paling tinggi dari sel-sel yang mengalami
perubahan poliploid (Suryo, 1995).
Setiap spesies memiliki jumlah kromosom yang khas. Sebagian besar
organisme berderajat tinggi memiliki jumlah kromosom yang bersifat diploid.
Variasi jumlah set kromsom (ploidi) sering ditemukan di alam. Pada keadaan
normal materi genetik setiap makhluk hidup stabil (tidak berubah-ubah), akan
tetapi karena ada pengaruh luar atau dari dalam sel itu sendiri dapat terjadi
perubahan. Perubahan materi genetik karena pengaruh dari dalam sel merupakan
ciri benda hidup yang membedakannya dengan benda mati, yakni dapat
melakukan mutasi dan menjaga keanekaragaman hayati. Perubahan materi
genetik karena pengaruh dari luar sel dapat disebabkan oleh bahan kimia maupun
radiasi (Pai, 1992).
Pemuliaan poliploid
Poliploid adalah keadaan sel yang memiliki lebih dari dua genom dasar
(3x, 4x, 5x dan seterusnya), ditemukan banyak pada kingdom tanaman. Poliploid
dapat berisikan dua atau lebih pasang genom dengan segmen kromosom yang
homolog, keseluruhan kromsom homolog atau keseluruhan kromosom tidak
homolog. Perbedaan satu dengan yang lain pada sejumlah gen atau segmen
kromosom yang menyebabkan sterilitas sebagian atau seluruhnya
Di alam, poliploid dapat terjadi karena kejutan listrik (petir), keadaan
lingkungan ekstrim, atau persilangan yang diikuti dengan gangguan pembelahan
sel. Perilaku reproduksi tertentu mendukung poliploidi terjadi, misalnya
perbanyakan vegetatif atau patenogenesis, dan menyebar luas. Poliploidi buatan
dapat dilakukan dengan meniru yang terjadi di alam atau dengan menggunakan
mutagen. Kolkisin adalah mutagen yang umum dipakai untuk keperluan ini
(Wikipedia, 2006)
Secara alami poliploid sering lebih besar penampakan morfologi dari
spesies diploid seperti permukaan daun lebih luas, organ bunga lebih besar, batang
lebih besar dan tanaman lebih tinggi. Fenomena ini diistilahkan sebagai gigas atau
jagur. Populasi poliploid mempunyai kemampuan berkompetisi lebih baik
dibanding moyang diploid ditunjukkan dengan daerah penyebarannya yang luas
(Hetharie, 2003).
Poliploidisasi dapat diperoleh melalui pemberian kolkisin. Kolkisin
berpengaruh menghentikan aktifitas benang-benang pengikat kromosom (spindel)
sehinga kromosom yang telah membelah tidak memisahkan diri dalam anafase
baik pada pembelahan sel tumbuhan maupun hewan. Dengan terhentinya proses
pemisahan dalam metafase mengakibatkan jumlah kromsom dalam suatu sel
menjadi berganda. Perlakuan kolkisin dalam waktu yang makin lama bisa
menghasilkan pertambahan genom sebagai suatu deret ukur seperti 4n, 8n, 16n
dan seterusnya (Ajijah, N dan Nurliani Bermawie 2003).
Perubahan jumlah kromosom disebabkan pemberian konsentrasi kolkisin
dengan konsentrasi kritis dapat mencegah terbentuknya benang mirotubula dari
tahap metafase ke anafase tidak berlangsung dan menyebabkan penggandaan
kromosom tanpa penggandaan dinding sel (Suryo, 1995).
Gelondong pembelahan (sepindel) sebagai apparatus mitosis, tersusun
dari mikrotubula dalam bentuk duble. Duble mikrotubula tersusun dari dua buah
mikrotubula single, sedangkan mikrotubula single tersususn dari protofilamen.
Protofilamen merupakan polimer dari dimer proteintubulin a dan b. Kerja kolkisin
pada dasarnya adalah menghambat pembentukan mikrotubula. Kolkisin akan
berikatan dengan dimer tubulin a dan b, sehingga tidak terbentuk protofilamen.
Dengan tidak terbentuknya protifilamen maka tidak terbentuk mikrotubula singel
dan mikrotubula duble yang berakibat tidak terbentuknya gelondong pembelahan.
Dengan terhambatnya pembentukan spindel pembelahan, maka kromosom yang
sudah dalam keadaan mengganda tidak dibagi kearah berlawanan
(Albert et al., 1991).
Secara sitologis dengan menggunakan mikroskop kromosom akan
diamati pada saat pembelahan sel secara mitosis dari fase metafase ke anafase,
dimana kromosom ditarik oleh benang spindel ke kedua kutubnya dari bidang
equator dibagian tengah akan terlihat pecahan-pecahan kromosom dan kromosom
yang tertinggal sebagai jembatan (bridge) (Herawati dan Ridwan, 2000).
Apabila kolkisin digunakan pada konsentrasi yang tepat maka jumlah
kromosom akan meningkat, sehingga tanaman bersifat poliploid. Tanaman yang
bersifat poliploid umumnya mempunyai ukuran morfologi lebih besar
dibandingkan tanaman diploid. Umumnya kolkisin akan bekerja efektif pada
konsentrasi 0,01-1% untuk jangka waktu 6-72 jam, namun setiap jenis tanaman
Pengaruh poliploid dan cirinya antara lain:
1. Inti dan isi sel lebih besar. Hal ini ditunjukkan oleh stomata dan butir serbuk
sari.
2. Daun dan bunga bertambah besar, pertambahan ini ada batasnya hingga bila
terjadi pertambahan secara terus pada jumlah kromosom tidak menyebabkan
penambahan secara berkelanjutan.
3. Dapat terjadi perubahan senyawa kimia, termasuk peningkatan atau
perubahan pada jenis atau proporsi karbohidrat, protein, vitamin, atau
alkaloid.
4. Laju pertumbuhannya lebih lambat dibandingkan tanaman diploid dan
berbunganya dan berbunga juga terlamabat.
5. Meiosis sering tidak teratur, sehingga terjadi kromosom tidak berpasangan
terbentuk bivalen, trivalent, quadrivalen dan seterusnya.
6. Segregasi genetik berubah sehingga perbandingan segregasi menjadi
tetrasonik (pada tetraploid) dan seterusnya.
7. Menurunya fertilitas pada poliploid merupakan hal penting untuk
diperhatikan pada pemuliaannya. Penurunan ini dapa terjadi pada daya hidup
butir tepung sari dan jumlah biji. Derajat penurunan tergantung dari
spesiesnya.
