bab ii tinjauan pustaka 2.1 tanaman kakaorepository.ump.ac.id/5499/3/darwati_bab ii.pdf8 bab ii...

8

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tanaman Kakao

Kakao (Theobroma cacao L.) merupakan salah satu diantara 22 jenis

marga Theobroma yang berasal dari suku Sterculiaceae. Tanaman kakao berasal

dari hutan tropis di Amerika Tengah kemudian menyebar ke seluruh dunia mulai

abad 15 (Baon & Wardani, 2010). Di Indonesia, kakao dikenalkan oleh bangsa

Spanyol pada tahun 1560 di daerah Sulawesi Utara (Baon & Wardani, 2010;

Siregar et al., 2010) dan mulai menyebar ke seluruh wilayah di Indonesia pada

tahun 1970an (Baon & Wardani, 2010; Siregar et al., 2010; Rahayu, 2013). Pada

saat ini, Indonesia merupakan negara penghasil kakao terbesar kedua di dunia di

bawah Côte d'Ivoire dengan total produksi mencapai lebih dari 400 ribu ton per

tahun dengan total devisa yang dihasilkan mencapai lebih dari US $ 1,2 milyard

(FAO, 2014).

2.1.1 Morfologi Kakao

Tanaman kakao berbentuk pohon dengan tinggi sekitar 3,0- 8,0 meter (van

Steenis et al., 2008). Batang kakao mengandung lignin dan memiliki bentuk bulat

(Tjitrosoepomo, 1992). Batang kakao memiliki 2 percabangan yaitu cabang yang

tumbuh ke atas (ortotrop) dan cabang yang tumbuh ke samping (plagiotrop)

sehingga bersifat dimorfisme (Karmawati et al., 2010). Tanaman kakao pada

percabangan ortotrop memiliki tangkai daun lebih panjang dengan jumlah daun

lebih dari 15 lembar sedangkan pada percabangan plagiotrop memiliki tangkai

8

Pengaruh Penambahan 6-furfurylamino purine..., Darwati, FKIP UMP, 2014

9

daun yang lebih pendek dengan jumlah daun sekitar 3- 8 lembar (Prawoto &

Winarsih, 2010).

Tanaman kakao memiliki bentuk helaian daun yang bulat telur terbalik

memanjang (obovatus) dengan panjang mencapai 10- 48 cm dan lebar mencapai

3- 20 cm (Backer & Bakhuizen van den Brink, 1963). Pangkal daun runcing

(acutus), tangkai daun 1-3 cm dan ujung daun meruncing (acuminatus) (Backer &

Bakhuizen van den Brink, 1963). Daun kakao memiliki susunan tulang daun yang

menyirip dan menonjol ke bawah permukaan helai daun (van Steenis et al., 2008;

Prawoto & Winarsih, 2010).

Tanaman kakao berbunga pada umur 3 tahun (Rahardjo, 2011). Pada umur

4-5 tahun, tanaman kakao memproduksi bunga paling banyak. Tanaman kakao

mampu bertahan hidup sekitar umur 20 tahun jika perawatannya maksimal

(Konam et al., 2009). Bunga kakao tumbuh di bekas ketiak daun pada bagian

batang ataupun cabang, sehingga dikenal sebagai tanaman caulifloris (Backer &

Bakhuizen van den Brink, 1963). Kakao dapat berbunga maksimal pada bulan

Februari- April (Prawoto, 2008; Rahardjo, 2011; Gambar 2.1 A). Setiap tahun

satu tanaman kakao akan menghasilkan sekitar 5.000- 12.000 bunga, akan tetapi

hanya 1% saja yang mampu menjadi buah (Siregar et al., 2010).

Bunga kakao termasuk dalam kelompok bunga majemuk yang memiliki

tangkai bunga yang pendek sehingga terlihat seperti bunga tunggal (Backer &

Bakhuizen van den Brink, 1963). Bunga kakao merupakan bunga yang sempurna

yaitu memiliki perhiasan bunga yang lengkap dan kelamin bunga yang lengkap.

Perhiasan bunga terdiri dari kelopak dan mahkota (Tjitrosoepomo, 2002). Kelopak


10

bunga (calyx) terdiri dari 5 sepala berbentuk lanset, berwarna putih dengan

panjang mencapai 6- 8 mm (Backer & Bakhuizen van den Brink, 1963). Mahkota

bunga (corolla) terdiri dari 5 petala berbentuk cekung dengan panjang mencapai

4mm (Bakhuizen van den Brink, 1963). Bunga kakao termasuk bunga banci

(hermaproditus) karena memiliki 2 alat kelamin dalam satu kuntum bunga (van

Steenis et al., 2008). Organ betina (gynaecium) yang di dalamnya terdapat bakal

buah (ovary), tangkai putik (stylus), dan kepala putik (stigma) dan organ kelamin

jantan (androecium) tersusun atas 5 benang sari yang steril (staminodia) dan 5

benang sari yang fertile (stamen; van Steenis et al., 2008; Gambar 2.1 B).

Proses pembungaan kakao diawali dari bunga yang masih kuncup

(primordia), setelah 30 hari bunga kakao mekar. Bunga kakao yang sudah mekar

bagian putik dan kepala sari sudah siap melakukan penyerbukan (Prawoto &

Winarsih, 2010; Rahardjo, 2011). Setelah mengalami penyerbukan yang dibantu

oleh serangga maka bakal buah akan berkembang manjadi buah sekitar umur 40

hari (Prawoto & Winarsih, 2010; Rahardjo, 2011).

Gambar 2.1 A. Bunga kakao yang muncul dari berkas ketiak daun pada cabang

dari satu bantalan bunga (Caulifloris), B. Struktur bunga kakao (s)

menunjukkan sepala, (p) menunjukkan petala, (sta) menunjukkan

stamen, (sto) menunjukkan staminodia, (pi) menunjukkan pistil, (t)

menunjukkan tangkai bunga dan (dt) menunjukkan dasar tangkai

bunga. Sumber: (Prawoto & Winarsih, 2010).

A B


11

Buah kakao merupakan buah buni yang berbentuk telur memanjang

tersusun atas kulit buah (pod) yang tebal, arilus (pulp), dan biji (van Steenis et al.,

2008; Limbongan, 2012). Kulit buah kakao mempunyai alur yang kedalamannya

bervariasi tergantung dari kultivarnya. Biji terbungkus oleh daging buah (pulp)

yang berwarna putih disebut dengan arilus. Arilus ini memiliki rasa yang asam

manis dan diduga memiliki kandungan zat untuk menghambat perkecambahan

(Prawoto & Winarsih, 2010). Biji kakao memiliki bentuk bulat telur dengan

panjang 2 cm dan lebar 1,5 cm.

Gambar 2.2 A. Kulit buah kakao dipotong membujur yang terdiri dari lapisan

eksokarp, mesokarp dan endokarp. B. Biji kakao. Sumber : (A) dari

Limbongan, 2011 dan (B) dari Sari et al., 2013.

2.1.2 Kultivar Kakao

Buah kakao yang umum dibudidayakan ada 3 kultivar, yaitu kakao

Criollo, Forastero dan Trinitario. Kultivar Criollo (Gambar 2.3 A) merupakan

kakao yang menghasilkan biji dengan kualitas tinggi dengan cita rasa yang khas.

Kakao tersebut termasuk dalam kakao mulia (Susanto, 1994). Namun, kultivar ini

memiliki pertumbuhan yang kurang kuat, produktivitas yang tergolong rendah dan

mudah terserang penyakit (Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, 2012).

A B


12

Kulit buah Criollo kasar pada permukaannya dan memiliki alur yang dalam serta

berwarna kuning atau merah (Karmawati et al., 2010).

Kultivar Forastero merupakan kakao yang mampu menghasilkan biji

dengan kualitas sedang. Kakao ini memiliki pertumbuhan yang kuat, produktivitas

tinggi, cepat berbuah dan tahan terserang hama serta penyakit. Kultivar ini

biasanya dikenal dengan kakao curah atau lindak (Gambar 2.3 B; Prawoto &

Winarsih, 2010). Kulit buah Forastero halus pada permukaannya dan memiliki

alur yang dangkal serta warna kulit hijau (Prawoto & Winarsih, 2010).

Kultivar Trinitario merupakan kakao hasil persilangan antara Criollo dan

Forastero. Kakao jenis ini yang memiliki ciri morfologi dan fisiologi yang

bervariasi (Gambar 2.3 C; Prawoto & Winarsih, 2010).

Gambar 2.3 Tiga kultivar kakao, meliputi A. Criollo, B. Forastero dan

C.Trinitario. Sumber : http://www.google/images/kakao.com

A B C


http://www.google/images/kakao.com

13

2.1.3 Manfaat kakao

Tanaman kakao dibudidayakan oleh petani untuk dimanfaatkan buahnya

(Wahyudi & Rahardjo, 2008). Bagian yang dapat dimanfaatkan dari buah kakao,

yaitu kulit buah, pulp dan biji (Erniati et al., 2012). Kulit buah kakao dapat

dimanfaatkan sebagai pakan ternak hewan ruminansia, bahan pupuk organik cair

dan kompos, bahan untuk membuat briket sebagai pengganti arang aktif, bahan

baku pembuatan bioetanol dan bahan baku pembuatan pektin dalam industri

pangan, kosmetik maupun obat- obatan (Dachlan et al., 2009; Patabang, 2011;

Sari et al., 2012).

Pulp buah kakao dapat dimanfaatkan sebagai bahan olahan produk pangan

seperti nata de cacao. Selain itu, juga digunakan untuk olahan produk non pangan

yaitu bahan pembuat kertas, rayon dan bioherbisida (Elizabeth, 2006; Harsini &

Susilowati, 2010; Pratama et al., 2013).

Biji kakao juga mengandung lemak dengan kadar tinggi, sehingga dapat

digunakan sebagai bahan utama pembuatan coklat bubuk (Gambar 2.4 a;

Mertade & Basri, 2011; Erniati et al., 2012). Coklat bubuk memiliki cita rasa

yang enak, manis dan aroma yang khas, sehingga dimanfaatkan sebagai bahan

olahan produk makanan dan minuman yang digemari oleh semua lapisan

masyarakat seperti hot choco, ice cream dan campuran pembuatan kue (Gambar

2.4 b; Zairisman, 2006; Roesmanto, 1991). Manfaat lain dari coklat bubuk adalah

dimanfaatkan di bidang kosmetik seperti untuk perawatan kulit yaitu spa dan

masker (Gambar 2.4 c) dan juga digunakan di bidang kesehatan.


14

Gambar 2.4 (a) Coklat bubuk; (b) Minuman berbahan baku coklat bubuk; (c)

Masker (http://www.google/images/manfaatcocoa.com)

2.2 Budidaya Kakao dan Permasalahan Kakao di Indonesia

2.2.1 Produksi Kakao

Di Indonesia, kakao merupakan salah satu tanaman perkebunan yang

banyak dibudidayakan oleh petani kakao (Kurniasih et al., 2011; Respati et al.,

2010). Pada tahun 2009, jumlah petani yang membudidayakan kakao mencapai

lebih dari 1,4 juta kepala keluarga sehingga memiliki peranan penting bagi

perekonomian Indonesia khususnya penyerapan tenaga kerja, sumber pendapatan

dan devisa negara (Respati et al., 2010; Limbongan, 2011). Kakao juga sebagai

komoditas eksport terbesar ke tiga pada sub sektor perkebunan setelah kelapa

sawit dan karet dengan nilai total devisa mencapai lebih dari US $ 1,2 milyard

(FAO, 2014).

Indonesia merupakan negara penghasil kakao terbesar kedua di dunia

dengan total produksi mencapai lebih dari 1,5 juta ton pada tahun 2010 (Gambar

2.5; FAO, 2014). Sementara, negara Côte d'Ivoire adalah negara dengan produksi

kakao terbesar pertama didunia dengan total produksi mencapai 2,5 juta ton per

tahun (FAO,2014)

a c b


15

Gambar 2.5 Sepuluh negara penghasil kakao terbesar di dunia tahun 2009- 2010.

Indonesia (panah hitam) menempati posisi kedua sebagai penghasil

kakao terbesar dunia (FAO, 2014)

Total produksi kakao di Indonesia dihasilkan dari luas perkebunan kakao

yang meningkat dari tahun ke tahun (FAO, 2014). Pada tahun 2003, luas

perkebunan kakao sekitar 900 ribu Ha, sedangkan tahun 2010, mencapai lebih

dari 1,6 juta Ha (Gambar 2.6; FAO, 2014). Dengan luas perkebunan kakao

tersebut maka menjadikan Indonesia sebagai negara dengan perkebunan kakao

terluas kedua di dunia setelah Côte d'Ivoire (FAO, 2014).

0500000

10000001500000200000025000003000000

Côt

e d'I

voir

e

Indon

esia

Ghan

a

Nig

eria

Cam

eroo

n

Bra

zil

Ecu

ador

Mex

ico

Dom

inic

an …

Peru

Prod

uksi K

akao

(ton

/th)

Negara Penghasil Kakao

2010

2009


16

Gambar 2.6 Perkembangan luas area negara penghasil kakao terbesar dunia dari

tahun 2003- 2010. Indonesia (panah hitam; FAO, 2014).

2.2.2 Permasalahan Budidaya Kakao di Indonesia

Sebagai negara produsen kakao terbesar kedua di dunia Indonesia juga

memiliki perkebunan kakao terluas kedua di dunia (Gambar 2.6; FAO, 2014).

Namun dalam hal produktivitasnya, perkebunan kakao di Indonesia hanya mampu

menghasilkan 550 kg biji kakao per Ha per tahunnya. Produktivitas tersebut hanya

seperlima produktivitas kakao dari negara dengan produktivitas kakao tertinggi di

dunia seperti Guatemala dan Thailand yang mampu menghasilkan biji kakao

mencapai lebih dari 2,6 ton per Ha per tahunnya. Hal inilah yang menempatkan

Indonesia di peringkat ke-17 dalam hal produktivitas perkebunan kakao dari

sekitar 58 negara penghasil kakao di dunia (Gambar 1.1; FAO, 2014).

Banyak faktor yang diduga menjadi penyebab rendahnya produktivitas

kakao di Indonesia, seperti usia tanaman kakao yang dibudidayakan sudah tua.

Tanaman kakao yang sudah tua dapat menurunkan produksi kakao mencapai 50%

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

20

03

20

04

20

05

20

06

20

07

20

08

20

09

20

10

Lua

s are

a K

akao

(Ha)

Tahun

Côte d'Ivoire

Indonesia

Ghana

Nigeria

Brazil


17

dari potensi produksinya (Limbongan, 2011). Saat ini tanaman kakao yang sudah

tua di Indonesia sudah mencapai 90% sehingga perlu diadakannya peremajaan

(Taufik et al., 2010).

Faktor lain yang diduga menjadi penyebab utama rendahnya produktivitas

kakao di Indonesia adalah faktor kualitas bibit yang ditanam (Martede & Basri,

2011; Sugiharti, 2006). Oleh karena itu, perlu adanya upaya penyediaan bibit

kakao yang berkualitas dalam jumlah yang banyak dengan kualitas unggul

sehingga dapat meningkatkan produktivitas kakao di Indonesia.

2.2.3 Pembibitan Tanaman Kakao di Indonesia

Sebagian besar petani kakao di Indonesia membudidayakan kakao dengan

menggunakan bibit yang berasal dari biji (Rahardjo, 2010). Biji kakao yang

berkualitas dibersihkan dari pulp kemudian dikeringkan hingga kadar air 40% dan

dikecambahkan selama 12 hari (Rahardjo, 2010). Benih kakao yang sudah

berkecambah kemudian dipelihara pada media tanam kurang lebih 2 bulan

kemudian bibit kakao siap untuk ditanam setelah berumur 4- 5 bulan.

Teknik pembibitan biji tersebut memiliki keunggulan di antaranya adalah

mudah dilakukan dan dapat menghasilkan bibit dengan jumlah yang banyak

dengan biaya yang murah (Winarsih et al., 2003; Prawoto et al., 2010). Namun

pembibitan kakao menggunakan biji akan menghasilkan tanaman yang tidak

seragam secara genetik (Maximova et al., 2002). Hal tersebut karena kakao

merupakan salah satu tanaman yang melakukan penyerbukan silang (Li et al.,

1998).


18

Alternatif lain yang dapat digunakan untuk mendapatkan bibit kakao yang

memiliki genetik seragam dan sama dengan induknya adalah dengan

menggunakan teknik pembibitan secara vegetatif (Siregar et al., 2010). Pada

umumnya pembibitan kakao secara vegetatif dilakukan dengan teknik stek,

okulasi ataupun sambung pucuk (Winarsih et al., 2003).

Teknik stek dilakukan dengan cara memotong batang atau ranting yang

masih muda kemudian ditanam ke dalam pot (Siregar et al., 2010). Batang atau

ranting yang di stek akan muncul akar sekitar umur 3 minggu dan siap untuk

dipindahkan ke tanah setelah berumur 6 bulan (Rahardjo, 2010). Teknik ini akan

menghasilkan tanaman yang memiliki sifat genetik yang sama dengan induknya

dan biasanya akan cepat berbunga serta berbuah (Siregar et al., 2010; Rahardjo,

2010). Namun teknik pembibitan secara vegetatif tersebut hanya mampu

menghasilkan bibit dengan jumlah yang terbatas dan dapat merusak tanaman

induk (Li et al., 1998).

Teknik vegetatif lain yang dikembangkan oleh petani kakao adalah melalui

okulasi. Teknik ini dilakukan dengan mengambil mata tunas berwarna hijau dari

tanaman pertama yang berkualitas dan ditempelkan pada kulit kayu tanaman

kedua yang sudah disayat kemudian diikat dan dipelihara sampai mata tunas

tumbuh menjadi batang baru (Rahardjo, 2010). Tanaman yang diperoleh

menggunakan pembibitan teknik ini akan membutuhkan waktu sekitar 12 bulan

agar bibit siap ditanam. Kelebihan teknik ini adalah pertumbuhannya lebih cepat

dibandingkan dengan bibit dari stek dan tingkat keberhasilannya tinggi yaitu

mencapai 90% (Rahardjo, 2010). Namun, teknik ini juga akan merusak tanaman


19

induk dan jumlah mata tunas yang terbatas sehingga jumlah bibit yang

diperolehpun sedikit (Li et al., 1998; Rahardjo, 2010).

Cara lain yang digunakan oleh petani kakao adalah melalui sambung

pucuk (Siregar et al., 2010). Teknik ini dilakukan dengan cara memotong cabang

muda dari tanaman yang berkualitas kemudian disambungkan pada bibit kakao

yang berasal dari biji. Teknik sambung pucuk ini akan menghasilkan bibit dengan

sifat genetika yang sama dengan induknya, akan tetapi teknik tersebut memiliki

tingkat keberhasilan yang relatif rendah serta akan dihasilkan bibit dengan jumlah

yang terbatas, karena terbatasnya jumlah pucuk yang akan disambung (Li et al.,

1998). Oleh karena itu perlu dikembangkan teknik produksi bibit kakao yang

mampu menghasilkan bibit dalam jumlah yang banyak dengan kualitas yang

unggul dan sama dengan induknya.

2.3 Perkembangan Penelitian Embryogenesis Somatik Kakao

Salah satu upaya yang dapat dipergunakan untuk mengatasi kelemahan

teknik pembibitan kakao secara konvensional di atas adalah menggunakan teknik

kultur jaringan (Avivi et al., 2010). Kultur jaringan tanaman adalah teknik

perbanyakan tanaman secara vegetatif dengan cara mengisolasi jaringan

tumbuhan yang ditanam dan dipelihara pada medium buatan yang aseptis

(Zulkarnain, 2009). Teknik ini mampu menghasilkan bibit dengan sifat yang

seragam seperti induknya dan mampu menghasilkan tanaman dengan jumlah

masal dalam waktu singkat (Hendaryono & Wijayani, 1994; Avivi et al., 2010).

Namun, penggunaan teknik ini terdapat kelemahan utama yaitu tidak semua

tanaman dapat berhasil diperbanyak melalui kultur jaringan. Selain itu,


20

penggunaan teknik ini juga memerlukan keahlian khusus yang dikerjakan di

laboratorium sehingga membutuhkan biaya yang mahal (Hendaryono & Wijayani,

1994).

Beberapa teknik kultur jaringan telah dikembangkan dalam upaya

perbanyakan tanaman kakao adalah teknik kultur tunas aksiler dan melalui

embryogenesis somatik. Kultur tunas aksiler merupakan teknik in vitro yang

dilakukan dengan cara mengkultur tunas aksiler pada medium tanam dan

dipelihara sampai menjadi tanaman baru yang lengkap (Zulkarnain, 2009). Teknik

ini hanya memperbanyak tunas, memanjangkan tunas dan diferensiasi akar

sehingga tidak memerlukan waktu lama untuk menjadi tanaman yang lengkap

(Figuera et al., 1991). Namun, teknik ini belum berhasil dipergunakan untuk

perbanyakan tanaman kakao (Figuera et al., 1991).

Salah satu teknik in vitro yang mulai dikembangkan dalam pembibitan

kakao untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dibandingkan menggunakan

teknik in vitro lain yaitu melalui teknik kultur embryogenesis somatik (Avivi et

al., 2010). Embryogenesis somatik merupakan salah satu teknik perbanyakan

tanaman dari sel somatik yang akan berkembang membentuk tanaman baru

melalui tahap perkembangan embryo yang spesifik tanpa terjadinya fusi gamet

(Purnamaningsih, 2002). Tahap embryogenesis somatik pada tanaman kakao

melalui 4 tahap, yaitu (1) induksi kalus embryogenik, (2) induksi embryo somatik,

(3) perkecambahan, dan (4) aklimatisasi (Purnamaningsih, 2002).

Pada tahap induksi kalus, eksplan yang diisolasi kemudian ditumbuhkan

pada medium tanam dengan ditambahkannya zat pengatur tumbuh (ZPT) dengan


21

konsentrasi yang tinggi (Purnamaningsih, 2002). Eksplan yang ditanam dipelihara

sampai terbentuk kalus. Terdapat dua macam kalus yang dapat diinduksi dari

eksplan kakao, yaitu kalus kompak dan kalus remah. Kalus kompak memiliki ciri-

ciri berupa kalus yang keras, berwarna putih dan tidak bisa dipisah-pisahkan

dengan mudah, sedangkan kalus remah memiliki ciri berupa kalus yang lunak,

mudah dipisah-pisahkan dan berwarna kuning kecoklat-coklatan (Hilyatunnisa,

2013; Purwasih, 2013; Rahayu, 2013). Dari kedua jenis kalus tersebut, hanya

kalus remah yang mampu diinduksi pembentukan embryo atau biasa disebut kalus

embryogenik. Namun, tidak semua eksplan yang ditanam akan membentuk kalus

yang bersifat embryogenik (Hilyatunnisa, 2013).

Tahap induksi embryo adalah tahap perkembangan kalus yang dipelihara

pada medium induksi embryo hingga terbentuk embryo. Perkembangan embrio

yang spesifik dimulai dari tahap globular, hati, torpedo, dan kotiledon (Gambar

2.7; Purnamaningsih, 2002). Tahap ketiga adalah perkecambahan yang dilakukan

dengan menanam embryo somatik dan dipelihara sampai menjadi tanaman yang

memiliki tunas dan akar (Planlet; Gambar 2.7; Purnamaningsih, 2002). Pada

tahap aklimatisasi, tanaman yang lengkap dengan tunas dan akar kemudian

dipindahkan pada medium ex vitro (Gambar 2.7; Purnamaningsih, 2002).


22

Gambar 2.7 Tahap perkembangan embryo somatik kakao: (a) tahap globular, (b)

tahap hati, (c) tahap torpedo, (d) tahap kotiledon, (e) tahap planlet

dan (f) tahap aklimatisasi (Li et al., 1998; Minyaka et al., 2008).

Teknik kultur embryogenesis somatik memiliki kelebihan antara lain dapat

menghasilkan bibit dalam jumlah yang banyak (Li et al., 1998), sifat genetik bibit

yang dihasilkan seragam seperti induknya, bibit yang dihasilkan memiliki sistem

perakaran tunggang yang sama seperti biji dan menghasilkan embryo yang

bersifat bipolar yaitu dapat berkembang membentuk tunas dan akar yang

diperlukan bagi pertumbuhan tanaman (Purnamaningsih, 2002). Namun, teknik

ini juga memiliki kelemahan yaitu keberhasilan induksi embryo somatik kakao

masih rendah dan bervariasi dari 0 - 100% tergantung kultivar yang ditanam

(Winarsih et al., 2003; Avivi et al., 2010) dan membutuhkan perawatan yang

khusus seperti melakukan sub kultur yang berulang kali untuk mendapatkan kalus

yang embryonik (Purnamaningsih, 2002).

Teknik embryogenesis somatik telah banyak dilaporkan berhasil digunakan

untuk memperbanyak berbagai jenis tanaman seperti pada tanaman tanaman kopi

a b c

d e f


23

(Coffea arabica L.) yang ditanam pada medium MS menggunakan eksplan daun

dengan tingkat keberhasilan mencapai 100% (Riyadi & Tirtoboma, 2004).

Tanaman yang lain seperti cendana (Santalum album L.) menggunakan eksplan

embryo zigot muda yang ditanam pada medium MS (Sukmadjaja, 2005) maupun

pada tanaman manggis (Garcinia indica Choiss) menggunakan eksplan biji yang

ditanam pada medium WPM (Thengane et al., 2006) juga berhasil diperbanyak

melalui teknik embryogenesis somatik dengan tingkat keberhasilan yang tinggi,

yaitu sekitar 80 %.

Pada tanaman kakao teknik embryogenesis somatik juga telah dicobakan

untuk perbanyakan tanaman tersebut. Upaya pembibitan kakao melalui teknik

embryogenesis somatik telah dimulai sejak tahun 1970-an dengan tingkat

keberhasilan yang masih cukup rendah (Young et al., 2000). Penelitian tentang

embryogenesis somatik tanaman kakao dilaporkan pada tahun 1977 - 1980 dengan

menggunakan eksplan embryo zygotik, namun hasil penelitian-penelitian tersebut

belum berhasil menginduksi pembentukan embryo somatik (Alemanno, 1997).

Penelitian lebih lanjut menggunakan eksplan jaringan somatik juga belum

berhasil dilakukan sampai Lopez-Baez et al. (1993) berhasil menginduksi embryo

somatik kakao dari eksplan jaringan bunga. Meskipun demikian penelitian

tersebut juga belum berhasil mendapatkan tanaman baru dari embryo somatik

yang dihasilkan. Li et al. (1998) melaporkan keberhasilan induksi embryo somatik

dari eksplan bunga dan embryo yang diperoleh berhasil dikecambahkan untuk

dihasilkan tanaman kakao pertama kalinya, namun persentase keberhasilan


24

induksi embryo masih sangat bervariasi dari 1 sampai 100 % tergantung genotip

tanaman yang digunakan.

Di Universitas Muhammadiyah Purwokerto, upaya pembibitan kakao

melalui teknik embryogenesis somatik juga telah dilakukan dengan menggunakan

kultivar Criollo. Pada penelitian yang dilakukan oleh Hilyatunnisa (2013)

menggunakan eksplan staminodia dan petala yang ditanam pada medium DKW

dengan kombinasi Adenin 10-6

M & 2,4-D belum berhasil digunakan untuk

induksi embryo, tetapi medium tersebut berhasil untuk menginduksi kalus.

Pada penelitian yang dilakukan oleh Purwasih (2013) menggunakan medium

DKW yang dikombinasikan dengan 10-6

M 2,4-D & 10-7

M BAP merupakan

medium terbaik yang digunakan untuk menginduksi kalus. Medium tersebut dapat

membentuk kalus dengan tipe yang friabel sehingga mampu untuk membentuk

embryo somatik. Namun, tingkat keberhasilan dalam induksi embryo masih

rendah sekitar 1%.

Hasil yang sama juga dilaporkan oleh Rahayu (2013) dengan menanam

kalus pada medium DKW (Driver & Kuniyuki, 1984) dengan penambahan kinetin

5x10-7

M & 10-6

M 2,4-D ke dalam medium tanam. Medium tersebut mampu

menginduksi kalus bersifat embryogenik dan medium DKW yang hanya ditambah

kinetin 5x10-8

M berhasil menginduksi embryo somatik, meskipun tingkat

keberhasilan masih relatif rendah yaitu 1 %.

Salah satu faktor yang diduga menjadi penyebab rendahnya tingkat

keberhasilan induksi embryo somatik pada penelitian sebelumnya diduga karena


25

belum ditemukannya komposisi medium tanam yang tepat untuk menginduksi

pembentukan embryo somatik pada tanaman kakao.

2.4. Medium Tanam

Medium kultur jaringan adalah medium tanam yang berisi berbagai

komposisi dan macam - macam unsur hara (Nursetiadi, 2008). Medium kultur

jaringan adalah salah satu penentu dari keberhasilan perbanyakan tanaman secara

in vitro (Yusnita, 2003). Medium dasar yang banyak digunakan dalam kultur

jaringan antara lain medium dasar MS (Murashige & Skoog, 1962); medium dasar

B5 (Gambrog, 1968) medium dasar WPM (Woody Plant Medium, 1981) maupun

medium dasar DKW (Driver & Kuniyuki, 1984). yang banyak diaplikasikan

untuk embryogenesis somatik pada tanaman kakao (Hendaryono & Wijayanti,

1994). Komposisi medium yang tepat bagi suatu tanaman tergantung dari jenis

tanaman dan jenis eksplan yang digunakan. Misalnya, medium dasar MS dapat

diaplikasikan ke hampir semua jenis kultur, medium dasar B5 banyak

diaplikasikan untuk kultur sel pada tanaman kedelai dan legume lain sedangkan

medium dasar banyak diaplikasikan untuk tanaman berkayu. Untuk tanaman

kakao, komposisi medium dasar DKW (Driver & Kuniyuki, 1984) banyak

diaplikasikan untuk menginduksi pembentukan embryo somatik pada

(Hendaryono & Wijayanti, 1994). Pada umumnya, media tanam mengandung

unsur garam makro, garam mikro, vitamin, asam - asam amino essensial, gula dan

zat pengatur tumbuh (ZPT).


26

2.4.1 Makronutrien

Kebutuhan garam mineral yang digunakan pada kultur jaringan kurang lebih

sama dengan tanaman utuh. Unsur makro dibutuhkan tanaman dalam jumlah besar

(1-15 mg/bk tanaman) seperti nitrogen (N), kalium (K), kalsium (Ca), fosfor (P),

magnesium (Mg), dan sulfur (S; George dan Klerk, 2008; Nursyamsi, 2010). Pada

umumnya unsur tersebut diberikan dalam bentuk persenyawaan (George dan

Sherrington, 1984).

Beberapa unsur- unsur makro yang umum diberikan adalah dalam bentuk

garam, antara lain: KNO3; NH4NO3; Ca(NO3).4H2O; NaNO3; CaCl2. 2H2O;

MgSO4.7H2O; KCl; KH2PO4; NH4H2PO4; NaH2PO4. 2H2O; Na2SO4; (NH4)2SO4;

NH4Cl; dan K2SO4 (George dan Sherrington, 1984). Macam dan konsentrasi

garam makro yang optimum dari tiap-tiap komponen dalam memenuhi

pertumbuhan yang maksimal untuk setiap jenis tanaman dan setiap jenis eksplan

sangat bervariasi.

Salah satu garam yang banyak ditambahkan ke dalam medium tanam adalah

garam kalium sulfat (Potassium Sulphate; K2SO4). Garam K2SO4 mengandung ion

K dan ion sulfat. Ion K berperan dalam memacu pembelahan sel, sintesa

karbohidrat dan protein, pembuatan klorofil serta untuk mereduksi nitrat

(Salisbury & Ross, 1995). Selain itu, juga berperan untuk memperlancar

metabolisme dan penyerapan makanan, serta mengatur tekanan osmotik di antara

sel (Salisbury & Ross, 1995).

Ion sulfat berperan dalam meningkatkan proses metabolisme seperti sintesis

asam amino dan sintesis protein di dalam sel (Saito, 2004; Leustek, 2002). Sulfur


27

banyak ditemukan sebagai komponen penyusun asam amino sistein dan metionin,

dan sebagai penyusun vitamin thiamin dan biotin, serta penyusun koenzim A

(Salisbury & Ross, 1995). Kondisi tersebut merupakan prasarat utama untuk

terjadi proses-proses biologi pada tumbuhan tinggi termasuk proses

embryogenesis (Minyaka et al., 2008). Ion sulfat yang terdapat di garam K2SO4

berfungsi untuk memacu perkembangan akar dan ketahanan atau proteksi tubuh

tumbuhan.

Penambahan senyawa K2SO4 ke dalam medium tanam untuk menginduksi

pembentukan kalus dan embryo somatik tanaman kakao telah dilaporkan.

Penambahan K2SO4 sebanyak 4,473 mM ke dalam medium tanam DKW mampu

menginduksi pembentukan kalus kakao genotipe Sca6 dari eksplan petala dengan

tingkat keberhasilan 8%, sedangkan penambahan K2SO4 sebanyak 4 kali lebih

tinggi (17,892 mM) mampu meningkatkan pembentukan kalus sampai 18%

(Minyaka et al., 2008).

Perlakuan yang sama juga memberikan respon yang hampir sama dalam hal

pembentuk embryo somatik kakao. Penambahan 4,473 mM K2SO4 ke dalam

medium tanam DKW tidak mampu menginduksi pembentukan embryo somatik,

sedangkan penambahan K2SO4 sebanyak 35,784 mM mampu menginduksi

embryo somatik sampai 35% (Minyaka et al., 2008). Namun demikian, respon

tersebut sangat bergantung dengan genotip tanaman kakao yang digunakan. Pada

genotip IMC67, penambahan K2SO4 ke dalam medium tanam dengan konsentrasi

tersebut hanya berhasil menginduksi embryo somatik sebesar 8 % (Minyaka et al.,

2008).


28

Upaya peningkatan keberhasilan induksi embryo somatik tanaman kakao

kultivar Criollo dengan menambahkan K2SO4 ke dalam medium tanam belum

pernah dilaporkan, sehingga pada penelitian ini dilakukan uji pengaruh

penambahan K2SO4 ke dalam medium tanam terhadap keberhasilan induksi

embryo somatik pada tanaman kakao.

2.4.2 Mikronutrien

Mikronutrien adalah unsur hara yang dibutuhkan oleh tanaman dalam

jumlah yang sangat sedikit (0,1μg - 0,1mg/g berat kering tanaman). Menurut

Gamborg dan Shylluk (1981), yang termasuk dalam unsur mikronutrien adalah

Besi (Fe), Mangan (Mn), Seng (Zn), Bor (B), Tembaga (Cu), Klor (Cl), dan

Molibdenum (Mo). Unsur- unsur mikro yang diberikan dalam medium kultur

jaringan seperti MnSO4.4H2O, ZnSO4.4H2O, H3BO3, KJ, NaMoO4.2H2O,

CuSO4.5H2O dan CoCl2.6H2O (Indrianto, 2002). Walaupun hanya diperlukan

dalam jumlah sedikit, akan tetapi jika tidak ada unsur hara mikro di dalam

medium tanam maka dapat menyebabkan kelainan pertumbuhan.

2.4.3 Vitamin

Vitamin berperan sebagai kofaktor dari reaksi-reaksi enzimatis dan

dibutuhkan dalam jumlah yang sedikit. Vitamin juga berperan dalam

menstimulasi inisiasi, pertumbuhan dan perkembangan akar. Vitamin- vitamin

yang umum diberikan dalam medium kultur jaringan yaitu tiamin (vitamin B1),

piridoksin (vitamin B6) dan asam nikotinat. Beberapa macam vitamin yang umum

digunakan dalam medium dasar kultur jaringan, antara lain: Thiamin-HCl, myo-

inositol, Pyridoxin-HCl, Ca D-panthothenate, Folic acid, Choline chloride,


29

Riboflavin, Nicotinamida, Niasin, Glisin, Biotin dan Pyridoxin fosfat . Vitamin

tersebut merupakan anggota dari vitamin B kompleks (George dan Sherrington,

1984).

2.4.4 Asam- Asam Amino

Asam amino berperan dalam pertumbuhan dan diferensiasi kalus. Untuk

setiap tanaman asam amino yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhannya

berbeda- beda. Asparagin dan Glutamin berperan dalam metabolisme asam amino,

karena dapat menjadi pembawa dan sumber amonia untuk sintesis asam – asam

amino baru dalam jaringan. Beberapa asam amino yang umum diberikan dalam

medium kultur jaringan seperti glutamine, glycine, L-cycteine, L-arginine, L-

Aspartic acid, L-methionine (Hendaryono & Wijayanti, 1994).

2.4.5 Sumber Energi

Pada kultur jaringan, sel dan jaringan tumbuhan belum sempurna untuk

melakukan asimilasi fotoautotrof, sehingga diperlukan gula sebagai sumber

karbon dan energi. Selain sebagai sumber energi bagi sel dan jaringan, gula juga

berfungsi sebagai penjaga keseimbangan tekanan osmotik potensial didalam

medium.

Umumnya gula yang diberikan pada medium kultur berupa sukrosa atau

komponen-komponennya seperti monosakarida glukosa atau fruktosa. Sukrosa

pada medium kultur ditambahkan sebanyak 30 gr/l (Hendaryono & Wijayanti,

1994). Glukosa atau D-glukosa biasanya ditambahkan dengan konsentrasi 20 - 30

gr/l, tergantung dari jenis eksplan. Sukrosa lebih berpengaruh dalam


30

perkembangan kalus, sedangkan pengaruhnya terhadap organogenesis belum

dapat dipastikan (George dan Sherrington, 1984).

2.5 Zat Pengatur Tumbuh (ZPT)

Zat pengatur tumbuh berbeda dengan hormon tumbuhan (George &

Sherrington, 1984). Hormon adalah senyawa aktif alami yang terdapat pada

jaringan tumbuhan dengan konsentrasi rendah untuk pengatur tumbuh (George &

Sherrington, 1984). Zat pengatur tumbuh merupakan senyawa organik maupun

senyawa kimia sintetik dengan jumlah yang sedikit yang mampu mendukung,

menghambat dan mempengaruhi respon fisiologis tumbuhan (George &

Sherrington, 1984; Fahruddin, 2011).

Zat pengatur tumbuh yang umum digunakan pada kultur jaringan

tumbuhan ada 4 kelompok, yaitu auksin, sitokinin, giberelin dan asam absisat

(Salisbury & Ross, 1992). Sitokinin adalah salah satu ZPT yang berfungsi dalam

pemacu pembelahan sel, pembentukan organ, pemanjangan sel, menunda

penuaan, memacu perkembangn kloroplas dan sintesis klofil (Salisbury & Ross,

1992). Pada kultur jaringan sitokinin berperan dalam peningkatan pembelahan sel,

merangsang pembentukan pucuk, dan mengontrol perkecambahan biji

(Zulkarnain, 2009).

Salah satu zat pengatur tumbuh sitokinin yang banyak digunakan pada

kultur jaringan adalah kinetin. Penambahan kinetin ke dalam medium tanam juga

terbukti mampu menginduksi pembentukan embryo somatik pada tanaman kakao.

Penambahan 0,1 mg/L kinetin ke dalam medium tanam DKW hanya mampu

menginduksi pembentukan embryo somatik kakao sebesar 4,4% (Tan dan Furtek,


31

2004). Di Universitas Muhammadiyah Purwokerto, induksi embryo somatik

terbaik dilakukan dengan menggunakan medium DKW dengan penambahan

kinetin sebesar 5x10-8

M, namun tingkat keberhasilannya masih cukup rendah,

yaitu sekitar 1 %. Oleh karena itu dalam penelitian ini dilakukan uji perlakuan

kinetin yang dikombinasikan dengan penambahan K2SO4 guna menginduksi

pembentukan embryo somatik kakao.


bab ii tinjauan pustaka 2.1 tanaman kakaorepository.ump.ac.id/5499/3/darwati_bab ii.pdf8 bab ii...

Documents