SKRIPSI. Diajukan untuk memenuhi sebagian syarat mencapai derajat sarjana S-1. Oleh : RIYAN FAUJI

Transkripsi

1 PENGARUH PENAMBAHAN 6-benzylamino purine (BAP) DAN VITAMIN UNTUK MENINGKATKAN KEBERHASILAN INDUKSI EMBRIO SOMATIK KAKAO (Theobroma cacao L.) SECARA IN VITRO SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian syarat mencapai derajat sarjana S-1 Oleh : RIYAN FAUJI PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO 2014

2

3

4

5 MOTTO 1. Belajar dari pengalaman 2. Hari esok harus lebih baik dari hari ini 3. Orang tua adalah segalanya. 4. Tidak ada kata gagal yang ada hanyalah kata menyerah v

6 HALAMAN PERSEMBAHAN Alhamdulillah saya ucapkan puji syukur kepada Allah SWT sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan lancar tanpa ada suatu halangan. Skripsi ini saya persembahkan untuk: 1. Bapak dan ibu 2. Kakak dan Keluargaku tercinta 3. Darwati dan Titin 4. Teman-teman di Prodi Pendidikan Biologi UMP 5. Keluarga besar Prodi Pendidikan Biologi UMP vi

7 UCAPAN TERIMAKASIH Assalamu alaikum Wr. Wb. Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Pengaruh Penambahan 6-benzylamino purine (BAP) dan Vitamin Untuk Meningkatkan Keberhasilan Induksi Embrio Somatik Kakao (Theobroma cacao L.) Secara In Vitro. Skripsi ini dimaksudkan untuk memenuhi sebagian syarat mencapai derajat S1 pada Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Muhammadiyah Purwokerto. Banyak kesulitan dan hambatan yang penulis hadapi dalam penyusunan skripsi ini, namun berkat do a, dorongan, dan arahan dari berbagai pihak maka skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Pada kesempatan ini, perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Sisunandar Ph.D dan Drs. Arief Husin M.Si selaku Dosen Pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan pengarahannya dalam penyusunan skripsi ini. Tidak lupa penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Drs. Ahmad, M.Si selaku Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Muhammadiyah Purwokerto. 2. Drs. Arief Husin, M.Si, selaku ketua Program Studi Pendidikan Biologi Universitas Muhammadiyah Purwokerto. 3. Dini Siswani Mulia, S.Si, M.Si. selaku Pembimbing Akademik dan dewan penguji skripsi. 4. drh. Cahyono Purbomartono, M.Sc. selaku dewan penguji skripsi. 5. Para Dosen dan staf karyawan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Muhammadiyah Purwokerto. 6. Bapak ibu yang selalu memberikan doa dan semangat, terima kasih untuk semuanya yang tak akan cukup jika diungkapkan dengan kata-kata dan yang tak akan mungkin terbalaskan sampai kapanpun. vii

8 7. Kakak dan Keluarga yang aku sayangi (Sulastri, Dwi Astuti, Kuat Santoso, Eva Yunita, Rudi Haryadi, dan Zahra Adzelia P.). 8. Temanku Darwati dan Titin Dwi Hendriyani terimakasih atas kerjasamanya selama ini. 9. Teman kosan Guruh Sugito Putra, Dili Juang, Dian Sugiharto, dan Fazlur Muharris. 10. Teman-teman seperjuangan di FKIP/P. Biologi terima kasih atas kerjasama selama ini Kiki, Lathifah, Selvy, dan Siti Umul. Semoga amal dan kebaikan yang telah diberikan mendapat balasan yang setimpal dari Alloh SWT. Penulis menyadari karya ini masih terdapat kekurangan, namun diharapkan dapat bermanfaat bagi pembaca. Wassallamu alaikum Wr. Wb. Purwokerto, Agustus 2014 Penulis viii

9 PENGARUH PENAMBAHAN 6-benzylamino purine (BAP) DAN VITAMIN UNTUK MENINGKATKAN KEBERHASILAN INDUKSI EMBRIO SOMATIK KAKAO (Theobroma cacao L.) SECARA IN VITRO ABSTRAK Kakao (Theobroma cacao L.) merupakan salah satu komoditas andalan perkebunan yang memiliki peran penting bagi perekonomian Indonesia dan menempatkan Indonesia sebagai negara penghasil kakao terbesar kedua di dunia. Namun, produktivitas perkebunan kakao di Indonesia tergolong rendah. Salah satu penyebabnya adalah kualitas bibit yang rendah. Beberapa upaya telah dilakukan guna mendapatkan bibit kakao berkualitas tinggi dalam jumlah yang banyak diantaranya melalui teknik embryogenesis somatik. Namun, tingkat keberhasilan teknik tersebut tergolong rendah. Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan keberhasilan induksi embryo somatik melalui uji pengaruh penambahan 6-benzylamino purine (BAP) dan beberapa vitamin dengan komposisi yang berbeda ke dalam medium tanam terhadap keberhasilan induksi embrio somatik kakao. Hasil penelitian menunjukan bahwa embrio somatik berhasil diinduksi dari kalus friabel yang dipelihara pada medium DKW (Driver & Kuniyuki, 1984) dengan penambahan 5 x 10-8 M BAP selama 4 minggu dengan tingkat keberhasilan mencapai 2,2 %. Kalus friabel diperoleh dari eksplan staminodia dan petala yang dipelihara pada medium DKW dengan penambahan 5 x 10-7 M kinetin dan 10-6 M 2,4-D. Penambahan BAP ke dalam medium tanam dengan konsentrasi yang lebih tinggi (7 x 10-8 M) ataupun yang lebih rendah (5 x 10-9 M dan 10-8 M ) tidak berhasil menginduksi pembentukan embrio somatik. Penambahan vitamin dengan komposisi yang berbeda beda (½ DKW, DKW, 1½ DKW, B 5 (Gamborg et al., 1968) dan MS (Murashige & Skoog, 1962) terbukti tidak berpengaruh secara nyata terhadap pertambahan berat basah kalus kakao dan keberhasilan induksi embrio somatik, bahkan semua perlakuan tersebut menyebabkan terjadinya perubahan morfologi kalus dari kalus friabel menjadi kalus kompak dan terinduksinya akar pada kalus yang ditanam. Meskipun demikian, pada medium dengan penambahan BAP pada konsentrasi yang rendah (5 x 10-9 M), komposisi vitamin B 5 berpengaruh secara signifikan meningkatkan berat basah kalus kakao. Kata kunci : 6-benzilamino purin, Embriogenesis somatik, Kakao, Vitamin B 5, dan Vitamin MS. ix

10 THE EFFECT OF ADDING 6-benzylamino purine (BAP) AND VITAMIN TO INCREASE THE SUCCESS OF THE EMBRYO INDUCTION OF SOMATIC CACAO (Theobroma cacao L.) IN VITRO ABSTRACT Cacao (Theobroma cacao L.) is one of the main plantation commodities that has important role in Indonesian economic and Indonesia becomes the big second of producing the cacao in the world. However, the plantation production of cacao was low. One of the causes was the low of quality of the seed. Some effort had been done to the get high quality of the seed in large quantity through somatic embryogenesis technique, for example. Yet, the level of the success was categorized to be low. This research aimed to increase the success of the embryo induction of somatic through effectiveness test of the addition of 6-benzylamino purine (BAP) and vitamins with some different compositions to planting media toward the success of embryo induction of somatic cacao. The result of research showed that somatic embryo was successful to be inducted from friable callus bred in the medium of DKW (Driver & Kuniyuki, 1984) with the addition of 5 x 10-8 M BAP in 4 weeks with the success level of 2,2%. Friable callus was gained from staminodia explant and petals bred in the medium of DKW with the addition of 5 x 10-7 M kinetin and of 10-6 M 2,4-D. the addition of BAP to the planting medium with higher concentration (7 x 10-8 M) or lower (5 x 10-9 M and 10-8 M) was not successful to induct somatic embryo. The addition of vitamin with the various compositions (½ DKW, DKW, 1½ DKW, B 5 (Gamborg et al., 1968) and MS (Murashige & Skoog, 1962) was actually proven not to affect on the weight increase of wet callus cacao and the success of somatic embryo induction, moreover it caused the callus morphology changes from friable callus to compact callus and it inducted the root of the planted callus. However, in the medium with BAP addition in low concentration (5 x 10-9 M), the composition of vitamin B 5 affected significantly to increase the weight of wet callus cacao. Key Words : 6-benzilamino purine, Cacao, Somatic Embryogenesis, Vitamin B 5, and Vitamin MS. x

11 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... SURAT PERNYATAAN... MOTTO... PERSEMBAHAN... KATA PENGANTAR... ABSTRAK... ABSTRACT... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... i ii iii iv v vi vii ix x xi xiv xv DAFTAR LAMPIRAN... xvii BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian... 7 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tanaman Kakao Morfologi Kakao Kultivar Kakao Manfaat Kakao Budidaya Kakao dan Permasalahan Kakao di Indonesia Budidaya Kakao xi

12 2.2.2 Permasalahan Budidaya Kakao di Indonesia Pembibitan Tanaman Kakao Perkembangan Penelitian Embriogenesis Somatik Kakao Medium Tanam Makronutrien Mikronutrien Gula Zat Pengatur Tumbuh Vitamin dan Asam Amino BAB III. METODE PENELITIAN 3.1 Tempat, Waktu dan Bahan Penelitian Isolasi dan Sterilisasi Bunga Kakao Prosedur Embriogenesis Somatik Kakao Induksi Kalus Induksi Embrio Observasi dan Analisis data BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Induksi Embrio Somatik Kakao Pengaruh Penambahan 6-benzilamino purin (BAP) dan Vitamin terhadap Pertumbuhan Kalus Kakao Pengaruh Penambahan 6-benzilamino purin (BAP) dan Vitamin terhadap Morfogenesis Kalus Kakao Pembahasan Induksi Embrio Somatik Kakao Pengaruh Kombinasi BAP dan Vitamin terhadap Pertumbuhan Kalus dan Morfogenesis Kalus BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan xii

13 5.2 Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii

14 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Tabel 3.1 Tabel 4.1 Perbandingkan komposisi vitamin dan asam amino yang terkandung di dalam medium tanam Kombinasi BAP dan tiga macam komposisi vitamin yang digunakan dalam penelitian induksi embrio somatik kakao Respon morfologi kalus yang terinduksi pada medium dengan penambahan BAP dan vitamin setelah 8 minggu kultur 44 xiv

15 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Urutan Produktifitas Kakao di Dunia (FAO, 2014)... 2 Halaman Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Bunga Kakao Caulifloris (A), Diagram Bunga Mekar Kakao (B) (Wahyudi et al., 2008; Susanto, 1994) Kultivar Kakao Criollo (A-D), Forastero (E-H), Trinitario (I-L) (Susanto, 1994) Bubuk Coklat (A), Produk Olahan Biji Coklat (B-F) (Zairisman, 2006) Gambar 2.4 Produksi Kakao (FAO, 2014) Gambar 2.5 Luas Lahan Perkebunan Kakao (FAO, 2014) Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 3.1 Perbanyakan Vegetatif Stek (A), Okulasi (B), Sambung Pucuk (C) (Winarsih, et al., 2003) Tahap perkembangan morfologi embrio somatik kakao; (a) embriosomatik kakao pada tahap globular; (b) embrio somatik kakao tahap hati; (c) embrio somatik kakao tahap torpedo; (d) embrio somatik kakao tahap kotiledon; (e) planlet; dan (f) aklimatisasi planlet (Li et al., 1998) Rumus bangun 6-benzilamino purin (BAP) (George dan Sherrington,1984; Silva, 2012) Tahapan sterilisasi dan isolasi eksplan bunga kakao, pengambilan eksplan bunga kakao (A), kuncup bunga kakao dicuci dengan air mengalir (B), kuncup bunga kakao direndam dengan larutan alkohol 70% selama 5 menit (C), kemudian direndam dengan larutan kalsium hipoklorida 6% selama 15 menit, bunga kakao dibilas dengan aquades steril (D) isolasi eksplan dengan scalpel dan pinset (E) bagian staminodia (F) (1) dan petala (F) (2) pada bunga, penanaman staminodia dan petala ke dalam medium induksi kalus (G) Gambar 3.2 Kalus Friabel xv

16 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Embrio somatik kakao fase kotiledon (Tanda panah hitam) yang ditanam pada medium DKW dengan penambahan BAP 5 x 10-8 M selama 20 hari kultur Tanaman lengkap hasil perkecambahan embrio somatik pada medium DKW dengan penambahan 5 x 10-8 M BAP yang dipelihara selama 8 minggu kultur 41 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Angka rata - rata pertambahan berat basah kalus yang ditanam pada medium dengan penambahan BAP dan vitamin Perubahan morfologi kalus. Rata rata jumlah akar yang muncul yang ditanam pada medium dengan penambahan BAP dan vitamin Kalus yang terinduksi akar hasil kombinasi 5 x 10-9 M dan 10-8 M BAP dan vitamin setelah 8 minggu kultur xvi

17 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Komposisi media kultur embryogenesis somatik Driver & Kuniyuki (DKW; 1984) (Young et al., 2003)... Lampiran 2. Komposisi vitamin Murashige & Skoog (MS; 1962)... Lampiran 3. Komposisi vitamin Gamborg (B 5 ; 1968) xvii