TINJAUAN PUSTAKA
Botani dan Syarat Tumbuh Tanaman Jarak Kepyar
Jarak kepyar (Ricinus communis L.) adalah tumbuhan semak tahunan (Soenardi 2000; Qiu & Gilbert 2008). Dalam bahasa Latin tanaman jarak kepyar disebut Ricinus yang artinya serangga, karena bentuk bijinya berbintik-bintik menyerupai serangga. Jarak kepyar berasal dari Afrika (Ethiopia), masuk ke Indonesia pada abad ke 16 bersamaan dengan masuknya bangsa Portugis.
Menurut Heyne (1987) tanaman jarak kepyar (Ricinus communis L.) diklasifikasikan ke dalam famili Euphorbiaceae dan genus Ricinus. Di beberapa daerah di Indonesia, tanaman ini diantaranya dikenal dengan nama dulang (Toba), jarak kaliki, kaliki (Sunda), jarak (Jawa), dan damar jarak (Timor).
Tanaman jarak kepyar merupakan salah satu jenis tanaman yang relatif toleran terhadap kekeringan (Soenardi 2000). Jarak kepyar sangat cepat tumbuh dan memperbanyak diri melalui bijinya. Tanaman ini banyak ditanam di ladang yang kurang subur (Rumphius dalam Heyne 1987).
Daun jarak kepyar berukuran lebar dan berbentuk menjari dengan 5-11 jumlah lekukan daun (Mardjono 2000; Foster & Duke 1990) dengan lekukan dangkal hingga dalam, warna hijau muda sampai hijau tua, juga berwarna kemerahan (Gambar 1). Batangnya berongga (Qiu & Gilbert 2008) dan beruas-ruas dengan variasi panjang hingga 20 cm, dapat memiliki lapisan lilin atau tidak, dan memiliki warna yang bervariasi juga dari hijau muda hingga hijau tua atau merah muda hingga merah kecoklatan (Mardjono 2000). Bunga terbentuk dalam tandan bunga, dengan tandan bunga terdapat di ujung batang ataupun cabang, dan kepala putik berwarna merah (Weiss 1971). Buah berbentuk bulat seperti kapsul, dapat berambut ataupun tidak (Mardjono 2000), dan akan pecah saat masak (Weiss 1971). Biji berbintik seperti serangga dan bentuknya variatif (Mardjono 2000). Kandungan minyak dalam biji jarak kepyar cukup tinggi, yaitu 45-55%, yang terdiri atas gliserida asam ricinoleat, ricin (protein), dan lektin (Chevallier 2001). Ricin menyebabkan biji jarak kepyar berbahaya jika dimakan karena dapat menyebabkan kematian (Challoner 1990; Foster & Duke 1990; Chevallier 2001).
Gambar 1. Fenotipe jarak kepyar. (a) susunan cabang dan tandan buah; (b) daun; (c) buah; dan (d) biji (Mardjono, 2000)
Jarak kepyar tersebar pada areal bercurah hujan rendah antara 300-700 mm/tahun. Jenis tanah tidak menentukan pertumbuhan dan produksi tanaman ini. Tanaman ini lebih sesuai ditanam di tanah bertekstur ringan, yaitu lempung berpasir dan tanah yang beraerasi baik. Tanaman ini ramah lingkungan dan dapat memperbaiki mikroklimat setempat (Soenardi 2000).
Keanekaragaman Genetik dan Pemuliaan Tanaman Jarak Kepyar
Tanaman jarak kepyar berasal dari benua Afrika (Weiss 1971; Heyne 1987), yaitu di sekitar wilayah Afrika Timur (Chevallier 2001), kemungkinan dari Ethiopia (Weiss 1971). Daerah penyebaran jarak kepyar terletak antara 40° LU dan 40°LS, meskipun ada pula beberapa varietas hasil seleksi di Rusia yang dapat tumbuh dan berproduksi sampai 52°LU (Weiss 1971).
Jumlah kromosom somatik jarak kepyar 20 (Shifriss 1956; Sharma dalam Goldbatt 1981; Vachova dalam Goldbatt 1981; Queiros dalam Goldbatt 1981) dengan set 2x (Richharia dalam Zimmerman 1958) dan 4x (Nemec dalam Zimmerman 1958). Jumlah kromosom gonosom n=5 (Nemec dalam Zimmerman 1958; Mehra dalam Goldbatt 1981; Koul et al. dalam Goldbatt 1981), dan n=10
ataupun diploid.
Kumpulan bunga jarak kepyar membentuk malai yang disebut racemes (Shifriss 1956; Bell & Bryan 2008). Tipe malai bunga racemes, memiliki satu sumbu monopodial, bunga yang memiliki pedikel (tangkai bunga) tumbuh pada sumbu tersebut (Bell & Bryan 2008). Malai jarak kepyar menunjukkan empat tipe diferensiasi seks yang berbeda, yaitu seluruh bunga betina di bagian distal (gradient monoecism) dan jantan di bagian proksimal, seluruhnya betina tanpa jantan, terselingi bunga jantan di wilayah bunga betina distal, dan jantan betina selang-seling (Shifriss dalam William et al. 1967) (Gambar 2).
Gambar 2. Empat tipe malai tanaman jarak kepyar (Ricinus communis L.). Secara berturut-turut persegi dan lingkaran menunjukkan bunga betina dan bunga jantan (Shifriss dalam William 1967). Distribusi apical dari bunga betina (a), seluruhnya betina (b), terselingi bunga jantan di wilayah bunga betina apical (c), dan jantan betina selang-seling (d)
Adanya heterogenitas tanaman dalam suatu populasi ataupun antar populasi merupakan bahan dasar untuk pemuliaan tanaman jarak kepyar. Tingkat keragaman pada jarak kepyar tinggi karena tanaman ini merupakan tanaman menyerbuk silang (Mardjono 2000).
Pemuliaan tanaman jarak kepyar yang dilakukan oleh Balittas (Mardjono 2000) dilaksanakan dengan metode seleksi massa dan hibridisasi. Prinsip metode seleksi massa adalah tidak memilih tanaman yang tidak sesuai dengan kriteria yang diharapkan (menyimpang). Dengan pengawasan dan seleksi yang ketat, dua sampai tiga generasi telah cukup dan dapat digunakan sebagai sumber biji. Sementara itu metode hibridisasi digunakan untuk pengembangan galur murni dan pengembangan hibrida. Galur murni diperoleh dengan mengisolasi tanaman terpilih agar tidak terjadi perkawinan silang. Pengembangan hibrida dilakukan dengan teknik persilangan tunggal, persilangan ganda, dan hibrida persilangan ganda dengan karakter khusus (Mardjono 2000).
Hasil penelitian Balittas (1994) tentang karakterisasi dan evaluasi plasma nutfah jarak kepyar dari berbagai daerah, terlihat ada keragaman fenotipe pada tanaman ini yang meliputi warna batang maupun tangkai daunnya, lapisan lilin pada batang (tangkai daun maupun daunnya), buah mudah pecah atau sulit pecah, umur berbunga atau berbuah (genjah, sedang, atau dalam), dan ketahanan terhadap hama (terutama terhadap A. janata L).
Di Indonesia, pada saat ini sudah ada 3 varietas jarak kepyar yang sudah dilepas yaitu Asembagus 22 (Asb 22), Asembagus 60 (Asb 60), dan Asembagus 81 (Asb 81) (Mardjono et al. 1996), dengan deskripsi terlampir (Tabel Lampiran 1). Asembagus 22 diperoleh dari seleksi massa negatif dari populasi asal Dompu, Nusa Tenggara Timur. Asembagus 60 dan Asembagus 81 adalah hasil seleksi massa negatif dari populasi asal Desa Muneng, Probolinggo, Jawa Timur. Ketiga varietas ini dilepas oleh Balai Penelitian Tembakau dan Tanaman Serat (Balittas), Pusat Penelitian dan Pengembangan Kehutanan dan Perkebunan, Departemen Kehutanan dan Perkebunan di Malang (Mardjono 2000).
Di dunia, perkembangan penelitian pemuliaan jarak kepyar sudah pesat. Pemuliaan nonkonvensional telah banyak dilakukan terhadap komoditas ini, diantaranya studi transformasi genetik dengan menggunakan Agrobacterium
cry1EC (Sujatha et. al 2009). Kegiatan bioteknologi pendukung pemuliaan nonkonvensional juga telah dilakukan, misalnya isolasi full-length cDNA yang mengkode enolase sitosol (Blakeley 1994), cloning dan karakterisasi gen calreticulin (Coughlan 1997), dan mempelajari ekspresi gen albumin (Chen 2004).
Marka Morfologi dan Molekuler
Beberapa marka (penanda) dapat digunakan untuk mengetahui tingkatan dan pola keanekaragaman genetik, seperti penanda morfologi (Talhinhas et al. 2006) dan molekuler (Alvarez et al. 2006). Penanda morfologi didasarkan pada pengamatan secara langsung fenotipe tanaman (Tanksley 1983), sedangkan penanda molekuler langsung berintegrasi dengan genetik dan menggambarkan keadaan genom yang sesungguhnya (Powel et al. 1996).
Penanda morfologi telah banyak digunakan dalam program dasar genetika maupun kegiatan pemuliaan tanaman. Meski demikian, terdapat beberapa kelemahan yang dimiliki penanda ini, yaitu dapat dipengaruhi lingkungan, memperlihatkan karakter menurun dominan/resesif, dan memiliki tingkat keanekaragaman (polimorfisme) rendah (Tanksley 1983). Kegiatan pemuliaan tanaman tidak cukup menggunakan penanda morfologi, diperlukan juga penanda molekuler. Penanda molekuler merupakan suatu penanda yang mampu membedakan setiap spesies tanaman atau genotipe tanaman tanpa dipengaruhi oleh lingkungan. Penggunaan penanda molekuler sangat bermanfaat untuk membandingkan berbagai klasifikasi baik berdasarkan analisis RAPD (Random Amplified Polimorphic DNA) maupun dengan analisis berdasarkan pada penanda lainnya seperti RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism), AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism), dan SSR (Simple Sequence Repeat) sehingga hasil klasifikasi akan lebih akurat (Weising et al. 1995). Sebagai contoh, penelitian molekuler dengan single nucleotide polymorphism (SNPs) untuk mengkaji keragaman genetik jarak kepyar telah dilakukan (Foster 2010).
RAPD
RAPD merupakan suatu cara untuk menganalisis keragaman genetik melalui amplifikasi DNA genom suatu tanaman dengan menggunakan primer acak tunggal. Keragaman genetik tanaman dilihat berdasarkan polimorfisme pita DNA yang berhasil diamplifikasi (Tingey et al. 1992). Penanda ini bersifat dominan, yaitu tidak bisa membedakan individu homosigot dan heterosigot karena memberikan hasil pita DNA yang sama (Ronning et al. 1995).
Bahan-bahan yang digunakan dalam analisis RAPD yaitu oligonukleotida (primer), larutan buffer, Taq DNA polymerase, deoksiribonuklease triphosphate (dNTP) dan DNA cetakan. Templat DNA didenaturasi (denaturation) hingga ikatan doublehelix DNA terpisah melalui pemanasan pada 94˚C, setelah itu primer dapat memulai reaksi PCR. Primer menempel pada salah satu untai DNA (annealing) pada suhu 37 - 55˚C dan memulai reaksi pemanjangan untai DNA (extention) dengan bahan-bahan dNTP sebagai sumber utama nukleotida dalam reaksi pada suhu 72˚C. Siklus diulang beberapa kali dan setiap siklus menggandakan jumlah produk DNA yang diinginkan (Sambrook et al. 1989). Produk PCR akan diperoleh berupa fragment atau pita DNA (Williams et al.1991).
Aplikasi RAPD telah dilakukan pada banyak jenis tanaman. Pada tanaman hortikultura, analisis RAPD dilakukan pada pepaya (Satori et al. 2002), pisang (Surahman et al. 2005; Sukartini 2008), bawang putih (Hardiyanto et al. 2008), kelapa (Matondang, 2000), dan Phalaenopsis (Dwiatmini et al. 2003), pada tanaman kehutanan diantaranya pada bakau (Shorea laevis) (Siregar et al. 1998). Pada tanaman sefamili dengan jarak kepyar, RAPD telah dilakukan pada jarak pagar (Gupta et. al. 2008; Surahman et al. 2009; Susantidiana et al. 2009, Nisya 2010).
