TESIS PENYELAMATAN EMBRIO PADA Dendrobium anosmum Lindl. MELALUI KULTUR IN VITRO NI PUTU YUNI ASTRIANI DEWI PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2016
TESIS PENYELAMATAN EMBRIO PADA Dendrobium anosmum Lindl. MELALUI KULTUR IN VITRO NI PUTU YUNI ASTRIANI DEWI NIM 1392261004 PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI ILMU BIOLOGI PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2016
PENYELAMATAN EMBRIO PADA Dendrobium anosmum Lindl. MELALUI KULTUR IN VITRO Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister pada Program Magister, Program Studi Ilmu Biologi, Program Pascasarjana Universitas Udayana NI PUTU YUNI ASTRIANI DEWI NIM 1392261004 PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI ILMU BIOLOGI PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2016 ii
Lembar Pengesahan TESIS INI TELAH DISETUJUI PADA TANGGAL 14 JANUARI 2016 Pembimbing I, Pembimbing II, Ir. Ida Ayu Astarini, M.Sc., Ph.D. NIP. 19680327 199302 2 001 Dr. Dra. Eniek Kriswiyanti, M.Si. NIP. 1957 1124 198403 2 004 Mengetahui, Ketua Program Studi Magister Ilmu Biologi Program Pascasarjana Universitas Udayana Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana Ir. Ida Ayu Astarini, M.Sc., Ph.D. NIP. 19680327 199302 2 001 Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S(K). NIP. 19590215 198510 2 001 iii
Tesis ini Telah Diuji pada Tanggal 6 Januari 2016 Panitia Penguji Tesis Berdasarkan SK Rektor Universitas Udayana No. : 4358/UN14.4/HK/2015, Tanggal 29 Desember 2015 Ketua : Ir. Ida Ayu Astarini, M.Sc., PhD. Anggota : 1. Dr. Dra. Eniek Kriswiyanti, M.Si 2. Dr. Ir. Made Ria Defiani, M.Sc. (Hons.) 3. Ni Luh Arpiwi, S.Si., M.Sc., Ph.D 4. Dr. Ni Luh Suriani, S.Si., M.Si. iv
v
UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena hanya atas berkat, rahmat karunia dan penyertaan-nya sehingga dapat menyelesaikan tesis yang berjudul Penyelamatan Embrio Pada Dendrobium anosmum Lindl. Melalui Kultur In Vitro Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : Ir. Ida Ayu Astarini, M.Sc., PhD., selaku Pembimbing pertama dan sebagai Ketua Panitia Ujian Tesis yang telah memberikan dorongan, semangat, bimbingan dan saran selama penulis menyelesaikan tesis ini. Terima kasih sebesar-besarnya pula disampaikan kepada Dr. Dra. Eniek Kriswiyanti, M.Si., selaku Pembimbing kedua yang dengan penuh perhatian dan kesabaran memberikan bimbingan, arahannya. Ucapan yang sama ditujukan kepada Rektor Universitas Udayana Prof. Dr. dr. Ketut Suastika, Sp. PD-KEMD atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister di Universitas Udayana. Ucapan terima kasih ditujukan kepada Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana yang dijabat oleh Prof. Dr. dr. A. A. Raka Sudewi, Sp.S(K) atas kesempatan yang diberikan untuk menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana Universitas Udayana. Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Ketua Jurusan Program Studi Magister Ilmu Biologi Ir. Ida Ayu Astarini, M.Sc., Ph.D. Ungkapan terima kasih disampaikan pula kepada para penguji tesis, yaitu Dr. Ir. Made Ria Defiani, M.Sc. (Hons.), Ni Luh Arpiwi, S.Si., M.Sc., Ph.D, Dr. Ni Luh Suriani, S.Si., M.Si., yang telah memberikan masukan, saran, sanggahan, dan koreksi sehingga tesis ini dapat terwujud. Ucapan terima kasih ditujukan kepada Ir. Made Pharmawati, M.Sc., Ph.D. selaku dosen pembimbing akademik atas bimbingan dan nasehatnya. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Kepala UPT. Balai Benih Induk Tanaman Pangan dan Hortikultura Desa Luwus, Kecamatan Baturiti, Kabupaten Tabanan Provinsi Bali atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis selama melakukan penelitian. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang tulus kepada Bapak dan Ibu tercinta (I Wayan Nastra dan Ni Nengah Nurki) yang telah memberikan inspirasi yang positif dalam hidup penulis. Terima kasih penulis sampaikan kepada Adik-adik tersayang (I Kadek Mustika Udayana dan I Komang Indra Putra) atas motivasi yang diberikan kepada penulis. Terima kasih juga untuk sahabat, teman-teman angkatan 2013 Program Studi Magister Ilmu Biologi yang telah memberikan semangat dan motivasi yang positif. Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan dan mengharapkan adanya masukan serta saran yang membangun dalam tulisan ini. Demikian ucapan terima kasih yang dapat disampaikan. Semoga tesis ini memberi informasi dan ide bagi pembaca, atas perhatiannya, diucapkan terima kasih. Denpasar, Januari 2016 Penulis vi
ABSTRAK PENYELAMATAN EMBRIO PADA Dendrobium anosmum Lindl. MELALUI KULTUR IN VITRO Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui persentase perkecambahan, pengaruh penambahan air kelapa pada media kultur terhadap jumlah embrio tahap akhir serta tahapan perkembangan embrio tahap akhir pada D. anosmum Lindl.. Penelitian dilakukan di Laboratorium Struktur dan Perkembangan Tumbuhan, Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana dan di UPT. Balai Benih Induk Tanaman Pangan dan Hortikultura Provinsi Bali pada bulan Februari 2015 hingga Juli 2015. Tiga macam media dasar digunakan yaitu PDA, Organik, dan MS dengan tiga konsentrasi air kelapa sebanyak 0 ml/l, 50 ml/l dan 100 ml/l. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Benih D. anosmum Lindl. pada media PDA, Organik dan MS belum berkecambah pembesaran sel dapat teramati. Dormansi dan kematangan benih menjadi salah satu faktor yang mempengaruhi perkecambahan benih. Penambahan air kelapa sebanyak 100 ml/l pada MS menunjukkan bahwa media tersebut mampu meningkatkan jumlah embrio 32 sel (globuler). Tahapan perkembangan embrio pada media PDA dan Organik sebagian besar menunjukkan embrio tahap 1 sel hingga 8 sel, sedangkan pada media MS sudah menunjukkan adanya perkembangan embrio tahap 32 sel (globuler). Kata kunci : Kultur Jaringan, Anggrek, Perkecambahan, Murashige and Skoog, Perkembangan Embrio, dan Proembrio. vii
ABSTRACT EMBRYO RESCUE Dendrobium anosmum Lindl. USING IN VITRO CULTURE The aim of the research is to find out germination percentage, effect of addition of coconut water in the media to the number of last stage embryos and developmental of final stage D. anosmum Lindl embryo. Research was conducted at the Plant Structure and Development of Laboratory, Department of Biology, Faculty of Mathematics and Natural Sciences University of Udayana and UPT. Balai Benih Induk Tanaman Pangan dan Hortikultura Provinsi Bali from February 2015 to July 2015. Three type of media were employed, i.e. PDA, Organic, MS. Three different concentration of coconut was added to media, i.e. 0 ml/l 50 ml/l, 100 ml/l. Results showed that seed D.anosmum Lindl. on PDA, Organic and MS has not germinated yet on all media, only swollen cells observed. Seed dormancy and maturity of seed were the main factors affecting seed germination. Addition of 100 ml / L coconut water in MS showed that media is capable to increase the formation of 32 cells embryos (globuler). Embryo development on PDA and Organic largely showed cell stage embryos 1 to 8 cells, while MS media already showed embryo development stages of 32 cells (globuler). Keyword : Tissue Culture, Orchid, Germination, Murashige and Skoog, Embryo Growth, and Proembryo. viii
RINGKASAN Dendrobium anosmum Lindl. merupakan salah satu anggrek epifit yang dapat dijumpai di Indonesia. Anggrek ini memiliki manfaat sebagai tanaman hias dan digunakan oleh para pemulia tanaman sebagai induk persilangan untuk menghasilkan individu dengan variasi baru. Perbanyakan D. anosmum Lindl. menjadi sangat penting dilakukan sebagai upaya dalam melakukan konservasi terhadap D. anosmum Lindl. Salah satu upaya yang dilakukan adalah dengan perbanyakan secara massal di laboratorium (Konservasi ex-situ) menggunakan teknik kultur jaringan melalui biji anggrek (embryo rescue). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui persentase perkecambahan benih D. anosmum Lindl. pada media PDA, Organik, dan MS, mengetahui pengaruh penambahan air kelapa ke dalam tiga media terhadap jumlah embrio tahap akhir yang terbentuk dan tahapan perkembangan pertumbuhan anggrek D. anosmum Lindl.. Penelitian ini diawali dengan penanaman benih dalam 3 (tiga) jenis media yaitu PDA, Organik dan MS dengan penambahan air kelapa sebanyak 50 ml/l dan 100 ml/l, menggunakan Rancangan Acak Lengkap Faktorial dengan 2 faktor. Faktor pertama adalah zat pengatur tumbuh air kelapa yang terdiri dari 3 konsentrasi yaitu 0 (kontrol), 50 ml/l, dan 100 ml/l. Faktor kedua adalah media yang terdiri dari 3 macam media yaitu media organik, PDA, dan MS. Diperoleh 9 kombinasi perlakuan dan masing-masing kombinasi perlakuan diulang sebanyak 4 kali sehingga terdapat 36 unit percobaan. Untuk mengetahui perkembangan embrio, masing-masing percobaan disediakan 3 botol kultur sehingga terdapat 27 botol untuk pengamatan tahapan perkembangan embrio. Pengamatan ini meliputi persentase perkecambahan benih D. anosmum Lindl., diameter biji dan kantong embrio, pengaruh penambahan air kelapa dalam tiga media terhadap jumlah embrio tahap akhir yang terbentuk, merunut tahapan perkembangan embrio anggrek tersebut. Analisis data yang diperoleh dalam penelitian ini dianalisis dengan analisis sidik ragam (ANOVA) menggunakan software SPSS versi 16.0. Apabila terdapat perbedaan pada p < 0,05, maka uji akan dilanjutkan dengan uji Duncan. Hasil penelitian menunjukkan buah D. anosmum Lindl. yang berumur 5 bulan setelah ditanam dalam media PDA, media organik dan media MS dengan penambahan air kelapa sebanyak 50 ml/l dan 100 ml/l setelah 12 minggu belum menunjukkan adanya perkecambahan namun kondisi benih dalam media kultur tetap konstan yaitu berwarna kuning. Faktor internal yang mempengaruhi perkecambahan benih adalah dormansi benih. Hal ini dapat dilihat pada pengamatan benih D. anosmum Lindl. dalam media perlakuan hingga 12 MST yang belum berkecambah namun tidak menunjukkan adanya kematian. Pengaruh penambahan air kelapa dengan konsentrasi 50 ml/l dan 100 ml/l pada media PDA, Organik dan MS berpengaruh nyata terhadap jumlah embrio 32 sel (globuler). Walaupun secara morfologis dalam media kultur belum terjadi deferensiasi embrio namun secara mikroskopis dari preparat benih D. anosmum Lindl. yang sudah ditanam, menunjukkan pada media MS dengan penambahan air kelapa sebanyak 50 ml/l dan 100 ml/l hingga berumur 12 MST, ix
jumlah embrio 32 sel (globuler) lebih banyak dibandingkan media PDA maupun organik. Komposisi media MS yang lebih kompleks dibandingkan dua media lainnya, sekaligus penambahan air kelapa menjadi faktor yang mempengaruhi jumlah embrio 32 sel (globuler) yang terbentuk. Air kelapa baik digunakan pada media kultur jaringan karena mengandung zat atau bahan seperti vitamin, mineral, fosfor serta zat tumbuh auksin dan giberelin yang berfungsi sebagai stimulator proliferasi jaringan atau pembelahan sel. Tahapan perkembangan embrio pada media PDA dan Organik sebagian besar menunjukkan proembrio tahap 1 sel atau uniseluler hingga 8 sel, sedangkan pada media MS menunjukkan adanya perkembangan embrio tahap 32 sel. Embrio yang terdiri dari 32 sel yaitu fase globuler yang tersusun dari sel-sel yang relatif sama. Hingga umur 12 MST perkembangan embrio D. anosmum Lindl. pada masing-masing perlakuan media dan penambahan air kelapa sebanyak 50 ml/l dan 100 ml/l belum terjadi deferensiasi jaringan. x
DAFTAR ISI Judul Halaman SAMPUL DALAM... i PRASYARAT GELAR... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii PENETAPAN PANITIA PENGUJI TESIS... iv SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT... v UCAPAN TERIMA KASIH... vi ABSTRAK... vii ABSTRACT... viii RINGKASAN... ix DAFTAR ISI... xi DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR LAMPIRAN... xv BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 4 1.3 Tujuan Penelitian... 4 1.4 Manfaat Penelitian... 5 BAB II. KAJIAN PUSTAKA 2.1 Deskripsi Anggrek... 6 2.2 Deskripsi Dendrobium anosmum Lindl.... 11 2.3 Kultur Jaringan Anggrek... 13 2.4 Jenis dan Komposisi Media... 14 2.5 Zat Pengatur Tumbuh... 15 2.6 Perkembangan Embrio... 16 BAB III. KERANGKA BERPIKIR DAN KONSEP PENELITIAN 3.1 Kerangka berpikir... 19 3.2 Konsep Penelitian... 20 BAB IV. METODE PENELITIAN 4.1 Rancangan Penelitian... 21 4.2 Waktu dan Lokasi Penelitian... 22 4.3 Ruang Lingkup Penelitian... 22 4.4 Penentuan Sumber Data... 23 4.5 Variabel Penelitian... 23 4.6 Bahan Penelitian... 24 4.7 Instrumen Penelitian... 25 xi
4.8 Prosedur Penelitian... 25 4.9 Analisis Data... 29 BAB V. HASIL PENELITIAN 5.1 Persentase Perkecambahan Benih Anggrek Dendrobium anosmum Lindl. pada Media MS, Organik dan PDA... 30 5.2 Pengaruh Penambahan Air Kelapa dengan Konsentrasi Berbeda pada media PDA, Organik dan MS Terhadap Jumlah Embrio 32 Sel (Globuler) yang Terbentuk... 32 5.3 Tahapan perkembangan embrio D. anosmum Lindl. pada Media MS, Organik, dan PDA... 33 BAB VI. PEMBAHASAN 6.1 Persentase Perkecambahan Benih Anggrek Dendrobium anosmum Lindl. pada Media MS, Organik dan PDA... 37 6.2 Pengaruh Penambahan Air Kelapa dengan Konsentrasi Berbeda pada Media PDA, Organik, dan MS Terhadap Jumlah Embrio 32 Sel (Globuler) yang Terbentuk... 41 6.3 Tahapan perkembangan embrio D. anosmum Lindl. pada Media MS, Organik, dan PDA... 46 BAB VII. SIMPULAN DAN SARAN 7.1 Simpulan... 50 7.2 Saran... 50 DAFTAR PUSTAKA... 51 LAMPIRAN... 57 xii
DAFTAR TABEL Tabel Halaman 4.1 Kombinasi Perlakuan Air Kelapa dan Media Kultur pada Benih Anggrek D. anosmum Lindl.. 21 5.1 Diameter Biji dan Kantong Embrio D. anosmum Lindl. di masingmasing Media pada Minggu ke-12... 31 5.2 Pengaruh Penambahan Air Kelapa pada Tiga Media terhadap Jumlah Embrio 32 sel (globuler) yang Terbentuk pada 12 MST.. 32 xiii
DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 2.1 Morfologi Bunga Anggrek... 10 2.2 Tanaman Dendrobium anosmum Lindl. (A) dan Bunga Dendrobium anosmum Lindl. (B)... 12 2.3 Hasil Kultur Jaringan Anggrek Dendrobium sp.... 13 2.4 Perkembangan Embrio pada Tanaman Monokotil... 17 3.1 Konsep Penelitian Kultur Embrio D. anosmum Lindl.... 20 5.1 Pertumbuhan Benih D.anosmum Lindl. Umur 12 MST... 30 5.2 Posisi/ Letak Bakal Biji/ Biji... 33 5.3 Persentase Tahapan Perkembangan Embrio pada Media PDA (A), MO (B), dan MS (C)... 34 5.4 Irisan Lintang dan Bujur Tahapan Perkembangan Embrio (Perbesaran 400x)... 36 xiv
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Halaman 1 Komposisi Media MS, Organik, dan PDA.. 58 2 Persentase Kontaminasi Ketiga Media dengan Penambahan Air Kelapa.. 59 3 Hasil Analisis ANOVA Pengaruh Penambahan Air Kelapa dengan Konsentrasi yang Berbeda pada Media PDA, Organik dan MS Terhadap Jumlah Embrio D. anosmum Lindl. 32 Sel (Globuler) yang Terbentuk..60 xv