RESPONSIVITAS DAN KAPASITAS EMBRIOGENESIS MIKROSPORA

BEBERAPA GENOTIPE CABAI (Capsicum spp.) PADA SISTEM KULTUR SEBAR-

MIKROSPORA

Hakiim Bashaar

Dibimbing oleh:Dr.Ir. Ence Darmo Jaya Supena, MSi.

Ir. Hadisunarso

Cabai tanaman sayuran penting di Indonesia

Areal pertanaman cabai tahun 2004 sebesar 194.588 ha ~ 19.9 % total lahan sayuran (Deptan 2005)

Pada tahun 2006, produktivitas cabai sebesar 5.0 ton/ha (FAO 2007)

Pendahuluan

India 9.2 ton/haThailand 14 ton/ha Cina 20.6 ton/ha

KULTIVAR LOKAL ?

Teknologi haploid(1-2 generasi)

Secara konvensional(5-7 generasi)

Galur murni

Regenerasi embrio dari gamet (mikrospora/polen = haploid) untuk menghasilkan tanaman haploid dan haploid ganda (HG)

Tanaman Homozigot untuk semua lokus

Metode kultur sebar-mikrospora

(KSM)

Tanaman haploid dan HG pada cabaiTanaman haploid dan HG pada cabai Kultur antera pada media padat (Sibi et al. 1979; Dumas de Vaulx et al. 1981; Gyulai et al. 2000)

tergantung genotipe terutama paprika tidak efisien untuk genotipe lainnya

Supena et al. (2006a) kultivar lokal cabai Indonesia

: media cair: media padat

embrio fase

globular

antera

embriofase hati

embrio fase torpedo

mikrospora

Mempelajari responsivitas dan kapasitas embriogenesis mikrospora beberapa genotipe

cabai dari spesies Capsicum annuum L. maupun spesies Capsicum frutescens L. pada

kondisi lokal di Bogor dengan menerapkan prosedur KSM yang dikembangkan Supena et

al. (2006a)

Tujuan:

Waktu dan Tempat:Waktu : Maret 2006-Juni 2007

Tempat : Lab. Biologi Seluler dan Molekuler Tanaman, Pusat Penelitian Sumberdaya Hayati dan Bioteknologi IPB, Kampus IPB Darmaga, Bogor.

Bahan dan Metode

Bahan tanaman:C. annum : Cabai besar : Tanjung-2, HG Galaxy (Supena

et.al 2006a) Cabai keriting : Big chili,

C. frutescens : Cabai rawit hijau : BaraCabai rawit putih : Hot Chili

Alur penelitian:• Pengamatan Morfologi Kuncup Bunga dan

Antera Serta Perkembangan Mikrospora• Kultur sebar-mikropora• Perkecambahan dan Pertumbuhan Tanam

an• Pengamatan dan Analisis data

Tiga faktor penting metode KSM (Supena et al. 2006a)1. Kuncup bunga dg stadia mikrospora uninukleat akhir

>50%2. Praperlakuan kuncup bunga pada suhu 40 C selama 1

hari3. Inkubasi antera pada media sistem dua lapis pada

suhu 90 C selama 1 minggu dan untuk selanjutnya dipindah pada suhu 280 C selalu pada kondisi gelap

Metode

Fase perkembangan kuncup bunga

Warna ungu pada antera dari beberapa perkembangan kuncup bunga

Persentase tahapan perkembangan mikrospora

EU MU LU EB MB G+V TI

1 Belum ada6.0

45.5 48.5 0 0 0 0

2 Hanya tipis pada bagian ujung 14.2 25.7 60.1 0 0 0 0

3 Sekitar ¼ panjang antera 0 33.3 66.7 0 0 0 0

4 Seluruh antera berwarna ungu 0 0 42.8 28.6 28.6 0 0

5Warna ungu memucat pada kuncup dengan mahkota yang akan mekar

0 0 0 0 0 68.0 32.0

6Warna ungu memucat pada kuncup yang baru mekar

0 0 0 0 0 35.0 65.0

Tabel 1 Tahapan perkembangan mikrospora pada beberapa fase perkembangan kuncup bunga tanaman cabai besar HG Galaxy

HASILHubungan Morfologi Kuncup Bunga dan Antera dengan Stadia Mikrospora

Keterangan : EU: uninukleat awal, MU: uninukleat pertengahan, LU: uninukleat akhir, EB: binukleat awal, MB: binukleat pertengahan, G+V: polen dengan inti generatif dan vegetatif, TI: Tidak berinti (mikrospora mati)

4 65321

Gambar 1 Morfologi bunga cabai HG Galaxy pada beberapa kelompok perkembangan. Bar: 5 mm

Embriogenesis mikrospora

Genotipe

Jumlah total kultur (petri)

Kultur tidak kontaminasi 1

(%)

Kultur terjadi respon embriogenesis 2

(%)

Rata-rata embrio per kuncup

Rata-rata embrio lengkap per kuncup

embrio lengkap (%)

Galaxy 103 60 a 53 a 7.1 4.1 57.5

Tanjung-2 94 48 ab 58 ab 3.5 2.2 64.4

Big Chili 68 26 b 44 ab 1.9 0.6 33.3

Hot Chili 66 24 b 19 bc 1.3 0.3 25.0

Bara 79 42 ab 0 c 0 0 0

Tabel 2 Penampilan beberapa genotipe cabai (Capsicum spp.) untuk vitalitas, responsivitas dan kapasitas embriogenesis mikrosporanya

keterangan: 1= dari jumlah petri awal, 2 = dari jumlah petri tidak kontaminasi. Angka yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf 5

e

el

et

ek

b

et

d

a

el

et

et

c

el

Gambar 2 Embriogenesis mikrospora beberapa genotipe cabai (Capsicum spp.) dalam metode KSM dan tanaman yang dihasilkan : a. Embrio pada Galaxy; b. Embrio dan kecambah pada Tanjung-2; c. Embrio pada Big Chili; d. Embrio pada Hot Chili; e. Tanaman berasal dari hasil KSM cabai varitas Tanjung-2. Karakter-karakter embrio: el (embrio lengkap); et (embrio tidak lengkap); ek (embrio yang telah berkecambah) Bar: a-d = 3 mm, e = 4 cm.

PEMBAHASAN•Pengamatan ciri morfologi stadia LU >50 % pada HG Galaxy >> ketika panjang mahkotanya =/sdkt lbh panjang dari kelopak dan ketika warna antera berwarna hijau dg warna keunguan diujungnya, hal ini sesuai dengan yang dilaporkan Supena et al. (2006a) dan bahkan sepertinya berlaku umum untuk kultivar cabai besar (Sibi et al. 1979, Andrezejewski & Mol 1985, Dolcet-Sanjuan et al. 1997, Tipirdamaz & Ozkum Ciner 2001, Kim et al. 2004, Supena et al. 2006a).

•Pengaruh genotipe terhadap kapasitas embriogenesis mikrospora (produksi embrio per kuncup bunga dan pembentukan embrio lengkap) berbeda untuk setiap kelompok genotipe cabai dan atau antar tipe dalam spesies.

•Secara umum terlihat bahwa responsivitas cabai besar lebih baik dibandingkan cabai keriting, dan cabai keriting lebih baik dari cabai rawit

•Pada kultivar Tanjung-2, berhasil didapatkan tanaman haploid dari perkembangan embrio yang dihasilkan melalui metode KSM, tanaman ini memiliki rata-rata jumlah kloroplas sebesar 10.2, dimana jumlah ini mendekati nilai yang diukur oleh Supena et al. (2006b) yaitu sebesar 9.0 untuk tanaman haploid dan 17.0 untuk tanaman haploid ganda atau diploid cabai kultivar Galaxy.

•Kontaminasi mempengaruhu kultur dg mengkolinisasi anter/media shg menghambat/mematikan mikrospora

•Semua genotipe yang dicobakan mengalami kontaminasi dengan tingkat yang berbeda-beda, dan tingkat kontaminasi terbesar mencapai 76 % pada genotipe Hot Chili

•Penggunaan lahan terbuka sebagai tempat tanam dan bakteri endofitik>>alasan masih tingginya kontaminasi dlm penelitian ini

SIMPULAN• Penciri mikrospora yang mengandung lebih dari 50 % nya berada pada tahap uninukleat akhir adalah dari antera yang berwarna hijau dengan warna keunguan pada ujungnya yang diperoleh dari kuncup bunga dengan ciri panjang mahkotanya sama dengan atau sedikit lebih panjang dari kelopaknya.

• Responsivitas embriogenesis mikrospora terbaik diperlihatkan oleh cabai besar Tanjung-2 dan Galaxy (kontrol) masing-masing sebesar 58 % dan 53 %, dengan jumlah embrio lengkap masing-masing 2.2 dan 4.1 embrio per kuncup bunga.

• Secara umum responsivitas cabai besar lebih baik dibandingkan cabai keriting, dan cabai keriting lebih baik dari cabai rawit.

DAFTAR PUSTAKADumas de Vaulx R, Chambonnet D, Pochard E. 1981. Culture in vitro d’anthères du piment

(Capsicum annuum L.): amélioration des taux d’obtention de plantes chez différents génotypes par des traitements à +35 0C. Agronomie 1: 859-864. (Dalam bahasa Perancis dilengkapi abstrak bahasa Inggris)

Dolcet-Sanjuan R, Claveria E, Huerta A. 1997. Androgenesis in Capsicum annuum L.-Effects of carbohydrate and carbon dioxide enrichment. J Amer Soc Hort Sci 122: 468-475.

[Deptan] Departemen Pertanian. 2005. Statistik Pertanian 2005. Jakarta: Deptan.Gyulai G, Gémesné JA, Sági ZS, Venezel G, Pintér P, Kristóf Z, Törjék O, Heszkey I, Bottka S,

Kriss J, Zatykó L. 2000. Doubled haploid development and PCR-anlaysis of F1 hybrid derived DH-R2 paprika (Capsicum annuum L.) lines. Plant Physiol 156:168-174.

Ltifi A, Wenzel G. 1994. Anther culture of hot and sweet pepper (Capsicum annuum L.): Influence of genotype and plant growth temperature. Capsicum and Eggplant Nwsl 13: 74-77.

Nitsch JP, Nitsch C. 1969. Haploid plants from pollen grains. Science 163: 85-87.Ochoa-Alejo N, Ramirez-Malagon R. 2001. In vitro chili pepper biotechnology. In Vitro Cell Dev

Biol-Plant 37:701-729.Powell W. 1990. Environmental and Genetical Aspects of Pollen Embryogenesis. Di dalam :

Bajaj YPS, editor. Biotechnology in Agriculture and Forestry, Vol. 12 Haploids in Crop Improvement I. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag. hlm. 45-65.

Qin X, Rotino GL. 1993. Anther culture of several sweet and hot pepper genotypes. Capsicum and Eggplant Nwsl 12: 59-62.

Sibi M, Dumas de Vaulk R, Chambonnet D. 1979. Obtention de plantes haploïdes par androgenèse in vitro chez le piment (Capsicum annuum L.). Ann Amelior Plantes 29:583-606. (Dalam bahasa Perancis dilengkapi abstrak bahasa Inggris)

Supena EDJ, Suharsono S, Jacobsen E, Custers JBM. 2006a. Succesful development of a shed-microspore culture protocol for double haploid production in Indonesian hot pepper (Capsicum annuum L.). Plant Cells Rep 25:1-10.

Supena EDJ, Muswita W, Suharsono S, Custers JBM. 2006b. Evaluation of crucial factors for implementing shed-microspore culture of Indonesian hot pepper (Capsicum annuum L.) cultivars. Scientia Horticulturae 107: 226-232.

Terima Kasih

Pengamatan Morfologi Kuncup Bunga dan Antera Serta Perkembangan Mikrospora

Pewarna DAPI

Isolasi mikrospora

Mikroskop flouresens pada

filter UV

Preparasi pada gelas objek

Kultur Sebar-Mikrospora

6-110 C selama seminggu pertama kultur, suhu 25-280 C setelah dan seterusnya

Media sistem dua lapis :• Media cair : komponen Nitsch (Nitsch & Nitsch 1969)

dan maltosa 20 g/l.• Media padat : komponen Nitsch (Nitsch & Nitsch

1969 ), maltosa 20 g/l, aa 10 g/l dan gelrite 2 g/l• Antibiotik: Rifampisin 10 mg/ml & Timentin 400 mg/ml

Praperlakuan 5-100 C 1 hari

Etanol 70 % 1’

Akuades steril 2X

Kloroks 2 % + tween-20 0.05 % 15’

Akuades steril 1’, 5’ dan 10’

lepas kelopak, mahkota dan filament

Kondisi steril dalam laminar

Perkecambahan dan Pertumbuhan Tanaman

CB

A: kecambah yang siap ditanam pada media perkecambahan

B: kecambah yang tumbuh menjadi tanaman

C: pengadaptasian pada media tanam

D: tanaman pada polybag

D

A

Pengamatan dan Analisis Data

• Embrio dikelompokkan ke dalam dua katagori:

1.Embrio lengkap2.Embrio tidak lengkap

• Pengamatan @ minggu. Setelah kultur berumur 7-8 minggu, embrio yang terbentuk diamati dan dihitung

1

2

•Analisis data : SPSS 14.0Sidik ragam (Annova)Uji beda nyata terkecil (BNT)