TINJAUAN PUSTAKA Botani Tanaman Menurut klasifikasi

TINJAUAN PUSTAKA
Botani Tanaman
Menurut klasifikasi tumbuhan kacang hijau diklasifikasikan sebagai berikut :
Kerajaan
: Plantae
Divisi
: Magnoliophyta
Kelas
: Magnoliopsida
Ordo
: Fabales
Famili
: Fabaceae
Genus
: Vigna
Spesies
: V. radiate
(Rukmana, 1997).
Kacang hijau merupakan tanaman setahun separuh tegak dengan tinggi
0,5-1 m, dengan cabang banyak tertupi bulu pendek kecoklatan. Dengan cabang
menyamping pada batang utama yang berwarna hijau dan ungu (Adrianto dan
Indarto, 2004).
Batang tanaman kacang hijau berbentuk bulat dan berbuku-buku. Ukuran
batangnya kecil, berbulu, berwarna hijau kecoklatan atau kemerahan. Setiap buku
batang menghasilkan satu tangkai daun, kecuali pada daun pertama menghasilkan
sepasang daun yang berhadap-hadapan dan masing-masing daun berupa daun tunggal
(Rukmana, 1997).
Universitas Sumatera Utara
18
Daun beranak daun tiga yang mirip dengan daun kacang tunggak letaknya
berseling-seling. Tangkai daunnya lebih panjang dari daunnya dengan warna hijau
muda dan hijau tua (Rubaztky dan Yamaguchi, 1998).
Bunga membuah sendiri, menghasilkan polong sepanjang 5-10 cm dan
diameter 0,5 cm yang matang dalam waktu 20 hari setelah berbunga
(Rubatzky dan Yamaguchi, 1998).
Bunga kacang hijau berbentuk kupu-kupu dan berwarna kuning kehijauan
atau kuning pucat. Bunganya termasuk kedalam hermaprodit atau berbunga
sempurna. Proses penyerbukan terjadi pada malam hari sehingga pada pagi harinya
bunga akan mekar dan pada sore hari sudah layu (Purwono dan Hartono, 2005).
Buah kacang hijau berbentuk polong yang umumnya mengandung
sedikitnya 10 biji kecil lonjong hingga bundar, berwarna hijau tua kekuningan
atau
kuning.
Tanaman
tertentu
menghasilkan
biji
coklat
atau
kuning
(Rubaztky dan Yamaguchi, 1998).
Polongnya menyebar dan menggantung berbentuk silinder panjangnya
mencapai 15cm, sering kali lurus, berbulu atau tanpa bulu berwarna hitam atau coklat
soga. Polong menjadi tua pada 60-120 hari setelah tanam. Perontokan bunga banyak
terjadi dan mencapai 90% (Somaatmadja, 1993).
Syarat Tumbuh
Iklim
Berdasarkan indikator didaerah sentrum produsen tersebut keadaan iklim yang
ideal untuk tanaman kacang hijau adalah daerah yang bersuhu 25ºC- 27ºC dengan
Universitas Sumatera Utara
19
kelembaban udara 50%- 80%, curah hujan antara 50 mm- 200 mm per bulan dan
cukup mendapat sinar matahari. Jumlah curah hujan dapat mempengaruhi produksi
kacang hijau. Tanaman ini cocok ditanam pada saat musin kering (kemarau) yang
rata-rata curah hujannya rendah. Didaerah yang bercurah hujan tinggi, penanaman
kacang hijau mengalami banyak hambatan misalnya, mudah rebah dan mudah
terserang hama dan penyakit. Produksi kacang hijau musin hujan biasanya lebih
rendah daripada produksi pada musin kemarau (Rukmana, 1997)
Tanaman semusim, suhu memainkan peranan yang sangat penting dalam
proses pembentukan dan perkembangan bunga (Barden dan Parish, 1987).
Tanah
Hal yang paling penting untuk pemilihan lahan kacang hijau adalah tanah
yang subur, banyak mengadung bahan organik (humus), aerase dan drainasenya baik
serta mempunyai pH 5,8-6,8 untuk pH yang ber-pH < 5,8 perlu dilakukan pengapuran
(liming). Fungsi pengapuran adalah untuk meningkatkan mineralisasi nitrogen dalam
sisa-sisa tanaman, membebaskan nitrogen sebagai ion ammonium dan nitrat agar
tersedia bagi tanaman, membantu memperbaiki kegemburan tanaman serta
meningkatkan pH tanah mendekati netral (Rukmana, 1997).
Kacang hijau adalah tanaamn hari pendek. Awal pembungaannya akan
dihambat jika fotoperiode meningkat. Kacang hijau adalah tanaman musin hangat dan
tumbuh di bawah suhu rata-rata yang berkisar antara 20ºC- 40ºC dan suhu
optimumnya 28ºC- 30ºC. Karena kacang hijau dapat ditanam pada musim panas dan
musim gugur serta pada ketinggian 2000 m dpl di daerah tropik. Tanaman ini rentan
Universitas Sumatera Utara
20
terhadap genangan dan tahan terhadap kekeringan dengan cara mempersingkat
periode antara pembungaan dan pematangannya. Kebutuhan airnya 200- 300 mm
untuk masa pertumbuhannya (Somaatmadja, 1993).
Unsur hara makro tersedia dalam jumlah optimal pada kisaran pH 6,5- 7,5
atau mendekati netral. Seperti unsur hara P tersedia dalam jumlah banyak pada
kisaran pH 6,5- 8 dan 9- 10 (Sutedjo, 2002).
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 pada tanaman dapat
menyebabkan perubahan- perubahan pada bagian- bagian tanaman baik bentuk
maupun warnanya juga perubahan pada sifat- sifat lainnya. Tanaman hasil mutasi
dinamakan mutan, sedangkan generasinya biasa dinyatakan dengan M1, M2 dan
seterusnya (Herawati dan Ridwan, 2000).
Pemuliaan mutasi adalah mutasi buatan untuk mendapatkan varietas tanaman
yang unggul. Istilah “pemuliaan mutasi” kadang- kadang digunakan untuk
menunjukkan pemakaian mutagen oleh pemuliaan tanaman dalam usanya untuk
menciptakan keragamaan dari mutasi buatan. Ini berlawanan dengan mutasi
konvensional dimana pemulia tanaman bergantung pada keragaman alami dan
keuntungannya diperoleh dari rekombinasi gen, kadang- kadang dibantu dengan
hibridisasi (Crowder, 1997).
Universitas Sumatera Utara
21
Teknik mutasi buatan merupakan usaha merubah susunan atau jumlah materi
genetik/DNA dengan menggunakan radiasi sinar radioaktif (sinar x, alpha, beta dan
gamma) atau dengan 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, papaya, jeruk dan anggur tanpa biji (http:// www.e-dukasi.net, 2006).
Pada tanaman budidaya yang berproduksi secara seksual, perlakuan terhadap
biji merupakan cara yang 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 keturunannya secara seksual.
Penggabungan kimera terjadi bila jaringan tanaman merupakan kombinasi sel dari
tanaman yang ada dan tanaman keturunan (Welsh, 1991).
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
Universitas Sumatera Utara
22
perlakuan. Dosis ini disebut dosis letal 50% atau LD50 (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 alkaloid 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 hanya
memperlihatkan bunga-bunganya saja diatas permukaan tanah. Dalam musim semi
tanaman ini memiliki daun, buah dan biji (Suryo, 1995).
Kolkhisin diperdagangkan dalam bentuk serbuk halus berwarna putih.
Senyawa ini memiliki sifat mudah larut dalam air dan digunakan dalam konsentrasi
rendah. Untuk menginduksi poliploidi pada tanaman kolkhisin efektif digunakan pada
konsentrasi 0,01-1,00% dengan lama waktu perendaman 6 - 72 jam (Anggraito 2004).
Jika konsentrasi larutan kolkhisin dan lamanya waktu perlakuan kurang
mencapai keadaan yang tepat, maka poliploidi belum dapat diperoleh. Sebaliknya jika
konsentrasinya terlalu tinggi atau waktunya perlakuan terlalu lama, maka kolkhisin
Universitas Sumatera Utara
23
akan memperlihatkan pengaruh negatif yaitu penampilan tanaman menjadi jelek, selsel banyak yang rusak atau bahkan menyebabkan matinya tanaman (Suryo, 1995).
Dalam menggunakan kolkhisin, hal yang sering menjadi hambatan adalah
sering kali 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 efektif. Hal
inilah yang merupakan salah satu penyebab mengapa pada beberapa percobaan lama
perendaman tidak memberikan perbedaan nyata terhadap berat buah yang diamati.
Sedangkan konsentrasi kolkhisin lebih memberikan perbedaan yang nyata terhadap
berbagai parameter pengamatan (Nasir, 2002).
Penelitian Sofia (2007) yang menggunakan larutan kolkisin pada kacang
kedelai bahwa aplikasi kolkhisin mempengaruhi jumlah polong berisi dimana yang
terendah pada konsentrasi paling tinggi C3 (1500 ppm) pada kacang kedelai
menghasilkan 60.4 polong, dibandingkan kontrol
yaitu 101.2 polong. Pada
penelitiannya juga pada tanaman mentimun konsentrasi kolkhisin K3 pada timun
dapat memperlambat umur berbunga yaitu pada 34.33 hari dan sedangkan pada
kontrol 33 hari.
Pemuliaan Poliploidi
Poliploidi 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 kromosom homolog atau keseluruhan kromosom tidak homolog.
Universitas Sumatera Utara
24
Perbedaan satu dengan yang lain pada sejumlah gen atau segmen kromosom yang
menyebabkan sterilitas sebagian atau seluruhnya. Salah satu ciri poliploid yaitu
kecepatan pertumbuhan lebih lambat disbanding diploid menyebabkan pembungaan
juga terhambat (Hetharie, 2003).
Poliploidisasi dapat diperoleh melalui pemberian kolkhisin. Kolkhisin
berpengaruh menghentikan aktivitas benang-benang pengikat kromosom (spindel)
sehingga kromosom yang telah membelah tidak memisahkan diri dalam anaphase
baik pada pembelahan sel tumbuhan maupun hewan. Dengan terhentinya proses
pemisahan dalam metaphase 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 dan Bermawie, 2003).
Gelendong pembelahan (spindle) sebagai apparatus mitosis, tersusun dari
mikrotubula dalam bentuk duble. Duble mikrotubula tersusun dari dua buah
mikrotubula single, sedangkan mikrotubula single tersusun 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 protofilamen maka tidak terbentuk mikrotubula single dan
mikrotubula double yang berakibat tidak terbentuknya gelendong pembelahan.
Dengan
yang
terhambatnya
sudah
dalam
pembentukan
keadaan
spindel
mengganda
pembelahan,
tidak
dibagi
maka
kearah
kromosom
berlawanan
(Albert et al., 1991).
Universitas Sumatera Utara
25
Penelitian Permadi et al., (1991) tentang cara pembelahan umbi, lama
perendaman, dan konsentrasi kolkhisin pada poliploidisasi bawang merah ‘Sumenep’,
menunjukkan bahwa terdapat interaksi antara konsentrasi kolkhisin dengan waktu
perendaman yang menentukan efektivitas 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 penggandaan sel pada
tanaman yang diberi kolkhisin, sehingga memiliki ukuran sel yang lebih besar
daripada tanaman kontrol. Cara yang paling efektif untuk menginduksi poliploidi
adalah pembelahan umbi melintang dengan waktu perendaman 3 jam dalam larutan
kolkhisin 400 ppm.
Secara umum pengaruh poliploid bagi tanaman adalah sebagai berikut :
1. Inti dan sel lebih besar (stomata dan tepung sari)
2. Daun dan bunga bertambah besar. Pertambahan ukuran ini ada batasnya,
sehingga bila terjadi penambahan terus pada jumlah kromosom tidak
menyebabkan penamahan secara berlanjut.
3. Dapat terjadi perubahan senyawa kimia, termasuk peningkatan atau perubahan
pada macam atau proporsi karbohidrat, protein, vitamin, atau alkaloid.
4. Laju pertumbuhan menjadi lebih lambat disbanding dengan tanaman diploid
dan berbunganya juga terlambat.
(Poespododarsono, 1998).
Universitas Sumatera Utara