TINJAUAN PUSTAKA Botani Tanaman Tanaman kedelai dapat diklasifikasikan sebagai berikut : Kingdom : Plantae; Divisi : Spermatophyta; Kelas : Dicotyledoneae; Ordo : Rosales; Famili : Papilionaceae (Leguminosae); Genus : Glycine ; Species : Glycine max L. (Steenis, 2003). Sistem perakaran pada kedelai terdiri dari sebuah akar tunggang yang terbentuk dari calon akar. Bintil akar pertama terlihat 10 hari setelah tanam. Panjang akar tunggang ditentukan oleh berbagai faktor, seperti kekerasan tanah, populasi tanaman, varietas, dan sebagainya. Akar tunggang dapat mencapai kedalaman 200 cm (Permata, 2002). Pertumbuhan batang kedelai dibedakan menjadi dua tipe, yaitu tipe determinate dan indeterminate. Jumlah buku pada batang tanaman dipengaruhi oleh tipe tumbuh batang dan periode panjang penyinaran pada siang hari. Pada kondisi normal, jumlah buku berkisar 15-30 buah. Jumlah buku batang indeterminate umumnya lebih banyak dibandingkan batang determinate. Cabang akan muncul di batang tanaman (Irwan, 2006). Daun kedelai terbagi menjadi empat tipe, yaitu (1) kotiledon atau daun biji, (2) dua helai daun primer sederhana, (3) daun bertiga, dan (4) profila. Daun primer berbentuk oval dengan tangkai daun sepanjang 1-2 cm, terletak berseberangan pada buku pertama diatas kotiledon. Bentuk daun kedelai adalah lancip, bulat dan lonjong serta terdapat perpaduan bentuk daun misalnya antara lonjong dan lancip (Permata, 2002). 5
Tanaman kedelai memiliki bunga sempurna (hermaphrodite), yakni pada tiap kuntum bunga terdapat alat kelamin betina (putik) dan alat kelamin jantan (benangsari). Mekarnya bunga berlangsung pada pukul 08.00-09.00 dan penyerbukannya bersifat menyerbuk sendiri. Kuntum bunga tersusun dalam rangkaian bunga, namun tidak semua bunga dapat menjadi polong (buah), sekitar 60% bunga rontok sebelum membentuk polong (Hanum, 2008). Jumlah polong yang terbentuk pada setiap tangkai daun sangat beragam, antara 1-10 buah dalam setiap kelompok. Di dalam polong terdapat biji yang berjumlah 2-3 biji. Setiap biji yang kedelai memiliki ukuran bervariasi, mulai dari kecil (sekitar 7-9 g/100 biji), sedang (10-13 g/100 biji), dan besar (> 13 g/100 biji) (Adisarwanto, 2005). Biji merupakan komponen morfologi kedelai yang bernilai ekonomis. Bentuk biji kedelai beragam dari lonjong hingga bulat, dan sebagian besar kedelai yang ada di Indonesia berkriteria lonjong. Pengelompokan ukuran biji kedelai berbeda antar negara, di Indonesia kedelai dikelompokkan berukuran besar (berat > 14 g/100 biji) (Permata, 2002). Syarat Tumbuh Iklim Pada lingkungan yang optimal biji kedelai berkecambah setelah 4 hari setelah tanam, sedangkan pada suhu sekitar 10º C biji baru berkecambah 2 mingu setelah tanam. Pertumbuhan terbaik terjadi pada suhu 29,4º C dan menurun bila suhu lebih rendah. Apabila air mencukupi kedelai masih dapat tumbuh baik pada suhu yang sangat tinggi 36º C dan akan berhenti tumbuh pada suhu 9º C (Meirina dan Sri, 2008). 6
Kedelai dapat tumbuh subur pada curah hujan optimal 100-200 mm/bulan. Temperatur 25-27º Celcius dengan penyinaran penuh minimal 10 jam/hari. Tinggi tempat dari permukaan laut 0-900 m, dengan tanah tipis-tipis (Hanum, 2008). Tanah Tanaman kedelai dapat tumbuh pada berbagai jenis tanah dengan drainase dan aerasi tanah yang cukup baik serta air yang cukup selama pertumbuhan tanaman. Tanaman kedelai dapat tumbuh baik pada tanah alluvial, regosol, grumosol, latosol atau andosol. Pada tanah yang kurang subur (miskin unsur hara) dan jenis tanah podsolik merah-kuning, perlu diberi pupuk organik dan pengapuran (Hanum, 2008). Pada lahan kering terdapat tipe tanah dengan ph < 5 dan kejenuhan basa < 50% disebut lahan kering masam. Tanah akan menjadi bereaksi masam dengan kejenuhan basa rendah, dan menunjukkan kejenuhan aluminium yang tinggidisebabkan karena tingginya curah hujan. Curah hujan yang tinggi menyebabkan tingkat pencucian hara tinggi terutama basa-basa, sehingga basabasa dalam tanah akan segera tercuci keluar lingkungan tanah dan yang tinggal dalam kompleks adsorbsi liat dan humus adalah ion H dan Al (Barus, 2013). Kedelai sebaiknya ditanam pada jenis tanah bertekstur lempung berpasir atau liat berpasir untuk mencapai tingkat pertumbuhan dan produksi yang optimal. Ketersediaan air pada jenis tanah seperti ini cukup tinggi sehingga mendukung pertumbuhan kedelai. Kedelai dapat bertahan dan produksi pada cekaman kekeringan maksimal 50% dari kondisi tanah optimal. Kedelai memiliki fase kritis 7
dalam pertumbuhannya yaitu pada saat perkecambahan, masa berbunga, dan pengisian polong (Adisarwanto, 2005). Mutasi Keragaman genetik yang dapat ditingkatkan melalui induksi mutasi antara lain adalah peningkatan variasi karakter kualitatif seperti morfologi tanaman, morfologi daun, bentuk bunga dan warna bunga. DNA merupakan komponen utama dari gen yang merupakan sasaran utama dari pemberian mutagen untuk menimbulkan mutasi yaitu perubahan sifat yang diatur oleh gen dan dapat diwariskan. Mutasi tersebut akhirnya akan membentuk keragaman genetik yang baru. Keragaman ini merupakan harapan pemulia tanaman untuk memperbaharui varietas-varietas yang telah ada menjadi varietas yang diinginkan (Syafni, 2013). Mutasi adalah perubahan dari struktur gen yang sifat keturunannya yang diwariskan yang dapat terjadi secara spontan maupun buatan. Mutasi buatan terjadi akibat penyinaran radioaktif atau perlakuan dengan zat zat kimia tertentu. Kultivar kultivar unggul dapat diperoleh melalui pemuliaan tanaman diantaranya mutasi dan produk transgenik. Pemuliaan dengan mutasi dapat dilakukan dengan menggunakan kolkhisin pada jaringan meristem (Suharni, 2004). Pada bidang pemuliaan tanaman, teknik mutasi dapat meningkatkan keragaman genetik tanaman memungkinkan pemulia melakukan seleksi genotipe tanaman sesuai dengan tujuan pemuliaan yang dikehendaki. Mutasi induksi dapat dilakukan pada tanaman dengan perlakuan bahan mutagen tertentu terhadap organ 8
tanaman seperti biji, stek batang, serbuk sari, akar, rizhoma, media kultur jaringan dan sebagainya (BATAN, 2006). Mutasi terjadi secara acak dan mutagen jarang mengubah hanya satu gen tertentu, maka perlakuan mutagenic terhadap karakter yang diwariskan secara kuantitatif dapat juga dipertimbangkannya. Semua agensia mutagenik yang telah dikenal diaplikasikan pada taraf yang menghasilkan sejumlah mutasi yang dapat terlihat, juga untuk menimbulkan keragaman pada karakter yang diwariskan secara kuantitatif (Hanafiah, 2007). Mutasi makro menggunakan dosis iradiasi yang tinggi, biasanya menyebabkan ketidakstabilan genetik. Adapun mutasi mikro mengubah karakter kuantitatif yang diturunkan dan lebih bermanfaat bagi pemulia, karena mutasi mikro sedikit merusak walaupun mutasi ini sulit dideteksi. Mutasi mikro meningkatkan keragaman pada hasil, kandungan protein, tinggi tanaman, pembungaan, produksi polong, berat biji dan hasil-hasil lain yang berhubungan dengan karakter kuantitatif yang diturunkan. Dosis irradiasi sinar gamma yang direkomendasikan oleh IAEA (International Atomic Energy Agency) untuk tanaman kedelai adalah pada penyinaran 200 Gy, yang berguna untuk memperbaiki karakter kuantitatif tanaman. Dosis iradiasi ini berbeda untuk tiap kultivar dan spesies kedelai yang ada. (Hanafiah et al., 2010). Kehijauan Daun Klorofil merupakan pigmen utama daun yang terdapat pada kloroplas, klorofil juga merupakan faktor utama yang berperan dalam proses fotosintesis (Campbell et al., 2003). Klorofil yang terdapat pada daun berfungsi sebagai penangkap cahaya matahari. Dimana, jumlah cahaya matahari yang dibutuhkan 9
setiap jenis tumbuhan berbeda-beda. Sintesis klorofil dalam daun dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti cahaya, gula atau karbohidrat, air, temperatur, faktor genetik, unsur-unsur hara seperti N, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, S dan O. Prosess sintesis klorofil dapat terhambat jika tumbuhan mengalami kekurangan air. Akibatnya laju fotosintesis yang menurun dan terjadinya peningkatan temperatur dan transpirasi yang menyebabkan disentegrasi klorofil (Hendriyani dan Setiari, 2009). Tingkat kehijauan daun sangat dipengaruhi oleh pemberian pupuk. Dimana, semakin tinggi dosis pupuk nitrogen yang diberikan maka warna daun juga akan semakin hijau, namun jika dosis pupuk nitrogen yang diberikan sedikit atau tidak sesuai dengan kebutuhan tanaman maka warna daun yang dihasilkan akan berwarna kekuningan (Nasaruddin dan Parawansa, 2010). Menurut Muhuria et al. (2006), intensitas kehijauan meningkat secara nyata oleh perlakuan intensitas cahaya. Dimana, semakin tinggi kandungan klorofil maka semakin tinggi intensitas kehijauan daun yang dihasilkan. Karena itu diduga peningkatan intensitas kehijauan dalam cahaya rendah merupakan gambaran adanya akumulasi klorofil pada permukaan daun bagian atas. Menurut penelitian Ritonga dan Sukma (2009), calon tanaman mutan ini diperoleh dari berbagai taraf dosis iradiasi, yaitu 30 Gy, 60 Gy dan 90 Gy pada aglaonema Butterfly memiliki warna daun lebih merah dibandingkan dengan tanaman kontrolnya. Hal ini diduga karena iradiasi sinar gamma dapat menurunkan kandungan klorofil daun tanaman aglaonema. Hasil penelitian Syukur (2000) juga menunjukkan bahwa meningkatnya dosis radiasi akan menurunkan kandungan klorofil. 10
Menurut penelitian Imelda et al. (2011) menyatakan bahwa dosis radiasi sinar gamma 10 Gy menunjukkan dapat menstimulasi penggandaan dan pertumbuhan kultur in vitro dan dosis radiasi yang lebih tinggi yaitu 20 Gy, menghasilkan perubahan kadar klorofil lidah buaya. Mutasi DNA kloroplas (cpdna) pada tanaman hias mengakibatkan plastida pada sebagian jaringan kurang atau bahkan tidak bisa memproduksi klorofil, sedangkan bagian yang lain produksi klorofil normal, sehingga daun sebagian berwarna hijau dan bagian lainnya berwarna kuning atau putih (Misniar, 2008). Menurut penelitian Oktavina (2011), menyatakan dosis iradiasi 60 dan 90 Gy menghasilkan rata-rata jumlah daun yang terendah. Daun yang mati karena pengaruh iradiasi dicirikan dengan daun yang berwarna cokelat dan kering pada daun baru maupun daun sebelumnya. Dalam penelitian Natawijaya et al. (2009) bahwa daun yang mati karena efek iradiasi dicirikan dengan daun yang berwarna cokelat dan kering, terjadi karena iradiasi dicirikan dengan daun yang berwarna cokelat dan kering, terjadi karena iradiasi dapat mendegradasi klorofil pada daun, sehingga dapat mengganggu proses fotosintesis dan pada akhirnya akan mengalami kematian. Menurut penelitian Ratman dan Sumanggono (1998), frekuensi mutasi klorofil pada tanaman kedelai M-2 pada iradiasi sinar gamma S0Co dosis 0,10; 0,20; 0,30 dan 0,40 kgy menunjukkan bahwa tipe inutasi klorofil yang timbul ada dua macam yakni tipe xantha yang berwarna kuning dan tipe albino yang berwarna putih. Mutan dengan tipe xantha dan albino akan mati pada umur ± 10 hari setelah tanam. Hal ini dapat terjadi karena tanaman yang mengalami 11
mutasi tipe xantha atau albino tidak memiliki butir-butir klorofil sehingga tidak dapat melakukan fotosintesis dengan sempurna. Mutasi klorofil yang sulit dideteksi adalah tipe viridis. Tanaman dengan mutasi tipe viridis dapat hidup sampai panen karena tanaman tersebut mempunyai butirklorofil. Pada dosis 0,10 kgy ada 4 mutan tipe xantha, dan 2 mutan tipe albino sedang pada dosis 0,20 kgy terdapat 5 mutan tipe xantha, dan satu mutan tipe albino. Pada dosis 0,30 kgy hanya terdapat sebanyak satu mutan tipe xantha. Sehingga dapat disimpulkan bahwa iradiasi sinar gamma dosis 0,10 dan 0,20 kgy dapat meningkatkan mutasi klorofil pada tanaman kedelai. 12