Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalam Penelitian Sainsdan Tekrwlogi MenuJu Era Tinggal Landas

Baudung, 8 - 10 Oktober 1991PPTN - BATAN

BIAK IN-VITRO BAWANG BOMBA! (ALLIUM CEPAL): INDUKSIDAN REGENERASI KALUS YANG DIIRADIASI DENGAN

NETRON CEPAT

Irwansyah, Zurhan MukhriPus at Penelitian Teknik Nuklir - Badan Tenaga Atom Nasional

ABSTRAKBIAK IN-VITRO BAWANGBOMBA! (Allium cepa L): INDUKSI DAN REGENERASI

KALUS YANGDIIRADIASI DENGAN NETRON CEPAT.Kesukaran berbunga,kekurangandan sulit memperoleh bibit, menyebabkan budidaya tanaman bawang bombai di Indonesiamasih sedikit sehingga sebagian besar kebutuhan akan bawang ini masih diimpor. Teknikkultur jaringan mempunyai harapan besar dapat mengatasi masalah tersebut. Pada mediaBs tanpa hormon pertumbuhan, jaringan tanaman ini langsung membentuk tunas sedangkalau dilengkapi dengan hormon pertumbuhan 2,4-D dan BA,jaringan tanaman menghasil­kan kalus akan tetapi pertumbuhannya kurang berkembang. Perkembangan dan pertum­buhan kalus yangbagus adalah pada media MS dilengkapi dengan kadar hormon 2,4-D yanglebih besar yaitu 3,5 -4,5 mg/l dan kinetin 0,1- 0,5 mg/I. Kemampuan kalus membentuk tunascukup tinggi pada media MS yang dilengkapi dengan hormon NAA(0,5-1 mg/l) dan 2-ip (2-4mg/l) baik secara terpisah atau dengan gabungan kedua hormon tersebut. Seluruh hasil diatas diperoleh dari kalus yang diiradiasi dengan dosis 50 rad, sedangkan untuk dosis iradiasiyang lebih tinggi (100-200 rad), kalus gagal beregenerasi.

ABSTRACTIN VITRO CULTURE OF ALLIUM CEPAL: INDUCTION AND REGENERATION OF

CALLI IRRADIATEDWITH FAST NEUTRONS. Due to the difficulties in blooming and lackof bulbs producing as the seedling, the onion cultivation in Indonesia is still limited, so thatmost of this onion requisites should be imported. The tissue culture techniques have shown agood prospect to overcome this problem. The onion calli were irradiated with fast neutron atthe doses of 50, 100 and 200 rads in the USIF ofTRIGAMark II reactor. Calli inducement andregeneration were grown on varied Bs media. On the onion tissues grown on Bs medium with­out growth hormone, the shoots were formed directly, while ones which were grown on MSmedia enriched with 2, 4-D and B. A. growth hormones, formed calli with however poordevelopment. The MS media enriched with a higher concentration of 2, 4-D (3.5 - 4.5 mg/L)and kinetin of 0.1 - 0.5 mg/L, had provided a better condition for the calli to grow and developwell. The abilities of the calli in developing the shoots were induced in MS media enrichedwith either 0.5 - 1 mg/L ofNAAor 2 - 4 mg/L of2-ip. Similar observation was also found in MSmedia enriched with mixed 0.5-1 mg/L ofNAAmixed with 2-4 mg/L of2-ip. The whole resultsabove were obtained from calli irradiated with 50 rads of fast neutron while for the higherdoses (100-200 rads) the irradiated calli failed to regenerate.

PENDAHULUAN

Tanaman bawang bombai (Allium cepa L)adalahjenis tanaman sayur bernilai gizi tinggi.Dari setiap 100 g umbi mengandung 90% air,300 mg lemak, 1 g protein, 700 mg karbohidrat,30 g zat akpur, 40 g zat fosfat, 500 mg zat besi,dan 30 mgvitamin C ( 1 ) serta kalium, tembaga,belerang, natrium, dan klor ( 2 ).

Indonesia masih mengimpor sebagianbesar akan kebutuhan bawang bombai karenabudidaya tanaman ini masih amat sedikit.Beberapa kendala yang menghambat budidayatersebut antara lain sulit mendapat bibit sedangbibit yang ditanam menghasilkan umbi lebih

kecil dari bibit yang ditanam tersebut. Selainitu, lingkungan budidaya tanaman ini adalahpada ketinggian 1000-1500 meter dari permu­kaan laut, subur, banyak humus, dan gemburdengan drainasi baik. Keasaman tanah sekitar6-7, suhu lingkungan 18-20oC dan kelembaban80-90%. Tanaman ini akan berbunga pada suhu5-10°C ( 3 ).

Pertumbuhan bawang bombaijuga me mer­lukan penyinaran matahari yang cukup pan­jang. Kultivar yang biasa tumbuh di daerahtropis adalah kultivar yang sudah beradaptasiterhadap lama penyinaran 12 jam perhari

259

Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalam Peneliticm Sainsdcm Teknologi MenuJu Era Tinggal Lcmdas

seperti kultivar Texas Yellow Grane dan YellowGranex sedang kultivar yang tumbuh di daerahsub-tropis memerlukan penyinaran lebih ku­rang 14 jam per hari seperti kultivar YellowGlobe, Prize taker, dan Silver King ( 3 ).

Oleh karena sulit berbunga, maka sulitmengharapkan perbanyakan tanaman ini daribiji. Perbanyakan yang biasa dilakukan adalahdari umbi terutama umbi yang sudah tua mam­pu menghasilkan umbi lebih banyak (1, 3).

Untuk mengatasi kendala yang dihadapidalam membudidayakan tanaman ini, apalagibukan tanaman asli Indonesia, diperlukan ada­nya bibit yang cocok dan mudah diperoleh khu­susnya untuk lahan pertanian di Indonesia yangberiklim tropis dan sub-tropis. Serangkaian pe­nelitian harus dipacu untuk mecapai maksudtersebut diantaranya mencoba menumbuhkanjaringan tanaman ini menjadi tanaman di da­lam kultur in-vitro.

Dalam naskah ini dikemukakan bahwa ba­wang ini mampu beregenerasi melalui jaringanumbi atau kalus secara in-vitro. Penelitian se­lanjutnya yang akan menggunakan tenaganuklir untuk tujuan memuliakan tanaman inijuga memungkinkan karena kalus yang dira­diasi dengan netron cepat mampu beregenerasiwalau penampilan tanaman belum sempurna.

BAHAN DAN TATAKERJA

Mated tanamanBahan tanaman yang digunakan ialah ja­

ringan umbi bibit bawang bombai (Allium cepaL) kultivar Texas Yellow Grane. Jaringan umbidipersiapkan menurut prosedur Zurhan Mukhridkk. (4 ).

Medium Induksi KalusMedium dasar adalah media Gamborg

lebih dikenal sebagai media B5 ( 5) dilengkapidengan hormon pertumbuhan 2,4-dichloro­phenoxyacetic acid (2,4-D) dan Benzyl Adenin(BA) seperti terlihat padaTabell.Iradiasi kalus

Kalus diiradiasi dengan netron cepat de­ngan dosis 50, 100, dan 200 rad di dalam USIFdi Pusat Penelitian Teknik Nuklir BATAN - Ban­dung, lalu dipotong kecil-kecil berukuran ku­rang lebih 3 mm dan siap untuk ditanam padamedia regenerasi.

Medium regenerasiKalus diregenerasikan pada media dasar

MS (6) dilengkapi dengan hormon pertumbuhan

Bcmdung, 8 - 10 Oktober 1991PPTN - BATA/v

Tabell. Medium induksi kalus

No.MediumHormon pertumbuhan

1

BODOTanpa hormon2

BOD10,5 mg/l2, 4-D3

BOD21,0 mg/l2, 4-D4

B1DO0,5 mg/l BA5

B1D10,5 mg/l BA+0,5 mg/l2, 4-D6

B1D20,5 mg/l BA+1,0 mg/l2, 4-D7

B2DO1,0 mg/l BA8

B2D11,0 mg/l BA+0,5 mg/l2, 4-D9

B2D21,0 mg/l BA+1,0 mg/12, 4-D

1-Naphthaleneacetic acid (NAA) dan N- Isopen­tenylaminopurine (2-ip) seperti pada Tabel2.

Tabel 2. Medium regenerasi kalus

No. Medium Hormon pertumbuhan

1

Tanpa hormon2

0,5 mg/l NAA3

1,0 mg/l NAA4

2,0 mg/l 2-ip5

0,5 mg/l NAA+2,0 mg/l2-ip6

1,0 mg/lNAA+2,0 mg/l2-ip7

4,0 mg/l 2-ip8

4,0 mg/l2-ip+0,5 mg/1 NAA9

4,0 mg/l2-ip+1,0 mg/l NAA

Kondisi biak in-vitro

Induksi kalus dan regenerasinya dilaku­kan di dalam botol berukuran 8,5 x 4,5 em, berisi5 ml media induksi kalus atau media rege­nerasi. Setiap botol berisi lima potong jaringansiung atau kalus. Banyaknya jaringan siungatau kalus yang ditanam adalah 20 potong (4botol) untuk setiap jenis media. Lingkunganbiak adalah pada suhu kamaI' 26 - 28°C dan kuatcahaya 1000 - 1500 luk diukur dengan LightMeter L-0346 Japan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Jaringan yang ditanam pada media in­duksi kalus No.1 yaitu tanpa hormon pertum­buhan, pada hari ke 20 tumbuh langsung mem­bentuk tunas (GambaI' 1). Pada media No.3 yangberisi 1 mg/l 2,4-D, sebanyak 66% dari jumlahjaringan siung yang ditanam membentuk kaluspada hari ke 30 dan tidak bertambah sampaihari ke 50. Pada media No.2 yang berisi 0,5 mg/12,4-D, sebanyak 25% darijumlahjaringan siungmembentuk kalus pad a hari ke 50, dan padamedia No.5 yang berisi masing- masing 0,5 mg/12,4-D dan BA,jumlahjaringan siung yang mem­bentuk kalus pada hari ke 50 adalah sebanYElk

260

Proceedings Seminar Recmtor Nuldir dalam Penelitian Suinsdan Tekrwlogi Menuju Era Tinggal Landas

Gambar 1. Jaringan siung pada medium B5tanpa hormon pertumbuhan. Jaringan tidakmembentuk kalus, tetapi membentuk tunas.

33% (Tabel 3) sedang pada media lain, jaringanpada umumnya hanya membengkak (GambaI'2).

GambaI' 2. Jaringan pada medium B5 berisi 1mg/l BA. Jaringan membengkak dan tidakmembentuk kalus.

Tabel 3. Jumlah potongan siung bawang bom­bai (Allium cepa L) yang membentuk kaluspada medium B5 berisi 2,4-D dan BA.

No.

Jumlah potongan siung yang

Medium

membentuk kalus (%)

20 hst

30 hst40 hst50 hst

1

----

2--16,725

341,766,766,766,7

4----

525252533,3

6----

7----

8----

Bandung, 8 -10 Oktober 1991PPTN - BATAN

Medium B5 tidak selalu efektif meng­induksi pembentukan dan perkembangan kalussetiapjenis atau setiapjaringan tanaman (7,8).Pada media dasar B5 di atas, perkembangankalus yang muncul tidak subur. Oleh karena itu,jaringanyang belum membentuk kalus maupunkalus dicoba dipindah tanamkam pada mediaMS berisi 2,4-D dengan konsentrasi tinggi yaitu3,5 dan 4,5 mgll digabung dengan 0,1 sampai 0,5mg/l kinetin. Pada media tersebut, jaringanmembentuk kalus dan tumbuh dengan subur,demikian juga dengan kalus yang dipindah ta­nam (Gambar 3). Hormon pertumbuhan 2,4-D

Gambar 3. Kalus pada medium MS berisi 2,4-Ddan kinetin.

pada konsentrasi tinggi memang lebih berperanmenginduksi pembentukan dan perkembangankalus seperti dijumpai pada jaringan tanamanlain ( 9, 10, 11, 12, 13 ) bahkan dapat dipakaisampai dengan konsentrasi 50 mg/l (14).

Regenerasi kalus pada media MS dileng­kapi dengan hormon pertumbuhan NAA dan2-ip. Pada umumnya kalus yang tidak diiradiasimampu membentuk tunas pada media yang di­lengkapi dengan hormon-hormon tersebut diatas dan pada hari ke 120 jumlah kalus yangbertunas mencapai 20 -80%,kecuali pada mediaNo.6 kalus tidak mampu bertunas (Tabel 4).Pada media ini, kadar NAA dan 2-ip masing­masing sebesar 1 dan 2 mgll mungkin perban­dingan kedua hormon ini tidak seimbang untukmerangsang kalus bertunas. Pada media No.1yaitu media tanpa hormon, kalus mulai mem­bentuk tunas pada hari ke 20 dan pada hari ke120,jumlah kalus yang membentuk tunas men-

261

Proceedings Seminar Real/tor Nuklir dalam Penelitian Sainsdan Tekrwlogi Menuju Era Tinggal Landas

Bandung, 8 -10 Oktober 1991PPTN - BATAN

Tabel 4. Regenerasi kalus bawang bombai (Allium cepa L) pada medium MS berisi hormonpertumbuhan BA dan 2-ip.

No.MediumAdendaDosis radiasi (rad)

0

501002001

Tunas pertama pada hari ke 20---Jumlah tunas pada hari ke 120

15---AkaI' pertama pada hari ke

110---

2

Tunas pertama pada hari ke 10---Jumlah tunas pada hari ke 120

16---AkaI' pertama pada hari ke

60---

3Tunas pertama pada hari ke 90---

Jumlah tunas pada hari ke 1204---

AkaI' pertama pada hari ke100---

4Tunas pertama pada hari ke 20---

Jumlah tunas pada hari ke 12013---

AkaI' pertama pada hari ke60---

5Tunas pertama pada hari ke 20---

Jumlah tunas pada hari ke 12011---

AkaI' pertama pada hari ke----

6Tunas pertama pada hari ke -40--

Jumlah tunas pada hari ke 120-9--

AkaI' pertama pad a hari ke-90--

7Tunas pertama pada hari ke 10---

Jumlah tunas pada hari ke 12016---

AkaI' pertama pada hari ke60---

8Tunas pertama pada hari ke 1030--

Jumlah tunas pada hari ke 1201416--

AkaI' pertama pada hari ke-60--

9Tunas pertama pada hari ke 2060--

Jumlah tunas pada hari ke 120117--

AkaI' pertama pada hari ke7090--

capai 75 %. Bentuk tunas tetap dominan karenaakaI' per- tama baru muncul pada hari ke 110.

Hasil percobaan ini menunjukkan bahwaregenerasi kalus amat tergantung pada kon­sentrasi hormon pertumbuhan NAAdan 2-ip didalam media MS. Pada media regenerasi No.2,3, 4, dan 7 di mana kedua hormon tersebutdipakai terpisah, tunas-tunas dilengkapi de­ngan 1- 3 buah akaI'. Pada media No.5dan No.8,kalus hanya membentuk tunas tanpa akaI'. Ha­sil ini menunjukkan bahwa pada campuran kon­sentrasi-konsentrasi tertentu, kedua hormonberperan saling bertentangan terutama pada

media No.6 dimana kalus sarna sekali tidakberegenerasi membentuk tunas atau akaI'. Ada­nya peran hormon pertumbuhan yang salingbertentangan tidak hanya dijumpai pada per­cobaan ini, tetapijuga dijumpai padajaring- antanaman lain dalam usaha yang sarna yaitumenginduksijaringan beregenerasi (15, 16, 17).

Pertumbuhan tunas dan akaI' selanjutnyajuga amat ditentukan oleh ketepatan konsen­trasi campuran kedua hormon NAA dan 2-ip.Pada umumnya pertumbuhan tersebut tidakberbeda dengan pertumbuhan tunas dan akar.pada media tanpa kedua hormon tersebut. Pada

262

Proceedings Seminar Reall/or Nllldir dalam Penelitian Sainsdan Teknologi Menllju Era 'lYnggal Landas

pereobaan ini, konsentrasi eampuranyangtepatdari kedua hormon tersebut adalah pada mediaNo.4 dan No.8 dimana pertumbuhan tunas danElkarberkembang eukup baik (GambaI' 4 dan 5).

~

GambaI' 4. Tunas berkembang baik pada medi­um MS berisi 1 mg/l NAAdan 4 mg/l 2-ip.

GambaI' 5. Tunas berkembang baik pada medi­um MS berisi 2 mg/l 2-ip.

Terhadap jaringan kalus yang diiradiasidengan dosis 50 rad, adalah media No.6, 8, dan

Bamlung, 8 - 10 Oktober 1991PPTN - BATAN

9 yang mampu meregenerasikan kalus mem­bentuk tunas danakar. Kalau terhadapjaringanyang tidak diiradiasi, hormon NAA dan 2-ipseeara terpisah mampu meregenerasikan kalus,sedang terhadap jaringan kalus yang diiradiasidengan dosis 50 rad, pemakaian kedua hormontersebut seeara terpisah tidak mampu mere­generasikan kalus. Hal ini mungkin disebab­kan hormon pertumbuhan yang dikandungjaringan kalus mengalami kerusakan oleh ra­diasi (17)sedang peranannya tidak dapat digan­ti oleh hormon pertumbuhan sintetis NAAdan2-ip yang diberikan seeara terpisah, akan tetapihanya dapat diganti dengan mencampur keduahormon tersebut pada konsentrasi yang tepat.Walaupun demikian, pada penelitian ini eam­pm'an kedua hormon tersebut masih jauh daritepat karena perkembangan tunas dan akaI'selanjutnya tidak berbeda dengan perkembang­an tunas dan akaI' pada media tanpa keduahormon pertumbuhan tersebut.

Terhadap dosis radiasi lebih tinggi yaitu100 dan 200 rad, jaringan kalus tidak bere­generasi. Kalus tidak berkembang, lama kela­maan berubah warna menjadi eoklat tua danmati.

KESIMPUlAN

'l'eknik biak jaringan telah menunjukkankemampuan dapat meregenerasikan jaringanumbi tanaman bawang bombai. Pada mediaGamborg tanpa hormon pertumbuhan, jaringanlangsung membentuk tunas sedang kalau di­lengkapi dengan hormon pertumbuhan 2,4-Ddan BA, jaringan membentuk kalus. Perkem­bangan kalus selanjutnya jauh lebih baik padamedia MS yang dilengkapi dengan hormonpertumbuhan 2,4-D pada konsentrasi 3,5 atau4,5 mg/l dieampur dengan kinetin dengan kon­sentrasi 0,1 - 0,5 mg/l.

Pada media MS yang dilengkapi denganhormon pertumbuhan NAA dan 2-ip, kalusmembentuk tunas. Regenerasi kalus memben­tuk tunas dan akaI' berkembang baik padamedia berisi 2mg/l 2-ip atau pada eampuranantara 1 mg/l NAAdengan 4 mg/l 2-ip.

Terhadap kalus yang diiradiasi dengan do­sis 50 rad, regenerasi hanya terjadi pada me­dium yang berisi campuran kedua hormon tel'­sebut dengan konsentrasi 2-ip yang lebih tinggiyaitu 4 mg/l. Pada dosis iradiasi yang lebihtinggi, ltalus tidak beregenel'asi.

263

Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalum Penelitian Suinsclan TeklWlogi Menuju Era Tinggul Landas

DAFTAR PUSTAKA

Bandung, 8 - 10 Oktober 199]'PPTN - BATAN

1. RISMUNANDAR, 1988. Membudidayakan limajenis bawang. Percetakan Sumur BaruBandung.

2. SAMSUDIN, U., 1982. Bawang merah. Penerbit Binacipta Bandung.

3. SINGGIH, W., 1988. Budidaya bawang Penerbit Penebar Swadaya Bandung.4. MUKHRI, Z. dan IRWANSYAH,Teknik in-vitro dari bawang putih (Allium sativum L). In­

duksi kalus dan regenerasi tanaman. Kumpulan Makalah Seminar I Regional/NasionalAgronomi Universitas Padjadjaran Bandung (1989).

5. GAMBORG,O.L., MILLER, R A and OJIMA, K., Nutrient requirements of suspension cul­tures of soybean roots cells. Experimental Cell Research 50 : 151-158 (1968)

6. MURASHIGE, T., SKOOG, F., A revised medium for rapid growth and bioas~ays with tobaccotissue cultures. Physiol Plant 15 : 473-497 (1962).

7. KUMAR,AS., GAMBORG,O.L., and NABORS, M.W., Plant regeneration from cells suspen­sion cultures of Vigna aconitifolia, Plant Cell Reports 7 : 138-141 (1988).

8. PICCRILLI, M., PUPILLI, F., and ARCIONI, S., Lotus tenuis Wald & Kit. : In-vitro conditions for plant regeneration from protoplasts and callus of various explants. Plant Science 55:77-82 (1988).

9. PAULA, P.C. and TRICOLI, D.M., Somatic embryogenesis and plant regeneration from cellsuspension cultures of Cucumis sativus L, Plant Cell Reports 7 : 274-277 (1988).

10. GREGO, B., TANZARELLA,O.A, CARROZZO,G., BLANCO,A, Callus induction and shootregeneration in sunflower (Helianthus annus L). Plant Science Letters 36: 73-77 (1984).

11. CHUN, H.L.and MURASHIGE, T., Tissue cultures investigation of bamboo. I. Callus culturesof Bambusa, Phyllostachys and Sasa. Bot. Bull. Academica Sinica 24 : 31-52 (1988).

12. FERREIRA, C.M. and HANDRO, W., Production, maintenance and plant regeneration fromcell suspension cultures of Stevia rebaudiana (Bert) Bertoni, Plant Cell Reports 7: 123-126(1988).

13. KUMAR, P.P., RAJU, C.R, CHANDRAMOHAN,M., and IYER, RD., Induction and main­tenance of friable callus from the cellular endosperm of Cocosnucifera L. Plant Science 40 :203-207 (1985).

14. PATERSON, K.E. and ROST, T.L., Callus formation and organogenesis from cultured leafsegments ofCrasula argentea: Cytokinin-induced developmental patternchanges, ArneI'.J.Bol9695-9721(1981~

15. YANGY-W.,YUE-IE, H. and WEI-CHIN, C., Clonal propagation of Stevia rebaudiana Bertonithrough axillary shoot proliferation in-vitro, Bot. Bull. Academia Sinica 22: 57-62 (1981).

16. CRONAUER-MITRA,S.S. and KRIKORIAN, AD., Plant regeneration via somatic embryo­genesis in the seed diploid banana Musa ornata Roxb, Plant Cell Reports 7 : 23-25 (1988).

17. SHAMARAO, H.K. and KADA,T., Diffrential sensitivities of induced dwarf mutants togibberellin, fast neutron and gamma radiations. Radiation Botany 14: 153-157 (1974).

264