pengaruh konsentrasi dan lama perendaman kolkhisin terhadap

TINJAUAN PUSTAKA
Botani Tanaman
Menurut Yufdi,M dkk (2006) kacang tanah memiliki sistematika sebagai
berikut :
Kingdom : Plantae
Divisi
: Spermatophyta
Sub Divisi : Angiospermae
Klas
: Dicotyledoneae
Ordo
: Leguminales
Famili
: Papilionaceae
Genus
: Arachis
Spesies
: Arachis hypogaea L
Kacang tanah mempunyai susunan perakaran sebagai berikut pertama
adalah akar tunggang. Akar ini mempunyai akar-akar cabang yang lurus. Akar
cabang mempunyai akar yang bersifat sementara dan berfungsi sebagai alat
pengisap. Karena meningkatnya umur tanaman akar-akar tersebut akan mati,
sedangkan akar yang masih tetap bertahan hidup menjadi akar-akar permanen.
Akar permanen tersebut akhirnya mempunyai cabang lagi dan berfungsi juga
sebagai alat pengisap. Kadang-kadang polong pun mempunyai alat pengisap,
yakni bulu akar yang menempel pada kulitnya. Bulu akar ini berfungsi sebagai
alat pengisap zat-zat hara (Aak, 1989).
Universitas Sumatera Utara
Tanaman kacang tanah mempunyai daun majemuk bersirip genap. Setiap
helai daun terdiri dari empat helai anak daun. Permukaan daunnya sedikit berbulu,
berfungsi sebagai penahan atau penyimpanan debu dan obat semprotan.
Sedangkan gerakan Nyctitropic merupakan aktivitas daun sebagai persiapan diri
untuk dapat menyerap cahaya matahari sebanyak-banyaknya (Aak, 1989).
Bunga kacang tanah mulai muncul dari ketiak daun pada bagian bawah
tanaman yang berumur antara 4-5 minggu dan berlangsung hingga umur sekitar
80 hari setalah tanam. Bunga berbentuk kupu-kupu (papilionaceus), berukuran
kecil dan terdiri atas lima daun tajuk. Dua diantar daun tajuk tersebut bersatu
seperti perahu. Di sebelah 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 sebenarnya adalah tangkai kelopak. Mahkota bunga (corolla) 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. Setelah terjadi pembuahan, bakal buah tumbuh memanjang. Inilah
yang disebut ginofora yang nantinya akan menjadi tangkai polong. Mula-mula
ujung ginofora yang runcing mengarah ke bawah dan selanjutnya masuk kedalam
tanah. Pada waktu ginofora menembus tanah, peranan hujan sangat membantu.
Setelah terbentuk polong, pertumbuhan memanjang ginofora akan terhenti.
Panjang ginofora dapat mencapai 18 cm. ginofora yang terbentuk di cabang
bagian atas tidak masuk kedalam tanah sehingga tidak akan membentuk polong
(Suprapto, 2002).
Universitas Sumatera Utara
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
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).
Secara umum suhu yang baik untuk pertumbuhan tanaman kacang tanah
berkisar antara 25-350C. Di daerah yang bersuhu kurang dari 200C, tanaman
kacang tanah tumbuh lambat, berumur lebih lama dan produksi tanaman relative
sedikit. Suhu tanah merupakan faktor penentu dalam perkecambahan biji dan
pertumbuhan awal tanaman (Pitojo, 2005).
Kelembaban udara untuk tanaman kacang tanah berkisar antara 65-75 %.
Adanya curah hujan yang tinggi akan meningkatkan kelembaban terlalu tinggi di
sekitar pertanaman (Yufdi,M dkk, 2006).
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
Universitas Sumatera Utara
intensitas penyinaran pada masa pengisian polong akan menurunkan jumlah dan
berat polong serta akan menambah jumlah polong hampa (Adisarwanto, 2003).
Tanah
Tanaman kacang tanah tidak terlalu menuntut persyaratan lingkungan
yang ideal. Namun demikian untuk tumbuh dan berproduksi dengan baik tanaman
ini memerlukan syarat-syarat yang harus dipenuhi. Syarat itu antara lain tanah
yang gembur, pH antara 6-6,5, agak lembab dan berdrainase baik. Tanah yang
berdrainase buruk akan menyebabkan akar dan polong busuk. Sebaliknya jika
terlalu kering pertumbuhan akan merana dan polong tidak terbentuk. Curah hujan
ideal terletak antara 45-200 mm/ bulan (Najiyati dan Danarti, 1999).
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 10-6 pada setiap
generasi. Untuk mempercepat terjadinya mutasi dapat dilakukan secara buatan
dengan memberikan 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 sifat-
Universitas Sumatera Utara
sifat lainnya. Tanaman hasil mutasi dinamakan mutan, sedangkan generasinya
biasa dinyatakan dengan M1, M2 dan seterusnya (Herawati dan Ridwan, 2000).
Dalam bidang pemuliaan tanaman, teknik mutasi dapat meningkatkan
keragaman genetik tanaman memungkinkan pemulia 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 kultur jaringan
dan sebagainya (BATAN, 2006).
Pemuliaan mutasi adalah mutasi buatan untuk mendapatkan varietas
tanaman yang unggul. Istilah “pemuliaan mutasi” kadang-kadang digunakan
untuk menunjukkan pemakaian mutagen oleh pemulia tanaman dalam usahanya
untuk 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 hibridisasi (Crowder, 1997).
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
Universitas Sumatera Utara
besar dan tidak berbiji, misalnya buah semangka, papaya, jeruk dan anggur tanpa
biji (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 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).
Universitas Sumatera Utara
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 (Gunarso 1989 dalam Anggraito 2004).
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).
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 akan memperlihatkan pengaruh negatif yaitu penampilan tanaman
Universitas Sumatera Utara
menjadi jelek, sel-sel banyak yang rusak atau bahkan menyebabkan matinya
tanaman (Suryo, 1995).
Biji tanaman kacang hijau kultivar wallet yang direndam selama 24 jam
dalam larutan 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 konsentrasi 0,004% dapat memperbesar ukuran biji dan
meningkatkan bobot biji per tanaman kacang hijau kultivar tersebut (Tien 1987).
Sel-sel tumbuhan umumnya tahan terhadap konsentrasi 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 menunjukan bahwa penggunaan
kolkhisin agak kuat dan dalam waktu singkat memberikan hasil yang lebih baik
dari pada kebalikannya. Oleh karena itu konsentrasi 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 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).
Universitas Sumatera Utara
Kolkhisin dapat mengubah jumlah kromosom dalam sel. Hal ini tampak
pada perubahan jumlah kromosom yang amat banyak pada tanaman yang
mendapat
perlakuan
waktu
perendaman
dengan
konsentrasi
kolkhisin
dibandingkan dengan jumlah kromosom pada tanaman kontrol. Pemberian
kolkhisin pada tanaman memperlihatkan pengaruhnya pada nukleus yang sedang
membelah. Proses mitosis mengalami modifikasi dimana tidak terbentuk benang
spindel,
sehingga kromosom-kromosom tetap
tinggal
berserakan dalam
sitoplasma. Pada stadium 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 dari kolkhisin telah menghambur, sel
poliploid yang baru ini dapat membentuk spindel pada kedua kutubnya, dan
membentuk nukleus anakan poliploidi seperti pada telofase dari mitosis biasanya
(Suryo,1995).
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. Perbedaan satu dengan yang lain pada sejumlah gen atau segmen
kromosom
yang
menyebabkan
sterilitas
sebagian
atau
seluruhnya
(Hetharie, 2003).
Universitas Sumatera Utara
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
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 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, N dan Nurliani 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 duble yang berakibat tidak terbentuknya
gelendong pembelahan. Dengan terhambatnya pembentukan spindel pembelahan,
Universitas Sumatera Utara
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 anaphase, 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
‘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.
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, inti sel besar, buluh-buluh
pengangkutan berdiameter lebih besar, dan ukuran stomata yang lebih besar.
Bertambahnya ukuran diameter buluh-buluh pengangkutan, sebagai akibat
Universitas Sumatera Utara
pemberian kolkhisin, menyebabkan diameter batang tanaman yang lebih besar
pula (Suryo, 1995).
Universitas Sumatera Utara