PENDAHULUAN Latar Belakang Nenas (Ananas comosus (L) Merr) merupakan salah satu komoditas hortikultura yang mempunyai manfaat ganda, baik sebagai makanan segar, bahan industri makanan seperti pizza, rempah, pemanis, penyedap, kue, yoghurt, minuman, es krim (Medina & Garcia 2005), serat daun mahkota untuk bahan pulp (Van Tran 2006), limbah dari buah untuk pakan ternak, produksi asam organik (seperti asam sitrat, asam askorbat, asam malat), serat daun untuk bahan tekstil dan bromelian untuk industri makanan, kosmetik obat-obatan (Nakasone & Paull 1999). Nenas mengandung enzim proteolitik bromelian yang digunakan untuk melunakkan daging dan digunakan dalam bidang kedokteran (Hale et al 2005). Produksi nenas di Indonesia pada tahun 2007 sebesar 1 427 781 ton (BPS 2008), sedangkan Thailand dan Philipina masing-masing mencapai 2 705 000 ton dan 1 833 000 ton (FAOSTAT 2007). Rendahnya produksi nenas di Indonesia antara lain disebabkan tingkat produktivitas di Indonesia masih rendah yaitu hanya sebesar 11.56 ton per hektar (FAOSTAT 2007) dan rasio bobot buah dengan tanaman hanya mencapai 0.43-0.46 (43-46%) (Didin 2009). Pada tanaman nenas, panjang buah, diameter buah, bobot buah, total padatan terlarut dan kandungan asam merupakan karakter-karakter yang menjadi standar perdagangan nenas baik untuk konsumsi segar maupun sebagai buah olahan (Thakur et al. 1980 diacu dalam Soedibyo 1992). Saat ini Pusat Kajian Buah Tropika telah memiliki salah satu klon harapan yaitu klon nenas PK IPB yang memiliki sifat-sifat unggul seperti kandungan air pada buah rendah, warna buah kuning merata, warna buah matang merata, ukuran buah besar, dan mata datar, namun produktivitasnya masih rendah. Secara agronomis peningkatkan produksi dapat dilakukan dengan meningkatkan jumlah populasi dari pertanaman nenas per hektarnya, namun struktur tanaman dewasa yang memiliki ketinggian rata-rata 100 cm 200 cm dan diameter tajuk sekitar 100 cm 200 cm dengan rata-rata panjang daun mencapai 1 m atau lebih dengan kedudukan daun terkulai sehingga sangat sulit untuk memperkecil jarak tanamnya. Salah satu alternatif adalah dengan 1
melakukan pemuliaan tanaman terutama untuk memperbaiki karakter morfologi agar diperoleh struktur tanaman nenas yang memiliki kedudukan daun tegak dan diameter tajuk dengan mempertahankan karakter baik yang sudah ada. Dalam program pemuliaan tanaman salah satu pedoman yang harus diperhatikan dalam memperoleh kultivar unggul adalah adanya keragaman genetik yang luas terutama pada karakter yang dikehendaki. Keragaman genetik yang luas dari suatu karakter akan memberikan peluang yang baik dalam proses seleksi, karena akan terjadi pada karakter yang mempunyai keragaman genetik maupun fenotipik yang luas. Apriyani (2005) menyatakan bahwa penampilan nenas koleksi PKBT dari 22 aksesi, berdasarkan karakter morfologi dan analisis RAPD yang diamati tidak dapat menunjukkan adanya keragaman. Keragaman genetik yang rendah pada nenas merupakan salah satu masalah yang dihadapi dalam perbaikan klon atau populasi dan sangat sulit untuk pembentukan genotipe baru. Keragaman genetik secara konvensional dapat terjadi melalui persilangan (Leal & Coppens 1996), namun permasalahan yang dihadapi dalam meningkatkan keragaman genetik nenas melalui persilangan adalah tingginya tingkat heterosigositas sehingga akan banyak karakter yang harus dievaluasi selama proses seleksi dan pembentukan kultivar baru menjadi tidak efisien (Cabral et al. 2000), sifat self-incompatibilty yang tinggi (Bartholomew et al. 2003), diperoleh keturunan yang mengalami segregasi sehingga memungkinkan terjadinya kombinasi-kombinasi berbeda yang menyebabkan perbedaan genotipe keturunan (Poespodarsono 1988). Pemuliaan mutasi merupakan salah satu cara untuk meningkatkan keragaman genetik karakter tertentu pada tanaman menyerbuk silang dengan mempertahankan suatu sifat yang kompleks seperti halnya kualitas good eating dalam varietas itu yang memerlukan perbaikan hanya pada satu karakter saja yang diturunkan dan untuk mengembangkan suatu metode dalam mendapatkan tunastunas atau tanaman yang dihasilkan dari hanya satu sel. Pemuliaan mutasi secara nyata dapat meningkatkan keragaman genetik pada tanaman yang diperbanyak secara vegetatif atau apokmiksis (Sleper & Poehlman 2006). 2
Teknik kultur in vitro seperti kultur kalus yang dikombinasikan dengan teknik induksi mutasi menggunakan mutagen fisik atau kimia merupakan salah satu alternatif dalam meningkatkan keragaman somaklonal (Lapade et al. 2002). Teknik induksi mutasi pada tanaman yang diperbanyak secara vegetatif lebih efektif karena dapat mengubah satu atau beberapa karakter tanpa mengubah karakteristik kultivar asalnya (Nagatomi 1996). Keragaman somaklon dapat ditingkatkan melalui iradiasi sinar gamma dengan munculnya berbagai mutan baru sebagai sumber keragaman, diantaranya untuk mengembangkan tanaman yang memiliki idiotipe yang diharapkan dari karakter unggul yang sudah ada seperti sifat yang dimiliki nenas klon PK IPB dengan memperbaiki bentuk tanamannya yang memiliki struktur kedudukan daun terkulai dan diameter tajuk lebar. Predieri et al. (1997) melaporkan bahwa iradiasi sinar gamma dapat mengubah karakter morfologi dan agronomi tanaman pear seperti mengurangi ukuran tanaman, mempercepat panen, perubahan warna, dan kulit buah. Iradiasi sinar gamma juga dapat menyebabkan perubahan morfologi, fisiologi, dan mutasi pada manggis (Qosim et al. 2007). Perubahan morfologi regeneran mutan dapat diamati dengan adanya perubahan ukuran regeneran dan bentuk daun. Iradiasi sinar gamma sering digunakan dalam usaha pemuliaan tanaman karena dapat meningkatkan keragaman, sehingga dapat menghasilkan mutan baru (Wattimena 1992). Keragaman genetik dapat dianalisis secara morfologi, biokimia maupun molekuler. Keragaman morfologi dilakukan dengan menggunakan data hasil pengamatan atau pengukuran karakter morfologi tertentu (Falconer 1970), namun analisis keragaman genetik dengan menggunakan penanda morfologi sangat dipengaruhi oleh faktor lingkungan, memperlihatkan penurunan sifat dominanresesif, dan memiliki tingkat keragaman atau polimorfisme yang rendah (Asiedu et al.1989). Marka molekuler memberikan alternatif terbaik dalam menganalisis keragaman genetik tanaman karena mampu memberikan polimorfik pita DNA dalam jumlah banyak, konsisten, tidak dipengaruhi oleh faktor lingkungan dan tidak ada efek pleiotropik (Brar 2002), marka molekuler dapat diturunkan dan 3
berasosiasi dengan genotipe tertentu (Asiedu et al. 1989), memastikan kualitas tanaman hasil kultur jaringan, produksi tanaman transgenik dan mengenal suatu keragaman (Soniya et al. 2001), keterpautan dengan karakter yang diinginkan (McCaskill & Giovanni 2002), serta pewarisannya bersifat stabil (Brar 2002). Beberapa marka molekuler berdasarkan PCR yang telah banyak digunakan sebagai penciri genotipe tanaman diantaranya adalah RAPD (Williams et al. 1990), ISSR (Zietkiewicz et al. 1994) dan AFLP (Vos et al. 1995) Kerangka Pemikiran Untuk melakukan pemuliaan pada tanaman nenas yang memiliki kedudukan daun tegak dan diameter tajuk yang sempit, maka diperlukan sumber keragaman genetik terutama untuk karakter-karakter tersebut. Karakter kedudukan daun tegak dan diameter tanaman sempit pada nenas PK IPB secara genetik belum tersedia, sehingga perlu dibentuk populasi dasar yang memiliki keragaman pada karakterkarakter tersebut dengan mempertahankan karakter baik yang sudah ada. Salah satu alternatif untuk meningkatkan keragaman genetik adalah melalui pemuliaan mutasi dengan pemberian mutagen sinar gamma, sehingga dapat diperoleh mutan baru yang telah mengalami perubahan morfologi dan genetik dalam waktu yang relatif singkat, selain itu teknik induksi mutasi pada tanaman yang diperbanyak secara vegetatif lebih efektif karena dapat mengubah satu atau beberapa karakter tanpa mengubah karakteristik asalnya. Analisis keragaman genetik berdasarkan penanda morfologi dan marka molekular ISSR Nenas PK dengan kedudukan daun tegak Efektif Tersedia populasi dasar dengan keragaman tinggi pada karakter kedudukan daun Peningkatan keragaman Klon harapan PK IPB, memiliki kualitas buah yang baik, namun perlu diperbaiki pola struktur kedudukan daunnya Iradiasi sinar γ pada kultur kalus in vitro Tunas adventif mutan solid yang telah mengalami perubahan pada karakter morfologi termasuk bentuk tunas, daun dan kedudukan daun Gambar 1 Skema kerangka pemikiran penelitian induksi mutasi nenas klon PK secara in vitro 4
Mutan solid dapat diperoleh secara langsung jika bagian yang diiradiasi berupa kalus dan keragaman genetik yang diperoleh dievaluasi pada tingkat morfologi dan molekuler dengan penanda ISSR (Inter Simple Sequence Repeat). Mutan-mutan yang dihasilkan selanjutnya diseleksi untuk mendapatkan mutan unggul yang secara genetik memiliki karakter morfologi struktur kedudukan daun tegak dan diameter tajuk yang lebih sempit daripada kultivar asalnya. Skema kerangka pemikiran penelitian tersaji dalam Gambar 1. Tujuan Penelitian 1. Meningkatkan keragaman genetik tanaman nenas dengan menggunakan mutagen sinar gamma untuk mendapatkan karakter tanaman dengan kedudukan daun yang tegak dan diameter tajuk sempit. 2. Mendapatkan informasi mengenai keragaman genetik hasil radiasi melalui analisis morfologi dan analisis molekular ISSR. 3. Mendapatkan calon mutan nenas klon PK IPB yang memiliki struktur tanaman dengan kedudukan daun tegak dan diameter tajuk sempit. 5