1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Tanaman mawar berasal dari asia tengah dan menyebar ke

belahan bumi utara(crokett, 1974). Spesies mawar yang berasal

dari belahan bumi utara mencapai 200 spesies(Hasek,1980).

Menurut Sukarno dan Nampiah(1997), mawar termasuk kedalam

sub famili rosidae yang terdiri atas 125-200 spesies, 95 spesies

berasal dari Asia, 18 spesies berasal dari Amerika, dan sisanya

berasal dari Eropa Timur, sedangkan di Indonesia didatangkan

oleh pemerintah Belanda dari Eropa.

Poliploidi dengan kolkisin merupakan salah satu teknik peningkatan varian

genetic dan sekaligus digunakan sebagai salah satu metode pemuliaan tanaman

(Nasir, 2001 cit. Dinarti et al., 2006). Menurut Chahal and Gosal (2002),

poliploidi merupakan suatu proses penggandaan jumlah set kromosom sehingga

menghasilkan organisme yang mempunyai jumlah set kromosom berlipat (lebih

dari 2x).

Menurut Hetharie (2003), pemuliaan poliploidi dapat memperbaiki sifat

tanaman dan menambah kejaguran; tanaman poliploidi mempunyai penampilan

morfologi meliputi daun, bunga, batang, umbi lebih jagur atau vigor dibanding

tanaman diploid.

Berdasarkan uraian di atas, perlu dilakukan studi untuk mengkaji pengaruh

pemberian kolkisin terhadap penotipe dan jumlah kromosom tanaman mawar

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari pelaksanaan praktikum ini adalah untuk mengetahui

pengaruh pemberian kolkisin dengan berbagai konsentrasi terhadap tanaman

mawar dengan teknik induksi poliploid.

2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pemuliaan Tanaman

Pemuliaan tanaman merupakan kegiatan mengubah susuna genetic

individu maupun populasi tanaman untuk suatu tujuan tertentu. Kegiatan ini

didasarkan kepada gen sebagai unit pewarisan. Gen dapat diidentifikasi melalui

penampilan fenotip tanaman seperti tinggi atau pendek, warna bunga merah atau

putih, dan lain sebagainya (Hermiati, 2004).

Tujuan utama dari program pemuliaan tanaman adalah untuk

menghasilkan kultivar tanaman baru yang unggul untuk semua karakter biologi

atau karakter tertentu yang diinginkan dikaitkan dengan segi ekonomi dan

estetika.

Perluasan variabilitas genetik dalam pemuliaan tanaman merupakan

prinsip yang penting untuk memperoleh karakter-karakter yang diinginkan, baik

karakter morfologi, warna (tanaman, bunga, buah), hasil, kandungan protein dan

karakter-karakter lainnya yang memiliki nilai ekonomi, estetika, dan gizi yang

tinggi. Dengan variabilitas , genetic yang luas, maka seleksi melalui penampilan

fenotipiknya akan berjalan efektif. Memperluas variabilitas genetic bisa dibuat

pada beberapa spesies tanaman dengan memanipulasi jumlah maupun struktur

kromosomnya melalui beberapa teknik khusus, antara lain dengan teknik

poliploidi, mutasi, dan persilangan interspesifik (pada spesies yang berbeda)

(Hermiati, 2004).

2.2 Poliploidi

Perubahan jumlah kromosom menyediakan sumber keragaman genetic.

Perubahan ini terjadi dengan penambahan atau pengurangan kromosom-

kromosom utuh atau set kromosom lengkap (genom). Perubahan jumlah ini dapat

merubah sifat morfologis dan fisiologisnya. Perbedaan-perbedaan ini dapat

terlihat dalam variasi fenotipe dan dapat digunakan untuk mengidentifikasi

pengaruh dari masing-masing kromosom. Penambahan jumlah kromosom dari

3

beberapa tanaman mengubah sifat morfologis atu fisiologis yang penting bagi

manusia, misalnya kenaikan hasil gandum roti (6x).

Individu-individu dalam satu spesies umumnya jumlah kromosom sama,

tetapi spesies yang berbeda dalam satu genus sering mempunyai jumlah

kromosom berbeda.

Variasi dalam jumlah kromosom ada dua tipe, yaitu:

1. Euploid (variasi dalam seluruh kromosom), yang terdiri dari : monoploid,

diploid, dan poliploid.

2. Aneuploid ( variasi dalam salah satu set kromosom ), yang terdiri dari :

monosomik, disomik, nulisomik, dan polisomik.

Tanaman poliploid umumnya menunjukan kemampuan berkompetisi yang

lebih baik dibandingkan diploid. Hal ini ditunjukan dengan lebih luasnya daerah

penyebarannya, sehingga toleransinya lebih besar terhadap lingkungan yang

ekstrim. Tanaman poliploid lebih kekar daripada tanaman diploidnya, ukuran

tanaman lebih besar ( daun, batang, bunga, buah dan sel inti), kandungan protein

dan vitamin meningkat, tekanan osmotik berkurang dan masa vegetatif lebih

panjang.

Selain kelebihan-kelebihan terebut di atas, tanaman poliploid juga

memiliki beberapa kelemahan, diantaranya : (1) semi-sterilitas pada tanaman

poliploid dengan gamet yang tidak dapat hidup serta dijumpai adanya penurunan

hasil biji, (2) kemasakan lebih lambat dibandingkan dengan tipe yang

poliploidnya dengan tipe yang poliploidnya lebih rendah.

Di alam ini terdapat beberapa tanaman budidaya yang poliploid seperti

terigu, kapas, tembakau, tebu, pisang, ubi jalar, dll. Polipoid berperan dalam

penyediaan lemak, protein, dan karbohidrat dunia.

Poliploid secara umum diartikan sebagai individu yang mempunyai lebih

dari dua set kromosom (3x, 4x, 6x, dst), sedangkan pengertian lain adalah

individu atau populasi yang mempunyai materi genetik yang lebih banyak yang

tercermin pada peningkatan jumlah kromosom jika dibandingkan dengan

tetuanya. Pada Angiospermae 30% atau 35% spesies merupakan poliploid dan

hampir 75% Graminae merupakan poliploid.

4

Poliploid dapat berupa :

1. Autopoliploid, yaitu suatu organisme yang mempunyai lebih dari satu pasang

kromosom, pasangan benang kromosomnya homolog. Autopoliploid dapat

timbul dengan cara sbb:

a. Kegagalan mitosis selama megasporogenesis

b. “Non-disjungction” yaitu kegagalan kromosom untuk memisah pada

anaphase, sehingga gamet fungsional menerima dua set kromosom (sama

seperti somatik)

c. Mutasi somatic yaitu penggandaan jumah kromosom diikuti dengan

pembelahan mitosis dan pembentukan jaringan poliploid yang dapat

berkembang menjadi batang atau cabang poliploid.

d. Penggunaan colchicine (alkaloid dari Aulumn crocus, Cochicum

autumnale) pada titik tumbuh dari tanaman akan mencegah pembentukan

benang-benang gelondong dan mencegah pemisahan kromosom pada

anaphase mitosis menyebabkan penggandaan kromosom tanpa

pembentukan dinding sel (Gambar 1).

Gambar 1. Pengaruh Kolkisin pada Pembelahan Mitosis

(Sumber : Schulz-Schaeffer, Jurgen, 1980)

2. Allopoliploid, yaitu satu organisme yang mempunyai lebih dari satu pasanag

kromosom pada sel-sel somatisnya, dan pasangan kromosom ini terdiri dari

benang-benang kromosom yang tidak homolog.

5

Allopoliploid timbul di alam dari hibridisasi antara dua spesies atau genus,

menghasilkan keturunan yang steril karena ada beberapa kromosom yang tidak

mempunyai homolognya. Hal ini menyebabkan proses meiosis tidak normal dan

gamet tidak mampu hidup. Kadang–kadang terjadi penggandaan somatik dan

menghasilkan rangkaian kromosom yang dapat bermeiosis normal.

2.3 Teknik Induksi Poliploid

Induksi poliploid mempersingkat daur alami dari proses pembelahan inti.

Perlakuan kejutan suhu (rendah atau tinggi) dapat melipatgandakan jumlah

kromosom, pucuk yang keluar dari penyatuan batang bawah dan okulasi pada

sambungan, kadang-kadang poliploid, demikian pula dengan pucuk baru yang

keluar dari tanaman yang dipotong dari pucuknya. Induksi poliploid dengan

menggunakan kolkisin merupakan teknik yang paling efektif. Bahan ini mudah

digunakan karena larut dalam air dan memproduksi sel-sel poliploid yang sangat

tinggi pada beberapa spesies tanaman. Kolkisin dapat diaplikasikan dengan

berbagai cara, antara lain dengan menempelkan kapas yang sudah diberi kolkisin

pada mata tunas, perendaman bagian tumbuh-tumbuhan dan dialirkan perlahan-

lahan melalui tabung kecil yang ditancapkan terbalik pada bagian tanaman.

Teknik perendaman biji pada larutan kolkisin menyebabkan terbentuknya

tanaman baru dengan jumlah kromosom yang telah mengganda. Apabila kolkisin

ini diberikan pada mata tunas seperti pada bunga mawar, akan memperlihatkan

efek perubahan hanya pada cabang yang diberikan perlakuan, sedangkan bagian

tanaman yang lain akan tetap normal. Jumlah kromosom biasanya akan

mengganda dengan perlakuan kolkisin pada mata tunas.

Setiap spesies mempunyai tanggap yang berbeda terhadap konsentrasi

kolkisin yang digunakan dan lamanya perlakuan untuk mengubah komposisi

kromosom. Perlakuan kolkisin biasanya mengakibatkan perbedaan tingkat ploidi

dalam jaringan. Konsentrasi kolkisin, lama perendaman, vigor tanaman, genotype

dan kondisi pertumbuhan berperan penting di dalam keberhasilan perlakuan.

Beberapa karakter penting dipengaruhi oleh penggandaan kromosom, misalnya

ketahanan terhadap penyakit menjadi meningkat.

6

Konsentrasi kolkisin yang digunakan biasanya antara 0,001-0,1 persen.

Bagian tanaman yang diberi perlakuan dapat berupa biji, jaringan meristem atau

stek batang (ditempat pemotongan). Tidak semua bagian biji/tanaman yang diberi

perlakuan menghasilkan poliploid, sehingga harus dilakukan seleksi.

Pengamatan pada tanaman poliploid dapat dilakukan melalui dua teknik

pengamatan, yaitu melalui pengamatan fenotipik secara makroskopik dan secara

mikroskopik, yaitu pengamatan jumlah kromosom, bentuk dan besar stomata,

serta bentuk dan besar polen.

Selain itu, kriteria seleksi yang juga umum digunakan adalah:

1. Ukuran daun yang lebih besar

Luas daun

Ukuran stomatanya lebih besar 10%-30% secara linier (gambar 2). Pada

dikotil berdaun lebar, dalam hal ini diwakili oleh tanaman kedelai, stomata

tersebar secara acak. Pada monokotil, diwakili oleh jagung, dengan cirri

daun sempit memanjang, stomata tersusun dalam baris-baris teratur sejajar

dengan panjang daun (pada umumnya stomata lebih banyak terdapat pada

epidermis sebelah bawah daun daripada sebelah atas dan pada banyak

jenis tumbuhan, epidermis sebelah atas tidak terdapat stomata sama

sekali).

2. Ukuran polen yang lebih besar dibandingkan dengan diploidnya.

Gambar 2. Perbandingan stomata pada monokotil diploid (A), tetraploid (B) dan

oktaploid (C).

(Sumber : Schulz-Schaeffer, Jurgen, 1980)

A B C

7

2.4 Morfologi Bunga Mawar

Tanaman mawar berasal dari asia tengah dan menyebar ke

belahan bumi utara(crokett, 1974). Spesies mawar yang berasal

dari belahan bumi utara mencapai 200 spesies(Hasek,1980).

Menurut Sukarno dan Nampiah(1997), mawar termasuk kedalam

sub famili rosidae yang terdiri atas 125-200 spesies, 95 spesies

berasal dari Asia, 18 spesies berasal dari Amerika, dan sisanya

berasal dari Eropa Timur, sedangkan di Indonesia didatangkan

oleh pemerintah Belanda dari Eropa.

Jumlah kromosom dasar mawar adalah n=7, mawar

modern umumnya mempunyai jumlah kromosom 14 atau

28(Crokett, 1974), kurang dari 50% dari spesies yang ada adalah

diploid, tiga spesies triploid, 46 spesies tetraploid,24 spesies

pentaploid, 22 spesies hexaploid, dan 2 spesies oktaploid.

(Stewart,1969).

Mawar mempunyai dua daun majemuk dengan tiga, lima,

atau tujuh anak daun. Tiap anak daun tersusun berhadapan dan

tiap pasangan anakan daun duhubungkan oleh rachis. Tipe daun

merupakan tipe daun lengkap, yakni mempunyai helai daun,

tangkai daun, dan daun penumpu(Taylor, 1961). Letak daun

pada tangkai bunga adalah berselang dan pada setiap tangkai

daun terdapat titik tumbuh yang akan berkembang menjadi

cabang atau tunas bunga. Tanaman mawar berakar tunggang

dengan akar cabang seperti serat dan akar rambut yang

menyerupai benang. Bakal bunga terbungkus oleh kelopak

bunga(sepala) yang terdiri atas empat sepalum, umumnya

sepala tersebut berwarna hijau. (Kartapradja 1995).

Menurut Taylor(1961), bagian organ reproduktif pada

mawar adalah putik di bagian tengah dan benang sari di

sekelilingnya, keduanya terlindung didalam petal. Organ

8

reproduktif jantan terdiri atas kepala sari yang didalamnya

terdapat pollen dan tangkai sari, sedangkan organ reproduktif

betina terdiri atas stigma yang akan menangkap pollen, stilus

dengan tabung pollennya yang akan berkembang dan akan

membawa pollen untuk pembuahan sel telur dalam ovari.

Kedudukan benang sari sama tinggi atau lebih tinggi daripada

putik, dengan periode matangnya putik bersamaan dengan

matangnya benang sari, keadaan tersebut memungkinkan

mawar dapat menyerbuk sendiri(Darliah 1995).

BAB III

BAHAN DAN METODE

3.1 Alat

Adapun alat yang digunakan untuk kegiatan praktikum induksi poliploid

ini, diantaranya :

1. Cotton bud digunakan untuk mengambil dan mengaplikasikan larutan kolkisin

ke bakal tunas mawar.

2. Plastik Bening digunakan untuk isolasi tanaman yang telah diberi perlakuan.

3. Label digunakan untuk menandai tanaman yang diberi perlakuan dan tanaman

sebagai control.

4. Sarung tangan digunakan untuk menjaga supaya tidak terjadi kontak langsung

dengan larutan kolkisin.

5. Gunting digunakan untuk memangkas batang dan daun yang tidak dipakai.

3.2 Bahan

Adapun bahan tanaman yang digunakan sebagai objek praktikum (bahan

pengamatan) adalah tanaman mawar dari berbagai varietas yang berbeda. Induksi

poliploid dilakukan menggunakan larutan colchisine 0.05%, 0.15%, dan 0.1%.

3.3 Prosedur Kerja

Prosedur kerja dalam praktikum ini adalah melalui tahapan-tahapan

sebagai berikut:

9

1. Menyiapkan tanaman mawar yang akan diberi perlakuan dan tanaman mawar

yang akan dijadikan kontrol.

2. Memilih bakal tunas yang masih kecil pada ketiak antara batang dan tangkai

daun.

3. Memangkas batang dan daun yang tidak dipakai.

4. Memberikan label pada tanaman yang akan diberi perlakuan colchisine.

5. Mencelupkan kapas (cotton bud) ke dalam tiga konsentrasi larutan colchisine

yang berbeda masing-masing 0.05%, 0.15%, dan 0.1%.

6. Meletakkan masing-masing kapas jenuh colchisine tersebut tepat di atas bakal

tunas mawar yang telah dipilih.

7. Menutup tanaman yang sudah diberi perlakuan dengan kantong plastik bening,

kemudian bagian bawahnya diikat dengan tali rapia.

8. Tanaman mawar yang telah diberi perlakuan kolkisin dibiarkan selama 24

jam.

9. Membuka plastik dan mengambil kapas.

10. Mengamati tunas yang muncul dari bagian yang diberi perlakuan.

10

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan Praktikum

Kegiatan praktikum ini dilaksanakan pada hari Kamis, 27 April 2012 di

halaman samping Gedung Budidaya pukul 15.00 WIB. Alokasi waktu yang

diperlukan untuk praktikum ini adalah dua hari dengan ketentuan satu hari untuk

perlakuan pemberian kolkisin ke tanaman mawar, dan hari berikutnya untuk

melepas kapas yang telah diberi kolkisin dari bakal tunas mawar yang diberi

perlakuan. Selanjutnya, pengamatan dilakukan setiap dua minggu sekali.

4.2 Hasil Pengamatan

Tabel 1. Kondisi Tanaman Sebelum Perlakuan Kolkisin.

YOGI ANGGA DENNY RIYANTI YETI SUTRISNOTanaman 1 Tanaman 2 Tanaman 3 Tanaman 4 Tanaman 5 Tanaman 6

∑ daun 48 105 35 28 55 36∑ cabang 1 2 3 3 4 4

∑ duri 3 32 29 12 23 23∑ petal 5 5 5 5 5 5∑ sepal - - - 32 - -

Keterangan:

kontrol

perlakuan kolkisin 0.05%

perlakuan kolkisin 0.15%

perlakuan kolkisin 0.10%

Tabel 2. Kondisi Tanaman Setelah Perlakuan

11

YOGI ANGGA DENNY RIYANTI YETI SUTRISNOTanaman 1 Tanaman 2 Tanaman 3 Tanaman 4 Tanaman 5 Tanaman 6

∑ daun 48 105 35 5 3 5∑ cabang 1 2 3 3 4 4

∑ duri 3 32 29 2 - 2∑ petal 5 5 5 5 5 5∑ sepal - - - 32 - -

Keteranganwarna daun

sedikit keungu- unguan

Ukuran daun lebih kecil

dan terkena penyakit embun tepung

Warna daun lebih muda

(hijau muda) dan warna

batang lebih muda

perlakuan kolkisin 0.05%

perlakuan kolkisin 0.15%

perlakuan kolkisin 0.10%

Tabel 3. Gambar Tanaman Sebelum dan Setelah Perlakuan

12

Gambar Sebelum Perlakuan Gambar Setelah Perlakuan

Tanaman Kontrol 1

Tanaman Kontrol 2

Tanaman Kontrol 3

Tanaman Perlakuan Kolkisin 0,05%

13

Tanaman Perlakuan Kolkisin 0,10%

Tanaman Perlakuan Kolkisin 0,15%

4.3 Pembahasan Hasil Pengamatan

Pada praktikum ini, terdapat tiga perlakuan induksi poliplioid dengan

konsentrasi larutan kolkisin 0.05%, 0.1%, dan 0.15% terhadap tiga jenis mawar

yang berbeda. Sebagai pembanding, disiapkan pula tiga tanaman kontrol. Bagian

tanaman yang diberi perlakuan adalah bakal tunas yang masih kecil pada ketiak

antara batang dan tangkai daun. Cabang tempat mata tunas tersebut kemudian

dipangkas bagian cabang beserta daunnya yang tidak dipakai. Kolkisin

diaplikasikan dengan cara menempelkan kapas yang sudah diberi kolkisin pada

14

mata tunas selama 24 jam. Pengamatan dilakukan 2 minggu kemudian dan

parameter yang diamati adalah jumlah daun, warna daun, ukuran daun, dan

jumlah duri. Bunga tidak diamati dalam praktikum ini karena bagian tanaman

mawar yang diberi perlakuan belum menghasilkan bunga.

Pengamatan dilakukan pada cabang yang tumbuh dari mata tunas yang

diberi perlakuan kolkisin karena efek perubahan hanya akan terlihat pada cabang

yang diberi perlakuan dan jumlah kromosom biasanya akan mengganda dengan

perlakuan kolkisin pada mata tunas. Dari hasil pengamatan secara makroskopik

berdasarkan penampilan fenotipik tanamannya, terlihat bahwa setiap mawar yang

diberi perlakuan konsentrasi kolkisin yang berbeda menunjukkan respon dan

perubahan penampilan fenotip yang berbeda.

Tunas mawar tanaman 4 yang diberi perlakuan kolkisin 0.05%

menunjukkan perubahan pada ukuran daunnya yang lebih besar dan menurunnya

jumlah duri, sedangkan warna daun tidak mengalami perbedaan yang signifikan

dengan tanaman kontrolnya.

Tunas mawar tanaman 6 yang diberi perlakuan kolkisin 0.10%

menunjukkan perubahan pada warna daunnya yang lebih muda dan menurunnya

jumlah duri, sedangkan ukuran daunnya masih terlihat sama dengan tanaman

kontrol.

Tunas mawar tanaman 5 yang diberi perlakuan kolkisin 0.15%

menunjukkan perubahan pada ukuran daunnya yang lebih kecil, dan menurunnya

jumlah daun, sedangkan warna daun masih terlihat sama dengan kontrol.

Dari ketiga tanaman dengan perlakuan berbeda tersebut, teramati bahwa

perubahan yang sama terjadi pada jumlah duri. Semua tanaman mengalami

penurunan jumlah duri. Sedangkan parameter lain seperti ukuran dan warna daun

mengalami perubahan yang bervariasi. Dapat dikatakan bahwa ketiga tanaman

yang diberi perlakuan kolkisin ini mengalami penggandaan jumlah kromosom

menjadi poliploid karena adanya perubahan pada penampilan fenotip tanaman

yang jelas teramati.

15

Perbedaan perubahan penampilan fenotip diduga disebabkan karena

respon setiap spesies tanaman berbeda-beda terhadap konsentrasi kolkisin yang

diberikan dan lamanya perlakuan untuk mengubah komposisi kromosom. Selain

itu, konsentrasi kolkisin, lama perendaman, vigor tanaman, genotype dan kondisi

pertumbuhan berperan penting di dalam keberhasilan perlakuan.

BAB V

KESIMPULAN

Adapun yang dapat kami simpulkan dari hasil pengamatan dan praktikum

yang telah dilakukakan adalah sebagai berikut.

1. Perlakuan dengan kolkisin merubah genotip tanaman mawar pada berbagai

perlakuan, itu ditunjukkan dengan terjadinya perubahan fenotip tanaman

16

mawar yang sudah diberi kolkisin dengan tanaman mawar sebelum perlakuan

dan tanaman kontrol. Yang paling berbeda nyata adalah pada jumlah duri,

sebelum perlakuan semua tanaman memiliki duri yang banyak, namun setelah

perlakuan durinya menjadi sedikit, bahkan pada perlakuan 0.15 tidak memiliki

duri sama sekali.

2. Setiap perlakuan kolkisin, mendapatkan respon yang berbeda pada setiap

tanaman. Terlihat pada perubahan warna daun tanaman mawar yang pada

setiap perlakuannya mengakibatkan daun mawar berubah, dan berbeda pada

setiap perlakuan. Pada perlakuan 0.05 warna daun menjadi sedikit keungu –

unguan, pada perlakuan 0.10 warna daun menjadi lebih muda, dan pada

perlakuan 0.15 ukuran daun menjadi lebih kecil.

17

DAFTAR PUSTAKA

Crockett, J. 1974. Roses. Time life books: New york

Crowder, L. V. 1986. Genetika Tumbuhan. Gajah Mada University Press,

Yogyakarta.

Hermiati, Nani. 2004. Diktat Dasar Pemuliaan Tanaman. Bandung: Universitas

Padjadjaran.

Kartapradja, R. 1995. Botani dan Ekologi Mawar. Balai Penelitian Tanaman Hias.

Jakarta.

Schulz-Schaeffer, Jurgen. 1980. Cytogenetics-Plants, Animals, Humans.

Springer- Verlag, New York.

Strickberger, Monroe W. 1976. Genetics 2nd ed. Macmillan Publishing Co., Inc.,

New York.

Taylor, Norman. 1961. Taylors Encyclopedia of Gardening. Alburqueque. New

Mexico