Induksi Mutagen Fisik pada Anyelir

IV. INDUKSI MUTASI DENGAN SINAR GAMMA
MELALUI IRADIASI TUNGGAL PADA STEK PUCUK
ANYELIR (Dianthus caryophyllus) DAN UJI STABILITAS
MUTANNYA SAMPAI GENERASI MV3
Pendahuluan
Latar Belakang
Perbaikan sifat genetik dan agronomi tanaman dapat dilakukan melalui program
pemuliaan tanaman.
Secara konvensional, jika tanaman menghasilkan biji maka
pemuliaan dapat dilakukan dengan persilangan baik antar spesies, varietas, genera, atau
kerabat yang diinginkan (Soerdjono 2003).
Namun jika tanaman tidak atau sulit
menghasilkan biji, maka program pemuliaan tanaman lainnya dapat diterapkan, seperti
misalnya pemuliaan mutasi.
Pemuliaan mutasi pada program pemuliaan tanaman merupakan suatu sarana
yang dilakukan untuk membentuk suatu varietas tanaman yang mempunyai karakter
tertentu.
Salah satu sisi yang menguntungkan dari penggunaan metode mutasi
dibandingkan dengan metode pemuliaan tanaman konvensional adalah kemampuannya
untuk mengubah beberapa karakter saja, tanpa merombak seluruh konstitusi genetik
tanaman tersebut (National Nuclear Agency 2002). Selain dapat mengubah satu karakter
tanpa mengubah seluruh susunan gen secara signifikan, metode ini juga dipilih karena
kombinasinya dengan pembiakan secara vegetatif dapat menurunkan resiko kehilangan
karakter mutan akibat segregasi (van Harten 2002). Metode ini juga sangat berguna
untuk diterapkan pada tanaman yang diperbanyak secara vegetatif mengingat tanaman
yang membiak vegetatif umumnya mempunyai heterozigositas yang tinggi sehingga
persilangan akan menyebabkan hilangnya karakter awal yang baik (Micke dan Donini
1993).
Melalui pemuliaan mutasi dapat langsung dihasilkan kultivar yang baru, atau
dapat pula memperbaiki keragaan tanaman untuk dijadikan sebagai sumber bahan
tanaman pada program pemuliaan selanjutnya. Mutasi buatan dapat diinduksi oleh
mutagen kimia, seperti EMS (ethyl methane sulphonate) atau mutagen fisik, seperti
iradiasi sinar x atau sinar γ.
Akan
tetapi pada tanaman yang diperbanyak secara
vegetatif, induksi mutasi dengan menggunakan mutagen kimia tidak disarankan
mengingat banyak hasilnya yang tidak memuaskan.
Hal ini diperkirakan akibat
70
rendahnya pengambilan dan daya serap bagian vegetatif tanaman tersebut terhadap bahan
kimia (IAEA 1977).
Dari banyak penelitian mutasi induksi, telah diketahui bahwa umumnya mutasi
yang diinginkan terletak pada kisaran LD50 . Datta (2001) melaporkan bahwa LD50 sinar
gamma pada krisan berada pada kisaran 15-20 Gy.
Pada anyelir, Johnson (1980)
memperoleh 4 dari 9 kultivar anyelir yang menjadi mutan non-kimera dengan perlakuan
dosis 68 Gy sinar gamma, tanpa menyebutkan besarnya LD50 . Broertjes dan van Harten
(1988) juga melaporkan bahwa dosis sinar gamma yang pernah dicobakan pada anyelir
dan berhasil membentuk mutan masih cukup lebar kisarannya, yaitu terletak antara 25120 Gy. Walaupun pada dosis 120 Gy masih diperoleh mutan positif, namun mulai dosis
100 Gy sudah menunjukkan tingkat letalitas yang tinggi. Berdasarkan hal tersebut, maka
diperlukan penelitian untuk mencari LD50 yang berlaku pada iradiasi sinar gamma
terhadap stek pucuk anyelir. Pada penelitian ini dicobakan kisaran dosis mulai dari 15,
30, 45, 60, 75 sampai 90 Gy, sehingga diharapkan bisa didapatkan nilai LD50 tanpa
terlalu banyak mutan letal yang terjadi.
Tujuan
Penelitian ini bertujuan : (1) mengamati tingkat radiosensitivitas stek pucuk dari
beberapa genotipe anyelir terhadap iradiasi sinar gamma, (2) menentukan LD50 pada stek
pucuk beberapa genotipe anyelir terhadap iradiasi sinar gamma, serta (3) memperoleh
mutan positif yang solid dan stabil, yang potensial untuk dikembangkan.
Bahan dan Metode
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di dua tempat, yaitu di (1) Pusat Aplikasi Teknologi Isotop
dan Radiasi (PATIR), Badan Tenaga Nuklir (BATAN) Pasar Minggu, Jakarta, serta di (2)
rumah sere Instalasi Penelitian Tanaman Hias (INLITHI) Cipanas, Cianjur. Penelitian
dilakukan mulai dari Bulan September 2002 sampai Bulan September 2004.
71
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah stek pucuk anyelir dari lima
genotipe, yaitu genotipe 10.8, genotipe 11.10. genotipe 24.1, genotipe 24.14 dan genotipe
24.15 (deskripsi kelima genotipe tertera pada Lampiran 1). Materi tanaman berasal dari
sumber plasma nutfah yang tersedia di Instalasi penelitian Tanaman Hias Cipanas, yang
diseleksi berdasarkan warna bunga, daya adaptasi di lapangan dan ketahanan terhadap
hama dan penyakit utama anyelir. Hama utama yang ditemui di lapangan adalah mites
(Pediculopsis graminum), sedangkan penyakit utama yang ditemukan di lapangan adalah
busuk fusarium (Fusarium oxysporum pv. dianthi).
Sebagai sumber radiasi digunakan sinar gamma dari ionisasi Cobalt 60, yang
diberikan melalui irradiator gamma chamber 4000A, type Irpasena, buatan India. Bahan
lainnya yang digunakan dalam penelitian sebagai media aklimatisasi antara lain humus
bambu steril, media tanam arang sekam, pupuk urea, TSP, KCl, pupuk kandang, pupuk
daun, dan pestisida.
Metode Percobaan
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL)
pola faktorial dengan dua faktor. Faktor pertama adalah genotipe anyelir, yang terdiri
atas lima genotipe, yaitu genotipe 10.8, 11.10, 24.1, 24.14 dan 24.15. Faktor kedua
adalah dosis iradiasi, yang terdiri dari tujuh taraf, yaitu 0, 15, 30, 45, 60, 75 dan 90 Gy.
Jadi pada percobaan ini terdapat 35 kombinasi perlakuan, dan setiap kombinasi perlakuan
diulang tiga kali.
Untuk sumber bahan tanaman, digunakan lima stek pucuk untuk setiap satuan
percobaan, sehingga secara keseluruhan dibutuhkan 525 stek pucuk.
Model linier rancangan acak lengkap pola faktorial adalah sebagai berikut :
Yijk = µ + α i + β j + (αβ)ij + ε
ijk
Dimana :
Yijk
µ
αi
βj
(αβ)ij
ε ijk
= hasil pengamatan dari pengaruh genotipe ke- i, dosis iradiasi ke-j, ulangan ke-k
= rataan umum
= pengaruh genotipe ke- i
= pengaruh iradiasi ke-j
= interaksi antara pengaruh genotipe ke- i dan dosis iradiasi ke-j
= pengaruh galat percobaan genotipe ke-i, dosis iradiasi ke-j, dan ulangan ke-k
72
Pengujian hipotesis untuk semua tanaman contoh dilakukan dengan uji F pada
taraf 5%, Sebagai uji lanjutan, digunakan Uji Jarak Berganda Duncan (UJGD) pada taraf
5%. Untuk mendapatkan nilai Lethal Dosis 50 (LD50 ), digunakan program curve-fit
analysis, yaitu suatu program analisis statistik yang dapat digunakan untuk mencari
model persamaan terbaik terhadap presentase kematian dari suatu popula si (Finney,
2005). Data kualitatif pada karakter generatif mutan, yaitu warna dan bentuk tepi petal
bunga anyelir, digunakan sebagai indikator “MUTAN”, sedangkan data kuantitatif pada
karakter generatif mutan digunakan untuk pembuatan dendogram, untuk melihat derajat
kemiripan mutan dengan tetuanya (dendogram disajikan pada bab VII).
Persiapan Stek Pucuk (Pengakaran)
Lima belas stek pucuk dari tiap-tiap genotipe anyelir yang diuji, diakarkan dalam
media untuk pengakaran, yaitu tanah : pasir steril : kompos = 1:1:1.
Pengakaran
dilakukan pada bak semai yang disungkup dengan plastik selama 4 hingga 6 minggu.
Stek yang telah berakar, tinggi sekitar 15 cm atau telah memiliki 4 daun, dijadikan
sebagai bahan tanaman yang diradiasi dengan sinar gamma.
Iradiasi Stek Pucuk Anyelir dengan Sinar Gamma
Aplikasi iradiasi dilakukan di BATAN dengan menggunakan Gamma Chamber.
Aplikasi diberikan satu kali (iradiasi tunggal) pada 7 taraf dosis, yaitu 0, 15, 30, 45, 60,
75 dan 90 Gy. Stek berakar diradiasi tanpa tanah.
Stek dicabut dengan hati- hati dari
media tanah, dibersihkan, lalu dimasukkan ke dalam kertas pembungkus yang telah
disiapkan, sebelum dimasukkan ke dalam gamma chamber. Bahan tanaman untuk
perlakuan 0 Gy (kontrol) juga dibawa ke BATAN untuk memastikan bahwa tindakan
yang diberikan seragam terhadap semua tanaman, kecuali tindakan perlakuan iradiasi
yang berbeda sesuai taraf dosis yang diberikan.
Stek pucuk yang telah diradiasi (MV0) langsung ditanam dalam media yang
merupakan campuran kompos : tanah : pasir = 1:1:1 di rumah sere INLITHI Cipanas.
Pada fase ini dihitung presentase kematian akibat iradiasi sinar gamma. Stek berakar
yang bertahan hidup dipindahkan ke lapang untuk dijadikan tanaman induk. Tanaman
induk ini dijaga agar tetap dalam keadaan vege tatif dan vigor. Penyemprotan pestisida
diberikan untuk menghindari serangan hama atau penyakit .
73
Pembentukan Tanaman MV1-MV3
Untuk pembentukan populasi MV1, stek anyelir diambil dari pucuk batang
tanaman MV0 yang vigor, dengan panjang sekitar 10-15 cm, atau telah memiliki empat
atau lima pasang daun. Stek langsung diakarkan di media perakaran. Pangkal stek diberi
Rooton-F sebelum tanam, dan akar muncul pada sekitar 6 MST. Stek berakar dipindah
ke lapang dengan perlakuan yang sama pada MV0. Mulai dari populasi tanaman MV1
ini dilakukan pengamatan dan seleksi untuk mengetahui ada tidaknya mutan yang
terbentuk akibat perlakuan iradiasi sinar gamma.
Pemeliharaan
Lingkungan dalam rumah sere (rumah plastik) dijaga agar berada dalam kisaran
suhu 25-30 0 C dan RH sekitar 90%. Pupuk nitrogen diberikan dua kali, yaitu pada saat
tanam dan pada umur 6 minggu masing- masing sebanyak 4 gram/ tanaman, sedangkan
phosphor dan kalium masing- masing 9 dan 6 gram diberikan pada umur 6 MST.
Selain itu juga diberikan pupuk daun cair sebanyak dua kali seminggu dengan
dosis sesuai anjuran. Bila diketahui ada serangan hama atau penyakit, dilakukan
penyemprotan pestisida, dengan frekuensi dan dosis sesuai anjuran.
Pengamatan
Pada tanaman induk, pengamatan dilakukan baik secara visual maupun dengan
pengukuran parameter pertumbuhan. Pengamatan visual meliputi kondisi tanaman induk
secara umum serta keragaman yang timbul pada tanaman induk pasca iradiasi. Pada
populasi MV0, untuk mencari nilai LD50 dilakukan pengamatan terhadap persentase
tanaman hidup, yaitu jumlah tanaman yang masih dapat bertahan hidup setelah diradiasi,
dibagi jumlah tanaman total yang diradiasi pada setiap genotipe. Pengamatan dilakukan
selama empat minggu.
Untuk mendapatkan nilai Lethal Dosis 50 (LD50 ), digunakan program curve-fit
analysis, yaitu suatu program analisis statistik yang dapat digunakan untuk mencari
model persamaan terbaik terhadap presentase kematian dari suatu populasi (Finney
2005).
Analisis statistika pada program ini merupakan penggabunga n antara “data-
driven analysis” dan “model-driven analysis” sehingga model persamaan matematika
yang diperoleh dari pola kematian populasi genotipe-genotipe anyelir tidak harus sama
74
antar genotipe yang satu dengan genotipe lainnya. Hanya model dengan nilai koefisien
korelasi (r) tertinggi yang digunakan pada penelitian ini. Model- model yang digunakan
tersebut adalah Modified Power, Polynomial Fit dan Linear Fit.
Untuk karakter yang diamati melalui metode pengukuran, pengamatan dilakukan dua
minggu sekali. Pada populasi MV1 pengamatan dilakukan terhadap :
(1) Jumlah tunas, dihitung dua minggu sekali, dari umur satu sampai tiga bulan.
(2) Tinggi tanaman (cm), diukur dari pangkal batang sampai pucuk tanaman,
dilakukan satu bulan sekali.
(3) Jumlah daun, dihitung dari jumlah daun per tanaman setiap dua minggu sekali
(4) Panjang daun (cm), diukur pada daun terpanjang, satu bulan sekali
(5) Lebar daun (cm), diukur pada daun terlebar, satu bulan sekali selama tiga bulan
(6) Persentase bunga mutan, yaitu jumlah bunga mutan yang terbentuk per unit
percobaan, dibagi dengan jumlah bunga total yang dihasilkan tanaman per unit
percobaan. Adapun keragaan bunga mutan yang diamati meliputi perubahan
pada morfologi bunga dan jumlahnya :
a. Warna petal, digunakan Royal Horticulture Colour Chart (RHCC)
b. Diameter bunga (cm), diukur dari diameter terlebar pada bunga yang telah
mekar penuh
c. Jumlah Benang Sari
d. Jumlah Putik
e. Jumlah petal dan
f. Bentuk tepi petal, mengikuti standar UPOV (1990) seperti telah dijelaskan
pada Gambar 3, bab III.
Indikator Mutan
Indikator ‘mutan positif’ pada penelitian ini adalah perubahan pada warna petal
dan bentuk tepi petal bunga anyelir yang berbeda dari tanaman normalnya. Perubahan
pada karakter generatif lainnya (jumlah putik, tangkai sari dan sebagainya) atau pada
karakter vegetatif seperti daun albino, tanaman kerdil, pertumbuhan roset dan sebagainya,
tidak dimasukkan dalam kategori mutan positif dan tidak dihitung sebagai mutan.