REGENERASI PADI VARIETAS CIHERANG SECARA IN VITRO [THE IN VITRO REGENERATION OF THE RICE CIHERANG VARIETY]

Transkripsi

1 REGENERASI PADI VARIETAS CIHERANG SECARA IN VITRO [THE IN VITRO REGENERATION OF THE RICE CIHERANG VARIETY] Muhammad Hazmi *) dan Maulida Dian Siska Dewi *) *) Fakultas Pertanian Universitas Muhammadiyah Jember ABSTRAK Regenerasi Padi secara in vitro berhasil dilakukan melalui induksi kalus dan tunas. Penelitian dilaksanakan melalui 2 tahapan, yaitu induksi kalus dan tunas. Induksi kalus dilakukan pada media MS dengan perlakuan konsentrasi 2,4- D: 0.0, 0.5, 1.0, 1.5, dan 2.0 mg/l. Inisiasi tunas dilakukan pada media MS dengan perlakuan konsentrasi BA: 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, dan 2.5 mg/l. Penelitian disusun berdasarkan Rancangan Acak Lengkap dengan 6 kali ulangan. Hasil analisis sidik ragam yang berbeda nyata diuji dengan Duncan Multiple Range Test pada tingkat ketelitian 5%. Kalus embriogenik banyak terinisiasi pada konsentrasi 2,4-D 2 mg/l. Tunas lebih banyak terinisiasi pada konsentrasi BA 1 mg/l. Kata kunci: Padi, In Vitro, 2,4-D, dan BA. ABSTRACT The in vitro regeneration of the Rice Ciherang variety achieved by initiation of callus and shoots. The research was conducted through two stages, namely the induction of callus and shoots. Performed on callus induction MS medium with 2,4-D treatment concentration: 0.0, 0.5, 1.0, 1.5, and 2.0 mg / l. Initiation of shoots done on MS medium with BA treatment concentrations: 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, and 2.5 mg / l. The study is based on completely randomized design with six replications. Results of analysis of variance were significantly different tested by Duncan Multiple Range Test at the 5% level of accuracy. More embryogenic callus initiated at a concentration of 2,4-D 2 mg / l. More buds initiated at a concentration of BA 1 mg / l. Keywords: Rice, In Vitro, 2,4-D, and BA. Halaman 1 dari 13

2 PENDAHULUAN Padi (Oryza sativa L.) varietas Ciherang banyak ditanam di Kabupaten Jember yang merupakan salah satu sentra produksi beras di Provinsi Jawa Timur. Peningkatan produktivitas Padi sangat mungkin dilakukan dengan menggunakan pendekatan bioteknologi, khususnya rekayasa genetika. Upaya rekayasa genetika pada tanaman Padi sering terhambat oleh lemahnya regenerasi in vitro. Regenerasi in vitro dapat dilakukan melalui organogenesis dan embriogenesis somatik. Embriogenesis lebih dianjurkan untuk digunakan pada proses transformasi gen agar tanaman yang diperoleh berasal dari satu sel somatik sehingga peluang diperolehnya transforman lebih tinggi (Purnamaningsih, 2006), kemudian dilanjutkan dengan organogenesis. Keberhasilan regenerasi in vitro ditentukan oleh banyak faktor terutama konsentrasi zat pengatur tumbuh (ZPT), seperti 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) dan Benzil adenin (BA). Penggunaan auksin sintetis 2,4-D pada media kultur sangat penting untuk menginduksi kalus embriogenik (Lin dan Zhang, 2005). Sitokinin sintetik BA berfungsi untuk merangsang pembelahan sel dan tumbuhnya tunas pada kultur jaringan tanaman (Korkutal dkk., 2008). Konsentrasi ZPT yang digunakan untuk menginduksi kalus dan tunas sangat bervariasi mengikuti genotip Padi (Rafique dkk., 2011). Regenerasi Padi sub spesies Indica, seperti varietas Ciherang dalam kultur in vitro lebih sulit dibandingkan dengan Javanika dan Japonika. Regenerasi tanaman melalui kultur in vitro bersifat spesifik artinya media yang dapat digunakan untuk meregenerasikan varietas padi tertentu belum tentu dapat digunakan untuk varietas lainnya (Purnamaningsih, 2006). Oleh karena itu, perlu Halaman 2 dari 13

3 dilakukan optimasi berbagai komponen media kultur in vitro sebelum digunakan lebih lanjut. Tulisan ini melaporkan tentang regenerasi in vitro Padi varietas Ciherang pada berbagai konsentrasi 2,4-D dan BA. METODE PENELITIAN Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Kultur Jaringan Fakultas Pertanian Universitas Muhammadiyah Jember pada tahun Bahan yang digunakan adalah benih padi varietas Ciherang, media dasar Murashige Skoog (MS), sukrosa 30g/l, dan pemadat agar teknis 10 g/l. Zat pengatur tumbuh (ZPT) yang digunakan adalah 2,4-D, BA, NAA, dan Kinetin. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari peralatan standar untuk kultur jaringan tanaman dan jangka sorong digital untuk pengukuran diameter kalus, tinggi tunas, dan panjang akar. Penelitian dilaksanakan menggunakan Rancangan Acak Lengkap, enam kali ulangan dengan 2 tahapan. Tahapan pertama adalah induksi kalus dengan konsentrasi 2,4-D sebagai perlakuan adalah: 0; 0,5; 1; 1,5; 2 mg/l. Tahapan ke dua adalah inisiasi tunas dengan konsentrasi BA sebagai perlakuan adalah 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5 mg/l. Formulasi media dibuat dengan mengambil larutan dari setiap larutan stok menggunakan pipet lalu dimasukkan kedalam Erlenmeyer. Zat pengatur tumbuh sesuai perlakuan dan sukrosa 30 g/l ditambahkan ke dalam larutan media dengan ph 5,8. Konsentrasi pemadat berupa agar teknis yang ditambahkan ke dalam larutan media sebanyak 10 g/l. Larutan ditera sampai volume mencapai Halaman 3 dari 13

4 1000 ml kemudian dipanaskan di atas hot plate sambil terus diaduk sampai homogen. Larutan media yang telah homogen sebanyak 20 ml dimasukkan ke dalam tiap botol kultur steril dan diberi label. Botol kultur yang telah berisi media tersebut disterilkan kembali dalam autoklaf selama 25 menit pada suhu 121 o C dan tekanan 17.5 psi. Eksplan berasal dari gabah Padi varietas Ciherang yang dikupas kulit luarnya di Laminar Air Flow Cabinet (LAFC) disterilisasi dengan alkohol 70%. Biji dimasukkan dalam botol erlenmeyer yang telah berisi alkohol 70% kemudian digojog selama 5 menit diulang 3 kali. Eksplan dicuci dengan larutan yang mengandung clorox 20%, kemudian dibilas dengan aquadest steril digojog selama 5 menit diulang 3 kali. Eksplan yang steril dikering anginkan selama 20 menit di atas kertas saring steril di dalam LAFC. Induksi kalus dilakukan dengan menanam 5 biji steril ke dalam setiap botol kultur. Inisiasi tunas dilakukan pada kalus yang diperoleh dari induksi kalus. Botol kultur diletakkan di rak kultur di dalam kondisi terang di dalam cahaya 2000 watt pada suhu ruangan 25 o C. Parameter induksi kalus yang diukur meliputi saat induksi kalus (hari setelah inisiasi/hsi), diameter kalus (mm) dan persentase induksi kalus. Parameter inisiasi tunas yang diukur meliputi saat inisiasi tunas (hsi), tinggi tunas (mm), jumlah daun, jumlah akar, dan panjang akar (mm). Data yang diperoleh dianalisis sidik ragamnya. Hasil analisis sidik ragam yang berbeda nyata diuji lanjut menggunakan Duncan Multiple Range Test (DMRT) pada taraf 5%. Halaman 4 dari 13

5 HASIL DAN PEMBAHASAN Saat induksi kalus (hsi) Hasil analisis sidik ragam menunjukkan bahwa respons saat induksi kalus Padi terhadap berbagai konsentrasi 2,4-D berbeda nyata (Gambar 1). Induksi kalus tidak terjadi pada konsentrasi 2,4-D 0 mg/l dan 0.5 mg/l. Induksi kalus terjadi setelah hari ke 5 pada konsentrasi 2,4-D 1.0 mg/l, 1.5 mg/l, dan 2.0 mg/l. Induksi kalus tercepat terjadi pada konsentrasi 2,4-D 2.0 mg/l. Hasil penelitian ini sesuai dengan Afrasiab dan Jafar (2011) yang menyatakan bahwa kalogenesis dan regenerasi eksplan biji padi terbaik terjadi pada konsentrasi 2,4-D 2 mg/l, tetapi berbeda dengan Joyia dan Khan (2012) yang menyatakan bahwa induksi kalus terbaik terjadi pada konsentrasi 2,4-D 1 mg/l. Persamaan dan perbedaan hasil seperti ini sering terjadi pada kultur in vitro padi, sehingga Purnamaningsih (2006) menyatakan bahwa media yang dapat digunakan untuk meregenerasikan varietas Padi tertentu belum tentu dapat digunakan untuk varietas lainnya. Hal ini menuntut setiap peneliti selalu melakukan optimasi media kultur in vitro padi. 6.0 Saat inisiasi kalus Saat inisiasi kalus (hsi) 5.0 b c d a a Konsentrasi 2,4 D (mg/l) Halaman 5 dari 13

6 Gambar 1. Saat induksi kalus pada media MS yang mengandung berbagai konsentrasi 2,4 D. Koordinat yang diikuti oleh huruf yang sama berbeda tidak nyata pada taraf 5 % uji Duncan. Diameter Kalus (mm) Hasil sidik ragam menunjukkan bahwa renspons diameter kalus terhadap konsentrasi 2,4-D berbeda nyata (Gambar 2). Diameter kalus pada konsentrasi 2,4-D 0 mg/l dan 0,5 mg/l berbeda tidak nyata, tetapi berbeda nyata dengan konsentrasi lainnya. Diameter kalus pada konsentrasi 2,4-D 1 mg/l berbeda nyata dengan konsentrasi 2 mg/l dan berbeda tidak nyata dengan konsentrasi 1,5 mg/l. Diameter kalus terbesar diperoleh pada konsentrasi 2,4-D 2 mg/l. Diameter kalus (mm) Diameter kalus b bc a a Konsentrasi 2,4 D (mg/l) c Gambar 2. Diameter kalus pada media MS yang mengandung berbagai konsentrasi 2,4 D. Koordinat yang diikuti oleh huruf yang sama berbeda tidak nyata pada taraf 5 % uji Duncan. Halaman 6 dari 13

7 Persentase induksi kalus Hasil analisis sidik ragam menunjukkan bahwa respons persentase induksi kalus terhadap berbagai konsentrasi 2,4 D berbeda nyata (Gambar 3). Persentase induksi kalus pada konsentrasi 2,4-D 0 mg/l berbeda tidak nyata dengan 0,5 mg/l, tetapi berbeda nyata dengan konsentrasi lainnya. Persentase induksi kalus semakin tinggi dengan naiknya konsentrasi 2,4-D, sehingga persentase induksi kalus tertinggi terjadi pada konsentrasi 2,4-D 2 mg/l. Inisiasi kalus (%) Inisiasi kalus d 70.0 c b a a Konsentrasi 2,4-D mg/l Gambar 3. Persentase Inisiasi kalus sebagai respons terhadap konsentrasi 2,4 D pada media MS. Koordinat yang diikuti oleh huruf yang sama berbeda tidak nyata pada taraf 5 % uji Duncan. Inisiasi Tunas (hsi) Hasil analisis sidik ragam menunjukkan bahwa respons inisiasi tunas terhadap berbagai konsentrasi BA bervariasi (Gambar 4). Inisiasi tunas pada konsentrasi BA 0.5 mg/l berbeda nyata dengan 1 dan 2.5 mg/l, berbeda tidak Halaman 7 dari 13

8 nyata dengan 1.5 dan 2 mg/l. Inisasi tunas tercepat kurang dari 5 hsi diperoleh pada konsentrasi BA 1 mg/l. Terbentuknya tunas merupakan keberhasilan regenerasi eksplan dalan kultur in vitro. Kalus pada kondisi media kultur yang cocok akan berdiferensiasi membentuk tunas. Sari (2011) menyatakan bahwa pemberian BA 1 mg/l menghasilkan inisiasi tunas tercepat. Hal ini menunjukkan bahwa kemungkinan komposisi media 1.0 mg/l cocok bagi eksplan padi untuk pertumbuhan tunas tercepat. Saat inisiasi tunas 7.0 Inisiasi tunas (hsi) b a b b c Konsentrasi BA (mg/l) Gambar 4. Inisiasi tunas sebagai respon terhadap berbagai konsentrasi BA pada media MS. Koordinat yang diikuti oleh huruf yang sama berbeda tidak nyata pada taraf 5 % uji Duncan. Tinggi Tunas (mm) Hasil analisis sidik ragam menunjukkan bahwa respons tinggi tunas terhadap berbagai konsentrasi BA bervariasi (Gambar 5). Tinggi tunas pada konsentrasi BA 0.5 dan 1 mg/l berbeda nyata dengan konsentrasi lainnya. Tinggi tunas menunjukkan kecenderungan menurun dengan bertambahnya konsentrasi Halaman 8 dari 13

9 BA. Hal ini dikarenakan konsentrasi BA yang diberikan bersifat menghambat pertumbuhan tinggi tunas (Sari, 2011). George dkk. (2008) menyatakan bahwa penggunaan sitokinin dengan konsentrasi tinggi dapat menghasilkan tunas yang pendek akibat gagalnya sel dalam proses pemanjangan Gambar 5. Tinggi tunas sebagai respons terhadap konsentrasi BA pada media MS. Koordinat yang diikuti oleh huruf yang sama berbeda tidak nyata pada taraf 5 % uji Duncan. Jumlah Daun Jumlah daun yang banyak sangat potensial menghasilkan luas permukaan daun yang besar, sehingga potensi permukaan daun untuk fotosintesis lebih lebar. Hasil sidik ragam menunjukkan bahwa respons jumlah daun terhadap berbagai konsentrasi BA berbeda tidak nyata (Gambar 6). Rerata jumlah daun yang terbentuk sekitar 3 helai daun per tunas. Konsentrasi BA tidak mempengaruhi jumlah daun secara signifikan. Daun yang terbentuk sebagian besar cepat mengalami klorosis dan mati setelah 2 minggu di media kultur, sehingga mengurangi jumlah daun sewaktu melakukan pengamatan. Hal ini terjadi kerena Halaman 9 dari 13

10 BA tidak secara langsung berfungsi meningkatkan jumlah daun, tetapi secara khusus berfungsi dalam pembentukan tunas. 4.0 Jumlah daun Jumlah daun (helai) Konsentrasi BA (mg/l) Gambar 6. Jumlah daun sebagai respons terhadap konsentrasi BA pada media MS. Jumlah Akar Terbentuknya akar pada tunas dalam kultur in vitro menjadi indikator bagi planlet tersebut untuk bertahan hidup, sehingga dapat diaklimatisasi. Hasil analisis sidik ragam menunjukkan bahwa respons jumlah akar terhadap konsentrasi BA berbeda tidak nyata (Gambar 7). Jumlah akar secara grafis terlihat berbeda terutama pada konsentrasi BA 0.5 dan 2.5 mg/l sekitar 5 helai per planlet. Jumlah akar yang terbentuk pada konsentrasi BA lainnya sekitar 4 helai akar per planlet. Hasil ini menunjukkan bahwa BA tidak secara langsung meningkatkan jumlah akar, sehingga diperlukan medium kultur tersendiri untuk merangsang inisiasi akar. Halaman 10 dari 13

11 6.0 Jumlah akar Jumlah akar (helai) Konsentrasi BA (mg/l) Gambar 7. Jumlah akar sebagai respons terhadap konsentrasi BA pada media MS. Panjang Akar (mm) Planlet yang memiliki akar panjang akan mampu menjangkau air dan hara lebih banyak untuk menunjang pertumbuhan dan perkembangannya. Hasil analisis sidik ragam menunjukkan bahwa respons panjang akar terhadap berbagai konsentrasi BA berbeda tidak nyata (Gambar 8). Panjang akar rerata sekitar 3 mm. Konsentrasi BA secara langsung tidak merangsang pemanjangan akar, sehingga perlu media dengan konsentrasi ZPT tertentu untuk merangsang pemanjangan akar. Halaman 11 dari 13

12 4.0 Panjang akar Panjang akar (mm ) Konsentrasi BA (mg/l) Gambar 8. Panjang akar sebagai respons terhadap konsentrasi BA pada media MS. KESIMPULAN Regenerasi Padi secara in vitro berhasil dilakukan melalui induksi kalus dan tunas. Konsentrasi 2,4-D dalam media MS dapat meregenerasi biji padi, sehingga menjadi kalus embriogenik. Kalus embriogenik banyak terinisiasi pada konsentrasi 2,4-D 2 mg/l. Tunas diinisiasi dari kalus yang dikultur pada media MS dengan berbagai konsentrasi BA. Konsentrasi BA 1 mg/l mampu menginisiasi tunas lebih banyak daripada konsentrasi lainnya. Hasil penelitian ini masih perlu dioptimasi lagi untuk mendapatkan konsentrasi 2,4-D dan BA yang reproducible bagi regenerasi Padi secara in vitro. Halaman 12 dari 13

13 UCAPAN TERIMA KASIH Peneliti menyampaikan terima kasih kepada Dit. Litabmas DIRJEN DIKTI KEMENDIKBUD RI yang telah membiayai penelitian ini, LPPM UM Jember, dan Laboratorium Kultur Jaringan Fakultas Pertanian UM Jember yang telah memperkenankan peneliti menggunakan fasilitas yang diperlukan. DAFTAR PUSTAKA Afrasiab H. and R. Jafar, Effect of different media and solidifying agents on callogenesis and plant regeneration from different explants of Rice (Oryza sativa L.) varieties Super Basmati and IRRI-6. Pak. J. Bot., 43(1): George F.E., M.A. Hall, and Geert-Jan De Klerk, Plant Propagation by Tissue Culture. 3th Edition Volume 1. The Backgroun. Springer Publisher. Dordrecht. Netherlands. 501 p. Joyia F.A. and M.S. Khan, Reproducible and expedient rice regeneration system using in vitro grown plants. African Journal of Biotechnology 11(1): Korkutal I., E. Bahar and O. Gokhan, The Characteristics of substances regulating growth and development of plants and the utilization of Gibberellic Acid (Ga 3 ) in Viticulture. World Journal of Agricultural Sciences 4 (3): Lin, Y.J. and Q. Zhang Optimizing the tissue culture conditions for high efficiency transformation of indica rice. Plant Cell Rep., 23: Purnamaningsih R., Induksi kalus dan optimasi regenerasi empat varietas Padi melalui kultur in vitro. Jurnal AgroBiogen 2(2): Rafique M.Z., H. Rashid, M. F. Chaudhary, Z. Chaudhry, and N.M. Cheema, Study on callogenesis and organogenesis in local cultivars of Rice (Oryza sativa L.). Pak. J. Bot., 43(1): Sari Y. P., Pengaruh NAA dan BA terhadap inisiasi tunas pada eksplan nodus tanaman Zodia (Evodia suaveolens Scheff) secara in vitro. Bioprospek, 6 (1): Halaman 13 dari 13