TOPIK 5

INDUKSI UMBI MIKRO KENTANG DENGAN KULTUR JARINGAN

Disusun Oleh :

Galvan Yudistira (A24070040)

DEPARTEMEN AGRONOMI DAN HORTIKULTURA

FAKULTAS PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2010

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Botani Tanaman Kentang

Tanaman kentang merupakan tanamn dikotil yang menghasilkan umbi.

Kentang komersial memiliki genom tetraploid (2n=4x=48) sedangkan 70% dari

kentang liar adalah diploid (2n=2x=24) dengan sifat self incompatible dan sekitar

15% adalah tetraploid dengan sifat self fertil (Rubatzky dan Yamaguchi, 1998

dalam Kusumaningrum, 2007). Tanaman kentang yang dibudidayakan di seluruh

dunia dapat digolongkan ke dalam dua kelompok sub spesies yaitu S. tuberosum

susp. tuberosum yang beradaptasi terhadap hari panjang dan S. tuberosum subsp.

Andigena yang beradaptasi terhadap hari pendek (Wattimena, 2000 dalam

Kusumaningrum, 2007). Ahli botani mengklasifikasikan kentang dalam Divisi

Spermathophyta, Subdivisi Angiospermae, Kelas Dycotyledon, Ordo Tubliforae

(tanaman berumbi), Famili Solanaceae (tanaman berbunga seperti termpet), Genus

Solanum (daun mahkota saling berlekatan), dan Spesies Solanum tuberosum L.

Tanaman ini merupakan terna tahunan pendek, berbatang lemah tetapi

bercabang banyak berwarna hijau, kemerahan atau ungu. Daun menyirip majemuk

dengan lembar daun berbingkai yang memiliki ukuran, bentuk, dan tekstur yang

seragam. Daun pertama merupakan daun tunggal, daun berikutnya yang muncul

merupakan daun majemuk dengan anak daun primer dan anak daun sekunder

(Rubatzky dan Yamaguchi, 1998 dalam Kusumaningrum, 2007). Bunga bersifat

protogeni (putik lebih cepat masak daripada tepungsari), zygomorph (mempunyai

bidang simetris), dan hermaprodite (Rukmana, 1997 dan Tjitrosoepomo, 1997

dalam kusumanigrum, 2007). Bunga kentang juga tidak menghasilkan madu dan

sebagian besar bunga menyerbuk silang dengan perantara angin dan serangga

(Thompson and Kelly, 1957 dalam Kusumanigrum, 2007).

Perakaran kentang berupa akar tunggang dengan banyak akar lateral.

Umbi kentang merupakan unbi batang yang berasal dari pembengkakan ujung

stolon, tetapi tidak semua stolon menghasilkan umbi. Stolon adalah batang yang

berwarna putih, merah muda, ungu, dan biru, sedangkan warna daging umbi

biasanya kuning atau putih. Bnetuk umbi juga beragam, ada yang memanjang dan

bulat ( Rubatzky dan Yamaguchi, 1998 dalam Kusumaningrum, 2007).

Perbanyakan Kentang secara Invitro

Kultur jaringan atau yag biasa disebut juga kultur in vitro merupakan suatu

metode untuk mengisolasi bagian tanaman seperti protoplasma, sel, sekelompok

sel, jaringan dan organ serta menumbuhkannya dalam kondisi aseptik, sehingga

bagian-bagian tersebut dapat memperbanyak diri dan beregenerasi menjadi

tanaman utuh kembali (Gunawan, 1998 dalam Kusumaningrum, 2007). Dasar

pemikiran teknik kultur jaringan adalah teori totipotensi sel , yaitu kemampuan

sel tumbuhan membentuktanaman lengkap bila ditempatkan dalam lingkungan

yang sesuai. Umumnya sifat totipotensi lebih banyak dimiliki oleh bagian

tanaman yang masih juvenil , muda, dan banyak dijumpai pada daerah

meristematik (Santoso dan Nursandi, 2003 dalam Kusumanigrum, 2007).

Keunggulan sistem mikropropagasi tanaman adalah dapat meghasilkan propagul

tanaman dalam julah banyak dalam waktu singkat bebas hama dan penyakit

(sistemik dan non sistemik) serta identik dengan induknya (Wattimena, 2000

dalam Kusumaningrum, 2007).

Secara klonal tanaman kentang dapat diperbanyak dengan umbi bibit,

umbi mini, true potato seed (TPS), umbi mikro, maupun stek mikro. Tujuan dari

perbanyakan mikro kentang adalah memproduksi sejumlah besar bahan tanaman

dengan gen identik, produksi tanaman bebas virus, produksi senyawa metabolit

sekunder (solasodine pada kentang), perbaikan tanman (manipulasi jumlah

kromosom, polinasi in vitro, penyelamatan embrio) dan pelestarian plasma nutfah

(Wattimena, 1992 dalam Kusumaningrum, 2007).

Menurut Wattimena (2000) dalam Kusumaningrum (2007)

mikropropagasi kentang dapat berupa stek mikro dan umbi miro. Stek mikro

berasal dari perbanyakan stek buku tunggal pada media MS padat tanpa ZPT. Stek

mikro dapat digunakan untuk memproduksi umbi bibit atau umbi mini. Hussey

dan Stacey (1981) menyatakan bahwa laju perpanjangan dan penebalan batang,

jumlah buku, dan morfologi tunas mikro dipengaruhi oleh panjang hari ,

intensitas cahaya dan suhu. Selanjutnya Hutabarat (1994) dalam Kusumaningrum

(2007) menyatakan bahwa kondisi suhu optimum pembentukan buku adalah 20-

25°C dengan penyinaran terus-menerus. Semakin lama penyinaran akan membuat

batang tunas mikro kentang semakin tebal dan pendek. Batang yang tebal dan

pendek lebih muda disubkultur daripada batang yang panjang dan kurus.

Pengumbian Mikro

Armini et. Al. (1992) dalam Kusumaningrum (2007) menyatakan bahwa

umbi mikro adalah umbi kecil dengan bobot basah 50-150 mg/umbi yang

dihasilkan secara in vitro (aseptik). Wattimena (1992) dalam Kusumaningrum

(2007) juga menyatakan bahwa kriteria umbi mikro berkualitas baik adalah umbi

dengan bobot basah lebih dari 100 mg per umbi dan atau berdiameter 5-10 mm

serta mempunyai bahan kering lebih dari 14%. Menurut Wattimena (1986) dalam

Kusumaningrum (2007) umbi mikro dapat tumbuh secara langsung dari ketiak

tunas eksplan dan secara tidak langsung pada ketiak atau termninal tnas baru,

sedangkan Appeldoorn (1999) dalam Kusumaningrum (2007) menyatakan bahwa

umbi mikro dapat diinisiasi dari sub apikal stolon, tunas meristem, tunas apikal

dan atau tunas aksilar.

Eksplan untuk pembentukan umbi mirko dapat berupa batang, umbi, dan

stek mikro buku tunggal (Espinoza, 1986). Sedangkan menurut Roca et al. (1987)

dalam Kusumaningrum (2007), eksplan berupa meristem dan tunas pucuk kentang

sering digunakan karena memiliki kestabilan genetik tinggi. Ukuran eksplan juga

berpengaruh terhadap keberhasilan kultur dimana ukuran eksplan yang lebih

besarlebih menguntungkan karena jumlah steknya lebih banyak sehingga

keberhasilannya lebih besar (Winata, 1987 dalam Kusumaningrum, 2007).

Menurut Wetherell (1982) dalam Kusumaningrum (2007), kondisi

aseptik , kelembaban nisbim suhu ruang simpan, dan penyinaran yang sesuai perlu

dijaga dalam masa kultur in vitro. Lingkungan terbaik untuk pengumbian in vitro

adalah lingkungan bersuhu 15-20°C dan tanpa cahaya (Wattimena, 1983 dalam

Kusumaningrum, 2007). Secara umum pengumbian juga dipercepat oleh hari

pendek (Thompson and Kelly, 1957 dalam Kusumaningrum, 2007).

Ahli fisiologi tumbuhan mengungkapkan empat tahap pembentukan umbi,

yaitu induksi dan pertumbuhan awal stolon, pertumbuhan stolon (pemanjangan

dan pembentukan cabang), berhentinya pertumbuhan membujur, dan induksi serta

pertumbuhan awal umbi yang menghasilkan pertumbuhan melebar pada ujung

stolon membentuk umbi (Riksanto, 2003 dalam Kusumaningrum, 2007). Menurut

Wattimena et al (1992) dalam Kusumaningrum (2007) terdapt empat tahap

persiapan umbi mikro untuk sampai ke lapang, yang terdiri dari produksi tunas

mikro secara aseptis (4 minggu) dan produksi umbi mikro (8 minggu), kenudian

tahap non aseptis yaitu pertunasan umbi mikro (8-16 minggu) dan pembuatan

semai atau seedling (4-6 minggu).

Media Pengumbian Mikro

Media merupakan salah satu faktor yang menetukan keberhasilan dalam

teknbik kultur jaringan. Media kultur yang memenuhi syarat adalah media yang

mengandung nutrisi makro, unsur mikro, sumber tenaga (pada umumnya sukrosa),

vitamin, zat pengatur tumbuh, dan pengkelat. Terdapat tiga jenis media dalam

kultur invitro, yaitu media padat, media cair, dan media semi padat. Gunawan

(1998) dalam Kusumaningrum (2007) menyatakan bahwa formulasi media kultur

jaringan yang banayak digunakan adalah Murashige dan Skoog (MS). Media ini

mengandung 40 Mm Nitrogen dalam bentuk NO3 dan 29 Mm dalam NH4+ .

Kandungan ini lima kali lebih tinggi dari N total pada media Miller, 15 kali lebih

tinggi dari media tembakau Hildebrant dan 19 kali lebih tinggi dari media White.

Roca et al. (1987) dalam Kusumaningrum (2007) menyatakan bahwa tunas

puncuk kentang yang ditanaman pada media agar 0,7% b/v (media padat) tumbuh

lebih cepat daripada yag macam media yang ditumbuhkan di media cair.

Sedangkan media untuk pengumbian adalah satu macam media (padat atau cair)

dan dua macam media (padat-cair atau cair-cair). Pada sistem satu media, eksplan

buku tunggal langsung dikulturkan pada media pengumbian, sedangkan pada

sistem dua media eksplan dikulturkan selama 3-4 minggu pada media pertunasan

(cair atau padat) setelah itu media pengumbian ditungkan kedalam plantlet yang

tumbuh pada media tunas. Hasil penelitian Wattimena (1983) dalam

Kusumaningrum (2007) menunjukkan bahwa media cair untuk pengumbian

secara invitro akan mengasilkan umbi dengan ukuran, bobot basah, dan presentase

bahan kering yang lebih tinggi daripada penggunaan media padat.

Faktor Faktor yang Mempengaruhi Pengumbian Secara In Vitro

Fotoperiodisme singkat dan penambahan retardan seperti cycocel di dalam

medium akan mengurangi bobot kering dari eksplan dan ukuran umbi mikro serta

menyebabkan kondisi dormansi yang sama pada jumlah K+ yang saa dalam umbi

mikro (Vecchio et al., 2000 dalam Hartanto, 2009). Faktor yang mempengaruhi

mikro pada dua varietas kentang, E-potato 1 dan Mira adalah kortex, perimedilla

dan jaringan pati yang memberikan kontribusi 30 sampai 65 % dan meningkatkan

3% volume dari umbi mikro masak secara berturut turut (Jun dan Chonghua, 2001

dalam Hartanto, 2009).

Perlakuan long day (LD) terbukti menghambat perkembangan umbi

mikro dahlia tetapi meningkatkan bobot kering tunas. Perlakuan short day (SD)

menunjukkan 156% dari total konsentrasi fruktan (inulin) meningkat

dibandingakan perlakuan LD. Pengaruh perlakuan LD adalah sangat mengurangi

konsentrasi sukrosa dibandingkan perlakuan SD (Legnani dan Miller, 2001 dalam

Hartanto, 2009).

Pembentukan umbi juga dipengaruhi oeh medium padat dan

kepadatannya. Media MS dasar yang mengandung 1 g/l gelrite cocok untuk

pembentukan umbi mikro dari batang tanaman Chinese yam (Shin et al., 2004

dalam Hartanto, 2009). Tanaman secara alami memprodusi umbi mikro (juga

dapat diinduksi ) untuk memproduksi mimiatur dari organ penyimpanan di dalam

media berisi sitokinin dengan konsentrasi yang tinggi (Babu et al., 2005 dalam

Hartanto, 2009).

Tujuan

Tujuan percobaan ini adalah melatih mahasiswa cara menginduksi umbi

mikro kentang secara in vitro dengan metode padat dan cair.

METODOLOGI

A. Waktu dan Tempat

Praktikum ini dilaksanakan pada 20 Oktober 2009 s.d. 15 Desember 2009

di Laboratorium Bioteknologi, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

B. Bahan dan Alat

Bahan tanaman yang digunakan berupa 5 stek buku tunas kentang yang

telah ditumbuhkan dalam satu botol kultur. Media pengumbian dari komposisi

media MS cair dengan konsentrasi NH4NO3 setengah konsentrasi, ditambahkan

gula 90 g/l, Caumarin 25 mg/l, BA 5 mg/l, dan air kelapa 25%. Sedangkan alat

yang diperlukan dalam praktikum ini adalah pinset, scalpel, lampu Bunsen, botol

kultur, cawan petri, karet, plastik, laminar air flow cabinet, dan ruang gelap

dengan suhu 200C sebagai tempat penyimpanan.

C. Metode

Planlet kentang dipotong di dalam cawan petri. Setiap eksplan

mengandung satu buku yang membawa satu mata tunas aksilar. Eksplan ditanam

dalam media MS0 sebanyak 5 eksplan per botol. Setiap botol diberi nama varietas

kentang dan tanggal tanam. Lalu disimpan di ruang kultur bersuhu 230C,

denganpencahayaan 1000 lux dan lama penyinaran 16 jam sehari. Penyimpanan

kultur dilakukan selama 4 minggu.

Tutup botol planlet kentang yang telah berumur 4 minggu dibuka di

dalam laminar air flow cabinet. Media dituangkan ke dalam botol secara

perlahan- lahan. Botol yang telah diberi media ditutup kembali. Selanjutnya

disimpan dalam ruang gelap dengan suhu 200C untuk pengumbian selama 8

minggu.

Pengamatan dilakukan terhadap jumlah kultur yang terkontaminasi, saat

mulai terbentuk bakal umbi mikro, jumlah planlet yang berumbi hingga 12

minggu, jumlah umbi per botol dan per planlet, bobot umbi per boto dan per

planlet, dan diameter umbi.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Berikut adalah hasil dari pengamatan terhadap penginduksian umbi mikro

kentang secara in vitro dengan kultur jaringan tanggal 20 Oktober 09.

Ket : (1 MST = 27 Oktber 2009)

Tabel1. Jumlah kultur yang terkontaminasi

Kelompok Jumlah kultur yang terkontaminasi

  1 MST 2 MST 3 MST 4 MST 5 MST 6 MST 8 MST

1 0 0 0 0 0 0 0

2 0 0 0 0 0 0 0

3 0 10 10 10 10 10 10

4              

5 0 0 0 0 0 0 0

6 0 0 0 0   0  

7 1 1 1 1 1 1 1

8 0 0 0 0 0 0 0

9 0 0 0 0 0 0 0

10 1 1 1 1 1 1 1

11 0 0 0 0 0 0 0

12 1 1 1 1 1 1 1

µ ± sd

0.3 ±

0.483

1.3 ±

3.093

1.3 ±

3.093

1.3 ±

3.093

1.3 ±

3.093

1.3 ±

3.093

1.3 ±

3.093

Tabel2. Saat Terbentuk Bakal Umbi Mikro

Kelompok Waktu terbentuk bakal umbi mikro

1 3 MST

2 3 MST

3 1 MST

4  -

5 3 MST

6 2MST

7 3 MST

8 3 MST

9 -

10 2 MST

11 3 MST

12 3 MST

µ ± sd 2.56 ± 0.726 MST

Tabel3. Jumlah Planlet yang Berumbi

Kelompok Jumlah planlet yang berumbi

  1 MST 2 MST 3 MST 4 MST 5 MST 6 MST 8 MST

1 1 1 1 2 2 3 3

2 5 5 5 5 5 5 5

3 1 1 1 2 2 4 4

4              

5 0 0 0 2 3 4 6

6 4 7 11 17 17 17 17

7 0 0 5 7 7 9 9

8 0 0 3 4 4 5 7

9 0 0 0 0 0 0 0

10 0 1 1 3 5 5 5

11 3 3 4 5 5 5 4

12 0 0 1 3 4 5 7

µ ± sd

1.4 ±

1.897

1.8 ±

2.440

2.9 ±

3.446

4.6 ±

4.788

5 ±

4.667

5.7 ±

4.547

6 ±

4.546

Tabel4. Jumlah Umbi per Botol dan per Planlet

Kelompok Jumlah umbi per botol Jumlah umbi per planlet

1 15 3

2 11 2

3 4 1

4    

5 9 1

6 12 2

7 9 1

8 11  

9 0 0

10 14 3

11 8 2

12 10 1

µ ± sd 9.363 ± 4.295 1.6 ± 0.966

Tabel5. Bobot Umbi per Botol dan per Planlet

Kelompok Bobot umbi per botol (gram)

Bobot umbi per planlet

(gram)

1 1,321 0,331

2 0,556 0.1688

3 0,415 0.0323

4    

5 0,3 0,13

6 0,299 0,062

7 0,278 0,03

8    

9 0 0

10 0,158 0,038

11 0,669 0,083

12 0,661 0,066

µ ± sd 0.488 ± 0.432 0.1164 ± 0.1295

Gambar1. Umbi Mikro Kentang

Kontaminasi adalah salah satu gangguan yang sering terjadi dalam

kegiatan kultur jaringan, hal ini biasanya disebabkan karena seringnya ekplan

kontak dengan udara luar . Kontaminasi tersebut bisa terjadi karena beberapa

faktor antara lain: cendawan, bakteri, ragi, dan virus (Evans et al. 2003).

Berdasarkan pengamatan yang dilakukan terlihat bahwa terdapat kultur

yang tidak terkontasminasi sebanyak 7 kelompok dan kontaminasi terjadi mulai 1

MST. Sedangkan yang tidak terkontaminasi terdapat 10 kelompok. Kontaminasi

ini dapat terjadi karena adanya cendawan atau bakteri yang terbawa pada saat

menuangkan media untuk pengumbian ke dalam botol.

Menurut Wattimena dan Purwito (1989) pada tahap awal pengumbian

terjadi pembesaran dan pembengkakan umbi umbi yang merupakan akibat

pembelahan dan pembesaran sel yang berfungsi sebagai sel- sel penyimpan yang

baru. Konsentrasi sukrosa yang tepat dalam mempercepat pembentukan umbi

pada kentang adalah konsentrasi 90 g/l sukrosa (Wattimena dan Purwito, 1989),

sehingga dalam percobaan ini kami menggunakan kosentrasi 90 g/l sukrosa.

Pemberian Caumarin berpengaruh nyata terhadap tinggi plantlet, jumlah cabang,

jumlah buku, jumlah akar, waktu pembentukan umbi, dan berat kering umbi

(Amalia dkk (2003). Pada praktikum ini kami menggunakan Caumarin 25 mg/l.

Pada pengamatan terlihat bahwa umbi mikro pertama muncul pada 1 MST,

sedangkan umbi mikro serentak pada semua kelompok terjadi pada 3 MST.

Proses pembentukan umbi kentang tidak hanya terbatas pada stolon, tetapi pada

setiap buku dari tanaman dapat membentuk umbi (Puspitaningtyas, 1988).

Dengan demikian waktu yang diperlukan tanaman dalam membentuk umbi secara

langsung di buku lebih cepat dibandingkan dengan umbi yang terbentuk di ujung

stolon.

Berdasarkan tabel 3, rata- rata jumlah planlet yang berumbi dari sepuluh

ulangan mulai 1 MST sampai 8 MST mengalami peningkatan. Hal ini

dikarenakan pertumbuhan umbi mikro sangat baik dalam menyerap unsur hara

pada media kultur dan adanya penghambatan pertumbuhan vegetatif yang terjadi

dengan pemberian caumarin. Menurut Amalia, dkk, (2003) pemberian Caumarin

akan mempercepat masuknya tanaman ke fase generatif karena energi untuk

melakukan pertumbuhan tersebut diakumulasikan untuk pembentukan umbi.

Dengan demikian, plantlet yang diperlakukan dengan caumarin akan lebih banyak

yang dapat menghasilkan umbi.

Jumlah umbi mikro per botol terbanyak pada ulangan satu sebanyak 15,

dan pada ulangan sembilan tidak ada umbi mikro yang terbentuk. Jumlah umbi

mikro per planlet terbanyak dengan jumlah 3 terdapat pada ulangan 1 dan 10.

Perbedaan jumlah umbi mikro yang terbentuk pada setiap ulangan terjadi karena

adanya perbedaan faktor- faktor yang berpengaruh dalam pembentukan umbi.

Faktor penting yang memengaruhi pembentukan umbi adalah suhu, fotoperiode,

gula, nitrogen, sitokinin dan retardan atau zat penghambat tumbuh seperti

coumarin, CCC, maleik hidraze, alar, amo 1618, aspirin (Palmer dan Smith, 1970

dalam Puspitaningtyas, 1988 ; Wattimena, 1988 ; Davies, 1995 ).

Berat basah hampir seluruhnya disebabkan oleh pengambilan air

(Prawiranata et al., 1981). Ditambahkan oleh Sitompul dan Guritno (1995) bahwa

berat basah sangat dipengaruhi oleh kondisi kelembaban dan kandungan air serta

lingkungan. Rata- rata bobot umbi per botol adalah 0,488 gram dan rata- rata

bobot umbi per planlet adalah 0,1164 gram. Menurut Harjadi (1993), kalau fase

generatif dominan atas fase vegetatifnya maka penumpukan karbohidrat dominan

atas pemakaiannya sehingga lebih banyak karbohidrat yang disimpan daripada

yang dipakai. Disamping itu, adanya sitokinin akan merangsang pembelahan sel

sehingga menghasilkan ruangan yang dapat digunakan sebagai tempat akumulasi

zat tepung. Dalam induksi umbi mikro diduga pada pengaruh sitokinin terhadap

metabolisme gula (Wattimena, 1992) dan peranannya dalam merangsang

pengumbian dengan mengatur aktivitas enzim yang mensintesa tepung terutama

enzim phosphorylase dan sintesis tepung (Mingo-Castle et al., 1976 dalam

Puspitaningtyas, 1988).

PENUTUP

A. Kesimpulan

Produksi umbi mikro kentang dapat dihasilkan secara in vitro dengan

menginduksi umbi mikro kentang dalam media padat cair di ruang gelap sehingga

dapat menggantikan produksi umbi kentang yang dihasilkan secara konvensional.

Dengan adanya teknik bibit umbi mikro kentang, dapat diperoleh kuantitas

tanaman dalam jumlah banyak, cepat, tidak terikat waktu, seragam, serta bebas

sari cendawan dan bakteri.

B. Saran

Umbi mikro kentang perlu dilakukan aklimatisasi, sehingga penyediaan

bibit umbi mikro kentang dapat dihasilkan secara cepat, banyak dan bebas

patogen serta dapat digunakan para petani untuk pertanian berkelanjutan.

DAFTAR PUSTAKA

Hartanto, D. 2009. Induksi Umbi Mikro Tanaman Daun Dewa (Gynura

pseudochina (Lour.)DC) Secara In Vitro Pada Bebarapa Konsentrasi Sukrosa

dan Retardan . Skripsi. Program Studi Agronomi Fakultas Pertanian Institut

Pertanian Bogor.

Kusumaningrum, I.S. 2007. Evaluasi Pertubuhan In Vitro dan Produksi Umbi

Mikro Beberapa Klon Kentang (Solanum tuberosum L.) Hasil Persilangan

Kultivar Atlantik dan Granola. Skripsi. Program Studi Hortikultura Fakultas

Pertanian Institut Pertanian Bogor.