TUGAS AKHIR
KULTUR KALUS TEBU PADA BERBAGAI KONSENTRASI 2,4-D
OLEH
EKA RIA MENTARI 13 22 04 01 34
JURUSAN BUDIDAYA TANAMAN PERKEBUNAN POLITEKNIK PERTANIAN NEGERI
PANGKAJENE DAN KEPULAUAN
2016
i
ii
iii RINGKASAN
Eka Ria Mentari (1322040134). Kultur Kalus Tebu pada Berbagai Konsentrasi 2,4-D, dibimbing oleh Sitti Inderiati dan Eka Wisdawati.
Percobaan ini dilaksanakan di Laboratorium Kultur Jaringan Jurusan Budidaya Tanaman Perkebunan Politeknik Pertanian Negeri Pengkep, pada April 2015 hingga Mei 2016, yang bertujuan untuk menginduksi pertumbuhan kalus dan menghasilkan kalus tebu yang morfogenik pada berbagai konsentrasi 2,4-D.
Percobaan disusun secara acak lengkap dengan perlakuan penggunaan 2,4-D (auksin) pada kombinasi konsentarsi yang berbeda, yaitu 2,4-D 1 ml/l, 2,4-D 2,5 ml/l dan 2.4 5 ml/l. Setiap perlakuan diulang sebanyak lima kali (lima botol pengamatan) dan setiap botol percobaan terdapat dua eksplan. Parameter pengamatan yaitu kecepatan berkalus, persentase terbentuknya kalus dan penentuan kalus morfogenik. Konsentrasi 2,4-D 2,5 mg/l menghasilkan persentase pembentukan kalus tertinggi namun kecepatan pemebntukan kalus terbaik dihasilkan oleh perlakuan 2,4-D 5 mg/l.
iv KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT berkat rahmat dan hidayat- Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir yang dilaksanakan di laboratorium Kultur Jaringan Jurusan budidaya tanaman perkebunan, tentang teknik perbanyakan tanaman tebu secara in vitro.
Laporan tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat penyelesaian studi pada jurusan Budidaya Tanaman Perkebunan Politeknik Pertanian Negeri Pangkep. Perkenangkan penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada orang tua, yang selalu senantiasa mendoakan serta membantu dalam dukungan baik moril maupun materil, serta kepada segenap keluarga dan teman-teman. Ucapan terima kasih kepedan ibu Sitti Inderiati, S.P., MBiotech dan ibu Eka Wisdawati, S.Si, M.P. yang telah membimbing dalam pelaksanaan penelitian dan penyusunan laporan.
Terima kasih juga disampaikan kepada:
1. Direktur Politeknik Pertanian Negeri Pangkep 2. Ketua jurusan bedidaya tanaman perkebunan.
3. Seluruh staf dosen dan teknisi jurusan budidaya tanaman perkebunan.
Semoga isi laporan ini dapat memberikan manfaat bagi para pembaca.
Pangkep, Agustus 2016
Penulis
v DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN PENGESAHAN ... i
HALAMAN PERSETUJUAN PENGUJI ... i
RINGKASAN ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... vi
I. PENDAHULUAN ... 1
1. Latar Belakang ... 1
2. Tujuan dan Kegunaan ... 3
II. TINJAUAN Pustaka ... 5
III. BAHAN DAN METODE ... 8
1. Waktu dan Tempat ... 8
2. Alat dan Bahan ... 8
3. Metode Pelaksanaan ... 8
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 11
1. Hasil ... 11
2. Pembahasan ... 14
V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 16
1. Kesimpulan... 16
2. Saran ... 16
DAFTAR PUSTAKA ... 17
LAMPIRAN ... 18
RIWAYAT HIDUP ... 21
vi DAFTAR GAMBAR
Halaman 1. Persentase tumbuhnya kalus eksplan daun tebu 56 hari
setelah tanam ... 12 2. Warna dan bentuk kalus tebu pada konsentrasi 2,4 D 1 mg/l
dan kalus yang bertunas ... 12 3. Warna dan bentuk kalus tebu pada konsentrasi 2,4 D 2,5 mg/l ... 13 4. Warna dan bentuk kalus tebu pada konsentrasi 2,4 D 5 mg/l
dan kalus yang bertunas ... 13
1 I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tebu (Saccharum officinarum L.) adalah anggota Graminae yang merupakan tanaman asli tropika basah. Daun tebu yang kering adalah biomassa yang mempunyai nilai kalori cukup tinggi. Dalam konversi energi pabrik gula, daun tebu dan juga ampas batang tebu digunakan untuk bahan bakar boiler, uapnya digunakan untuk proses produksi dan pembangkit listrik (Anonim, 2007).
Tanaman tebu merupakan salah satu komoditas penting sebagai bahan baku utama pembuatan gula yang sudah menjadi kebutuhan primer dalam rumah tangga dan untuk industri makanan dan minuman olahan, obat-obatan serta kosmetik.
Tanaman tebu mengandung nira yang dapat diolah dalam perindustrian sebagai kristal-kristal gula. Industri gula di Indonesia semakin berkembang pesat, hal ini dikarenakan gula berperan penting dalam pemenuhan kebutuhan pokok ma syarakat dan dapat menciptakan lapangan pekerjaan bagi masyarakat. Selain itu, industri gula dapat meningkatkan pertumbuhan perekonomian rakyat melalui ekspor produk gula yang menghasilkan penambahan devisa negara.
Kebutuhan gula meningkat setiap tahun seiring dengan pertambahan penduduk, namun produksi gula dalam negeri belum mencukupi sehingga harus dipenuhi melalui impor. Penyebab rendahnya produksi gula dalam negeri salah satunya dapat dilihat dari sisi on farm, diantaranya penyiapan bibit dan kualitas bibit tebu. Penyiapan bibit yang dilakukan dengan metode konvensional (bagal) sangat berpengaruh terhadap waktu pembibitan karena membutuhkan waktu 6
2 bulan untuk satu kali periode tanam. Selain penyiapan bibit, kualitas bibit yang digunakan juga mempengaruhi karena kualitas bibit merupakan salah satu faktor yang sangat menentukan bagi keberhasilan budidaya tebu.
Perluasan tanaman tebu dalam areal yang besar harus didukung oleh ketersediaan bibit yang bermutu tinggi dalam jumlah yang besar. Berdasarkan beberapa permasalahan tersebut di atas, diperlukan teknologi penyiapan bibit yang singkat, tidak memakan tempat dan berkualitas tentunya. Salah satu cara perbanyakan tanaman yang mampu menghasilkan bibit dalam jumlah besar, seragam, dan dalam waktu yang relatif singkat adalah perbanyakan melalui kultur in vitro.
Kultur in vitro atau mikropropagasi adalah perbanyakan tanaman melalui metode kultur jaringan sebagai salah satu alternatif pembiakan tanaman. Melalui mikropropagasi, bibit tebu dihasilkan melalui organogenesis langsung dan tidak langsung. Organogenesis tidak langsung yaitu meliputi tahap-tahap penanaman eksplan, induksi kalus, proliferasi kalus, induksi tunas, induksi akar, hardening in vitro, dan aklimatisasi yang kemudian diperoleh tanaman yang siap ditanam di
lapang. Setiap tahapan mulai dari induksi kalus (pembentukan kalus embriogenik) hingga pembentukan akar membutuhkan media kultur yang dilengkapi dengan zat pengatur tumbuh (ZPT) yang berbeda-beda baik jenis maupun konsentrasinya.
Induksi kalus embriogenik dapat dilakukan pada media Murashige dan Skoog (MS) dengan penambahan auksin, seperti 2,4-dichlorophenoxyacetic acid atau 2,4-D (Rival dan Parveez, 2005; George et al., 2008). Untuk menentukan
3 konsentrasi 2.4 D yang tetap untuk induksi pertumbuhan kalus embriogenik dilakukan percobaan kultur kalus tebu dengan penambahan ZPT auksin jenis 2,4-D.
1.2 Tujuan dan Kegunaan
Percobaan tugas akhir bertujuan untuk membandingkan inisiasi, tingkat proliferasi, dan morfologi kalus tebu yang ditumbuhkan pada media yang mengandung 2,4-D pada beberapa konsentrasi. Kegunaaan percobaan adalah untuk menghasilkan kalus tebu yang bersifat organogenik.
4 II. TINJAUAN PUSTAKA
Perbanyakan in vitro dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu kultur setek satu buku, perbanyakan tunas samping, dan metode pembiakan dengan jalur organogenesis langsung, organogenesis tidak langsung dan embriogenesis somatik (Husein et al., 2006). Kultur jaringan tanaman tebu pertama kali dilakukan oleh Heinz dan Mee (1969) yang berhasil meregenerasi kalus secara in vitro menjadi plantula tebu.
Kalus adalah sekumpulan sel amorphous (tidak berbentuk atau belum terdiferensiasi) yang terbentuk dari sel-sel yang membelah terus menerus secara in vitro atau di dalam tabung. Kalus dapat diperoleh dari bagian tanaman seperti akar, batang dan daun. Secara histologi, kalus berasal dari pembelahan berkali-kali sel-sel parenkim di sekitar berkas pengangkut dan beberapa elemen penyusun berkas pengangkut xilem (Ali et al. 2008).
Dalam teknik kultur jaringan (in vitro), kalus dapat diinduksi dengan menambahkan zat pengatur umbuh yang sesuai pada media kultur, misalnya auksin dan sitokinin yang disesuaikan. Jika konsentrasi auksin lebih besar daripada sitokinin maka kalus akan terbentuk, sedangkan jika konsentrasi sitokinin yang lebih besar dibandingkan dengan konsentrasi auksin maka yang terbentukbukanlah kalus melainkan tunas. Ada lima kelompok ZPT yang dikenal yaitu: auksin, sitokinin, giberelin, etilen, dan asam absisat. Auksin dan sitokinin sejauh ini adalah ZPT yang paling penting untuk mengatur pertumbuhan dan morfogenesis dalam jaringan tanaman dan kultur organ. Hormon sintetik telah ditemukan dengan aktivitas biologis yang sama atau melebihi zat pertumbuhan
5 alami juga menyebutkan bahwa auksin banyak digunakan dalam kultur jaringan tanaman dan biasanya merupakan bagian tak terpisahkan dari komponen media.
Auksin digunakan terutama dalam kombinasi dengan sitokinin untuk mendorong pertumbuhan kalus, suspensi sel atau organ, dan juga mengatur arah morfogenesis (George et al., 2008).
Selain zat pengatur tumbuh atau hormon pertumbuhan, penambahan vitamin dan protein juga diperlukan untuk pertumbuhan kalus. Induksi kalus dalam teknik kultur jaringan tanaman diperlukan untuk memunculkan keragaman sel somatik di dalam kultur in vitro dan meregenerasikan sel tersebut menjadi embrio somatik.
Penelitian menunjukkan bahwa regenerasi dan pertumbuhan tanaman tebu secara in vitro dipengaruhi antara lain oleh jenis atau varietas dan komposisi media
tumbuh yang digunakan. Induksi kalus tanaman tebu varietas Bulu Lawang dapat dilakukan dengan formulasi media MS + 2,4-D 2 mg/l + BAP 0,4 mg/l + CH 2000 mg/l dan varietas PS-951 dapat dilakukan dengan formulasi media MS + 2.4-D 1 mg/l + BAP 0,4 mg/l. Regenerasi tunas tanaman tebu varietas Bulu Lawang dapat dilakukan dengan formulasi media MS tanpa penambahan zat pengatur tumbuh dan varietas PS-951 dengan formulasi media MS + BAP 1 mg/l + kinetin 1 mg/l + NAA 0,5 mg/l + GA3 0,5 mg/l. Induksi perakaran tanaman tebu varietas Bulu Lawang dan PS-951 dapat dilakukan dengan formulasi media MS + IBA 1 mg/l (Sukmadjaja dan Mulyana, 2011).
Khan dan Khatri (2006) melaporkan bahwa induksi kalus tebu, pertama kali dimulai pada jaringan meristematik namun karena produksi fenol yang tinggi di dalam kultur meristematik, kalus cepat berubah menjadi coklat dan mati.
6 Jaringan meristematik yang merupakan jaringan muda yang belum banyak menghasilkan fenol sehingga eksplan meristematik menunjukkan potensi induksi kalus tertinggi dan secara aktif tumbuh kompak berwarna putih. Kalus dipindahkan ke media MS yang mengandung konsentrasi 2,4-D (0,5 mg/l) atau tanpa 2,4-D. Kalus yang ditransfer pada media tanpa 2,4-D mulai berubah cokelat setelah 7 hari dari subkultur, sedangkan kalus yang ditransfer pada medium yang mengandung 0,5 mg/l 2,4-D, menunjukkan struktur yang pro-embrioids setelah 14 - 19 hari.
ZPT dari golongan auksin yang biasa digunakan dan paling potensial dalam kultur jaringan adalah 2,4-D (2,4-Dichlorophenoxyacetic Acid). Dilaporkan oleh Naz et al. (2008) bahwa media dengan kombinasi 2,4-D lebih potensial untuk inisiasi kalus tanaman tebu dibandingkan dengan kombinasi hormon lainnya.
Laporan yang serupa mengenai 2,4-D sebagai ZPT yang sangat efektif dalam menginduksi dan proliferasi kalus disebutkan dalam berbagai penelitian oleh Karim et al. (2002), Ali et al. (2008), Behera dan Sahoo (2009), Nasir et al.
(2011). Selain 2,4-D, ZPT yang digunakan dalam menginduksi dan proliferasi kalus adalah pikloram (4-amino-3,5,6-trichloropyridine-2-carboxylic acid). Hasil penelitian Khan et al. (2008) menunjukkan bahwa induksi kalus dan proliferasi tanaman tebu terbaik diamati pada media mengandung 4 mg/l 2,4-D dan 4 mg/l pikloram, bahkan media yang mengandung pikloram 2 mg/l sudah menunjukkan induksi kalus yang baik.
Setelah kalus terbentuk, langkah selanjutnya dalam kultur jaringan tanaman tebu adalah menginduksi tunas dari kalus tersebut. Hapsoro et al. (2012)
7 melaporkan bahwa sejumlah besar tunas tebu secara in vitro diproduksi dengan cara mengkulturkan gulungan daun tebu pada media MS + 2,4-D dengan konsentrasi 3 mg/l selama 8 minggu untuk menginduksi pembentukan kalus dan mengkulturkan kalus ke dalam media MS + 2,5 mg/l BA selama 8 minggu untuk pembentukan tunas. Prosedur ini menghasilkan 100% respon pembentukan tunas dengan 36,4 tunas per clump kalus. Protokol pembentukan tunas ini terbukti efektif untuk menginduksi multiplikasi tunas 11 genotipe tebu lainnya yang menghasilkan 29 - 41,33 tunas per clump kalus.
.
8 III. BAHAN DAN METODE
3.1 Waktu dan Tempat
Kegiatan tugas akhir dilaksanakan pada Oktober 2015 sampai Mei 2016 yang bertempat di laboratorium kultur jaringan Jurusan Budidaya Tanaman Perkebunan Politeknik Pertanian Negeri Pengkep.
3.2 Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan adalah laminar air flow cabinet (LAFC), autoclave, hot plate magenetic stirrer, pH meter, oven, botol kultur, erlemeyer, gelas ukur, timbangan analitik, bunsen, cawan petri, pinset, pisau bedah dan lain-lain.
Bahan-bahan yang digunakan adalah zat-zat kimia sebagai unsur hara makro dan mikro untuk media Murashige dan Skoog (MS). 2.4-D, bacto agar, sukrosa, alkohol, aquades, spiritus, aluminium foil, kertas saring, karet gelang, gulungan daun tebu dan lain-lain.
3.3 Metode Pelaksanaan
Percobaan dirancang berdasarkan Rancagan Acak Lengkap (RAL) dengan perlakuan penambahan auksin 2.4-D ke dalam media tanam pada konsentasi yang berbeda. Konsentrasi 2.4-D (mg/liter) yang digunakan adalah: 2.4-D 1 mg/l, 2.4- D 2,5 mg/l, dan 2.4-D 5 mg/l.
A. Pembuatan larutan stok
1. Unsur hara makro di larutkan satu persatu dengan air steril volume kurang dari 500ml, setelah larut, setelah larut volume air ditambah sampai 100ml.
9 2. Zak kimia mikro dilarutka dengan air aquades 500 ml dan di aduk dengan magnetik stirer dan setelah semua zat larut, kemudian ditambahkan air 100 ml.
3. Myoinositol, vitamin B, dan FeSO4 + Na2EDTA masing-masing di larutkan dalam 100 ml air steril.
4. ZPT dilarutkan dengan air steril dan di campurkan ke dalam media tanam dengan konsetrasi sesuai perlakuan.
B. Pembuatan medium MS
Medium MS di gunakan sebagai media tanam yang dibuat menggunakan larutan stok seperti dijelaskan sebelumnya (jenis dan komposisi lengkep penyusunan media MS tertera pada lampiran 1). Untuk satu liter medium, terdiri dari 50 ml larutan hara makro,10 ml larutan mikro, 5 ml larutan FeSO4 + Na2EDTE, masing-masing 1 ml Myoinositol dan vitamin B. Air kelepa ditambahkan sebanyak 150 ml serta casein 0.3 gram dan gula 30 gram. Volume dicukupkan 1000 ml setelah komponen tercampur debgan daik dan pH diukur menggunakan pH meret dapa kisaran 5.7 kemudian ditambahkan agar sebanyak 8 gram, dan terakhir dipanaskan sampai mendidih. Larutan kemudian dituang ke dalam botol tanaman setelah ditambahkan ZPT dengan konsentrasi sesui perlakuan. Media tanaman terseebut disterilkan pada suhu 121ºC, tekanan 76 mmHg selama 20 menit menggunakan autoclave
C. Persiapan Eksplan
Eksplan dipersiapkan dengan memilih bagian tunas ujung tanaman tebu sepanjang ± 30. Semua helai daun dipotong sampai pangkal sarung daun, kemudian dicuci dengan air mengalir dan aquades steril. Selanjutnya sterilisasi
10 eksplan dilakukan di dalam LAFC dengan mencelupkan tunas tebu ke dalam alkohol 70% dan dibakar dengan api. Seludang daun dilepas dengan bantuan pinset dan pisau silet. Sterilisasi tersebut dilakukan tiga atau empat kali sehingga diperoleh gulungan daun terdalam yang berwarna putih. Bagian tersebut dipotong-potong kecil sepanjang 3-4 mm dan ditanam pada medium MS sesuai dengan perlakuan.
D. Parameter Pengamatan 1. Kecepatan berkalus
2. Persentase terbentuknya kalus 3. Penentuan kalus morfogenik
