tinjauan pustaka - Universitas Sumatera Utara

TINJAUAN PUSTAKA
Botani Tanaman
Tanaman
kacang
tanah
dapat
diklasifikasikan
sebagai
berikut
Kingdom: Plantae, Divisio: Spermatophyta, Subdivisio: Angiospermae, Class:
Dicotyledoneae, Ordo: Rosales, Famili: Leguminosea, Genus: Arachis, Species:
Arachis hypogaea L. (Deptan, 2006).
Sebagian besar tanaman yang dibudidayakan adalah tanaman tetraploid.
Ada dua bentuk tanaman utama, yaitu tipe menjalar dengan pertumbuhan merayap
atau
menyebar
dan
tipe
semak
dengan
pertumbuhan
agak
lebih
tegak dan kurang menyebar (Tindal, 1983).
Kacang tanah mempunyai daun majemuk bersirip genap. Setiap helai daun
terdiri dari empat helai anak daun. Permukaan daunnya sedikit berbulu, berfungsi
sebagai penahan dan penyimpan debu dan obat semprotan. Sedangkan gerakan
nyetittropic merupakan aktifitas daun sebagai persiapan diri untuk dapat menyerap
cahaya matahari sebanyak-banyaknya. Daun mulai gugur pada akhir masa
pertumbuhan dan dimulai dari bawah. Selain berhubungan dengan umur, gugur
daun ada hubungannya dengan faktor penyakit (Asiamaya, 2000).
Batangnya berbentuk bulat terdapat bulu dan komposisi ruas pendek.
Batang utama pada tipe tegak tingginya 30 cm dengan sejumlah cabang lateral
dan pada tipe menjalar tinggi batangnya mencapai 20 cm. Cabang lateral dekat
dengan tanah dan menyebar (Weiss, 1983).
Universitas Sumatera Utara
Kacang tanah mepunyai susunan perakaran sebagai berikut : yang pertama
adalah akar tunggang. Akar ini mempunyai akar-akar cabang yang lurus. Akar
cabang mempunyai akar-akar yang bersifat sementara dan berfungsi sebagai alat
penghisap. Kacang tanah memiliki akar serabut yang tumbuh ke bawah sepanjang
+ 20 cm. Selain itu, tanaman ini memiliki akar-akar lateral (cabang) yang tumbuh
ke samping sepanjang 5-25 cm. Pada akar lateral terdapat akar serabut, fungsinya
untuk menghisap air dan unsur hara. Pada akar lateral terdapat bintil akar (nodule)
yang mengandung bakteri rhizobium, kegunaannya pengikat zat nitrogen di udara
(Deptan, 2006).
Bunga kacang tanah tunggal, terletak di ketiak daun, tabung kelopak
berbentuk lansel,
mahkota berbentuk kupu-kupu dan berwarna kuning
(http://id.wikipedia.org/wiki/kacang).
Bunga kacang tanah mulai muncul dari ketiak daun pada bagian bawah
yang berumur antara 4-5 minggu dan berlangsung hingga umur 80 hari setelah
tanam. Bunga berbentuk kupu-kupu (papilionaceus), berukuran kecil dan terdiri
atas lima daun tajuk. Dua di antara daun tajuk tersebut bersatu seperti perahu.
Disebelah atas terdapat sehelai daun tajuk yang paling lebar yang dinamakan
bendera (vexillum), sementara di kanan dan kiri terdapat dua tajuk daun yang
disebut sayap (ala). Setiap bunga bertangkai berwarna putih. Tangkai bunga
adalah sebenarnya tabung kelopak. Mahkota bunga berwarna kuning atau kuning
kemerah-merahan. Bendera dari mahkota bunga bergaris-garis merah pada
pangkalnya (Pitojo, 2005).
Buah kacang tanah disebut polong. Polongnya terbentuk setelah terjadi
pembuahan. Buah kacang tanah berada didalam tanah setelah terjadi pembuahan
Universitas Sumatera Utara
bakal buah tumbuh memanjang dan nantinya akan menjadi polong. Mula-mula
ujung ginofor yang runcing mengarah ke atas, kemudian tumbuh mengarah ke
bawah dan selanjutnya masuk ke dalam tanah sedalam 1-5 cm. Pada waktu
menembus tanah, pertumbuhan memanjang ginofor terhenti. Panjang ginofor ada
yang mencapai 18 cm. Tempat berhentinya ginofor masuk ke dalam tanah
tersebut menjadi tempat buah kacang tanah. Ginofor yang terbentuk di cabang
bagian atas dan tidak masuk ke dalam tanah akan gagal membentuk polong
(Deptan, 2006).
Warna biji kacang tanah bermacam-macam ada yang putih, merah, ungu
dan kusumba. Kacang tanah yang paling baik adalah yang berwarna kusumba
(Suprapto, 2002).
Syarat Tumbuh
Iklim
Suhu optimum untuk pertumbuhan kacang tanah berkisar 250-300C,
di bawah suhu 250C perkembangan akan terhambat dan suhu diatas 35oC
berpengaruh terhadap produksi bunga (Weiss, 1983).
Curah hujan yang sesuai untuk tanaman kacang tanah antara 800-1.300
mm/tahun. Hujan yang terlalu keras akan mengakibatkan rontok dan bunga tidak
terserbuki oleh lebah. Selain itu, hujan yang terus menerus akan mengakibatkan
kelembapan di sekitar pertanaman kacang tanah (Yufdi,M dkk, 2006).
Di Indonesia kacang tanah cocok ditanam di dataran rendah yang
ketinggianya di bawah 500 meter di atas permukaan laut. Iklim yang dibutuhkan
Universitas Sumatera Utara
tanaman kacang tanah adalah bersuhu tinggi antara 250-320C. Sedikit lembab
(rH 65%-75%). Curah hujan 800-1300mm per tahun dan tempat terbuka
(http://warintek. Bantul.go.id/web.php?mod=basisdata&kat=1&sub=2&file=35).
Faktor iklim yang berpengaruh adalah cahaya. Kacang tanah merupakan
tanaman C3, sedangkan cahaya mempengaruhi fotosintesis dan respirasi. Kacang
tanah termasuk tanaman hari pendek, sedangkan pembungaan tidak tergantung
pada fotoperiode. Sehingga terbukanya bunga dan jumlah bunga yang terbentuk
sangat tergantung pada cahaya. Intensitas cahaya yang rendah pada saat
pembentukan ginofora akan mengurangi jumlah ginofor. Disamping itu rendahnya
intensitas penyinaran pada masa pengisian polong akan menurunkan jumlah dan
berat polong serta akan menambah jumlah polong hampa (Adisarwanto, 2003).
Tanah
Kacang tanah lebih menghendaki jenis tanah lempung berpasir.
Kemasaman (pH) tanah optimal adalah 6,5-7,0. apabila pH tanah lebih besar dari
7,0 maka daun berwarna kuning akibat kekurangan suatu unsur hara
(N, S, Fe, Mn) dan sering kali timbul bercak hitam pada polong. Kacang tanah
memberikan hasil terbaik jika ditanam pada tanah yang remah dan berdrainase
baik, terutama tanah berpasir. Tanah bertekstur ringan memudahkan penembusan
dan perkembangan polong, yang biasanya terjadi di bawah permukaan tanah.
Ketersediaan kalsium tanah sangat diperlukan agar biji dapat tumbuh dengan
baik (Rubatzky dan Yamaguchi, 1998).
Universitas Sumatera Utara
Ketinggian tempat yang baik dan ideal untuk tanaman kacang tanah adalah
pada ketinggian antara 500 m dpl. Jenis kacang tanah tertentu dapat ditanam pada
ketinggian tempat tertentu untuk dapat tumbuh optimal (Yufdi, M dkk, 2006).
Mutasi Buatan
Mutasi adalah perubahan susunan atau kontruksi dari gen maupun
kromosom suatu individu tanaman, sehingga memperlihatkan penyimpangan
(perubahan) dari individu asalnya dan bersifat baka (turun temurun). Mutasi dapat
terjadi secara alamiah tetapi frekuensinya sangat rendah yaitu 10 pada setiap
generasi. Untuk mempercepat terjadinya mutasi dapat dilakukan secara buatan
dengan memberika perlakuan-perlakuan sehingga terjadi mutasi (induced
mutation). Mutasi pada tanaman dapat menyebabkan perubahan-perubahan pada
bagian-bagian tanaman baik bentuk maupun warnanya juga perubahan pada sifatsifat lainnya. Tanaman hasil mutasi dinamakan mutan, sedangkan generasinya
bisa dinyatakan M1, M2 dan seterusnya (Herawati dan Ridwan, 2000).
Dalam bidang pemuliaan tanaman, teknik mutasi dapat meningkatkan
keragaman genetik tanaman memungkinkan pemuliaan melakukan seleksi
genotipe tanaman sesuai dengan tujuan pemuliaan yang dikehendaki. Mutasi
induksi dapat dilakukan pada tanaman dengan perlakuan bahan mutagen tertentu
terhadap organ tanaman seperti biji, stek batang, serbuk sari, akar, rizoma. Media
ukur jaringan dan sebagainya (BATAN, 2006).
Pemuliaan mutasi adalah mutasi buatan untuk mendapatkan varietas
tanaman yang unggul. Istilah “pemuliaan mutasi” kadan-kadang digunakan untuk
menunjukkan pemakaian mutagen oleh pemulia tanaman dalam usahanya untuk
Universitas Sumatera Utara
menciptakan keragaman dari mutasi buatan. Ini berlawanan dengan pemuliaan
konvensional dimana pemulia tanaman bergantung pada keragaman alami dan
keuntungannya diperoleh dari rekombinasi gen, kadang-kadang dibantu dengan
hibridisai (Crowder, 1997).
Teknik mutasi buatan merupakan usaha merubah susunan atau jumlah
materi genetik/ DNA dengan menggunakan radiasi sinar radio aktif (sinar x,
alpha, beta dan gamma) atau denga senyawa (kolkhisin). Teknik mutasi dengan
sinar gamma biasanya ditujukan untuk menghasilkan biji-biji tanaman padi dan
palawija, agar berumur pendek (cepat dipanen), hasilnya banyak dan tahan
terhadap serangan hama wereng. Selain itu terdapat teknik mutasi buatan lainnya
yakni teknik perendaman biji-biji tanaman perkebunan dan pertanian dalam
senyawa kolkhisin, senyawa ini menyebabkan tanaman mempunyai buah yang
besar dan tidak berbiji, misalnya buah semangka, pepaya, jeruk dan anggur tanpa
biji (e-dukasinet, 2006).
Pada tanaman budidaya yang berperoduksi secara seksual, perlakuan
terhadap biji merupakan cara paling umum digunakan untuk induksi mutasi.
Sistem lain yang biasa ialah perlakuan terhadap semai yang masih muda. Mutasi
yang terjadi pada sel yang bertanggung jawab terhadap satu bagian tanaman akan
menghasilkan kimera mutan, karena dua bagian yang berdekatan pada jaringan
tersebut
mempunyai genotipe berbeda. Mutasi harus terjadi pada jaringan
meristem yang ditimbulkan pada sel-sel reproduksi jika ingin diwariskan kepada
keturunan secar seksual. Penggabungan kimera terjadi bila jaringan tanaman yang
ada dan tanaman keturunan (Welsh, 1991).
Universitas Sumatera Utara
Kecepatan mutasi bervariasi sesuai dengan dosis mutagen. Makin tinggi
dosis mutagen, makin sering terjadi mutasi dan makin sering terjadi pemunculan
kromosom-kromosom dan kematian gen yang tidak diharapkan. Dosis yang
dianggap efektif ialah yang hanya menyebabkan kematian 50% dari populasi yang
mendapat perlakuan. Dosis ini di sebut dosis letal 50% atau LD 50
(50% lethal dose) (Welsh, 1991).
Kromosom dapat mengalami perubahan susunan atau jumlah bahan
genetiknya, yang mengakibatkan adanya perubahan fenotip, perubahan gen-gen
yang berangkai, dan perubahan nisbah yang diharapkan dalam keturunan.
Peristiwa ini dinamakan aberasi kromosom (Suryo, 1995).
Mutagen Kolkhisin
Kolkhisin (C22H25O6N) merupakan suatu alkoloid yang berasal dari umbi
dan biji Autumn crocus (Colchicum autumnale Linn) yang termasuk dalam famili
Liliaceae. Nama Colchicum diambil dari nama Colchis, ialah seorang raja yang
menguasai daerah di tepi Laut Hitam, karena di daerah itulah ditemukan banyak
sekali tanaman tersebut. Tanaman yang berbunga dalam musim gugur ini banyak
diperlihatkan bunga-bunganya saja diatas permukaan tanah. Dalam musim semi
tanaman ini memiliki daun, buah dan biji (Suryo, 1995).
Kolkhisin bersifat racun, yang terutama pada tumbuhan memperlihatkan
pengaruhnya pada nukleus yang sedang membelah. Kolkhisin diperdagangkan
dalam bentuk serbuk halus berwarna putih. Senyawa ini memiliki sifat mudah
larut dalam air dan digunakan dalam konsentrasi rendah (Suryo, 1995).
Universitas Sumatera Utara
Kolkhisin merupakan salah satu reagen untuk mutasi yang menyebabkan
terjadinya poliploid dimana organisme memiliki tiga set atau lebih kromosom
dalam sel-selnya, sedangkan sifat umum dari tanaman poliploid adalah menjadi
lebih kekar, bagian tanaman lebih besar sehingga nantinya sifat-sifat yang kurang
baik nantinya menjadi lebih baik, selain itu kolkhisin juga dapat merubah susunan
protein, vitamin, karbohidrat (Sulistianingsih, 2006).
Biji tanaman kacang hijau kultivar wallet yang direndam selama 24 jam
dalam karutan kolkhisin dengan konsentrasi 0,000%, 0,001%, 0,002%, 0,003%,
0,004%, dan 0,005% memberikan karakter bobot 100 biji dan bobot biji per
tanaman terbaik pada konsentarasi 0,004% dapat memperbesar ukuran biji dan
meningkatkan bobot biji per tanaman kacang hijau kultivar tersebut (Tien, 1987).
Sel-sel tumbuhan umumnya tahan terhadap konsentarasi larutan
kolkhisin yang relatif kuat. Substansi kolkhisin cepat mengadakan difusi kedalam
jaringan tanaman dan kemudian disebarluaskan ke berbagai bagian tubuh tanaman
melalui
jaringan
pengangkut.
Berbagai
percobaan
menunjukkan
bahwa
penggunaan kolkisin agak kuat dan dalam waktu singkat memberikan hasil yang
lebih baik dari pada kebalikannya. Oleh karena itu konsentarasi 0,2% sering
dipakai. Namun demikian perlu dicari konsentrasi optimum yang dapat
menghasilkan persentase yang paling tinggi dari sel-sel yang mengalami
perubahan poliploid (Suryo, 1995).
Dalam menggunaan kolkhisin, hal yang sering menjadi hambatan adalah
sering sekali tidak diketahui saat sel-sel tanaman secara simultan mengalami
mitosis pada waktu yang sama karena sedang aktif membelah. Bila saat mitosis
pada setiap jenis tanaman diketahui, maka perlakuan dengan kolkhisin akan lebih
Universitas Sumatera Utara
efektif. Hal inilah yang merupakan salah satu penyebab mengapa pada beberapa
percobaan lama perendaman tidak memberikan perbedaan nyata terhadap berat
buah yang diamati. Sedangkan konsentrai kolkhisin lebih memerikan perbedaan
yang nyata terhadap berbagai parameter pengamatan (Nasir, 2002).
Kolkhisin dapat merubah jumlah kromosom dalam sel. Hal ini tampak
pada perubahan jumlah kromosom yang amat banyak pada tanaman yang
mendapat
perlakuan
dibandingkan
waktu
perendaman
dengan
konsentrasi
kolkhisin
dengan jumlah kromosom pada tanaman kontrol. Pemberian
kolkisin pada tanaman memperlihatkan pengaruhnya pada nukleus yang sedang
membelah. Proses mitosis mengalami modifikasi dimana tidak terbetuk benang
spindel, sehinggga kromosom-kromosom tetap tinggal berserakan dalam
sitoplasma. Pada setadium ini kromosom-kromosom memperlihatkan gambaran
seperti tanda silang. Akan tetapi kromosom-kromosom dapat memisahkan diri
pada sentromernya dan dimulailah anafase. Selanjutnya terbentuklah dinding
nukleus sehingga nukleus restitusi (nukleus perbaikan) mengandung jumlah
kromosom lipat dua. Apabila pengaruh kolkhisin telah menghambur, sel poliploid
yang baru ini dapat mementuk spindel pada kedua kutubnya, dan membentuk
nukleus anakan poliploid seperti pada telofase dari mitosis bisasanya
(Suryo, 1995).
Setiap spesies memiliki jumlah kromosom yang khas. Sebagian besar
organisme berderajat tinggi memiliki jumlah kromosom yang bersifat diploid.
Variasi jumlah set kromsom (ploidi) sering ditemukan di alam. Pada keadaan
normal materi genetik setiap makhluk hidup stabil (tidak berubah-ubah), akan
tetapi karena ada pengaruh luar atau dari dalam sel itu sendiri dapat terjadi
Universitas Sumatera Utara
perubahan. Perubahan materi genetik karena pengaruh dari dalam sel merupakan
ciri benda hidup yang membedakannya dengan benda mati, yakni dapat
melakukan mutasi
dan menjaga keanekaragaman hayati. Perubahan materi
genetik karena pengaruh dari luar sel dapat disebabkan oleh bahan kimia maupun
radiasi (Pai, 1992).
Pemuliaan Poliploid
Salah satu program pemuliaan tanaman yang dapat digunakan untuk
mendapatkan kultivar atau varietas unggul adalah banyak dilakukan dengan teknik
pemuliaan mutasi. Penggunaan teknik mutasi dalam program pemuliaan tanaman
dilakukan untuk mendapatkan tanaman poliploid. Poliploid dapat menghasilkan
perubahan-perubahan hebat pada perbandingan genetik. Pada poliploidi terjadi
penggandaan set kromosom. Perbandingan ini mungkin dapat terjadi karena
adanya lokus yang diperbanyak pula, seperti terbukti dengan terjadinya kasus
alopoliploid segmental (Welsh,1991).
Poliploid adalah keadaan sel yang memiliki lebih dari dua genom dasar
(3x, 4x, 5x dan seterusnya), ditemukan banyak pada kingdom tanaman. Poliploid
dapat berisikan dua atau lebih pasang genom dengan segmen kromosom yang
homolog, keseluruhan kromsom homolog atau keseluruhan kromosom tidak
homolog. Perbedaan satu dengan yang lain pada sejumlah gen atau segmen
kromosom yang menyebabkan sterilitas sebagian atau selurhnya (Hetharie, 2003).
Secara alami poliploid sering lebih besar penampakan morfologi dari
spesies diploid seperti permukaan daun lebih luas, organ bunga lebih besar, batang
lebih besar dan tanaman lebih tinggi. Fenomena ini diistilahkan sebagai gigas atau
Universitas Sumatera Utara
jagur. Populasi poliploid mempunyai kemampuan berkompetisi lebih baik
dibanding moyang diploid ditunjukkan dengan daerah penyebarannya yang luas
(Hetharie, 2003).
Poliploidisasi dapat diperoleh melalui pemberian kolkhisin. Kolkhisin
berpengaruh menghentikan aktifitas benang-benang pengikat kromosom (spindel)
sehinga kromosom yang telah membelah tidak memisahkan diri dalam anafase
baik pada pembelahan sel tumbuhan maupun hewan. Dengan terhentinya proses
pemisahan dalam metafase mengakibatkan jumlah kromosom dalam suatu sel
menjadi berganda. Perlakuan kolkhisin dalam waktu yang makin lama bisa
menghasilkan pertambahan genom sebagai suatu deret ukur seperti 4n, 8n, 16n
dan seterusnya (Ajijah, N dan Nurliani Bermawie 2003).
Perubahan jumlah kromosom disebabkan pemberian konsentrasi kolkhisin
dengan konsentrasi kritis dapat mencegah terbentuknya benang mirotubula dari
gelondong inti sehingga pemisahan kromosom yang menandai perpindahan dari
tahap metafase ke anafase tidak berlangsung dan menyebabkan penggandaan
kromosom tanpa penggandaan dinding sel (Suryo, 1995).
Gelondong pembelahan (sepindel) sebagai apparatus mitosis, tersusun
dari mikrotubula dalam bentuk duble. Duble mikrotubula tersusun dari dua buah
mikrotubula single, sedangkan mikrotubula single tersususn dari protofilamen.
Protofilamen merupakan polimer dari dimer proteintubulin a dan b. Kerja
kolkhisin pada dasarnya adalah menghambat pembentukan mikrotubula.
Kolkhisin akan berikatan dengan dimer tubulin a dan b, sehingga tidak terbentuk
protofilamen. Dengan tidak terbentuknya protifilamen maka tidak terbentuk
mikrotubula singel dan mikrotubula duble yang berakibat tidak terbentuknya
Universitas Sumatera Utara
gelondong pembelahan. Dengan terhambatnya pembentukan spindel pembelahan,
maka kromosom yang sudah dalam keadaan mengganda tidak dibagi kearah
berlawanan (Albert et al., 1991).
Secara sitologis dengan menggunakan mikroskop kromosom akan
diamati pada saat pembelahan sel secara mitosis dari fase metafase ke anafase,
dimana kromosom ditarik oleh benang spindel ke kedua kutubnya dari bidang
equator dibagian tengah akan terlihat pecahan-pecahan kromosom dan kromosom
yang tertinggal sebagai jembatan (bridge) (Herawati dan Ridwan, 2000).
Penelitian permadi et al., (1991) tentang cara pembelahan umbi, lama
perendaman, dan konsentrasi kolkhisin pada poliploidisasi bawang merah.
Menunjukkan bahwa terdapat interaksi antara konsentrasi kolkhisin
dengan
waktu perendaman yang menentukan efektifitas induksi poliploidi. Hasil yang
diperoleh adalah bentuk tanaman bawang merah yang lebih pendek, jumlah daun
sedikit, jumlah stomata sedikit, daun lebih tebal dengan pembesaran stomata baik
lebar maupun panjang. Hasil pemeriksaan sel juga telah terjadi pengandaan sel
pada tanaman yang diberi kolkhisin, sehingga memiliki ukuran sel yang lebih
besar dari pada tanaman kontrol. Cara yang paling efektif untuk menginduksi
poliploidi adalah pembelahan umbi melintang dengan waktu perendaman 3 jam
dalam larutan kolkhisin 400 ppm.
Jika konsentrasi larutan kolkhisin terlalu tinggi atau waktu perlakuan lama
perendaman terlalu lama, maka kolkhisin akan memperlihatkan pengaruh negatif,
yaitu penampilan tanaman menjadi lebih jelek, sel-sel banyak yang rusak atau
bahkan menyebabkan matinya tanaman (Suryo, 1995).
Universitas Sumatera Utara
Umumnya kolkhisin akan bekerja efektif pada konsentrasi 0,01-1% untuk
jangka waktu 6-72 jam, namun setiap jenis tanaman memiliki respon yang
berbeda-beda (Suryo, 1995).
Sifat umum tanaman poliploid adalah memiliki ukuran bagian-bagian
tanaman lebih besar, meliputi akar, batang, daun, bunga, atau buah. Tanaman
poliploid juga memiliki ukuran sel yang lebih besar, intisel besar, buluh-buluh
pengangkutan berdiameter lebih besar, dan ukuran stomata yang lebih besar.
Bertambahnya diameter buluh-buluh pengangkutan, sebagai akibat pemberian
kolkhisin, menyebabkan diameter batang tanaman yang lebih besar pula
(Suryo, 2005).
Universitas Sumatera Utara