ENKAPSULASI UNTUK KONSERVASI IN VITRO Pimpinella pruatjan Molk. : EFEK CAHAYA DAN KOMBINASI MEDIA (SORBITOL-PAKLOBUTRAZOL) RETNO AGUSTARINI

Transkripsi

1 ENKAPSULASI UNTUK KONSERVASI IN VITRO Pimpinella pruatjan Molk. : EFEK CAHAYA DAN KOMBINASI MEDIA (SORBITOL-PAKLOBUTRAZOL) RETNO AGUSTARINI SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

2 PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul Enkapsulasi Untuk Konservasi In Vitro Pimpinella pruatjan Molk. : Efek Cahaya dan Kombinasi Media (Sorbitol-Paklobutrazol) merupakan gagasan dan karya saya bersama pembimbing yang belum pernah dipublikasikan dalam bentuk apapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan oleh penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Bogor, Juli 2009 Retno Agustarini NRP. G

3 ABSTRACT RETNO AGUSTARINI. (Encapsulation for In vitro Conservation of Pimpinella pruatjan Molk.: Effect of Light and Media Combination (Sorbitol - Paklobutrazol)). Under supervision of RITA MEGIA and IRENG DARWATI. Purwoceng (Pimpinella pruatjan Molk.) is an Indonesian indigenous medicinal plant with a high economic value. Its root can be used as an aphrodisiac, diuretic and tonic. Recently its population in natural habitat has extinct because of highly exploitation without any replanting activities. So this species is categorized as an endangered plant. Therefore, special effort is needed to be done to conserve it immediately. Preliminary study has found that purwoceng can be conserved by in vitro minimal growth for 8 months in solid medium. This experiment aimed at finding the best treatment to conserve this species for 8 months storage period with encapsulation and evaluated regenerating ability after storage. In vitro axillary buds without leaves were conserved on encapsulation with DKW medium supplemented with 2.5% sucrose, sorbitol (0,1,2,3,4,5%) and paklobutrazol (0,1,2,3 ppm) combination in two of light conditions (975 lux (high light) and 215 lux (low light)) for two periods of storage (4 and 8 months). Regenerating ability was taken for 3 months on regenerated medium. Genetic character was observed with squash method and physiology character using chlorophyll analysis. The result showed that combination between sorbitol and paklobutrazol can preserve purwoceng for 8 months but regenerating ability decrease by the increase of both sorbitol and paklobutrazol concentration. The best treatment to preserve purwoceng for 8 months was on DKW medium containing 2.5% sucrose, 2% sorbitol and 3 ppm paklobutrazol. During preservation, the culture of this treatment showed slow growth rate, but during regeneration it showed high growth rate. Keywords : in vitro conservation, encapsulation, sorbitol, paklobutrazol, Pimpinella pruatjan Molk.

4 RINGKASAN RETNO AGUSTARINI. (Enkapsulasi Untuk Konservasi In Vitro Pimpinella pruatjan Molk. : Efek Cahaya dan Kombinasi Media (Sorbitol-Paklobutrazol)). Dibimbing oleh RITA MEGIA dan IRENG DARWATI. Purwoceng merupakan tanaman obat asli Indonesia yang memiliki nilai ekonomi tinggi. Akarnya memiliki khasiat afrodisiak yaitu dapat meningkatkan gairah seksual dan meningkatkan ereksi, melancarkan air seni (diuretik) dan meningkatkan stamina tubuh (tonik). Saat ini populasi purwoceng di habitat alaminya sudah punah akibat eksploitasi secara besar-besaran sebagai bahan baku jamu tanpa adanya usaha penanaman kembali. Selain itu purwoceng sulit dibudidayakan di luar habitat alaminya karena memiliki persyaratan tumbuh yang spesifik. Oleh karena itu purwoceng dikategorikan sebagai tanaman langka yang sangat dilindungi. Untuk menghindari kepunahan purwoceng perlu dilakukan upaya konservasi sesegera mungkin. Konservasi in vitro tanaman purwoceng melalui pertumbuhan minimal menggunakan enkapsulasi pernah dilaporkan, namun hasilnya kurang memuaskan karena kultur tidak dapat disimpan dalam waktu lebih dari empat minggu. Upaya untuk meningkatkan umur penyimpanan purwoceng dapat dilakukan dengan menggunakan secara bersama-sama dua faktor penghambat pertumbuhan yaitu regulator osmotik sorbitol dan retardan pertumbuhan paklobutrazol. Dalam penyimpanan, diharapkan kultur tidak hanya mampu disimpan lama namun harus memiliki daya regenerasi yang tetap tinggi. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh kondisi intensitas cahaya yang berbeda pada kemampuan penyimpanan purwoceng secara enkapsulasi dengan sorbitol dan paklobutrazol, mendapatkan konsentrasi perlakuan sorbitol dan paklobutrazol terbaik untuk menyimpan kultur purwoceng secara enkapsulasi selama 8 bulan dan menguji daya regenerasi, stabilitas karakter genetik dan fisiologi kultur purwoceng pasca penyimpanan. Formulasi terbaik diharapkan dapat diterapkan secara rutin sebagai protokol penyimpanan in vitro di bank gen untuk menghindari kepunahan spesies langka ini. Tunas pucuk in vitro berukuran ± 2 mm diletakkan pada media yang sudah dicampur dengan Na-alginat 2,5%. Formulasi media yang diujikan adalah media DKW + sukrosa 2,5% + sorbitol (0, 1, 2, 3, 4, dan 5%) + paklobutrazol (0, 1, 2, 3 ppm), sehingga total keseluruhan perlakuan adalah 24 perlakuan. Satu unit (botol) perlakuan mengandung 10 kapsul dengan ulangan 3 kali untuk masing-masing perlakuan intensitas cahaya. Kultur diinkubasi selama 8 bulan pada suhu C dan fotoperiodisitas 16 jam terang dengan perlakuan intensitas cahaya yaitu 975 lux (cahaya tinggi) dan 215 lux (cahaya rendah). Pada akhir penyimpanan (4 dan 8 bulan), kultur disubkultur ke media regenerasi selama 3 bulan untuk diuji daya regenerasi setelah penyimpanan. Media regenerasi yaitu media perbanyakan (multiplikasi) terdiri dari media DKW + BA 4 ppm + Thidiazuron (TDZ) 0,4 ppm + Glutamin 100 ppm. Pengamatan karakter genetik dan fisiologi dilakukan pada akhir proses pemulihan (regenerasi) Pengamatan karakter genetik dilakukan dengan menggunakan metode squash dengan bahan berupa tunas pucuk in vitro berukuran ± 2 mm. Pengamatan karakter fisiologi

5 dilakukan menggunakan analisis klorofil dengan modifikasi teknik Aronoff dan MacKinney. Percobaan disusun secara split plot dalam lingkungan Rancangan Acak Lengkap (RAL). Petak utama adalah perlakuan cahaya : tinggi (intensitas cahaya 975 lux) dan rendah (intensitas cahaya 215 lux)). Anak petak adalah perlakuan konsentrasi media (sorbitol-paklobutrazol). Data dianalisis dengan ANOVA dilanjutkan dengan uji Duncan Multi Range Test (DMRT) pada taraf α = 5% menggunakan program SAS 9.1. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan kombinasi sorbitol dan paklobutrazol pada konsentrasi tertentu dapat menyimpan purwoceng selama 8 bulan. Namun daya regenerasi kultur pasca penyimpanan mengalami penurunan seiring peningkatan konsentrasi perlakuan. Selain itu kultur masih mempertahankan efek konsentrasi perlakuan tertentu meskipun sudah diregenerasi. Pengaruh sorbitol dan paklobutrazol selama penyimpanan masih bertahan. Kombinasi perlakuan terbaik yaitu sorbitol 2% - paklobutrazol 3 ppm (S2P3). Kultur pada kombinasi perlakuan tersebut memiliki pertumbuhan lambat saat penyimpanan namun ketika diregenerasi menunjukkan kecepatan pertumbuhan dan multiplikasi tunas yang cukup tinggi, dengan morfologi normal dan subur. Kata kunci : penyimpanan in vitro, enkapsulasi, sorbitol, paklobutrazol, Pimpinella pruatjan (molk.)

6 Hak Cipta milik IPB, tahun 2009 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah. b. Pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.

7 ENKAPSULASI UNTUK KONSERVASI IN VITRO Pimpinella pruatjan Molk. : EFEK CAHAYA DAN KOMBINASI MEDIA (SORBITOL-PAKLOBUTRAZOL) RETNO AGUSTARINI Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Departemen Biologi SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

8 Judul Tesis Nama NRP : Enkapsulasi Untuk Konservasi In Vitro Pimpinella pruatjan Molk. : Efek Cahaya dan Kombinasi Media (Sorbitol- Paklobutrazol) : Retno Agustarini : G Disetujui Komisi Pembimbing Dr. Rita Megia, D.E.A Ketua Dr. Ir. Ireng Darwati Anggota Diketahui Ketua Program Studi Biologi Dekan Sekolah Pascasarjana Dr. Ir. Dedy Duryadi S, D.E.A Prof. Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, MS Tanggal Ujian : 23 Juli 2009 Tanggal Lulus :

9 PRAKATA Allhamdulillah, segala puji penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan tesis ini. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa sangatlah sulit untuk menyelesaikan penelitian dan penyusunan tesis ini tanpa bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih serta penghargaan yang setinggi-tingginya kepada : 1. Dr. Rita Megia, D.E.A selaku ketua komisi pembimbing atas semua jerih payah dan waktu yang telah diluangkan untuk memberikan bimbingan, arahan dan kemudahan kepada penulis dari mulai penelitian sampai terselesaikannya tesis ini. 2. Dr. Ireng Darwati selaku anggota komisi pembimbing atas ilmu, waktu dan bimbingan yang diberikan kepada penulis dengan penuh kesabaran sehingga tesis ini dapat terselesaikan. 3. Dr. Ir. Diah Ratnadewi selaku dosen penguji atas kritik dan sarannya untuk kesempurnaan tesis ini. 4. Dekan Sekolah Pascasarjana IPB dan Ketua Program Studi Biologi atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti pendidikan Pascasarjana di IPB. 5. Dr. Ir. Juliarni, M.Agr dan Ika Roostika T., SP., Msi atas bimbingan dan nasihat selama penulis melaksanakan penelitian. 6. Laboratorium Ekofisiologi Balai Penelitian Tanaman Obat dan Aromatik (Balittro) dan Laboratorium Biologi Tumbuhan, Pusat Penelitian Sumberdaya Hayati dan Bioteknologi IPB yang telah menyediakan fasilitas untuk melakukan penelitian. 7. Hibah Bersaing PHK A3 Jurusan Budidaya Hutan Fakultas Kehutanan UGM dan Proyek Kerja Sama Kemitraan Penelitian Pertanian dengan Perguruan Tinggi (KKP3T) yang telah membiayai penelitian ini. 8. Rita Ningsih, mbak Susi, bu Rohmah, Wirda, Ucu, pak Ujang, dan semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya atas bantuan kerjasama dan dukungannya selama ini. Secara khusus, penulis sampaikan rasa terima kasih yang tulus kepada keluarga tercinta atas segala pengorbanan baik moril maupun materil, dorongan, kesabaran, pengertian dan doanya. Kepada bapak, ibu dan kakak-kakak tercinta yang tiada mengenal lelah selalu mendoakan penulis sampai saat ini, penulis sampaikan terima kasih yang tiada batas. Semoga Allah SWT senantiasa melimpahkan rahmat dan kasih sayang-nya kepada mereka, amien. Akhirnya penulis berharap semoga tulisan ini dapat bermanfaat dan dapat memberikan sumbangan bagi perkembangan purwoceng di Indonesia. Bogor, Juli 2009 Retno Agustarini

10 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Semarang pada tanggal 4 Agustus 1980, dari ayah Soedarwanto, SH, ST dan ibunda Siti Fatimah. Penulis merupakan putri ketiga dari tiga orang bersaudara. Pendidikan sarjana ditempuh di Program Studi Budidaya Hutan, Fakultas Kehutanan UGM, lulus pada tahun Pada tahun 2006, penulis diterima di Program Studi Biologi pada Program Pascasarjana IPB. Beasiswa pendidikan pascasarjana diperoleh dari Hibah Bersaing PHK A3 Program Studi Budidaya Hutan, Fakultas Kehutanan UGM. Penulis bekerja sebagai karyawan di PT. Kurnia Sylva Consultindo, Bekasi sejak tahun 2005.

11 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL... xii DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR LAMPIRAN... xv PENDAHULUAN.. 1 Latar Belakang... 1 Tujuan Penelitian... 4 Hipotesis Penelitian... 4 Kegunaan Penelitian... 4 Perumusan Masalah... 4 TINJAUAN PUSTAKA 6 Purwoceng... 6 Mikropropagasi dan Konservasi In Vitro Purwoceng... 7 Penyimpanan dengan Pertumbuhan Minimal... 8 BAHAN DAN METODE.. 15 Waktu dan Lokasi Penelitian Bahan dan Alat Prosedur Kerja Penyimpanan in vitro Pengujian regenerasi pasca penyimpanan Pengujian stabilitas karakter genetik dan fisiologi purwoceng pasca penyimpanan Rancangan Percobaan dan Analisis Data HASIL DAN PEMBAHASAN. 20 Penyimpanan In Vitro Pengujian Regenerasi Pasca Penyimpanan Pengujian Stabilitas Karakter Genetik dan Fisiologi Purwoceng Pasca Penyimpanan Penentuan Kombinasi Perlakuan Terbaik SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 53

12 xii DAFTAR TABEL Halaman 1 Rincian perlakuan Pengaruh cahaya pada kombinasi media yang berbeda terhadap persentase planlet yang menembus kapsul pada dua periode penyimpanan 23 3 Pengaruh cahaya pada kombinasi media yang berbeda terhadap persentase planlet berdaun pada dua periode penyimpanan Pengaruh cahaya pada kombinasi media yang berbeda terhadap rerata jumlah daun per planlet pada dua periode penyimpanan Pengaruh cahaya pada kombinasi media yang berbeda terhadap tingkat warna eksplan pada dua periode penyimpanan 31 6 Pengaruh cahaya pada kombinasi media yang berbeda terhadap bobot basah eksplan setelah regenerasi 3 bulan pada dua periode penyimpanan Pengaruh cahaya pada kombinasi media yang berbeda terhadap jumlah tunas eksplan setelah regenerasi 3 bulan pada dua periode penyimpanan Pengaruh cahaya pada kombinasi media yang berbeda terhadap jumlah daun setelah regenerasi 3 bulan pada dua periode penyimpanan 37 9 Rekapitulasi data beberapa kandidat perlakuan enkapsulasi periode penyimpanan 8 bulan pada kondisi kultur dengan intensitas cahaya tinggi

13 xiii DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Bagan alir tahapan penelitian Pimpinella pruatjan Molk. : Biji (A), Bunga kuncup (B), Bunga mekar (C), Tanaman (D), Akar (E) Morfologi kultur penyimpanan 8 bulan pada media padat : kontrol (A), S0P1 (B), S3P1 (C) (Ningsih 2009) Rumus bangun paklobutrazol Mekanisme penghambatan sintesis giberelin oleh paklobutrazol (Buchanan et al. 2000) Sorbitol Mekanisme pembentukan sorbitol Mekanisme pembentukan gel kalsium alginat Prosedur penentuan tingkat warna : eksplan dikeluarkan dari media penyimpanan (A), foto eksplan dengan kondisi cahaya seragam (B), analisis foto dengan photoshop 9.1 (C) Visualisasi akhir penyimpanan in vitro dengan enkapsulasi : 4 bulan (A), 8 bulan (B) Pengaruh cahaya pada kombinasi media yang berbeda terhadap persentase tunas yang menembus kapsul pada dua periode penyimpanan : 4 bulan (A), 8 bulan (B) Pengaruh cahaya pada kombinasi media yang berbeda terhadap persentase kapsul yang berakar dan rerata jumlah akar per kapsul pada periode penyimpanan : 4 bulan (A), 8 bulan (B) Morfologi kultur akhir bulan ke-8 penyimpanan : S2P3_cahaya tinggi (A), S2P3_cahaya rendah (B), S3P2_cahaya tinggi (C), S3P2_cahaya rendah (D) Pengaruh cahaya pada kombinasi media yang berbeda terhadap pertumbuhan kultur (bobot basah, mg) pada dua periode penyimpanan : cahaya tinggi, 4 bulan (A), cahaya rendah, 4 bulan (B), cahaya tinggi, 8 bulan (C), cahaya rendah, 8 bulan (D) Morfologi kultur akhir bulan ke-3 regenerasi pasca penyimpanan 4 bulan pada cahaya tinggi : S2P3 (A), S3P2 (B), S4P1 (C), S5P3 (D) dan pada cahaya rendah : S3P2 (E), S4P1 (F), S5P3 (G), serta penyimpanan 8 bulan pada cahaya tinggi : S2P3 (H), S3P2 (I), S4P1 (J)

14 xiv Halaman 16 Hasil observasi genetik kultur in vitro puwoceng : Tanpa enkapsulasi (A), Dengan enkapsulasi : S2P3 (B) Kromosom pada sel yang mengalami metafase Pengaruh intensitas cahaya dan kombinasi media terhadap kadar klorofil tanaman purwoceng hasil regenerasi pasca penyimpanan 4 bulan Mekanisme penghambatan paklobutrazol Morfologi kultur pada akhir penyimpanan 8 bulan pada kondisi kultur dengan intensitas cahaya tinggi: S2P3 (A), S3P2 (B), S4P1 (C), dan regenerasi pasca penyimpanan : S2P3 (D), S3P2 (E) dan S4P1 (F)

15 xv DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Tabel sidik ragam penyimpanan 4 bulan Tabel sidik ragam penyimpanan 8 bulan Tabel sidik ragam regenerasi pasca penyimpanan 4 bulan 57 4 Tabel sidik ragam regenerasi pasca penyimpanan 8 bulan Perbandingan formula media dasar MS (Murashige & Skoog) dan DKW (Driver Kuniyaki & Walnut)