PERTUMBUHAN DAN TOLERANSI MELASTOMA TERHADAP ANTIBIOTIK KANAMISIN DAN HIGROMISIN SECARA IN VITRO NANI SUMARNI

PERTUMBUHAN DAN TOLERANSI MELASTOMA TERHADAP ANTIBIOTIK KANAMISIN DAN HIGROMISIN SECARA IN VITRO NANI SUMARNI SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008

2 PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul Pertumbuhan dan Toleransi Melastoma terhadap Antibiotik Kanamisin dan Higromisin secara In Vitro merupakan gagasan dan karya saya beserta pembimbing yang belum pernah dipublikasikan dalam bentuk apa pun kepada perguruan mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Bogor, Agustus 2008 Nani Sumarni NIM G351060051

3 ABSTRACT NANI SUMARNI. In Vitro Growth and Tolerance to Hygromycin and Kanamycin Antibiotics of Melastoma. Under the direction of SUHARSONO, and ENCE DARMO JAYA SUPENA. Melastoma is aluminum hyperaccumulator plant and very tolerant to acid soil. This plant can be used as source of Al tolerant genes and also as a model for tolerant plant to acid soil and Al. In vitro culture and information of tolerance to selection agent are very important for plant model. This research had an objective to compare MS (Murashige & Skoog) and NN (Nitsch & Nitsch) media and explants source for the propagation of Melastoma, and the lethal concentration of hygromycin and kanamycin antibiotic for Melastoma. The result showed that the MS media is better than NN for the in vitro propagation. The third nodes are better than other nodes as explants source for propagation in M affine, while in M. malabathricum, the explants source second, third, or fourth nodes is better than the first node. The lethal concentration of kanamycin is 100 mg/l for M. affine seedling and shoot after 80 and 62 days respectively, and 50 mg/l for M. malabathricum shoot after 48 days. For hygromycin, 25 mg/l is lethal dose for M. affine seedling and shoot after 80 and 25 days respectively and for M. malabathricum shoot after 7 days. Keywords: Melastoma, kanamycin, higromycin, in vitro

4 RINGKASAN NANI SUMARNI. Pertumbuhan dan Toleransi Melastoma terhadap Antibiotik Kanamisin dan Higromisin secara In Vitro. Dibimbing oleh SUHARSONO dan ENCE DARMO JAYA SUPENA. Melastoma merupakan tumbuhan hiperakumulator aluminium dan sangat toleran terhadap asam, sehingga tumbuhan ini dapat dijadikan sebagai sumber gen toleran Al dan model tumbuhan yang toleran asam dan Al. Perakitan tumbuhan transgenik merupakan salah satu metode yang penting untuk mengetahui peranan suatu gen. Perakitan tumbuhan transgenik memerlukan teknik kultur sel dan jaringan secara in vitro dan agen seleksi. Sampai saat ini teknik kultur jaringan secara in vitro dan informasi tentang toleransi tumbuhan Melastoma terhadap agen seleksi belum ada. Penelitian ini bertujuan untuk mencari media dan eksplan yang cocok bagi perbanyakan dan pertumbuhan Melastoma secara in vitro, dan mencari batas konsentrasi terendah antibiotik kanamisin dan higromisin yang mematikan tumbuhan Melastoma. Biji M. affine dan tunas M. malabathricum digunakan sebagai sumber eksplan. Penelitian perbanyakan dan pertumbuhan tunas menggunakan dua media MS (Murashige & Skoog) dan NN (Nitsch & Nitsch) tanpa hormon tumbuhan. Penelitian perbanyakan tunas menggunakan empat jenis posisi tunas yaitu buku kesatu sampai buku keempat. Penelitian pertumbuhan tanaman dilakukan terhadap tunas yang berasal dari buku kesatu, dan parameter yang diamati adalah: tinggi tunas, jumlah buku, jumlah daun, dan jumlah akar. Pada M. affine uji toleransi dilakukan terhadap kecambah dan pucuk, sedangkan pada M. malabathricum uji toleransi dilakukan terhadap pucuk. Antibiotik yang digunakan adalah kanamisin dan higromisin. Media yang digunakan adalah media MS. Pengamatan dilakukan terhadap persentase kematian. M. affine menghasilkan tunas lebih banyak di media MS daripada media NN. Buku ketiga yang ditanam di media MS menghasilkan jumlah tunas tertinggi dibandingkan dengan buku lainnya, dan perbedaan tersebut mulai terlihat pada minggu ketujuh. Pertumbuhan tinggi tunas dan jumlah akar M. affine di media MS dan NN adalah tidak berbeda nyata. Jumlah buku dan jumlah daun di media MS lebih tinggi dibandingkan dengan di media NN. Media tidak berpengaruh terhadap perbanyakan tunas pada M. malabathricum. Buku kedua, ketiga, dan keempat memberikan hasil perbanyakan tunas yang sama dan lebih banyak dibandingkan dengan buku kesatu. Pada M. malabathricum media tumbuh MS menghasilkan tinggi tunas, jumlah buku, jumlah daun, dan jumlah akar yang lebih tinggi dibandingkan media NN. Pada M. affine kecambah mengalami kematian 100% pada konsentrasi kanamisin 100 mg/l pada 80 hst. Pada konsentrasi kanamisin 50 mg/l, hanya 50% dari populasi kecambah yang mengalami kematian sampai 87 hst. Pada pucuk, konsentrasi kanamisin 100 mg/l juga mematikan seluruh pucuk pada 62 hst dan konsentrasi 50 mg/l hanya mematikan 67% dari populasi pucuk sampai 69 hst. Kecambah dan pucuk M. affine mengalami kematian di media yang mengandung higromisin 25 mg/l masing masing pada 80 hst dan 25 hst. Pada

5 konsentrasi 10 mg/l, kecambah tetap hidup sedangkan pucuk mengalami kematikan 46% sampai 30 hst. Pada M. malabathricum pucuk mengalami kematian 100% pada konsentrasi kanamisin 50 mg/l pada 48 hst dan higromisin 25 mg/l pada 7 hst. Pada konsentrasi higromisin 10 mg/l pucuk mengalami kematian 89% sampai 14 hst. Kata kunci : Melastoma, kanamisin, higromisin, in vitro

6 Hak cipta milik IPB, tahun 2008 Hak cipta dilindungi Undang-Undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah. b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa ijin IPB.

7 PERTUMBUHAN DAN TOLERANSI MELASTOMA TERHADAP ANTIBIOTIK KANAMISIN DAN HIGROMISIN SECARA IN VITRO NANI SUMARNI Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Departemen Biologi SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr. Rita Megia 9

10 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT. atas segala karunia- Nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Judul yang dipilih adalah Pertumbuhan dan Toleransi Melastoma terhadap Antibiotik Kanamisin dan Higromisin secara In Vitro. Penelitian ini didanai oleh KKP3T (Kerjasama Kemitraan Penelitian Pertanian dengan Perguruan Tinggi) Tahun Anggaran 2007 yang didanai dari DIPA Badan Litbang Pertanian dengan judul: Analisis Akumulasi Aluminium dan Ekspresi Gen Penyandi Metallothionein di Tumbuhan Harendong (Melastoma) dan Kedelai atas nama Dr. Ir. Suharsono, DEA dengan kontrak No. 1587/LB.620/J.I/5/2007, dan Departemen Agama. Penulis menyadari dalam penelitian dan penyusunan tesis ini banyak kekurangan, dan banyak dibantu oleh berbagai pihak. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada: 1. Dr. Ir. Suharsono DEA selaku Ketua Pembimbing yang selalu memberikan arahan serta menyediakan berbagai bahan penelitian yang penulis butuhkan. 2. Dr. Ir. Ence Darmo Jaya Supena, MS selaku Pembimbing Anggota yang telah memberikan masukan dan arahan dalam penelitian ini. 3. Dr. Rita Megia selaku penguji luar komisi yang telah banyak memberikan saran dan masukan demi pengayaan dalam tesis ini. 4. Departemen Agama yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk meningkatkan mutu keilmuan pada Program Studi Biologi, dengan memberikan biaya pendidikan dan penelitian hingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan Magister Sains di IPB Bogor. 5. Laboratorium Biologi Molekuler dan Seluler Tanaman, Pusat Penelitian Sumberdaya Hayati & Bioteknologi, Lembaga Penelitian Pemberdayaan Masyarakat (LPPM) IPB Bogor atas fasilitas penelitian yang telah disediakan. 6. Mba Nia, Sarah, Pak Asep, Pak Adi, Pak Mulya, Ucu, dan Retno atas bantuan dan kerjasama yang baik selama penulis melakukan penelitian. 7. Keluarga besar Bapak H. Maman atas segala doa dan kasih sayangnya. 8. Teman-teman BUD DEPAG angkatan 2006, khususnya yang bertempat tinggal di Kenaga House (Ami, Adil, Puji, Ina, Panca, Ahmad, Heriyanto, Sih, Emil, dan Uni) atas kebersamaan, kekeluargaan, dan dukungan yang diberikan kepada penulis. Akhir kata penulis memohon kepada Allah SWT. semoga senantiasa melimpahkan hidayah-nya kepada pihak-pihak yang telah memberikan bantuannya dan semoga tesis ini dapat bermanfaat, Amiin. Bogor, Agustus 2008 Nani Sumarni

11 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 10 April 1967 dari ayah H. Maman (Alm) dan ibu Ita. Penulis merupakan putri ke lima dari delapan bersaudara. Tahun 1985 lulus dari SMA PGRI I Bogor, dan pada tahun 1987 masuk ke perguruan tinggi IKIP Jakarta pada Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam jurusan Biologi, dan lulus pada tahun 1992. Penulis masuk ke Program Pascasarjana IPB tahun 2006 pada Departemen Biologi dengan beasiswa pendidikan pascasarjana dari Departemen Agama. Penulis sekarang bekerja di lingkungan Departemen Agama sebagai guru biologi di Madrasah Aliyah Negeri 2 Kota Bogor.

12 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR LAMPIRAN... xv I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Tujuan Penelitian... 3 1.3 Manfaat Penelitian... 3 II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Botani Melastoma... 4 2.2 Melastoma sebagai Akumulator Al... 6 2.3 Perbanyakan Tumbuhan secara In Vitro... 7 2.4 Antibiotik sebagai Agen Seleksi... 9 III BAHAN DAN METODE 3.1 Waktu dan Tempat... 11 3.2 Bahan... 11 3.3 Metode 3.3.1 Sterilisasi Eksplan... 11 3.3.2 Perbanyakan dan Pertumbuhan Tunas... 13 3.3.3 Analisis Data... 14 3.3.4 Uji Toleransi Melastoma terhadap Antibiotik... 14 IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengaruh Media terhadap Perbanyakan dan Pertumbuhan Tunas Melastoma... 15 4.2 Toleransi Melastoma terhadap Antibiotik 4.2.1 Toleransi M. affine terhadap Kanamisin... 19 4.2.2 Toleransi M. affine terhadap Higromisin... 21 4.2.3 Toleransi M. malabathricum terhadap Kanamisin... 23 4.2.4 Toleransi M. malabathricum terhadap Higromisin... 24 V SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan... 26 5.2 Saran... 26 DAFTAR PUSTAKA... 27 LAMPIRAN... 31

13 DAFTAR TABEL Halaman 1 Pengaruh posisi buku terhadap jumlah tunas yang dihasilkan M. affine pada media MS pada 8 mst... 15 2 Pengaruh media terhadap tinggi tunas, jumlah buku, jumlah daun, dan jumlah akar yang dihasilkan M. affine pada 8 mst... 16 3 Pengaruh posisi buku terhadap jumlah tunas yang dihasilkan M. malabathricum pada 8 mst... 17 4 Pengaruh media terhadap tinggi tunas, jumlah buku, jumlah daun, dan jumlah akar yang dihasilkan M. malabathricum pada 8 mst... 18 5 Persentase kematian kecambah dan pucuk M. affine pada berbagai konsentrasi kanamisin... 20 6 Persentase kematian kecambah dan pucuk M. affine pada berbagai konsentrasi higromisin... 21 7 Persentase kematian pucuk M. malabathricum pada berbagai konsentrasi kanamisin... 23 8 Persentase kematian pucuk M. malabathricum pada berbagai konsentrasi higromisin... 24

14 DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Morfologi tumbuhan M. affine... 5 2 Morfologi tumbuhan M. malabathricum... 6 3 Tahapan Penelitian... 12 4 Perkembangan jumlah tunas pada media MS dan NN pada M. affine selama 8 minggu... 16 5 Perkembangan jumlah buku M. affine selama 8 minggu... 17 6 Perkembangan jumlah tunas pada media MS dan NN pada M.malabathricum selama 8 minggu... 18 7 Perkembangan tinggi tunas selama 8 minggu pada M. malabathricum... 19 8 Pengaruh antibiotik kanamisin pada kecambah M. affine... 20 9 Pengaruh antibiotik kanamisin pada pucuk M. affine... 21 10 Pengaruh antibiotik higromisin pada kecambah dan pucuk M. affine... 22 11 Pengaruh antibiotik kanamisin pucuk pada M. malabathricum... 23 12 Pengaruh antibiotik higromisin terhadap pucuk pada M. malabathricum... 24

15 DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Komposisi media dasar MS (Murashige & Skoog 1962), dan NN (Nitsch & Nitsch 1969)... 32 2 Pertumbuhan jumlah tunas dan jumlah buku selama 7 minggu pada M. affine... 33 3 Pertumbuhan jumlah tunas dan tinggi tunas selama 7 minggu pada M. malabathricum... 34