BAB I
PENDAHULUAN UMUM
Latar Belakang
Trend kebutuhan pasar dunia akan buah jeruk segar saat ini adalah
mempunyai kategori buah yang tidak berbiji (seedless), mudah dikupas (easy
peeling) dan mempunyai tipe Mandarin dengan warna yang menarik (pigmented),
kandungan gula tinggi, dan ukurannya besar (Spiegel-Roy dan Goldschmidt 1996; Khan 2008; Nicotra 2007). Menurut Sudarwo (2003), kualitas produk yang dihasilkan mampu bersaing di pasaran global sangat tergantung kepada kemampuan menumbuhkan keunggulan biaya (harga) dan keunggulan diferensiasi yang sangat mempengaruhi seperti;1)kemampuan meningkatkan produksi, 2)kemampuan menghasilkan inovasi teknologi, dan 3)efisiensi rantai produksi.
Jeruk siam (Citrus nobilis) varietas Pontianak dan Simadu (Medan) adalah dua dari jenis jeruk lokal komersial (Scion) yang ada di Indonesia. Kedua jenis jeruk ini termasuk dalam true species dari genus Citrus dengan jumlah genom 2n=2x=18. Jeruk Siam sangat mendominasi pertanaman jeruk di Indonesia, yaitu mencapai 80% dari total pertanaman jeruk di Indonesia (Penebar Swadaya 2004 dan Kuntarsih 2007). Pada tahun 2006 areal pertanaman jeruk di Indonesia mencapai 72.390 ha dengan rata-rata produktivitas sebesar 35.44 ton/ha. Produksi nasional jeruk pada tahun yang sama adalah sebesar 2.565.543 ton (Deptan 2007).
Jeruk Siam atau dalam perdagangan internasional disebut jeruk Tanggerin mempunyai ciri khas kulit tipis, rasanya manis, warna buah kuning – orange dan hampir mendekati kategori tipe jeruk yang sesuai dengan kebutuhan pasar dunia untuk dikonsumsi dalam keadaan segar. Namun demikian, kedua jenis jeruk tersebut masih mempunyai biji yang relatif banyak (15-21biji per buah) dan warna belum begitu menarik sehingga kalah bersaing dengan jeruk produk negara lain. Hal ini terbukti dengan maraknya buah impor jeruk di pasar lokal mulai dari kaki lima, toko dan supermarket yang menekan produk jeruk lokal sehingga menjadi terpuruk yang mengakibatkan kerugian bagi petani jeruk. Untuk menghindari tekanan buah jeruk impor, maka diperlukan inovasi teknologi terhadap jeruk lokal
untuk meningkatkan kualitas buah sehingga dapat diterima dan bersaing di pasar gelobal. Salah satu cara yang dapat dilakukan secara efisien dan efektif adalah merakit tanaman jeruk siam baru dengan sifat seedless dan pigmented sehingga dihasilkan jeruk yang tidak berbiji dan mempunyai warna yang menarik dan tetap disukai.
Untuk mendapatkan buah jeruk lokal yang dikonsumsi dalam keadaan segar dan sesuai dengan tuntutan pasar global (sifat seedless, pigmented, easy
peeleng, dan rasanya manis) dapat dilakukan dengan cara meningkatkan
keragaman genetik tanaman jeruk, khususnya jeruk siam. Untuk mendapatkan jenis jeruk yang diinginkan dapat diperoleh dengan cepat, maka diperlukan keragaman genetik jeruk siam yang tinggi. Keragaman genetik yang tinggi dapat dilakukan dengan cara persilangan, induksi mutasi, keragaman somaklonal, fusi protoplas, dan rekayasa genetika (Spiegel-Roy dan Goldschmidt 1996).
Keragaman genetik yang tinggi dapat terjadi secara alami ataupun buatan. Keragaman genetik yang muncul sudah terbukti mempunyai peranan penting di dalam peningkatan kualitas genetik tanaman. Perubahan genetik pada tingkat ploidi mempunyai potensi yang besar untuk mendapatkan perubahan fenotipe dan genotipe tanaman (Raza et al. 2003). Perubahan jumlah kromosom pada satu sel dapat disebabkan oleh beberapa perlakuan seperti perlakuan suhu rendah atau tinggi atau dapat disebabkan pemberian auksin (2,4-D, D-camba, dan IAA) konsentrasi tinggi dengan periode kultur yang lama (Harman dan Kester 1959), kultur endosperm (Gmitter et al. 1990), hibridisasi somatik (Oiyama et al. 1981), dan induksi mutasi dengan sinar gamma (Jaskhani 1998).
Untuk meningkatkan keragaman genetik yang tinggi pada jeruk siam dapat dilakukan dengan cara mengintrogresikan sifat seedless dan pigmented dari spesies jeruk lain seperti mandarin Satsuma. Jeruk mandarin Satsuma (C. unshiu Marc.) merupakan jenis jeruk introduksi yang secara alami mempunyai sifat
seedless dengan jumlah genom 2n=2x=18 (Kunitake et al. 1991; Spiegel-Roy dan
Goldschmidt 1996). Yamamoto et al. (1997) telah membuktikan melalui persilangan seksual dan silang balik bahwa pollen jeruk mandarin Satsuma adalah steril (MS) yang dikendalikan oleh gen yang ada di sitoplasmik yang disebut cytoplasmic male sterility (CMS). Untuk memindahkan sifat CMS dari
mandarin Satsuma ke kultivar jeruk lainnya seperti siam Simadu sangat sulit dilakukan melalui pemuliaan konvensional yang disebabkan oleh adanya faktor inkopatibilitas, nusellus ployembrioni, dan masa juvenil yang lama. Oleh karena itu perlu dicari cara lain untuk menggabungkan sifat seedless dari jeruk mandarin Satsuma dengan kultivar jeruk lainnya sehingga diperoleh jenis jeruk baru yang yang tidak berbiji.
Salah satu cara yang dapat digunakan secara efisien dan efektif adalah melalui hibridisasi somatik dengan teknik fusi protoplas. Melalui fusi protoplas dapat diperoleh kombinasi genetik dari dua tetua yang tidak kompatibel, bahkan dapat diperoleh rekombinasi genetik yang ada disitoplasma sehingga sifat CMS yang dikontrol oleh gen yang ada disitoplasma (mtDNA dan cpDNA) dapat diperoleh. Cai et al. (2007) melaporkan hasil fusi protoplas antara C. unshiu dengan kultivar jeruk tradisional China yang mempunyai biji yang banyak C.
sinensis (orange) kultivar Bingtang menghasilkan buah yang laku di pasaran,
rasanya enak,dan mempunyai biji yang sedikit antara 6-10 biji/buah.
Tujuan Penelitian
1. Mendapatkan komposisi media kultur dan jenis eksplan yang dapat menghasilkan kalus embriogenik.
2. Mendapatkan metoda isolasi protoplas dari mesofil daun dan kalus embriogenik.
3. Mendapatkan metode fusi protoplas dan konsentrasi PEG yang dapat menginduksi terjadinya fusi.
4. Mendapatkan metoda regenerasi protoplas hasil fusi antara jeruk siam Simadu dengan mandarin Satsuma.
5. Mendapatka hibrida somatik antara jeruk siam Simadu dengan mandarin Satsuma.
Hipotesis
1. Komposisi media dan jenis eksplan berpengaruh terhadap kemampuan membentuk kalus embriogenik yang dapat diregenerasi melalui jalur embriogenesis somatik.
2. Jenis dan konsentrasi enzim sangat berpengaruh terhadap kemampuan mengisolasi protoplas.
3. Komposisi media, kondisi fisik dan cara kultur berpengaruh terhadap kemampuan protoplas beregenerasi membentuk dinding sel, pembelahan sel, pembentukan mikro kalus, embrio somatik, dan plantlet.
4. Hibrida somatik dapat diperoleh dari fusi protoplas antara jeruk siam Simadu dengan mandarin Satsuma .
Strategi dan Alur Penelitian
Agar tujuan penelitian tersebut di atas dapat tercapai maka strategi penelitian yang dilakukan harus mempunyai keterkaitan antara penelitian yang satu dengan penelitian lainnya. Pada tahap awal penelitian dilakukan studi regenerasi tanaman jeruk siam melalui jalur embriogenesis somatik untuk mendapatkan komposisi media dan jenis eksplan yang baik digunakan untuk regenerasi tanaman jeruk melalui jalur embrio genesis somatik (Penelitian 1). Pada penelitian ini dilakukan pencarian komposisi media dan jenis ekspklan yang baik untuk menghasilkan kalus embriogenik serta regenerasinya melalui jalur embriogenesis somatik. Diperolehnya metode regenerasi tanaman jeruk siam melalui jalur embriogenesis somatik sangat penting karena akan menjadi acuan pada penelitian regenerasi protoplas hasil fusi protoplas.
Sumber protoplas, komposisi enzim dan media pemurnian protoplas merupakan faktor yang sangat berpengaruh terhadap keberhasilan mendapatkan protoplas yang viabel dengan densitas yang tinggi. Berbagai hasil penelitian melaporkan bahwa densitas protoplas yang dihasilkan pada saat isolasi protoplas harus dapat mencapai kerapatan 105-106 protoplas/ml sehingga bisa dilanjutkan ke tahap fusi protoplas. Pada tahap ini dilakukan penelitian studi isolasi protoplas tanaman jeruk siam dan mandarin Satsuma untuk mendapatkan komposisi enzim yang tepat untuk isolasi protoplas dari kalus embriogenik dan mesofil daun serta larutan pemurnian protoplas sehingga diperoleh protoplas yang viabel dengan densitas yang tinggi (Penelitian 2). Pada penelitian ini dilakukan pencarian komposisi enzim yang dapat mengisolasi protoplas dari kalus embriogenik dan mesofil daun in vitro serta komposisi larutan pemurnian protoplas yang dapat
mengapungkan protoplas sehingga protoplas yang diperoleh terbebas dari debris (protoplas murni). Perbedaan jaringan yang digunakan sebagai sumber protoplas adalah untuk mempermudah pengamatan pada saat fusi protoplas. Protoplas yang berasal dari mesofil daun akan mempunyai warna yang berbeda dengan protoplas yang berasal dari kalus sehingga dapat diketahui jumlah hetero fusi. Diperolehnya metode isolasi protoplas dari kalus embriogenik dan mesofil daun merupakan syarat awal pada fusi protoplas karena densitas dan viabilitas protoplas sangat menentukan dalam keberhasilan fusi protoplas.
Konsentrasi polyetilenlikol (PEG) dan lama inkubasi dalam larutan PEG merupakan faktor yang sangat menentukan untuk mendapatkan protoplas yang berfusi. Pada tahap ini dilakukan optimasi induksi fusi menggunakan larutan PEG pada protoplas tanaman jeruk untuk mendapatkan konsentasi PEG dan lama inkubasi yang optimal untuk menginduksi terjadinya fusi protoplas sehingga diperoleh protoplas fusan (Penelitian 3). Pada penelitian ini dilakukan fusi protoplas menggunakan PEG konsentrasi rendah (4%) dan konsentrasi tinggi (30%) dengan waktu inkubasi 5-15. Perbedaan konsentrasi PEG dan lama inkubasi yang digunakan dalam induksi fusi dapat menentukan keberhasilan regenerasi protoplas setelah perlakuan fusi.
Untuk mendapatkan regeneran hasil fusi protoplas antara jeruk siam Simadu dengan mandarin Satsuma dilakukan isolasi protoplas dari kalus jeruk siam Simadu dan mesofil daun in vitro mandarin Satsuma, fusi protoplas dengan PEG 4% dan 30% selama 15 menit dan regenerasi protoplas hasil fusi (Penelitian 4). Regenerasi protoplas hasil fusi sampai terbentuk tanaman dilakukan dengan beberapa tahap. Pada tahap awal regenerasi, kultur disimpan dalam keadaan gelap selama dua minggu untuk regenerasi dinding sel. Setelah terbentuk dinding sel, kultur diberi cahaya dengan intensitas cahaya 1000 lux selama 16 jam untuk mendorong pembelahan sel sehingga terbentuk koloni sel dan embrio somatik dengan struktur globuler. Untuk mendorong pertumbuhan dan perkembangan koloni sel dan embrio somatik fase globuler dilakukan pengenceran dengan media baru sehingga terbentuk mikro kalus dan embrio somatik fase torpedo dan hati. Embrio somatik dipindahkan ke media padat (MW) untuk mendorong pertumbuhan dan perkembangannya menjadi lebih dewasa dengan menambahkan
asam absisik (ABA) dan menambahkan asam giberelin (GA3) untuk berkecambahan sehingga diperoleh tanaman lengkap (plantlet).
Untuk mendapatkan hibrida somatik dari jeruk siam Simadu dengan mandarin Satsuma secara dini dilakukan identifikasi secara in vitro pada media selektif (MW), secara molekuler dengan marka ISSR, sitologi dengan menghitung jumlah kromosom dan kandungan klorofil, morfologi dan warna daun serta tinggi tanaman (Penelitian 5). Untuk mempermudah pemahaman terhadap strategi penelitian yang dilakukan maka dibuat diagram alur penelitian yang lengkap dan terperinci (Gambar 1).
Daftar Pustaka
Cai X, Fu J, Deng XX, and Guo WW. 2007. Production and molecular characterization of potential seedless cybrid plants between pollen steril Satsuma mandarin and two seedy Citrus cultivars. Plant Cell Tiss Organ
Cult. 90:275-283.
Departemen Pertanian. 2007. Statistik Produksi HortiKultura Tahun 2006. Dirjen Hortikultura. Jakarta
Gmitter FG Jr, Deng XX, Hearn CJ. 1990. Induction of triploid Citrus plants from endosperm calli in vitro. Theor. Appl. Genet.80:785-790.
Hartman HT and Kester DE. 1959. Plant Propagation: Principles and Practices. P. 167. Princeton Hall Inc. NJ. USA.
Jaskani MJ.1998. Interploid hiybridization and regeneration of kinnow mandarin. A Thesis submitted in partial fulfiment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in Horticulture Faculty of Agriculture University of Agriculture Faisal Abad, Pakistan.p.169.
Khan SRA. 2008. Citrus quality too meet global demand (Agri Overview). Website:http:www.Pakissan.Com. Diakses tanggal 7 Agustus 2008.
Kuntarsih S. 2007. Pengelolaan rantai pasok dengan bisnis jeruk (kasus jeruk siam Pontianak Kabupaten Sambas). Makalah dalam seminar Nasional jeruk. Yogyakarta, 13-14 Juni 2007.
Kunitake H, Kagami H, Mii M. 1991. Somatic embrtogenesis and plant regeneration from protoplasts of Stsuma?mandarin (Citrus unshiu Marc.) Scientia Horticilturae, 47:27-33.
Nicotra A. 2007.Mandarin-like hybrids of recent interest for fresh consumption. Problems and ways of control. Instituto Sperimentale per la Frutticoltura Rme-Italy. 13p.
Oiyama I, Kobayashi S, Yoshinaga K, Ohgawara T, and Ishii S, 1981. Use of pollen from a somatic hybrid between Citrus and Poncirus in the production of triploids. Hort.Sci., 26:1082-1087.
Raza H, Khan MM, Khan A. 2003. Seedlessness in citrus. Int. J. Agri. Biol. Vol. 5 (3):388-391.
Spiegel-Roy P and Goldschmidt EE. 1996. Biology Of Citrus. Cambridge University Press. 221 p.
Sudarwo I. 2003. Peran teknologi dalam pengembangan buah tropika. Kerjasama Kementerian Ristek dengan PKBT-IPB. Bogor, 8-9 Mei.
Yamamoto M, Matsumoto R, Okudai N, and Yamada Y. 1997. Aborted anthers of Citrus result from gene-cytoplasmic male sterility. Sci Hortic 70:9-14.
Gambar 1. Diagram dan alur strategi penelitian serta keterkaitan antar percobaan dari seluruh kegiatan penelitian.
Output::Metode isolasi dari Kalus dan mesofil daun
PENELITIAN 5 Identifikasi Hibrida Somatik dari Regeneran Hasil Fusi Protoplas Antara Jeruk Siam Simadu dengan Mandarin Satsuma
Output:-Hibrida somatik hasil fusi antara jeruk siam Simadu dengan mandarin Satsuma
PENELITIAN 2 Studi Isolasi Protoplas Tanaman Jeruk siam Simadu dan Mandarin Satsuma
Optimasi Induksi Fusi Menggunakan PEG pada Protoplas Tanaman Jeruk
PENELITIAN 3
PENELITIAN 4 Isolasi Protoplas, Fusi Protoplas dan Regenerasi Protoplas Hasil Fusi Antara Jeruk Siam Simadu
dengan Mandarin Satsuma a. Pengaruh jenis media kultur terhadap
pembentukankalus embriogenik
c. Pendewasaan embrio somatik
b. Pengaruh jenis eksplan terhadap pembentukankalus embriogenik
d. Perkecambahan embrio somatik
a. Produksi tunas in vitro c. Isolasi protoplas dari mesofil daun in
vitro
b. Produksi kalus embriogenik d.Isolasi protoplas dari kalus embriogenik
a.Isolasi protoplas c.Regenerasi protoplas hasil fusi
a.Fusi protoplas
b.Fusi protoplas
a.Keragaan in vitro
regeneran hasil fusi pada c.Identifikasi hasil fusi dengan sitologi dan b. Identifikasi hasil fusi
dengan marka ISSR a. Isolasi protoplas
Output::Konsentrasi PEG dan lama inkubasi
Output::Metoda regenerasi dan Regeneran hasil fusi antara jeruk sim Simadu dengan mandarin Satsuma
