STUDI KERAGAMAN MORFOLOGI, STRUKTUR SERBUK SARI DAN POLA PITA ISOZIM PEROKSIDASE Ipomoea batatas Lamk. TESIS

Transkripsi

1 STUDI KERAGAMAN MORFOLOGI, STRUKTUR SERBUK SARI DAN POLA PITA ISOZIM PEROKSIDASE Ipomoea batatas Lamk. TESIS Disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai derajat Magister Program Studi Biosain Oleh Dwi Wahyuni S PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

2 25

3 26

4 27 PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI TESIS Saya menyatakan dengan sebenarnya bahwa: 1. Tesis yang berjudul SERBUK SARI DAN POLA PITA ISOZIM PEROKSIDASE Ipomoea batatas Lamk. serta tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik serta tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali secara tertulis digunakan sebagai acuan dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber acuan serta daftar pustaka. Apabila dikemudian hari terbukti terdapat plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai ketentuan peraturan perundang-undangan (Permendiknas No. 17 tahun 2010). 2. Publikasi sebagian atau keseluruhan isi tesis pada jurnal atau forum ilmiahlain harus seijin dan menyertakan tim pembimbing sebagai autor dan PPs UNS sebagai institusinya. Apabila dalam waktu sekurang-kurangnya satu semester (enam bulan sejak pengesahan tesis) saya tidak melakukan publikasi dari sebagian atau keseluruhan tesis ini, maka Prodi Biosain PPs UNS berhak mempublikasikannya pada jurnal ilmiah yang diterbitkan oleh prodi Biosain PPs UNS. Apabila saya melakukan pelanggaran dari ketentuan publikasi ini, maka saya bersedia mendapatkan sanksi akademik yang berlaku. Surakarta, 29 Desember 2014 Dwi Wahyuni NIM. S iv

5 28 Dwi Wahyuni. NIM S Studi Keragaman Morfologi, Stuktur Serbuk Sari Dan Pola Pita Isozim Peroksidase Ipomoea batatas Lamk. TESIS. Pembimbing I: Prof. Drs. Suranto,M.Sc., Ph.D. Pembimbing II: Prof. Dr. Ir. Edi Purwanto,M.Sc. Program Studi Biosain, Program Pascasarjana, Universitas Sebelas Maret Surakarta. ABSTRAK Ipomoea batatas Lamk. (I. batatas) mempunyai beragam kultivar dan variasi sangat besar pada karakter morfologi tidak hanya pada daun dan bunga tetapi juga pada umbi dan warnanya. Ubijalar termasuk dalam famili solanaceae dan memiliki nilai ekonomi yang sangat tinggi, terutama sebagai makanan tambahan karena mengandung karbohidrat yang cukup tinggi dan beberapa nutrisi lainnya. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui apakah keragaman morfologi dalam spesies ini juga ditunjukkan pada mikro karakter seperti struktur serbuk sari, pola pita isozim peroksidase. Adapun kultivar yang diamati terdiri dari sepuluh kultivar yaitu Antin 1, Antin 2, Antin 3, Beta 1, Beta 2, Kidal, Papua Solossa, Sari, Sawentar dan Sukuh. Uji karakter morfologi adalah dengan pengamatan organ ubi, batang, daun dan bunga. Analisis struktur serbuk sari dengan menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM). Analisis isozim menggunakan Polyacrylamide Gel Electrophoresis (PAGE) dengan pewarnaan enzim peroksidase, Analisa morfologi dan pola pita isozim menggunakan analisis NTSYS Spc 2.0 untuk menghasilkan dendrogram hubungan kekerabatan. Adapun data struktur serbuk sari dianalisis secara deskriptif. Hasil analisis NTSYS Spc 2.0. menunjukkan bahwa kultivar Antin 3 dan Papua Solossa memiliki karakter morfologi yang berbeda dibandingkan delapan kultivar lainnya. Analisis struktur serbuk sari menunjukkan kultivar Beta 1 mempunyai ukuran serbuk sari yang sangat besar yaitu 116,50 µm (panjang aksis polar) dan µm (diameter ekuatorial) serta garis bentuk (countour) dinding cekung (concave). Analisis pola pita isozim peroksidase menunjukkan kultivar Beta 1, Beta 2 dan Papua Solossa memiliki pola pita yang berbeda (baik secara kualitatif maupun kuantitatif) dari kultivar-kultivar yang lain. Analisis dendrogram berdasarkan karakter morfologi dan pola pita isozim peroksidase membuktikan bahwa pada kultivar Papua Solossa yang selalu terpisah dari kultivar lainnya. Kata Kunci: Keragaman, Morfologi, Serbuk sari, Isozim, Ipomoea batatas Lamk v

6 29 Dwi Wahyuni. NIM S Studies on the Variation of Morphology, The Stucture of Pollen, and Peroxidase Isozyme Banding Pattern of Ipomoea batatas Lamk. THESIS. Advisor I: Prof. Drs. Suranto,M.Sc., Ph.D. Advisor II: Prof. Dr. Ir. Edi Purwanto,M.Sc. Departement of Biosain, Postgraduated Program, Sebelas Maret University. ABSTRACT Ipomoea batatas Lamk. (I. batatas) which is recorded to have many cultivar and variation in the morphologycal character not only for the leaves and flowers but also the tuber and colours. This sweet potatos included in the family solanaceae and having economic significant, especially as additional food due to the high content of carbohydrate and other nutricions values. In other to test whether the morphologycal variation in this species was also expressed at the microcharacter, such as pollen morphology and enzyme activity, there were ten cultivar were used. The morphologycal character used in this experiment consisted of leaf, stem, flower and tuber, while the shape and structure of the pollen were examined using Scanning Electron Microscopy (SEM). Acordingly, Polyacrylamide Gel Electrophoresis (PAGE) was used to look at the activity of peroxidase isoxymes. The above both data of of isozymcal and morphology were employed to construct the dendrogram using NTSYS to look at their relationship. Meanwhile the pollen morphologycal observation were analized descriptvely. The result showed that there were variation among ten cultivar of I. batatas was confirmed not only on their morphologycal character but also the isozyme banding pattern from ten cultivars tested. At least, two cultivar Antin 3 and Papua Solossa had uniques character especcially the purple stem and yellow tuber and dark skin on the tuber respectively. The structural analysis of pollen showed Beta 1 cultivar has a very large pollen, namelly 116,50 µm (axis polar) and µm (equatorial) and countour of was concave. The analysis of isozyme banding pattern showed Beta 1, Beta 2 and Papua Solossa cultivar had different banding pattern (either qualitative or quantitative) from other cultivars. The dendrogam based on morphologycal character and the peroxidase isozyme banding pattern proved showed that Papua Solossa cultivar was always stand alone from the other nine cultivars. Keyword : Variation, morphological, pollen, isozymes, Ipomoea batatas Lamk. vi

7 30 MOTTO Sesungguhnya menuntut ilmu adalah pendekatan diri kepada Allah, mengajarkannya kepada orang yang tidak mengetahuinya adalah sedekah. Sesungguhnya ilmu pengetahuan menempatkan orangnya dalam kedudukan terhormat dan mulia (tinggi). Ilmu pengetahuan adalah keindahan bagi ahlinya di dunia dan di akhirat (Sabda Rasulullah Saw) vii

8 31 PERSEMBAHAN Karya sederhana ini saya persembahkan kepada: Ibunda Disih dan Ayahanda Terima kasih untuk segala pengorbanan, doa, kasih sayang, dan penanaman disiplin yang telah diberikan pada saya. yang telah banyak berkorban, dan mengizinkan saya untuk menuntut ilmu, selalu memberi dorongan, semangat, dan kegembiraan. Terima kasih, senantiasa mengatakan kita adalah tim, dan pencapaian yang satu adalah pencapaian semua. Faiz Arka Awanta Karena doa kalian ibu dapat menyelesaikan studi ini Serta keluarga besar dan Almamater viii

9 32 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, taufik serta hidayahnya sehingga dapat STUDI KERAGAMAN MORFOLOGI, STUKTUR SERBUK SARI DAN POLA PITA ISOZIM PEROKSIDASE Ipomoea batatas Lamk. an lancar. Tesis ini ditulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh derajat Magister Sain di Program Studi Biosain Universitas Sebelas Maret Surakarta. Tesis ini berisi tentang keragaman morfologi, stuktur serbuk sari dan pola pita isozim peroksidase Ipomoea batatas Lamk. serta hubungan kekerabatannya. Karakter morfologi yang disajikan meliputi karakter organ ubi, batang, daun dan bunga. Struktur serbuk sari yang disajika meliputi panjang spina, panjang aksis polar (P), ukuran serbuk sari, diameter ekuatorial (E), indeks P/E dan bentuk serbuk sari. Pola pita Isozim disajikan dengan menggunakan pewarnaan peroksidase pada organ batang dan daun I.batatas. Penulis menyadari bahwa tesis ini masih banyak kekurangan. Penulis juga mengharapkan saran yang membangun demi kesempurnaan tesis ini. Semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Surakarta, Desember 2014 Penulis ix

10 33 UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas terselesainya tesis ini. Penulis menyadari bahwa terselesainya tesis ini tidak terlepas dari keterlibatan dan sumbangsih berbagai pihak baik perseorangan,kelompok maupun kelembagaan. Maka dari itu, melalui laporan ini dengan segenap kerendahan hati patutlah penulis ucapkan terima kasih yang tulus dan sebesar-besarnya kepada: 1. Prof. Dr. Ravik Karsidi, M.S. selaku Rektor Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Prof. Dr. Ir. Ahmad Yunus,M.S. selaku Direktur Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Prof. Drs. Suranto, M.Sc., Ph.D. dan Prof. Dr. Ir. Edi Purwanto, M.Sc. selaku dosen pembimbing yang telah mendambingi dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan tesis ini. 4. Prof. Dr. Sugiyarto,M.Si dan Dr. Ari Susilowati, M.Si, selaku penguji yang telah memberikan bimbingan, arahan dan saran untuk tesis ini. 5. Segenap staf dosen Program Studi Biosain PPs Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah memberikan materi perkuliahan yang menunjang kelancaran pelaksanaan penelitian. 6. Ir. Yudi Widodo, M.S, peneliti utama di Balitkabi Malang yang telah memberikan arahan pada pelaksanaan penelitian di lapangan. 7. Ketua dan Laboran Laboratorium Biologi Molekuler FMIPA Universitas Negeri Malang yang telah memberikan ijin dan bantuan dalam pelaksanaan penelitian. 8. Ketua Yayasan dan Kepala Sekolah Menengah Farmasi Bhakti Wiyata Kediri yang telah memberikan ijin dan dukungan untuk menyelesaikan studi ini. 9. Kedua orang tua dan keluarga besar yang memberikan doa dan dukungannya. 10. Suamiku yang telah mendampingi dan membantu untuk mendapatkan sampel penelitian di lapangan. x

11 Teman- Azmin, S.Pd., M.Si, Ria Karno, S.Pd., M.Si, Mas Adi, Ali, Wafi, Alfatiha Permatasasari, M.Si, Arti Wahyu Utami, S.Pd., M.Si, Mbak Nurul, MM. Riyaniarti, Anik Andayani, S.Pd., M.Si dan Wiwik Yuli S., yang telah banyak memberikan masukan, motivasi, bantuan dan semangat yang sangat luar biasa dalam menyelesaikan tesis ini. 12. Teman-teman SMK Kesehatan Bhakti Wiyata Kediri: Yanti Rahayuningtyas, Yuni Ika, mbak Siti Zaenab, Siska, Pak Jerhi yang telah menberikan bantuan secara teknis dalam menyelesaikan tesis ini. 13. Seluruh pihak yang telah membantu penyelesaian tesis ini. Segala bantuan dan kebaikan yang telah diberikan kepada penulis dalam menyelesaikan tesis semoga menjadi amal sholeh dan memperoleh imbalan yang berlipat ganda dari Allah SWT. Amin xi

12 35 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL i LEMBAR PERSETUJUAN DOSEN PEMBIMBING ii LEMBAR PENGESAHAN TIM PENGUJI iii PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI ILMIAH iv ABSTRAK v ABSTRACT vi MOTTO vii HALAMAN PERSEMBAHAN viii KATA PENGANTAR ix UCAPAN TERIMA KASIH x DAFTAR ISI xii DAFTAR TABEL xv DAFTAR GAMBAR xvi DAFTAR LAMPIRAN xviii BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang 1 B. Perumusan Masalah 3 C. Tujuan Penelitian 3 D. Manfaat Penelitian 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Tinjauan Umum Tentang Ipomoea batatas Lamk 4 1. Spesies tanaman Ipomoea batatas Lamk 4 2. Taksonomi tanaman Ipomoea batatas Lamk 4 3. Kandungan zat kimia Ipomoea batatas Lamk 4 4. Morfologi tanaman Ipomoea batatas Lamk 5 a. Akar 6 b. Batang 7 c. Daun 7 1) Bentuk helaian 8 2) Bentuk tepi daun (kedalaman cuping daun) 9 xii

13 36 3) Jumlah cuping daun 9 4) Bentuk ujung daun 10 5) Panjang daun dewasa 10 6) Warna Tulang daun 11 7) Warna helaian daun dewasa 11 8) Warna helaian daun muda 12 9) Warna tangkai daun 12 10) Panjang tangkai daun 12 d. Bunga 13 1) Bentuk permukaan mahkota 14 2) Kedudukan kepala putik (stigma) 14 3) Serbuk sari (polen) 15 e. Buah 16 f. Ubi 17 1) Bentuk ubi 17 2) Tipe formasi ubi 18 3) Warna kulit ubi 19 4) Warna daging ubi dan pola penyebaran warna sekunder 19 B. Enzim dan Isozim Peroksidase 20 C. Kerangka Penelitian 23 D. Hipotesis 23 BAB III METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian 24 B. Alat dan Bahan Bahan dan Alat untuk Analisa Morfologi Bahan dan Alat untuk Analisa Bahan dan Alat untuk analisa Pola Pita Isozim peroksidase 25 C. Cara Kerja Pengambilan Sampel Pengamatan Morfologi Pengamatan Struktur Serbuk sari 28 xiii

14 37 4. Analisa Pola Pita Isozim Peroksidase 28 D. Analisa Data 30 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Karakaterisasi Morfologi Ipomoea batatas Lamk Ubi Batang Daun Bunga 43 B. Hubungan Kekerabatan Ipomoea batatas Lamk. Berdasarkan Karakter Morfologi 45 C. Karakterisasi Struktur Serbuk Sari Ipomoea batatas Lamk. 48 D. Karakterisasi Ipomoea batatas Lamk. Berdasarkan Penanda Isozim Hasil Analisis Pola Pita Isozim dengan Pewarnaan Peroksidase Pada Organ Batang Hasil Analisis Pola Pita Isozim dengan Pewarnaan Peroksidase 3. Pada Organ Daun 54 E. Hubungan Kekerabatan Ipomoea batatas Lamk.Berdasarkan Pola Pita Isozim Peroksidase Dendrogram Berdasarkan Keragaman Pola Pita Isozim Peroksidase pada organ Batang Dendrogram Berdasarkan Keragaman Pola Pita Isozim Peroksidase pada organ Daun Dendrogram Berdasarkan Keragaman Pola Pita Isozim Peroksidase 60 F. Hubungan Kekerabatan Ipomoea batatas Lamk. Berdasarkan Karakter Morfologi Dan Pola Pita Isozim Peroksidase 61 G. Keunikan Kultivar Ipomoea batatas Lamk. Berdasarkan Karakter Morfologi, Struktur Serbuk Sari dan Pola Pita Isozim Peroksidase 63 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan 66 B. Saran 66 Daftar pustaka 67 Lampiran-lampiran xiv

15 38 DAFTAR TABEL Tabel 1 : Komposisi kimia ubi dan daun tiap 100 gram bahan edibel 5 Tabel 2 : Hasil pengamatan morfologi sepuluh kultivar I. batatas Lamk Tabel 3 : Hasil pengamatan morfologi ubi pada sepuluh kultivar Ipomoea batatas. Lamk Tabel 4 : Hasil pengamatan morfologi batang pada sepuluh kultivar Ipomoea batatas. Lamk 37 Tabel 5 : Hasil pengamatan morfologi daun pada sepuluh kultivar Ipomoea batatas Lamk. 41 Tabel 6 : Hasil pengamatan morfologi bunga pada sepuluh kultivar Ipomoea batatas Lamk. 44 Tabel 7 : Hasil pengamatan dan pengukuran serbuk sari sepuluh kultivar Ipomoea batatas Lamk. 49 commit xv to user

16 39 DAFTAR GAMBAR Gambar 1 : Bagian dari Organ tanaman Ipomea batatas Lamk 6 Gambar 2 : Macam-macam akar pada tanaman Ipomea batatas Lamk.. 7 Gambar 3 : Bentuk helaian 8 Gambar 4 : Bentuk tepi daun 9 Gambar 5 : Jumlah cuping daun 9 Gambar 6 : Bentuk ujung daun 10 Gambar 7 : Panjang daun 10 Gambar 8 : Warna tulang daun 11 Gambar 9 : Panjang tangkai daun 12 Gambar 10 : Bagian-bagian bunga 14 Gambar 11 : Bentuk permukaan mahkota 14 Gambar 12 ; Kedudukan kepala putik 15 Gambar 13 : Buah Ipomea batatas Lamk dengan 1-4 biji 16 Gambar 14 : Bentuk ubi 18 Gambar 15 : Tipe formasi 18 Gambar 16 : Pola penyebaran warna sekunder 19 Gambar 17 : Skema kerangka penelitian 23 Gambar 18 : Skema cara kerja analisa morfologi 27 Gambar 19 : Morfologi ubi Ipomoea batatas Lamk. 35 Gambar 20 : Morfologi daun Ipomoea batatas Lamk. 38 Gambar 21 : Morfologi bunga Ipomoea batatas Lamk. 44 Gambar 22 : Dendrogram Hubungan Kekerabatan berdasarkan Karakter Morfologi Sepuluh Kultivar Ipomea batatas Lamk. 45 Gambar 23 : Struktur Serbuk Sari Sepuluh Kultivar Ipomea batatas Lamk. 49 Gambar 24 : Pola Pita Isozim dan Zimogram Peroksidase Organ Batang pada Sepuluh Kultivar Ipomea batatas Lamk. 53 Gambar 25 : Pola Pita Isozim dan Zimogram Peroksidase Organ Daun pada Sepuluh Kultivar Ipomea batatas Lamk. 55 xvi

17 40 Gambar 26 : Dendrogram Berdasarkan Keragaman Pola Pita Isozim Peroksidase pada organ Batang 57 Gambar 27 : Dendrogram Berdasarkan Keragaman Pola Pita Isozim Peroksidase pada organ Daun 60 Gambar 28 : Dendrogram Berdasarkan Keragaman Pola Pita Isozim Peroksidase 61 Gambar 29 : Dendrogram Berdasarkan Keragaman Karakter Morfologi dan Pola Pita Isozim Peroksidase 62 xvii

18 41 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 : Daftar Karakter Morfologi untuk Identifikasi I. batatas Lamk 74 Lampiran 2 : Data karakterisasi Morfologi Ipomoea batatas Lamk. 78 Lampiran 3 : Data Binomial Karakter Morfologi 88 Lampiran 4 : Dokumentasi Sepuluh Kultivar Ipomoea batatas Lamk. di Kebun Balitkabi Malang. 92 Lampiran 5 : Hasil SEM Kotak Sari dan Serbuk Sari Bunga Sepuluh Kultivar Ipomoea Batatas Lamk. 93 Lampiran 6 : Hasil Elektoforesis Pola Pita Isozim Peroksidase 94 Lampiran 7 : Dokumentasi Alat Dalam Pelaksanaan Penelitian 95 Lampiran 8 : Surat Permohonan Rencana Penelitian 97 Lampiran 9 : Surat Permohonan Ijin Penelitian 98 xviii