PERANAN ASAM GIBERELAT (GA3) DAN PENISILIN PADA PERTUM­BUHAN KECAMBAH KACANG HIJAU (Vigna radiata) VARIETASLOKAL BHAKTI PASCA IRADIASI DENGAN NEUTRON CEPAT

Irwansyah*

ABSTRAK

PKRAlfAH ASAK GIBERBLAT (GA3) DAN PJl:NISILIN PADA PBRTUMBUllAN KBCAKBAH KACAHG

HUAU (VigTUJ radiata) VAREITAS LOKAL BHAKTI PASCA I RADIAS I DENGAN NEUTRON CIPAT.

Paranan a8am giberelat (GA3) dan penisilin terhadap pertumbuhan kecambah kacang

hujau varietas lokal Bhakti (Vigna radiata) telah dipelajari. Radiasi neutron cepat

terhadap biji pertumbuhan lint-ukmelemahkan atall meru8ak hormon-hormon pertumbuhan di

dalam biji. Biji direndam di dalam 15 ml air berisi 10-4, 5.10-5, dan 10-5mg GA3 dan

yang lain berisi 30, 20, dan 10 unit penisilin. Media perendaman campuran disusun

oleh konsentrasi GA3 dan penisilin di atas. Biji disemai pada kapas yang dilembabkan

dengan air di dalam cawan petri. Percobaan berlangsung pad a suhu 28-300C dan inten­

sitas cahaya 300-700 lux. hasil percobaan menunjukkan bahwa GA3 menginduksi kemampu­

an biji radiasi dan yang tidak diradiasi menyerap air. GA3 yang sebagai inhibitor

pertumbuhan akar, menginduksi pertumbuban akar apabila aktivitas hormon-hormon per­

tumbuhan di dalam biji menu run atau rusak oleh radiasi. Di lain pihak, GA3 yang

sebagai induktor pertumbuhan epikotil, tidak bisa menggantikan peranan hormon-hormon

pertumbuhan di dalam biji yang rusak oleh radiasi. Walaupun penisilin menghambat

semua perkembangan bi ji, ada beberapa campuran an tara penisi lin densan GA3 yang

mampu menginduksi semua perkembangan biji terutama pertumbuhan epikotil. Pada per--4 -5cobaan ini, campuran antara 10 atau 5.10 mg GA3 dengan 10 unit penisilin adalah

terbaik menginduksi semua perkembangan biji kacang varietas 10ka1 Bhakti.

ABSTACT

THI ROLl OF GIBERBLIC ACID (GA3) AND PENICILLIN ON THE SEEDLING GROWTH or BHAK­

TI LOCAL VARERTT KUNG-BEAN (Vigna radiata) POST TO rAST NEUTRON IRRADIATION. The

role of giberelic acid (GA3) and penicillin on the growth of Bhakti local variety

mung-bean have been studied. In order to destruct or to inhibit the activities of

the growth hormones in the mungbean seeds the fast neutron radiation has been appli­

ed. The seeds were soaked in water (15 ml) of various GA3 concentrations 10-4, 5.10­

5 and 10-5 mg while the other ones were enriched with 30, 20, an~ 10 units of peni­

cillin. The mixed media composed of GA3 and penicillin of the above mentioned con-

* Pusat Penelitian Teknik Nuklir, BATAN

399

centrations. Seeds were grown on moist cotton in petri-disc. All the experimentswere taken place at 28-300C with the Ji~ht intensity of 300-700 lux. The results of

the experiment have shown that ~lnerelic acia (vrt~) ho~ inducod th@ wiltQr ilDgOFDina

capabili ty of the irradiated seeds and the uni rradiated ones. On the contrary thegiberelic acid (GA3) which may become inhibitor to the root growth, may induce thegrowth in the case of growth hormones activities have been destructed or damaged byradiation. On the other hand, the GA3 which worked as an inductor to the epicotylgrowth is not able to take over the role of the radiation damaged growth hormones inthe seeds. Eventhough if the penicillin may inhibited all the seed developments,some fixed concentrations of both penicillin and GA3 are able to induce all seed

development.s particularly the epicotyl gl'owth. In t.hese experiments the mixing of-4 -5

GA3 and penicillin with the concentration level of 10 or 5.10 mg and 10 unitsrespectively may be better inductor to all mung-bean developments of Bhakti localvariety.

PENDAHULUAN

Pertumbuhan tanaman diukur oleh horman-harmon pertumbuhan yang

dikandung biji/tanaman. Auksin sebagai harmon pertumbuhan utama

berperan mengatur pertumbuhan perpanjangan bagian-bagian tanaman (1)

dan sitokinin untuk pembelahan sel (1, 2, 3). Pada biji kaeang­

kaeangan (Legumes) selain hormon-hormo pertumbuhan tersebut terdapat

pula harmon trigonelin yang mengatur sintesis DNA dalam sistem G1 ­

S - GP2 (4, 5, 6) dan harmon giberelin (7, 8) yang peranannya belumdiketahui seeara rinei.

Laju pertumbuhan normal tanaman bergantung pada keberadaan

optimal horman-harmon pertumbuhan tersebut. Faktor-faktor yang dapat

mengganggu keberadaan optimal horman-harmon tersebut seperti radiasi

(9).akan mempengaruhi waktu yang diperlukan sistem G1 - S - G2,

keeepatan pembelahan sel, dan pertumbuhan bagian-bagian tanaman.

Banyak peneli tian telah dilakukan untnk memaeu pertumbuhan tanaman

yan~ mengalami hambatan karena gangguan terhadap harmon-harmon per­

tumhuhan di dalam biji/tanaman. Beberapa di antaranya dengan meng­

gunakan asam sintetis giberelat (GA3) (lO,--15)dan antibiotika (7,

16) .

Tulisan ini mengemukaan pcranan GA3 dan antibiotika penisilin

terhadap pertumbuhan kecambah kacang hijau (Vigna radiata) varietas

lokal Bhakti yang diiradasi dengan neutron cepat.

400

BAHAN DAN METODE

Bahan :

Biji kacang hijau varietas lokal Bhakti dan dipilih bib it dengan

daya kecambah 100%

Hormon asam giberelat (GA3), ACO/TCI-Mark (Japan) dan antibio­

tika procaine penicillin-G, Lappasa-Hoechts (Indonesia).

Media perendaman dibuat dengan komposisi sebagai berikut :

A. Media tunggM KomposisiAir ( ml )

GA3 ( mg )Penisilin (unit)

Air

]5-G1

1510-~

15

-:>G 5.10 1-2 15

10- :>G3

P1

15- 30

P2

15- 20

P3

15- 10

B. Media campuran

10-41

15 30

2

1510-420

3

1510-~104

15-:>

305.10_55

155.10 _206

15-:>

105.10_57

1510 _308

1510-:>209

1510-510

Metode

Sejumlah biji kacang hijau diiradiasi dengan neutron cepat

dengan dosis 10 dan 20 kGy di dalam USI F, Pusat Peneli tian Teknik

Nuklir, BATAN. Tujuan iradiasi neutron ini adalah untuk merusak/me­

lemahkan hormon-hormon pertumbuhan.

Biji kacang hijau sebanyak 25 biji ditimbang dan direndam se­

lama 48 jam dengan media perendam lalu dikeringkan di atas kertas

saring dan dikecambahkan di dalam cawan petri berisi kapas yang

dilembabkan dengan air. Pekerjaan berlangsung pada suhu kamar (28­

30oC) dengan kuat cahaya300-700 lux (Light meter L.0346-Japan ).

401

Setiap perlakuan diulang 3 kali.

Kemampuan biji menyerap air dalam setiap media diamati.

Selanjutnya panjang akar dan epikotil diukur pada hari ke 7 setelah

dikeeambahkan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Perkelllbangan dari Biji yang Dirend8111DallJJ11Media Air. Radiasi

neutron eepat menurunkan kemampuan biji menyerap media air, menahan

pertumbuhan panjang akar, dan epikotil (gambar 1 a, e, e, tanda

gambar 0-----0). Hasil ini dijadikan pembanding kemampuan media yang

diperkaya dengan GA3, penisil in atau eampuran keduanya dalam hal

memaeu perkembangan biji.

Perkelllbangan dari Biji yang Direnda.m Dalalll Media Tunggal danC8IIIpuran. Dari hasi 1 yang dinyatakan dalam Gambar 1 diperoleh be­

berapa media yang mampu memaeu kemampuan penyerapan air oleh biji,

pertumbuhan akar, dan epikotil. Media tersebut di urut dalam Tabel 1

dimulai dari kemampuan memaeu terbaik.

Dari Tabel 1 dan Gambar 1 dapat dilihat bahwa tidak semua kadar

GA3 mampu memacu perkembangan bij i. Kemampuan penyerapan air oleh

biji yang tidak diiradiasi dipaeu hanya oleh semua kadar 10-4 mg GA3

dan pada biji yang tidak diiradiasi dipaeu oleh semua kadar GA3.

Pada biji yang tidak diiradiasi, GA3 tidak mampu memaeu pertumbuhan

epikotil". Pada biji yang diiradiasi, kadar 10-4 dan 5.10-5 mg GA3

memaeu pertumbuhan akar, tetapi tidak ada kadar GA3 yang mampu me­

maeu pertumbuhan epikotil.

Selanjutnya, didapatkan bahwa tidak ada penisilin yang mampu

memaeu perkembangan biji. Dalam media eampuran didapatkan bahwa

tidak ada media eampuran yang mampu memaeu kemampuan penyerapan air

oleh biji tanpa iradiasi. Demikian pula, pertumbuhan akar dari biji

yang tidak diiradiasi maupun biji yang diiradiasi dengan dosis 10

kGy.

Akan tetapi, pertumbuhan akar dari biji yang diiradiasi dengan

dosis 20 kGy dapat dipaeu oleh beberapa media eampuran. Pertumbuhan

epikotil dari setiap tingkat dosis radiasi, dapat dipacu oleh be­

berapa media eampuran. Ada dua macam media campuran yang terbaik

memacu perkembangan biji radiasi terutama pertumbuhan akar dan epi-

402

r kotil, ,y,aitumedia. c,ampuran yang

yang masing-masing mengandung 10

Pembahasan dari p'~nelitian

ikut

ter'dil'i..dari. 10~.~ dan5·.10i"? mg~.GA3

unit penisilin.;: "" ';,'~"! ",';

ini dagat dikemukakan. sebagaiber-

" ". i

Kul it bij i seed coat kacang-kacangan (legumes),! pada·,umumnya

terkenal sangat kompak dan sulit dilalui air. Oi, tempat'.'l:embabair

dapat diserap atau masuk melalui daer~h di ~ekitarembrio yang ber­

warn a hitam kecoklatan. Mekanisme penyerapan air dengan cara ini

menyebabkan perkecambahan berlangsung lambat. Untuk mempercepat

pemasukan air, biasanya pada kulit biji terjadi luka-Iuka kecil atau

peretasan. Peretasan dapat terjadi secara fisik, yaitu yang secara

sengaja dilukai, akibat pergeseran dengan tanah atau pencucian, dan

dapat juga terjadi oleh zat-zat pelarut organik seperti alkohol atau

aseton (17).

Pada penelitian ini, penyerapan air atau media oleh biji kacang

hijau lebih banyak dalam lingkungan GA3. Oiduga sebagai zat organik,

GA3 berperan mempercepat proses peretasan kuli t bij i. Proses ter­

sebut semakin cepat karena ikatan-ikatan senyawa organik yang me­

nyusun kulit biji seperti lignin atau selulose menjadi putus atau

rusak oleh radiasi sehingga kadar GA3 yang rendah atau campurannya

dengan penisilin dapat memacu proses penyerapan air atau media oleh

biji untuk memulai proses perkecambahan.

Pada awal dan selama proses perkecambahan, hormon trigonelin di

dalam kotiledon didistribusikan keseluruh ,jaringan mengatur sistem

G1 - S - G2 untuk sintesis DNA (4, 5, 6). Kekurangan trigonelin·,akan

menyebabkan sel beristirahat pada fase G1 (18, 19, 20).

Kerja radiasi neutron cepat terhadap biji kacang hijau dapat

menyebabkan pertumbuhan bagian-bagian tanaman menjadi terhambat,

pertama mungkin disebabkan oleh aktivitas hormon trigonelin menu run

dan rusak oleh radiasi. sehingga sel banyak berada pada fase G1 se­

dang fase G2 kekurangan sel yang siap untuk dibelah. Kemungkinan

kedua ialah radiasi neutron cepat mampu merusak dan menurunkan akti­

vi tas hormon sitokinin untuk membelah sel sehingga hormon auksin

yang disintesis pertama kali pada pupcak ke~ambah pertama yang

muncul, kekurangan jumlah sel yang. siap I untuk di di ferensiasikan

menjadi bagian-bagian akar dan epikot)l.

Sebagaimana terhadap tanaman .lain, seperti tomat (11), padi

403

(12, 13) atau terhadap pertumbuhan tanaman dari kalus (12), sel

(15) atau protoplas (14), maka GA3 juga menghambat pertumbuhan akar

Bhakti yang tidak diradiasi. Sejauh mana pengaruh GA3 terhadap hor­

man-harmon pertumbuhan di dalam bij i yang tidak diiradiasi belum

dapat diterangkan. Walaupun demikian, GA3 ternyata mampu membantu

dan mengganti peranan horman-harmon pertumbuhan di dalam biji yang

menurun atau rusak akibat radiasi untuk menyiapkan sel-sel yang akan

di diferensiasikan menjadi akar, tetapi tidak mampu menyiapkan sel­

sel yang akan di diferensiasikan menjadi epikotil.

Kalau antibiotika ampisilin, neomisin, dan aureomisin mampu

memacu pertumbuhan kecambah kacang buncis (16) dan penisilin memacu

pertumbuhan kecambah padi (10), maka pada penelitian ini, penisilin

tidak mampu memacu pertumbuhan kecambah kacang hijau varietas lokal

Bhakti. 1ni menunjukan bahwa keberadaan penisilin memblokir aktivi­

tas harmon trigonelin dan sitokinin sehingga penyediaan sel-sel yang

siap di diferensiasikan oleh auksin menjadi bagian-bagian akar dan

epikotil tidak cukup .

Penelitian ini juga memperlihatkan bahwa GA3 bersama penisilin

mampu bekerja sama dengan hormon-hormon pertumbuhan di dalam bij i

dan memacu pertumbuhan kecambah sekalipun akti vitas horman-harmon

prtumbuhan tersebut mengalami penurunan atau rusak akibat radiasi.

Semakin besar dosis radiasi semakin banyak media campuran yang mampu

memacu pertumbuhan epikotil dan akar (Tabel 1). Bagaimanapun juga,

kombinasi yang tepat antara GA3 dengan penisilin masih merupakan

faktor utama akan keberhasilan untuk memacu pertumbuhan.

KES1MPULAN

Dari hasil pengamatan tentang peran asam giberelat (GA3) dan

penisilin pada pertumbuhan kacang hijau varietas lokal Bhakti pasea

iradiasi dengan neutron cepat, dapat ditarik beberapa kesimpulan :

1. Asam giberelat (GA3) dapat memacu kemampuan biji menyerap air,

memacu pertumbuhan epikotil, dan menahan pertumbuhan akar.

2. Asam giberelat (GA3) mampu membantu atau mengganti peranan

hormon-hormon pertumbuhan di dalam biji yang rusak akibat radiasi

untuk memacu pertumbuhan akar, tetapi tidak untuk pertumbuhan

404

epikotil.

3. Penisilin tidak memacu bahkan sebaliknya dapat menahan perkem-

bangan dan pertumbuhan biji.

4. Beberapa tingkat campuran GA3 dengan penisilin dapat memacu

pertumbuhan kecambah terutama pertumbuhan epikotil. Campuran

antara 10-4 atau 5.10-5 mg GA3 dengan 10 unit penisilin merupakan

campuran terbaik untuk menginduksi perkembangan dan pertumbuhan

bij i.

DAFTAR PUSTAKA

1. ROBERTS, J., and WHITHOUSE,D.G., "Growth and hormonal c'ontrol",Practical and Plant Phisiology, Longman, London (1976).

2. FOX, J.E., The Physiology of Plant Growth and Development, Mc­

Grow-Hill, New York (1969).

3. YEOMAN, M.M., Cell Division in Higher Plants, Academic Press,New York (1976).

4. EVANS, L.S., Cell cycle kinatics of endoreduplication in gamma­irradiated root meristems of Pisum sativum, Am. J. Bot. 65 10

(1978) 1084.

5. THOMSON, A., and MAC LEOD, R.D., Increase in size and cell num­ber of lateral root primordia in the primary of intact plantsand in exiced roots of Pisum sativum and Vida [aba, Am. J.

Bot. 68 7 (1981) 955.

6. TRAMONTANO, M.A., EVANS, L.S., and McGINLEY, P.A., Effects of

cytokinins on promotion of cell arrest in G2 by trigonelline

and trigonelline cencentrations in cultured roots of Pisumsativum and Glycine max, Env. Exp. Bot. 25 1 (1985) 83.

7. ARIGAYO, S., Penelurusan giberelin dalam leguminose. Analisis

giberelin bebas dan terkonyugasi dalam biji Leucaena leucoca­phala (LMK) Dewit pada berbagai tahap perkembangannya. Ring-.

kasan Tesis Doktor, Berita Iptek 30 1 (1986).

8. MURAKAMI, Y., "Giberellins in immature seeds of Winge bean",

Annual Report, Nat. Inst. Agrobiological Resources, Japan

(1986).

405

9. RAO, H.K.S., and KADA, T., Differential sensitivities of induced

dwarf rice mutants to giberellin, fast neutron and gamma radi­ation, Rad. Botany 14 (1974) 153.

10. BIWAS, A.K., and MUKHERJI, S., Rice seddling growth and meta­bolism in response to penicillin, IRRN 7 (1982) 21.

11. SHAKIN, E.H., Totipotency of tomato protoplasts, Theor. Appl.Genet. 69 (1985) 235.

12. TORIYAMA, K., HINATA, K., and TASAKI, T., Haploid and diploid

[lant regeneration from protoplast of anther callus in rice,

Theor. Appl. Genet. 73 (1986) 16.

13. ONO, K., Putative homozygous mutations in regenerated plants of

rice, Mol. Gen. Genet. 198 (1985) 377.

14. DAMM, B., and WILLMITZER, L., Regeneration of fertile plantsfrom protoplasts of different Arabidosis thaliana genotypes,Mol. Gen. Genet. 213 (1988) 14.

15. KUMAR, A.S., GAMBORG, O.L., and NABORS, M.W., Plant regenerati­

on from cell suspension cultures of Vigna aconitifolia, PlantCell Reports 7 (1988) 138.

16. PRASAD, A.B., and PRASAD, P.R., An evaluation of the mutagenic

potentialities of antibiotics in French beans, Abstract fromIAEMSEMS, Tokyo (1981).

17. BONNER, J., and GALSTONE, A.W., Principle of Plant Physiology,W.H.Freeman and Company, Sanfransisco (1959).

18. LYNN, D.G., NAKANISHI, K., PATT, S.L., OCCOLOWITZ, J.L., AMELDA,

M.S., and EVANS, L.S., Isolation and characterization of the

firts mitotic cycle hormone with regulates cell proliferation,J. Amer. Chern. Soc. 100 (1978) 7759.

19. EVANS, L.S., Developmental aspects of roots of Pisllm sativllminfluenced by G2 factor from cot~'ledons, Amer. J. Bot. 66(1979) 880.

20. TRAMONTANO, W.A., LYNN, D.G.,necotinic acid nicitinamide

Phytochemistry 22 (1983) 673.

406

and EVANS, L.S., Trigonelline,

in seedlings of Pisum sativum,

Tabel 1.Media perendam yang menginduksi perkembangan dan pertumbuh-an biji kacang veritas lokal Bhakti

Perkembangan

IDosis radiasi neutron cepat (kGY)

IGambarII

I 0I10I20III

-------------------------------------------------------------------Media tun~~Penyerapan air

IIII tIoleh biji

Ia1Ia1IG1I III a2Ia2I)1 a,bI III a3I

a3I II

II IMedia campuranI

III

I No.3INo.3I II 5I 1

I)1 a,bI III 6I 8I I

I I9I IMedia tun~~aPertumhuhan

IIII IIakar

IIa1Ia2I1 c,dI IIIIII I

Media camJlli.ranIIIINo.4

I)I III

I3/6

I)1 c,dI II

I I2I)I III I8I)I III I

PertumbuhanMedia tun~~a

epikotil

Ia2I-I-I1 e,fI IIIa3

I-I-I1 e,fI III

II IMedia campuran

No. ]

No.3No.3

4

66

714I

)1 e,fI6

22

8-8

* Disusun menurut kemampuan terbaik media menginduksi.

407

~o00

p • " j • ft ~ • K • r

\\~)/~. 0/) n

'>11 \tr ;IM\. ~ ..

P • ft j • n g • II 1 • 0 t i 1

•••. o· _

~\//t~ , / /---'\ ! 1--II'. /~ CD

.~ I~'o"~t/;/!

--oco( J )

...•o•••oI

'"o

( J )••• c:;c c

lI_ttllPM airr.~r.~DiJi

( ul )••• CDo 0o 0, I I

.~·IAryl .•, . ~r!

- Ii...•...a

co -

•••

•

,~• c ­••

.. - -co::I

= 0 - !\~~~i/~" l \-tVof _ / 7;~~~

_ 0 -'j~~ "~- //.{17~o~

o"",~~~o#4)(.~<\/~,."\ Co

X'Y''-.\ ~ .oj- \r '. "

~}yy.,~j( /"0 • "' ••••.dX1:/1

I•••oc

II>

Co •.. '"o c 2:~,o ...•o ••c

I--o

Ganbar 1. Penyerapan air, pertunbilian panj ang akar,dan epikotil bij i kacang hij au varietaslokal Bhakti dalam lingkungan honnon gi­berelat dan penisilin

DISKUSI

EKA SUGI YART A

Apakah rusaknya hormon-hormon GA3 akibat radiasi neutron cepat

juga berpengaruh pada pertumbuhan tanaman secara sempurna, dalam

arti pemberian GA3 dari luar terus dilakukan.

IRWANSYAH

Saya tidak tahu tepatnya asam giberelat jenis apa yang dikandung

oleh katiledon Bhakti. Yang jelas hormon pertumbuhan katiledon

mengalami kerusakan atau penurunan aktivitas yang berakibat terhadap

pertumbuhan yang dimulai oleh kemampuan penyediaan siap dibelah dan

didistribusikan menjadi bagian-bagian akar dan epiledol menurun.

409