TINJAUAN PUSTAKA Cahaya Monokromatik

Transkripsi

1 6 TINJAUAN PUSTAKA A. Cahaya Monokromatik Cahaya merupakan suatu bagian dari fenomena alam yang kompleks yang disebut sebagai radiasi elektromagnetik. Kompleksitas fenomena alam tersebut meliputi warna cahaya, persepsi terhadap warna cahaya, adaptasi penglihatan, dan sensasi penglihatan akan diterima sebagai suatu informasi yang datang dari lingkungan serta memiliki peran penting dalam kehidupan semua organisme. Terdapat dua teori yang menjelaskan tentang radiasi elektromagnetik alam, yaitu teori Maxwell (1862, sebelum elektron ditemukan) dan teori Planck (1900). Teori Maxwell menyatakan bahwa gelombang cahaya menyebar sebagai listrik dan magnet yang memiliki kecepatan tertentu serta menghasilkan panjang gelombang berbeda. Dalam teori Planck dipostulasikan bahwa radiasi merupakan sejumlah energi yang tidak dapat dibagi yang disebut sebagai quanta dan memiliki panjang gelombang pendek. Postulasi Planck juga mengungkapkan bahwa panjang gelombang yang dimiliki oleh energi cahaya (foton) pada cahaya tampak berhubungan dengan frekuensi radiasi elektromagnetik. Frekuensi radiasi elektromagnetik merupakan siklus setiap detik dari energi elektron (Lewis dan Morris 2006). Radiasi elektromagnetik cahaya dimulai dari sinar kosmik dengan panjang gelombang m, sinar gamma, sinar X, dan sinar ultraviolet dengan panjang gelombang 4,0-7,8 x 10-7 m, cahaya tampak dengan panjang gelombang nm, sinar inframerah, dan gelombang mikro memiliki panjang gelombang di atas 780 nm serta radar televisi dan radio yang dapat ditransmisikan hingga km. Cahaya tampak merupakan porsi kecil dari total spektrum elektromagnetik, dengan panjang gelombang yang berbeda akan menghasilkan persepsi warna yang berbeda pula. Cahaya monokromatik merupakan jenis cahaya tampak dengan frekuensi panjang gelombang tunggal dan jarak antarpanjang gelombang tidak terlalu besar. Sesuai dengan panjang gelombangnya, spektrum elektromagnetik cahaya monokromatik memiliki warna-warna tunggal, yaitu merah ( nm), jingga ( nm), kuning ( nm), hijau ( nm), biru ( nm), dan ungu ( nm). Jika cahaya monokromatik dipakai dengan

2 7 intensitas yang sangat rendah maka cahaya merah, kuning, serta jingga dapat menghasilkan warna cokelat, sedangkan warna biru akan sangat sulit dibedakan dari warna unggu (Elert 2008). Cahaya monokromatik yang berasal dari alam sering disebut sebagai cahaya natural yang memiliki tiga aspek penting, yakni panjang gelombang, intensitas, dan durasi pencahayaan. Perubahan panjang gelombang dari radiasi elektromagnetik akan menghasilkan persepsi dan sensasi warna cahaya yang berbeda. Cahaya monokromatik yang dikategorikan ke dalam cahaya tampak (visibel) mempunyai frekuensi tunggal dengan kisaran panjang gelombang antara nm. Masing-masing warna cahaya mampu menghasilkan efek tingkah laku, pertumbuhan, dan reproduksi yang berbeda dalam kehidupan hewan. Perlakuan pemberian cahaya monokromatik artifisial pada kelompok unggas mampu memberikan respons yang berbeda, misalnya pemberian cahaya biru menyebabkan unggas menjadi lebih tenang, pemberian cahaya merah dapat mengurangi kanibalisme antarindividu, memacu pertumbuhan bulu sayap, dan memacu masak kelamin, serta pemberian cahaya hijau akan menstimulasi pertumbuhan pada periode anak (Gewehr et al. 2005). Cahaya monokromatik biru yang diberikan kepada ayam broiler jantan dapat menstimulasi produksi testosteron dan protein untuk menginduksi pertumbuhan sel-sel otot. Cahaya monokromatik hijau yang juga diberikan pada ayam broiler akan dapat menstimulasi pertumbuhan sejumlah sel-sel otot dan tulang, sedangkan cahaya merah yang diterima oleh ayam broiler akan memacu hipotalamus untuk mensekresikan GnRH, yang pada tahap selanjutnya kehadiran GnRH akan merangsang sekresi hormon-hormon reproduksi, seperti FSH, LH, estrogen, dan progesteron, yang pada akhirnya akan merangsang produksi telur dan meningkatan fertilitas. Cahaya monokromatik merah dengan panjang gelombang nm yang diterima oleh itik jantan dapat meningkatkan respons fotoseksual, yakni bertambah besar ukuran testis yang diikuti oleh peningkatan bobot testis, sedangkan cahaya merah yang diterima oleh itik betina akan meningkatkan ukuran dan bobot telur (Lewis dan Morris 2006). Intensitas cahaya (iluminasi) merupakan fotometrik kuantitas cahaya yang jatuh pada permukaan suatu area. Pengukuran intensitas cahaya dalam kehidupan

3 8 hewan merupakan hasil konversi dari pengukuran fotometrik intensitas cahaya yang diterima oleh manusia. Standar unit pengukurannya adalah lux, yang diperoleh dari kalibrasi cahaya tampak yang ekivalen dengan 1 lm/m 2 (lumen per meter persegi) atau 0,08 cd/m 2 (candela per meter persegi). Durasi pencahayaan untuk cahaya natural menunjukkan periode (jangka waktu) pencahayaan yang berkaitan dengan panjang hari (daylength/photoperiod). Panjang hari dideskripsikan sebagai periode rotasi bumi selama 24 jam, yang terdiri atas fotoperiode tunggal sebagai siang dan periode tunggal dalam gelap sebagai malam (scotoperiod). Efek utama yang muncul dari durasi pencahayaan adalah secara langsung terlibat dalam masak kelamin. Masak kelamin pada unggas betina berkaitan erat dengan pengeluaran telur, sedangkan pada unggas jantan maturasi seksual merupakan tahap dimana testis telah tumbuh dan berkembang serta mampu menghasilkan spermatozoa yang matang (Rodenboorg et al. 2001). B. Fisiologi Cahaya Secara umum energi cahaya dalam kehidupan hewan merupakan aspek penting yang terlibat di dalam pengaturan bioritme. Respons cahaya yang diterima oleh tubuh hewan secara langsung akan memberikan efek fisiologis terhadap status kesehatan hewan, pertumbuhan, neuroanatomi yang terkait dengan neurotransmiter, neuroendokrin, perubahan fisiologi dalam saluran reproduksi, dan regulasi tingkah laku seksual sehingga hewan siap melakukan proses perkembangbiakan. Warna cahaya, intensitas cahaya, dan durasi pencahayaan, khususnya pada unggas, sangat berperan dalam pengaturan fungsi biologi, terutama proses metabolisme, homeostasis, dan reproduksi. Bentuk mata aves merupakan hasil dari kebutuhan ekologi dan fisiologi. Secara umum bentuk mata aves terdiri atas dua jenis, yaitu bentuk mata pipih (flat) dan bentuk mata tabung (tube). Bentuk mata pipih memberikan kemampuan fungsional dalam penglihatan menjadi lebih besar dan meminimalkan bobot serta volume. Lokasi mata ada di sisi kepala, sebelah dekster dan sinester, yang menyediakan akses penglihatan sentral binokuler yang lebih kecil, tetapi memberikan efek monokuler bidang pandang yang lebih besar. Jenis mata pipih banyak terdapat pada sebagian besar aves. Bentuk mata tabung banyak dimiliki

4 9 oleh aves pemangsa seperti burung hantu dan beberapa jenis penguin. Mata terletak di bagian depan kepala seperti mata manusia. Bayangan atau gambar yang dibentuk oleh retina mata lebih besar dan lebih tajam meskipun reseptor pada retina memiliki rasio konvergensi yang sangat rendah. Optimalisasi reseptor pada retina akan ditingkatkan dengan intensitas cahaya yang tinggi dan mengubah resolusinya pada saat menjelang petang (Gunturkun 2000). Mata aves berukuran relatif besar dengan volume yang hampir memenuhi bagian kepala dan bobotnya lebih berat jika dibandingkan dengan otak. Struktur mata aves serupa dengan mata vertebrata yang lain. Cahaya yang datang, masuk, dan diterima oleh retina mata terlebih dahulu harus melalui empat media optik. Keempat media optik tersebut adalah kornea, ruang anterior, lensa, dan badan vitreous dengan struktur transparan serta mampu mentransmisikan panjang gelombang sampai dengan 310 nm (kisaran cahaya ultraviolet). Di dalam retina mata, cahaya akan diterima oleh fotoreseptor yang kemudian akan mengkonversi energi cahaya menjadi impuls listrik melalui proses pemutihan (bleaching) oleh pigmen visual. Retina mata aves merupakan bagian yang cukup sempurna tetapi tidak mempunyai vaskularisasi karena berfungsi mencegah pengaburan bayangan dan pembiasan cahaya. Mata aves dilengkapi dengan pekten, yaitu suatu struktur yang memiliki fungsi nutritif, berpigmen hitam, kaya akan pembuluh darah, dan membentuk lipatan-lipatan dari bagian ventral retina sampai ke arah luar nervus optikus pada bagian lensa mata (Gunturkun 2000). Retina mata aves terdiri atas dua tipe fotoreseptor yang masing-masing memiliki sensitivitas terhadap intensitas cahaya tertentu, yaitu sel batang (rod) dengan pigmen visual rodopsin yang serupa dengan rodopsin mamalia, jumlahnya lebih berlimpah dan memiliki sensitivitas tinggi dengan panjang gelombang maksimum yang dapat diterima adalah 507 nm (cahaya biru-hijau). Sel batang tidak dipakai untuk membedakan warna, namun lebih banyak dipakai pada kondisi gelap (scotopic) dengan intensitas cahaya yang dapat diterima sebesar 4 cd/m 2. Tipe fotoreseptor yang kedua adalah sel kerucut (cone), jumlahnya lebih sedikit dan sangat berfungsi untuk penglihatan normal pada siang hari (photopic) dengan panjang gelombang radiasi elektromagnetik antara nm. Intensitas

5 10 cahaya yang dapat diterima oleh sel kerucut adalah 4 cd/m 2-44 cd/m 2 serta lebih banyak dipakai untuk membedakan warna (Lewis dan Morris 2006). Aves memiliki 4 jenis sel kerucut yang masing-masing diselimuti oleh butiran minyak (oil droplet). Butiran minyak berperan sebagai filter dan penyerap cahaya dengan panjang gelombang tertentu sehingga cahaya dapat ditransmisikan serta melindungi mata dari efek sinar UV. Sensitivitas dari tiga jenis sel kerucut terutama untuk warna-warna dasar sehingga dikenal sebagai sel kerucut biru (450 nm), sel kerucut hijau (550 nm), dan sel kerucut merah (700 nm). Jika ketiga warna dasar tersebut datang dan diterima oleh mata secara bersamaan maka otak akan memberikan persepsi sebagai warna putih. Jenis sel kerucut keempat merupakan sel kerucut yang membedakan dari mata manusia dan hanya dimiliki oleh aves, yaitu sel kerucut untuk mendeteksi sinar UV-A ( nm). Meskipun mata aves memiliki 4 jenis sel kerucut, puncak spektrum elektromagnetik serupa dengan mata manusia, yaitu nm. Pemberian cahaya monokromatik artifisial pada ayam menunjukkan adanya sedikit perbedaan terhadap sensitivitas spektrum elektromagnetik pada panjang gelombang nm dan nm, yaitu mata ayam sangat responsif menerima cahaya pada kisaran panjang gelombang tersebut sehingga ayam mampu menerima cahaya artifisial yang lebih terang daripada manusia (Hart et al. 1999). Respons fisiologis dan pengaturan bioritme pada aves akan muncul jika cahaya yang merupakan radiasi elektromagnetik diubah menjadi informasi dalam bentuk signal elektrik dalam retina. Terdapat dua rute yang dilalui cahaya untuk bisa diterima oleh fotoreseptor ekstraretina hipotalamus. Rute pertama, sebagian besar cahaya yang masuk mata akan diterima oleh fotoreseptor retina. Retina memiliki kemampuan untuk mentransmisikan informasi cahaya yang diterima dalam bentuk intensitas dan warna cahaya. Kemudian, retina akan meneruskan informasi cahaya melalui dua jalur, yaitu 1) informasi cahaya akan diteruskan ke bagian otak yang bertanggung jawab atas penglihatan dan 2) Informasi cahaya masuk ke dalam jalur retinohipotalamus, selanjutnya signal elektrik ini diubah menjadi signal kimia dan diteruskan ke nukleus suprakhiasmatik dalam hipotalamus. Informasi dalam bentuk signal kimia dari nukleus suprakhiasmatik

6 11 hipotalamus akan diteruskan ke hipofisis. Rute kedua, cahaya secara langsung melakukan penetrasi ke dalam tulang tengkorak, menembus jaringan kranial dan otak, kemudian akan diterima oleh fotoreseptor kelenjar pineal yang kemudian juga akan diteruskan ke hipotalamus. Rute kedua ini banyak ditempuh untuk cahaya dengan intensitas rendah (Lewis dan Morris 2006). Masuknya informasi cahaya ke dalam kelenjar pineal akan menstimulasi sintesis, pelepasan, dan metabolisme dopamin. Kehadiran dopamin dalam kelenjar pineal dapat menekan produksi serotonin-n-asetiltransferase, yaitu suatu jenis enzim yang mengkatalisis konversi serotonin menjadi melatonin selama periode gelap malam hari. Serotonin-N-asetiltransferase terdistribusi pada beberapa tempat di dalam tubuh, yaitu otak, hipofisis, retina, traktus gastrointestinalis, dan testis. Sekresi serotonin, serotonin-n-asetiltransferase, dan melatonin berhubungan dengan panjangnya malam. Malam yang lebih panjang menstimulasi durasi sekresi serotonin, serotonin-n-asetiltransferase, dan melatonin menjadi lebih lama (Maywood 2005). Pada manusia dan rodensia, serotonin dan melatonin sangat efektif disekresikan dengan intensitas cahaya kurang dari 30 lux dan panjang gelombang nm, sedangkan pada aves dengan intensitas cahaya di bawah 4 lux akan memacu pelepasan dopamin, meskipun hanya beberapa menit dan pada tahap selanjutnya akan terjadi stimulasi sekresi serotonin dan melatonin. Melatonin adalah neurotransmitter yang berperan dalam regulasi bioritme kehidupan aves. Sintesis melatonin pada kelenjar pineal juga dapat ditekan ketika retina menerima radiasi elektromagnetik UV-A. Dopamin dan serotonin juga merupakan neurotransmitter yang memiliki efek saling berlawanan. Dopamin menyebabkan aves menjadi lebih aktif dan mudah terstimulasi, sebaliknya serotonin memacu aves untuk bertingkah laku lebih tenang, terlibat dalam kontrol tidur, dan dapat menekan stres. Siklus harian gelap menjadi terang merupakan faktor lingkungan yang menstimulasi sekresi neurotransmitter dopamin, serotonin, dan melatonin. Pelepasan neurotransmitter menstimulasi terjadinya serangkaian reaksi kimiawi di dalam tubuh yang akhirnya akan terekspresi pada tingkah laku, aktivitas harian, interaksi sosial, ritme makan, dan ritme istirahat (tidur) (Lewis et al. 2001).

7 12 Kehadiran serotonin dalam sistem sirkulasi traktus gastrointestinalis akan meningkatkan permeabilitas dan aliran darah kapiler gastrointestinalis. Peningkatan permeabilitas kapiler memudahkan protein dan makromolekul terdistribusi secara merata dalam cairan interstisial dan plasma sel. Jika protein maupun makromolekul yang merupakan substrat metabolisme telah terdistribusi dengan baik maka berbagai proses fisiologis di dalam tubuh akan berjalan lancar dan proses homeostasis tercapai sehingga pertumbuhan akan meningkat (Ormsbee dan Fondacaro 2004). Serotonin juga memberikan efek menenangkan bagi hewan, termasuk aves. Dalam kondisi tenang, aktivitas yang melibatkan kerja otot skeletal akan berkurang, termasuk dalam hal pengambilan pakan sehingga energi yang telah terbentuk tidak digunakan untuk aktivitas fisik, namun akan lebih diarahkan untuk proses pemeliharaan dan pertumbuhan. Peningkatan serotonin dan melatonin dalam plasma juga menstimulasi pelepasan hormon kalsitonin dan hormon paratiroid (PTH). Kedua hormon ini terlibat dalam mobilisasi kalsium untuk pembentukan kerabang telur. Sekresi kalsitonin dan PTH mencapai puncaknya pada malam hari sehingga kualitas kerabang telur menjadi lebih baik pada kondisi scotoperiod (kondisi gelap) (Ieda et al. 2000). Informasi cahaya yang diterima oleh nukleus suprakhiasmatik hipotalamus baik melalui rute retinohipotalamus maupun penetrasi langsung pada tulang kranial dan jaringan otak akan mengontrol sekresi dan pelepasan gonadotropin (GnRH). Sekresi GnRH akan diterima oleh hipofisis anterior lewat sistem sirkulasi portal hipofisis. Kehadiran GnRH dalam hipofisis anterior menstimulasi pelepasan LH dan FSH. Kedua hormon inilah yang secara langsung terlibat di dalam maturasi seksual aves (Lewis dan Morris 2006). FSH akan menstimulasi perkembangan, pematangan, dan vaskularisasi folikel ovarium serta atresi folikel-folikel kecil. Seiring dengan perkembangan folikel, estrogen mulai disekresikan. Peningkatan konsentrasi estrogen akan menstimulasi perkembangan oviduk, peningkatan absorpsi kalsium, protein, lemak, vitamin, dan mineral yang dipergunakan dalam pembentukan telur. Bertambah besarnya ukuran folikel akan menurunkan produksi estrogen dan meningkatkan produksi progesteron. Progesteron yang disekresikan ke dalam darah merupakan umpan balik positif bagi lepasnya LH dari hipofisis anterior. Terjadinya peningkatan LH dan

8 13 progesteron akan menstimulasi proses ovulasi. Peningkatan LH juga memacu sintesis androgen yang berfungsi memacu sekresi albumin dalam oviduk dan mempengaruhi perkembangan tanda-tanda seks sekunder unggas betina (Squires 2003). Pelepasan GnRH dari hipotalamus juga diinduksi oleh gen fos. Ekspresi gen fos pada mediobasal hipotalamus akan mengalami peningkatan ketika terjadi transfer dari hari pendek ke hari panjang. Peningkatan ekspresi gen fos dimulai pada hari ke dua dan paling lama pada hari ke tiga saat pertama kali dimulainya hari panjang (18 jam siang). Aktivitas gen fos pada mediobasal hipotalamus merupakan tanda hipotalamus aves menerima transmisi informasi cahaya sehingga terjadi sekresi GnRH yang dilanjutkan dengan peningkatan pelepasan LH (Meddle dan Follett 1997). Sekresi LH dan FSH yang berperan dalam maturasi seksual juga dikontrol oleh GnIH (gonadotrophin inhibitory hormone). Sekresi GnIH distimulasi oleh pembesaran folikel. Pertumbuhan dan perkembangan folikel aves menghasilkan 4-5 folikel besar, folikel yang besar dan telah mengalami ovulasi akan menstimulasi hipotalamus mensekresikan GnIH. Kehadiran GnIH pada hipofisis menjadi signal bagi hipofisis untuk mengurangi dan menghentikan sekresi FSH dan LH (Ciccone et al. 2004). C. Puyuh (Coturnix coturnix japonica) Puyuh merupakan jenis aves yang tidak dapat terbang, ukuran tubuhnya relatif kecil, berkaki pendek, dan tersebar di seluruh dunia, sedangkan cara hidupnya yang liar menimbulkan kesan bahwa puyuh sulit dipelihara. Di Amerika Serikat, puyuh yang diternakkan pertama kali pada tahun 1870 berasal dari puyuh jepang (Coturnix coturnix japonica). Di negara Jepang sendiri, puyuh pertama kali dipelihara sebagai burung ocehan (song bird) dan burung aduan. Seiring dengan tingkat kebutuhan manusia akan protein hewani, puyuh kemudian mulai didomestikasi. Domestikasi puyuh dilakukan pertama kali oleh National Institute of Genetic, Mishima, sedangkan di Indonesia puyuh jepang baru mulai dikenal dan dipelihara pada akhir tahun Sebenarnya, Indonesia sendiri memiliki berbagai jenis puyuh, tetapi tidak semua dapat dimanfaatkan sebagai penghasil pangan, terutama telur. Puyuh liar yang terdapat di Indonesia sering disebut

9 14 gemak, termasuk dalam genus turnix yang jauh berbeda dari coturnix; perbedaan jelas adalah pada jari kakinya. Coturnix memiliki 4 jari, tiga menghadap ke depan dan satu ke belakang, sedangkan turnix hanya memiliki 3 jari yang menghadap ke depan. Masyarakat yang menghendaki produksi telur lebih banyak memilih puyuh jepang untuk dipelihara dan diambil telurnya. Puyuh juga menjadi semakin populer dan digemari oleh banyak kalangan karena telur dan dagingnya sebagai bahan makanan yang kandungan gizinya tinggi dan rasanya lezat, beberapa tahun terakhir puyuh banyak dimanfaatkan sebagai hewan percobaan untuk berbagai penelitian dalam bidang ilmu pengetahuan (Kim 2000; Menegristek 2008). Puyuh jepang memiliki kebiasaan hidup berpindah-pindah dari satu tempat ke tempat lain dan habitat alaminya di hutan belantara. Sifat reproduksinya cepat, dalam satu tahun mampu menghasilkan 3-4 generasi, sangat menarik untuk dipelihara dan diternakkan. Karakteristik dari puyuh jepang adalah sebagai berikut: Bentuk badan lebih besar dari jenis puyuh yang lainnya, panjang badan sekitar 19 cm, badan membulat, ekor pendek, paruh pendek, jari kaki empat buah, tiga jari kakinya ke depan, dan satu jari kaki ke arah belakang serta warna kaki kekuning-kuningan. Pertumbuhan bulu menjadi lengkap setelah berumur dua sampai tiga minggu. Kedua jenis kelamin dapat dibedakan berdasarkan warna bulu, suara, dan bobot badannya. Ciri puyuh jantan dewasa dapat dilihat dari warna (Gambar 1B). Pada bagian bulu kepala sampai ke bagian belakang terdapat warna putih yang berbentuk garis melengkung tebal, bulu leher, dan dadanya yang berwarna cokelat muda (cinamon) tanpa ada bercak kehitaman, bulu punggung berwarna campuran cokelat gelap, abu-abu dengan garis putih, bulu sayap seperti bulu punggung dengan belang kehitaman, panjang sayap kira-kira 89 cm. Puyuh jantan muda mulai bersuara atau berkicau pada umur 5-6 minggu. Selama puncak musim kawin, puyuh jantan akan berkicau setiap malam dengan suara keras. Puyuh betina dewasa memiliki warna tubuh yang mirip dengan puyuh jantan, kecuali warna bulu pada kerongkongan dan dada bagian atas

10 15 puyuh betina berwarna cokelat muda lebih terang (sawo matang) dengan bercak cokelat tua atau kehitam-hitaman (Gambar 1A). Puyuh mencapai masak kelamin (dewasa kelamin) pada umur hari atau enam minggu. Bobot tubuh puyuh betina dewasa mencapai 143 g/ekor, sedangkan bobot badan puyuh jantan dewasa kira-kira 117 g/ekor. Puyuh betina mampu menghasilkan telur sebanyak butir per ekor selama satu tahun, dengan bobot 10 g per butir (kira-kira 8% dari bobot badannya). Kerabang telur berwarna cokelat tua, biru, putih dengan bintik-bintik hitam, biru atau cokelat yang tersebar di seluruh permukaan kerabang. Pigmen kerabang telur berupa ooporpirin dan biliverdin. Lamanya periode pengeraman telur antara hari (Randall dan Bolla 2008; Barnette 2009). Sudah sejak 20 tahun yang lalu puyuh jepang dijadikan sebagai hewan model alternatif pengganti rodensia di laboratorium, dengan pertimbangan siklus hidupnya relatif singkat. Penelitian yang banyak memanfaatkan puyuh sebagai hewan model adalah penelitian yang berkaitan dengan analisis endokrin, neurotransmiter, mekanisme saraf yang mengontrol diferensiasi seksual selama ontogeni hingga dewasa, dan kontrol tingkah laku reproduksi. Aksi hormon dan neurotransmitter puyuh memiliki kemiripan dengan rodensia, terutama dalam mengontrol tingkah laku seksual hewan jantan. Kesamaan inilah yang memacu banyak peneliti memanfaatkan puyuh sebagai hewan model untuk tingkah laku seksual manusia (Balthazart et al. 1998). Seekor puyuh betina terutama puyuh jepang sudah mencapai dewasa kelamin pada umur 42 hari dengan menghasilkan telur. Sifatnya yang mampu menghasilkan keturunan 3-4 generasi per tahun, laju metabolisme yang cukup tinggi dengan pertumbuhan dan perkembangan yang relatif cepat merupakan keunggulan yang cukup menguntungkan untuk menjadikan puyuh sebagai hewan model. Alasan lain pemakaian puyuh sebagai hewan model adalah kebutuhan luas kandang untuk seekor puyuh hanya sekitar 200 cm 2 sehingga akan menghemat ruang percobaan. Kebutuhan konsumsi pakan per ekor per harinya juga sangat kecil dibandingkan dengan jenis aves lainnya. Dilihat dari sisi medis, pemakaian puyuh sebagai hewan coba sangat

11 16 menguntungkan karena luka puyuh akibat pembedahan lebih cepat sembuh (Listiyowati dan Roospitasari 2007). Puyuh merupakan salah satu spesies unggas yang sangat responsif dalam menerima energi cahaya. Tingkah laku, masak kelamin, dan bioritme burung puyuh dapat dimanipulasi dengan pemberian warna cahaya yang spesifik terutama untuk panjang gelombang cahaya merah, jingga, kuning, hijau, dan biru. Pemberian cahaya selama jam setiap hari pada burung puyuh sangat dibutuhkan untuk memelihara fertilitas dan produksi telur, sedangkan untuk produksi daging diperlukan pencahayaan selama 8 jam setiap hari (Randall dan Bolla 2008). A. Puyuh betina B. Puyuh jantan Gambar 1. Karakteristik puyuh betina (A) dan puyuh jantan (B) ( D. Sistem Reproduksi Aves Sistem reproduksi hewan betina secara umum terdiri atas dua ovari yang terletak di sebelah kiri dan di sebelah kanan, tetapi sistem reproduksi pada sebagian besar aves hanya mempunyai satu ovari dan oviduk fungsional, yaitu ovari sebelah kiri. Sebenarnya, semua jenis aves ketika memasuki fase embrional mempunyai ovari dan oviduk sebelah kanan, namun distribusi sel-sel benih (germ cells) primordial dalam ovarium menjadi asimetris pada hari keempat masa inkubasi dan pada hari kesepuluh terjadi regresi ovari serta oviduk kanan yang

12 17 diinisiasi oleh substansi penghambat Mullerian. Aves yang sampai saat ini masih memiliki ovari dan oviduk sebelah kanan serta berkembang secara fungsional adalah falconiformes dan kiwi, sedangkan burung gereja dan merpati sekitar 5% populasinya memiliki ovari dan oviduk sebelah kanan yang juga berkembang secara fungsional meskipun dengan ukuran yang asimetris (Johnson 2000). 1. Ovari Ovari kiri terletak di dalam rongga abdomen sebelah kiri berdekatan dengan ginjal kiri, yang melekat pada dinding tubuh di bagian ligamen mesovarium. Ovari terbagi dalam dua bagian, yaitu cortex merupakan bagian sebelah luar dan medulla merupakan bagian sebelah dalam. Cortex mengandung folikel dan di dalam folikel terdapat sel-sel telur (ovum). Medulla berisi jaringan konektif, serabut saraf, dan pembuluh darah. Secara luas, ovari menerima inervasi saraf simpatik yang membentuk pleksus adrenal-ovari. Ovari memperoleh suplai darah dari aorta dorsalis yang kemudian membentuk arteri gonadoadrenal. Bahan kimiawi diangkut oleh sistem vaskularisasi ke dalam ovari melalui beberapa lapisan, di antaranya theca layer merupakan lapisan terluar yang bersifat permeabel sehingga memungkinkan cairan plasma bagian dalam menembus jaringan di sekelilingnya. Lapis kedua berupa lamina basalis yang berfungsi sebagai filter untuk menyaring komponen cairan plasma yang lebih besar. Lapis ketiga sebelum sampai pada oosit adalah lapisan perivitellin yang berupa material protein yang bersifat fibrous. Calon folikel (oosit) dalam membran plasma berikatan dengan sejumlah reseptor yang akan membentuk endocitic sehingga terbentuk material penyusun kuning telur (yolk). Sebagian besar material penyusun kuning telur adalah materi granuler berupa HDL (high density lipoprotein) dan lipovitelin. Kedua senyawa tersebut akan berikatan dengan ion dan pada ph tinggi membentuk kompleks fosfoprotein, fosfitin, ion kalsium, dan ion besi. Kompleks fosfoprotein, fosfitin, ion kalsium, dan ion besi kemudian membentuk senyawa vitelogenin, yaitu prekursor protein yang disintesis di dalam hati sebagai respons terhadap estrogen. Komponen vitelogenin lebih mudah larut dalam darah membentuk kompleks lipid kalsium dan besi. Proses pembentukan vitelogenin disebut vitelogenesis atau vitelogeni (Yuwanta 2004).

13 18 Penyusun utama kuning telur adalah air, lipoprotein, protein, mineral, dan pigmen. Protein kuning telur dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok, yakni: 1. Livetin, merupakan protein plasma yang terakumulasi pada kuning telur dan disintesis dalam hati, dan komponennya hampir 60% dari total yolk. 2. Fosfitin dan lipoprotein terdiri atas HDL dan LDL (low density lipoprotein) atau disebut pula dengan granuler. HDL dan LDL disintesis dalam hati. Proses sintesisnya dikontrol oleh estrogen. Hasil sintesis bersama-sama dengan ion kalsium, besi, dan seng membentuk molekul kompleks yang mudah larut kemudian masuk ke dalam yolk (Klasing 2006; Yuwanta 2004). Ovum berkembang sejak aves dalam fase embrional. Pada hari kesembilan masa inkubasi, jumlah oosit mencapai , pada hari ketujuh belas, jumlah oosit meningkat kira kira , dan ketika menetas, jumlah menurun menjadi Ovari anak aves yang belum mencapai dewasa kelamin terdiri atas sejumlah kecil masa oosit yang berisi sekitar oosit yang dapat dilihat dengan mata telanjang dan hanya oosit yang mampu berkembang secara sempurna menjadi telur yang mengandung kuning telur setelah aves tersebut dewasa serta mengalami ovulasi sepanjang siklus hidup aves yang didomestikasi, sedangkan aves yang hidup bebas di alam jumlah sel telur matang serta dapat diovulasikan lebih sedikit jumlahnya (Hafez 2000). 2. Oviduk Oviduk sebagian besar aves merupakan saluran paramesonepros kiri yang berkembang sempurna. Oviduk memiliki sistem vaskularisasi yang baik dan dinding ototnya hampir selalu bergerak selama proses pembentukan telur. Pada aves yang belum dewasa, oviduk berukuran kecil, ukurannya akan meningkat ketika aves mulai produktif dan besarnya selalu mengalami perubahan sejalan dengan aktivitasnya. Oviduk terdiri atas lima komponen yang fungsional, yaitu a. Infundibulum (funnel/papilon). Dinding infundibulum sangat tipis dan sempit, mempunyai kelenjar untuk sekresi protein yang mengelilingi membran vitellina sehingga sering dikenal sebagai chalaziferous region yang memberi kontribusi pada pembentukan kalasa. Chalaziferous region juga berfungsi sebagai salah satu tempat menyimpan sperma. Yolk berada

14 19 dalam infundibulum berkisar antara menit baik untuk ayam, kalkun maupun puyuh. Perbatasan antara infundibulum dengan magnum disebut sarang spermatozoa. b. Magnum, berfungsi sebagai tempat sintesis dan sekresi albumen. Magnum tersusun atas kelenjar tubuler yang sangat sensibel. Sebagian besar protein yang menyusun albumin dihasilkan oleh mukosa magnum. Kelenjar tubuler magnum terdiri atas sel-sel goblet yang akan mensekresikan ovalbumin, lisosim, ovotransferin, dan ovomusin serta akan disimpan dalam bentuk granula. Granula akan dilepaskan ketika yolk melewati magnum. Yolk berada di dalam magnum untuk dibungkus dengan albumen (putih telur) selama 2-3 jam pada ayam dan kalkun, sedangkan pada puyuh, yolk akan berada dalam magnum sekitar 2-2,5 jam. c. Isthmus, merupakan bagian oviduk yang pendek. Isthmus berfungsi sebagai tempat untuk membentuk membran kerabang atau selaput telur. Telur berada di bagian isthmus antara 1-1,5 jam baik pada ayam, kalkun maupun puyuh. Isthmus memiliki karakteristik dindingnya sempit dan tipis, bagian depan yang berdekatan dengan magnum berwarna putih, sedangkan 4 cm terakhir dari isthmus mengandung banyak pembuluh darah sehingga memberikan warna merah. d. Uterus (glandula pembentuk kerabang) penuh dengan vaskularisasi. Putih telur yang melewati uterus akan mengalami dehidrasi (plumping) kemudian diteruskan dengan pembentukan kerabang keras. Lama mineralisasi kerabang telur antara jam pada ayam, jam pada kalkun, sedangkan pada puyuh antara jam. Kerabang hampir seluruhnya tersusun oleh deposit kalsium karbonat dalam matriks protein dan mukopolisakarida. Sumber utama kalsium karbonat pembentuk kerabang adalah ion karbonat dalam darah. Karbonat dibentuk dari pencampuran antara karbondioksida dan air dengan bantuan enzim karbonik anhidrase. Transport karbonat secara konstan dan berkelanjutan ke dalam kelenjar kerabang menyebabkan terbentuknya kristal kalsit. Oviduk tidak akan mampu menyimpan banyak ion kalsium. Kalsium dalam darah yang dimanfaatkan oleh kelenjar kerabang hanya sekitar 20%.

15 20 Dari darah kalsium akan ditransport ke dalam permukaan sel-sel epitelium lumen kelenjar kerabang. Pada ayam yang berproduksi tinggi, kalsium yang dapat didepositkan pada kerabang sebutir telur mencapai 2-2,5 g/hari. Deposisi kalsium dikontrol oleh cahaya. Ketika kondisi gelap pada saat asupan pakan dan minum normal akan terjadi deposisi kalsium untuk pembentukan kerabang telur. Untuk kebutuhan pembentukan kerabang telur, biasanya unggas akan menyimpan kalsium pakan secara periodik dalam tulang medula. Penyimpanan kalsium pakan akan diinisiasi oleh peningkatan sekresi estrogen ketika unggas menjelang masak kelamin. Calbindin-D28k merupakan protein intraseluler yang memiliki kemampuan mengikat kalsium dengan afinitas tinggi serta memegang peran penting dalam transport kalsium dalam usus dan kelenjar kerabang. Produksi protein calbindin-d28k diregulasi oleh vitamin D3. Sintesis protein calbindin-d28k dalam kelenjar kerabang distimulasi oleh kehadiran yolk dan adanya aliran kalsium dari darah. Proses akhir dari pembentukan kerabang telur adalah pigmentasi dan pembentukan kutikula. Kutikula akan dibentuk di dalam vagina. Warna kerabang telur berasal dari sel porpirin yang merupakan derivat dari metabolisme hemoglobin. Pada puyuh, pigmen kerabang telur berasal dari oopororpirin (porpirin) dan biliverdin. Deposisi pigmen terjadi dua atau tiga jam sebelum oviposisi yang kemudian diikuti dengan penurunan ooporpirin dalam jaringan kelenjar kerabang. e. Vagina, merupakan bagian oviduk menuju kloaka. Di dalam vagina hampir tidak terjadi sekresi material telur kecuali pembentukan kutikula. Kutikula adalah lapisan penutup kerabang paling luar, berfungsi melindungi telur dari serangan bakteri yang berbahaya dan meminimalkan penguapan air. Telur melewati vagina dengan cepat, yaitu sekitar 3 menit kemudian akan dikeluarkan (oviposisi) dan 30 menit setelah oviposisi akan kembali terjadi ovulasi (Woodard et al. 1973; Hafez 2000; Johnson 2000).

16 21 ovari muda tangkai ovari folikel kosong infundibulum ovum masak leher infundibulum stigma ostium lokasi sekresi albumin isthmus uterus oviduk kanan rudimenter kloaka vagina Gambar 2. Saluran reproduksi ungas betina secara umum ( Sistem reproduksi aves betina dapat berfungsi dengan baik jika ada stimulasi hormon FSH (Follicle Stimulating Hormone) dari hipofisis anterior yang menyebabkan terjadinya perkembangan dan pematangan folikel. Sekresi FSH secara normal distimulasi oleh periode pencahayaan. Pada kondisi alamiah, peningkatan sekresi FSH disebabkan oleh bertambah lamanya siang hari. Perkembangan folikel akan menginisiasi sekresi estrogen dan progesteron. Estrogen menyebabkan peningkatan kadar kalsium, protein, lemak, vitamin, dan substansi lainnya dalam darah yang diperlukan untuk pembentukan telur. Estrogen juga menstimulasi perkembangan tulang pubis dan pembesaran vent (bagian paling luar dari kloaka) untuk mempersiapkan aves betina bertelur. Progesteron akan memacu hipofisis anterior untuk mensekresi LH. Kehadiran LH menyebabkan terjadinya ovulasi, yaitu pelepasan yolk yang sudah matang dari ovarium ke dalam infundibulum. Pada saat terjadi ovulasi, jika ada sperma yang membuahi akan dihasilkan telur yang fertil. Sebaliknya, jika tidak ada sperma, produksi telur tetap akan berlangsung, tetapi telur yang dihasilkan adalah steril (infertil) (Siswantoro 2007).

17 22 E. Masak Kelamin Puyuh Secara umum, masak kelamin didefinisikan sebagai suatu fase perkembangan individu ketika individu tersebut mulai mampu menghasilkan keturunan. Masak kelamin pada aves betina berkaitan erat dengan pengeluaran telur. Tercapainya oviposisi pertama merupakan kriteria yang banyak dipakai sebagai tanda timbulnya umur masak kelamin pada unggas. Kriteria bertelur pertama kali didahului oleh ovulasi, sedangkan pada unggas jantan, masak kelamin merupakan tahap ketika testis telah tumbuh dan berkembang serta mampu menghasilkan spermatozoa yang matang. Tanda-tanda masak kelamin merupakan perpaduan antara perubahan fisiologis dan morfologis yang menghasilkan suatu keadaan sehingga hewan mampu bereproduksi (Tamzil, 1995). Secara umum, terdapat dua faktor yang mempengaruhi umur masak kelamin pada unggas, yaitu faktor internal berupa genetik dan faktor eksternal berupa pembatasan pakan serta periode pencahayaan. Pembatasan pakan, baik dengan pembatasan kuantitas maupun kualitas dapat memperlambat umur masak kelamin. Pembatasan jumlah pakan yang diberikan pada itik lokal dapat menunda umur masak kelamin dan menghasilkan bobot telur pertama lebih berat, sedangkan itik yang mendapat pakan ad libitum mengalami masak kelamin dini (Tamzil 1995). Penelitian yang telah dilakukan mengenai pembatasan pakan pada puyuh umur 14 hari sampai dengan masak kelamin menyebabkan terjadinya penundaan umur masak kelamin, penurunan bobot badan, dan bobot organ reproduksi saat masak kelamin serta penurunan jumlah folikel dan lemak karkas. Periode pencahayaan berkaitan dengan lamanya periode terang atau panjang hari. Pada puyuh betina yang menerima penerangan konstan sejak umur nol hari selama 16 jam memberikan peningkatan respons masak kelamin, sedangkan durasi pencahayaan selama 8-12 jam tidak akan meningkatkan respons masak kelamin. Demikian juga pemberian penerangan selama 16 jam pada puyuh jantan akan meningkatkan respons masak kelamin, sedangkan pemberian penerangan selama 8 jam akan menyebabkan regresi testis (Siopes dan Wilson 1980). Pada ayam yang juga mendapat penerangan konstan sejak umur nol sampai 500 hari dengan perpanjangan penerangan dari 6-14 jam menyebabkan masak kelamin

18 23 lebih dini, namun jika penerangan diperpanjang hingga 18 jam masak kelamin akan diperlambat (Moris 1967). Cahaya memiliki peran yang begitu penting dalam menstimulasi hipotalamus untuk mensekresikan GnRH yang sangat dibutuhkan untuk menstimulasi hipofisis memproduksi LH. Untuk terjadinya ovulasi LH sangat diperlukan, sedangkan pertumbuhan dan pembesaran folikel diperlukan FSH (Johnson 2000). Ketika puyuh mencapai umur masak kelamin, ovarium dan oviduk mengalami perubahan-perubahan sekitar hari sebelum puyuh dara bertelur untuk yang pertama kali. Hipofisis anterior akan mensekresikan FSH sehingga terjadi pertumbuhan, perkembangan, dan pemasakan folikel. Ovarium akan mulai mensekresikan estrogen, progesteron, dan testosteron (sex steroid). Konsentrasi estrogen plasma darah yang tinggi memacu perkembangan tulang medular, merangsang sintesis protein kuning telur, dan pembentukan lipoprotein di dalam hati (Woodard et al. 1973). Pada saat yang bersamaan, terjadi pembesaran ukuran oviduk sehingga memungkinkan produksi protein albumin, membran kerabang, kalsium karbonat kerabang, dan kutikula. Yolk pertama menjadi matang karena sebagian bahan yolk di dalam hati dialirkan oleh sistem vaskularisasi langsung ke yolk dalam folikel. Satu atau dua hari kemudian, yolk yang kedua mulai berkembang dan seterusnya sampai pada saat telur pertama dikeluarkan sekitar 5-10 yolk sedang dalam proses perkembangan. Setiap yolk dewasa menjadi matang membutuhkan waktu hari. Kemudian yolk matang akan dilepaskan dari ovarium masuk ke dalam oviduk dengan suatu proses yang dikenal sebagai ovulasi. Ovulasi dirangsang oleh kehadiran hormon LH. Sekresi LH dipicu oleh peningkatan kadar progesteron dalam darah. Masak kelamin ditandai dengan ovulasi pertama kali, di mana ovulasi dapat menjadi cepat atau lambat sangat dipengaruhi oleh pembatasan pakan maupun periode pencahayaan (Suprijatna et al. 2005). Folikel-folikel preovulasi sangat potensial dalam menghasilkan steroid lewat jalur steroidogenik. Lapisan granulosa secara dominan akan mensekresikan progesteron sebagai prekursor sintesis androstenedion dan testosteron dalam lapisan teka internal dan sedikit lebih banyak pada sel-sel lapisan granulosa. Progesteron juga merupakan steroid yang dominan dalam menginisiasi gelombang

19 24 pelepasan LH 4-6 jam sebelum ovulasi terjadi. Estrogen disintesis oleh sel-sel teka eksternal. Produksi steroid oleh sel-sel teka dan granulosa dikontrol oleh aksi LH lewat signal second messenger camp (adenil cyclase). Messenger asam ribonukleat (mrna) merupakan reseptor LH yang tereskpresi pada jaringan granulosa dan teka folikel seluruh hierarki folikel. Peningkatan mrna sebagai reseptor LH terjadi ketika fase perkembangan folikel baik pada lapisan teka maupun lapisan granulosa, kemudian fase pascaovulasi dan ketika terjadi regeresi folikel. Hierarki folikel merupakan gradasi bobot dan ukuran folikel. Hanya satu folikel, yaitu folikel yang paling besar dan menjadi matang serta diovulasikan dalam waktu satu hari. Segera setelah folikel yang paling besar pecah, yolk mengalami ovulasi kemudian akan diikuti oleh folikel nomor dua terbesar yang akan tumbuh dan menjadi paling besar kembali, demikian seterusnya pembesaran folikel terjadi secara berurutan. Jadi, kontrol aliran hormon gonadotropin pada aves betina sangat berbeda dari mamalia betina. Pada mamalia, aliran gonadotropin hanya cukup menstimulasi matangnya satu folikel (atau beberapa folikel pada betina politokus), sedangkan pada unggas betina, aliran hormon gonadotropik diatur tidak hanya untuk satu folikel yang memiliki ukuran ovulasi pada saat itu, tetapi juga untuk mempertahankan keberadaan hierarki folikel. Induksi camp oleh LH akan meningkatkan respons lapisan granulosa folikel pada saat ovulasi berlangsung. Sebaliknya, ikatan FSH pada membran, pembentukan camp yang diinduksi oleh FSH, dan steroidogenesis sangat rendah pada hierarki folikel. Jadi, ketika ovulasi, sistem camp pada sel teka maupun granulosa memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap LH, namun tidak responsif untuk FSH (Johnson 2000; Nalbandov 1990). Aktivasi diasilgliserol atau protein kinase C sebagai sistem second messenger akan menurunkan produksi steroid yang diinduksi oleh LH pada selsel granulosa dan sel-sel teka folikel. Sejumlah faktor fisiologi potensial akan beraksi lewat protein kinase C yang meliputi faktor pertumbuhan (transforming growth factor α/tgfα maupun transforming growth factor β/tgfβ), faktor pertumbuhan epidermal (epidermal growth factor/egf), dan prostaglandin. Pada ayam, kehadiran TGFα akan menurunkan produksi steroid yang diinduksi LH di dalam sel sel granulosa F1 (folikel matang yang paling besar). Terjadinya

20 25 penurunan atau penghambatan steroid menunjukkan berakhirnya pelepasan progesteron preovulasi. Produksi faktor-faktor pertumbuhan dan reseptornya seperti EGF, TGFα, TGFβ, NGF (nerve growth factor), SCF (stem cell factor) dan IGF-I (insulin growth factor I) ikut terlibat dalam regulasi fungsi ovari, baik sebagai parakrin maupun autokrin (Johnson 2000). Pada puyuh, EGF kurang berperan selama diferensiasi folikel, sedangkan TGFβ merupakan modulator parakrin dan autokrin pada sel-sel granulosa dan oosit yang telah matang (Nassauw et al. 1996). Oviposisi merupakan proses pengeluaran telur dari tubuh aves betina. Proses oviposisi melibatkan relaksasi otot abdominal dan otot sphincter antara uterus dan vagina serta kontraksi otot pada dinding uterus. Mekanisme oviposisi pada puyuh dan aves secara umum dikontrol oleh hormon neurohipofisis, prostaglandin, dan hormon folikel preovulasi maupun pascaovulasi. Hormon neurohipofisis yang terlibat langsung dalam proses oviposisi adalah oksitosin yang dimediasi oleh prostaglandin. Pemberian indomethasin, histamin, dan asetilkolin akan memblokir sintesis oksitosin sehingga menginduksi terjadinya oviposisi prematur. Pada ayam, hormon neurohipofisis yang terlibat dalam oviposisi selain oksitosin adalah arginin vasotoksin. Ayam petelur sangat peka sekali terhadap kedua hormon neurohipofisis ini yang menginduksi kontraksi uterus sehingga menyebabkan terjadinya oviposisi prematur (Johnson 2000). Penelitian yang dilakukan oleh Saito et al. (1990) menunjukkan bahwa ovari ayam juga merupakan sumber arginin vasotoksin. Siklus ovulasi-oviposisi merupakan siklus ovulasi ovum sampai dengan peletakan telur (oviposisi). Siklus ovulasi-oviposisi untuk masing-masing spesies aves cukup bervariasi dengan rentang waktu jam. Siklus ovulasi-oviposisi pada ayam, kalkun, dan puyuh sekitar 24 jam, pada itik Khaki Campbell sekitar jam, sebaliknya pada merpati siklus ini cukup lama, yaitu sekitar jam. Oviposisi pada puyuh terjadi pukul , pada ayam pukul , dan pada itik pada pukul Pemberian pencahayaan yang konstan pada puyuh akan menstimulasi pengeluaran jumlah telur yang relatif seragam pada periode 24 jam secara berurutan, yang dikenal sebagai suatu siklus clutch. Siklus clutch berakhir pada suatu hari tertentu ketika tidak ada telur yang dikeluarkan.

21 26 Umur masak kelamin sangat dipengaruhi oleh panjang hari (lamanya penerangan). Beberapa puyuh betina akan mulai bertelur pada umur 35 hari, namun sebagian besar puyuh bertelur pertama kali pada umur hari dan mencapai puncak produksi telur pada umur 50 hari. Pada kondisi lingkungan yang sesuai, puyuh akan mampu bertelur sebanyak 250 butir per tahun per ekor. Waktu yang dibutuhkan untuk membentuk sebutir telur adalah 24 jam yang diawali dengan keberadaan telur di dalam infundibulum sekitar menit, di dalam magnum 2-2,5 jam, di dalam isthmus 1,5-2 jam, dan di dalam uterus jam. Ovulasi telur berikutnya akan dimulai lagi menit setelah oviposisi. Bobot ovari pada saat bertelur sekitar 6,2 g, sedangkan bobot oviduk 4,9 g. Masak kelamin puyuh jantan dicapai pada umur 36 hari dengan bobot testis 551 mg pada saat menghasilkan spermatozoa pertama kali dan bobotnya akan meningkat sampai mg pada puyuh yang produktif. Konsentrasi semen 5,9 juta/mm 3 dan volume semen 10 μl/ekor (Woodard et al. 1973). Beberapa perubahan lain yang mengikuti proses masak kelamin pada unggas, termasuk puyuh, yaitu vent menjadi besar dan lembab, tulang pinggul (pubis) menjadi lebih tipis, jarak antartulang pinggul bertambah lebar, jarak antara tulang pinggul dan ujung tulang dada bertambah lebar serta kulit pada tulang tengkorak menjadi lebih tipis (Suprijatna et al. 2005). Pelebaran tulang pinggul (PS: pubic spread) pada puyuh secara cepat terjadi ketika masak kelamin pada umur hari dan pertumbuhan optimal tulang pinggul berlangsung pada umur hari. Pada puyuh berumur hari yang belum masak kelamin (prepubesence), tulang pinggul belum mengalami pelebaran, sedangkan pada puyuh berumur hari yang sudah mulai postpubesence sudah tidak terjadi lagi pertumbuhan tulang pinggul (Satterlee dan Marin 2004). F. Estrogen Estrogen merupakan salah satu anggota dari hormon steroid yang disintesis oleh sel-sel teka eksterna ovari. Semua hormon steroid dibentuk dari kolesterol. Biosintesis estrogen dikontrol dan diatur melalui mekanisme umpan balik negatif sekresi FSH dan LH oleh hipofisis, serta GnRH oleh hipotalamus. Estrogen ovari memiliki berbagai macam fungsi termasuk dalam regulasi

22 27 metabolisme kalsium untuk pembentukan membran kerabang dan kerabang telur, biosintesis lemak, induksi reseptor oviduk untuk menstimulasi perkembangan oviduk, induksi reseptor progesteron yang terekspresi dalam saluran reproduksi dan ovari, perkembangan tulang pubis serta pertumbuhan bulu (King 2008). Berikut disajikan skema sintesis hormon seks hewan betina di dalam ovarium (Gambar 3). Kolesterol Pregnenolon 17-OH Pregnenolon Progesteron Dehidroepiandrosteron (DHEA) 17-OH Progesteron Androstenediol Androstenedion Testosteron Estron Estradiol Dihidrotestosteron Gambar 3. Sintesis hormon seks pada ovarium. Hormon seks disintesis dari kolesterol. Konversi androstenedion menjadi testosteron dan estron pada sel-sel teka eksterna folikel ovari menghasilkan estradiol (King 2008) Secara umum terdapat tiga jenis estrogen yang bermakna di dalam plasma unggas betina, yaitu estradiol-β, estron, dan estriol. Estrogen utama yang disekresi oleh ovarium adalah estradiol-β. Estron disekresi dalam jumlah kecil, namun sebagian besar estron dibentuk dalam jaringan perifer dari androgen yang

23 28 disekresi oleh korteks ginjal dan oleh sel teka ovari. Estriol adalah estrogen yang lemah, merupakan produk oksidasi baik yang berasal dari estradiol maupun estron. Produk oksidasi ini terutama terjadi di dalam hati. Estradiol-17β dan estrone memiliki konsentrasi tertinggi dalam plasma 4-6 jam sebelum ovulasi, sedangkan peningkatan estrogen dalam plasma tidak begitu konsisten selama jam menjelang ovulasi, namun pada ayam, 14 hari menjelang ovulasi kadar estrogen meningkat menjadi 355 pg/ml. Setelah proses ovulasi terjadi, kadar estrogen kembali menurun menjadi 183 pg/ml. Folikel preovulasi akan mensekresi estradiol yang akan meningkatkan pembesaran folikel yang paling besar 3-6 jam sebelum ovulasi. Secara keseluruhan, sekresi estrogen berasal dari folikel prehirarki. Estrogen tidak memiliki keterlibatan langsung dalam menginduksi sekresi LH atau ovulasi. Injeksi estradiol pada ayam petelur tidak akan menghambat ovulasi maupun sekresi LH. Estrogen bersama dengan progesteron dibutuhkan oleh hipotalamus dan hipofisis untuk menginisiasi progesteron dalam menginduksi pelepasan LH. Pemberian estradiol pada anak puyuh dan anak ayam betina akan meningkatkan pertumbuhan oviduk, pembentukan kelenjar sekretori tubuler serta diferensiasi epitelium. Lebih jauh, estradiol akan menginduksi sintesis ovalbumin, ovomusin, dan lisosim dalam oviduk serta vitelogenin dalam hati. Karakteristik seks sekunder seperti warna dan bentuk bulu, serta tingkah laku seksual unggas betina di bawah kontrol estrogen. Diferensiasi seksual pada otak unggas betina juga di bawah kontrol estrogen. Pemberian antiestrogen pada embrio puyuh akan menghasilkan tingkah laku maskulin (Pageaux et al. 1984; Yuwanta 2004; Johnson 2000). G. Proses Pembentukan Telur Telur tersusun dari kuning telur (yolk), putih telur (albumen), kerabang tipis, kerabang keras, dan beberapa bagian lain yang cukup kompleks. Pembentukan Kuning Telur (vitelogenin) Pembentukan kuning telur yang disebut juga vitelogenin adalah proses akumulasi kuning telur pada sebuah folikel ovarium. Proses ini membutuhkan waktu yang cukup lama. Proses pembentukan telur dimulai dari saat unggas masih dara dan berakhir beberapa saat sebelum ovulasi. Hampir 2/3 komposisi kuning

24 29 telur terdiri atas lipoprotein yang kaya akan trigliserida. Bahan penyusun kuning telur disintesis di dalam hati, kemudian dibawa oleh aliran darah untuk diakumulasikan dalam oosit pada ovarium di bawah kontrol hormon estrogen. Proses lipogenesis di hati meningkat antara kali ketika unggas mencapai dewasa kelamin. lapisan luar dari albumin tipis lapisan dalam dari albumin tipis blastoderm nukleus Pander membran vitelina lapisan fibrous rongga udara kerabang kalasa yolk putih yolk pekat lapisan kalasiferous latebra membran kerabang Gambar 4. Anatomi telur dilihat dari potongan melintang telur ( Terdapat tiga fase pembentukan kuning telur, yaitu 1. Fase perkembangan lambat, yang terjadi pada saat anak aves menetas. Oosit yang merupakan calon ovum sudah mulai terbentuk. Ovum mengandung protein granula atau cairan perivitelin yang terbungkus oleh epitelium folikuler, kemudian berkembang sesuai dengan pertumbuhan unggas. Ketika unggas mencapai dewasa kelamin, diameter ovum sudah membentuk oosit yang merupakan akumulasi dari lipid dan protein, kemudian terbentuklah kuning telur yang kaya akan protein. Proses ini terjadi sekitar hari kesepuluh sebelum ovulasi. Pada saat pertumbuhan lambat juga terjadi penambahan kuning telur dengan warna putih (white yolk). 2. Fase menengah. Selama fase menengah berlangsung seleksi awal dari ovum yang baik. Ukuran ovum pada ayam adalah 1-3 mm selama kurang

25 30 lebih 50 hari, kemudian selama 10 hari terjadi seleksi lagi untuk mendapatkan ukuran kira-kira 35 mm. 3. Fase perkembangan cepat. Pada fase ini mulai dideposisikan lemak dan protein. Terjadi perpindahan beberapa oosit I yang terbentuk selama kedua fase dan juga menyebabkan terbentuknya latebra, yaitu penghubung antara inti yolk dengan diskus germinalis, yang berfungsi sebagai pengatur keseimbangan kuning telur selama proses pembentukan telur. Pada fase ini terjadi deposisi yolk pekat (yellow yolk) yang kaya akan xantofil. Penambahan ini selalu berselang seling sehingga memberikan gambaran bahwa kuning telur berlapis-lapis secara konsentris (Suprijatna et al. 2005; Yuwanta 2000; Johnson 2000). Pembelahan oosit I terjadi beberapa saat sebelum ovulasi. Menjelang ovulasi, stigma akan robek dan ovum akan keluar. Robeknya stigma dikontrol oleh hormon LH. Sejumlah darah kadang dilepaskan bersama dengan yolk karena tempat pecahnya tidak selalu tepat pada stigma. Kondisi ini kadang menyebabkan munculnya suatu bintik darah di dalam telur. Kuning telur dibungkus oleh membran vitelin yang kaya akan lemak, terutama lipovitelin sebagai bahan penyusun trigliserida, fosfitin, dan fosfolipid (Yuwanta 2004; Suprijatna et al. 2005). Ovulasi Satu butir telur terbentuk selama jam. Ovulasi kuning telur terjadi menit setelah oviposisi (peneluran). Oleh karena itu, ovulasi tidak akan terjadi apabila telur masih berada di dalam oviduk. Kronologi terjadinya ovulasi terdiri atas dua ritme, yaitu pertama karena pengaruh hormon yang dilepaskan hipofisis dan dipengaruhi oleh pengaturan cahaya, kedua bergantung pada ritme pamasakan ovum di dalam ovarium (Etches 1996). LH yang diproduksi oleh hipofisis disekresikan 6 jam sebelum ovulasi di bawah kontrol sekresi progesteron dari granulosa folikel. Produksi progesteron sendiri sebetulnya bergantung pada sekresi LH. Asosiasi antara LH dan perogesteron menyebabkan terjadinya sinkronisasi antara derajad masaknya folikel dan terjadinya ovulasi. Keterlambatan ovulasi dan oviposisi merupakan

26 31 konsekuensi dari perbedaan antara ritme gelap saat terjadinya sekresi LH dari hipotalamus-hipofisis dan ritme endogen pemasakan folikel selama lebih dari 24 jam. Selama desinkronisasi sudah melewati waktu tersebut maka ovulasi akan terhenti dan pemasakan ovum dilanjutkan pada hari berikutnya sehingga terjadi seri peneluran (Etches 1996). Pembentukan Putih Telur Putih telur merupakan sumber protein yang diekskresikan serta diakumulasi dalam sel epitelium dan sel kelenjar tubuler. Keberadaan kuning telur dalam magnum merupakan stimulasi dari saluran reproduksi untuk mensekresikan albumen. Sintesis protein terjadi karena konsentrasi RNA dan kecepatan sintesis albumen dari glandula tubuler meningkat pada saat pembentukan telur. Protein albumen berupa ovalbumen, ovotransverin, dan lisosim disintesis dalam kelenjar tubuler, sementara avidin dan ovomusin disintesis oleh sel goblet. Putih telur yang berbentuk kental, berupa gel yang tipis, mengandung kurang lebih 15 g air atau separuh dari jumlah air keseluruhan. Selama berada di dalam magnum, kandungan air akan meningkat dua kali sehingga mencapai 3,5-7 g air setiap gram protein (Yuwanta 2004; Etches 1996). Mekanisme penyerapan air bersama dengan protein di dalam proses pembentukan albumen disebut plumping. Perbedaan struktur albumen telur, tebal tipisnya albumen, terjadinya lapisan albumen tipis, albumen tebal interna, dan eksterna serta kalasa terbentuk saat plumping ini. Kalasa merupakan protein yang terakumulasi akibat adanya rotasi dan tekanan pada saat pembentukan albumen sehingga membebaskan protein dari putih telur. Albumen merupakan sumber protein utama dalam telur yang terdiri atas ovalbumin (protein utama), globulin, lisosom, ovomusin, avidin, flavoprotein, dan ovomukoid. Semua protein telur berbentuk glikoprotein kecuali avidin dan lisosom (Etches 1996). Pembentukan Kerabang Telur Kerabang telur terdiri atas dua bagian, yakni kerabang tipis (membran kerabang) dan kerabang telur keras. Membran kerabang dihasilkan oleh isthmus, sedangkan kerabang keras dihasilkan oleh uterus (kelenjar kerabang). Membran

27 32 kerabang telur terdiri atas dua bagian, yaitu bagian luar dan bagian dalam. Membran tersusun atas protein yang berbentuk serat dan berikatan dengan keratin, tetapi juga kolagen yang mengandung hidroksiprolin dan hidroksilisin serta elastin. Kerabang telur secara umum terdiri atas air, protein, dan bahan kering, terutama CaCO 3 dan sisanya berupa MgCO 3 serta Ca 3 (PO 4 ) 2. Struktur kerabang telur terdiri atas lapisan-lapisan membran mamiler, cone dasar, membran palisadik, kutikula, dan pigmen kerabang telur. Warna kerabang telur ditentukan oleh beberapa zat, antara lain melanin, karotenoid, dan porpirin. Warna melanin disintesis pada kulit dan migrasi dari melanosit dari lapisan jaringan epidermis kulit. Warna kerabang telur pada aves liar sebenarnya digunakan sebagai pelindung terhadap predator (Yuwanta 2004; Suprijatna et al. 2005). Pembentukan kerabang telur dimulai dari isthmus kira-kira 4,5 jam setelah ovulasi dan berakhir 1,5 jam sebelum peneluran. Lapisan pertama yang dideposisikan adalah membran kerabang tipis bagian luar dan inti mamiler. Mineralisasi kalsium karbonat dilakukan di dalam uterus 10 jam setelah ovulasi, kemudian secara cepat terbentuk lapisan kerucut (cone) yang secara bersamasama dengan lapisan yang berbentuk silindris akan menjadi penyusun lapisan palisade. Kalsifikasi terhenti setelah kalsium karbonat membentuk kristal. Sebelum terjadi kalsifikasi kerabang telur, kalsium tidak disimpan dalam uterus, tetapi terdapat dalam plasma darah dalam bentuk ion kalsium. Deposisi Ca plasma darah pada kerabang telur terjadi sangat cepat, terutama pada saat mineralisasi kerabang telur. Mobilisasi Ca dari tulang medular terjadi apabila kekurangan Ca dalam pakan. Kandungan Ca pakan memegang peran penting pada proses kalsifikasi kerabang telur. Peningkatan sekresi asam dan air melalui proventrikulus akan meningkatkan kelarutan kalsium karbonat pakan dan meningkatkan retensi kalsium intestinum selama kalsifikasi kerabang telur. Kapasitas absorpsi kalsium meningkat enam kali lipat pada aves dewasa. Penetrasi kalsium dalam uterus bersifat aktif. Transfer kalsium kemudian menurun dengan kehadiran ion Na atau enzim karbonik anhidrase yang menyebabkan produksi bikarbonat. Transfer kalsium berasosiasi dengan sintesis protein sitosol calbindin (calcium binding protein). Calbindin ditemukan dalam glandula tubuler yang menjamin terjadinya transpor Ca bersama dengan kehadiran enzim Ca ATP-ase di

28 33 uterus. Enzim ini merupakan fasilitator dalam absorpsi kalsium dalam cairan uterus (Yuwanta 2004; Etches 1996). Oviposisi (Peneluran) Keluarnya telur dari oviduk (oviposisi) merupakan hasil kerja sama yang dikoordinasi oleh faktor fisiologis, antara lain kontraksi otot uterus dan relaksasi vagina untuk melepaskan telur. Pada aves, aktivitas kontraksi uterus meningkat setiap terjadi oviposisi, baik oviposisi normal maupun oviposisi prematur. Regulasi oviposisi bergantung pada hormon arginin vasotoksin (oksitosin) yang disekresikan oleh hipofisis posterior dan hormon prostaglandin yang diproduksi oleh ovarium dan uterus. Ovarium berperan penting pada sebelum dan sesudah pemasakan ovum karena ovulasi tidak akan terjadi sebelum oviposisi berlangsung. Hormon arginin vasotoksin bersama dengan prostaglandin menyebabkan kontraksi uterus dan pendorongan telur ke arah luar. Injeksi prostaglandin E dan F menyebabkan kontraksi uterus dan relaksasi vagina sehingga terjadi oviposisi prematur (Etches 1996). H. Lemak dan Metabolisme Lemak Lemak merupakan kelompok senyawa heterogen yang berkaitan baik secara aktual maupun potensial dengan asam lemak. Lemak dalam bentuk gliserida, terutama trigliserida, merupakan bentuk lemak yang disimpan untuk energi dan merupakan bentuk paling banyak terdapat dalam bahan makanan maupun jaringan. Biosintesis lemak pada hewan tingkat tinggi sangat penting sekali karena kemampuan hewan dalam menyimpan polisakarida sangat terbatas. Lemak dalam jaringan hewan berasal dari lemak ransum yang ditambah dengan lemak yang dibentuk dari asetil ko-a yang diperoleh selama lipogenesis dari karbohidrat atau asam amino tertentu. Glukosa pakan dikonversikan menjadi asam lemak dan trigliserida oleh hati dan jaringan lemak. Trigliserida tersebut dibebaskan ke dalam plasma sebagai lipoprotein berdensitas rendah (very low density lipoprotein: VLDL) yang akan diambil oleh jaringan lemak untuk disimpan (Linder 1992; Tamzil 1995).

29 34 Lemak dalam pakan aves berperan sebagai suplai energi, asam lemak esensial, dan pigmen. Lemak sebagai sumber energi bagi aves dapat dikonsumsi, dicerna dan dimetabolisme yang memiliki efisiensi tinggi. Lemak juga merupakan komponen pakan yang dideposit pada jaringan dengan sedikit modifikasi atau tanpa modifikasi sekalipun. Simpanan lemak sebagai sumber energi (bahan bakar) akan sangat bermanfaat ketika aves melakukan migrasi dan pada fase perkembangan embrio. Senyawa organik lemak disusun oleh atom, C, H dan O, tetapi jumlah atom-atom tersebut jauh lebih banyak dari karbohidrat. Lemak dibedakan menjadi 2 kelompok besar, yaitu lemak berbasis gliserol (lemak, glikolipid, lesitin, sefalin,dll) dan lemak yang berbasis nongliserol (wax, serebrosid, steroid, dan sfingomielin). Secara spesifik lemak merupakan ester asam lemak dan gliserol (Klasing 2006; Martoharsono 2006). Unggas mampu mensintesis asam lemak jenuh secara de novo dan mengoksidasinya menjadi mono dan diunsaturated fatty acid (1 dan 2 asam lemak tak jenuh) sampai atom karbon ke sembilan dan diakhiri dengan gugus karboksil ( 9 ). Sel-sel hepatosit aves dapat mensintesis asam stearat (18 karbon) dan mengintroduksi membentuk satu ikatan rangkap pada karbon 8 dan 9 untuk dijadikan asam oleat (C18, 1 9 ). Namun, unggas kehilangan kapasitas enzim yang memiliki kemampuan untuk membentuk ikatan rangkap 2 sehingga asam stearat tidak dapat disintesis menjadi asam linoleat (C18, 2A 9,12 ) atau asam α-linolenat (C18, 3 9,12,15 ). Hanya enzim-enzim pada tanaman yang mampu menyisipkan ikatan rangkap 12 dan 15 dalam asam lemak C18 sehingga asam lemak linoleat dan asam lemak linolenat merupakan asam lemak esensial. Asam lemak linoleat dan linolenat sejauh ini dapat dimetabolisme oleh enzim-enzim retikulum endoplasmik dalam sel hepatosit unggas. Asam linoleat mengalami desaturasi pada karbon ke 6 dan 7 menjadi asam γ-asam linolenat (C18, 3 6,9,12 ), asam ini kemudian akan diperpanjang rantai karbonnya sebanyak 2 karbon serta desaturasi sekali lagi sehingga menjadi asam arakhidonat (C20, 4 5,8,11,14 ). Lebih jauh lagi, asam arakhidonat dimetabolisme menjadi asam lemak C22 (prostaglandin). Asam lemak C18, C20, dan C22 PUFAs (polyunsaturated fatty acid: asam lemak rantai panjang tak jenuh) pada aves disimpan dalam bentuk fosfolipid membran sel, yang memberi kontribusi sebagai penyusun struktur membran biologis dan

30 35 fluiditasnya. Asam lemak PUFAs tersebut juga akan dilepas oleh aktivitas enzim fosfolipase pada saat terjadi komunikasi seluler. Pelepasan PUFAs juga berfungsi sebagai prekursor eikosanoid: prostaglandin, leukotrien, dan tromboksan. Peran eikosanoid bagi unggas adalah sebagai regulator setiap sistem fisiologis, termasuk oviposisi, pertumbuhan, dan perkembangan embrio, imunitas, pertumbuhan tulang, termoregulasi, dan tingkah laku (Klasing 2006). Kebutuhan absolut asam linoleat pada unggas dianggap lebih besar daripada asam α-linolenat. Ukuran seberapa besarnya sulit untuk ditentukan karena sejumlah asam lemak telah dibawa sejak mulai dari telur sampai menetas dan tumbuh menjadi anak, serta akan disimpan dalam jangka waktu yang cukup lama pada jaringan adiposa dan membran sel. Secara kuantitatif, unggas memerlukan asam lemak esensial sebagai dasar untuk sintesis fosfolipid yang akan diinkorporasi ke dalam membran sel dan yolk. Kebutuhan asam lemak juga ditentukan oleh kecepatan pertumbuhan, produksi telur, dan selama masa reproduksi. Hampir semua pakan alamiah yang tersedia dan dikonsumsi oleh unggas dijadikan sebagai sumber energi, dan kebutuhan 2 jenis asam lemak esensial tersebut terpenuhi. Sangat jarang sekali pakan alamiah defisien asam lemak. Biji-bijian, beberapa jenis buah, dan hewan kaya akan sumber asam lemak. Pakan artifisial aves yang telah dipurifikasi dan diekstraksi, lemaknya sering kali ditambah dengan minyak nabati dan lemak hewan sebagai sumber asam lemak esensial. Penguin yang mengkonsumsi ikan-ikan laut kecil menghadapi masalah dalam reproduksinya, kondisi ini dapat diperbaiki dengan pemberian suplemen minyak jagung (Klasing 2006; Denbow 2000). Defisiensi asam linoleat menyebabkan pertumbuhan terhambat dan terjadi perlemakan di hati. Pada aves jantan, defisien asam lemak linoleat mengakibatkan gagalnya spermatogenesis dan pada aves betina produksi telur akan menurun dengan ukuran telur yang kecil. Jika defisiensi terjadi pada saat fertilisasi, mortalitas embrio akan tinggi. Asam α-linolenat dibutuhkan oleh aves untuk membentuk mielin pada saraf dan otak serta retina mata. Peran fisiologis lemak yang lain adalah sebagai sumber asam-asam lemak esensial, sebagai sumber prostaglandin, sebagai karier vitamin yang larut dalam lemak, dan sebagai sumber energi.

31 36 Kadar lemak tubuh unggas yang sedang bertelur jauh lebih tinggi dibandingkan dengan unggas yang belum bertelur. Lemak sangat dibutuhkan untuk pembentukan kuning telur. Kuning telur mengandung 66% trigliserida yang kaya akan lipoprotein. Sintesis lemak berlangsung di dalam hati dan lemak ini akan dipindahkan ke dalam ovari. Proses sintesis lemak didukung oleh kerja estrogen, sedangkan pematangan kuning telur dalam folikel distimulasi oleh hormon FSH. Kadar estradiol dan LH pada ayam berkorelasi positif dengan umur. Peningkatan kadar estradiol dan LH terjadi pada umur 10 minggu. Deposisi lemak dalam kuning telur ayam selama satu tahun dapat mencapai 1,4 kg dalam bentuk trigliserida. Kolesterol dalam plasma puyuh tidak menunjukkan terjadinya perubahan pada minggu-minggu menjelang masak kelamin. Hal ini berarti bahwa tidak ada hubungan antara umur dengan konsentrasi lemak dalam darah ketika puyuh mengalami masak kelamin. Secara lebih jauh, kadar kolesterol sebagai komponen lemak di dalam darah sangat dipengaruhi oleh kondisi musiman, pakan, kondisi kesehatan, dan perbedaan seks. Puyuh betina memiliki kadar kolesterol yang lebih tinggi di dalam plasma darahnya dibandingkan dengan puyuh jantan (Denbow 2000; Blaszczyk et al. 2006). Trigliserida Energi disimpan dalam jaringan adiposa sebagai trigliserida. Konsekuensinya, trigliserida akan dimobilisasi untuk menyediakan energi pada saat pakan aves terbatas. Trigliserida juga disimpan di dalam yolk telur sebagai cadangan energi bagi perkembangan embrio dan juga sebagai komponen struktur membran sel. Bobot jaringan adiposa sangat bervariasi pada sejumlah aves. Secara normal jaringan adiposa adalah sekitar 3-50 % dari massa tubuh, bergantung pada spesies, pakan, dan musim. Asam lemak, trigliserida, dan lemak lain yang tidak larut (insolubel) baik dalam plasma darah maupun di dalam cairan jaringan serta asam lemak bebas yang larut dan membentuk ikatan dengan protein di dalam sel akan menjadi albumen dalam cairan tubuh. Trigliserida yang ditransport ke dalam sel berperan sebagai komponen membran sel dan di dalam darah sebagai lipoprotein. Pada aves, lipoprotein diklasifikasikan sebagai portomikron: very low density lipoprotein (VLDL), low density lipoprotein

32 37 (LDL), dan high density lipoprotein (HDL). Portomikron disintesis selama terjadi absorpsi intestinal lemak pakan, disirkulasi dalam darah, dan dipecah dalam hati. Di dalam hati, lemak akan dikemas ulang. Apolipoprotein B pada permukaan VLDL jaringan perifer merupakan trigliserida yang dapat dipakai sebagai sumber energi. Trigliserida pada sirkulasi VLDL diambil dari jaringan oleh aksi lipase lipoprotein. Enzim ini terikat pada kapiler jaringan dan akan menghidrolisis trigliserida menjadi asam lemak bebas dan gliserol, yang akan berdifusi masuk ke dalam sel. Lipase lipoprotein disintesis oleh sel menggunakan asam lemak. Trigliserida yang disimpan dalam jaringan adiposa akan membebaskan asam lemak bebas (asam lemak yang tidak teresterifikasi) dan akan ditransport ke dalam darah membentuk ikatan dengan albumin. Tingkat asam lemak bebas di dalam darah akan meningkat selama periode pemuasaan atau pada saat terbang (Mabayo et al. 1994; Swenson 1984). Asam lemak dapat dioksidasi secara langsung dari pakan, disintesis secara de novo di dalam hati dan dapat dimobilisasi dari jaringan adiposa (pada saat pemuasaan). Sintesis asam lemak pada puyuh terjadi di hati dan mencapai puncaknya pada umur 7 minggu. Sebagian besar jaringan dapat mengoksidasi asam lemak sehingga hasilnya dapat dimanfaatkan oleh otot rangka serta otot jantung. Selama proses oksidasi, asam lemak akan diubah menjadi asetil koenzim A serta akan menghasilkan benda-benda keton. Pada aves, β-hidroksibutirat adalah keton yang paling banyak dan asetoasetat relatif lebih sedikit. Badan keton tidak digunakan oleh hati dan akan dilepaskan ke dalam darah. Keton akan larut di dalam air dan dapat ditransport ke jaringan perifer serta dikemas dalam lipoprotein. Otak dan ginjal memiliki kemampuan untuk mengoksidasi keton. Laju metabolisme yang tinggi pada aves dan cadangan glikogen yang rendah mewajibkan aves menggunakan trigliserida, sebagai efek samping maka terbentuk benda keton (Furuse et al. 1994). Kolesterol Kolesterol adalah suatu sterol hewan yang menyusun 17% bahan kering otak serta terdapat dalam semua sel hewan sehingga tersebar luas dalam tubuh. Kolesterol juga merupakan komponen utama penyusun membran plasma

33 38 mamalia, yang sangat vital perannya dalam pertumbuhan dan mempertahankan kelangsungan hidup, merupakan prekursor bagi hormon-hormon steroid, sebagai bahan pembentuk ester kolesterol, dan asam empedu, serta merupakan bahan yang sangat vital untuk menjaga keutuhan sel-sel tubuh. Kolesterol dalam darah berasal dari intestinum atau diproduksi oleh jaringan tubuh dari asetat dan dapat dijumpai pada semua fraksi lipid darah (Linder 1992; Martohorsono 2006). Kolesterol disintesis dalam tubuh terutama oleh sel-sel hati, usus halus, dan kelenjar adrenal, meskipun seluruh sel tubuh memiliki kemampuan untuk menghasilkan sterol. Dalam suatu rangkaian reaksi yang rumit, dua karbon fragmen sederhana, yaitu asetil-ko A akan diubah menjadi 1 atau 2 g kolesterol setiap hari. Di dalam tubuh, sangat sulit untuk dibedakan antara kolesterol yang berasal dari sintesis dalam tubuh (endogen) dan kolesterol yang berasal dari makanan (eksogen). Kolesterol diperlukan untuk sintesis hormon-hormon steroid, garam empedu, dan vitamin D. Kolesterol ditransport di antara jaringan yang terikat pada lipoprotein, terutama kilomikron dan lipoprotein dengan densitas rendah (LDL). Kolesterol yang tidak diperlukan oleh tubuh akan dikeluarkan bersama-sama dengan feses dan kurang lebih setengahnya dalam bentuk garamgaram empedu serta sisanya berupa hormon steroid netral (Linder 1992). Kolesterol dalam tubuh diekskresikan melalui 2 jalur utama, yakni dikonversi menjadi asam empedu dan ekskresi sterol netral dalam feses. Sintesis hormon steroid dari kolesterol dan pembuangan produk degradasinya dalam urin memiliki makna kuantitatif yang kecil. Semua jaringan yang mengandung sel berinti sanggup mensintesis kolesterol, terutama hati, korteks adrenal, kulit, usus, testis, dan aorta. Fraksi mikrosom dan sitosol sel bertanggung jawab atas sintesis kolesterol. Asetil-Ko A adalah sumber semua karbon dalam kolesterol. Sintesis kolesterol berlangsung dalam beberapa tahap, yaitu tahap pertama adalah pembentukan unit isopren dari mevalonat dengan membuang CO 2. Unit isopren dapat dipandang sebagai bahan pembangun tidak hanya rangka steroid tetapi juga derivat isopren lain seperti dolikol dan ubiquinon. Enam unit isopren berkondensasi membentuk zat antara skualen, yang selanjutnya menghasilkan steroid induk lanosterol. Kolesterol dibentuk dari lanosterol setelah beberapa

34 39 langkah selanjutnya, termasuk pembuangan 3 gugus metil (Cheeke 2005; Klasing 2006). I. Efek Cahaya Monokromatik Pada Umur Masak Kelamin Serta Hubungannya dengan Estrogen Puyuh merupakan salah satu spesies aves yang sangat responsif dalam menerima energi cahaya. Tingkah laku, masak kelamin, dan bioritme puyuh dapat dimanipulasi dengan pemberian warna cahaya yang spesifik, terutama untuk panjang gelombang cahaya merah, oranye, kuning, hijau, dan biru. Berbagai program pencahayaan diberikan pada puyuh untuk meningkatkan fungsi biologis dan keseimbangan metabolisme. Puyuh, seperti juga aves lainnya, menerima stimulasi visual dan auditori lebih dominan untuk kehidupan sosialnya, sedangkan stimulasi olfaktori maupun indera pengecap memiliki peran yang lebih sedikit dalam mengatur kehidupan sosial puyuh. Informasi yang datang dari jalur visual dan auditori berfungsi untuk menginisiasi aktivitas reproduksi, yaitu tingkah laku reproduksi dan masak kelamin. Masak kelamin pada puyuh betina berkaitan dengan periode bertelur, perkembangan folikel serta perubahan yang terjadi dalam ovari, dan oviduk, sedangkan pada puyuh jantan, masak kelamin berkaitan dengan perkembangan testis. Aktivitas reproduksi baik tingkah laku reproduksi maupun maturasi seksual sangat dipengaruhi oleh periode pencahayaan (fotoperiode). Secara alamiah, fotoperiode merupakan fenomena terjadinya perubahan musim di daerah subtropik, di mana fotoperiode dapat dijadikan signal bagi unggas yang hidup di daerah tersebut untuk menginisiasi proses bertelur dan mengakhiri musim kawin serta menginduksi perubahan harian memasuki waktu ovulasi dan oviposisi (Balthazart et al. 1998). Cahaya natural ataupun cahaya artifisial memiliki beberapa jalur yang ditempuh secara langsung dalam mempengaruhi bioritme serta sistem reproduksi puyuh, yaitu jalur fotoreseptor retina mata dan jalur penetrasi langsung dalam jaringan kulit-tulang tengkorak. Retina mata puyuh kaya akan serabut saraf dan bagian akhir dari serabut saraf retina adalah nukleus suprakhiasmatik yang terletak tepat di bagian anterior hipotalamus. Nukleus suprakhiasmatik sangat penting dalam mengatur mekanisme perubahan dinamis gonad puyuh. Stimulasi

35 40 cahaya yang diterima oleh nukleus suprakhismatik akan menginisiasi hipotalamus untuk mensintesis GnRH (suatu peptida yang bertindak sebagai hormon) dan melepaskannya dalam sirkulasi portal hipofisis. Dengan kehadiran GnRH, hipofisis anterior menjadi teraktivasi dan akan mensekresikan dua macam hormon gonadotropin, yaitu FSH dan LH. Gonad memiliki kemampuan untuk mendeteksi kehadiran FSH dan LH dalam plasma darah. Sebagai respons terhadap FSH dan LH, gonad akan mensekresikan hormon-hormon seks serta memproduksi gamet. Hormon seks yang disekresi oleh gonad sangat berkaitan dengan reseptor spesifik di dalam tubuh yang pada akhirnya akan dihasilkan transmisi sinaptik serta memunculkan serangkaian perubahan dalam tingkah laku dan fisiologi reproduksi aves. Sebagai contoh, perkembangan area bernyanyi di bagian lain otak atau munculnya aktivitas motorik, yakni dengan menegakkan dan menyebarkan bulubulu ekor untuk menarik lawan jenisnya. Tanda-tanda aktivitas motorik, seperti bernyanyi atau menegakkan bulu, dapat dijadikan sebagai indikasi terjadinya masak kelamin pada aves secara umum. Informasi cahaya yang telah diterima fotoreseptor jaringan kranial kemudian akan dilanjutkan ke kelenjar pineal, yaitu suatu kelenjar yang sangat peka terhadap cahaya dan membentuk area triangular antara hemisfer serebral dan serebelum, yang berfungsi sebagai pengatur bioritme aves. Pengaturan bioritme difasilitasi oleh produksi serotonin dan melatonin. Kelenjar pineal aves secara langsung dan terus menerus dapat mensintesis melatonin dengan stimulasi 24 jam kondisi gelap. Penelitian yang telah dilakukan pada burung puyuh dengan mengkondisikan 12 jam diberikan penerangan dan 12 jam tanpa penerangan (kondisi gelap) menunjukkan sepertiga melatonin disekresi oleh mata dan dua pertiga melatonin disekresi oleh kelenjar pineal (Dawson et al. 2001; Stear 2005). Kualitas cahaya memiliki efek pada pertumbuhan puyuh jantan dan puyuh betina. Puyuh yang dipelihara pada cahaya merah dengan intensitas 10 lux maupun 3 lux menunjukkan stimulasi perkembangan testis. Pada penelitian yang dilakukan oleh Siopes dan Wilson (1980), puyuh yang dipelihara dan mendapat pencahayaan 8 jam terang dan 16 jam gelap (8 L : 16 D) mengindikasikan terjadinya regresi testis secara total, sedangkan puyuh yang mendapat perlakuan 16 jam terang dan 8 jam gelap menunjukkan terjadinya regresi parsial testis.

36 41 Berbagai perlakuan pemberian warna cahaya dengan intensitas cahaya tertentu yang telah dilakukan pada penelitian-penelitian unggas untuk memunculkan efek masak kelamin menunjukkan bahwa secara langsung fotoreseptor hipotalamus (fotoreseptor retinohipotalamus) merupakan salah satu mekanisme yang menginisiasi respons fotoseksual. Dengan intensitas cahaya terang dan panjang gelombang pendek (seperti cahaya hijau) penetrasi cahaya akan mudah terjadi dan lebih efisien terjadi pada bulu, jaringan kranial serta otak menuju hipotalamus daripada dengan panjang gelombang panjang (cahaya merah). Namun, retina juga memegang peran penting sebagai fotoreseptor yang terkait langsung dengan penerimaan terhadap intensitas cahaya. Unggas memiliki kemampuan dalam membedakan dan memilih warna cahaya karena retina mata unggas mempunyai fotoreseptor yang serupa dengan manusia. Ayam jantan dan betina yang dipelihara dari umur 0-28 hari dan diberikan penerangan berupa cahaya biru, hijau, merah, dan putih dengan intensitas 30 lux memberikan efek pertumbuhan jaringan otot dan tingkah laku yang berbeda. Tingkah laku ayam yang dipelihara pada cahaya putih menunjukkan ayam lebih aktif dengan indikasinya lebih banyak bergerak dan berjalan. Di bawah kondisi cahaya merah, ayam menjadi lebih agresif, sayap sering dikepakkan dan lebih sering mematuk lantai kandang, sedangkan ayam yang diberikan cahaya biru dan hijau menunjukkan lebih tenang. Ayam yang telah teraklimasi dengan warna cahaya putih, merah, biru, dan hijau akan mampu membedakan dan memilih warna cahaya yang disukainya. Sebagai contoh, setelah aklimasi selama 28 hari pada cahaya merah atau putih, ketika dipindahkan ayam lebih memilih kandang dengan penerangan cahaya biru. Sebaliknya, ayam yang dipelihara pada cahaya biru lebih menyukai warna cahaya hijau. Baik pemberian cahaya biru maupun hijau secara efektif akan menstimulasi sekresi testosteron dan pertumbuhan miofibril yang pada akhirnya akan memacu proses pertumbuhan (Prayitno et al. 2006; Cao et al. 2008). Pemberian cahaya biru-hijau (500 nm) dengan intensitas 1,71 x foton/m 2 pada puyuh yang dikastrasi memperlihatkan peningkatan konsentrasi LH dalam plasma darahnya, dengan pemberian cahaya ungu (470 nm) terjadi peningkatan LH dua kali lebih banyak, dengan cahaya kuning (590 nm)

37 42 meningkat 5 kali dan dengan cahaya merah meningkat 23 kali. Meningkatnya LH merupakan indikasi bahwa cahaya yang diterima oleh fotoreseptor hipotalamus secara maksimal akan menstimulasi munculnya respons fotoseksual yang terekspresi dengan masak kelamin. Cahaya monokromatik sebagai faktor eksternal dalam proses masak kelamin dapat memberikan efek, jika didahului dengan penerimaan maupun penetrasi oleh fotoreseptor baik yang terdapat pada retina ataupun jaringan kranial di mana pada proses selanjutnya informasi cahaya akan diteruskan ke hipotalamus dan kelenjar pineal. Di dalam hipotalamus, adanya informasi cahaya akan mengontrol sekresi dan pelepasan gonadotropin (GnRH). Sekresi GnRH akan diterima oleh hipofisis anterior lewat sistem sirkulasi portal hipofisis. Kehadiran GnRH dalam hipofisis anterior menstimulasi pelepasan LH dan FSH. FSH berperan dalam pemasakan folikel telur, sedangkan LH berperan dalam robeknya epitelium superfisial pada bagian stigma untuk terjadinya proses ovulasi. Pertumbuhan folikel juga memacu disekresikannya estrogen dari ovarium. Sekresi estrogen sangat penting bagi perkembangan oviduk dalam menerima telur, pengatur keseimbangan kalsium untuk pembentukan kerabang telur, absorpsi berbagai mineral dan vitamin yang dipakai sebagai prekursor pembentukan yolk, serta perkembangan tulang pubis. Berbagai bahan penyusun telur yang telah diabsorpsi dan dimobilisasi untuk pembentukan telur secara nyata diregulasi dan dikontrol oleh estrogen. (Lewis dan Morris 2006; Yuwanta 2004).