565 | P a g e
INDUKSI POLIPLOIDI TUMBUHAN
Rhodomyrtus
tomentosa
(Aiton) Hassk. ASAL GUNUNG
TANDIKAT SUMATERA BARAT
MENGGUNAKAN ORYZALIN
Suluh Normasiwi dan Yati Nurlaeni
UPT Balai Konservasi Tumbuhan Kebun Raya Cibodas – LIPI PO BOX SDL 19 Cipanas, Cianjur, Jawa Barat, Indonesia 43253
ABSTRAK
Tumbuhan karamunting (Rhodomyrtus tomentosa (Aiton) Hassk.) merupakan tumbuhan asli Asia yang memiliki cakupan agroklimat luas mulai dari pesisir pantai hingga ketinggian 2400 mdpl. Persebarannya di Indonesia dari Sumatera hingga Sulawesi. Tumbuhan ini mempunyai potensi sebagai tanaman hias karena pembungaannya yang banyak dan menarik, selain itu bisa dimanfaatkan sebagai tanaman pangan karena buahnya enak dimakan. Pada pemanfaatannya sebagai bahan pangan alternatif buah, diperlukan peningkatan kualitas tanaman agar menjadi tanaman berpotensi yang dapat dibudidayakan secara baik oleh manusia. Salah satu caranya adalah dengan induksi mutasi melalui poliploidi. Oryzalin mampu menginduksi tingkat ploidi pada tumbuhan dan memperluas keragaman genetiknya. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh konsentrasi oryzalin terhadap tingkat ploidi tanaman, memperluas keragaman genetik tanaman dengan cara penggandaan kromosom, dan potensinya untuk mendapatkan tanaman poliploid. Penelitian dilaksanakan di Rumah Kaca UPT Balai Konservasi Tumbuhan Kebun Raya Cibodas, pada bulan Juni 2013 sampai dengan Juni 2014. Kecambah karamunting yang telah berdaun kotiledon ditetesi larutan Oryzalin (suspensi oryzalin dan agar) 0 µM; 10 µM; 20 µM; 30µM; 40µM; 50µM; selama 24 jam. Oryzalin mempengaruhi pertumbuhan karamunting yang diberi perlakuan. Hasil penelitian perlakuan oryzalin pada konsentrasi tinggi menurunkan daya hidup tanaman karamunting Pada beberapa tanaman karamunting yang telah ditetesi larutan oryzalin berpotensi poliploid terlihat pada bentuk variasi khimer, daun yang lebih hijau, lebih tebal dan bergelombang, batang memendek, dan pertumbuhan tanaman menjadi lebih lambat.
Kata Kunci: Rhodomyrtus tomentosa (Aiton) Hassk., induksi, poliplodi, Oryzalin
PENDAHULUAN
Indonesia merupakan negara tropis yang memiliki hutan alam dengan keanekaragaman hayati tinggi, termasuk jenis-jenis pohon dan tumbuhan yang berpotensi sebagai tanaman industri, obat-obatan, hias serta tanaman pangan. Hutan pegunungan Sumatera, seperti Gunung Tandikat di Sumatera Barat, menyimpan kekayaan hayati yang lebih besar dari tempat lainnya didunia, sehingga eksplorasi tumbuhan berpotensi di wilayah tersebut berpeluang tinggi.
Salah satu tumbuhan berpotensi yang ditemukan menarik di Gunung Tandikat adalah Karamunting (Rhodomyrtus tomentosa (Aiton) Hassk.). Tumbuhan asli Asia Selatan dan Asia Tenggara ini memiliki cakupan agroklimat yang luas mulai dari pesisir pantai hingga ketinggian 2400 mdpl. Persebarannya di Indonesia meliputi
566 | P a g e
Sumatera hingga Sulawesi. Jenis ini biasa dipakai sebagai tanaman pencegah kebakaran hutan di Himalaya. Tumbuhan ini mempunyai potensi sebagai tanaman hias karena perbungaannya yang banyak dan menarik. Buahnya berbentuk berry berwarna ungu gelap, berdiameter sampai dengan 1.3 cm dan rasanya manis (Haselwood dan Motter, 1983) sekaligus berpotensi sebagai tanaman pangan alternatif buah karena buahnya yang enak dimakan.
Seringkali tumbuhan yang ditemukan di alam dalam pengembangannya diperlukan peningkatan kualitas tanaman agar dapat menjadi tanaman berpotensi yang dapat dibudidayakan dan dimanfaatkan secara baik oleh manusia (pemuliaan tanaman). Peningkatan kualitas tanaman dilakukan dengan memperbesar sumber keragaman genetik yang berguna untuk perbaikan sifat tanaman. Salah satu caranya adalah dengan induksi mutasi melalui poliploidi. Peningkatan plodi dapat mempengaruhi kemampuan persilangan, menghasilkan tanaman hibrida yang fertil, vigor dan ekspresi gen.
Poliploidi dapat diperoleh dengan pemberian mutagen kimia yaitu oryzalin. Oryzalin dinitroaniline (3,5-dinitro-N4,N4-dipropylsufabilamide) merupakan herbisida yang efektif sebagai agen pengganda kromosom dan memiliki tingkat toksisitas yang lebih rendah dibandingkan kolkisin (Kermani et al., 2003; Dunn et al., 2007). Oryzalin menghambat polimerase mikrotubulus dan menarik mitosis ke tengah pada tahap metafase sehingga mencegah kromosom yang tereplikasi untuk memisah menjadi sel anak (Jones et al., 2008). Penggunaan oryzalin sebagai agen poliploid lebih efektif, hanya membutuhkan dosis rendah dan lebih spesifik untuk mengikat tubulin pada material tanaman dibandingkan dengan kolkisin (Tyul, 1992). Oryzalin mampu menginduksi tingkat ploidi pada tumbuhan dan memperluas keragaman genetiknya.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh konsentrasi oryzalin terhadap tingkat ploidi tanaman, memperluas keragaman genetik tanaman dengan cara penggandaan kromosom, dan potensinya untuk mendapatkan tanaman poliploid.
METODOLOGI
Penelitian dilakukan di Rumah Kaca Penelitian UPT Balai Konservasi Tumbuhan Kebun Raya Cibodas (KRC) – LIPI pada Juni 2013 sampai dengan Juni 2014. Material tumbuhan berupa biji diperoleh dari hasil eksplorasi di Gunung Tandikat, Sumatera Barat pada Maret 2013. Biji karamunting yang telah dibersihkan dari sisa-sisa buah dikecambahkan dalam pot tray, setelah berkecambah dan muncul daun kotiledonnya tanaman siap diberikan perlakuan. Tanaman diberi perlakuan oryzalin dengan lima taraf konsentrasi yang berbeda dan satu kontrol yaitu 0 µM; 10 µM; 20 µM; 30µM; 40µM; 50µM. Oryzalin disuspensikan dalam media agar 5.5 g/L pada suhu 50⁰C hingga menjadi konsistensi oryzalin, kemudian
567 | P a g e diteteskan pada pucuk daun kotiledon sebanyak 2-4 µL saat suhu konsistensi oryzalin 40⁰C (Jones et al., 2008). Perlakuan Oryzalin dipertahankan selama 24 jam kemudian dibilas dengan air. Penelitian menggunakan Rancangan Acak Lengkap dengan 10 ulangan dan tiap ulangan dengan 2 unit tanaman. Pengamatan dilakukan terhadap parameter daya tahan hidup tanaman, jumlah daun, dan tinggi tanaman. Tanaman yang potensial poliploid diamati penampakan habitus tanaman secara kualitatif dibandingkan dengan tanaman kontrol. Data dianalisa dengan sidik ragam dengan signifikansi 5%, bila terdapat beda nyata dilanjutkan uji Beda Nyata Terkecil (BNT 5%).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Oryzalin dan kolkisin merupakan mutagen kimia yang paling dikenal dalam kegiatan hortikultur sebagai penghambat mitosis (mitotic inhibitor) untuk menginduksi poliploidi. Dalam perannya sebagai mitotic inhibitor yang hanya dapat berpengaruh aktif dalam pemisahan sel, maka kontak langsung dengan jaringan meristem apikal aktif menjadi hal penting dalam induksi poliploid menggunakan mutagen kimia ini.
Pemberian oryzalin dalam media konsistensi agar pada pucuk daun kotiledon adalah salah satu cara yang efektif menginduksi poliploid menggunakan oryzalin. Jones, et al. (2008) dalam penelitiannya induksi polipoidi Rhododendron, menggunakan konsistensi agar sebagai media yang efektif untuk mengaplikasikan oryzalin pada tunas apikal semaian Rhododendron. Konsistensi agar diteteskan di pucuk daun kotiledon dan dibiarkan memadat memenuhi pucuk tunas memungkinkan terjadinya kontak langsung antara oryzalin dengan jaringan meristem yang terdapat pada pucuk tunas. Penelitian yang dilakukan Contreras et al. (2010) juga mengembangkan allotetraploid Rhododendron ‗Fragrant Affinity‘
dengan pemberian 150 µM oryzalin pada ujung tunas aktif selama 24 jam.
Tabel 1. Pengaruh Perlakuan Oryzalin terhadap Pertumbuhan Tanaman Karamunting
Konsentrasi Oryzalin µM Daya Hidup Tanaman Tinggi Tanaman Jumlah Daun 0 (Kontrol) 67,48 a 11,03 ab 7,55 a 10 64,47 ab 9,40 b 7,00 a 20 53,71 b 11,05 ab 7,05 a 30 70,92 a 9,70 ab 7,4 a 40 53,35 b 12,00 a 7,05 a 50 59,51 ab 12,00 a 7,15 a
Keterangan: Angka-angka yang diikuti oleh huruf yang sama dalam satu kolom tidak berbeda nyata pada tingkat 5 % BNT.
Pengaruh awal dari perlakuan oryzalin pada semaian karamunting ditunjukkan parameter daya tahan hidup tanaman. Berdasarkan pengamatan (Tabel.1) diketahui bahwa daya hidup bibit karamunting yang telah diberikan perlakuan oryzalin
568 | P a g e
mengalami penurunan seiring tingginya konsentrasi perlakuan oryzalin. Pada perlakuan oryzalin 20 µM dan 40 µM tanaman memiliki daya hidup rendah dan berbeda nyata dengan kontrol. Hal ini diduga karena adanya gangguan fisiologis pada bibit yang diberi perlakuan oryzalin. Permadi et al., (1991) berpendapat bahwa pada induksi poliploid sering kali terjadi efek kerusakan fisiologis pada generasi pertama seperti terganggunya pertumbuhan tanaman menjadi lebih lambat. Pada penelitian ini diduga terjadi efek toksisitas oryzalin yang menyebabkan bibit tidak dapat berkembang maupun mati. Sementara pada konsentrasi oryzalin 30 µM justru daya hidup paling tinggi meskipun dalam analisis data lanjutan BNT 5% tidak terdapat perbedaan nyata dengan kontrol. Hal ini dapat disebabkan oleh kurang optimalnya konsistensi agar yang mengenai jaringan meristem pada pucuk apikal tanaman sehingga tidak mempengaruhi daya hidup tanaman.
Hasil analisis varian pada parameter tinggi tanaman menunjukkan adanya perbedaan nyata antar perlakuan tanaman yang diberi perlakuan oryzalin. Analisis lanjutan BNT 5% diketahui bahwa semakin tinggi konsentrasi oryzalin meningkatkan tinggi tanaman karamunting. Peningkatan parameter pertumbuhan tanaman juga diungkapkan dalam penelitian Sukamto et al., (2010) dengan oryzalin 10 µM dapat meningkatkan jumlah anakan, tinggi tanaman, dan diameter batang. Kuzin et al., (1986) menduga pemaparan mutagen, seperti oryzalin, terhadap tanaman menyebabkan adaptasi sel dan jaringan tanaman terhadap radikal bebas yang mengubah struktur dan fungsi sel membran sehingga terjadi peningkatan pertumbuhan. Lebih lanjut dikemukakan Kuckuck et al., (1991) bahwa secara alami penampakan morfologi tanaman poliploid lebih besar dari spesies diploid, seperti permukaan daun lebih luas, organ bunga lebih besar, batang lebih tebal dan tanaman menjadi lebih tinggi.
Analisa jumlah daun pada penelitian ini tidak menghasilkan perbedaan yang signifikan antar perlakuan tanaman. Jumlah daun pada semua perlakuan memiliki jumlah yang relatif sama. Perlakuan oryzalin tidak mempengaruhi jumlah daun tanaman karamunting.
Selanjutnya pengamatan dilakukan terhadap perubahan morfologi yang diakibatkan pemberian oryzalin pada tanaman. Berdasarkan hasil pengamatan secara kualitatif diketahui bahwa perlakuan oryzalin memberikan pengaruh perubahan bentuk morfologi tunas yang tumbuh setelah pemberian oryzalin. Perubahan bentuk tersebut berupa bentuk daun yang menebal, lebih hijau, keriting, batang memendek dan pertumbuhan lebih lambat jika dibandingkan dengan tanaman kontrol. Dunn et al., (2007) menyatakan bahwa ukuran daun dan ketebalan batang dapat menjadi indikator fenotipik terbaik poliploidi di tahap awal.
569 | P a g e
(a) (b) (c) (d) (e) (f)
Gambar 1. Tanaman pada 4 Bulan Setelah Perlakuan oryzalin
(a) 0µM (kontrol), (b) Rhodomytus pada konsentrasi10µM, (c) Rhodomytus pada konsentrasi 20µM, (d) Rhodomytus pada konsentrasi 30µM, (e) Rhodomytus pada konsentrasi 40µM,
(f)Rhodomytus pada konsentrasi 50µM.
Variasi fenotipik yang ditimbulkan oleh perubahan morfologi tanaman yang diberi perlakuan oryzalin sebesar 20% dibandingkan dengan tanaman kontrol yaitu pada perlakuan oryzalin 10 µM, 40 µM, dan 50 µM. Sementara pada perlakuan oryzalin 20 µM sebesar 10% dan perlakuan oryzalin 30 µM sebesar 5%.
Gambar 2. Pengaruh oryzalin terhadap variasi fenotip tanaman Rhodomyrtus tomentosa
Bentuk-bentuk variasi fenotip pada karamunting menunjukkan adanya khimer
pada tanaman yang diberi perlakuan. Khimer merupakan mozaik genetik yang terdapat dalam sel pada jaringan meristem pucuk yang kemudian berkembang serta memberikan fenotip atau penampilan yang berlainan (Mangoendidjojo, 2003). Diduga khimer yang terjadi pada perlakuan ini adalah khimer poliploidi.
Adanya variasi fenotip antara satu individu dengan individu lainnya dalam perlakuan dapat berbeda, tidak semua individu tanaman yang diberi perlakuan terjadi variasi fenotip. Variasi fenotip dapat terjadi pada hampir seluruh bagian tanaman namun dapat pula terjadi hanya beberapa bagian organ saja (Gambar 2.). Dari kenyataan tersebut dapat diketahui bahwa oryzalin yang diberikan pada setiap individu tanaman tidak mempengaruhi semua sel tanaman, tetapi hanya sebagian sel saja. Pengaruh yang berbeda pada sel-sel tanaman dikarenakan mutagen kimia
570 | P a g e
hanya efektif pada sel yang sedang aktif membelah (Hartati, 2000). Variasi yang terjadi menunjukkan bahwa aktivitas pembelahan sel antar individu tanaman tidak sama. Pada individu tanaman yang memiliki lebih banyak sel yang sedang aktif membelah pada saat pemberian oryzalin, akan mengakibatkan persentase sel termutasi lebih tinggi. Sebaliknya pada individu tanaman yang memiliki lebih sedikit sel yang sedang aktif membelah pada saat pemberian oryzalin, akan mengakibatkan hanya beberapa sel yang termutasi atau bahkan tidak mempengaruhi perubahan fenotip sama sekali.
Secara umum aplikasi perlakuan oryzalin pada konsentrasi 10 µM – 50 µM belum memberikan perubahan nyata terhadap karakter vegetatif tanaman sebagai indikasi peningkatan level ploidi. Hal ini karena tidak terdapat perbedaan nyata antar perlakuan pada sebagian besar parameter pengamatan. Namun demikian terjadi keragaman fenotipik dalam khimer pada tanaman yang diberi perlakuan dengan pengamatan secara visual.
Penilaian potensi poliploidi tanaman karamunting dalam penelitian ini masih terbatas pada pengamatan karakter vegetatif dan pengamatan visual, sementara penilaian lainnya seperti pengamatan generatif, stomata, dan kromosom belum dapat dilakukan. Namun demikian, penelitian ini dapat memberikan informasi mengenai pengaruh konsentrasi oryzalin terhadap tanaman karamunting dan tanaman berpotensi poliploidi yang disebabkan oleh perlakuan oryzalin. Penelitian ini masih terus dilanjutkan untuk mendapatkan data yang lebih menyeluruh.
KESIMPULAN
Oryzalin mempengaruhi pertumbuhan karamunting yang diberi perlakuan. Perlakuan oryzalin pada konsentrasi tinggi menurunkan daya hidup tanaman karamunting. Aplikasi konsentrasi oryzalin menghasilkan beberapa tanaman karamunting berpotensi poliploid yang terlihat pada bentuk variasi khimer, daun yang lebih hijau, lebih tebal dan bergelombang, batang memendek, dan pertumbuhan tanaman menjadi lebih lambat.
UCAPAN TERIMA KASIH
Studi ini didukung oleh kegiatan tematik UPT BKT Kebun Raya Cibodas LIPI: Konservasi Ex-Situ Tumbuhan Pengunungan: Eksplorasi dan Penelitian Flora Dataran Tinggi Basah Sumatera Tahun 2013. Ucapan terima kasih disampaikan kepada Tim Eksplorasi dan Penelitian Flora Dataran Tinggi Basah Sumatera Tahun 2013, Gunung Tandikat Sumatera Barat.
DAFTAR PUSTAKA
Contreras, R.N and John M.Ruter. 2010. Oryzalin-induced Tetraploidy in
571 | P a g e Dunn, B.L and Jon T.Lindstrom. 2007. Oryzalin-induced Chromosome Doubling in
Buddleja to Facilitate Interspecific Hybridization. Hort.Sience. 42 (6): 1326-1328.
Hartati, S. 2000. Penggunaan Colchicine dalam Penggandaan Kromosom Hasil Hibridisasi Interspesifik pada Hibiscus sp untuk Mengatasi Sterilitas F1. Tesis. Program Pascasarjana Unibraw.
Haselwood, E. L./Motter, G. G. 1983. Handbook of Hawaiian Weeds. Second edition, revised and expanded by Robert T. Hirano. University of Hawaii Press.
Jones, J.R., T.G.Ranney, and Thomas A.Eaker. 2008. A Novel Method for Inducing Polyploidy in Rhododendron Seedlings. Journal American Rhododendron Society.Summer: 130-135.
Kermani, M.J., V. Sarasan, A.V. Roberts, K. Yokoya, J. Wentworth, and V.K. Sieber. 2003. Oryzalin-induced Chromosome Doubling in Rosa and Its Effect on Plant Morphology and Pollen Viability. Theor. and Applied Genetics 107(7): pp.1195-1200.
Kuckuck, H., Kobabe, G. & Wenzel, G. 1991. Fundamentals of Plant Breeding. Springer-Verlag, Berlin.
Kuzin, A.M., M.E. Vagabova, MM. Vilenchik, and V.G. Gogvadze. 1986. Stimulation of Plant Growth by Exposure to Low Level -radiation and Magnetic Field, and Their Possible Mechanism of Action. Environmental and Experimental Botany 26(2):163-167.
Mangoendidjojo, W. 2003. Dasar-Dasar Pemuliaan Tanaman. Penerbit Kanisius. Yogyakarta.
Permadi, A.H., R. Cahyani dan S.Syarif, 1991. Cara pembelahanumbi, lama perendaman dan konsentrasi kolkisin pada poliploidisasi bawang merah. Sumenep. Zuriat 2 (2) : 17 - 26.
Sukamto, L.A., Fajarudin Ahmad, Albertus Wawo. 2010. Pengaruh Oryzalin terhadap Tingkat Ploidi Tanaman Garut (Maranta arundinacea L). Bul.Littro. 21(2): 93-102.
van Tyul, J.M., B.Meijer, and M.P van Dien. 1992. The use oryzalin as alternative for colchicine in in-vitro chromosome doubling of Lilium and Nerine. Acta Hort. 325 : 625-629.
