BUAH SITI ROPIAH SEKOLAH

Transkripsi

1 PERKEMBANGAN MORFOLOGI DAN FISIOLOGI BUAH MANGGIS (Garcinia mangostanaa L.) SELAMA PERTUMBUHAN DAN PEMATANGAN SITI ROPIAH SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

2 PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis dengan judul Perkembangan Morfologi dan Fisiologi Buah Manggis (Garcinia mangostana L.) selama Pertumbuhan dan Pematangan merupakan ide dan hasil karya saya sendiri dengan arahan komisi pembimbing yang belum pernah dipublikasikan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Bogor, Juni 2009 Siti Ropiah NRP G

3 ABSTRACT SITI ROPIAH. Morphological and Physiological development of Mangosteen fruit (Garcinia mangostana L.) during Growth and Ripening. Supervised by HAMIM and SOBIR. Mangosteen fruits develop without pollination process and the embryos generally are resulted from nucelllus and integuments which are categorized as apomixes. This research aimed to study morphological and physiological development of mangosteen fruit during fruit growth and ripening. Twenty mangosteen (7 years old) growing in IPB Tajur-1 were observed during August December 2008 when the plant started to flower until fruit ripening. The floweres were tagged from the initiation stage and measurement was carried out until fruit ripening. Variables analysed were flower development, morphological and physiological growth, and development of mangosteen fruit. Growth and development of fruit mangosteen were characterized through variation of size, color of skin, total soluble solids (TSS), total sugars, titrated total acid (TTA), ascorbic acid, and auxin. The result showed that flower bud initiation was the first step of mangosteen fruit development indicated by red color formation in the shoot bud. The budbreak occurred within 8-10 days after initiation (DAI) followed by flower bud development (13-15 DAI), expansion (16-38 DAI), and flower anthesis (38-40 DAI). Diameter growth pattern of mangosteen fruit appeared in sigmoid curve which slowly increased during 3-5 weeks after anthesis (WAA), followed by sharp increment during 5-15 WAA, and tended to constant at WAA. Fruit weight and fruit water content continuously increase during days after anthesis (DAA), tended to constant at 110 DAA for fresh weight, 105 DAA for dry weight, and 100 DAA for water content. The level of TTA increased from DAA followed by reduction after 105 DAA to 115 DAA. The total sugar and ascorbic acid showed nearly similar pattern, continuously increased during DAA, eventhough the increase was not significantly different at DAA. Auxin content continuously declined at DAA, while chlorophyll and anthosianin did not change significantly after 90 DAA. This result indicated that mangosteen fruit gained its optimum development for harvest at DAA. Keyword: Mangosteen fruit, morphological, physiological, apomixes.

4 RINGKASAN SITI ROPIAH. Perkembangan Morfologi dan Fisiologi Buah Manggis (Garcinia mangostana L.) selama Pertumbuhan dan Pematangan. Dibimbing oleh HAMIM dan SOBIR. Manggis merupakan tanaman asli Indonesia dan tersebar hampir di seluruh pulau di Indonesia. Buah manggis selain dikonsumsi sebagai buah segar dan minuman (jus), juga memiliki khasiat sebagai obat. Perikarp buah manggis memiliki keragaman kimia organik yang kompleks, diantaranya yang terkenal adalah asam tannin dan santonin yang dapat berperan sebagai anti inflammatory, anti bakteri, dan anti kanker. Indonesia merupakan eksportir terpenting buah manggis di dunia, dan untuk mendukung daya saing industri manggis di Indonesia diperlukan kajian ilmiah dalam hal perkembangan morfologi dan fisiologi buah manggis selama pertumbuhan dan pematangan untuk mendapatkan buah manggis yang berkualitas tinggi dan memenuhi standar. Mekanisme pembentukan biji manggis berbeda dengan kebanyakan tanaman pada umumnya. Biji manggis terbentuk tanpa melalui proses penyerbukan (polinasi) dan tanpa penggabungan gamet (fertilisasi). Berdasarkan reproduksi tersebut, maka manggis digolongkan sebagai buah apomiksis. Sampai saat ini penelitian mengenai perkembangan morfologi dan fisiologi bunga dan buah manggis masih sangat langka sehingga menarik untuk dikaji. Pemahaman mengenai perkembangan morfologi dan fisiologi buah manggis selama proses pertumbuhan dan pematangan sangat diperlukan sebagai landasan ilmiah untuk menentukan waktu panen yang tepat dengan kualitas hasil yang tinggi, mengingat sampai saat ini pemanenan buah manggis di tingkat petani umumnya hanya berdasarkan perubahan warna kulit buah sehingga sulit ditentukan waktunya dengan tepat. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari perkembangan morfologi bunga manggis dan lebih ditekankan pada perkembangan morfologi dan fisiologi buah manggis selama pertumbuhan dan pematangan. Perkembangan buah manggis dapat diidentifikasi melalui perubahan-perubahan yang terjadi, baik perubahan morfologi maupun fisiologi. Perubahan morfologi yang diamati meliputi diameter buah, bobot buah dan perubahahan warna. Perubahan fisiologi meliputi kadar air buah, padatan total terlarut (PTT), kadar gula total, vitamin C, asam total tertitrasi (ATT), dan klorofil serta antosianin kulit buah. Dengan dipahaminya perubahan-perubahan yang terjadi selama pertumbuhan dan perkembangan buah manggis diharapkan dapat ditentukan waktu panen yang tepat dengan kualitas hasil yang tinggi sehingga mampu bersaing di pasar global. Penelitian dilaksanakan di kebun IPB Tajur 1 terhadap 20 pohon manggis hasil grafting yang berumur sekitar 7 tahun, dan dilanjutkan dengan analisis di laboratorium. Pengamatan mulai dilakukan pada saat tunas-tunas terminal terinisiasi bakal bunga yang ditandai dengan terjadinya pembengkakan berwarna merah hingga buah berumur 115 HSA. Berdasarkan hasil pengamatan, pembentukan buah manggis diawali melalui serangkaian proses pembungaan. Proses pembungaan manggis meliputi 5 fase, yaitu: (1) inisiasi tunas bakal bunga, (2) pecah tunas, (3) pembentukan

5 kuncup, (4) pertumbuhan dan perkembangan kuncup, dan (5) anthesis atau mekar sempurna. Inisiasi tunas bakal bunga ditandai dengan terjadinya pembengkakan berwarna merah pada pucuk-pucuk terminal. Tunas-tunas bakal bunga tersebut akan pecah dalam waktu 8-10 hari setelah inisiasi (HSI) untuk membentuk kuncup bunga dalm waktu HSI. Kuncup bunga mengalami pertumbuhan dan perkembangan, dan mencapai ukuran maksimum pada saat anthesis. Waktu yang diperlukan untuk anthesis berkisar antara 38 sampai 40 HSI. Pertumbuhan dan perkembangan buah manggis dapat dideteksi melalui perubahan-perubahan yang terjadi, baik perubahan morfologi maupun perubahan fisiologi. Berdasarkan hasil pengamatan, pertumbuhan diameter dan bobot buah membentuk kurva sigmoid. Kurva pola pertumbuhan diameter buah manggis menunjukkan bahwa pada umur 3-5 MSA merupakan pertumbuhan lambat, 5-15 MSA pertumbuhan cepat, dan MSA cenderung stabil. Pertumbuhan bobot buah selaras dengan pertumbuhan diameter buah. Bobot kering pada umur 105 HSA dan bobot basah pada umur 110 HSA sudah cenderung konstan, tidak berbeda nyata dengan pada umur 115 HSA. Pertumbuhan dan perkembangan buah manggis telah dimulai sejak sebelum anthesis, yaitu pada umur 34 HSI yang ditandai dengan terbentuknya segmen aril dan pada saat menjelang anthesis (39 HSI) segmen aril dan bakal biji semakin jelas terlihat. Perubahan warna kulit buah terjadi selama proses pematangan, yaitu berwarna hijau hingga umur 90 HSA kemudian terdapat bercak coklat pada umur 95 HSA dan menjadi ungu kehitaman pada umur HSA. Perubahan fisiologi merupakan indikasi terjadinya perkembangan buah. Berdasarkan hasil penelitian, kadar air buah manggis meningkat seiring dengan meningkatnya umur buah. Kadar air buah manggis pada umur HSA berkisar antara sampai 76.37%. PTT, kadar gula total, dan vitamin C menunjukkan pola yang sama, yaitu berkorelasi positif terhadap umur petik buah. Peningkatan PTT dan gula total disebabkan oleh adanya hidrolisis pati menjadi gula. PTT buah manggis umur HSA berkisar antara hingga 20.63% Brix dengan kandungan gula totalnya antara 5.11g/100 g hingga g/100 g. Gula total dan vitamin C meningkat tajam pada umur 100 HSA dan pada umur 105 HSA sudah cenderung konstan. Hasil analisis kadar ATT buah manggis menunjukkan pola hiperbolik, yaitu peningkatan secara drastis terjadi pada umur 90 HSA hingga umur 100 HSA kemudian cenderung menurun hingga 115 HSA. Penurunan kadar ATT daging buah manggis seiring dengan peningkatan umur buah, diduga asam-asam tersebut digunakan sebagai substrat dalam respirasi buah selama proses pematangan. Pertumbuhan dan perkembangan buah manggis dipengaruhi oleh sejumlah hormon, diantaranya auksin. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kandungan auksin semakin menurun dengan semakin meningkatnya umur buah, yaitu pada umur 90 HSA kandungan auksin kulit buah manggis ppm sementara pada umur 115 HSA 1.17 ppm. Perubahan warna kulit buah manggis yang terjadi selama proses pematangan disebabkan oleh adanya perubahan komposisi pigmen, yaitu klorofil dan anthosianin. Kadar klorofil cenderung menurun dengan meningkatnya umur buah sedangkan kadar antosianinnya cenderung tetap, sehingga warna ungu akan lebih jelas terlihat dengan meningkatnya umur buah.

6 Diameter buah, bobot buah, kadar air buah, PTT, kadar gula total, dan kadar vitamin C berkorelasi positif terhadap tingkat kematangan buah manggis sampai umur 115 HSA sedangkan kadar auksin dan klorofil buah berkorelasi negatif hingga umur 115 HSA. Bobot basah maupun bobot kering yang cenderung konstan, kadar gula total, vitamin C dan PTT yang tinggi, serta kandungan ATT yang rendah dapat dijadikan standar untuk menentukan panen buah manggis. Kondisi ini dapat terjadi pada buah manggis umur HSA. Kata kunci: Garcinia mangostana, L., morfologi, fisiologi, apomiksis.

7 Hak Cipta milik IPB, tahun 2009 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.

8 PERKEMBANGAN MORFOLOGI DAN FISIOLOGI BUAH MANGGIS (Garcinia mangostana L.) SELAMA PERTUMBUHAN DAN PEMATANGAN SITI ROPIAH Tesis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Mayor Biologi Tumbuhan SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

9 Penguji Luar Komisi pada UJian Tesis: Dr. Ir. Darda Efendi, M.Si.

10 Judul Tesis Nama NRP : Perkembangan Morfologi dan Fisiologi Buah Manggis (Garcinia mangostana L.) selama Pertumbuhan dan Pematangan : Siti Ropiah : G Disetujui Komisi Pembimbing Dr. Ir. Hamim, M.Si. Ketua Dr. Ir. Sobir, M.S. Anggota Diketahui Koordinator Mayor Biologi Tumbuhan Dekan Sekolah Pascasarjana Dr. Ir. Miftahudin, M.Si. Prof. Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, M.S. Tanggal Ujian: 31 Juli 2009 Tanggal Lulus:

11 PRAKATA Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala Rahmat dan Hidayah-NYA sehingga penelitian dan penulisan tesis dengan judul Perkembangan Morfologi dan Fisiologi Buah Manggis selama Pertumbuhan dan Pematangan berhasil diselesaikan. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Agustus 2008 sampai dengan Maret 2009 di Kebun IPB Tajur I dan analisis laboratorium dilakukan di Laboratorium Pusat Kajian Buah-Buahan Tropika (PKBT) IPB Baranang Siang Bogor dan di Laboratorium RGCI Fakultas Pertanian IPB Dramaga Bogor. Terimakasih penulis ucapkan kepada: 1. Bapak Dr. Ir. Hamim, M.Si dan Bapak Dr. Ir. Sobir, M.S. sebagai komisi pembimbing atas bimbingan, arahan, dan motivasinya. 2. Departemen Agama atas beasiswa yang telah diberikan melalui Beasiswa Utusan Daerah (BUD) Depag. 3. Program Riset Unggulan Strategis Nasional (RUSNAS) melalui Pusat Kajian Buah-Buahan Tropika, LPPM-IPB atas biaya penelitian yang telah diberikan. 4. Bapak dan Ibu tercinta serta saudaraku atas segala doa, motivasi, dan kasih sayangnya. 5. Mas Bambang dan Pak Yudi di Laboratorium RGCI atas segala bantuan, motivasi, dan kerjasamanya. 6. Mba Lasih, Pipit, dan rekan-rekan di Laboratorium PKBT atas segala kebaikan dan kemudahan yang telah diberikan. 7. Pak Ade dan seluruh karyawan Kebun IPB Tajur I atas segala bantuan dan kerjasamanya. 8. Sahabatku dan rekan-rekan di Pasca Biologi Tumbuhan IPB atas segala bantuan dan kebersamaannya. Penulis berharap semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat, khususnya yang berkaitan dengan perkembangan morfologi dan fisiologi buah manggis selama proses pertumbuhan dan pematangan. Bogor, Juni 2009 Siti Ropiah

12 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jambi pada tanggal 08 Juni 1972 dari ayah Amat Parman dan ibu Mariyah. Penulis merupakan putri ke dua dari tiga bersaudara. Tahun 1995 penulis lulus dari Fakultas Pertanian Program Studi Budidaya Pertanian-Agronomi Universitas Jambi. Tahun 1999 penulis diangkat sebagai Tenaga Pendidik di Madrasah Aliyah Negeri I Kotobaru Padang Panjang Sumatera Barat dan pada tahun 2005 penulis pindah tugas ke Madrasah Aliyah Negeri Model Jambi sebagai guru Biologi. Penulis mendapat kesempatan untuk melanjutkan studi melalui Beasiswa BUD Depag di Sekolah Pascasarjana IPB dan diterima sebagai mahasiswa pascasarjana pada Mayor Biologi Tumbuhan, Departemen Biologi, FMIPA IPB pada tahun 2007.

13 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR GAMBAR... xiv PENDAHULUAN LatarBelakang... 1 Perumusan Masalah... 3 Tujuan Penelitian... 4 TINJAUAN PUSTAKA Tinjauan Umum Tanaman Manggis... 5 Pembungaan dan Pembuahan... 6 Morfologi Buah Manggis... 8 Fisiologi Buah Manggis Pertumbuhan dan Perkembangan Buah BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat Pelaksanaan Penelitian HASIL DAN PEMBAHASAN Perkembangan Bunga Manggis Perkembangan Buah Manggis Perubahan-Perubahan Fisiologi Buah Manggis Selama Proses Pendewasaan (maturity) dan pematangan (ripening) Korelasi Antar Parameter Morfologi dan Fisiologi KESIMPULAN DAN SARAN DAFTAR PUSTAKA 48 xii

14 DAFTAR TABEL Halaman 1 Indeks klasifikasi kematangan buah manggis Korelasi antar parameter morfologi dan fisiologi xiii

15 DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Perbedaan inisiasi tunas daun dan inisiasi tunas bunga manggis Pertumbuhan dan perkembangan bunga manggis Diameter buah manggis pada berbagai tingkat umur Pertumbuhan dan perkembangan buah manggis Kuncup bunga manggis 32 HSI Kuncup bunga manggis 39 HSI Manggis dengan 1 biji Manggis tanpa biji Bobot basah dan bobot kering buah manggis pada berbagai tingkat umur petik Total kerontokan buah manggis pada berbagai tingkat umur Kadar air buah manggis pada berbagai tingkat umur petik PTT buah manggis pada berbagai tingkat umur petik Kadar gula total buah manggis pada berbagai tingkat umur petik Kadar ATT buah manggis pada berbagai tingkat umur petik Kadar vitamin C buah manggis pada berbagai tingkat umur petik Kadar auksin kulit buah manggis pada berbagai tingkat umur petik Kadar klorofil kulit buah manggis pada berbagai tingkat umur petik Kadar antosianin kulit buah manggis pada berbagai tingkat umur petik xiv

16 PENDAHULUAN Latar Belakang Manggis (Garcinia mangostana L.) merupakan satu di antara 400 spesies yang terdapat pada genus Garcinia pada family Guttiferae (Verheij 1991), dan merupakan allotetraploid hasil persilangan dari Garcinia hombrioniana dengan Garcinia malacensis (Yaacob & Tindal 1995). Tanaman ini adalah tanaman asli Asia Tenggara dan secara lebih spesifik merupakan tanaman asli Indonesia (Almeyda & Martin 1976). Manggis merupakan salah satu buah tropik yang memiliki kekhasan dari segi bentuk dan rasa. Perikarpnya mengandung xanthone yang dapat berperan sebagai anti inflammatory, anti bakteri, dan anti kanker. Tanaman manggis tersebar hampir di seluruh pulau di Indonesia, dengan populasi terbesar terdapat di pulau Sumatra dan Kalimantan, akan tetapi pusat produksi manggis di Indonesia berada di Sumatra Barat, Jawa Barat, Jawa Timur, dan Bali (Sobir & Poerwanto 2007). Manggis merupakan komoditas buah segar terpenting di Indonesia. Hal ini terlihat dari nilai ekspornya yang cenderung terus meningkat, yaitu dari ton pada tahun 1999 menjadi ton pada tahun 2006, ton pada tahun 2007 dengan nilai US$ 3.81 juta, dan 9000 ton pada tahun 2008 (Deptan 2009). Indonesia juga merupakan eksportir terpenting manggis di dunia, dan untuk mendukung daya saing industri manggis di Indonesia diperlukan kajian ilmiah dalam hal perkembangan morfologi dan fisiologi buah manggis selama pertumbuhan dan pematangan untuk mendapatkan buah manggis yang berkualitas tinggi dan memenuhi standar. Mekanisme pembentukan biji manggis berbeda dengan kebanyakan tanaman pada umumnya. Biji manggis terbentuk tanpa melalui proses penyerbukan (polinasi) sehingga tidak terjadi penggabungan gamet (fertilisasi), fenomena ini dikenal sebagai agamospermi, yaitu produksi biji tanpa melalui penggabungan gamet (Thomas 1997). Berdasarkan reproduksi tersebut, manggis digolongkan sebagai tanaman apomiksis. Apomiksis pada manggis sama halnya dengan pada anggrek, jeruk dan mangga yaitu embrio yang terbentuk merupakan embrio adventif. Embrio adventif adalah embrio yang berasal dari sel somatik yang menyusun ovul (bakal biji), seperti nuselus dan integumen (Asker & Jerling

17 2 1992). Sampai saat ini penelitian mengenai perkembangan morfologi dan fisiologi bunga dan buah manggis masih langka, sehingga menarik untuk dikaji bagaimana mekanisme pembentukan dan perkembangan bunga manggis melalui pendekatan morfologi dan perkembangan buah secara morfologi dan fisiologi. Penelitian-penelitian yang mengarah kepada perkembangan bunga dan buah manggis diharapkan dapat memberikan sumbangan pemikiran dalam rangka peningkatan pengembangan budidaya manggis. Proses pembungaan pada umumnya dimulai setelah terjadi induksi bunga, yang selanjutnya akan terjadi proses diferensiasi, pendewasaan organ-organ bunga, antesis, dan polinasi (Bernier et al. 1985). Pada tanaman manggis, akhir induksi atau awal diferensiasi secara visual ditandai dengan munculnya tunas bunga pada ujung pucuk (Rai 2006). Perkembangan bunga manggis yang selanjutnya akan membentuk buah dan proses pematangannya perlu dipahami sebagai dasar untuk dapat meningkatkan kualitas buah sehingga mampu bersaing di pasar internasional. Pertumbuhan dan perkembangan buah manggis dapat diidentifikasi melalui perubahan-perubahan yang terjadi, baik perubahan morfologi maupun perubahan fisiologi, diantaranya perubahan warna kulit buah. Perubahan warna kulit menjadi ungu kemerahan sampai ungu kehitaman merupakan indeks kematangan primer buah manggis yang biasa digunakan untuk menentukan waktu panen. Kualitas buah manggis ditentukan berdasarkan karakter morfologi dan fisiologi, diantaranya ukuran, bentuk dan warna kulit buah (Kader 2004). Pemanenan pada tingkat ketuaan dan waktu yang tepat menghasilkan buah berkualitas tinggi. Buah-buah yang masih muda, bila dipanen akan memiliki kualitas yang rendah dengan pematangan yang tidak sempurna. Sebaliknya, penundaan waktu panen akan meningkatkan sensitivitas buah terhadap pembusukan, sehingga kualitas dan nilai jualnya rendah.

18 3 Perumusan Masalah Manggis (Garcinia mangostana) merupakan salah satu komoditas hortikultura buah-buahan tropik Indonesia yang mempunyai nilai ekonomi tinggi. Richards (1990) mengkategorikan manggis sebagai apomiksis. Menurut Mansyah (2002) tidak terdapat serbuk sari pada bunga manggis baik didasarkan pada pengamatan visual maupun melalui analisis secara kimia menggunakan KI, sehingga polinasi tidak terjadi pada bunga manggis. Penelitian terhadap komoditas apomiksis yang mengarah kepada pertumbuhan dan perkembangan buah, terutama untuk tanaman-tanaman yang mempunyai masa hidup yang lama dan bersifat musiman, seperti duku dan manggis masih sangat langka. Adanya penelitian mengenai perkembangan buah manggis diharapkan dapat memberikan gambaran secara umum mengenai perkembangan buah-buah apomiktik lainnya dan untuk mendapatkan gambaran secara khusus mengenai perkembangan buah manggis itu sendiri, dalam rangka pengembangan budidayanya sehingga buah manggis kita mempunyai daya saing yang tinggi di pasaran global. Pemanenan buah manggis di tingkat petani umumnya berdasarkan pada perubahan warna yang terjadi pada kulit buah sehingga sulit ditentukan waktu panennya dengan tepat. Selain itu penentuan tingkat kematangan buah manggis tidak cukup hanya dengan melihat perubahan warna yang terjadi pada kulit buah, tetapi juga harus memperhatikan aspek fisiologisnya. Hal ini disebabkan oleh proses pematangan buah lebih terkait pada perubahan-perubahan fisiologi sedangkan perubahan morfologi seperti perubahan warna kulit buah merupakan manifestasi dari adanya perubahan fisiologi. Untuk itu diperlukan adanya penelitian mengenai perkembangan morfologi dan fisiologi buah manggis selama proses pertumbuhan dan pematangan untuk dapat menentukan secara lebih tepat waktu panen buah manggis dengan kualitas hasil yang tinggi.

19 4 Tujuan Penelitian Penelitian dengan judul Perkembangan Morfologi dan Fisiologi Buah Manggis selama Proses Pertumbuhan dan Perkembangan ini bertujuan: 1 Mempelajari perkembangan morfologi bunga manggis mulai dari inisiasi tunas bakal bunga, pertumbuhan dan perkembangan kuncup hingga anthesis. 2 Mempelajari perkembangan morfologi buah manggis mulai dari anthesis hingga matang yang didasarkan pada diameter dan bobot buah serta perubahan warna pada kulit buah. 3 Mempelajari perkembangan fisiologi buah manggis selama proses pendewasaan (maturity) dan pematangan (ripening), berdasarkan kadar air buah, padatan total terlarut (PTT), kandungan gula total, asam total tertitrasi (ATT), vitamin C, auksin, klorofil dan antosianin.

20 TINJAUAN PUSTAKA Tinjauan Umum Tanaman Manggis Tanaman manggis berupa pohon dengan tinggi 6 25 m dan diameter batang cm (Cox 1988; Verheij 1992). Batangnya lurus dengan percabangan yang simetris dan membentuk kanopi yang berupa kerucut. Daun manggis merupakan daun tunggal, terletak berhadapan, bentuknya oval, bertepi rata dan berbentuk cuspidate pada ujungnya serta mempunyai tangkai daun yang pendek dengan ukuran 1-2 cm (Osman & Milan 2006). Permukaan atas daun mengkilap, licin dan berwarna hijau muda sampai hijau tua tergantung umurnya sedangkan bagian bawah daun berwarna hijau muda sampai kekuningan (Cox 1988). Sistem pertulangan daun manggis adalah menyirip. Bunga tanaman manggis muncul pada ujung ranting (terminal), berjumlah 1 3 dengan garis tengah 5 6 cm (Van Steenis 2006). Beberapa diantaranya ada yang membentuk rangkaian bunga (inflorescence) dengan jumlah bunga per tandan maksimum 12 bunga. Bunga bertandan umumnya dihasilkan oleh tanaman asal grafting (Rai 2004). Dua daun kelopak yang terluar berwarna hijau kuning, 2 yang terdalam lebih kecil, bertepi merah, melengkung kuat dan tumpul. Daun mahkota berbentuk bulat telur terbalik, berdaging tebal, hijau kuning dan tepinya merah atau hampir semua merah, staminodia kerapkali berada dalam kelompok (Van Steenis 2006). Daun kelopak bunga saling berlepasan, tangkai bunga tebal dengan panjang cm (Osman & Milan 2006). Benang sari biasanya banyak, bersifat rudimenter, yaitu tumbuh kecil kemudian mengering sehingga tidak berfungsi (Richards 1990; Verheij 1992; Yaacob & Tindall 1995). Tanaman manggis memiliki sistem perakaran yang kurang berkembang. Lambatnya pertumbuhan bibit disebabkan oleh sistem perakaran yang tidak sempurna, akar bersifat rapuh, pertumbuhannya lambat dan peka terhadap kondisi lingkungan (Wiebel 1993). Tanaman manggis tumbuh baik pada tanah lempung berpasir, gembur, kaya kandungan bahan orgnik dengan permeabilitas dan drainase yang baik. Manggis membutuhkan ph tanah optimum berkisar dari 5.5 sampai 7.0 (Yaacob & Tindall 1995). Tanaman manggis dapat tumbuh baik pada dataran rendah sampai ketinggian 1000 m di atas permukaan laut. Di daerah tropis, semakin tinggi

21 6 tempat tumbuhnya maka semakin lambat pertumbuhannnya dan semakin lama permulaan berbunganya (Verheij 1992). Ketinggian optimum agar manggis dapat tumbuh dengan baik adalah m di atas permukaan laut. Iklim yang paling cocok untuk tanaman manggis adalah daerah dengan udara lembab, curah hujan merata sepanjang tahun berkisar antara 1500 sampai 2500 mm/tahun dengan iklim kering yang pendek (Yaacob & Tindall 1995). Suhu udara yang baik untuk pertumbuhan manggis adalah antara 25 sampai 35 C (Verheij 1992; Yaacob & Tindall 1995). Pembungaan dan Pembuahan Pembungaan merupakan suatu kejadian kompleks, yang secara morfologi terjadi perubahan dari fase vegetatif ke fase reproduktif. Saat dimulainya pembungaan, terjadi peralihan dari struktur daun yang relative sederhana menjadi struktur bunga yang lebih kompleks. Hal ini diawali dengan berhentinya meristem membentuk calon daun dan mulai menghasilkan organ bunga. Pada tanaman tingkat tinggi terdapat empat tahap dalam proses pembungaan, yaitu induksi bunga atau evokasi, differensiasi bunga, pendewasaan bagian bunga dan anthesis (Rai 2004). Poerwanto (2003) membagi proses pembentukan bunga menjadi 4 yaitu: (1) induksi bunga, diferensiasi primordial bunga, (2) penyusunan/organisasi bunga, diferensiasi bagian-bagian bunga secara individu, (3) pematangan bunga bersamaan dengan proses pertumbuhan bagianbagian bunga, (4) anthesis atau bunga mekar. Fase induksi (fase transisi dari fase vegetatif ke fase pembungaan) sangat penting dipahami, karena hal ini sangat menentukan keberhasilan pembungaan dan pembuahan. Induksi bunga berkaitan dengan hubungan karbohidrat dan nitrogen atau nisbah C/N pada tanaman. Jika nisbah C/N tinggi maka tanaman dapat menginduksi bunga, tetapi bila nisbah C/N rendah tanaman dipacu ke arah pertumbuhan vegetatif. Pada prinsipnya terdapat tiga konsep pokok tentang induksi pembungaan yaitu: (1) adanya hormon pembungaan (florigen) atau stimulus pembungaan pada daun yang mengalihkan pertumbuhan vegetatif ke pertumbuhan reproduktif, (2) adanya kondisi nutrisi yang optimum bersamaan

22 7 dengan perubahan dalam apex, (3) terjadi perubahan pada apex yang mengubah dan mengkonversi nutrient sehingga terjadi induksi pembungaan (Bernier et al. 1985; Hempel et al. 2000). Pembungaan dan pembuahan dipengaruhi oleh faktor lingkungan, genetik, hormon dan pasokan nutrisi (Bernier et al. 1985). Faktor-faktor lingkungan yang sangat berpengaruh terhadap pemunculan bunga antara lain fotoperiodisme, temperature, dan cahaya (Leopold & Kriedemann 1975; Sedgley & Griffin 1989). Stress air dapat menginduksi pembungaan karena adanya perubahan perimbangan produksi hormon seperti giberelin, sitokinin dan ABA serta meningkatnya nisbah karbon dan nitrogen pada pucuk. Stress air menyebabkan pertumbuhan vegetatif tertekan. Periode kering yang cukup akan merangsang aktifnya beberapa zat pengatur tumbuh yang selanjutnya akan memberikan signal pada pucuk yang siap untuk terinduksi dan memasuki fase generatif (Wright 1985). Di Indonesia induksi bunga terjadi secara alamiah pada musim kemarau, karena mengalami stress air dan bunga mulai muncul menjelang musim hujan (Poerwanto 2000). Manggis merupakan tanaman yang mempunyai sifat berbunga dan berbuah musiman. Calon bunga muncul dalam bentuk bongkahan besar di ujung ranting. Pada tahap ini, kuncup bunga memerlukan waktu sekitar 25 hari sampai bunga mekar atau anthesis (Verheij & Coronel 1997). Bunga tanaman manggis muncul dari ujung-ujung pucuk yang sebelumnya telah mengalami masa dormansi. Selama masa berbunga, tidak semua pucuk dapat terinduksi dan bertransisi dari fase vegetatif ke fase reproduktif sehingga tidak keseluruhan pucuk menghasilkan bunga, pada saat bersamaan sebagian pucuk berbunga dan sebagian lagi tidak berbunga. Pucuk yang akan berbunga pangkal tunas barunya tampak membesar dan membengkak (awal diferensiasi atau akhir induksi), terjadi 40 hari sebelum anthesis. Tidak semua kuncup bunga dapat tumbuh dan berkembang mencapai anthesis dan membentuk buah (Rai 2004). Hal ini disebabkan karena sebagian dari bunga-bunga tersebut baik yang masih kuncup maupun yang sudah mekar mempunyai potensi untuk gugur. Pada tanaman manggis tidak hanya kuncup bunga, bunga yang mekar penuh maupun buah muda juga dapat gugur. Beberapa faktor penyebab gugur

23 8 bunga dan buah muda diantaranya adalah pengaruh hujan, kekeringan, panas yang ekstrem dan kompetisi di antara organ yang berkembang (Poerwanto 2002). Hasil penelitian Rai (2004) menyatakan bahwa bunga dan buah manggis yang gugur disebabkan oleh kandungan ABA tinggi, IAA rendah dan suplai fotosintat rendah. Persentase bunga gugur tanaman asal biji nyata lebih rendah dibandingkan dengan tanaman asal grafting dan fruit set tanaman asal biji nyata lebih tinggi dibandingkan dengan fruit set tanaman asal grafting. Pada tanaman hasil grafting tingkat kerontokan buah dapat mencapai 70.07% sedangkan pada tanaman asal biji hanya 16.58%. Suplai fotosintat rendah ditunjukkan oleh kandungan gula total daun pada pucuk yang bunga dan buahnya gugur lebih rendah dibandingkan dengan kandungan gula total daun pada pucuk yang bunga dan buahnya tidak gugur. Status hara N, P dan K daun tidak mempengaruhi gugurnya bunga atau buah karena tidak terdapat perbedaan kandungan N, P dan K daun antara pucuk yang bunga dan buahnya gugur dengan pucuk yang bunga dan buahnya tidak gugur. Morfologi Buah Manggis Buah manggis berbentuk bola tertekan dengan diameter cm. Bijinya bersifat apomiksis yaitu embrio tidak dihasilkan dari penyatuan gamet dan penyerbukan, tetapi dari sel di dalam kantong embrio atau sekeliling nuselus dan berkembang membentuk biji yang fertil. Buah muda berwarna hijau dan bila telah tua berubah menjadi ungu kehitaman. Tangkai buah tebal berdaging dan keras, dengan panjang cm. Kulit buah (perikarp) mempunyai ketebalan cm, berdaging dan bergetah kuning. Buah manggis mempunyai 4 8 segmen dan setiap segmen mengandung satu bakal biji yang diselimuti oleh aril (salut biji) berwarna putih (kadang-kadang transparan), empuk dan mengandung sari buah. Tidak semua bakal biji dalam segmen dapat berkembang menjadi biji. Umumnya hanya 1 3 bakal biji yang dapat berkembang menjadi biji (Verheij 1992; Yaacob & Tindall 1995). Buah matang mempunyai bobot basah antara gram, berbentuk bulat, berwarna ungu kehitaman dengan daging buah (aril) berwarna putih (Richards 1990). Buah

24 9 manggis mempunyai rasa manis, asam berpadu dengan sedikit sepat dan segar serta aroma yang khas (Kader 2002). Biji manggis merupakan biji apomiksis dan sering disebut sebagai agamospermi, diproduksi melalui tunas adventif, berwarna coklat, pipih, dan permukaannya ditutupi oleh jaringan pembuluh (vascular bundles) (Lim 1984; Richard 1990). Biji manggis bersifat poliembrioni dan nutrisi untuk perkembangan embrionya didukung oleh nuselus atau jaringan integumen dan inti endosperm. Biji yang berkecambah akan menumbuhkan lebih dari satu tunas dan setiap tunas akan tumbuh pada posisi yang berlainan di mana masing-masing membawa perakarannya sendiri-sendiri (Lim 1984). Secara normal biji manggis selalu dalam keadaan lembab dan bila keadaan lembab tersebut berkurang maka biji dapat mati, keadaan biji seperti ini dikenal dengan nama recalcitrant seed. Pertumbuhan buah dapat diukur dengan terjadinya peningkatan ukuran diameter, bobot basah dan bobot kering buah. Proses pematangan pada buah manggis ditandai dengan melunaknya kulit buah dan terjadinya perubahan warna kulit buah yang disebabkan oleh adanya perubahan komposisi substrat dan pigmen (Kader 2002). Perubahan pigmen tersebut sebagai akibat adanya degradasi klorofil. Buah yang matang dan siap dikonsumsi relatif lebih lunak dan kulitnya mudah dibuka daripada buah yang belum matang (Gunawan 2007). Perubahan warna kulit buah juga dapat diukur dengan mencocokkan warna kulit buah manggis dengan menggunakan indeks warna kulit buah manggis (Osman & Millan 2005) yaitu sebagai berikut :

25 10 Tabel 1 Indeks klasifikasi kematangan buah manggis Indeks warna Klasifikasi kematangan buah manggis 1 Warna kulit hijau dengan sedikit kesan merah. Kulit buah masih bergetah bila dipotong. 2 Warna kulit kekuningan dengan bercak merah atau ungu. Getah pada kulit agak berkurang dan isi masih sulit dipisahkan dari kulit. 3 Seluruh permukaan kulit buah berwarna merah dan sedikit bergetah, isi bisa dipisahkan dari kulit (layak diekspor). 4 Warna kulit coklat kemerahan pada seluruh permukaan. Kulit buah masih terdapat getah. 5 Warna kulit ungu kemerahan pada seluruh permukaan. Kulit buah tidak mengandung getah. Buah siap dikonsumsi dan isi buah mudah dipisahkan dari kulit. 6 Warna kulit ungu gelap atau kehitaman pada seluruh permukaan, mutu dan cita rasanya adalah yang terbaik. Sumber: Osman & Millan 2005 Fisiologi Buah Manggis Buah manggis termasuk buah klimakterik (Kader 2002), sehingga proses pematangan buah akan tetap berlanjut setelah dipetik dari pohon (Muchtadi & Sugiyono 1981). Etilen endogen pada buah klimaktrik berperan sebagai pemicu untuk meningkatkan laju respirasi dan pemasakan buah (Wang & Kramer 1990). Tanaman manggis asal biji baru mulai berbuah pada umur tahun sedangkan tanaman asal grafting pucuk sudah dapat berbuah pada umur 3 4 tahun. Periode masa juvenile dapat dikurangi menjadi 8 10 tahun melalui manajemen budidaya yang optimal dan intensif (Yaacob &Tindall 1995). Buah biasanya dipanen setelah matang di pohon (Daryono & Sosrodiharjo 1986). Total padatan terlarut buah manggis berkisar antara 17 sampai 20% (Kader 2002). Selama pertumbuhan dan perkembangan buah terjadi perubahanperubahan fisiologi yang akan mempengaruhi kualitas buah. Perubahan fisiologi

26 11 yang terjadi meliputi perubahan asam organik (Wills et al. 1981), kadar vitamin (Von 1949), kadar klorofil, kadar air (Kader 1992), kadar gula (Marriot et al. 1981) serta perubahan produksi etilen ( Dominguez & Vendrel 1993). Perubahan warna dapat disebabkan oleh proses degradasi maupun proses sintesis dari pigmen-pigmen yang terdapat dalam buah. Pelunakan buah dapat disebabkan oleh terjadinya pemecahan protopektin menjadi pektin, maupun karena terjadinya hidrolisis pati atau lemak, dan mungkin juga lignin (Pantstico 1993). Pematangan akan menyebabkan naiknya kadar gula sederhana untuk memberikan rasa manis, penurunan kadar asam organik dan senyawa fenolik untuk mengurangi rasa asam dan sepat, serta kenaikan produksi zat-zat volatil untuk memberikan flavor karakteristik buah (Muchtadi & Sugiyono 1992). Buah-buah klimakterik biasanya memproduksi etilen cukup banyak untuk membangkitkan pematangan (Pantastico 1993). Etilen adalah zat pengatur tumbuh endogen atau eksogen yang dapat menimbulkan berbagai respon fisiologis dan morfologis tanaman, diantaranya mendorong pemecahan dormansi tunas, menghambat pertumbuhan batang, mendorong pembungaan, pembentukan buah, merangsang pembentukan umbi, inisiasi akar, penuaan, dan menghambat perluasan daun (Moore 1979). Pertumbuhan dan Perkembangan Buah Pertumbuhan dan perkembangan merupakan suatu proses penting dalam kehidupan yang berlangsung secara terus menerus sepanjang daur hidup, bergantung pada tersedianya meristem, hasil asimilasi, hormon, dan lingkungan yang mendukung. Menurut Gardner et al. (1991) pertumbuhan dapat dinyatakan sebagai adanya proses pembelahan dan pembesaran sel (peningkatan jumlah dan ukuran yang bersifat irreversibel). Perkembangan meliputi pertumbuhan dan diferensiasi sel yang mengarah pada akumulasi berat kering. Buah merupakan perkembangan lebih lanjut dari bakal buah. Segera setelah terjadi pembuahan, bakal buah akan berkembang menjadi buah dan bakal biji menjadi biji. Secara normal perkembangan buah terjadi setelah pembuahan. Bertambahnya ukuran buah disebabkan oleh adanya pembelahan sel dan pembesaran sel.

27 12 Penyerbukan umumnya merupakan isyarat untuk pertumbuhan, dan fertilisasi memicu pertumbuhan bakal biji dan pembentukan biji (Nitsch 1951) Pada kasus tertentu buah dapat berkembang hingga matang tanpa fertilisasi, fenomena ini terjadi pada proses pembentukan buah manggis. Mansyah (2002) menyatakan bahwa buah manggis tidak memiliki serbuk sari baik melalui pengamatan visual maupun pengujian secara kimiawi menggunakan KI. Pertumbuhan suatu organ, termasuk buah, dicirikan oleh suatu kurva baku berbentuk sigmoid (berbentuk S) atau double sigmoid. Selama perkembangannya, menurut Srivastava (2001) buah mengalami 4 fase, yaitu (1) perkembangan ovari diikuti anthesis, (2) pembelahan sel cepat (cell division), (3) fase pertumbuhan cepat akibat terjadinya pembesaran sel, pada fase ini terjadi penimbunan cadangan makanan, merupakan fase kritis yang akan menentukan kualitas buah, (4) pematangan (ripening). Perkembangan buah didukung oleh adanya suplai hormon dan nutrien. Menurut Gardner et al. (1991) auksin dan GA merupakan hormon utama untuk pertumbuhan buah. Auksin, giberelin, cytokinin, dan ethylen merupakan sejumlah hormon yang diperlukan dalam pertumbuhan dan perkembangan buah, terutama untuk fase perkembangan ovari dan fase pembelahan sel cepat. Auksin dan cytokinin terutama diperlukan pada awal pembelahan sel sedangkan giberelin lebih berperan dalam pembesaran sel. Etylen berperan dalam proses pematangan buah. Perkembangan buah erat kaitannya dengan perkembangan biji dan mempunyai korelasi yang positif (Srivastava 2001). Tanaman memproduksi etilen selama pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Buah yang dalam proses pematangan memproduksi etilen dalam jumlah yang sangat tinggi. Etilen juga diproduksi pada jaringan-jaringan dan organ tanaman lainnya seperti bunga, buah, daun, batang, akar, umbi dan biji. Etilen menjadi penyebab beberapa respon tanaman seperti pengguguran daun, pembengkakan batang, pematangan buah, dan hilangnya warna bunga (Watimena 1988). Pertumbuhan buah menuntut sejumlah nutrien yang cukup, menyebabkan terjadinya mobilisasi dan transpor dari bagian vegetatif ke tempat perkembangan

28 13 buah dan biji. Buah dianggap dewasa apabila telah mencapai ukuran maksimum dan laju pertambahan berat keringnya menjadi nol. Buah yang tua, matang melalui serangkaian peristiwa enzimatis dan biokimia yang berakibat terjadinya perubahan komposisi kimia (Leopold & Kriedeman 1975). Pada ripening (pematangan), sistem enzim yang dihasilkan menyebabkan pelunakan dan pengubahan tepung menjadi gula pada buah berdaging (misalnya apel). Perubahan yang terjadi selama proses pematangan buah dikaitkan dengan laju respirasi yang relative tinggi pada buah klimakterik (Gardner et al. 1991). Selama pertumbuhan dan perkembangan buah, berat daging buah dan kulit buah terus bertambah. Berat daging buah pada permulaan perkembangan buah sangat rendah, sedangkan berat kulit sangat tinggi (Lodh et al. 1971). Dengan semakin matangnya buah, berat daging buah bertambah disertai sedikit demi sedikit pengurangan berat kulitnya. Pengurangan ini mungkin disebabkan oleh selulosa dan hemiselulosa dalam kulit yang pada proses pematangan diubah menjadi zat pati (Pantastico 1993). Konsentrasi zat pati dalam daging buah pisang susu (Dwarf cavendish) terus betambah sampai 70 hari pertumbuhan buah, baru setelah itu mulai turun. Konsentrasi gula total dan stabilisasi pertumbuhan buah dapat digunakan sebagai tolok ukur untuk pemanenan (Pantastico 1993). Menurut Osman dan Millan (2006) pola pertumbuhan buah manggis membentuk kurva sigmoid, diawali dengan dominasi pertumbuhan pericarp hingga 20 hari setelah anthesis kemudian dilanjutkan dengan terjadinya perkembangan aril dan biji. Pertumbuhan dan perkembangan pada buah manggis ditandai dengan terjadinya serangkaian perubahan warna pada kulit buah. Selain pada kulit buah, perubahan warna juga terjadi pada kelopak dan stigma. Pada awal pertumbuhan, kulit luar berwarna hijau yang sangat muda dan pada tingkat kematangan berikutnya, warnanya menjadi lebih pekat, kemudian timbul bercak coklat hingga merah, yang pada akhirnya menjadi ungu kehitaman pada seluruh permukaan kulit apabila telah matang. Pada buah anggur Bangalore blue yang matang tampak warna biru tua pada kulitnya (Lodh & Selvaraj 1972).

29 BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan mulai bulan Agustus 2008 sampai dengan Maret Tempat penelitian di Kebun IPB Tajur I dan analisis laboratorium dilakukan di Laboratorium Pusat Kajian Buah-Buahan Tropika (PKBT) IPB Baranang Siang Bogor dan Laboratorium RGCI Fakultas Pertanian IPB Dramaga Bogor. Pelaksanaan Penelitian 1 Penentuan sampel di lapang Dilakukan dengan cara menentukan 20 pohon manggis hasil grafting yang sedang berbunga, berumur seragam (7 tahun) dengan pertumbuhan yang relatif seragam. Pelabelan dilakukan terhadap tunas bakal bunga mulai dari terinisiasi tunas bakal bunga yang ditandai dengan terjadinya pembengkakan berwarna merah pada tunas-tunas pucuk hingga anthesis (mekar sempurna). Selanjutnya dilakukan pencatatan waktu terjadinya anthesis sebagai titik awal untuk menentukan umur buah yang akan dianalisis. Pengamatan morfologi bunga dilakukan terhadap 40 bunga dengan masing-masing 2 bunga per tanaman terhadap 20 pohon sampel. Pengamatan terhadap diameter buah dilakukan terhadap 20 buah yang waktu anthesisnya terjadi secara bersamaan, sedangkan untuk bobot basah dan bobot kering diperlukan 1 buah dengan 3 kali ulangan untuk setiap pengamatan sehingga sampai akhir penelitian dengan 6 kali pengamatan pada berbagai tingkat umur diperlukan 18 buah. Analisis padatan total terlarut, gula total, asam total tertitrasi, vitamin C, auksin, dan pigmen (klorofil dan antosianin) pada kulit buah diperlukan masing-masing 1 buah dengan 3 kali ulangan pada setiap pengamatan. Total buah yang diperlukan 128 buah. Buah-buah yang akan dianalisis setelah dipanen segera dibungkus dengan aluminium foil lalu dimasukkan ke cool box dan segera dilakukan analisis.

30 15 2 Pengamatan Meliputi pengamatan morfologi bunga, morfologi buah, dan fisiologi buah, yaitu : Morfologi Bunga : Dilakukan terhadap 40 bunga dari 20 pohon sampel terhadap tunas-tunas yang terinisiasi tunas bakal bunga hingga anthesis yang meliputi saat inisiasi tunas bakal bunga, pecah tunas bakal bunga, pembentukan kuncup, kuncup mulai membuka, dan anthesis. Morfologi Buah 1) Diameter Buah Pengukuran dilakukan pada umur 3-17 minggu setelah anthesis (MSA) dengan selang waktu 2 minggu terhadap buah-buah manggis yang telah ditentukan sebelumnya. 2) Bobot Segar Buah Analisis bobot segar buah dilakukan pada buah manggis umur HSA dengan selang waktu 5 hari terhadap buah-buah yang telah ditentukan sebelumnya. 3) Bobot Kering Buah Pengukuran bobot kering buah manggis dilakukan pada umur HSA dengan selang waktu 5 hari terhadap buah-buah yang telah ditentukan sebelumnya. Bobot kering buah dilakukan dengan cara mengoven buah (yang telah ditimbang bobot basahnya) pada suhu C hingga mencapai berat yang konstan. Fisiologi Buah : Pengamatan terhadap perubahan-perubahan fisiologi buah manggis dilakukan pada umur HSA dengan selang waktu 5 hari terhadap buah-buah yang telah ditentukan sebelumnya, yaitu terdiri dari :

31 16 1) Kadar Air Kadar air dihitung berdasarkan berat basah dan berat kering buah (Apriyantono et al. 1994) dengan menggunakan rumus: Berat basah Berat kering KA (%) = x 100% Berat Basah 2) Padatan Total Terlarut Penetapan padatan total terlarut (PTT) ditentukan dengan menggunakan hand refractometer, yaitu dengan cara daging buah manggis dihaluskan, kemudian beberapa tetes dari cairan tersebut diambil dan diteteskan pada permukaan prisma hand refractometer. Nilai PTT ditentukan dengan melihat angka yang tertera pada skala hand refractometer. 3) Gula Total Penetapan gula total dilakukan berdasarkan metode Anthrone (Apriyantono et al. 1994) dengan cara berikut : a) Pembuatan Kurva Standar Glukosa Larutan glukosa 0.2 mg/ml (10 mg glukosa + 50 ml aquadest) dipipet masing-masing sebanyak 0.1 ml, 0.2 ml, 0.3 ml, 0.4 ml, 0.5 ml, 0.6 ml,0.7 ml, 0.8 ml, 0.9 ml dan 1 ml ke dalam tabung reaksi. Pada masing-masing tabung reaksi ditambah aquades sampai volumenya menjadi 1 ml sehingga diperoleh larutan glukosa 0.02 mg/ml, 0.04 mg/ml, 0.06 mg/ml, 0.08 mg/ml, 0.10 mg/ml, 0.12 mg/ml, 0.14 mg/ml, 0.16 mg/ml, 0.18 mg/ml dan 0.2 mg/ml. Pereaksi anthron sebanyak 5 ml ditambahkan ke masing-masing tabung reaksi tersebut kemudian ditutup dengan kelereng dan diletakkan pada water bath suhu 100 ºC selama 12 menit kemudian didinginkan. Larutan pada masing-masing tabung dispektrofotometri pada panjang gelombang 630 nm. Dari hasil spektrofotometri dibuat kurva hubungan antara nilai absorban dengan konsentrasi glukosa (mg/ml) dan akan diperoleh suatu persamaan Y = bx + a.

32 17 b) Penyiapan Sampel Daging buah manggis sebanyak 10 gram digerus, kemudian ditambah 20 ml etil alkohol 80% (panas) dan dikocok selama 5 menit lalu disentrifugasi pada 4000 rpm selama 15 menit sehingga dihasilkan supernatan 1. Residu dari hasil sentrifugasi ditambah dengan 20 ml etil alkohol 80% (panas) dan dikocok selama 5 menit kemudian disentrifugasi pada 4000 rpm sehingga diperoleh supernatan 2. Supernatan 1 dan supernatan 2 digabungkan kemudian dipanaskan pada suhu 85 ºC hingga etanolnya menguap lalu ditera dengan aquadest sampai 100 ml. c) Penetapan Sampel Sampel (supernatan 1 dan 2) sebanyak 1 ml + 1 ml aquades + 5 ml pereaksi Anthrone dimasukkan ke dalam tabung reaksi dan ditutup dengan kelereng. Tabung reaksi ditempatkan pada water bath suhu 100ºC selama 12 menit kemudian segera didinginkan dalam ice bath. Larutan dispektrofotometri pada panjang gelombang 630 nm. Kandungan gula total dalam sampel ditentukan berdasarkan kurva standar glukosa yang telah dibuat dengan menggunakan rumus berikut: x = (Y - a)/b x = [gula total] Y = nilai absorbansi sampel a = nilai yang diperoleh dari kurva larutan standar gula total b = nilai yang diperoleh dari kurva larutan standar gula total 4) Asam Total Tertitrasi Kadar asam total tertitrasi (ATT) pada buah manggis ditentukan dengan metode titrasi (Apriyantono et al. 1994) menggunakan laruan NaOH 0.1N. Daging buah manggis sebanyak 20 gram digerus, diambil 10 gram hasil gerusan tersebut (filtrat) kemudian dimasukkan ke dalam labu ukur 100 ml. Setelah itu ke dalam campuran ditambahkan aquades sampai tanda

33 18 tera, dikocok kemudian disaring. Filtrat sebanyak 20 ml dimasukkan ke dalam tabung reaksi dan ditambah 1 2 tetes indikator fenolftalein 1% lalu dititrasi dengan NaOH 0.1 N hingga terbentuk warna merah muda stabil. Kadar ATT dihitung berdasarkan rumus berikut: ml NaOH x N NaOH x fp x 100 Kadar Asam Total Tertitrasi = (ml NaOH/100 g) gram contoh fp = faktor pengenceran = 5 5) Vitamin C Kadar vitamin C pada buah manggis ditentukan dengan metode titrasi (Sudarmadji et al. 1984) menggunakan Iodium 0.01N. Daging buah manggis sebanyak 20 gram digerus, diambil 10 gram hasil gerusan tersebut (filtrat) kemudian dimasukkan ke dalam labu ukur 100 ml. Setelah itu ke dalam campuran ditambahkan aquades sampai tanda tera, dikocok kemudian disaring. Filtrat sebanyak 20 ml dimasukkan ke dalam tabung reaksi dan ditambah 1 2 tetes indikator amilum 1%, lalu dititrasi dengan iodium 0.01 N sampai timbul warna biru stabil. 1 ml iodium 0.01 N setara dengan 0.88 mg asam askorbat. Kadar vitamin C dihitung berdasarkan rumus berikut: ml Iod 0.01 N x 0.88 x fp x100 Vitamin C (mg/100g) = gram contoh fp = faktor pengenceran = 5 6) Auksin Analisis kandungn auksin (IAA) dilakukan dengan menggunakan kombinasi metode Unyanyar et al. (1996) untuk ekstraksi dan metode spektrofotometri dengan reagen Salkowsky untuk kuantifikasi (Pattern & Glick 2002) yaitu sebagai berikut:

34 19 a) Pembuatan Kurva Standar IAA Larutan IAA 50 ppm (2.5 mg IAA + 50 ml metanol) dipipet ke dalam tabung reaksi masing-masing 20 µl, 50 µl, 100 µl, 150 µl, 200 µl, 300 µl, 400 µl, 600 µl, 800 µl dan 1000 µl. Metanol ditambahkan ke dalam tabung reaksi sehingga volume masing-masing tabung reaksi menjadi 1000 µl (terdapat 1 ppm, 2.5 ppm, 5 ppm, 7.5 ppm, 10 ppm, 15 ppm, 20 ppm, 30 ppm, 40 ppm dan 50 ppm IAA). Pada masingmasing tabung ditambahkan 4 ml larutan salkowsky dan diinkubasi selama 1 jam pada suhu ruang lalu dispektrofotometri pada panjang gelombang 530 nm. Dari hasil spektrofotometri dibuat kurva larutan standar IAA dan akan diperoleh suatu persamaan Y = bx + a. b) Penetapan Sampel Kulit buah manggis sebanyak 1 gram digerus halus sambil dilarutkan dengan 60 ml pelarut (36 ml methanol + 15 ml chloroform + 9 ml NH 4 OH 2 N). Kemudian ditambah 25 ml aquades dan dituang ke dalam corong pisah sehingga terbentuk 2 fasa. Fasa bagian bawah (chloroform) dibuang. Sisa air dan methanol dievaporasi dan diekstraksi dengan etil 15 ml sebanyak 3 kali, terbentuk 2 lapisan (lapisan bawah dibuang), kondisi ph dipertahankan 2.5 kemudian dilakukan penyaringan dengan menggunakan silika gel yang sudah digerus. Fraksi etil asetat yang sudah disaring lalu dievaporasi hingga kering dan dilarutkan dengan 1 ml metanol, ditambah 4 ml larutan Salkowsky dan diinkubasi selama 1 jam pada suhu ruang, kemudian dispektrofotometri pada panjang gelombang 530 nm. Kandungan Auksin pada sampel dihitung berdasarkan kurva standar auksin menggunakan rumus berikut: x = (Y - a)/b x = [IAA] Y = nilai absorbansi sampel a = nilai yang diperoleh dari kurva larutan standar IAA b = nilai yang diperoleh dari kurva larutan standar IAA

35 20 7) Pigmen pada Kulit Buah Penentuan kadar klorofil dan antosianin yang terkandung pada kulit buah manggis dilakukan berdasarkan metode Sims dan Gamon (2002) sebagai berikut: Kulit buah manggis dihaluskan dengan blender. Filtrat sebanyak 0.5 gram dimasukkan ke dalam tabung sentrifugasi dan ditambahkan 5 ml Acetris, kemudian dikocok dan dicentrifuge pada 5000 rpm selama 10 menit. Supernatan diukur pada panjang gelombang 663 nm, 647 nm, 470 nm, dan 537 nm. Kadar klorofil dan antosianin yang terdapat pada kulit buah dihitung dengan menggunakan rumus : - Klorofil a = x A x A x A Klorofil b = x A x A x A Antosianin = x A x A x A 663 Dimana, A = nilai absorbansi pada panjang gelombang yang telah ditentukan. Analisis Data Data penelitian dianalisis dengan menggunakan uji DMRT (Duncan Multiple Range Test) pada taraf 5% dan untuk mengetahui korelasi antar peubah dilakukan analisis korelasi antar peubah (parameter) yang diamati dengan menggunakan program SPSS.

36 HASIL DAN PEMBAHASAN Perkembangan Bunga Manggis Berdasarkan hasil pengamatan terhadap pertumbuhan dan perkembangan bunga manggis, terlihat bahwa terbentuknya bunga manggis diawali dengan inisiasi pucuk manggis membentuk bakal bunga. Pucuk-pucuk yang terinisiasi umumnya mempunyai ukuran daun yang lebih lebar dengan pangkal yang membulat dibandingkan dengan pucuk yang tidak terinisiasi, kemudian pada bagian tersebut mengeluarkan tunas yang menggembung berwarna merah. Inisiasi tunas bunga dapat dibedakan dengan inisiasi tunas daun. Inisiasi tunas bunga akan mengalami pembengkakan sedangkan inisiasi tunas daun tidak terjadi pembengkakan (Gambar 1). Inisiasi tunas daun Inisiasi tunas daun Inisiasi tunas bunga Gambar 1 Perbedaan inisiasi tunas daun dan inisiasi tunas bunga manggis. Pembentukan bunga manggis diawali dengan inisiasi tunas bakal bunga pada bagian pucuk. Tunas bakal bunga akan membesar, kemudian tunas pecah dan terbentuk kuncup bunga, selanjutnya kuncup semakin membesar yang akhirnya akan mekar sempurna (anthesis). Berdasarkan kenyataan ini maka perkembangan bunga manggis dapat di bagi menjadi 5 fase yaitu: (1) inisiasi tunas bunga yang ditandai dengan pembengkakan berwarna merah pada ujung tunas, (2) pecah tunas, (3) pembentukan kuncup, (4) pertumbuhan dan perkembangan kuncup, dan (5) anthesis (Gambar 2). Tunas bakal bunga akan membesar, kemudian pecah dan akhirnya terbentuk kuncup bunga pada umur HSI. Kuncup bunga akan mengalami pertumbuhan sehingga terus membesar dan mencapai maksimal pada saat anthesis. Waktu yang diperlukan untuk anthesis mulai dari terinisiasinya pucuk antara 39 sampai 40 hari (Gambar 2).

37 22 Inisiasi tunas bunga 5 HSI 8-10 HSI 25 HSI 20 HSI HSI 30 HSI 32 HSI 34 HSI HSI HSI HSI Gambar 2 Pertumbuhan dan perkembangan bunga manggis.

38 23 Hal ini sejalan dengan penelitian yang dilakukan oleh Rai (2004) bahwa bunga manggis mekar penuh terjadi 40 hari setelah induksi, sementara Mansyah (2002) menyatakan bahwa bunga manggis akan mekar HSI. Menurut Nakasone dan Paul (1998) pucuk yang terinisiasi bakal bunga akan membengkak dan pecah menghasilkan tunas kuncup bunga yang akan mekar sempurna 35 hari setelah pecah tunas. Adanya perbedaan waktu yang diperlukan untuk mekarnya bunga dipengaruhi oleh faktor eksternal dan internal. Faktor eksternal meliputi suhu, kelembaban/curah hujan, cahaya, dan unsur hara sedangkan faktor internal meliputi fitohormon dan genetik. Menurut Sedgley dan Griffin (1989) proses pembungaan pada tanaman tingkat tinggi dibagi menjadi 4 stadia, yaitu (1) induksi, (2) diferensiasi, (3) pendewasaan, (4) anthesis. Tahap induksi merupakan awal dari fase reproduktif, tunas vegetatif distimulasi secara biokimia dan berubah menjadi tunas reproduktif. Pada stadia diferensiasi, secara mikroskopik primordia sepal muncul diikuti organ yang belum sempurna dari petal, stamen dan pistil yang selanjutnya akan berkembang menuju fase pendewasaan. Bagian-bagian bunga mencapai ukuran maksimum pada saat anthesis. Pembungaan manggis pada dasarnya sama dengan pembungaan pada tanaman tingkat tinggi lainnya, di mana tahap inisiasi dan pecah tunas merupakan perkembangan lanjut dari induksi. Fase diferensiasi sudah terjadi pada saat inisiasi dan diakhiri dengan munculnya kuncup bunga yang terus berkembang menuju fase pendewasaan dan anthesis. Menurut Rai (2006), pada fase diferensiasi bunga manggis secara visual tunas bunga muncul pada ujung pucuk dan pada fase pendewasaan secara visual mulai dari kuncup bunga muncul sampai sebelum bunga mekar. Bunga manggis muncul pada pucuk-pucuk terminal, mempunyai 4 sepal dan 4 petal. Petal akan gugur antara 1 sampai 3 hari setelah bunga mekar sempurna sedangkan sepalnya akan tetap bertahan melindungi buah. Stigma juga tetap bertahan pada bagian ujung buah, di mana jumlah stigma menunjukkan jumlah aril yang terdapat di dalam buah. Jumlah stigma berkisar antara 5 sampai 7 buah. Stamen bunga manggis berjumlah antara 15 sampai 20, melekat pada

39 24 dasar buah dan dapat bertahan antara 3 sampai 5 HSA, begitu bunganya mekar beberapa jam kemudian akan segera layu, kemudian mengering dan akhirnya gugur meskipun ada beberapa yang masih tetap bertahan hingga buah matang. Jadi pada tanaman manggis anthesis segera diikuti proses pelayuan stamen dan petal bunga. Menurut Salisburry dan Ross (1995), kelayuan seperti ini biasanya disertai dengan pengangkutan linarut secara besar-besaran dari bunga ke bagian ovarium, dan terjadi kehilangan air dengan cepat. Selain itu juga terjadi perombakan protein dan RNA secara cepat dari petal selama proses pelayuan, dan enzim hidrolisis seperti protease dan ribonuklease diaktifkan oleh adanya perubahan hormon untuk melangsungkan perombakan tersebut. Produk bernitrogen seperti asam amino dan amida diangkut menuju biji dan jaringan lainnya yang sedang tumbuh sehingga hara tetap tersimpan. Proses penyerbukan tidak terjadi pada bunga manggis saat bunga mekar sempurna, berbeda halnya dengan bunga-bunga lain pada umumnya. Berdasarkan hasil pengamatan, setelah bunga mekar sempurna maka beberapa jam kemudian benang sarinya segera layu dan mengering kemudian gugur meskipun masih ada beberapa benang sari yang tetap bertahan hingga buahnya matang. Menurut Mansyah (2002) tidak ditemukan adanya serbuk sari pada berbagai tingkat perkembangan bunga baik pada pengamatan secara visual maupun melalui pengujian secara kimia menggunakan KI. Studi tentang biologi bunga manggis oleh Horn (1940) dan Krishnamurti dan Rao (1964) menyatakan tidak dijumpai adanya tepung sari, baik pada stadia awal pembentukan bunga maupun setelah bunga mekar sempurna. Perkembangan Buah Manggis Pertumbuhan dan perkembangan buah manggis dapat diidentifikasi dengan terjadinya pertambahan ukuran diameter buah (Gambar 3) dan diikuti terjadinya perubahan warna (Gambar 4). Selain itu juga dapat diidentifikasi melalui perubahan bobot basah dan kering buah dan perubahan-perubahan fisiologi lainnya.

40 25 7 Diameter Buah (cm) Umur Buah (msa) Gambar 3 Diameter buah manggis pada berbagai tingkat umur. Berdasarkan hasil pengukuran diameter buah manggis pada berbagai tingkat umur, terjadi peningkatan ukuran diameter seiring dengan terjadinya peningkatan umur buah. Kurva pola pertumbuhan diameter buah manggis merupakan kurva sigmoid (Gambar 2), lambat pada umur 3-5 MSA, 5-15 MSA merupakan pertumbuhan cepat, dan cenderung stabil pada umur MSA. Diameter tertinggi terjadi pada umur 17 MSA (6.02 cm) walaupun tidak berbeda nyata dengan diameter buah pada umur 15 MSA (5.91 cm). Laju pertumbuhan masih terus berlangsung hingga minggu ke 17 tetapi terjadi laju peningkatan yang semakin menurun dan sudah stabil pada umur 15 MSA. Menurut Osman dan Millan (2006) pola pertumbuhan buah manggis membentuk kurva sigmoid, diawali dengan dominasi pertumbuhan pericarp hingga 20 HSA kemudian dilanjutkan dengan terjadinya perkembangan aril dan biji. Pertumbuhan buah manggis dibagi menjadi 2 tahap, yaitu praanthesis dan pascaanthesis. Menurut Nitsh (1951) pertumbuhan buah secara umum dibagi mejadi 3 tahap, yaitu: (1) praanthesis, merupakan pertumbuhan ovarium, terutama dengan perbanyakan sel, (2) anthesis, yaitu penyerbukan dan pembuahan bakal biji, merangsang pertumbuhan ovarium, (3) pascafertilisasi, yaitu terjadi peningkatan ukuran buah, terutama karena pembesaran sel. Jadi pada manggis tidak terjadi pertumbuhan buah pada saat anthesis karena proses penyerbukan dan pembuahan yang umumnya terjadi pada saat anthesis tidak terjadi pada bunga manggis.

41 26 2 HSA 5HSA 10HSA 70HSA 50HSA 30 HSA 90HSA 95 HSA 100HSA HSA 110HSA 105 HSA Gambar 4 Pertumbuhan dan perkembangan buah manggis.

42 27 Berdasarkan hasil pengamatan, pertumbuhan buah manggis sudah terjadi sebelum mekarnya bunga. Segmen aril sudah terbentuk pada 32 HSI (Gambar 5) dan pada saat menjelang bunga mekar (39 HSI) segmen aril dengan bakal biji semakin jelas terlihat (Gambar 6). Hal ini sesuai dengan penelitian Rai (2004) yang menyatakan bahwa secara mikroskopis primordia segmen aril sudah terbentuk saat bunga belum mekar (34 hari setelah induksi) dan pada saat bunga mekar sempurna (40 hari setelah induksi) segmen aril dengan bakal biji sudah terbentuk. Gambar 5 Kuncup bunga manggis umur 32 HSI. Gambar 6 Kuncup bunga manggis umur 39 HSI. Biji manggis terdapat di dalam aril buah, tetapi tidak semua aril mempunyai biji. Aril-aril yang mengandung biji cenderung mempunyai ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan yang tanpa biji (Gambar 7), meskipun pada buah yang tanpa biji juga ada yang mempunyai ukuran aril yang besar dan biasa nya ukuran arilnya relatif seragam (Gambar 8). Gambar 7 Buah manggis dengan 1 biji. Gambar 8 Buah manggis tanpa biji. Besarnya ukuran aril pada buah yang berbiji disebabkan oleh adanya auksin pada biji, di mana auksin berperan dalam perkembangan buah khususnya pada aril dimana biji tersebut berada. Selain pada biji auksin juga terdapat pada bagian