INDUKSI KALUS DAN KEMAMPUAN PEMBENTUKAN ANAKAN DARI EMPAT KULTIVAR TEBU LOKAL THAILAND (Saccharum...

1 Dianastya et al., Induksi Kalus dan Kemampuan Pembentukan Anakan....

PENDAHULUANTanaman tebu (Saccharum officinarum L.) merupakan tanaman

tahunan yang termasuk dalam keluarga Poaceae dan sukuAndropogenae. Tanaman Tebu memiliki kemampuan untuk menyimpansukrosa pada batang dengan konsentrasi yang tinggi (Singh, 2010).Tanaman tebu di budidayakan di 127 negara baik tropis maupunsubtropis dan menggunakan lahan tanaman hingga 25,4 juta ha denganproduksi 1,79 juta ton pada tahun 2011 (Joshi et al, 2013) Brazil,Thailand, Uni Eropa, Australia, dan Kuba merupakan 5 eksportirtanaman tebu terbesar (Kole, 2007). Thailand menjadi eksportir terbesarTanaman Tebu di dunia pada periode 1998/1999 dengan jumlahproduksi sekitar 50 juta ton. Tahun 2011, Thailand memproduksitanaman tebu hingga 99,5 juta m3 (Prasertsri, 2013).

Pemuliaan tanaman tebu terfokus pada hasil panen, kandungansukrosa, resistensi pada hama dan penyakit, toleransi pada stress abiotik,dan kemampuan pertumbuhan akar (Yadav dan Ahmad, 2013).Lambatnya proses multiplikasi secara konvensional menyebabkan prosespemuliaan untuk sifat unggul sulit dilakukan dan membutuhkan waktu10-14 tahun (Snyman et al, 2010).

Penggunaan bioteknologi secara in vitro memberikan peluang untukmeningkatkan kualitas tanaman tebu dengan durasi waktu yang pendek(Sengar et al., 2011). In vitro adalah istilah yang digunakan untuk kulturtanaman secara aseptik menggunakan berbagai bagian tanaman

(Neumann et al., 2009). Menurut Yadav dan Ahmad (2013) penelitiantanaman tebu secara in vitro menggunakan kalus, jaringan dan organtelah banyak dilakukan. Usaha pertumbuhan tanaman secara in vitropada berbagai kultivar tanaman tebu dibutuhkan untuk mengetahui sifatterbaik seperti pertumbuhan kalus dan kemampuan pembentukan anakanpada periode waktu yang singkat. Penelitian ini bertujuan untukmengetahui kemampuan induksi kalus, pertumbuhan tunas, dankemampuan pembentukan anakan dari empat kultivar tanaman tebulokal Thailand secara in vitro.

BAHAN & METODEWaktu dan tempat. Penelitan dilaksanakan pada 12 November 2013

12 Mei 2014 di Laboratorium Kultur Jaringan, Center for AgriculturalBitotechnology, Kasetsart University Thailand.

Persiapan. Eksplan yang digunakan berasal dari daun muda kultivarK92-80, KK3, LK95-127, K93-219. Bahan yang digunakan sebagaimedia adalah Murashige dan Skog (MS), 2,4-D, air kelapa muda,sukrosa, dan agar. Alat yang digunakan adalah tabung kultur, pH meter,microwave dan autoclave.

Pelaksanaan. Rancangan percobaan yang digunakan untuk penelitanadalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 4 perlakuan dan 10

Berkala Ilmiah PERTANIAN. Volume x, Nomor x, Bulan xxxx, hlm x-x.

INDUKSI KALUS DAN KEMAMPUAN PEMBENTUKAN ANAKAN DARI EMPATKULTIVAR TEBU LOKAL THAILAND (Saccharum officinarum) SECARA IN VITRO

Callus Induction and Tillering Capability of Four Thailand Sugarcane Cultivars (Saccharum officinarum L.) byin vitro

Arghya Narendra Dianastya1, Kacung Hariyono1* dan Sigit Soeparjono11Program Studi Agroteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Jember

Jalan Kalimantan 37, Kampus Tegal Boto, Jember 68121*E-mail : [email protected]

PERTANIAN

ABSTRACTPropagation by in vitro is needed to accommodate the growing demand of sugarcane. This study is conducted to investigate the capability of callusinduction, shoot regeneration and tiller growth of 4 Thai local sugarcane cultivars (K92-80, KK3, LK95-127, and K93-219). The callus inductionmedium is MS + 3.0mg/L of 2,4-D + 2% of sucrose + 10% (V/V) of coconut milk + 0.7 % of agar. Medium for shoot regeneration and tiller productionis MS + 10% (V/V) of coconut milk + 2% of sucrose + 0.7% agar. K92-80, KK3 and K93-219 had the highest callus induction percentage (100%). Thebest cultivar of shoot regeneration stage is LK95-127 in possession of 72,72% on percentage of shoot regeneration and an average of 5.27 number ofshoots produced. The best cultivar in the stage of tillering capability is KK3 with an average of 4.45 number of tillers produced.

Keywords: callus; tillering; sugarcane; in vitro

ABSTRAKPertumbuhan secara in vitro dibutuhkan untuk memenuhi permintaan tebu yang terus meningkat. Penelitian ini dilaksanakan untukmengetahui kemampuan induksi kalus, regenerasi tunas, dan pertumbuhan anakan dari 4 kultivar tebu lokal Thailand K92-80, KK3,LK95-127, dan K93-219. Media induksi kalus adalah MS + 2,4-D 3.0 mg/L + sukrosa 2% + air kelapa 10% (V/V) + agar 0.7%. Mediauntuk regenerasi tunas dan pertumbuhan anakan adalah MS + air kelapa 10% (V/V) + sukrosa 2% + agar 0.7%. Pada tahap induksikalus, K92-80, KK3 dan K93-219 memiliki persentase induksi kalus tertinggi (100%). Kultivar terbaik pada regenerasi tunas adalahLK95-127 yang memiliki persentase regenerasi tunas 72,72% dan rata-rata jumlah produksi tunas 5,27 . Kultivar terbaik pada tahapkemampuan anakan adalah KK3 yang memiliki rata-rata jumlah produksi anakan yang dihasilkan 4,54.

Kata kunci: kalus; anakan; tebu; in vitro

How to citate: Dianastya, AN, K Hariyono, S Soeparjono. 2015. Induksi Kalus dan Kemampuan Pembentukan Anakan dari Empat Kultivar Tebu LokalThailand (Saccharum officinarum L.) secara in vitro. Berkala Ilmiah Pertanian: xx-xx


ulangan untuk tahapan induksi kalus serta 11 ulangan untuk tahapanregenerasi tunas dan pembentukan anakan.

Sterilisasi eksplan Kultivar Tebu K92-80, KK3, LK95-127 dan K93-219 berusia 2-3 bulan dilakukan dengan cara pemotongan 20-30 cmdaun muda di bawah bagian ruas batang teratas. Bagian luar dikupas dandisisakan bagian dalam daun muda berdiamter 1-2 cm. Eksplankemudian disterilkan menggunakan 20% (v/v) dan 15% (v/v) cairanpemutih masing masing selama 10 menit dan dibilas menggunakan airsteril sebanyak 3 kali masing-masing selama 5 menit.

Induksi kalus dilakukan pada exsplan yang telah disterilisasi. Eksplandikupas hingga terlihat bagian terdalam daun muda berdiameter 2mm.Bagian terdalam daun muda dipotong dengan panjang 0,5 cm padakondisi aseptik. Media yang digunakan adalah MS (Murashige andSkoog) + 3,0 mg/l + 2% sukrosa + 10% (v/v) air kelapa muda + 0,7 agar.pH media yang digunakan adalah 5.7 dan diautoclave pada suhu 121o Cselama 15 menit. Induksi kalus dilakukan pada kondisi gelap dengansuhu 25o C 1 selama 60 hari. Kalus disubkulturkan setiap 30 hari.

Regenerasi tunas dilakukan pada kalus yang tumbuh dan tidakterkontaminasi. Kalus dipotong 0.5-1 cm dan ditranfer ke mediaregenerasi tunas. Media yang digunakan adalah MS (Murashige andSkoog) + 10% (v/v) air kelapa muda + 2% sukrosa + 0.7% agar.Eksplan dikulturkan dengan intensitas cahaya 55 mM.m-2.s-1 selama 16jam/hari dan suhu 25o C 1. Eksplant disubkulturkan setiap 30 hari.

Pembentukan anakan dilakukan pada tunas yang memiliki tinggi 2-4cm dan tidak terkontaminasi. Tunas dipisahkan masing-masing menjadi1 tunas dan ditranfer ke media pembentukan anakan. Media yangdigunakan adalah MS (Murashige and Skoog) + 10% (v/v) air kelapamuda + 2% sukrosa + 0.7% agar. Eksplan dikulturkan dengan intensitascahaya 55 mM.m-2.s-1 selama 16 jam/hari dan suhu 25o C 1. Eksplandisubkulturkan setiap 30 hari.

Variabel data. Induksi kalus. Varibel data yang diamati adalah persentase induksi

kalus. Kalus yang tumbuh dari eksplan dengan ciri remah dan warnakuning diamati dan dihitung setiap 3 minggu selama 2 bulan terhitung12 November 2013 10 Januari 2014.

Regenerasi tunas. Variabel data yang diamati adalah persentaseregenerasi tunas dari kalus ( 2 cm) dan rata-rata jumlah produksi tunas( 1 cm). Tunas yang tumbuh dikeluarkan dari tabung kultur dandipisahkan untuk dihitung jumlahnya. Data dikumpulkan setiap 1minggu selama 2 bulan terhitung 11 januari 15 Maret 2014.

Pembentukan anakan. Variabel data yang diamati saat pembentukananakan adalah rata-rata jumlah produksi anakan ( 1 cm). Anakan yangtumbuh dikeluarkan dari tabung kultur dan dipisahkan untuk dihitungjumlahnya. Data dikumpulkan setiap 2 minggu selama 2 bulan dari 15Maret 12 Mei 2014.

Analisis data. Data kuantitatif regenerasi tunas dan pembentukananakan yang diperoleh dianalisis secara statistik menggunakan ANOVAuntuk mengetahui perbedaan antar perlakuan. DMRT dengan selangkepercayaan 95% dilakukan sebagai uji lanjut.

HASILInduksi kalus. Pengamatan selama 2 bulan memperoleh hasil

kultivar K92-80, KK3 dan K93-219 memiliki persentase induksi kalus100% diikuti oleh LK95-127 dengan persentase induksi kalus 95%(Gambar 1).

Regenerasi tunas. Persentase regenerasi tunas dari kalus pada faseregenerasi tunas untuk setiap kultivar bervariasi. Kultivar LK95-127memiliki persentase regenerasi tunas tertinggi yaitu 72,72%. KultivarKK3 dan K93-219 memiliki persentase 63.63%. Sedangkan persentaseregenerasi tunas dari kalus terendah adalah kultivar K92-80 yaitu54,54% (Gambar 2). Rata-rata jumlah produksi tunas dapat dihitungpada minggu ke-6 setelah subkultur tunas dimana panjang tunas 2 cm.Selama waktu pengamatan dari minggu ke-6 sampai ke-9, kultivar

dengan rata-rata tertinggi hingga terendah adalah LK95-127, K93-219,K92-80, dan KK3 dengan pengecualian pada minggu ke-6 kultivarK92-80 memili rata-rata lebih rendah dari KK3. Pada setiap minggupengamatan, rata-rata jumlah tunas kultivar LK95-127 berbeda nyatadengan Kultivar K92-80 dan KK3, namun berbeda tidak nyata denganKultivar K93-219 (Gambar 3).

Pembentukan anakan. Terhitung mulai dari awal sub kultur anakanyaitu pada minggu ke-3 sampai minggu ke-9, Kultivar KK3 memilikirata-rata jumlah produksi anakan terbaik dan berbeda nyata terhadapKultivar K92-80, LK95-127, dan K93-219 (Gambar 4).


Gambar 3. Grafik mingguan rata-rata jumlah produksi tunas dari kalus 4 kultivartebu lokal Thailand

2,18

3,09 3,183,27

2,45

2,9 33,18

4

5 5,095,27

3,09

4,3 4,454,63

0

1

2

3

4

5

6

7

Minggu VI Minggu VII Minggu VIII Minggu IX

Rata

-Rat

a Ju

mla

h Pr

oduk

si Tu

nas

K92-80

KK3

LK95-127

K93-219

Gambar 2. Prosentase regenerasi tunas dari kalus 4 kultivar tebu lokal Thailand

54,54%63,63%

72,72%63,63%

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

90,00%

100,00%

% P

rodu

ksi T

unas

K92-80 KK3 LK95-127 K93-219

Gambar 1. Prosentase induksi kalus dari 4 kultivar tebu lokal Thailand

100% 100% 90% 100%0%

20%

40%

60%

80%

100%

%In

duks

i Kal

usK92-80 KK3 LK95-127 K93-219


PEMBAHASANDari hasil penelitian yang telah dilakukan diketahui bahwa pada

tahap induksi kalus, kultivar K92-80, KK3 dan K93-219 memilikipersentase induksi kalus 100% dan LK95-127 memiliki persentase 90%.Penggunaan bagian dalam daun muda merupakan sumber eksplanterbaik untuk induksi kalus (Gallo-Meagher et al., 2000). Bagian dalamdaun muda juga memiliki potensi untuk pembentukan kalus dan jugamenghasilkan kalus yang lebih baik (Ali et al., 2008). Penggunaan 2,4-D sebanyak 3 mg/l telah menjadi standar pada induksi kalus tanamantebu (Yadav dan Ahmad, 2013). Perbedaan induksi kalus pada setiapkultivar Tanaman Tebu yang digunakan dapat disebabkan oleh faktorendogen seperti perbedaan ekspresi gen yang mengontrol induksi kalus,yaitu gen yang berhubungan dengan auxin seperti IAA dan ABP(Nikoleava et al., 2008) (Abel et al., 1995) (Frank et al., 2000).Perbedaan persentase induksi kalus juga dipengaruhi oleh adanyaperbedaan reseptor 2,4-D. Tanaman yang memiliki reseptor 2,4-D yanglebih tinggi memiliki kemampuan pertumbuhan kalus yang lebih baik(Ali et al., 2008). LK95-127 memiliki persentase induksi kalus yanglebih rendah ketimbang kultivar lain disebabkan oleh explant yang mati.Hal tersebut dikarenakan keberhasilan induksi kalus juga dipengaruhioleh usia eksplant yang digunakan. Jaringan meristem yang tua dapatmemproduksi senyawa fenolik yang teroksidasi dan menyebabkankematian pada eksplan (Smiullah et al., 2013).

Tahapan regenerasi tunas dari kalus menghasilkan LK95-127 sebagaikultivar dengan persentase regenerasi tunas dan rata-rata jumlahproduksi tunas tertinggi, masing-masing dengan 72,72% dan 5,27.Jumlah sel meristem pada kalus dapat mempengarhuhi persentase danrata-rata regenerasi tunas dari kalus. Kalus dengan jumlah sel meristemlebih banyak dapat berdeferensiasi secara lebih baik. (Ali et al., 2008).Faktor lain yang mempengaruhi persentase dan rata-rata regenerasitunas dari kalus adalah perbedaan gen yang mengontrol jumlah hormonpada sel, kepekaan setiap kultivar pada hormon, perbedaan kompleksitasgen sitokinin dan variasi metabolisme sitokinin pada setiap kultivar(Ezhova 2003). Regenerrasi tunas menggunakan air kelapa mudasebagai Zat Pengatur Tumbuh (ZPT). Penggunaan 10% (v/v) air kelapamuda sebagai Zat Pengatur Tumbuh (ZPT) mampu menstimulasipertumbuhan daun dan menstimulasi pertumbuhan meristem lateral(Cheong et al., 2009). Senyawa terpenting yang dimiliki oleh air kelapamuda adalah sitokinin (Inpeuy et al., 2011).

Tahap pembentukan anakan menghasilkan Kultivar KK3 sebagaikultivar terbaik, dimana rata-rata jumlah produksi anakan yaitu 4,54setiap eksplan. Variasi pada rata-rata jumlah produksi anakan adalahfaktor eksogen dan endogen. Faktor endogen seperti kontrol genetik olehQuantitative Trait Loci (QTL) dan pengaruh hormon endogen sepertiIAA yang diproduksi pada meristem apikal memiliki pengaruh yangbesar. Hal tersebut dikarenakan perkembangbiakan tanaman dilakukansecara in vitro. (Assuero dan Tognetti, 2009). lebih lanjut Pribil et al.

(2007) mengatakan bahwa gen TB1 mengontrol pertumbuhan anakanpada Tanaman Tebu.

Berdasarkan penelitian dan analisis data penelitian yang telahdilakukan dapat disimpulkan bahwa Kultivar Tebu dengan persentaseinduksi kalus tertinggi adalah K92-80, KK3 dan K93-219 (100%),diikuti oleh LK95-127 (95%). Kultivar Tebu dengan persentaseregenerasi tunas tertinggi adalah K95-127 (72,72%) dan Kultivar Tebudengan rata-rata regenerasi tunas tertinggi adalah LK95-127 (5.27),diikuti oleh K93-219 (4.63), K92-80 (3.27) dan KK3 (3.18). KultivarTebu dengan tata-rata jumlah produksi anakan tertinggi adalah KK3(4.54), diikuti oleh K93-219 (3.00), K92-80 (2.90) dan LK95-127(2.72).

UCAPAN TERIMA KASIHUcapan terima kasih diberikan kepada Fakultas Pertanian

Universitas Jember atas bantuan dana pendidikan dengan namaProgram Beasiswa Unggulan tahun 2011. Penelitian dilaksanakanatas dasar kerjasama akademik antara Fakultas PertanianUniversitas Jember dengan Kasetsart University, Khampaeng SaenCampus - Thailand.

DAFTAR PUSTAKAAbel, S., M.D. Nguyen, and A. Theologis. 1995. The PS-IAA4/5-

like family of early auxin-inducible mRNAs in Arabidopsisthaliana. J. Mol. Biol. 25:533549.

Assuero, S.G., J.A. Tognetti. 2009. Tillering regulation byendogenous and environmental factors and its agriculturalmanagement. Amer. J. Plant Sci. Biotech. 4(1):35-48.

Ali, A., S. Naz, F.A. Siddiqui and J. Iqbal. 2008. Rapid clonalmultiplication of sugarcane (Saccharum officinarum)through callogenesis and organogenesis. Pak. J. Bot., 40(1):123-138.

Cheong, E.J., R. Mock and R. Li. 2009. Optimizing culturemedium for meristem tissue culture of several Saccharumspecies and commercial hybrids. J. Amer. Soc. Sugar CaneTech. 29:149-165.

Ezhova, T.A. 2003. Genetic control of totipotency of plant cells inan in vitro culture. Russian J. Develop. Biol. 34(4):197-204.

Frank, M., H.M. Rupp, E. Prinsen, V. Motyka, H.V. Onckelen andT.S. lling. 2000. Hormone autotrophic growth anddifferentiation identifies mutant lines of Arabidopsis withaltered cytokinin and auxin content or signaling. PlantPhysiol. 122:721-729.

Gallo-Meagher, M., R.G. English and A. Abouzid. 2000.Thidiazuron stimulates shoot regeneration of sugarcaneembryogenic callus. In Vitro Cell. Dev. Biol.-Plant 36:37-40.

Inpeuy, K., S. Chaemalee and S. Te-chato. 2011. Cytokinins andcoconut water promoted abnormalities in zygotic embryoculture of oil palm. Songklanakarin J. Sci. Technol. 33(6):653-657.

Joshi, S., J. Mukesh, L.T. Barry, A. Fredy and Gallo. 2013.Comparative analysis of direct plant regeneration fromimmature leaf whorl and floral explants for three elite USsugarcane (Saccharum spp. hybrids) genotypes. In VitroCell. Dev. Biol.-Plant. 49:674-681.


Gambar 4. Grafik mingguan rata-rata jumlah produksi anakan dari 4 kultivar tebu lokal Thailand

1,54

2,272,54

2,92,54

3,45

4,094,54

2,18

2,72 2,81

3

0

1

2

3

4

5

6

7

Minggu III Minggu V Minggu VII Minggu IX

Rata

-Ra

ta Ju

mla

h Pr

oduk

si An

akan

K92-80

KK-3

LK95-127

K93-219


Kole, C. (ed). 2007. Genome Mapping and Molecular Breeding inPlant. Springer.

Neumann, K. H., A. Kumar and J. Imani. 2009. Plant Cell andTissue Culture-A Tool in Biotechnology. Springer-Verlag.Berlin.

Nikolaeva, T.N., N.V. Zagoskina and M.N. Zaprometov. 2008.Production of phenolic compounds in callus cultures of teaplant under the effect of 2,4-D and NAA. Russian J. PlantPhysiol. (56)1:45-49.

Prasertsri, P. 2013. Thailand Sugarcane Annual. USDA ForeignAgricultural Service.

Pribil, M., S.R. Hermann, G.D. Dun, Karno, C. Ngo, S.O. Neill, L.Wang, G.D. Bonnett, P.M. Chandler, C.A. Beveridge andP. Lakshmanan. 2007. Altering sugarcane shootarchitecture through genetic engineering: prospects forincreasing cane and sugar yield. Proc. Aust. Soc. SugarCane Technol. 27:251-257.

Sengar, R.S., S. Kalpana and G.S. Kumar. 2011. Biotechnologicalapproaches for high sugarcane yield. Plant Sci. Feed.1(7):101-111.

Singh, B.P. 2010. Industrial Crops and Uses. CAB International.

Snyman, S.J., G.M. Meyer, J.M. Richards, N. Haricharan, S.Ramgareeb and B.I. Hucket. 2006. Refining the applicationof direct embryogenesis in sugarcane: effect of thedevelopmental phase of leaf disk explants and the timing ofDNA transfer on transformation efficiency. Plant Cell Rep.25:1016-1023.

Smiullah, K.F., A. Abdullah, R. Iftikhar, M.M. Raza, R. Aslam, G.Hammad, A. Ijaz, R.H. Maqsood and U. Ijaz. 2013.Callogenesis and organogenesis studies in some accessionsof Saccharum officnarum L. J. Agri. Sci. 5(4).

Yadav, S. and A. Ahmad. 2013. Standardisation of callus culturetechniques for efficient sugarcane micropropagation.Cibtech. J. Bio-Protocol. 2(2):29-32.


INDUKSI KALUS DAN KEMAMPUAN PEMBENTUKAN ANAKAN DARI EMPAT KULTIVAR TEBU LOKAL THAILAND (Saccharum...

Documents

Transcript of INDUKSI KALUS DAN KEMAMPUAN PEMBENTUKAN ANAKAN DARI EMPAT KULTIVAR TEBU LOKAL THAILAND (Saccharum...