Aplikasi /sotop don Rodio.fi. /996

ENKAPSULASI DAN DA Y A REGENERASI T ANAMAN NILAM KHIMERAPENGARUH RADIASI DAN KALUS

Endang Gati, Ika Mariska. daft Deliah Seswita

Balai Penelitian Tanaman Rempah dan Obat

ABSTRAK

ENKAPSULASI DAN DAY A REGENERASI T ANAMAN NILAM KHIMERA PENGARUH RADIASI DANKALUS. Keragaman genetik tanaman nilam (Pogoslemon cab/in Bent.) sampai saat ini masih sempit. Untuk memperluas ke-ragaman dilakukan radiasi pada kalus dengan umur yang berbeda (I, 6, 12 , 18 dan 24 bulan). Kalus diinduksi dari jaringandaun daD sumber bahan tanaman tersebut berasal dari kultur yang telah mengalami periode kultur i!LYj!r.:Q 24 bulan. Hasilradiasi 10 Gy pada kalus umur 6 bulan, diperoleh 2 tunas dengan struktur khimera. Hasil sementara menunjukkan kadarpatchouli alcohol dari kultur khimera relatif lebih tinggi daripada tanaman di lapangan. Untuk perbanyakan klonal strukturkhimera dilakukan dengan tara melalui enkapsulasi. Percobaan selanjutnya terdiri dari 2 tahap, yaitu tahap pertarna: matatunas dienkapsulasi selama 10 daD 20 hari dengan media encapsulasi (MS 1,3/4, daD 1/2) daD sodium alginat 3%. Pengerasandengan CaCI2 50 mM selama 30 menit. Tahap kedua: mata tunas dienkasulasi selama 10 daD 20 hari dengan media enkapsu-lasi sukrosa (0 daD 30 g/I) daD BA (0.1 dan 0.5 mg/l). Setelah enkapsulasi mata tunas ditumbuhkan pada media MS + BA 0.1mg/!. Pada tahap pertama rancangan yang digunakan RAt daD pada tahap kedua perlakuan disusun secara faktorial denganrancangan lingkungan acak lengkap. Hasil percobaan menunjukkan untuk masa enkapsulasi 10 hari perlakuan MS (1, 3/4,daD 1/2) tidak berpengaruh terhadap pertumbuhan tunas. Pada masa enkapsulasi 20 hari tunas paling cepat tumbuh hila dien-kapsulasi dengan media MS. Pada tahap kedua untuk masa enkapsulasi 10 hari jumlah daun paling banyak dari mediaenkapsulasi MS + 0,5 BA mg/!. Untuk masa enkapsulasi yang lebih lama (20 hari) interaksi an tara 0,1 BA mg/! + 30 sukrosa

g/! menghasilkan tunas yang paling cepat tumbuhnya.

ABSTRACT

ENCAPSULATION AND REGENERATION OF PATCHOULY CHIMERS FROM IRA-

DIA TED ~ALLUS. Genetic variability of patchouly (Pogostemon cab/in) was still low. The variability was increased byirradiating callus on different ages (1. 6. 12. 18 or 24 months). The induced callus was collected from plantlets. cultured inyj!!Q for 24 months. The 6 months calluses with lOGy radiation produced 2 shoots which showed chimeric structure. TheChimers produced higher patchouly alcohol than the plant from the field. The chimers were propagated through encapsula-tion. The experiment was carried out in two stage. firstly the buds were encapsulated for 10 and 20 days in a medium ofMS(1. 1/2 or 3/4) with sodium alginate 3 %. than the capsules were hardened with CaCI2 for 30 minutes at a concentration ofSO mM. In the second step. the buds were encapsulated for 10 and 20 day in sucrosa (0 and 30 g/I) and BA (0.1 and O.S mgiI). After encapsulation. the buds were than cultured in MS + BA O.S mg/l. The first experiment was designed as a fuUy random-ized, while the second was one arranged factorially in a fuUy randomized. Results showed the for encapsulation period of 10days. the concentration of MS media did not affect shoot formation. For the encapsulation period of 20 days the most rapidgrowth was found when the buds were encapsulated on MS medium. In the second experiment, for encapsulation period of 10days. the bud encapsulated with MS + BA O.S mg/l produced the largest number of leaves. For encapsulation period of 20days there was an interaction effect of BA and sucrose on the growth rate. The encapsulated bud. planted on the media con-taining BA (0.1 mg/l) + sucrose 30 g/I grew most rapidly.

PENDAHULUAN

Tanaman nilam (Pogostemon cab/in Benth.)meropakan salah satu tanaman penghasil minyak atsiriyang cukup besar kontribusinya bagi sumber devisa nega-ra. Lebih dari 40% devisa yang dih~silkan dari eksporminyak atsiri berasai dari minyak nilam (1). Minyak ni-lam banyak digunakan untuk industri parfum. kosmetika.dan lain-lain. Di samping itu. sebagai bahan pengikat un-tuk pewangi lainnya agar aromanya dapat bertahan lama.

Permasalahan yang dihadapi dalam budi dayafa-Daman nilam adalah masalah rendahnya produktifitastanaman, yaitu sekitar 2 ton daun kering/ha/tahun (2).dengan kadar minyaknya yang relatif masih rendah.Perbaikan tanaman secara konvensional sulit dilakukan

karena tanaman tersebut tidak berbunga. Untuk memecah-kan permasalahan tersebut dilakukan melalui kultur jaring-an dengan tara membuat keragaman somaklonal. Keraga-man somaklonal telah banyak dilaporkan daD telah dihasil-kan varietas barn dengan sifat yang menarik. Keragamansomaklonal dapat dicapai melalui rase tidak berdeferensiasiyang panjang. Mutasi yang diperoleh dapat ditingkatkanhila dikombinasikan dengan penggunaan mutagen antaralain melalui radiasi. Menurut ROEST (3), pemberian mu-tagen pada kalus menghasilkan mutan parsial (khimerik)yang dapat dipisahkan melalui kultur sel tunggal. Pernisa-ban tersebut diarahkan untuk mendapatkan mutan utubyang mempunyai nilai untuk perbaikan tanaman.

Pemanyakan tanaman secara massal pada saat inibanyak dilakukan melalui enkapsulasi terutama untuk

Aplikali /sotop don Radiali. 1996

embrio somatik. Selain itu, berguna untuk penyimpananpada peri ode tertentu daIam etisiensi penggunaan tempatdan kemudahan daIam pertukaran bahan tanaman.

Enkapsulasi pada awalnya banyak digunakan un-tuk embrio somatik dan sangat efektif sebagai benih sinte-tik daIam perbanyakan masal. Banyak laporan keberhasil-an enkapulasi embrio somatik sebagai benih sintetik baikpada tanaman herba maupun pada tanaman tahunan ber-kayo (4, S). Embrioid yang dienkapsulasi mempunyai ke-mampuan lebih tinggi membentuk struktur yang lebihlanjut dibandingkan yang tanpa dienkapsulasi (6, 7). Wa-laupun demikian pada beberapa tanaman terjadi penurunankemampuan misalnya pada tanaman Solanum melongenaL. (8) daD Rohinia pseudoacacia L. (9).

Menurut SmGETA DAN SA TO (6), penurunankemampuan tuni>uh ~njadi struktur yang lebih lanjut ke-mungkinan bergantung pada potensi jenis tanaman yangdipakai dan kekerasan dari alginate yang digunakan. Sam-pai saat ini penelitian mengenai pengaruh faktor-faktorfisik, fisiologik, dan biokemik terhadap perkembanganbenih sintetik belum banyak dilaporkan. Dengan demiki-an untuk menetapkan metode enkapsulasi yang terbaik,yaitu dengan melihat kemampuan daya tumbuh yang tinggikearah diferensiasi membentuk Rlantlet dari embrio soma-tik yang dienkapsulasi.

Pada saat ini perbanyakan benih sintetik melaluienkapsulasi selain pada embrio somatik juga pada tunasterminal dan tunas lateral (10, 11).

Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari ke-mungkinan pemakaian enkapsulasi daD pengaruhnyaterhadap mala tunas khimera tanaman nilam.

BAHAN DAN METODE

Tahap L Mata tunas struktur khimera ukuran :i2 mm dicampur dalam media MS (MURASillGE daDSKOOOG) + sukrosa 30 g/I yang mengandung sodium aI-ginat 3%. Kemudian dimasukkan dalam larutan CaCI2 50mM selama 30 menit.

Mata tunas yang sudah dienkapsulasi dicuci 3 xdengan akuades steril kemudian disimpan dalam botoldengan akuades steril.

Perlakuan yang diberikan adalah macam mediadasar (konsentrasi garam makro) : MS, MS 3/4 dan MS1/2. Rancangan yang digunakan Rancangan Acak Lengkap(RAL) dengan 25 ulangan.

Setelah enkapsulasi selama periode tertentu (10dan 20 hari) mata tunas dikeluarkan dari kapsul sodiumalginat dan ditanam pada media MS + sukrosa 30 g/I +BA 0.1 mg/I.

Parameter yang diamati jumlah tunas, ~jang tu-nas daD jumlah daun.

Tahap IL Mata tunas struktur khimera ukuran ~2 mol dicampur dalam media MS yang mengandung s0-dium alginat 3% kemudian dimasukkan dalam tarutaoCaCI:1 50 mM selama 30 meDii.

Mata tunas yang sudah dienkapsulasi dicuci 3 xdengan air akuades steril kemudian disimpan dalam bo-tot klLltur dengan akuades steril.

Perlakuan yang diberikan ada 2 faktor, yaitu su-krosa (0 dan 30 g/I) dan BA (0.1 dan 0.5 mg/I). Perlakuandisusun secara faktorial dalam rancangan lingkungan acaklengic:ap dengan 25 ulangan.

Setelah enkapsulasi selama periode tertentu (10dan 20 hari) mata tunas dikeluarkan dari kapsul sodiumalginat daD ditanam pada media MS + sukrosa 30 g/I +BA 0.1 mg/I.

Parameter yang diamati, yaitu jumlah tunas, ~-jang 'tunas, dan jumlah daun.

Semua mata tunas yang sudah dienkapsuiasi danyang sedang diregenerasi disimpan dalam ruangan yangmempunyai temperatur antara 24--26°C. Botol-ootol terse-but diletakkan pada rak kultur dan diberi cahaya denganintensitas cahaya sebesar 1000 lux selama 16 jam dalamsehari.

Penelitian dilaksanakan di laboratoriurn Biotek-nologi kultur jaringan Balai Penelitian Tanarnan Rempahdan ~t (BALITRO).

Eksplan yang digunakan untuk dienkapsulasiberupa mata tunas berukuran % 2 rom. Plantlet khimeradigunakan sebagai somber eksplan. Struktur khimera terse-but berasal dari tahapan kegiatan sebagai berikut: (a) Kul-tur nilam (Pogostemon cab/in Benth. Var. Tapak Tuan)yang sudah turnbuh disubkultur tunasnya setiap 2 bulansarnpai kultur mengalami periode kultur in ~ selama 2400lan; (b) Dati kulb1r yang berumur 24 00lan diambil daun-nya dan ditanam pada media untuk kalos, yaitu MS + 2,4-D 0.5 mg/l + BA 0.1 mg/l; (c) Kalus dengan umur yangberbeda I, 6, 12, 18, daD 24 bulan diiradiasi gammadengan dosis O. 10, 20. daD 30 Gy; dan (d) Setelah iradi-asi kalos disubkultur pada media regenerasi MS + BA 0.1

mg/l.

BASll.. DAN PEMBAHASAN

Tahap I. Perbedaan konsentrasi media dasar MSselanla masa enkapsulasi 10 hari nampaknya tidak berpe-nganlh baik terhadap panjang tunas, jumlah tunas, mau-punjumlah daUB (Tabell). Pada masa penyimpanan da1amCa alginate nampaknya mata tunas tidak melakukan pro-ses nletabolis yang tinggi, karena dengan konsentrasi ga-ram makro MS ditunmkan sampai In tidak mempenganJhipertumbuhan selanjutnya setelah enkapsulasi. Keadaantersebut dimungkinkankarena mata tunas meropakan tem-pat biosintesis auksin dan sitokinin serta dengan media per-tumbuhan mengandung 0,1 BA mg/l sudah dapat mensti-mulasi pertumbuhan seperti proses mitosis. Pertumbuhanmata tunas yang baik pada media BA 0.1 mg/l diperolehpula pada enkapsulasi embrio somatik tanaman Armora-cia lapathi/olia (6).

Dari sekitar 1200 botol daJam 1 botol muncul 2tunas khimera kelompok tunas. Dna tunas dengan penam-pakan khimera tersebut berasal dari perlakuan 6 bulan +lOGy. kemudian diisolasi dan diperbanyak secara kulturjaringan. Pada perbanyakan klonal tersebut mata tunasdiisolasi untuk dienkapsulasi.

Percobaan enkapsulasi terdiri dari 2 tahap yangberurutan.

_Aplikasi Isotop don Radiasi, 1996

Dengan demikian ditinjau daTi segi efisiensipemakaian media, maka MS 1/2 dapat dipakai untuk en-kapsulasi mala tunas nilam khimera selama 10 hari tanpamengurangi laju pertumbuhannya.

Perlakuan konsentrasi garam makro MS padamasa enkapsulasi yang lebih lama, yaitu 20 hari memberi-kan pengaruh yang sangat nyata terhadap panjang tunas(Tabel 2), tetapi tidak berpengaruh terhadap parameterlainnya, yaitu jumlah dan panjang daun.

Tunas paling cepat tumbuhnya hila dienkapsula-si pada media MS dan lebih lambat pada media MS 1/2dan 3/4. Nampaknya lebih lama masa enkapsulasi diper-lukan adanya konsentrasi garam makro yang tinggi. De-ngan pengenceran sampai dengan 1/2 ora, tunas tumbuh-nya lebih lambat. Diduga kandungan auksin dan sitokininalami yang ada pada mala tunas setelah 10 hari tidak men-cukupi bagi proses diferensiasi selanjutnya. Untuk itu,diperlukan adanya kandungan unsur makro yang lebih ting-gi terutama unsur NH4+ dan NO)- yang banyak dilaporkandapat menstimulasi biosintesis hormon dalam jaringan ta-Daman. Pada media MS, pemanjangan tunasnya berturut-turnt 2.5 kali dan 14 kali lebih cepat daripada MS 3/4dan MS 1/2.

Tabap II. Perlakuan komposisi media antara su-krosa (0 clan 30 g/l) dengan BA (0.1 dan 0.5 mg/l) padamasa enkapsulasi 10 hari tidakberpe ngaruh terhadap jum-lab tunas dan panjang tunas, tetapi berpengamb sangatnyata terhadap jumlab daUD (Tabel 3). Dengan dan tidakadanya sukrosa pada media dengan BA (0.1 dan 0.5 mgiI) tidak mempengaruhi proses diferensiasi membentuk tu-nas setelab enkapsulasi. Proses metabolisma daIam masaenkapsulasi dituronkan sehingga pembentukan tunas barudan pemanjangannya bergantung pada pertunasan setelabenkapsulasi.

Untuk parameter jumlab daUD pada masa enkap-suIasi 10 hari dipengambi konsentrasi zat pengatur tum-huh. Media enkapsulasi dengan BA 0.5 mg/l membentukdaUD yang lebih banyak, yaitu 4.1 sangat nyata berbedadengan BA 0.1 mg/l. Penggunaan BA 0.5 mg/l pada me-dia enkapsulasi telab pula dilakukan oleb SillGETA danSA TO (6) pada struktur embrioid tanaman Armoracialapathifolia.

Tabel 3. Pertumbuhan mata tunas pada media dengan BA0.1 mg/l pada perlakuan media dasar selamamasa enkapsulasi 10 han

Tabel Pertumbuhan mala tunas pada media + BA 0.1mg/l pada perlakuan media dasar selarna masa en-kapsulasi 10 hari

Perlakuan BA (mg/I)pada masa enkapsulasi

Rata-ratajumlah daun

BAO.5BA 0.1

4.1 .2.3 bPerlakuan pada

enkapsulasi

Keterangan: angka yang diikuti oleh huruf yang sarnapada sam kolom tidak berbOOa nyata pada ujiDMRT taraf 1%.MS

MS3/4MSI/2

I"I"I"

38

28

28

2.4'2.0'2.0'

Keterangan: Angka yang diikuti oleh huruf yang sarnapada kolom yang sarna tidak berbeda nyatapada uji DMRT taraf 1 % .

Pada masa enkapsulasi 20 hari terdapat pengarnhinteraksi antara sukrosa dengan BA terhasap panjang tu-nas (TabeI4). Pada parameter lainnya, yaitu panjang daundan jwnlah tunas tidak ada pengarnh baik dari faktor tung-gal maupun interaksinya.

Interaksi antara BA O. I mg/I dengan sukrosa 30g/I mempunyai tunas terpanjang yang sangat berbeda nya-ta dengan basil interaksi lainnya. Pada wnwnnya tanpaadanya sukrosa memberikan basil yang lebih rendah wa-laupun dikombinasikan dengan BA (0.1 daD 0.5 mg/I).Sukrosa pada kultur jaringan diberikan terutama sebagaiswnber energi yang diperlukan bagi proses anabolisme dankatabolisme. Sukrosa akan dirombak menjadi asetil koen-zim A yang merupakan kunci perombakan bagi pemben-tukan fraksi organik molekul rendah. Fraksi organik terse-but diperlukan bagi penyusunan struktur sel dan reaksienzimatik. Dengau adanya BA 0.1 mg/I akan lebih memacuproses metabolisme terutama pembentukan sel-sel barn.Dengan demikian enkapsulasi selama 20 hari tidak me-ngurangi daya tumbuh mala tunas bahkan pada kombina-si sukrosa 30 g/I dan BA 0.1 mg/I dapat memacu prosesdiferensiasi sel kearah pembentukan Dlantlet. Hal yangsarna dengan penelitian DAlTA daD PUTRYKUS (7),pada tanaman wortel, SillGETA DAN SA TO (6), padatanaman horse radish dan banyak tanarnan lainnya bahwa

Penggunaan MS untuk enkapsulasi struktur em-brioid, mata tunas, ataupun protoplast telah banyak mem-berikan keberhasilan pada banyak tanaman (6, II, 12).

MSMS 3/4MS 1/2

8.4.3.2 b

0.6 b

Keterangan : Angka yang diikuti oleh huruf yang sarna padasatu kolom tidak berbeda nyata pada ujiDMRT taraf 1%.

Aplikasi lsotop don Radiasi. J 996

enkapsulasi dapat mempercepat pertumbuhan dan prosespembahan embrioid menjadi stmktur yang lebih Ian jut.

Tabel 4. Pengaroh interaksi sukrosa dan BA dalam mediaenkapsulasi 20 hari terhadap pertumbuhan malatunas pada media BA 0.1 mg/l.

2. WAHID, P., LAKSMANAHARDJA, M.P., MUL-YONO, E, dan RUSLI, S., "Masalah pembudi-dayaan tanaman nilam, serai wangi, dan cengkeh",Prosiding Diskusi Atsiri., Balitro, 3--4 Maret. Cian-jur- Bogor (1986).

3. ROEST, S.. Vegetative propagation in vitro and its sig-nificance in mutation breeding., Acta Hort.~(1977) 349.

Perlakuanpada enkapsulasi

(mg/l)

Panjang tunas(mm)

SukrosaBA

Og0.10.530 g0.10.5

1.6 b

2.8b

4. REDENBAUGH, K.B., PAASCH, J., NICHOL, M.,KOSSLER, VISS, P., and WALKER, K., Somat-ic seed encapsulation of asexual plant embrgos, Bio-technology .4 (1987) 797.

5. BAPAT. V.A., MINAL, M.M., and RAO, P.S., Prop-agation of Morius indica L. (Mulberry) by encap-sulate shoot buds, Plant Cell Rep. 6 (1987) 393.Sukrosa

BA 8.4'3.0b 6. SffiGETA, J. and SATO, K., Plant regeneration and

encapsulation of somatic embrgos of horse radish,Plant Science 1Qf. (1994) 109.

Keterangan: angka yang diikuti oleh humf yang sarna tidakberbeda nyata pada uji DMRT taraf 1%.

KESIMPULAN

Pada masa enkapsulasi 10 bari perlakuan MS (1,3/4, dan 1/2) tidak berpengaruh pada pertumbuhan tunasselajutnya, tetapi untuk masa enkapsulasi yang lebih lama(20 hari) tunas dalam media BA 0.1 mg/llebih cepat tum-buh hila dienkapsulasi pada media MS.

Pada percobaan tahap selanjutnya, media dalamenkapsulasi 10 hari, yaitu MS + BA 0.5 mg/l mempunyaidaun lebih paling banyak dan untuk masa enkapsuiasi yanglebih lama (20 bari) tunas dalam media BA 0.1 mgil pa-ling cepat tumbuh bila dienkapsulasi pada media dengansukrosa 30 g/l + BA 0.1 mgil

7. DATTA, S., and POTRYKUS, I., Artificial seeds inbarley: encapsulation of microspore-derived embry-os, Theor. Appl. Genet. 11 (1989) 820.

8. RAO,.P. V., and SINGH, B., Plant regeneration fromencapsulated somatic embrgos of hibrid Solanummelongena.L., Plant-Cell Rep. lQ (1991) 7.

9. ARRILAGA, L., TOBOlSKI, J.J., and MERKlE, S.A.,Advances in somatic embryogenesis and plant pro-duction of black locust (Robinia p."eudo acacia L.).,Plant Cell Report 13 (1994) 171.

10. GRANAPTHI, T.R., SUPRASANNA, P., BAPAT,V.A., and RAO, P.S., Propagation of banana en-capsulated shoot tips, Plant Cell Rep. 11 (1992) 571.

II. GRANAPTHI, T.R., BAPAT, V.A., andRAO, P.S., m.YiJ!Q development of encapsulated shoot tips of Car-damon, Biotechnol. Tech. (Abstr). ~ (1994) 239.

12. GILL, R., SENARAlliA, T., and SAXENA, P.K..,Thidiazuron induced somatik embryogenesis en-hances viability of hydrogel encapsulated somaticembrygos of geranium, J. Plant Physiol. Q (1994)726.

DAFTAR PUSTAKA

I. BPS, Statistik Indonesia, Biro Pusat Statistik, Jakarta(1988).

DISKUSI

ENDANG GATI LESTARIMARIA LINA ROSILA W A TI

Untuk biakan nilam yang diradiasi dan yang tidakdiradiasi, waktu penyimpanan daD media untuk penyim-panan tidak akan berbeda. apabila laju pertunasan sebelurndienkapsulasi memang sama.

Apakah ada perbedaan yang bermakna inkapsu-Ian untuk daya regeranasi bila khimera yang diiradaisi 10Gy dengan yang tidak diiradiasi, baik daTi waktu penyim-panan dengan macam media yang digunakan?