ISBN 978-602-95471-0-8
Seminar Nasional Biologi XX dan Kongres PBI XIV UIN Maliki Malang 24-25 Juli 2009 i
ISBN 978-602-95471-0-8
590 Prosiding Biteknologi
peningkatan kecepatan pertumbuhan embrio anggrek Vanda tricolor Lindl. pada medium diperkaya dengan ekstrak tomat
Rindang Dwiyani1), Azis Purwantoro2), Ari Indrianto3) danEndang Semiarti3),
1)Mahasiswa Program Studi Bioteknologi, Sekolah Pasca Sarjana, UGM 2)Fakultas Biologi, Universitas Gadjahmada, Yogyakarta
3)Fakultas Pertanian, Universitas Gadjahmada, Yogyakarta
ABSTRAK
Perkecambahan biji anggrek alam Vanda tricolor Lindl. mengalami hambatan diduga karena tingginya kandungan senyawa fenolik biji sehingga pertumbuhan dan perkembangan embrio terhambat. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, dilakukan penanaman biji pada medium dengan penambahan ekstrak tomat sebagai antioksidan.
Tujuan penelitian adalah mengetahui pengaruh pemberian ekstrak tomat terhadap pertumbuhan dan perkembangan embrio anggrek V. tricolor Lindl. varietas suavis forma Bali.
Bahan tanaman yang digunakan adalah buah anggrek V. tricolor forma Bali umur 5 bulan setelah penyerbukan. Perlakuan terdiri dari : 5 konsentrasi ekstrak tomat ( 50, 100, 150, 200, 250 gram l -1), 5 konsentrasi likopen (25, 50, 75, 100, 125 mg l -1) dan kontrol, 3 kali ulangan. Pengamatan dilakukan dengan menghitung jumlah protokorm (embrio tumbuh) secara periodik.
Dapat disimpulkan bahwa penambahan ekstrak tomat dapat mempercepat perkecambahan, menginduksi protokorm berwarna dan dapat menekan kematian embrio / protokorm anggrek Vanda tricolor Lindl. selama periode perkembangannya. Efek stimulan ini tidak ditemukan pada perlakuan likopen murni.
Kata kunci : Vanda tricolor Lindl., protokorm hijau, ekstrak tomat, likopen
A. Pengantar
Di Indonesia kurang lebih terdapat 5000 spesies anggrek (Irawati, 2002) dan belum sepenuhnya tereksplorasi. Salah satu anggrek alam Indonesia adalah Vanda tricolor Lindl. varietas suavis, terdapat di Jawa, Bali dan Sulawesi, dan jumlahnya di habitat asalnya sudah mulai berkurang (Gardiner, 2005).
Perkecambahan biji anggrek V. tricolor mengalami hambatan, diduga karena tingginya kadar fenolik dari biji yang bersifat toksik sehingga menghambat pertumbuhan dan perkembangangan embrio. Arditti (1991) menyebutkan pada spesies anggrek tertentu, setelah 20 hari pada media perkecambahan, sel-sel di bagian basal embrio akan membelah dan mengakumulasikan tanin.
Untuk mengatasi masalah tersebut, dilakukan penambahan ekstrak tomat pada media perkecambahan. Ekstrak buah tomat (Lycopersicon esculentum) mengandung Vitamin C, antioksidan, gula dan senyawa lainnya sehingga dapat meningkatkan perkecambahan dan pertumbuhan protokorm (Arditti and Ernst, 1983) . Penambahan likopen murni juga diuji , untuk mengetahui bagaimana efek likopen murni (tidak berada dalam buah tomat) terhadap perkecambahan dan pertumbuhan embrio.
B. Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh pemberian ekstrak tomat terhadap pertumbuhan dan perkembangan embrio anggrek V. tricolor Lindl. varietas suavis forma Bali.
ISBN 978-602-95471-0-8
Seminar Nasional Biologi XX dan Kongres PBI XIV UIN Maliki Malang 24-25 Juli 2009 591 C. Cara kerja
Penelitian berlangsung selama 4 bulan ( Desember 2008- Maret 2009) di laboratorium Kultur Jaringan Fakultas Biologi Universitas Gadjah Mada. Bahan tanaman adalah V. tricolor forma Bali dari daerah Bedugul (Bali). Buah anggrek hasil selfing (umur 5 bulan setelah penyerbukan) dipanen dan disterilisasi secara fisik dengan pembakaran, selanjutnya bijinya ditabur pada media steril yang sudah disiapkan.
Media dasar yang dipergunakan adalah media New Phalaenopsis/NP (Islam,et al., 1998) yang dimodifikasi dengan penambahan ekstrak tomat atau likopen. Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Kelompok, 11 perlakuan dan 3 ulangan. Perlakuan terdiri dari : 5 variasi konsentrasi ekstrak tomat (50, 100, 150, 200, 250 gram l-1 ), 5 variasi konsentrasi likopen murni (25, 50, 75, 100, 125 mg l-1) dan kontrol. Selanjutnya diamati perkembangan stadium embrio berdasarkan bentuk, ukuran dan warna.
Pengamatan dilakukan terhadap jumlah protokorm yang tumbuh untuk masing-masing stadium.
D. Hasil dan Pembahasan Stadium Perkembangan Embrio
Gambar 1 memperlihatkan stadium perkembangan embrio / protokorm anggrek V. tricolor forma Bali untuk biji dari buah umur 5 bulan (buah muda / immature capsule) yang diobservasi sampai umur 8 minggu. Dibedakan menjadi 6 stadium, yakni : stadium 1 (embrio dalam biji anggrek sebelum ditanam), stadium 2 (embrio membengkak/swollen, masih dengan testa), stadium 3 (testa terlepas, embrio berkembang menjadi protokorm warna putih bentuk bulat), stadium 4 (protokorm berubah menjadi warna kuning, bentuk bulat), stadium 5 (protokorm warna hijau, bentuk bulat), stadium 6 (protokorm warna hijau, bentuk memanjang, Shoot Apical Meristem/SAM muncul).
Gambar 1. Perkembangan embrio anggrek V. tricolor: :stadium 1 = embrio dalam biji anggrek sebelum ditanam; stadium 2 = embrio membengkak, masih memiliki testa; stadium 3 = embrio tidak memiliki testa, bentuk bulat atau oval; stadium 4 = ukuran embrio membesar, bentuk bulat, warna kuning; stadium 5 = ukuran embrio membesar, bentuk bulat, warna hijau; stadium 6=
Shoot Apical Meristem (SAM) terdeteksi, warna hijau. Skala = 100µm.
Menurut Arditti (1991), perkecambahan biji anggrek dimulai dengan pembengkakan biji, diikuti kemunculan embrio dari testa, sampai hilangnya testa dari biji. Dengan demikian maka biji anggrek dikatakan sudah berkecambah jika testa sudah benar-benar terlepas atau memasuki stadium 3.
Istilah protokorm diberikan untuk embrio tanpa testa, sehingga berdasarkan warna dibedakan menjadi protokorm putih (whithe protocorm), protokorm kuning (yellow protocorm), protokorm hijau (green protocorm ) (Semiarti et al, 2007).
2
1 1 3 4 5
2 3 4 5 6
ISBN 978-602-95471-0-8
592 Prosiding Biteknologi
Efek media perlakuan terhadap kecepatan pertumbuhan embrio
Tabel 1 menunjukkan perkembangan embrio pada 4 minggu setelah semai (mss).
Persentase protokorm hijau (stadium 5) belum ditemukan pada kontrol serta hampir semua perlakuan likopen, kecuali pada konsentrasi 125mg L-1 likopen, dimana ditemukan 0,04% protokorm stadium 5. Pada semua media dengan ekstrak tomat, ditemukan persentase protokorm stadium 5 sebanyak 1,06%, 1,40%, 2,05%, 2,45% dan 2,59%
berturut-turut untuk perlakuan 50 g L-1(T1), 100 g L-1(T2), 150 g L-1(T3), 200 g L-1 (T4) dan 250 g L-1 (T5), namun berbeda tidak nyata antara perlakuan T2, T3, T4 dan T5. Hasil ini menunjukkan bahwa pemberian ekstrak tomat mempercepat pertumbuhan embrio karena persentase embrio stadium 5 meningkat dengan pemberian ekstrak tomat.
Analisis kandungan tomat dengan kromatografi menunjukkan tomat mengandung unsur K yang sangat tinggi(1570ppm-Lampiran 1). Unsur K dalam media berfungsi untuk hidratasi karena mempermudah pembentukan misel (kantung air) dalam dinding sel, sehingga lebih mudah menyerap air (George dan Sherington, 1984). Penyerapan air yang lebih mudah ini, mempercepat terjadinya pembengkakan biji (swollen) yang diikuti oleh pecahnya testa dan lepasnya testa dari embrio.
Efek stimulan dari ekstrak tomat terhadap pertumbuhan embrio anggrek V.tricolor ini bertentangan dengan penelitian Monner dan Clippe (1992) yang mendapatkan bahwa ekstrak tomat yang ditambahkan pada media kultur embrio Capsella justeru menghambat pertumbuhannya. Hal ini membuktikan bahwa penambahan ekstrak bahan organik untuk kultur embrio, sangat spesifik untuk masing-masing spesies.
Tabel 1. Perkembangan embrio anggrek Vanda tricolor Lindl. pada 4 minggu setelah semai
Perlakuan Stadium perkembangan embrio
Jumlah sampel embrio
1 2 3 4 5 6
Embrio / protokorm
mati
Kontrol 52231 187
(3.57%)
4747 (90,75%)
190 (3,63%)
22 (0,42%) c
0 (0%) c
0 (0%)
85 (1,62%)e Ekstrak tomat
(g L-1 ):
50 (T1) 4146 347
(8,37%)
3438 (82,88%)
195 (4,70%)
124 (2.99%) ab
44
(1,06%) bc 0 (0%)
0 (0%) f
100 (T2) 3848 320
(8,32%)
3212 (83,47%)
158 (4.11%)
104 (2,70%) b
54
(1,40%) ab 0 (0%)
0 (0%) f
150 (T3) 5127 394
(7,68%)
4240 (82,70%)
268 (5,23%)
120 (2,34%) b
105 (2,05%) a
0 (0%)
0 (0%) f
200 (T4) 5827 415
(7,12%)
4833 (82,94%)
308 (5,29%)
128 (2,20%) b
143 (2,45%) a
0 (0%)
0 (0%) f
250(T5) 4130 271
(6,56%)
3086 (74,72%)
515 (12,47%)
151 (1,66%) a
107 (2,59%) a
0 (0%)
0 (0%) f Likopen
(g L-1):
25 (L1) 3691 374
(10,13%)
2917 (79,03)
39 (1,06%)
0 (0%) c
0 (0%) c
0 (0%)
361 (9,78%) a
50 (L2) 4151 362
(8,72%)
3353 (80,78%)
197 (4,75%)
11 (0,26%) c
0 (0%) c
0 (0%)
228 (5,49%) b
75 (l3) 4700 382
(8,13%)
3771 (80,23%)
276 (5,87%)
14 (0,30%) c
0 (0%) c
0 (0%)
257 (5,47%) c
100 (L4) 3310 264
(7,98%)
2691 81,30%)
215 (6,50%)
14 (0,42%) c
0 (0%) c
0 (0%)
126 (3,81%) d
ISBN 978-602-95471-0-8
Seminar Nasional Biologi XX dan Kongres PBI XIV UIN Maliki Malang 24-25 Juli 2009 593
125 (L5) 5288 399
(7,55%)
3831 (72,45%)
901 (17,04%)
29 (0,56%) c
2
(0,04%) c 0 (0%)
126 (2,38%) e
Signifikansi ns ns ns ** ** ns **
Keterangan: ns=non significant / berpengaruh tidak nyata, ** = berpengaruh nyata (P<0.05); nilai rata-rata pada kolom yang sama yang diikuti oleh huruf yang sama, berbeda tidak nyata dengan uji Duncan’t taraf 5%.
Pada media dengan penambahan ekstrak tomat tidak dijumpai adanya embrio mati (berwarna coklat), sementara persentase tersebut tersebut berkisar dari 2,38%
sampai 9,78% pada media dengan likopen dan 1,62% pada kontrol (Tabel 1). Hal ini menunjukkan bahwa likopen dalam buah tomat merupakan antioksidan yang berperan dalam menetralisir efek toksik senyawa fenolik yang dihasilkan embrio anggrek V.tricolor, namun hal tersebut tidak terjadi pada likopen murni.
Induksi protokorm berwarna oleh media ekstrak tomat
Pada 8 mss, seluruh perlakuan tomat sudah menghasilkan stadium 6, namun tidak demikian pada kontrol. T2 menghasilkan persentase protokorm stadium 5 dan stadium 6 tertinggi dibanding perlakuan lainnya. T4 menghasilkan persentase stadium 4 (protokorm kuning) tertinggi dan berbeda nyata dibanding perlakuan lainnya, namun protokorm stadium 5 dan 6 yang dihasilkan lebih rendah dari T2 (Tabel 2, Gambar 2).
Tabel 2. Persentase embrio berwarna pada media dengan ekstrak tomat pada 8 mss
ISBN 978-602-95471-0-8
594 Prosiding Biteknologi
Rata-rata Persentase (%)
Satdia Perlakuan
4 Kontrol 1.15 d
T1 8.70 cd
T2 22.43 bc
T3 26.72 b
T4 45.63 a
T5 18.89 bcd
5 Kontrol 0.17 c
T1 4.48 abc
T2 9.34 a
T3 7.85 ab
T4 6.04 abc
T5 7.77 ab
6 Kontrol 0.00 b
T1 0.09 b
T2 4.63 a
T3 1.09 b
T4 1.68 b
T5 0.72 b
Nilai rata-rata persentase yang diikuti oleh huruf yang sama, berbeda tidak nyata dengan uji Duncan’t taraf 5%.
Penelitian ini merupakan penelitian pendahuluan dalam rangka menyiapkan protokorm sebagai target transformasi melalui Agrobacterium tumefaciens. Jika transformasi dilakukan pada stadium 4, maka perlakuan T4 adalah yang terbaik karena tercepat dalam menyediakan protokorm untuk transformasi. Akan tetapi untuk kecepatan pertumbuhan embrio, perlakuan T2 adalah yang tercepat, karena menghasilkan protokorm stadium 5 dan 6 tertinggi pada 8 mss (Gambar 2).
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00
stadium 1 stadium 2 stadium 3 stadium 4 stadium 5 stadium 6
Persen
Kontrol T1 T2 T3 T4 T5
Gambar 2. Diagram perkembangan embrio/protokorm pada media ekstrak tomat ( 8 mss )
ISBN 978-602-95471-0-8
Seminar Nasional Biologi XX dan Kongres PBI XIV UIN Maliki Malang 24-25 Juli 2009 595 Namun secara keseluruhan dapat dikatakan bahwa pemberian ekstrak tomat mempercepat pertumbuhan dan perkembangan embrio anggrek V. Tricolor. Buah tomat yang masak (fully ripe) mengandung sitokinin dengan konsentrasi yang rendah, sitokinin dalam buah tomat berkurang seiring masaknyanya buah tomat. Dengan Amaranthus bioassay, didapatkan 10.35µg benzylaminopurin / 1000g buah tomat hijau dan 0.15 µg benzylaminopurin / 1000g buah tomat yang sudah masak merah (Desai and Chism, 2006). Neumann et al. (2009) menyebutkan bahwa fitohormon dalam konsentrasi rendah memiliki efek stimulan yang spesifik pada tanaman, sedangkan pada konsentrasi tinggi memiliki efek menghambat. Hal ini menjelaskan bahwa konsentrasi ekstrak tomat 100gL-1 memberikan hasil terbaik tehadap perkembangan embrio.
Rosati et al (2000) menyebutkan bahwa likopen merupakan senyawa prekursor untuk pembentukan ß karoten (pro vitamin A) dalam buah tomat. Likopen diubah menjadi ß karoten oleh aktifitas enzim Lycopene ß Cyclase (ß-Lyc) dalam buah tomat.
Cunningham et al. (1996) menyebutkan bahwa ß karoten merupakan komponen esensial untuk membran fotosintesis pada tanaman. Hal ini mendukung hasil yang diperoleh dalam penelitian ini, bahwa likopen dalam buah tomat dapat menginduksi protokorm hijau, namun tidak demikian halnya dengan likopen murni.
Adanya gula pada media mampu mempercepat terbentuknya kloroplast pada protokorm anggrek (Arditti, 1991). Diketahui bahwa kandungan gula dari buah tomat kultivar Arthaloka sangat tinggi, sehingga adanya kontribusi gula dari ekstrak tomat diduga menyebabkan terbentuknya protokorm hijau lebih cepat. Selain itu, Indrianto (2003) menyebutkan bahwa sitokinin mempengaruhi terbentuknya kloroplast pada kultur kalus, menjelaskan media dengan ekstrak tomat dapat menstimulasi warna hijau pada embrio.
E. Kesimpulan
Penambahan ekstrak tomat pada media kultur dapat mempercepat perkecambahan, menginduksi protokorm berwarna dan dapat menekan kematian embrio/protokorm anggrek Vanda tricolor Lindl. selama periode perkembangannya.
Efek stimulan ini tidak ditemukan pada perlakuan likopen murni.
Daftar Pustaka
Arditti, J. 1991. Fundamentals of Orchids Biology. John Willey and Sons, New York, Chichester, Brisbane, Toronto, Singapore. 691p.
Arditti, J. and Ernst, R. 1993. Micropropagation of orchids. John Wiley & Sons, Inc.
New York. 682p
Banks, D.P. 1999. Tropical Orchids of Indonesia. Periplus Edition (HK) Ltd, Singapore. 64p.
Cunningham, F.X. Jr., Pogson, B., Sun, Z., Mc.Donald, K.A., DellaPenna, D., Gantt, E.
1996. Functional analysis of the ß and Є Lycopene Cyclase enzymes of Arabidopsis reveals a mechanism for control cyclic carotenoid formation. The Plant Cell..8 : 1613-1626
Desai, N. and 1 G. W. Chism. 2006. Changes in cytokinin activity in the ripening tomato fruit. Journal of Food Science 43 (4), 1324 - 1326
Gardiner, L.M. 2005. Vanda tricolor Lindl, conservation in Java, Indonesia : Genetic and geographic structure and history. A paper in 3rd International Orchid Conservation Congress 2005.
George, E.F. and Sherrington, P.D. 1984. Plant propagation by tissue culture. Hand book and directory of commercial laboratories. Exegetics Ltd, England.
ISBN 978-602-95471-0-8
596 Prosiding Biteknologi
Indrianti, A. 2003. Kultur Jaringan Tumbuhan (Bahan Ajar). Fakultas Biologi Universitas Gadjahmada, Yogyakarta.
Islam, MO., Ichihasi, S., Matsui, S. 1998. Control of growth and development of protokorm like body derived from callus by carbon sources in Phalaenopsis.
Plant Biotechnol 15:183-187
Monner, M. and Clippe, A. 1992. Effect of plant extracts on development of Capsella embryos in ovules cultured in vitro. Biologia Plantarum 34(1-2):31-38
Neumann, K-H., Kumar, A., Imani, J. 2009. Plant Cell and Tissue Culture- A Tool in Biotechnology, Basics and Application. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
333p.
Rosati, C., Aquilani, R., Dharmapuri, S., Pallara, P., Marusic, C., Tavazza, R., Bouvier, F., Camara, B., and Giuliano, G. 2000. Metabolic engineering of beta- carotene and lycopene content in tomato fruit. The Plant Journal 24 (3): 413- 419
Semiarti, E., Ari Indrianto, A. Purwantoro, S. Isminingsih, N. Suseno, T. Ishikawa, Y.
Yoshioka, Y. Machida, and C. Machida. 2007. Agrobacterium-mediated transformation of the wild orchid species Phalaenopsis amabilis. Plant Biotechnol. 24: 265-272
Lampiran 1. Hasil analisis kandungan buah tomat yang digunakan dalam penelitian (per 100 g ekstrak tomat kultivar Arthaloka) *
Macam Analisis Hasil analisis
Kadar air (%) 95.35
Kadar abu (%) 0.31
Lemak (%) 0.47
Protein (%) 1.78
Serat kasar (%) 1.05
Protein telarut (%) 1.46
Gula reduksi (%) 3.39
Gula total (%) 3.70
pH 4.34
Vitamin C (mg/100g) 42.52
Antioksidan (DPPH) 23.75
Karoten total (mg/100g) 1837.20
P2O5 (mg/100g) 132.02
Mg (ppm) 80.57
Mn (ppm) 0.31
Na (ppm) 90.22
K (ppm) 1570.24
* Dikerjakan oleh Laboratorium Uji Teknologi Pangan dan Hasil Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Gadjahmada (2008)
