TINJAUAN PUSTAKA. tersebut hanya menembus lapisan tanah atas sedalam cm, tergantung jenis

Transkripsi

1 TINJAUAN PUSTAKA Botani tanaman Menurut Sharma (2002), tanaman stroberi diklasifikasikan sebagai berikut: Kingdom Divisi Sub divisi Kelas Ordo Famili Genus Spesies : Plantae : Spermatophyta : Angiospermae : Dicotyledonae : Rosales : Rosaceae : Fragaria : Fragaria chiloensis dan F. vesca Tanaman stroberi berakar tunggang (radix primaria), akarnya terus tumbuh memanjang dan berukuran besar. Panjang akar mencapai 100 cm namun akar tersebut hanya menembus lapisan tanah atas sedalam cm, tergantung jenis dan kesuburan tanahnya (Wijoyo, 2008). Batang utama stroberi sangat pendek. Daun-daun terbentuk disetiap buku. Pada ketiak daun terdapat pucuk aksilar. Internode sangat pendek, sehingga jarak daun yang satu dengan yang lainnya sangat rapat. Tanaman tampak seperti rumpun tanpa batang. Batang utama dan daun yang tersusun rapat disebut crown. Ukuran crown berbeda-beda tergantung dari umur, tingkat perkembangan tanaman, kultivar, dan kondisi lingkungan pertumbuhan (Budiman dan Desi, 2010).

2 Daun tanaman stroberi tersusun pada tangkai yang berukuran agak panjang. Tangkai daun berbentuk bulat serta seluruh permukaanya ditumbuhi oleh bulu-bulu halus. Helai daun bersusun tiga (trifoliate), bagian tepi daun bergerigi, berwarna hijau, dan berstruktur tipis. Daun dapat bertahan hidup selama 1-3 bulan, kemudian daun akan kering dan mati (Wijoyo, 2008). Stroberi berbunga sempurna (hermaphrodite). Struktur bunga terdiri atas 5 kelopak (sepal), 5 daun mahkota (petal), benang sari (stamen), dan ratusan putik (pistil). Bunga tersusun dalam malai yang panjang, terletak pada ujung tanaman. Setiap malai bercabang daun, mempunyai empat macam bunga yaitu 1 bunga primer, 2 bunga sekunder, 4 bunga tersier, serta 8 bunga kuartiner. Bunga primer adalah bunga yang pertama sekali mekar pada setiap malai, kemudian disusul oleh bunga-bunga lainya. Penyerbukan bunga dibantu oleh serangga (lebah) dan angin. Setiap malai bunga dapat menghasilkan lebih dari satu buah (Wijoyo, 2008). Buah stroberi berwarna merah. Buah yang biasa dikenal adalah buah semu yang sebenarnya merupakan receptacle yang membesar. Buah sejati yang berasal dari ovul yang telah diserbuki berkembang menjadi buah kering dengan biji keras. Struktur buah keras ini disebut achene. Buah sejati ini berukuran kecil dan menempel pada receptacle yang membesar. Ukuran stroberi ditentukan oleh jumlah buah achene yang terbentuk. Sementara jumlah buah achene yang terbentuk ditentukan oleh jumlah pistil dan keefektifan penyerbukan (Budiman dan Desi, 2010).

3 Biji stroberi berukuran kecil. Pada setiap buah dihasilkan banyak biji, biji itu berukuran kecil terletak diantara daging buah. Potensi biji pada setiap stroberi dapat jumlahnya mencapai butir biji (Wijoyo, 2008). Secara umum, stroberi dapat dibudidayakan di daerah dataran tinggi ( dpl), memiliki suhu udara relatif dingin (22-28 C) dengan sinar matahari yang tidak terlalu kuat, mempunyai kelembaban udara % dan curah hujan mm/tahun. Tempat yang cocok untuk bertanam stroberi adalah lahan berpasir yang mengandung tanah liat di lereng pegunungan dan kaya akan bahan organik. Tanah yang mengandung bahan organik tinggi memiliki porositas yang baik sehingga akar dapat tumbuh secara optimal. Selain itu, kandungan bahan organik yang tinggi juga bermanfaat sebagai persediaan nutrisi (http//: deptan, 2010). Kultur jaringan Menurut Suryowinoto (1991), kultur jaringan dalam bahasa asing disebut sebagai tissue culture, weefsel cultuus atau gewebe kultur. Kultur adalah budidaya dan jaringan adalah sekelompok sel yang mempunyai bentuk dan fungsi yang sama. Maka, kultur jaringan berarti membudidayakan sesuatu jaringan tanaman menjadi tanaman kecil yang mempunyai sifat seperti induknya (Hendaryono dan Wijayani, 1994). Manfaat utama dari aplikasi teknik kultur jaringan tanaman adalah perbanyakan klon atau perbanyakan massal dari tanaman yang sifat genetiknya identik satu sama lain. Menurut Zulkarnain (2009), teknik kultur jaringan pun bermanfaat dalam beberapa hal khusus yaitu:

4 1. perbanyakan klon secara massal, pada prinsipnya, dengan teknik kultur jaringan setiap sel dapat diinduksi untuk beregenerasi menjadi individu tanaman lengkap dengan sifat genetik yang identik satu sama lain. Pada kultur organ, pucuk-pucuk in vitro dapat disubkultur untuk penggandaan lebih lanjut sehingga dalam waktu singkat akan dihasilkan individu tanaman dalam jumlah besar. 2. Keseragaman genetik, prosedur kultur jaringan bersifat vegetatif maka rekombinasi acak dari karakter yang terjadi pada perbanyakan seksual (melalui biji) dapat dihindarkan. Oleh karena itu tanaman yang dihasilkan secara genetik akan identik dengan induknya. 3. Kondisi aseptik, proses kultur in vitro menghendaki kondisi aseptik. Pada giliranya, kultur jaringan tanaman dapat menyediakan bebas patogen dalam jumlah besar. Walaupun demikian, tidak dianggap aseptik karena organisme patogen, terutama partikel virus mungkin saja terdapat dalam jaringan, tetapi tidak memperlihatkan gejala apapun di dalam kultur yang sehat dan hanya muncul pada tahap-tahap lanjut. Namun, melalui teknik kultur jaringan kita dapat meregenerasikan tanaman bebas virus, yakni melalui kultur meristem. Teknik kultur jaringan akan berhasil dengan baik apabila syarat-syarat yang diperlukan terpenuhi. Syarat-syarat tersebut meliputi pemilihan eksplan, penggunaan medium yang cocok, keadaan yang aseptik dan pengaturan udara yang baik. Meskipun pada prinsipnya semua jenis sel dapat ditumbuhkan, tetapi sebaiknya dipilih bagian tanaman yang masih muda dan mudah tumbuh yaitu bagian meristemnya misalnya daun muda, ujung akar, ujung batang, keping biji

5 dan sebagainya. Apabila menggunakan embrio atau bagian-bagian biji yang lain sebagai eksplan, yang perlu diperhatikan adalah kemasakan embrio, waktu imbibisi, temperatur dan dormansi (Hendaryono dan Wijayani, 1994). Frekuensi pengulangan dari subkultur bervariasi untuk tiap spesies dan kondisi pertumbuhan. Beberapa macam kultur umumnya dapat disubkultur tiap 4-8 minggu. Hampir tidak ada kepustakaan yang menyebutkan jumlah pengulangan sub kultur yang dapat untuk maksud propogasi. Secara teori sedikitnya ada 3 macam masalah dapat menyebabkan kerusakan dalam kultur tersebut, yaitu terjadinya perubahan genetik, kekurangan nutrisi dan penyakit. Beberapa peneliti melaporkan, bahwa pada beberapa tanaman yang telah disubkulturkan beberapa kali, ternyata tidak terjadi penurunan daya tumbuh atau perubahan karakteristik yang bisa diamati. Beberapa peneliti lain menganjurkan untuk melakukan subkultur paling banyak 3-6 kali (Wetherell, 1982). Ketika suatu eksplan dikulturkan, jaringannya mengalami perubahanperubahan yang dinyatakan oleh Hartmann et al (1990) sebagai suatu`situasi kritis`. Disamping kehilangan suplai air dan mineral sebagai akibat hilangnya tekanan akar, tanamanpun kehilangan karbohidrat karena tidak ada daun-daun yang menyediakan gula kedalam sistem floem, juga terjadi gangguan yang menyeluruh pada sistem regulasi hormon tanaman. Pusat sintesis auksin, seperti pucuk-pucuk dengan primordia daun menjadi berkurang bila terjadi proliferase kalus, demikian pula halnya dengan suplai sitokinin dari akar. Pertumbuhan kultur yang normal dapat kembali diinduksi bila dilakukan restorasi sumber air, komponen-komponen nutrisi, dan zat pengatur tumbuh melalui medium tumbuh (Schwabe, 1984) ( Zulkarnain, 2009).

6 Eksplan Bahan tanaman yang dikulturkan lazim disebut dengan eksplan. Dalam hal ini, perbanyakan tanaman secara kultur jaringan, eksplan merupakan faktor penting penentu keberhasilan. Umur fisiologis, umur otogenetik, ukuran eksplan, serta bagian tanaman yang diambil merupakan hal-hal yang harus dipertimbangkan dalam memilih eksplan yang akan digunakan sebagai bahan awal kultur (Yusnita, 2003). Perbanyakan tanaman secara vegetatif konvensional, jaringan-jaringan juvenilnya sering memperlihatkan peluang keberhasilan yang lebih besar. Peluang keberhasilan perbanyakan tanaman secara in vitro meningkat pula dengan digunakanya jaringan-jaringan muda sebagai bahan eksplan. Herman et al,(1990) menyatakan bahwa jaringan-jaringan yang sedang aktif tumbuh pada awal masa pertumbuhan biasanya merupakan bahan eksplan yang paling baik. Jaringan yang kurang aktif sering mengiginkan modifikasi jenis dan takaran zat pengatur tumbuh selama pengkulturan. Sejalan dengan semakin tuanya organ tanaman eksplan yang diambil, proses pembelahan dan regenerasi sel cenderung untuk menurun. Oleh karena itu Pierik (1997) menyarankan untuk menggunakan jaringan-jaringan yang muda dan lunak karena pada umumnya jaringan tersebut lebih muda berproliferasi dari pada jaringan berkayu atau yang sudah tua. Jaringan muda (juvenil) biasanya memiliki kapasitas regeneratif yang tinggi dan sering kali digunakan sebagai bahan penelitian ( Zulkarnain, 2009). Zat pengatur tumbuh Zat pengatur tumbuh (ZPT) merupakan senyawa sintetis yang mempunyai aktifitas kerja yang sama seperti halnya hormon tanaman, dimana dengan

7 konsentrasi tertentu dapat mendorong ataupun menghambat pertumbuhan dan perkembangan tanaman ( Pengatur Tumbuh Tanaman 2010). Agar hormon tumbuh yang terdapat dalam mikpolar atau submikromolar itu bersifat aktif dan khas, dapat dipastikan harus ada tiga bagian utama pada sistem respirasi. Yang pertama, hormon harus ada dalam cukup disel yang tepat. Yang kedua, hormon harus dikenali dan diikat erat oleh setiap sekelompok sel yang tanggap terhadap hormon (sel sasaran). Yang ketiga, protein penerima tersebut (konfigurasnya diduga berubah saat mengikat hormon) harus menyebabkan perubahan metaolik lain yang mengarah pada penguatan isyarat atau kurir hormon (Salisbury dan Ross, 1995). Menurut Wilkins (1989), giberelin mampu untuk meningkatkan pemuluran batang padi yang pada penemuanya. Namun efek-efek dari giberelin terhadap pertumbuhan bermacam macam, dan berlainan dari organ ke organ dan dari tanaman ke tanaman. Secara umum, peranan asam giberelat adalah meningkatkan perkecambahan biji dan menginduksi pemanjangan ruas. Senyawa ini digunakan untuk media kultur untuk meningkatkan pemanjangan pucuk pucuk yang sangat kecil dan merangsang pembentukan embrio dari kalus (Zulkarnain, 2009). Zat tambahan yang biasa digunakan adalah zat pengatur tumbuh. Untuk media kultur jaringan, kondisi zat pengatur tumbuh disesuaikan dengan macam eksplan yang digunakan, misalnya eksplan yang berasal dari jaringan meristem suatu tanaman tertentu seperti tanaman anggrek, tanaman cerealia, tanaman tembakau atau tanaman lain atau dari embrio, serbuk sari, endosperm, kotiledon dan sebagainya. Zat pengatur tumbuh auksin dan sitokinin dapat diberikan

8 bersama sama atau auksin saja ataupun sitokinin saja. Penambahan zat pengatur tumbuh ini tergantung dari tujuan kita, misalnya untuk mengenduksi pertumbuhan kalus saja atau ingin menumbuhkan akarnya atau tunasnya dahulu atau kedua duanya. Beberapa macam tanaman memang baru berhasil ditumbuhkan akarnya saja dan belum berhasil keluar tunasnya, atau masalah sebaliknya (Hendaryono dan Wijayani, 1994). Telah banyak keberhasilan dalam percobaan-percobaan kultur jaringan dengan menggunakan zat pengatur tumbuh golongan auksin saja tanpa penambahan sitokinin. Pada embriogenesis Solanum melongena L. dengan penambahan NAA 10 mg/l dapat terbentuk 20 embrio tiap eksplan, embrio kelapa dipindahkan kedalam medium yang mengandung NAA pada konsentrasi rendah (1-3 mg/l) pertumbuhan akan berhenti, pada konsentrasi yang tinggi (5-7 mg/l) kotiledon akan membesar dan akan menghasilkan kalus. Eucalytus focifolia F.MULL menghasilkan pertumbuhan kalus yang lebih baik jika diberi penambahan auksin tunggal dibandingkan dengan menggunakan IAA, ABA, NAA dan 2,4-D secara bersama-sama. Untuk pertumbuhan kapas memerlukan kadar optimal 2-3 mg/l. hasil percobaan pada tanaman tembakau dan kedelai ternyata kalus tidak mau tumbuh pada media dengan auksin saja, tetapi untuk pertumbuhan kalus memerlukan penambahan sitokinin. Dengan demikian jelaslah bahwa macam dan kombinasi penggunaan zat pengatur tumbuh pada medium kultur jaringan sangat tergantung pad jenis tanamannya (Hendaryono dan Wijayani, 1994). Dalam kultur jaringan, dua golongan zat pengatur tumbuh yang sangat penting adalah sitokinin dan auksin (Gunawan, 1990). NAA (Naftaleine Asetat

9 Acid) adalah zat pengatur tumbuh yang tergolong auksin. Pengaruh auksin terhadap perkembangan sel menunjukkan bahwa auksin dapat meningkatkan sintesa protein. Dengan adanya kenaikan sintesa protein, maka dapat digunakan sebagai sumber tenaga dalam pertumbuhan. Adapun kinetin (6-furfury amino purine) tergolong zat pengatur tumbuh dalam kelompok sitokinin. Kinetin adalah kelompok sitokinin yang berfungsi untuk pengaturan pembelahan sel dan morfogenesis. Dalam pertumbuhan jaringan, sitokinin bersama-sama dengan auksin memberikan pengaruh interaksi terhadap deferensiasi jaringan (Hendaryono dan Wijayani, 1994). Giberelin Giberelin adalah jenis hormon tumbuh yang mula-mula diketemukan di Jepang oleh Kurosawa dalam tahun Kerosawa melakukan penelitian terhadap penyakit Bakane yang menyerang tanaman padi. Adapun penyebab dari penyakit ini adalah jamur Gibberella fijikuroi. Suatu gejala khas dari penyakit ini adalah: apabila tanaman padi terserang, maka tanaman tersebut memperlihatkan batang dan daun yang memanjang secara tidak normal (Abidin, 1983). Gibberelin mempunyai peranan dalam aktivitas cambium dan pengembangan xylem. Hasil penelitian Badr et al (1970) dalam weaver (1972) menunjukkan bahwa aplikasi GA 3 dengan konsentrasi 100,250, dan 500 ppm mendukung terjadinya difrensiasi xylem pada pucuk Olive. Menurut Wereing dan Philips (1970), bahwa gibberelin mempunyai pengaruh pada aktivitas cambium. Hal ini terbukti dari aplikasi GA 3 yang disemprotkan pada pucuk apricot, yang

10 menunjukkan peningkatan aktivitas cambium dan pengenbangan xylem (Abidin, 1983). Auksin Auksin adalah sekelompok senyawa yang fungsinya merangsang pemanjangan sel-sel pucuk yang spektrum aktivitasnya menyerupai IAA (indole- 3-acetid acid). Pierik (1997) menyatakan bahwa pada umumnya auksin meningkatkan pemanjangan sel, pembelahan sel, dan pembentukan akar adventif. Auksin berpengaruh pula untuk menghambat pembentukan tunas adventif dan tunas aksilar, namun kehadiranya dalam medium kultur dibutuhkan untuk meningkatkan embriogenesis somatik pada kultur suspensi sel. Konsentrasi auksin yang rendah akan meningkatkan pembentukan akar adventif, sedangkan konsentrasi tinggi merangsang pembentukan kalus dan menekan morfogenesis (Zulkarnain, 2009). Auksin yang paling banyak digunakan pada kultur in vitro adalah indole- 3-acetic acid (IAA), α-naphthylacetic acid (α-naa), dan 2,4-dichlorophenoxy acetic acid (2,4-d). Jenis-jenis auksin yang lain seperti 2,4,5- trichlorophenoxyacetid acid (2,4,5-T), indole-3-butyric acid (IBA), dan P- chlorophenoxyyacetic acid (4-CPA) juga merupakan senyawa yang efektif, tetapi penggunaanya tidak sebanyak tiga jenis auksin yang disebut terlebih dahulu. 2,4,5-T dapat meningkatkan pembentukan kalus pada kultur in vitro tanaman bijibijian, sedangkan IBA sangat efektif untuk menginduksi perakaran IAA merupan auksin yang disintesis secara alamiah di dalam tubuh tanaman, namun senyawa ini mudah mengalami degradasi akibat pengaruh cahaya dan oksidasi enzimatik. Oleh karena itu, IAA biasanya diberikan pada konsentrasi yang relatif tinggi (1-30 mg

11 L -1 ). Sementara itu α-naa yang merupakan auksin sintetik tidak mengalami oksidasi enzimatik seperti halnya IAA. Senyawa tersebut dapat diberikan pada medium kultur pada konsentrasi yang lebih rendah, berkisar antara 0,1-2,0 mg L -1 (Zulkarnain, 2009). Sitokinin Sitokinin merupakan nama kelompok hormon tumbuh yang sangat penting sebagai pemacu pertumbuhan dan morfogenesis dalam kultur jaringan. Seperti halnya pada auksin, selain sitokinin alami juga terdapat sintesisnya yang tergolong dalam zat pengatur tumbuh. Kinetin adalah merupakan sitokinin yang pertama kali ditemukan oleh mahasiswa profesor Skoog s bernama Carlos Miller (1954) pada laboratorium di Universitas Wisconsin, yaitu senyawa yang sangat aktif yang terbentuk dari hasil penguraian sebagian DNA tua sperma ikan hering atau DNA yang diautoklaf yang menyebabkan terus tumbuhnya kalus tembakau (Santoso dan Fatimah, 2004). Sitokinin yang paling banyak digunakan pada kultur in vitro adalah kinetin, benziladenin (BA atau BAP), dan zeatin. Zeatin adalah sitokinin yang disintesis secara alamiah, sedangkan kinetin dan BA adalah sitokinin sintetik (Zulkarnain, 2009). Dari beberapa penelitian yang utama dan sesuai dengan namanya jelas mempunyai kaitan erat dengan sel, Secara lebih luas peranya dapat dijabarkan sebagai berikut: 1. Sitokinin berperan dalam memacu pembentangan sel, pembesaran dan pembelahan sel. 2. Sitokinin berperan dalam penundaan senessen (penuaan).

12 3. Sitokinin berperan mengarahkan transport zat hara, yaitu memberi peran signal kearah mana zat hara akan dibawa atau ditransport. 4. Peran sitokinin yang lain adalah: mendorong proses morfogenesis, pertunasan, pembentukan kloroplas, pembentukan umbi pada kentang, pemecahan dormansi, pembukaan stomata, pembungaan dan pembentukan buah partenokarpi. 5. dalam kultur jaringan sitokinin telah terbukti dapat menstimulir terjadinya pembelahan sel, proliferasi kalus, pembentukan tunas, mendorong proliferasi meristem ujung, menghambat pembentukan akar, mendorong pembentukan klorofil pada kalus (Santoso dan Fatimah, 2004). Terdapat kisaran interaksi yang luas antara kelompok auksin dengan kelompok sitokinin. Kedua kelompok zat pengatur tumbuh tersebut berinteraksi pula dengan senyawa senyawa kimia lainya dan dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan, seperti cahaya dan suhu. Pada kondisi tertentu auksin dapat bereaksi dengan menyerupai sitokinin, atau sebaliknya (Kyte, 1983). Meskipun demikian, baik auksin maupun sitokinin, keduanya sering kali diberikan secara bersamaan pada medium kultur untuk menginduksi pola morfogenesis tertentu, walaupun ratio yang dibutuhkan untuk induksi perakaran maupun pucuk tidak selalu sama, terdapat keragaman yang tinggi antargenus, antarspesies, bahkan antar kultivar dalam hal jenis takaran auksin dan sitokinin untuk menginduksi terjadinya morfogenesis (Kyte,1983;Torres,1989) (Zulkarnain, 2009).