bab ii tinjauan pustaka 2.1 kopi robusta (coffea …repository.ump.ac.id/284/3/isnaeni nur hasanah...

9

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kopi Robusta (Coffea canephora Pierre ex A. Froehner)

Tanaman kopi merupakan salah satu anggota dari familia Rubiaceae yang

banyak dibudidayakan di negara tropis termasuk Indonesia. Kopi arabika (Coffea

arabica L.) merupakan spesies kopi yang pertama kali dibudidayakan di

Indonesia pada sekitar abad ke-17 (Prastowo et al., 2006). Dua abad kemudian

kopi arabika mengalami kemunduran karena serangan penyakit karat daun

(Hemileia vastatrix) sehingga perkebunan kopi mulai membudidayakan kopi

liberika (C. liberica Bull ex. Hiern). Akan tetapi, kopi liberika juga tidak tahan

terhadap serangan penyakit karat daun, sehingga pada awal abad 20 mulai

dibudayakan kopi robusta (C. canephora var. Robusta) yang tahan terhadap

penyakit karat daun. Sampai saat ini, perkebunan kopi di Indonesia didominasi

oleh kopi jenis robusta dan telah diproduksi massal terutama di Jawa dan Sumatra

(van Steenis et al., 2008).

2.1.1 Morfologi Kopi

Kopi merupakan tanaman perdu yang memiliki batang kokoh dan kuat

dengan tinggi tanaman bisa mencapai 8 - 12 meter. Tanaman kopi memiliki

sistem perakaran tunggang yang tidak mudah rebah dengan kedalaman akar utama

kurang dari 1 meter. Akar lateral tumbuh dan berkembang dipermukaan tanah

dengan panjang yang dapat mencapai 3 - 4 meter (Gambar 2.1.A; van der

Vossen et al., 2000).

Pengaruh Substrat Tanam..., Isnaeni Nur Hasanah, FKIP UMP, 2016

10

Gambar 2.1 (A) Akar tunggang pada kopi ; (B) batang kopi; (C) daun kopi; (D)

bunga kopi ; (E) buah kopi (plantvillage.org); (F) biji kopi

(Prawirodirgo et al., 2005)

Tanaman kopi memiliki batang berkayu dengan sistem percabangan dua

arah, yaitu cabang yang pertumbuhannya mengarah ke atas, biasa disebut cabang

orthotrop dan cabang yang pertumbuhannya mengarah ke samping atau horizontal

dan biasa disebut cabang plagiotrop. Cabang plagiotrop berfungsi sebagai tempat

tumbuh bunga dan buah (Gambar 2.1.B; Kuit et al., 2004).

Tanaman kopi memiliki daun tunggal berbentuk memanjang (oblongus)

dengan ukuran panjang berkisar antara 20 - 30 cm dan lebar antara 10 - 16 cm

(Gambar 2.1.C). Pangkal daun membulat atau berbentuk baji dengan ujung daun

A B C

D E F


http://www.plantvillage./

11

meruncing dan tepi daun rata. Permukaan helaian daun sangat mengkilat dengan

permukaan daun bagian atas berwarna hijau gelap dan permukaan daun bagian

bawah berwarna hijau lebih terang (van der Vossen et al., 2000). Daun kopi

memiliki tangkai daun yang pendek dengan panjang sekitar 1 cm (van Steenis et

al., 2008).

Tanaman kopi memiliki bunga majemuk dengan anak payung terdiri dari

3-5 kuntum bunga sehingga membentuk gubahan semu yang berbunga banyak.

Setiap anak payung pada pangkalnya terdapat 2 daun penumpu berbentuk segitiga

dengan panjang sekitar 5 mm (van Steenis et al., 2008). Kopi memiliki bunga

berwarna putih dan berbau harum berbentuk tabung dengan panjang tabung

mahkota antara 15 - 18 mm dengan daun mahkota antara 5 - 7 buah (Gambar

2.1.D). Benang sari muncul di antara daun mahkota dengan panjang kepala sari

sekitar 5 mm dan tangkai sari 3 – 4 mm (van Steenis et al., 2008). Posisi tangkai

putik menjulang jauh di luar tabung mahkota dengan dua cabang yang

panjangnya sekitar 5 mm (Backer & Bakuizen van den Brink, 1965). Kedudukan

tangkai putik yang menjulang tinggi dari posisi benang sari akan menyebabkan

kemungkinan sulitnya benang sari jatuh di kepala putik, sehingga pada umumnya

kopi robusta melakukan penyerbukan silang (Sudarka et al, 2009). Selain itu, kopi

robusta memiliki sifat self-incompatibility yaitu apabila terjadi penyerbukan

sendiri, maka buluh sari tidak terbentuk sehingga tidak terjadi pembuahan (van

der Vossen et al., 2000).

Setelah terjadi penyerbukan dan pembuahan akan terbentuk buah yang

membutuhkan waktu sekitar 6 sampai 11 bulan untuk masak (Pohlan & Janssens,


12

2009). Buah kopi tergolong buah batu dengan bentuk bulat telur bola (ovoid-

globose) dengan panjang 8 - 16 mm dan diameter kurang lebih 15 - 18 mm (van

der Vossen et al., 2000). Ketika belum masak (masih muda), buah kopi berwarna

hijau, sedangkan jika masak buah kopi berwarna merah (Gambar 2.1.E). Buah

kopi terdiri atas dinding buah (perikarp) dan biji. Dinding buah terdiri atas 3

bagian yaitu lapisan kulit luar (eksokarp), lapisan daging buah (mesokarp) dan

lapisan kulit tanduk (endokarp) yang biasanya mengandung dua buah biji

(Gambar 2.1.F). Biji kopi berbentuk elips dengan panjang antara 8-12 mm dan

pada umumnya dalam satu buah kopi mengandung dua butir biji (van der Vossen

et al., 2000).

2.1.2 Spesies Kopi

Pada saat ini telah ditemukan sekitar 80 spesies kopi, namun hanya dua

spesies yang memiliki nilai ekonomi tinggi dan diperdagangkan secara komersil

yaitu kopi arabika (Coffea arabica L.) dan kopi robusta (C. canephora Pierre var

robusta; van Steenis et al., 2008). Sekitar 70% produksi kopi dunia dikuasai oleh

kopi arabika yang sebagian besar berasal dari Amerika Latin, Afrika bagian

tengah dan timur, India, Indonesia serta Papua Nugini, sedangkan 30% pasar kopi

dunia merupakan kopi robusta yang berasal Afrika dan Asia (van der Vossen et

al., 2000).

Kopi arabika (Gambar 2.2.A) pertama kali ditemukan di Ethiopia pada

abad ke-12 dan mulai dibudidayakan di Indonesia pada awal abad 17. Kopi

arabika merupakan salah satu jenis kopi yang dapat tumbuh baik pada temperatur

antara 18 - 22 oC dengan temperatur maksimal tidak melebihi 30

oC. Di daerah


13

khatulistiwa (0o

LU - 7o

LS) seperti Indonesia dan Malaysia, kopi arabika tumbuh

dengan baik pada daerah dengan ketinggian antara 1000 - 2100 meter di atas

permukaan laut (dpl), sedangkan di daerah sub tropis (9o

LU - 23o

LU & 9o

LS -

23o

LS ) seperti di India, Vietnam, Thailand dan Amerika Selatan, kopi arabika

dapat tumbuh dengan baik di dataran yang lebih rendah dengan ketinggian 300 -

1100 m dpl (van der Vossen et al., 2000).

Secara morfologi, buah kopi arabika tergolong buah batu dengan bentuk

lonjong (ovoid-ellipsoidal) dengan panjang 12 - 18 mm dan diameter 8 - 15 mm

(van der Vossen et al., 2000). Di dalam satu buah kopi biasanya mengandung dua

biji kopi dengan berat sekitar 0,45 - 0,5 gram per biji (van der Vossen et al.,

2000). Kopi arabika memiliki aroma dan rasa yang enak sehingga memiliki nilai

jual yang tinggi dibanding kopi jenis lainnya (50 - 100% lebih tinggi dibanding

kopi robusta; van der Vossen et al., 2000).

Kopi Robusta (Gambar 2.2.B) pertama kali ditemukan di Kongo pada

akhir abad 18 dan mulai dibudidayakan di Indonesia abad 19 (van der Vossen et

al., 2000). Jenis kopi ini mampu beradaptasi dengan baik pada iklim yang hangat

serta dapat tumbuh subur pada ketinggian 100 – 800 meter di atas permukaan laut

(van der Vossen et al., 2000). Kopi robusta sudah banyak dibudidayakan di

Indonesia seperti di Jawa Tengah, Jawa Timur, Lampung dan Aceh (van der

Vossen et al., 2000).

Secara morfologi, kopi robusta tergolong buah batu yang berbentuk bulat

telur bola (ovoid-globose) memiliki biji yang berukuran lebih pendek

dibandingkan dengan kopi arabika (8 - 16 mm) namun memiliki diameter yang


14

lebih besar (15 – 18 mm; van der Vossen et al., 2000). Pada umumnya kopi

robusta memiliki ukuran lebih ringan dibandingkan dengan kopi arabika (0,4 g per

biji kopi; van der Vossen et al., 2000). Kopi robusta memiliki rasa yang lebih

pahit dengan memiliki kandungan kafein hampir dua kali lebih tinggi

dibandingkan dengan kopi arabika, yaitu sekitar 1,5% - 3,3 % dibandingkan

dengan hanya 0,6% - 1,7 % (van der Vossen et al., 2000).

(Ciptaningsih, 2012).

Gambar 2.2 (A) kopi arabika (kew.org), (B) kopi robusta (ecofriendlycoffee.org)

dan (C) perbedaan biji kopi arabika dan robusta (Ciptaningsih,

2012)

2.1.3 Manfaat Kopi

Kopi merupakan tanaman perkebunan yang dibudidayakan untuk

dimanfaatkan bijinya. Namun demikian, bagian tanaman lain juga dapat

bermanfaat bagi manusia seperti batang yang banyak dimanfaatkan untuk kayu

bakar maupun arang (Gambar 2.3.A), daun dapat dimanfaatkan untuk minuman

seduh (Siringoringo, 2012), maupun kulit buah kopi yang dapat dimanfaatkan

untuk pakan ternak (Gambar 2.3.B) serta kompos organik (Widyotomo, 2012).

A C B


15

Biji kopi merupakan bagian tanaman kopi yang memiliki manfaat paling

tinggi dibandingkan dengan bagian tanaman yang lain. Biji kopi yang telah

dikeringkan dapat dibuat bubuk dan digunakan sebagai bahan dasar pembuatan

berbagai olahan makanan seperti dalam industri makanan ringan dan permen serta

berbagai olahan minuman (Gambar 2.3.C; Murtafiah, 2012). Bubuk kopi juga

dapat digunakan untuk menghaluskan dan melembabkan kulit (Gambar 2.3.D;

Hertina & Dwiyanti, 2013).

Dalam bidang farmasi, biji kopi dapat digunakan untuk menurunkan resiko

diabetes mellitus (Salazar-Martinez et al., 2004) serta menurunkan resiko kanker

(Ganmaa et al., 2008). Kemampuan biji kopi dalam bidang kesehatan tersebut

karena biji kopi mengandung senyawa kafein dan asam klorogenat. Senyawa-

senyawa tersebut dikenal sebagai antioksidan yang dapat melawan molekul-

molekul radikal bebas penyebab berbagai penyakit (Yusmarini, 2011).


16

Gambar 2.3 (A) Arang batang kopi, (B) kulit biji kopi sebagai pakan ternak, (C)

olahan makanan dan minuman terbuat dari kopi (dekuliner.com), (D)

bubuk kopi dapat digunakan sebagai masker wajah (Hertina &

Dwiyanti, 2013)

2.2 Budidaya Kopi dan Permasalahannya

2.2.1 Produksi Kopi Dunia dan Indonesia

Kopi merupakan salah satu komoditas perkebunan utama di dunia. Hal

tersebut dapat terlihat dari total produksi kopi di dunia pada tahun 2013 sebesar

8,7 juta ton yang dihasilkan dari lahan seluas 10 juta hektar dan tersebar di 78

negara (FAO, 2015).

Di Indonesia, kopi merupakan salah satu komoditas ekspor utama dari sub

sektor perkebunan. Pada tahun 2013, total ekspor komoditas perkebunan

Indonesia mencapai 27,6 milyard USD (BPS, 2014). Dari angka tersebut, kopi

A

D C

B


17

memiliki kontribusi sebesar 3,9 % (1,1 milyard USD). Jika dibandingkan dengan

tanaman perkebunan lainnya, ekspor kopi tersebut menempati urutan ketiga

terbesar setelah kelapa sawit dan karet. Pada tahun 2013, kelapa sawit mampu

menghasilkan devisa mencapai 17,6 milyard USD, sedangkan karet mampu

menghasilkan devisa sebesar 6,9 milyard USD (BPS, 2014).

Peran kopi dalam perekonomian di Indonesia juga mengalami peningkatan

dari tahun ke tahun. Hal tersebut dapat terlihat dari total ekspor kopi Indonesia

meningkat hampir dua kali lipat dalam kurun waktu 6 tahun. Pada tahun 2007,

total ekspor kopi Indonesia mencapai hampir 600 juta USD dan meningkat

menjadi hampir 1,2 milyard USD pada tahun 2013 (BPS, 2014).

Nilai ekspor kopi yang tinggi tersebut didukung oleh produksi kopi di

Indonesia yang tinggi juga. Total produksi kopi di Indonesia pada tahun 2013

sebesar 700 ribu ton per tahun (FAO,2015). Hal tersebut menempatkan Indonesia

sebagai negara produsen kopi terbesar ketiga di dunia setelah Brazil dengan total

produksi mencapai 2,9 juta ton dan Vietnam dengan total produksi mencapai 1,4

juta ton (Gambar 2.4; FAO, 2015).


18

Gambar 2.4 Produksi kopi 5 negara penghasil kopi terbesar di dunia pada tahun

2013 (FAO, 2015)

Tingginya produksi kopi Indonesia tersebut berkaitan erat dengan lahan

perkebunan kopi yang luas. Sejak tahun 2009 sampai sekarang, luas perkebunan

kopi di Indonesia mencapai hampir 1,3 juta Ha. Hal tersebut menempatkan

Indonesia sebagai negara dengan perkebunan kopi terluas kedua di dunia setelah

Brazil dengan luas areal perkebunan 2 juta Ha (FAO, 2015).

2.2.2 Permasalahan Budidaya Kopi di Indonesia

Indonesia dikenal sebagai negara penghasil kopi utama di dunia, namun

dalam hal besarnya produksi biji untuk setiap hektar lahan per tahunnya tergolong

rendah. Pada tahun 2013, produktivitas kopi di Indonesia hanya mencapai sekitar

500 kg biji kopi per hektar lahan setiap tahunnya. Jika dibandingkan dengan

negara lain, angka tersebut hanya seperempat produktivitas lahan kopi di negara

Malaysia, Vietnam, Sierra Leone, ataupun China dengan produktivitas mencapai

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

Brazil Vietnam Indonesia Colombia India

Pro

du

ksi (

ton

)

Negara


19

sekitar 2,4 ton biji kopi untuk setiap hektar lahan per tahunnya (Gambar 2.5). Hal

tersebut menempatkan Indonesia di urutan ke- 38 dari 78 negara penghasil kopi di

dunia dalam hal produktivitas lahan kopi (FAO, 2015).

Gambar 2.5 Produktivitas perkebunan kopi Indonesia dibandingkan dengan

empat negara dengan produktivitas kopi tertinggi di dunia (FAO,

2015).

Beberapa faktor yang diduga menjadi penyebab rendahnya produktivitas

lahan kopi di Indonesia adalah teknik budidaya yang masih sederhana seperti

penanaman, pemupukan, pemangkasan, penaungan dan pengendalian hama

penyakit (Narulita et al., 2014), kondisi iklim maupun lingkungan yang kurang

cocok di beberapa daerah (Simanungkalit, 2001), minimnya sarana dan prasarana

pendukung seperti mesin pengolahan dan pengemasan (Narulita et al., 2014),

maupun sebagian perkebunan memiliki pohon kopi dengan umur yang sudah

relatif tua yaitu lebih dari 10 tahun (Simanungkalit, 2001). Faktor lain yang

diduga menyebabkan rendahnya produktivitas kopi di Indonesia adalah

terbatasnya penggunaan bibit kopi yang unggul (Priyono, 2010).

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

2009 2010 2011 2012 2013

Pro

du

ktiv

itas

ko

pi (

Kg

biji

/ H

a la

han

)

Tahun

Sierra Leone

China

Vietnam

Indonesia

Malaysia


20

2.2.3 Pembibitan Kopi di Indonesia

Petani di Indonesia pada umumnya membudidayakan tanaman kopi

dengan menggunakan bibit yang berasal dari biji (Priyono, 2010). Biji

dikecambahkan selama 6 - 8 minggu, kemudian dipelihara selama 7 - 15 bulan

untuk menghasilkan benih kopi siap tanam (Gambar 2.6; van der Vossen et al.,

2000). Kebanyakan petani kopi menggunakan teknik pembibitan melalui biji

karena beberapa alasan, seperti biaya yang murah, tidak membutuhkan keahlian

khusus, dapat dihasilkan bibit dalam jumlah masal, maupun bibit yang dihasilkan

memiliki akar tunggang sehingga tahan terhadap kekeringan (Prastowo et al.,

2010) serta bibit yang dihasilkan tidak memiliki sifat genetik yang seragam. Hal

ini dikarenakan biji kopi robusta dihasilkan dari penyerbukan silang (Santoso &

Raharjo, 2011). Salah satu dampak penyerbukan silang adalah memunculkan alel-

alel resesif yang memungkinkan adanya sifat-sifat yang kurang baik dari salah

satu pohon muncul pada keturunannya sehingga pada biji-biji yang dihasilkan dari

pohon indukan yang unggul belum tentu menghasilkan keturunan yang unggul

pula apabila digunakan sebagai benih (Sunarti et al., 2012).

Cara lain yang dapat digunakan untuk menghasilkan bibit kopi unggul yang

memiliki sifat yang seragam secara genetik adalah dengan melakukan pembibitan

secara vegetatif melalui stek, okulasi, maupun sambung pucuk (Prastowo et al.,

2010). Stek dari pohon kopi unggul ditanam pada media kemudian disungkup

dengan plastik. Setelah 3 bulan, sungkup dibuka secara bertahap dan dilanjutkan

pemeliharaan selama kurang lebih 7 bulan sebelum bibit siap tanam di lahan

(Gambar 2.7.A; Prastowo et al., 2010). Teknik perbanyakan ini mudah untuk


21

dilakukan, murah serta akan menghasilkan bibit yang mempunyai sifat genetik

yang sama dengan induknya sehingga dapat digunakan untuk menghasilkan bibit

unggul yang seragam (Prastowo et al., 2010). Namun demikian, teknik stek tidak

dapat menghasilkan bibit dalam jumlah banyak serta merusak tanaman induknya.

Selain itu, teknik ini akan menghasilkan tanaman yang memiliki akar serabut

sehingga pohon kopi menjadi kurang kokoh, mudah roboh serta tidak tahan

terhadap kekeringan (Prastowo et al., 2010).

Gambar 2.6 Pembibitan tanaman kopi secara generatif (kopimalabar.com , 2013)

Alternatif lain yang dapat digunakan untuk menghasilkan bibit unggul yang

seragam secara genetik serta memiliki akar tunggang adalah dengan menggunakan

teknik okulasi (Gambar 2.7.B). Okulasi dilakukan dengan cara menyiapkan

batang bawah yang berasal dari biji serta mata tunas yang berasal dari pohon

induk unggul. Mata tunas tersebut ditempel pada batang bawah, kemudian ditutup

atau diselubungi plastik dilanjutkan dengan pemeliharaan sekitar 20 hari. Bibit

akan siap dipindahkan ke lahan setelah 15 bulan (Prastowo et al., 2006). Teknik

pembibitan ini tidak membutuhkan ketrampilan yang tinggi serta murah untuk


22

dilakukan. Namun demikian, teknik ini memiliki kelemahan diantaranya dapat

merusak tanaman induknya, jumlah mata tunas yang terbatas dan waktu yang

lama untuk menjadi menghasilkan bibit siap tanam sehingga tidak dapat

menghasilkan bibit dalam jumlah masal (Santoso & Raharjo, 2011).

Teknik lain yang dapat digunakan untuk memperbaiki kekurangan teknik

okulasi adalah teknik sambung pucuk (Gambar 2.7.C). Teknik ini dilakukan

dengan menyambungkan cabang yang masih muda yang diambil dari pohon induk

unggul dengan batang bawah yang berasal dari biji (Prastowo et al., 2010).

Sambungan diberi sungkup dengan kantung plastik transparan selama 15 hari dan

bibit siap tanam ke lahan setelah berumur 6 - 8 bulan atau dua kali lebih cepat

dibandingkan dengan teknik okulasi (Prastowo et al., 2010). Kendala yang

dihadap dalam pembibitan kopi yang dihasilkan sebagai akibat terbatasnya jumlah

pucuk bagian atas, tanaman induk yang digunakan sebagai sumber eksplan juga

rusak serta memiliki tingkat keberhasilan yang rendah (Oktavia et al., 2003).

Gambar 2.7 Perbanyakan kopi secara vegetatif, (A) stek (kopimalabar.com,

2013); (B) okulasi, dan; (C) sambung pucuk

(andyregos.wordpress.com, 2012)

A B C


23

2.3 Embriogenesis Somatik kopi dan Permasalahannya

Salah satu alternatif yang dapat digunakan untuk menghasilkan bibit unggul

yang seragam secara genetik dalam jumlah yang banyak tanpa merusak tanaman

induknya serta bibit yang dihasilkan memiliki akar tunggang adalah melalui

teknik embriogenesis somatik. Teknik embriogenesis somatik adalah teknik

perbanyakan suatu tanaman dengan cara menginduksi embrio yang berasal dari

sel somatik tanpa melalui fusi sel gamet dan dilakukan pada lingkungan yang

steril (Srilestari, 2005).

Pada umumnya, teknik embriogenesis somatik dilakukan dengan

menggunakan empat tahap yaitu tahap induksi kalus , tahap induksi embrio

somatik, tahap perkecambahan, dan tahap aklimatisasi (Purnamaningsih, 2002).

Pada umumnya, induksi kalus dilakukan dengan cara eksplan diisolasi dan

ditanam pada medium tanam yang mengandung zat pengatur tumbuh (ZPT) yaitu

auksin yang mempunyai daya aktivitas yang kuat dengan konsentrasi yang tinggi

(Purnamaningsih, 2002). Tahap induksi kalus umumnya dilakukan selama 4 - 8

minggu untuk memperoleh kalus yang bersifat embriogenik. Pada tanaman kopi,

tingkat keberhasilan induksi kalus sudah relatif tinggi, yaitu sekitar 80 % (Lubis,

2013).

Tahapan kedua dari somatik embriogenesis adalah tahap induksi embrio

somatik, yaitu tahap induksi embrio somatik dari kalus embriogenik yang

diperoleh dari tahapan pertama. Kalus ditanam pada medium tanam dengan

penambahan auksin dengan konsentrasi rendah dan dikombinasikan dengan

sitokinin dengan konsentrasi tinggi sehingga terinduksi pembentukan embrio


24

somatik (Purnamaningsih, 2002). Secara spesifik tahap perkembangan embrio

somatik meliputi empat fase, yaitu embrio globular (Gambar 2.8.C), embrio

tahap hati (Gambar 2.8.D), embrio tahap torpedo (Gambar 2.8.E), embrio

kotiledon (Gambar 2.8.F; Purnamaningsih, 2002). Pada tanaman kopi, tahap

induksi embrio somatik dilakukan selama 5 minggu kultur dengan tingkat

keberhasilan yang sangat tinggi (hampir 100%; Riyadi & Tirtoboma, 2004).

Tahap yang selanjutnya adalah tahap perkecambahan, yaitu berupa tahapan

pengecambahan embrio somatik yang diperoleh dari tahap sebelumnya pada

medium tanam yang mengandung zat pengatur tumbuh (ZPT) dengan konsentrasi

yang sangat rendah (Gambar 2.8.H; Purnamaningsih, 2002). Pada tanaman kopi,

tahap perkecambahan dilakukan dengan cara menanam embrio kepada medium

dasar MS dengan penambahan giberelin acid (GA3) dengan konsentrasi yang

rendah. Pemeliharaan dilakukan selama 4 minggu. Tingkat keberhasilan pada

tahap perkecambahan mencapai lebih dari 80% (Lubis, 2013).

Tahap paling akhir dari teknik embriogenesis somatik yaitu aklimatisasi.

Tahap aklimatisasi adalah tahap penyesuaian bibit dari kondisi in vitro ke ex

vitro (Purnamaningsih, 2002). Tahap aklimatisasi dilakukan dengan cara

memindahkan bibit ke media aklimatisasi dengan menurunkan kelembaban dan

meningkatkan intensitas cahayanya (Purnamaningsih, 2002). Pada tanaman kopi,

tahap aklimatisasi dilakukan dengan menggunakan medium steril campuran tanah,

pupuk kandang dan pasir dengan perbandingan 1:1:1 (v/v) selama 3 bulan.

Tingkat keberhasilan teknik aklimatisasi pada tanaman kopi dapat mencapai

sekitar 60 % (Oktavia et al., 2003).


25

Gambar 2.8 Tahapan embriogenesis somatik; induksi kalus embriogenik (A-B),

induksi embrio globular (C), embrio tahap hati (D), embrio tahap

torpedo (E), embrio tahap kotiledon (F), pertumbuhan membentuk

tunas dan akar (G; Afreent et al., 2002; Lubis, 2013)

Namun demikian, aplikasi teknik embriogenesis somatik untuk

memproduksi bibit kopi menghadapi kendala utama di antaranya adalah waktu

yang dibutuhkan untuk memelihara kultur dalam kondisi in vitro cukup lama,

yaitu sekitar 12 bulan (Priyono & Zaenudin, 2002). Waktu kultur in vitro tersebut

terdiri atas tahap induksi kalus memerlukan waktu sekitar 1 bulan (Sumaryono,

2014), tahap induksi embrio somatik memerlukan waktu sekitar 8 bulan (Ibrahim,

2013), dan tahap perkecambahan embrio memerlukan waktu sekitar 3 bulan

(Murni, 2010). Kelemahan yang muncul sebagai akibat lamanya waktu kultur

yang relatif lama adalah tingginya tingkat kontaminasi dengan semakin lamanya

waktu kultur, medium kultur yang digunakan untuk memelihara embrio lebih

banyak, tenaga kerja yang dibutuhkan untuk melakukan subkultur lebih banyak

maupun penggunaan listrik yang tinggi untuk menjaga kondisi lingkungan


26

(Ahloowalia & Savangikar, 2002). Hal tersebut menyebabkan tingginya biaya

produksi pada tahap kultur in vitro (Priyono & Zaenudin, 2002). Oleh karena itu

diperlukan inovasi teknik embriogenesis yang baru guna mempersingkat waktu

yang dibutuhkan oleh embrio kopi dalam kondisi in vitro sehingga mampu

menurunkan biaya produksi bibit kopi.

2.4 Aklimatisasi Embrio Somatik Secara Langsung (Direct Sowing)

Salah satu alternatif yang mulai dikembangkan untuk mengurangi biaya

produksi bibit kopi adalah dengan cara mengaklimatisasi embrio somatik secara

langsung ke dalam kondisi ex vitro (direct sowing) tanpa melalui tahap

perkecambahan. Teknik tersebut memiliki keunggulan yaitu mampu

mempersingkat waktu yang dibutuhkan untuk memelihara kultur dalam kondisi in

vitro. Dengan menggunakan teknik direct sowing, tahapan kultur embrio somatik

menjadi lebih singkat yaitu terdiri atas tiga tahap, yaitu tahap induksi kalus, tahap

induksi embrio somatik dan tahap perkecambahan embrio yang digabungkan

menjadi satu dengan tahap aklimatisasi.

Teknik direct sowing sudah banyak diaplikasikan untuk produksi bibit pada

beberapa tanaman, namun demikian, tingkat keberhasilannya masih bervariasi.

Pada tanaman alfalfa, teknik direct sowing mampu mempersingkat waktu kultur

menjadi 6 minggu lebih cepat dibandingkan dengan teknik embriogenesis somatik

konvensional. Namun demikian tingkat keberhasilannya masih sangat rendah

yaitu 6 % (Fujii et al., 1989). Tingkat keberhasilan yang rendah (10%) juga

dilaporkan pada aplikasi direct sowing untuk produksi bibit Theobroma cacao L.


27

meskipun teknik tersebut mampu mempersingkat waktu kultur menjadi 12

minggu lebih cepat (Niemenak et al., 2008). Tingkat keberhasilan yang lebih

tinggi dilaporkan pada aplikasi teknik direct sowing pada tanaman anggur.

Disamping teknik tersebut mampu mempercepat waktu kultur menjadi dua kali

subkultur lebih cepat dari teknik konvensional, tingkat keberhasilannya juga

cukup tinggi, yaitu 80 % dari embrio yang ditanam berhasil berkecambah,

meskipun hanya sekitar 30 % kecambah yang mampu berkembang lebih lanjut

menjadi tanaman baru (Jayasankar et al., 2001).

Pada kopi arabika, tingkat keberhasilan teknik direct sowing dapat mencapai

sekitar 80 % (Etienne-Barry et al., 1999). Teknik tersebut juga mampu

mempersingkat waktu kultur 8 minggu lebih cepat dibandingkan dengan teknik

embriogenesis somatik konvensional. Pada tanaman kopi robusta, teknik direct

sowing memiliki tingkat keberhasilan yang relatif lebih rendah, yaitu sekitar 50

%, meskipun teknik tersebut mampu mempersingkat waktu kultur menjadi 12

minggu lebih cepat (Yenitasari, 2015). Salah satu faktor yang diduga menjadi

penyebab tingginya tingkat kegagalan teknik direct sowing adalah munculnya

kontaminasi algae pada substrat tanam sehingga menyebabkan terjadinya

kompetisi antara embrio yang ditanam dengan algae yang tumbuh dalam

mendapatkan nutrisi tanaman (Yenitasari, 2015).

Salah satu cara yang diduga dapat digunakan untuk meningkatkan

keberhasilan teknik direct sowing untuk perkecambahan embrio somatik kopi

robusta adalah dengan menggunakan substrat tanam yang tepat. Beberapa

penelitian telah melaporkan bahwa substrat tanam merupakan salah satu penentu


28

keberhasilan perkecambahan embrio somatik secara langsung. Jayasankar et al.,

(2001) melaporkan bahwa medium pasir yang dikombinasikan dengan

commercial potting mixture (CPM) merupakan medium yang tepat untuk

mengecambahkan embrio somatik anggur secara langsung dibandingkan dengan

substrat tanam pasir ataupun CPM yang diaplikasikan secara sendiri-sendiri. Pada

tanaman kakao, embrio somatik yang ditanam pada substrat tanam pasir secara

langsung mampu tumbuh menjadi plantlet dengan tingkat keberhasilan mencapai

10 % serta embrio somatik mampu bertahan hidup sampai 2 bulan dibandingkan

dengan embrio somatik yang di tanam pada campuran antara pasir dan vermiculite

yang hanya mampu bertahan hidup selama 1 bulan (Niemenak et al., 2008). Pada

tanaman kopi robusta, upaya peningkatan keberhasilan perkecambahan embrio

somatik secara langsung melalui penggunaan substrat tanam yang tepat belum

pernah dilaporkan. Pada penelitian ini, tiga macam substrat tanam digunakan,

yaitu cocopeat, serbuk kopi dan arang sekam.

2.5 Substrat Tanam

2.5.1 Cocopeat

Cocopeat merupakan salah satu substrat tanam yang berasal dari sabut

kelapa dan memiliki kandungan kimia berupa lignin (50 %), selulosa (24 %),

pentosan (27 %), dan furfural (17 %; Tejano, 1985). Cocopeat banyak dilaporkan

berhasil digunakan untuk meningkatkan keberhasilan aklimatisasi seperti plantlet

Aloe percrassa berhasil diaklimatisasikan dengan tingkat keberhasilan tinggi

(hampir 100%) dibandingkan dengan dengan substrat yang lain seperti tanah


29

kompos (94%) maupun manured soil (94%; Abraha et al., 2014). Substrat tanam

cocopeat juga berhasil digunakan untuk aklimatisasi plantlet Garcinia indica

dengan tingkat keberhasilan tinggi (96%) dibandingkan dengan substrat tanam

yang lain seperti campuran antara cocopeat, pasir, dan tanah (81%, 1:2:1 /v/v)

serta campuran cocopeat dan pasir (82%, 1:1 v/v; Chabukswar & Deodhar, 2005).

Uzaribara et al., (2015) juga melaporkan bahwa penggunaan substrat tanam

cocopeat pada aklimatisasi tanaman pisang merah (Musa acuminata) memiliki

tingkat keberhasilan yang lebih tinggi (95%) dibandingkan dengan substrat tanam

vermiculite (80%), pasir (65%), maupun vermicompost (25%).

Substrat tanam cocopeat telah dicobakan untuk menginduksi

perkecambahan dan aklimatisasi embrio somatik. Pada kopi robusta, substrat

tanam cocopeat berhasil digunakan untuk menginduksi perkecambahan dan

aklimatisasi embrio somatik secara langsung dengan tingkat keberhasilan

mencapai 39 %, sedangkan pada substrat tanam campuran tanah dan cocopeat

maupun pasir murni (1:1 v/v ) memiliki tingkat keberhasilan hanya 20 % dan 17

% (Priyono dan Zaenudin, 2002). Hal yang sama juga dilaporkan Ducos et al.,

(2010) bahwa aklimatisasi embrio somatik kopi robusta berhasil ditingkatkan dari

40% menjadi 70 % dengan menggunakan substrat tanam cocopeat.

Kemampuan cocopeat sebagai substat tanam yang ideal untuk aklimatisasi

bibit hasil kultur jaringan pada beberapa tanaman diduga berkaitan erat dengan

sifat fisik cocopeat yang memiliki porositas tinggi. Jika dibandingkan dengan

substrat tanam yang lain, cocopeat memiliki tingkat porositas mencapai sekitar

90%, sedangkan substrat tanam yang lain seperti arang sekam, serbuk kopi,


30

pasir, kompos, maupun tanah liat memiliki tingkat porositas yang jauh lebih

rendah, yaitu 73 %, 64 %, , 38 %, 36 % dan 38 % (Walczak et al., 2002).

Tingginya porositas cocopeat dapat menyebabkan semakin besarnya persentase

ruang udara pada substrat tanam, sehingga semakin tinggi oksigen yang tersimpan

pada substrat tanam. Akibatnya, sistem perakaran suatu tanaman dapat

berkembang dengan baik sehingga tanaman dapat tumbuh dan berkembang

dengan baik pula (Mubarok et al., 2012).

Cocopeat juga sudah banyak diketahui memiliki kandungan senyawa lignin

yang tinggi, yaitu hampir 50% (Tejano, 1985). Senyawa tersebut banyak dikenal

sebagai metabolit sekunder golongan fenol yang memiliki aktivitas antimikroba

sehingga dapat menghambat tumbuhnya mikroorganisme pada substrat tanam.

Mekanisme antimikroba senyawa fenol dalam membunuh mikroorganisme yaitu

dengan mendenaturasi protein sel. Ikatan hidrogen yang terbentuk antara fenol

dan protein mengakibatkan struktur protein menjadi rusak. Ikatan hidrogen

tersebut akan mempengaruhi permeabilitas dinding sel dan membran sitoplasma

sebab keduanya tersusun atas protein. Permeabilitas dinding sel dan membran

sitoplasma yang terganggu dapat menyebabkan ketidakseimbangan makromolekul

dan ion dalam sel, sehingga sel menjadi lisis (Rijayanti, 2014). Oleh karena itu

penggunaan cocopeat sebagai substrat tanam mampu mencegah tumbuhnya jamur

ataupun algae yang banyak menggangu pertumbuhan embrio somatik kopi yang

diaklimatisasikan secara langsung (Yenitasari, 2015).


31

2.5.2 Serbuk Kopi

Serbuk kopi merupakan hasil pengolahan biji kopi yang telah dikeringkan

dan dihancurkan serta memiliki komposisi kimia berupa kafein sebesar 2 %,

trigonelin sebesar 0,6 %, dan asam klorogenat mencapai hampir 5%

(Ciptaningsih, 2012). Sampai saat ini, penggunaan serbuk kopi telah digunakan

untuk aklimatisasi plantlet hasil kultur jaringan. Pada tanaman Anchote (Coccinia

abyssinica), aklimatisasi dengan menggunakan substrat tanam serbuk kopi yang

dicampur dengan substrat tanam pasir dan tanah (1:1, v/v) memiliki tingkat

keberhasilan yang lebih cukup tinggi mencapai 82% (Bekele et al., 2013). Hal

yang sama juga dilaporkan oleh Kebede & Abera (2014) pada aklimatisasi

tanaman Plectranthus edulis. Pada penelitian tersebut, aklimatisasi dengan

substrat tanam serbuk kopi yang dicampur dengan substrat tanam pasir dan tanah

(2:1, v/v) memiliki tingkat keberhasilan yang cukup tinggi mencapai 83 %. Pada

tanaman Vanilla fragrans, aklimatisasi dengan menggunakan substrat tanam

serbuk kopi memiliki tingkat keberhasilan yang lebih tinggi (90 %) dibandingkan

substrat tanam pasir (87 %; Namirembe-ssonkko et al., 2005). Substrat tanam

serbuk kopi juga telah dicobakan untuk menginduksi perkecambahan dan

aklimatisasi embrio somatik pada kopi arabika oleh Barry-Ettiene et al., (2002).

Embrio somatik diaklimatisasi dengan menggunakan substrat tanam serbuk kopi

yang dicampur dengan substrat tanam pasir dan tanah (1:2, v/v) memiliki tingkat

keberhasilan mencapai 63%.

Kemampuan serbuk kopi sebagai substat tanam yang ideal untuk

aklimatisasi bibit hasil kultur jaringan pada beberapa tanaman diduga berkaitan


32

erat dengan kandungan senyawa antimikroba yang terdapat pada serbuk kopi.

Serbuk kopi mengandung asam klorogenat yang cukup tinggi (5 %; Ciptaningsih,

2012 ). Sebagai salah satu senyawa fenol, asam klorogenat memiliki aktivitas anti

mikroba yang dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme dengan cara

menyebabkan denaturasi protein penyusun membran sel sehingga sel

mikroorganisme akan mengalami lisis (Rijayanti, 2014).

2.5.3 Arang Sekam

Arang sekam merupakan salah satu substrat tanam yang berasal dari kulit

biji padi yang dibuat arang dan memiliki kandungan kimia berupa berupa selulosa

(40 - 45 %), lignin (25 - 30 %), abu (15 - 20 %), dan moisture (8 - 15 %;

Muntohar, 2002). Sampai saat ini, substrat tanam arang sekam telah banyak

dilaporkan berhasil digunakan untuk aklimatisasi plantet tanaman hasil kultur

jaringan. Pada tanaman anthurium, substrat tanam arang sekam memiliki tingkat

keberhasilan yang lebih tinggi (hampir 100%) dibandingkan substrat tanam lain

seperti campuran sekam mentah dan humus bambu (96%; 1:1 v/v) serta campuran

arang sekam dan humus bambu (93%; 1:1 v/v; Marlina & Rusnandi, 2007). Arang

sekam juga berhasil digunakan sebagai substrat tanam dengan tingkat

keberhasilan yang lebih tinggi (97%) dibandingkan cocopeat (94 %) pada

tanaman anggrek dendrobium (Dendrobium sp. ; Wardani, 2009). Gimenes et al.,

(2015) juga menggunakan arang sekam sebagai susbtrat tanam dengan

keberhasilan yang tinggi (85 %) dibandingkan dengan organic pine bark base

(70%) maupun pasir (70%) pada tanaman Cabralea canjerana.


33

Arang sekam juga telah digunakan sebagai substrat tanam pada aklimatisasi

embrio somatik secara langsung dengan tingkat keberhasilan yang tinggi. Pada

tanaman Prunus persica L., arang sekam berhasil digunakan untuk aklimatisasi

embrio somatik dengan tingkat keberhasilan lebih tinggi (98 %) dibandingkan

dengan cocopeat (20%; Promchot & Boonprakob, 2007). Pada kopi robusta, arang

sekam juga telah digunakan untuk aklimatisasi embrio somatik secara langsung

dengan tingkat keberhasilan yang cukup tinggi (50 %; Yenitasari, 2015). Namun,

dalam penelitian tersebut belum dilaporkan tingkat keberhasilan aklimatisasi

dengan menggunakan substrat tanam yang berbeda.

Kemampuan arang sekam sebagai substrat tanam untuk aklimatisasi

tanaman hasil kultur jaringan diduga berkaitan dengan sifat fisiknya yang

memiliki banyak pori sehingga mampu meningkatkan aerasi dan draenasi.

Semakin tingginya aerasi dan draenasi serta banyak ruang pori maka akan dapat

memperluas sistem perakaran tanaman dan perakaran dapat lebih mudah

menyerap air dan unsur hara pada substrat tanam. Hal tersebut menyebabkan

tanaman dapat tumbuh dan berkembang dengan baik karena mampu menyerap air

dan unsur hara yang diperlukan tanaman (Agustin et al., 2014).

Pada umumnya substrat tanam yang digunakan untuk memelihara embrio

somatik merupakan campuran dari beberapa substrat tanam. Penelitian yang

dilakukan oleh Priyono dan Zaenudin (2002) berhasil mengecambahkan embrio

somatik kopi robusta dengan tingkat keberhasilan yang tinggi mencapai 61 %

pada campuran substrat tanam cocopeat dan media standar aklimatisasi (tanah

olah: pasir pupuk kandang, 1:1:1 v/v). Jika dibandingkan dengan substrat tanam


34

tunggal, tingkat keberhasilan tersebut jauh lebih tinggi. Pada substrat tanam

cocopeat tingkat keberhasilannya mencapai 39 % dan pada substrat tanam pasir

murni memiliki tingkat keberhasilan mencapai 17 %.

Di Universitas Muhammadiyah Purwokerto, aklimatisasi embrio somatik

kopi robusta dengan menggunakan campuran substrat tanam sampai ini masih

belum pernah dilaporkan. Oleh karena itu, upaya peningkatan keberhasilan teknik

direct sowing untuk produksi bibit kopi melalui pemilihan susbstrat tanam yang

tepat perlu dilakukan.


bab ii tinjauan pustaka 2.1 kopi robusta (coffea …repository.ump.ac.id/284/3/isnaeni nur hasanah...

Documents