LAPORAN AKHIR HASIL PENELITIANHIBAH BERSAING (TAHUN PERT AM A)

UNIVERSITAS GADJAH MADATAHUN ANGGARAN 2009

SELEKSI KALUS BEBERAPA GALUR TEBU TERHADAP SALINITASSECARA IN-VITRO DAN PENGUJIANNY A SECARA MOLEKULER

DALAM RANGKA MEMPEROLEH BIBIT TEBU TAHAN SALIN:I. INDUKSI KALUS DAN PENENTUAN DOSIS PENY ARINGAN

Tim Peneliti :1. Dr. Ir. Taryono, M.Sc.2. Rani Agustina Wulandari, S.P, M.P.3. Dr. Ir. Abdul Syukur, S.U.4. Erly Yuliani, S.P.

FAKULTAS PERTANIANUNIVERSITAS GADJAH MADA

NONEMBER2009

Kode UGM/PHB/XVII/2009/1

Bidang IImu Pertanian

Tipe Penelitian Inovatif Inventif

RINGKASAN

Seleksi Kalus Beberapa Galur Tebu Terhadap Salinitas Secara In Vitro dan PengujiannyaSecaraMolekulerDalamRangkaMemperolehBibitTebuTahanSalin: .

I. Induksi Kalus dan Penentuan Dosis Penyaringan

Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh klon dan media biak pada inisiasi danproliferasi beberapa klon tebu, tanggapan kalus tebu terhadap dosis garam dan menentukandosis garam penyebab 50% kematian kalus (LD50 ). Dari penelitian ini kedepannya dapatmembantu pengembangan tebu tahan garam. Penelitian dilakAAna1csmdi LaboratoriumBudidaya Jaringan Fakultas Pertanian, Universitas Gadjah Mads, Yogyakarta.Tunas pucuk empat klon tebu yaitu BL35, PS 561, PS 851 dan PS CO digunakan sebagaieksplan. Penelitian ini terdiri dari tiga tahap yaitu 1) inisiasi kalus, 2) proliferasi, dan 3)penentuan dosis garam. Pada tahap pertama, eksplan ditanam pada media MS denganperbedaan dosis 2,4-D yaitu 2, 3, dan 4 mgll 2,4-D dan media MS dengan modifikasivitamin yaitu media MS ditambah 3 mg/l 2,4-D yang konsentrasi thiamin dalam vitaminMS ditingkat1qmm~adi 4,0 mg/l disertai tanpa adanya penambahan glisin. Tahap kedua,proliferasi dilaksanakan pada media MS dengan 1.5mg/l 2,4-D. Tahap ketiga, kalusembriogenik dipindah ke media MS dilengkapi dengan 0, 0.5, 1.0, 1.5 dan 2,0% garamNaCI murm. Setiap perlakuan diulang 2 kali dan terdiri dari 5 contoh. Penelitian inidianalisis berdasarkan Rancangan Acak Lengkap Faktorial. Sifat yang diamati meliputipersentase dan kecepatan tumbuh kalus, warna dan tekstur kalus, berat kalus, perubahanrespon kalus terhadap dosis garam, persentase kalus hidup dan LD50 setiap klon.Hasil penelitian menunjukkan bahwa terjadi interaksi antara klon dan media inisiasi padasifat keberhasilan inisiasi dan proliferasi kalus. Persentase kalus hidup dan pertumbuhankalus bcrkurang sciring denga n peningkatan dosis garam NaCl. Dosis penyebab 50%kematian kalus pada ke empat klon berurutan adalah 1.63 %, 1.65 %, 0.72 % and 1.19 %NaCl.

Kata kunci : LD50 , NaCI, in vitro, tebu tahan garam

iv

ABSTRACT

IN VITRO SELECTION OF CALLUS AND ITS MOLECULARCHARACTERISATION FOR TIlE DEVELOPMENT OF SALINITY TOLERANT

SUGRACANE CULTIVAR: I. CALLUS INDUCTION AND TIlEDETERMINATION OF SCREENING DOSAGE

The aim of this research was to study the effect of different induction medium on callusinitiation and proliferation of different sugarcane clones, the response of callussugarcane to salt dosage, and find out the 50% lethal dosage (LD50 ) of salt.The shoot tip of four clones of sugarcane BL35, PS 561, PS 851 and PS co are used asexplants. The research consist three steps, i.e. 1) calli induction, 2) proliferation, and 3)the exposure of calli to salt stress. In the first step, explants were transferred into MSmedium enriched with 2,4-D (2, 3, and 4mg/l), thiamin and glycine and MS mediumenriched with 3mgll 2,4-D and thiamin. In the second step, proliferation was conductedon medium of MS with 1.5 mg/l 2,4-D. In the third step, callus transferred into MSmedium supplemented with NaCl (0; 0.5; 1.0; 1.5 and 2.0%).The result showed that success of callus 1nitiation and proliferation depends on cloneand medium initiation. Growth of calli decreased progressively with increasing saltconcentration. The 50% lethal dose (LD50 ) of salt for each clone was 1.63%, 1.65%,0.72% and 1.19% respectively.

Key word: LDSO, NaCl, in vitro, sugarcane

v

BABI PENDAHULUAN

A. Latar BelakangTebu (Saccharum officinarum L.) merupakan tanaman rumput-rumputan

(Gramineae) yang dibudidayakan sebagai tanaman penghasil gula utama.Pengembangan gula cukup beralasan karena lebih dari setengah produksi gula duniayaitu 62% berasal dari tebu sedangkan sisanya berasal dari bit (Mubyarto et al., 1994dt.. Farid, 2003; Naidu, 1987 and Fry, 1997 cit. Agboire, 2000).

Masyarakat membutuhkan gula sebagai salah satu kebutuban pokok yang hamstersedia sehari-J1ar4 sedangkan sektor industri makanan .membutuhkan gula sebagaiperasa dan bahan pengawet alami. Hal tersebut menyebabkan kebutuhan konsumsi gulameningkat dengan laju 2,5% per tahoo. Namoo sayangnya telah terjadi penurunanproduktivitas dan rendemen karena cepatnya bergeser areal tebu sawah ke lahanmarginal.

Menyusutnya laban subur ootuk berbagai keperluan non pertanian danmeningkatnya permintaan akan basil pertanian karena bertambahnya jumlah pendUdukdan perkembangan industri pertanian perlu diarahkan ke pemanfaatan lahan marginal(Manwan et al., 1992; Suwamo et al., 1992). Perluasan areal tanam tebu ke lahan-Iahanmarginal berarti akan berhadapan dengan banyak masalah cekaman lingkungan. Salahsatu laban marginal yang mempooyai potensi ootuk. dimanfaatkan di Indonesia adalahlahan pasir pantai dan lahan yang mengandoog kadar garam tinggi (salin). Laban pasirpantai di Indonesia belum diketahui dengan pasti, tetapi kemuneJdnaJ)mencapai 39,4juta hektar (Stmarto, 2001). Sebagian lahan pasir pantai kemoogkinan besar mempooyaikadar garam tinggi. Kadar garam yang terkandoog dalam tanah-tanah salin di atasdianggap sebagai faktor yang membatasi produkstivitas tanaman tebu pada lingkungantersebut, sehingga varietas tahan terhadap cekaman salinitas harus didapat apabila lahandengan kadar garam tinggi diharapkan dapat memberi smnbangan yang nyata padapeningkatan hasil gula.

Meskipoo perakitan konvensional telah menoojukkan kemajuan pesat dalammemperbaiki sifat-sifat tanaman namoo peranannya dalam perbaikan pada sifattoleransi garam dan air dapat dikatakan masih terbatas. Perakitan klon tebu yangmampu beradaptasi pada tanah salin dapat diawali dengan seleksi keragamansomaklonaJ secara in vitro terhadap kaJus tebu.

Keragaman somaklonal telah terjadi sekurang-kurangnya pada 16 spesiestanaman, diantaranya pada tembakau, tomat, kentang, seledri, selada, bawang putih,nanas, tebu, gandum, padi, jagung, barley, flax, dan sorghum. Keragaman somaklonaldapat terjadi selama pertumbuhan dan perkembangan jaringan atau selama prosesbudidaya set (keragaman in vitro) (Sondahl et al., 1988). Pada spesies-spesies tanamanpangan penting, keragaman somaklonallebih besar daripada keragaman yang dihasilkanoleh biji, sehingga strategi pemuliaan tanaman dapat diubah dengan mendapatkankeragaman genetik yang stabil ootuk. sifat-sifat yang diinginkan menggunakankeragaman somaklonal (Zhang and Chu, 1984).

Keragaman somaklonal yang telah terbukti dapat diidentifikasi secara fenotipikakan memberi potensi yang besar dalam pengembangan program pemuliaan tanaman.Dengan keragaman genetik yang dihasilkan secara in vitro atau melalui keragamansomaklonal tersebut, maka diharapkan muncul suat baru yang tidak ditemukan padagene pool yang sudah ada (Handayati et al., 2001).

BeOOrapapenelitian telah dilakukan dengan mengkombinasikan keragamansomaklonal dan penyaringan dalam rangka memperbaiki sifat tanaman yang toleranterhadap ce1camanlingkungan. Varian-varian sel tAnamandiperoleh dari budidaya kalusyang diOOriperlakuan berbagai tekanan penyaringan salah satunya kegaraman (Short,1990). Dengan melakukan penyaringan terhadap keragaman somaklon, diharapkandapat dikembangkan tanaman bani yang memiliki keunggulan tertentu,seperti toleranterhadap kadar garam tinggi. Keragaman somaklonal adalah keragaman genetik yangdisebabkan oleh mutasi akibat ketidak stabilan genetik pada perbanyakan Idonal melaluiteknik budidaya jaringan sel, jaringan atau organ (Wattimena, 1989 cit.. Sutjahjo et al.,2004).

Kalus adalah suatu jaringan yang tersusun oleh sel-sel terdediferensiasi yangumumnya dihasilkan oleh jaringan yang luka atau budidaya jaringan pada media yangberisi auksin tertentu atau pertumbuhan aktif massa sel yang belum terdiferensiasi dantidak terorganisir yang berkembang dari jaringan luka atau budidaya jaringan yangditanam pada media dengan tambahan zat pengatur tumbuh (Anonim, 2007). Kalusdapat diinisiasi dari hampir semua bagian tanaman, tetapi organ yang berbeda akanmemberikan pembentukan ka1usyang berbeda pula (Gunawan, 1987). Faktor lain yangsangat berpengaruh terhadap pemOOntukankalus selain sumber eksplan adalah zatpengatur tumbuh yang ditambahkan pada media yang digunakan. Zat pengatur tumbuhyang sering digunakan untuk menginisiasi kalus adalah auksin dan sitokinin, denganjenis auksin dan sitokinin serta konsentrasinya akan berbeda pada setiap jenis eksplanyang digunakan.

Dalam budidaya jaringan untuk maksud pemuliaan melalui keragamansomaklonal dan seleksi varian somakIonal yang diinginkan, menginduksi terbentuknyakalus juga merupakan salah satu langkah yang penting. Melalui kalus dengan pemberianmutagen memungkinkan terbentuknya keragaman somaklonal serta penyaringan untukmendapatkan sifat-sifat yang diinginkan dengan menggunakan OOrbagai tekananpenyaringan, salah satunya dengan kadargaram berlebih kemungkinan akan mampudirakit tanaman baru yang memiliki sifat lebih baik (Khalid et al., 1989).

Sel-sel dalam kalus cenderung OOrubah sifat genotipnya dalam lingkunganmedia budidaya a1ami. Sel-sel cenderung mengalami tingkat ploidi yang lebih tinggioIeh adanya endoreduplikasi, endomitosis, dan mutagenesis oleh senyawa-senyawasintetik atau hormon. Penggunaan 2,4 D (diclorophenoxy asetic acid), NAA(naphtalen;c acetic acid), IAA (indole acetic acid) dapat menyebabkan pernbahankromosom dan kecepatan poliploidisasi (Soemartono et al., 1992).

Penggunaan NaCI sebagai tekanan penyaringan untuk memperoleh tanamanyang toleran terhadap kegaraman baik untuk percobaan di lapangan maupun seleksisecara in vitro telah dilakukan oleh beberapa peneliti. Handa et al (1982) telah

melakukan penyaringan secara in vitro menggunakan NaCl sebagai tekananpenyaringan pada tanaman tomat dan tembakau. Apabila kalus tersebut sudahmengalami tekanan penyaringan beropa salinitas, maka diharapkan akan diperolehkalus-kalusyang tahan terhadapkondisisalin akibattimbulnyakeragamansomaklonal,selanjutnya dapat dideteksi dengan menggunakanpenanda genetik sebagai buktiterjadinyaperobahangenetikpadatanamanyangtahansalinitas tersebut.

B. TujuanPenelitianDenganpenelitian ini diharapkandiperolehgalur tebu unggul barn yang tahanterhadapkondisilingkunganberkadargaramtinggi/salinmaupunkekeringan.

c. Manfaat PenelitianHasil penelitian ini dapat digunakan sebagai referensi bahan tanam bagi

masyarakat, pemerintah, maupun swasta yang ingin membudidayakan tebu di lahandengan kadar garam tinggi/salin, dengan memperbanyak gaJur tebu unggul tersebutsecara in vitro. Proses penelitian terotama metode yang digunakan dan basil penelitiantersebut dapat digunakan sebagai bahan untuk pengayaan materi kuliah MetodePemuliaan Tanaman khususnya Pengantar Bioteknologi Untuk Pemuliaan Tanamanyang berbasis pada pembelajaran berbasis penelitian dan menanamkan pola pikirpenelitian bagi mahasiswa sejak awal.