ANALISIS KROMOSOM JAHE (Zingiber officinale var. officinale) Chromosomes Analysis Of Ginger (Zingiber Officinale Var. Officinale) Faizal Kusuma Yulianto 1) dan Parjanto 2) ABSTRACT The cytogenetic information of ginger (Z. officinale var. officinale) will be useful for breeding program of this crops. The chromosomes analysis of ginger has been done by squash-aceto orcein method. It was found that the chromosomes number of ginger was 2n = 24 (22 + 2B), chromosomes length were 2.41 ± 0.33 µm to 6.29 ± 0.36 µm. The intrachromosomal asymetry index was 0.249 ± 0.009 and the interchromosomal asymetry index was 0.295 ± 0.044. It was suggested that the karyotipe formula of ginger was 2n = 24 = (22 + 2B) = 8 m + 3 sm + 1B m, wich is consists of 8 pairs of metacentric chromosomes, 3 pairs of metacentric chromosome, and 1 pair of metacentric B chromosomes. Key words : chromosom, karyotipe, ginger, Zingiber officinale PENDAHULUAN Jahe (Zingiber officinale Rosc.) merupakan komoditas penting dalam pengusahaan tanaman obatabatan di Indonesia. Pemakaian jahe semakin meluas tidak hanya sebagai bahan rempah dan obat, tetapi juga sebagai bahan makanan, minuman dan kosmetika. Prospek pasar jahe akan semakin cerah dengan semakin meningkatnya jumlah kebutuhan terhadap jahe. Dikemukanan Sumarsono (2009), bahwa jenis biofarmaka yang paling banyak dibutuhkan adalah jahe, yakni sebesar 5.000 ton/tahun. Salah satu permasalahan dalam pengusahaan tanaman jahe adalah terbatasnya jumlah varietas/kultivar unggul sehingga perlu upaya pembentukan kultivarkultivar jahe unggul baru melalui program pemuliaan. Secara umum, sampai saat ini dikenal tiga macam/kultivar jahe, yakni jahe merah, jahe putih besar (jahe Gajah), dan jahe putih kecil (jahe Emprit). Jahe putih dibutuhkan dalam jumlah besar dibanding jahe merah. Pemuliaan jahe dapat diarahkan untuk membentuk varietas unggul yang mempunyai sifat-sifat: daya hasil tinggi, kandungan bahan kasiat obat (minyak atsiri) tinggi, dan tahan terhadap serangan hama dan penyakit. Informasi genetika tanaman jahe, salah satunya adalah susunan kromosom (karyotipe), sangat berguna untuk mendukung program pemuliaan tanaman obat tersebut. Beberapa penelitian berkaitan dengan genetika jahe telah dilakukan. Erlin-Rachman (1998) telah mempelajari biologi perbungaan jahe merah. Setyawan (2002) telah meneliti keragaman varietas jahe berdasarkan kandungan kimia minyak atsiri. Upaya peningkatan ragam genetik tanaman jahe melalui keragaman somaklonal dengan teknik kultur jaringan telah dilakukan oleh Ika-Mariska dkk. (1996). Percobaan persilangan buatan jahe putih dengan jahe merah telah dilakukan namun belum berhasil karena tidak dapat terbentuk biji (Nurliani Bermawie et al., 1996). Makalah ini memaparkan hasil penelitian tentang analisis kromosom jahe, yang meliputi jumlah kromosom, ukuran panjang kromosom, bentuk kromosom, rumus karyotipe, dan indeks asimetri karyotipe. 1 Alumni Jurusan Agronomi Fakultas Pertanian UNS Surakarta 2 Staf Pengajar Jurusan Agronomi Fakultas Pertanian UNS Surakarta 60
BAHAN DAN METODE Bahan Tanam Bahan tanam yang digunakan adalah bibit tanaman jahe Putih Besar (Z. officinale var. officinale). Bibit ditanam dalam media tumbuh untuk menumbuhkan akar-akar baru yang bersifat meristimatis. Ujung akar yang aktif tumbuh (meristimatis) digunakan sebagai bahan pembuatan sediaan (preparat) untuk pengamatan kromosom. Pembuatan Sediaan Kromosom dengan Metode Pencet (Squase) Pembuatan sediaan kromosom meliputi: pengambilan bahan tanam, pra-perlakuan, fiksasi, maserasi (hidrolisis), pewarnaan, dan pemencetan (squase). Pengambilan bahan tanam dilakukan pada pukul 07.00 dengan memotong ujung akar yang meristimatis ± 5 mm. Pra perlakuan dengan merendam ujung akar dalam aquadest 5? 10 ºC selama 24 jam. Fiksasi dilakukan menggunakan larutan Carnoy 2 (6 etanol : 3 kloroform : 1 asam asetat glasial) selama 24 jam. Maserasi/ hidrolisis dilakukan dengan HCl 1N pada suhu ruang selama 10 menit. Pewarnaan menggunakan Aceto-orcein 2 % selama ± 24 jam. Pemencetan dilakukan dengan melatkaan ujung akar pada gelas preparat, ditetesi asam asetat 45 %, ditutup dengan gelas penutup, kemudian dipencet (squash). Pengamatan Kromosom Pengamatan dilakukan dengan mikroskop. Kromosom tahap metafase/prometafase yang menunjukkan penyebaran kromosom dengan baik dipotret dengan mikroskop-foto Nikon dan dibuat mikrografinya. Hasil cetak gambar kromosom digunakan untuk pengamatan jumlah, ukuran, dan bentuk kromosom. Pengamatan panjang kromosom meliputi panjang lengan pendek (p), panjang lengan panjang (q), dan panjang total (p+q) dilakukan dengan memaparkan gambar kromosom pada millimeter block kemudian diukur dengan mikrogarfi obyek mikrometer. Bentuk masingmasing kromosom ditentukan berdasarkan nisbah lengan kromosom (r = q/p) mengkuti cara Olinici cit.ciupercescu et al. (1990) sebagaimana dipaparkan pada Tabel 1. Tabel 1. Bentuk kromosom berdasarkan nisbah lengan kromosom Bentuk kromosom Analisis Kromosom HASIL DAN PEMBAHASAN Rasio lengan (r = q/p) Metasentrik (m) 1, 0-1,7 Submetasentrik (sm) 1,7 3,0 Akrosentrik (t) 3,0 7,0 Telosentrik (T) > 7,0 Analisis kromosom dilakukan secara deskriptif berdasarkan gambar kromosom hasil pemotretan dan data pengamatan panjang dan bentuk kromosom. Susunan kromosom secara berpasangan (kromosom homolog) dan berurutan dari ukuran terpanjang sampai terpendek dipaparkan sebagai karyogram. Pasangan kromosom homolog ditentukan berdasarkan kemiripan ukuran dan bentuk kromosom. Berdasarkan rata-rata pengamatan panjang absolut dan nisbah lengan masing-masing kromosom disusun idiogram kromosom tanaman ginger. Indeks asimetri intrakromosomal dan interkromosomal ditentukan mengikuti Romero cit. Chen dan Roath (1995). Indeks asimetri intrakromosomal (A1) = 1 -, dengan bi adalah rata-rata lengan pendek tiap pasangan kromosom homolog, Bi adalah rata-rata lengan panjang tiap pasangan kromosom homolog, dan n adalah jumlah pasangan kromosom homolog. Indeks asimetri interkromosomal (A2) = SD/, dengan SD adalah standard deviasi panjang kromosom dalam suatu karyotipe dan adalah rata-rata panjang kromosom dalam suatu karyotipe. Jumlah Kromosom Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa tanaman jahe (Z. officinale var. officinale) mempunyai jumlah kromosom 2n = 24 (Gambar 1, 2). Dikemukakan oleh Darlington dan Wylie (1955) bahwa Z. officinale memiliki jumlah kromosom 2n = 22 atau 2n = 22 + 2B. Dengan demikian, hasil penelitian ini membenarkan bahwa jumlah kromosom jahe adalah 2n = 22 + 2B (22 kromosom + 2 kromosom tamabahan). Suryo (1995) menyatakan bahwa dapat terjadi kelebihan kromosom baik pada haploid (n) maupun diploid (2n) yang disebabkan oleh adanya kromosom-kromosom tambahan yang dinamakan kromosom supernumerary atau kromosom B. Analisis Kromosom Jahe (Zingeber officinale var. officinale)... (Faizal Kusuma Yulianto dan Parjanto) 61
Gambar 1. Kromosom sel ujung akar jahe (Z. officinale var. officinale), 2n = 22 + 2B panjang berkisar antara 1,47 ± 0,24 µm sampai dengan 3,76 ± 0,60 µm, sedangkan lengan pendeknya berkisar antara 0,94 ± 0,10 µm sampai 2,94 ± 0,26 µm. Standar deviasi ukuran kromosom yang cukup besar pada penelitian ini (Tabel 2) kemungkinan disebabkan oleh perbedaan tingkat kondensasi kromosom-kromosom yang diukur. Pada umumnya ukuran kromosom tambahan (kromosom B) lebih kecil dari kromosom set normalnya (Suryo (1995). Oleh karena itu diusulkan bahwa kromosom B tanaman jahe adalah pasangan kromosom nomor 12 (terpendek). Bentuk Kromosom dan Karyotipe Gambar 2. Karyogram kromosom jahe Putih (Z. officinale var. officinale) Berdasar nisbah lengan panjang dan lengan pendek kromosom (q/p), jahe mempunyai kromosom berbentuk metasentris dan sub metasentris. Pasangan kromosom nomor 1, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, dan 12 berbentuk metasentris, sedangkan pasangan kromosom nomor 2, 3, dan 7 dan berbentuk submetasentrik (Tabel 2). Selanjutnya, berdasarkan hasil penghamatan jumlah dan bentuk kromosom, diusulkan rumus karyotipe kromosom jahe adalah 2n = 22 + 2B = 8 m + 3 sm + 1 m (B), yakni terdiri atas 8 pasang kromosom metasentris, 3 pasang kromosom sub metasentris dan 1 pasang kromosom tambahan (kromosom B) berbentuk metasentris. Indeks Asimetri Karyotipe Gambar 3. Idiogram kromosom Z. officinale var. officinale disusun berdasarkan rata-rata panjang dan bentuk kromosom yang diuraikan pada Tabel 2 Panjang Kromosom Panjang total (lengan panjang + lengan pendek) kromosom jahe berkisar antara 2,41 ± 0,33 µm sampai 6,29 ± 0,36 µm. Hasil pengamatan panjang kromosom jahe secara rinci dipaparkan pada Tabel 2. Panjang lengan Nilai indeks asimetri intrakromosomal (A1) tanaman jahe adalah 0,249 ± 0,009, sedangkan nilai indeks asimetri interkromosomal (A2) adalah 0,295 ± 0,044. Nilai A1 yang kecil menunjukkan bahwa kromosom tanaman jahe cenderung berbentuk metasentrik. Nilai indeks asimetri interkromosomal (A2) digunakan untuk mengetahui variasi (keragaman) ukuran kromosom dalam satu karyotipe. Nilai indeks asimetri interkromosomal (A2) tanaman jahe yang kecil menunjukkan bahwa variasi (keragaman) ukuran kromosom dalam satu karyotipe tidak terlalu besar. Nilai indeks asimetri intrakromosomal dan interkromosomal yang kecil menunjukkan adanya kecenderungan kemirimpan bentuk dan ukuran antar kromosom. Oleh karen itu, pengamatan kromosom dengan teknik pemitaan kromosom (chromosom banding) dapat meningkatkan ketepatan identifikasi kromosom secara individual dan penentuan pasangan kromosom homolog. 62
Pasa-ngan Kromosom Tabel 2. Ukuran kromosom jahe (Z. officinale var. officinale) Panjang Kromosom ( X ± SD, µm) Nisbah Lengan panjang (q) Lengan pendek (p) Panjang total (q+p) lengan r = q/p Bentuk Kromosom 1 3,35 ± 0,12 2,94 ± 0,26 6,29 ± 0,36 1,15 m 2 3,76 ± 0,60 2,01 ± 0,34 5,77 ± 0,86 1,89 sm 3 3,26 ± 0,44 1,82 ± 0,44 5,08 ± 0,86 1,84 sm 4 2,58 ± 0,16 2,27 ± 0,15 4,85 ± 0,25 1,14 m 5 2,30 ± 0,18 2,01 ± 0,13 4,31 ± 0,24 1,15 m 6 2,14 ± 0,20 2,04 ± 0,12 4,19 ± 0,27 1,05 m 7 2,45 ± 0,38 1,39 ± 0,20 3,87 ± 0,51 1,76 sm 8 2,12 ± 0,26 1,35 ± 0,19 3,47 ± 0,43 1,58 m 9 1,69 ± 0,16 1,56 ± 0.16 3.25 ± 0.30 1,09 m 10 1,80 ± 0,15 1,26 ± 0,18 3,06 ± 0,21 1,45 m 11 1,57 ± 0,25 1,32 ± 0,16 2,89 ± 0,33 1,19 m 12 1,47 ± 0,24 0,94 ± 0,10 2,41 ± 0,33 1,55 m Keterangan: m = metasentrik, sm = submetasentrik KESIMPULAN Jahe (Z. officinale var. officinale) mempunyai jumlah kromosom 2n = 24 (22 + 2B), panjang kromosom berkisar 2.41 ± 0.33 µm sampai 6.29 ± 0.36 µm, dua macam bentuk kromosom (metasentris dan sub metasentris), indeks asimetri intrakromosomal sebesar 0,249 ± 0,009, dan indeks asimetri interkromosomal sebesar 0,295 ± 0,044. Berdasar hasil analisis sifat-sifat morfologi komosom, rumus karyotipe jahe adalah 2n = 24 (22 + 2B) = 8 m + 3 sm + 2B m, yakni terdiri atas 8 pasang kromosom metasentris, 3 pasang kromosom sub metasentris dan 1 pasang kromosom tambahan (kromosom tambahan) metasentris. SARAN Identifikasi kromosom jahe dengan teknik pemitaan kromosom (chromosome banding) perlu dilakukan untuk identifikasi kromosom secara individu dan penentuan pasangan kromosom homolog secara lebih akurat. DAFTAR PUSTAKA Bermawie, N. B. Martono, N. Ajijah, SF Syahid, dan Hadad EA. 2003. Status Pemuliaan Tanaman jahe. Perkembangan Teknologi TRO, 15(2): 39-56. Chen, W. and W.W. Roath. 1995. Karyotype of Cuphea lanceolata Ait. and Cuphea viscosissima Jacq. Crop Sci. 35: 246-250. Ciupercescu, D.D., J.Veuskens, A. Mouras, D. Ye, M. Briquet and I. Negrutiu. 1990. Karyotyping Melandrium album, a dioecious plant with heteromorphic sex chromosomes. Genome 33: 556-562. Darlington, C. D. dan A. P. Wylie. 1955. Chromosome Atlas of Flowering Plants. George Allen and Unwin LTD. London. Erlin-Rachman. 1998. Biologi Perbungaan Jahe Merah (Zingiber officinale Rosc Var. Rubra). Berita Biologi 4 (4): 163-166. Ika-Mariska, D. Sukmadjaja dan S. Fatimah Syahid. 1996. Peningkatan Ragam Genetik Tanaman Jahe Melalui Keragaman Somaklonal. 1994. Buletin Litri No 7: 1-6. Analisis Kromosom Jahe (Zingeber officinale var. officinale)... (Faizal Kusuma Yulianto dan Parjanto) 63
Nurliani-Bermawie, Hadad E.A. dan Nur Ajijah. 1996. Plasma Nutfah dan Pemuliaan Tanaman Obat. Dalam Prosiding Forum Strategi dan Koordinasi Pengembangan Agroindustri Tanaman Obat, Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, 115-132. Setyawan, A. D. 2002. Keragaman Varietas Jahe (Zingiber officinale Rosc.) Berdasarkan Kandungan Kimia Minyak Atsiri. BioSMART 4 (2): 48-54. Sumarsono, T. 2009. Agrofarmasi Indonesia, Pasar dan Potensi. http://www.pikiran-rakyat.com/. Diakses tanggal 3 Januari 2009. Suryo. 1995. Sitogenetika. UGM Press, Yogyakarta. 64