TINJAUAN PUSTAKA
Karakteristik dan Manfaat Semangka
Semangka (Citrullus vulgaris L) diperkirakan berasal dari daerah kering tropis dan sub tropis Afrika. Karena termasuk tanaman tropis, maka sinar matahari mutlak diperlukan dalam budidaya semangka agar produksi optimal. Semangka termasuk ke dalam keluarga Cucurbitaceae, satu keluarga dengan melon, mentimun, dan labu. Semangka merupakan tanaman semusim, tumbuh merambat hingga panjangnya mencapai 3-5 meter (Cahyono, 1996).
Tanaman semangka bersifat menjalar, dengan batang membulat, kecil, panjang, dan seluruh permukaan tubuhnya tertutup bulu-bulu halus. Daunnya lebar menjari. Bunga berumah satu (monoceous), tetapi berkelamin satu (unisekual). Bunga jantan berbentuk terompet dan bunga betina mempunyai bakal buah yang bulat sebesar kelereng di bagian bawah mahkotanya. Jumlah bunga jantan lebih banyak dari bunga betina, biasanya dengan perbandingan 1 banding 5. Penyerbukan bunga alami terjadi secara silang (crossing) oleh lebah madu, lalat hijau, atau serangga perantara lainnya. Biasanya tanaman berbunga 45-60 hari setelah tanam (Sunarjo, 1998). Ada pula semangka yang memiliki bunga hermafrodite dan monoceous pada beberapa varietas (Kalie, 2004).
Ukuran buah didasarkan kepada beratnya, buah berukuran besar bila beratnya lebih dari 4 kg, buah berukuran sedang bila beratnya antara 2-4 kg, dan buah dikatakan kecil bila beratnya kurang dari 2 kg. Bentuk buah semangka terdiri dari bulat, oblong, dan oval (Suryo, 2007). Warna daging buah terdiri dari merah tua, jingga, merah jambu, kuning, dan putih tergantung varietasnya. Warna daging yang merah disebabkan oleh pigmen likopen, kuning terutama dari karoten dan xantofil (Rubatzky et al., 1999)
Buah semangka merupakan buah yang digemari segala lapisan masyarakat karena rasanya yang segar (Sunarjo, 1996). Apalagi buah semangka tanpa biji, buah ini banyak disukai orang karena menambah kenyamanan saat menyantapnya. Saat ini semangka hibrida (berbiji dan tidak berbiji) juga makin diminati para petani karena memiliki beberapa keunggulan, seperti produksi tinggi, rasa yang
lebih manis, tahan hama dan penyakit, serta disukai banyak konsumen (Cahyono, 1996).
Semangka yang matang sering dimakan segar sebagai buah meja atau makanan pencuci mulut (Sunarjo, 1996). Kalie (2004) menambahkan bahwa buah yang masih muda dapat dibuat sayur. Kulit buahnya dapat dibuat acar. Bijinya mengandung protein dan lemak cukup tinggi sekitar 30-40% sehingga rasanya gurih bila dijadikan kuaci (makanan kecil yang rasanya gurih dan asin).
Semangka diketahui mengandung zat-zat tertentu yang dapat membunuh sel-sel kanker. Profesor Masatoshi Yamazaki dari Universitas Tokyo memaparkan hasil temuannya. Semangka, pisang, dan rumput laut mengandung zat-zat yang dapat menstimulir phagocyte. Phagocyte adalah suatu sel darah merah yang mampu melindungi sistem darah dari infeksi dengan cara menyerap mikroba untuk mematikan sel-sel penyebab penyakit kanker. Manfaat semangka yang lain adalah dapat berfungsi sebagai diuretik karena kandungan kalori semangka yang sangat rendah. Semangka juga mengandung pigmen karotenoid jenis flavonoid yang menyebabkan warna merah atau kuning. Flavonoid dapat pula berperan sebagai anti alergi. Selain itu, buah semangka juga mengandung vitamin dan mineral (Prajnanta, 2003).
Jenis-Jenis Semangka
Saat ini di pasaran telah banyak jenis semangka yang beredar baik lokal maupun impor (hibrida). Semangka hibrida terbagi menjadi semangka hibrida haploid (berbiji) dan semangka hibrida triploid (tanpa biji). Varietas semangka hibrida berbiji contohnya Farmers Giant, New Dragon, South Crimson, Grand Baby, dan masih banyak lagi. Sedangkan semangka hibrida tanpa biji seperti Quality, Sky Bell, Orchid Sweet, Farmers wonderful, dan Fengshan No. 1. Pada umumnya benih-benih semangka hibrida tersebut masih impor dari negara-negara Jepang, Taiwan, dan Amerika (Cahyono, 1996).
Semangka lokal pada umumnya berukuran kecil, rasanya kurang manis, dan banyak mengandung biji. Semangka lokal yang dibudidayakan diantaranya Sengkaling, Bojonegoro, dan semangka hitam dari Pasuruan (Kalie, 1993). Sunarjo (1998) menambahkan bahwa di Indonesia, tanaman semangka banyak
dibudidayakan secara komersial di Indramayu, Cirebon (setelah panen padi), Madiun, Klaten, Madura, Malang, Lombok, dan sebagainya.
Semangka Tanpa Biji
Semangka hibrida adalah semangka yang dihasilkan dari persilangan dua galur murni atau lebih. Kedua induk tersebut memiliki keunggulannya masing-masing. Dari hasil persilangan tersebut akan menghasilkan varietas baru yang hibrid (benih F1) (Kalie, 2004). Sedangkan semangka hibrida triploid (tanpa biji), dihasilkan dari persilangan antara induk betina tetraploid (4x) dengan induk jantan diploid (2x) yang normal. Induk betina tetraploid dihasilkan dengan perlakuan kolkisin terlebih dahulu. Setelah itu benih akan mengalami poliploidi (tetraploid). Persilangan antara tanaman tetraploid (betina) dan diploid/normal (jantan) akan menghasilkan keturunan triploid. Tanaman triploid tersebut adalah tanaman yang menghasilkan semangka tanpa biji/seedless (Cahyono, 1996).
Gambar 1. Skema Tahap Pembuatan Semangka Tanpa Biji
Teknik menghasilkan semangka tanpa biji dengan larutan kolkisin di atas merupakan salah satu cara mutasi buatan yang menginduksi poliploidi secara kimia. Cara lain menginduksi poliploidi adalah dengan pemberian panas. Teknik ini memiliki tingkat keberhasilan lebih rendah dibandingkan mutasi menggunakan
Semangka diploid diberi perlakuan kolkisin 0.2 - 0.4% Semangka tetraploid 2n = 4x = 44 Semangka diploid 2n = 2x = 22 Gamet semangka tetraploid n = 2x = 22 Gamet semangka diploid n = x = 11 Semangka triploid 2n = 3x = 33 (Tanpa biji)
perlakuan perendaman kolkisin (Brewbaker, 1983). Selain itu, waktu yang dibutuhkan lebih singkat pada kolkisin. Sehingga dalam tahap menghasilkan semangka tanpa biji, digunakan kolkisin untuk menginduksi poliploidi.
Penggandaan Kromosom dan Mutasi
Brewbaker (1983) menyatakan, evolusi tanaman tingkat tinggi berlangsung dengan bertambahnya jumlah kromosom sebagai hasil poliploidi, hal tersebut merata terdapat pada golongan lumut, paku-pakuan, dan tanaman berbunga. Salah satu sumber keragaman dalam pemuliaan tanaman adalah dari perubahan jumlah kromosom. Suatu organisme yang memiliki lebih dari dua set kromosom atau genom dalam sel-sel somatiknya biasa disebut poliploidi (Poespodarsono, 1998). Poliploidi adalah perubahan satu set kromosom lengkap. Tanaman pada umumnya memiliki jumlah kromosom 2x, namun karena beberapa sebab ada pula tanaman yang memiliki jumlah kromosom haploid (x) atau triploid (3x), tetraploid (4x), dan seterusnya.
Terdapat beberapa cara untuk menggandakan jumlah kromosom (poliploidi) sebagai sumber keragaman genetik. Salah satu caranya melalui mutasi. Mutasi adalah perubahan dalam struktur gen baik terjadi secara spontan atau buatan menggunakan agensia fisik atau kimia (Nasir, 2001). Mutasi alami berlangsung dalam jangka waktu yang lama (Brewbaker, 1983). Mutagen kimia terdiri dari agen alkilasi yang merupakan bahan kimia yang sangat kuat dan banyak digunakan dalam pemuliaan dengan cara mutasi, serta ada bahan lain seperti basa Nitzchia, peroksida, dan alkaloid tertentu seperti kolkisin yang memiliki sifat-sifat mutagenik. Metode penggandaan kromosom ini sangat penting dalam ilmu pemuliaan tanaman.
Kolkisin
Salah satu alkaloid yang sering dijumpai adalah kolkisin. Menurut Eigsti dan Dustin (1957) kolkisin adalah suatu senyawa yang diekstrak dari umbi dan biji tanaman krokus (Colchicum autumnale). Rumus kimia kolkisin adalah C22H25O6N dan struktur kimia kolkisin adalah :
Gambar 2. Struktur Molekul Kolkisin Murni
Sejak ditemukan senyawa sejenis alkaloida bernama kolkisin yang dapat mengandakan kromosom pada tahun 1937, banyak pemulia yang tertarik untuk mendapatkan tetraploid secara buatan. Tehnik pembenihan semangka tanpa biji menggunakan kolkisin, ditemukan pertama kali oleh pemulia tanaman berkebangsaan Jepang, Prof. Dr. Hitoshi Kihara (Allard 1989; Kalie, 2004).
Eigsti dan Dustin (1957) menyatakan bahwa pemberian kolkisin mengakibatkan tidak terbentuknya benang pengikat kromosom yang akan menarik kromosom ke kutub sel pada proses pembelahan sel. Sehingga sel tidak membelah dan menimbulkan poliploidi. Hartl et al (1987) menambahkan bahwa kolkisin memiliki kemampuan untuk melipatgandakan jumlah kromosom. Larutan kolkisin yang diberikan pada titik tumbuh kecambah tanaman akan menyebabkan kromosom mengganda. Sebab, pemberian kolkisin terhadap sel yang sedang membelah mengakibatkan kegagalan pembentukan dinding sel baru. Akibatnya, kromosom yang mengganda pada proses pembelahan sel tetap berada di sel induk karena sel anaknya tidak terbentuk.
Kolkisin mempunyai pengaruh yang istimewa dalam menghentikan aktivitas benang-benang pengikat kromosom (spindle), sehingga kromosom yang sudah membelah tidak memisahkan diri dalam anafase dari pembelahan sel hewan maupun tanaman. Senyawa ini juga ampuh dalam menyembuhkan penyakit gout. Dengan terhentinya proses pemisahan dalam metafase, maka pemberian kolkisin ini menyebabkan jumlah kromosom di dalam sel menjadi dobel. Penggunaan kolkisin untuk membentuk poliploidi telah diterapkan pada ratusan spesies tanaman dan beberapa spesies hewan (Brewbaker, 1983).
Ada beberapa cara penerapan perlakuan kolkisin, tergantung pada tujuan penelitian, peralatan, dan jenis tanaman. Diantaranya adalah metode imersi biji (seed immersion), metode tetes pada jaringan meristem ujung, metode imersi stek,
metode in vitro, dan metode penyuntikan (injection). Penerapan kolkisin pada semangka ialah dengan metode imersi biji, yaitu suatu metode perendaman benih dalam suatu cawan petri yang telah dilapisi tissue atau kapas. Biji diusahakan tidak terendam seluruhnya agar biji dapat memperoleh oksigen dengan baik (Syukur, 2002).
Teknik perakitan semangka tanpa biji menggunakan kolkisin dalam proses pembentukannya. Caranya adalah benih yang menjadi tetua betina semangka triploid harus digandakan terlebih dahulu dengan merendam benih di dalam larutan kolkisin agar menjadi tetraploid. Persilangan antara semangka tetraploid sebagai induk betina dengan semangka diploid akan menghasilkan benih semangka triploid (Kalie, 2004). Benih semangka triploid ini bila ditanam akan menghasilkan semangka tanpa biji. Proses ini harus diulang setiap kali akan menghasilkan semangka tanpa biji. Karena, semangka tanpa biji (triploid) tidak mempunyai benih yang fertil untuk ditanam kembali.
Tingkat keberhasilan pengaruh kolkisin untuk menghasilkan tanaman semangka tetraploid umumnya berkisar 10-20% (Prajnanta, 1999). Kolkisin akan efektif apabila diteteskan atau direndam pada saat sel membelah. Sebab, kolkisin akan diserap oleh sel dan mempengaruhi pembelahan sel yang sedang berlangsung. Penetesan ini sebaiknya dilakukan pada pagi atau sore hari. Yaitu pada saat suhu udara rendah dan kelembaban tinggi. Hal ini dilakukan karena sifat kolkisin yang mudah menguap (Kalie, 2004). Perendaman dengan air sebelum perlakuan perendaman dengan larutan kolkisin akan lebih mengefektifkan pemberian kolkisin, sebab sel-sel benih sudah berimbibisi terlebih dahulu. Dengan demikian, benih lebih mudah menerima pengaruh kolkisin. Benih semangka yang akan digandakan sebaiknya juga direndam dahulu dalam larutan fungisida agar tidak terkontaminasi penyakit (Priadi et al., 2005).
Cara lain menginduksi poliploidi adalah menggunakan Nitrogen-oxida dan pemberian panas. Namun hasilnya lebih rendah jika dibandingkan dengan kolkisin (Brewbaker, 1983). Zat kimia lain yang dapat menginduksi poliploidi yaitu asenaften, kloralhidrat, sulfanilamid, etil-merkuri-klorid, dan heksaklorosik- loheksan. Akan tetapi zat-zat tersebut hanya larut dalam gliserol, tidak seperti kolkisin yang dengan mudah dapat larut dalam air (Suryo, 2007).
Tetraploid
Poliploidi atau penggandaan kromosom dibedakan menjadi autopoliploid dan allopoliploid. Autopliploid adalah apabila genom yang sama mengalami kelipatan (n1 + n1), contohnya triploid dan tetraploid. Allopoliploid adalah apabila genom–genom yang berbeda berkumpul melalui hibridisasi (m1 + m2), contohnya persilangan Nicotiana tabacum (2n = 48) dengan N. glutinosa (2n = 24) menghasilkan N. digluta (2n = 72). Tetraploid juga dibedakan menjadi autotetraploid dan allopoliploid. Tumbuhan autotetraploid didapat dari penggandaan jumlah kromosomnya dengan pemberian perlakuan seperti kolkisin. Tumbuhan allotetraploid adalah tumbuhan tetraploid yang didapat dengan persilangan antar spesis atau genus (Suryo, 2007).
Perlakuan perendaman benih mentimun dalam kolkisin berpengaruh terhadap bentuk morfologi tanaman tetraploidnya, seperti daun dan ukuran biji yang lebih besar (Smith et al, 1973). Sifat-sifat umum dari tanaman tetraploid diantaranya tanaman tampak lebih kekar tetapi kurang tahan terhadap perubahan lingkungan serta serangan hama dan penyakit tanaman. Daun-daun ukurannya lebih besar dan warnanya lebih hijau. Sel-sel epidermis daun dan stomata mempunyai ukuran lebih besar dibandingkan dengan tanaman diploid. Akan tetapi sel-sel penutup ukurannya lebih besar, sehingga jumlah stomata dalam satuan luas jaringan epidermis daun menjadi berkurang (Suryo, 2007).
Stoma (jamak = stomata) adalah celah dalam epidermis yang dibatasi oleh dua sel epidermis yang khusus, yakni sel penutup. Famili Cucurbitaceae memiliki jenis stomata anomositik atau Ranunculaceae. Pada jenis ini, sel penutup dikelilingi oleh sejumlah sel yang tidak berbeda ukuran dan bentuknya dari sel epidermis lainnya. Jenis-jenis stomata lain diantaranya anisositik (Cruciferae), parasitik (Rubiceae), dan diasitik (Caryophyllaceae). Jumlah stomata beragam pada daun tumbuhan yang sama dan juga pada daerah daun yang sama (Hidayat, 1995).
