TINJAUAN PUSTAKA
Botani Tanaman
Tanaman kacang tanah dapat diklasifikasikan sebagai berikut Kingdom: Plantae, Divisio: Spermatophyta, Subdivisio: Angiospermae, Class: Dicotyledoneae, Ordo: Rosales, Famili: Leguminosea, Genus: Arachis, Species:
Arachis hypogaea L. (Deptan, 2006).
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).
Kacang tanah mempunyai daun majemuk bersirip genap. Setiap helai daun terdiri dari empat helai anak daun. Permukaan daunnya sedikit berbulu, berfungsi sebagai penahan dan penyimpan debu dan obat semprotan. Sedangkan gerakan nyetittropic merupakan aktifitas daun sebagai persiapan diri untuk dapat menyerap cahaya matahari sebanyak-banyaknya. Daun mulai gugur pada akhir masa pertumbuhan dan dimulai dari bawah. Selain berhubungan dengan umur, gugur daun ada hubungannya dengan faktor penyakit (Asiamaya, 2000).
Batangnya berbentuk bulat terdapat bulu dan komposisi ruas pendek. Batang utama pada tipe tegak tingginya 30 cm dengan sejumlah cabang lateral dan pada tipe menjalar tinggi batangnya mencapai 20 cm. Cabang lateral dekat dengan tanah dan menyebar (Weiss, 1983).
Kacang tanah mepunyai susunan perakaran sebagai berikut : yang pertama adalah akar tunggang. Akar ini mempunyai akar-akar cabang yang lurus. Akar cabang mempunyai akar-akar yang bersifat sementara dan berfungsi sebagai alat penghisap. Kacang tanah memiliki akar serabut yang tumbuh ke bawah sepanjang + 20 cm. Selain itu, tanaman ini memiliki akar-akar lateral (cabang) yang tumbuh ke samping sepanjang 5-25 cm. Pada akar lateral terdapat akar serabut, fungsinya untuk menghisap air dan unsur hara. Pada akar lateral terdapat bintil akar (nodule) yang mengandung bakteri rhizobium, kegunaannya pengikat zat nitrogen di udara (Deptan, 2006).
Bunga kacang tanah tunggal, terletak di ketiak daun, tabung kelopak berbentuk lansel, mahkota berbentuk kupu-kupu dan berwarna kuning (http://id.wikipedia.org/wiki/kacang).
Bunga kacang tanah mulai muncul dari ketiak daun pada bagian bawah yang berumur antara 4-5 minggu dan berlangsung hingga umur 80 hari setelah tanam. Bunga berbentuk kupu-kupu (papilionaceus), berukuran kecil dan terdiri atas lima daun tajuk. Dua di antara daun tajuk tersebut bersatu seperti perahu. Disebelah atas terdapat sehelai daun tajuk yang paling lebar yang dinamakan bendera (vexillum), sementara di kanan dan kiri terdapat dua tajuk daun yang disebut sayap (ala). Setiap bunga bertangkai berwarna putih. Tangkai bunga adalah sebenarnya tabung kelopak. Mahkota bunga berwarna kuning atau kuning kemerah-merahan. Bendera dari mahkota bunga bergaris-garis merah pada pangkalnya (Pitojo, 2005).
Buah kacang tanah disebut polong. Polongnya terbentuk setelah terjadi pembuahan. Buah kacang tanah berada didalam tanah setelah terjadi pembuahan
bakal buah tumbuh memanjang dan nantinya akan menjadi polong. Mula-mula ujung ginofor yang runcing mengarah ke atas, kemudian tumbuh mengarah ke bawah dan selanjutnya masuk ke dalam tanah sedalam 1-5 cm. Pada waktu menembus tanah, pertumbuhan memanjang ginofor terhenti. Panjang ginofor ada yang mencapai 18 cm. Tempat berhentinya ginofor masuk ke dalam tanah tersebut menjadi tempat buah kacang tanah. Ginofor yang terbentuk di cabang bagian atas dan tidak masuk ke dalam tanah akan gagal membentuk polong (Deptan, 2006).
Warna biji kacang tanah bermacam-macam ada yang putih, merah, ungu dan kusumba. Kacang tanah yang paling baik adalah yang berwarna kusumba (Suprapto, 2002).
Syarat Tumbuh
Iklim
Suhu optimum untuk pertumbuhan kacang tanah berkisar 250-300C, di bawah suhu 250C perkembangan akan terhambat dan suhu diatas 35oC berpengaruh terhadap produksi bunga (Weiss, 1983).
Curah hujan yang sesuai untuk tanaman kacang tanah antara 800-1.300 mm/tahun. Hujan yang terlalu keras akan mengakibatkan rontok dan bunga tidak terserbuki oleh lebah. Selain itu, hujan yang terus menerus akan mengakibatkan kelembapan di sekitar pertanaman kacang tanah (Yufdi,M dkk, 2006).
Di Indonesia kacang tanah cocok ditanam di dataran rendah yang ketinggianya di bawah 500 meter di atas permukaan laut. Iklim yang dibutuhkan
tanaman kacang tanah adalah bersuhu tinggi antara 250-320C. Sedikit lembab (rH 65%-75%). Curah hujan 800-1300mm per tahun dan tempat terbuka (http://warintek. Bantul.go.id/web.php?mod=basisdata&kat=1&sub=2&file=35).
Faktor iklim yang berpengaruh adalah cahaya. Kacang tanah merupakan tanaman C3, sedangkan cahaya mempengaruhi fotosintesis dan respirasi. Kacang tanah termasuk tanaman hari pendek, sedangkan pembungaan tidak tergantung pada fotoperiode. Sehingga terbukanya bunga dan jumlah bunga yang terbentuk sangat tergantung pada cahaya. Intensitas cahaya yang rendah pada saat pembentukan ginofora akan mengurangi jumlah ginofor. Disamping itu rendahnya intensitas penyinaran pada masa pengisian polong akan menurunkan jumlah dan berat polong serta akan menambah jumlah polong hampa (Adisarwanto, 2003).
Tanah
Kacang tanah lebih menghendaki jenis tanah lempung berpasir. Kemasaman (pH) tanah optimal adalah 6,5-7,0. apabila pH tanah lebih besar dari
7,0 maka daun berwarna kuning akibat kekurangan suatu unsur hara (N, S, Fe, Mn) dan sering kali timbul bercak hitam pada polong. Kacang tanah
memberikan hasil terbaik jika ditanam pada tanah yang remah dan berdrainase baik, terutama tanah berpasir. Tanah bertekstur ringan memudahkan penembusan dan perkembangan polong, yang biasanya terjadi di bawah permukaan tanah. Ketersediaan kalsium tanah sangat diperlukan agar biji dapat tumbuh dengan baik (Rubatzky dan Yamaguchi, 1998).
Ketinggian tempat yang baik dan ideal untuk tanaman kacang tanah adalah pada ketinggian antara 500 m dpl. Jenis kacang tanah tertentu dapat ditanam pada ketinggian tempat tertentu untuk dapat tumbuh optimal (Yufdi, M dkk, 2006).
Mutasi Buatan
Mutasi adalah perubahan susunan atau kontruksi dari gen maupun kromosom suatu individu tanaman, sehingga memperlihatkan penyimpangan (perubahan) dari individu asalnya dan bersifat baka (turun temurun). Mutasi dapat terjadi secara alamiah tetapi frekuensinya sangat rendah yaitu 10 pada setiap generasi. Untuk mempercepat terjadinya mutasi dapat dilakukan secara buatan dengan memberika perlakuan-perlakuan sehingga terjadi mutasi (induced mutation). Mutasi pada tanaman dapat menyebabkan perubahan-perubahan pada bagian-bagian tanaman baik bentuk maupun warnanya juga perubahan pada sifat-sifat lainnya. Tanaman hasil mutasi dinamakan mutan, sedangkan generasinya bisa dinyatakan M1, M2 dan seterusnya (Herawati dan Ridwan, 2000).
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 ukur jaringan dan sebagainya (BATAN, 2006).
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 (kolkhisin). 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 kolkhisin, senyawa ini menyebabkan tanaman mempunyai buah yang besar dan tidak berbiji, misalnya buah semangka, pepaya, jeruk dan anggur tanpa biji (e-dukasinet, 2006).
Pada tanaman budidaya yang berperoduksi secara seksual, 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 secar 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 dianggap efektif ialah yang hanya menyebabkan kematian 50% dari populasi yang
mendapat perlakuan. Dosis ini di sebut dosis letal 50% atau LD 50 (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 Kolkhisin
Kolkhisin (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).
Kolkhisin bersifat racun, yang terutama pada tumbuhan memperlihatkan pengaruhnya pada nukleus yang sedang membelah. Kolkhisin diperdagangkan dalam bentuk serbuk halus berwarna putih. Senyawa ini memiliki sifat mudah larut dalam air dan digunakan dalam konsentrasi rendah (Suryo, 1995).
Kolkhisin 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 kolkhisin juga dapat merubah susunan protein, vitamin, karbohidrat (Sulistianingsih, 2006).
Biji tanaman kacang hijau kultivar wallet yang direndam selama 24 jam dalam karutan kolkhisin 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 kacang hijau kultivar tersebut (Tien, 1987).
Sel-sel tumbuhan umumnya tahan terhadap konsentarasi larutan kolkhisin yang relatif kuat. Substansi kolkhisin cepat mengadakan difusi kedalam jaringan tanaman dan kemudian disebarluaskan ke berbagai bagian tubuh tanaman 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).
Dalam menggunaan kolkhisin, 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 kolkhisin 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 kolkhisin lebih memerikan perbedaan yang nyata terhadap berbagai parameter pengamatan (Nasir, 2002).
Kolkhisin 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 kolkhisin 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 setadium 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 kolkhisin 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).
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
Salah satu program pemuliaan tanaman yang dapat digunakan untuk mendapatkan kultivar atau varietas unggul adalah banyak dilakukan dengan teknik pemuliaan mutasi. Penggunaan teknik mutasi dalam program pemuliaan tanaman dilakukan untuk mendapatkan tanaman poliploid. Poliploid dapat menghasilkan perubahan-perubahan hebat pada perbandingan genetik. Pada poliploidi terjadi penggandaan set kromosom. Perbandingan ini mungkin dapat terjadi karena adanya lokus yang diperbanyak pula, seperti terbukti dengan terjadinya kasus alopoliploid segmental (Welsh,1991).
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 selurhnya (Hetharie, 2003).
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 kolkhisin. Kolkhisin 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 kromosom dalam suatu sel menjadi berganda. Perlakuan kolkhisin 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 kolkhisin dengan konsentrasi kritis dapat mencegah terbentuknya benang mirotubula dari gelondong inti sehingga pemisahan kromosom yang menandai perpindahan 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 kolkhisin pada dasarnya adalah menghambat pembentukan mikrotubula. Kolkhisin 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).
Penelitian permadi et al., (1991) tentang cara pembelahan umbi, lama perendaman, dan konsentrasi kolkhisin pada poliploidisasi bawang merah. Menunjukkan bahwa terdapat interaksi antara konsentrasi kolkhisin dengan waktu perendaman yang menentukan efektifitas induksi poliploidi. Hasil yang diperoleh adalah bentuk tanaman bawang merah yang lebih pendek, jumlah daun sedikit, jumlah stomata sedikit, daun lebih tebal dengan pembesaran stomata baik lebar maupun panjang. Hasil pemeriksaan sel juga telah terjadi pengandaan sel pada tanaman yang diberi kolkhisin, sehingga memiliki ukuran sel yang lebih besar dari pada tanaman kontrol. Cara yang paling efektif untuk menginduksi poliploidi adalah pembelahan umbi melintang dengan waktu perendaman 3 jam dalam larutan kolkhisin 400 ppm.
Jika konsentrasi larutan kolkhisin terlalu tinggi atau waktu perlakuan lama perendaman terlalu lama, maka kolkhisin akan memperlihatkan pengaruh negatif, yaitu penampilan tanaman menjadi lebih jelek, sel-sel banyak yang rusak atau bahkan menyebabkan matinya tanaman (Suryo, 1995).
Umumnya kolkhisin akan bekerja efektif pada konsentrasi 0,01-1% untuk jangka waktu 6-72 jam, namun setiap jenis tanaman memiliki respon yang berbeda-beda (Suryo, 1995).
Sifat umum tanaman poliploid adalah memiliki ukuran bagian-bagian tanaman lebih besar, meliputi akar, batang, daun, bunga, atau buah. Tanaman poliploid juga memiliki ukuran sel yang lebih besar, intisel besar, buluh-buluh pengangkutan berdiameter lebih besar, dan ukuran stomata yang lebih besar. Bertambahnya diameter buluh-buluh pengangkutan, sebagai akibat pemberian kolkhisin, menyebabkan diameter batang tanaman yang lebih besar pula
