Download - BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tanaman Kakaorepository.ump.ac.id/2723/3/RIYAN FAUJI BAB II.pdf · Buah kakao terdiri atas kulit buah (pod), ... ke tiga di sub sektor perkebunan setelah

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tanaman Kakao

Kakao (Theobroma cacao L.) merupakan spesies penting famili

Sterculiceae yang berasal dari daerah Amazon Amerika Selatan (Chat, 1953;

Dinarti, 1991). Habitat asli tanaman kakao adalah hutan tropis dengan naungan

pohon-pohon yang tinggi, curah hujan tinggi, suhu sepanjang tahun relatif sama,

serta kelembaban tinggi yang relatif tetap.

Pada tahun 1528, coklat mulai diperkenalkan di wilayah Eropa oleh

bangsa Spanyol dan mulai menyebar ke seluruh dunia sekitar abad ke-16

(Toussaint-Samat, 2009). Di Indonesia, kakao juga diperkenalkan oleh Spanyol

pertama kali pada tahun 1560 di daerah Minahasa. Kakao mulai menyebar ke

seluruh wilayah di Indonesia mulai akhir abad 18 dan menjadi komoditas

perkebunan utama di Indonesia. Pada tahun 2012, Indonesia menjadi penghasil

kakao terbesar kedua di dunia di bawah Pantai Gading dengan total produksi lebih

dari 900 ribu ton (FAO, 2014).

2.1.1 Morfologi Kakao

Tanaman kakao merupakan tanaman tahunan (perennial) berbentuk pohon

dengan tinggi dapat mencapai antara 4,5 sampai 7,0 meter pada umur 12 tahun

(Karmawati et al, 2010). Tanaman kakao memiliki batang yang berkayu dan

berbentuk bulat (Tjitrosoepomo, 1992) dengan dua sifat percabangan sehingga

9

Pengaruh Penambahan 6-benzylamin..., Riyan Fauji, FKIP UMP, 2014

disebut dengan dimorfisme. Cabang yang arah pertumbuhannya ke atas disebut

cabang ortotrop, sedangkan cabang yang arah pertumbuhannya ke samping

disebut cabang plagiotrop (Karmawati et al., 2010). Sistem perakaran tanaman

kakao adalah akar tunggang dengan panjang dapat mencapai 8 meter ke arah

samping dan 15 meter ke arah bawah (Backer & Bakhuizen van den Brink, 1963).

Daun kakao bersifat dimosfirme, yaitu daun pada cabang ortotrop

memiliki tangkai daun yang panjang (sekitar 7,5 - 10 cm), sedangkan daun pada

cabang plagiotrop memiliki tangkai daun yang pendek (sekitar 2,5 cm;

Karmawati et al, 2010). Bentuk helai daun bulat memanjang (oblongus), ujung

daun meruncing (acuminatus), dan pangkal daun runcing (acatus) (Backer &

Bakhuizen van den Brink, 1963). Tanaman kakao memiliki permukaan daun licin

dan mengkilap, sedangkan susunan tulang daun menyirip dan tulang daun

menonjol kepermukaan bawah helai daun (van Steenis et al., 2008; Prawoto &

Winarsih, 2010).

Bunga kakao berwarna putih, ungu atau kemerahan dan tersusun atas 5

daun kelopak (sepala) dan 5 daun mahkota (petala) serta 10 tangkai sari yang

tersusun dalam 2 lingkaran. Masing-masing lingkaran tersusun atas 5 tangkai sari

yang steril (staminodia) dan 5 tangkai sari yang fertil (stamen). Bunga kakao

memiliki 5 daun buah yang bersatu (Gambar 2.1.B; van Steenis et al., 2008).

Tanaman kakao bersifat cauliflori yang artinya bunga tumbuh dan berkembang

dari bekas ketiak daun pada batang dan cabang (Gambar 2.1.A; Backer &

Bakhuizen van den Brink, 1963). Pohon kakao dewasa dapat membentuk sekitar

10


10.000 bunga, namun, hanya 30 – 60 bunga yang tumbuh dan berkembang

menjadi buah yang masak (Backer & Bakhuizen van den Brink, 1963).

Gambar 2.1.A Cauliflori atau Bunga kakao bunga tumbuh dan berkembang dari

bekas ketiak daun pada batang dan cabang. Panah hitam

menunjukan bunga masih kuncup dan panah biru menunjukan

bunga telah mekar (Backer & Bakhuizen van den Brink, 1963).

Gambar 2.1.B Diagram bunga yang telah mekar yang menunjukkan posisi

staminodia, petala, dan bagian bunga yang lain (Susanto, 1994).

Staminodia

Sepala

Stigma

Stylus

Petala

Pedicel

Stamen

11


Buah kakao terdiri atas kulit buah (pod), arilus (pulp), dan biji. Kulit buah

kakao terdiri dari tiga lapisan yaitu lapisan eksokarp, mesokarp, dan endokarp

(Limbongan, 2012). Biji tersusun dalam lima baris mengelilingi poros buah dan

memiliki jumlah yang beragam yaitu sekitar 20 – 50 butir per buah (Karmawati et

al., 2010). Warna buah kakao beraneka ragam, namun pada dasarnya warna buah

kakao ada dua macam yaitu buah muda berwarna hijau putih dan bila sudah

matang warna berubah menjadi kuning, dan buah muda yang berwarna merah

setelah buah matang warna berubah menjadi oranye (Susanto, 1994).

2.1.2 Kultivar Kakao

Terdapat tiga kultivar utama kakao yang sering dibudidayakan oleh petani

yaitu criollo, forastero, dan trinitario (Susanto, 1994). Kultivar criollo (Gambar

2.2 A - D) memiliki ciri kulit buah tipis dan mudah diiris dengan 10 alur yang

letaknya berselang-seling antara lima alur agak dalam dan lima alur dangkal.

Ujung buah umumnya berbentuk tumpul dan sedikit bengkok. Setiap buah berisi

30 – 40 biji yang bentuknya agak bulat sampai bulat dengan endosperm yang

berwarna putih. Kakao criollo memiliki pertumbuhan yang kurang kuat dengan

kemampuan produksi yang relatif rendah (Susanto, 1994).

Kultivar forastero (Gambar 2.2 E - H) memiliki ciri kulit buah agak keras

tetapi permukaannya halus dengan alur buah yang agak dalam. Kakao kultivar

forastero memiliki biji berbentuk gepeng dengan endosperm berwarna ungu tua.

Kultivar ini memiliki pertumbuhan tanaman yang kuat dengan produksi tinggi

serta relatif lebih tahan hama penyakit dibandingkan dengan criollo. Namun

12


kultivar forastero memiliki citarasa yang kurang disukai dibandingkan dengan

kultivar criollo (Susanto, 1994).

Kultivar trinitario (Gambar 2.2 I - L) adalah kakao hasil persilangan

antara kakao criollo dengan forestero. Kakao kultivar ini memiliki sifat yang

sangat heterogen dan beragam (Susanto, 1994).

Gambar 2.2.Tiga kultivar kakao di dunia, A - D. criollo E - H. forastero dan I - L

trinitario (Susanto, 1994). Sumber gambar

http://worldstandards.eu/chocolate%20-%20cacao.html

2.1.3 Manfaat Kakao

Bagian utama dari tanaman kakao yang banyak dimanfaatkan oleh petani

adalah bagian buahnya. Kulit buah kakao dapat dimanfaatkan sebagai pakan

ternak hewan ruminansia (Murni & Okrisandi, 2012), berpotensi menjadi sumber

G

B

a

c

k

e

r

&

B

a

c

k

h

u

i

z

e

n

v

a

n

d

e

n

B

ri

n

k

,

C

B A

B

a

c

k

e

r

&

B

a

c

k

h

u

i

z

e

n

v

a

n

d

e

n

B

ri

n

k

,

1

9

6

3

)

E

B

a

c

k

e

r

&

B

a

c

k

h

u

i

z

e

n

v

a

n

d

e

n

B

ri

n

k

,

1

9

6

3

)

D

F

B

a

c

k

e

r

&

B

a

c

k

h

u

i

z

e

n

v

a

n

d

e

n

B

ri

n

k

,

1

9

6

3

)

H

B

a

c

k

e

r

&

B

a

c

k

h

u

i

z

e

n

v

a

n

d

e

n

B

ri

n

k

,

I

B

a

c

k

e

r

&

B

a

c

k

h

u

i

z

e

n

v

a

n

d

e

n

J

B

a

c

k

e

r

&

B

a

c

k

h

u

i

z

e

n

v

a

n

d

e

n

K

B

a

c

k

e

r

&

B

a

c

k

h

u

i

z

e

n

v

a

L

B

a

c

k

e

r

&

B

a

c

k

h

u

i

z

e

n

v

a

13


http://worldstandards.eu/chocolate%20-%20cacao.html

bioetanol, sumber zat pewarna, pupuk organik maupun bahan baku pembuatan

kompos (Dachlan et al., 2009; Wulan, 2011). Biji kakao merupakan bagian

terpenting dari buah kakao. Biji kakao dapat diolah menjadi cocoa liquor, cocoa

butter dan bubuk coklat yang dapat diolah lebih lanjut menjadi beraneka ragam

makanan dan minuman seperti ice cream, biskuit maupun cake (Gambar 2.3 B;

Zairisman, 2006).

Gambar 2.3 A. Bubuk coklat. B - F Produk olahan biji coklat. Sumber dari

http://ilmubakery2.blogspot.com/

2.2 Budidaya Kakao dan Permasalahan Kakao di Indonesia

2.2.1 Budidaya Kakao

Kakao (Theobroma cacao L.) merupakan salah satu komoditas andalan

perkebunan yang memiliki peran penting bagi perekonomian Indonesia. Dalam

D

B A

E

C

F

14


http://ilmubakery2.blogspot.com/

hal penyedia lapangan pekerjaan, perkebunan kakao berhasil menyerap tenaga

kerja sampai sekitar 900 ribu kepala keluarga pada tahun 2002 (Balitbang

Pertanian Departemen Pertanian, 2005). Kakao juga penyumbang devisa terbesar

ke tiga di sub sektor perkebunan setelah kelapa sawit dan karet dengan nilai

sebesar US $ 1,2 milyard pada tahun 2010 (FAO, 2014).

Dalam hal produksi, Indonesia menjadi negara terbesar kedua di bawah

Pantai Gading dalam hal produksi kakao. Pada tahun 2012, produksi kakao

Indonesia mencapai lebih dari 900 ribu ton sedangkan produksi kakao Pantai

Gading mencapai lebih dari 1,6 juta ton (Gambar 2.4; FAO, 2014). Tingginya

total produksi kakao tersebut ditopang oleh luas area perkebunan kakao di

Indonesia. Pada tahun 2012, luas area perkebunan kakao di Indonesia mencapai

1,73 juta ha sedangkan luas perkebunan kakao di Pantai Gading mencapai 2,5 juta

ha (Gambar2.5; FAO, 2014). Hal tersebut menempatkan Indonesia sebagai

negara dengan perkebunan kakao terluas kedua di dunia dibawah Pantai Gading.

Gambar 2.4 Lima Negara produsen kakao terbesar di dunia tahun 2012.

Indonesia (panah biru) menempati posisi kedua sebagai produsen

kakao terbesar di dunia (FAO, 2014).

0

500000

1000000

1500000

2000000

Pantai Gading Indonesia Ghana Nigeria Kamerun

Pro

du

ksi k

akao

(to

n)

Negara

2012

15


Gambar 2.5 Perkembangan luas area negara penghasil kakao yang menempatkan

Indonesia di urutan ke -2 terbesar di dunia dari tahun 2009-2012

(tanda panah; FAO, 2014).

2.2.2 Permasalahan Budidaya kakao di Indonesia

Dalam hal produktivitas perkebunan kakao, Indonesia hanya mampu

menghasilkan biji kakao dengan jumlah yang rendah dari setiap hektar per

tahunnya. Tahun 2012, produktivitas kakao Indonesia untuk setiap hektar lahan

cukup rendah, hanya sekitar 540 kg sehingga menempatkan Indonesia sebagai

negara urutan ke tujuh belas di dunia. Angka tersebut hampir seperlima

produktivitas negara Guatemala dan Thailand yang mencapai lebih dari 2,6 ton

per hektar per tahunnya (Gambar 1.1; FAO, 2014).

Banyak faktor yang diduga menjadi penyebab rendahnya produktivitas

kakao di Indonesia, diantaranya adalah faktor usia tanaman kakao yang sudah tua.

Rata-rata umur tanaman kakao di Indonesia lebih dari 25 tahun sehingga

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

2009 2010 2011 2012

lua

s la

ha

n (

ha

)

Tahun

Indonesia

Pantai Gading

Ghana

Nigeria

16


mengakibatkan menurunnya produktivitas kakao sekitar 0,2 – 0,3 kg per pohon

per tahun (Taufik et al.,2010). Dengan kondisi tanaman kakao yang sudah tua

tersebut maka harus segera dilakukan peremajaan dengan tujuan meningkatkan

produktivitas tanaman kakao (Taufik et al., 2010). Faktor utama lainnya yang

diduga menyebabkan rendahnya produktivitas kakao di Indonesia adalah kualitas

bibit yang kurang baik (Goenadi, 2005). Oleh karena hal tersebut diperlukan

upaya untuk memproduksi bibit kakao dalam jumlah yang massal dengan kualitas

yang unggul.

2.2.3 Pembibitan Tanaman Kakao

Pada saat ini kebanyakan para petani memperoleh bibit kakao secara

generatif atau melalui biji. Biji kakao yang dipanen dari tanaman kakao yang

unggul dibersihkan dan dikeringkan sampai kadar air sekitar 40%. Biji yang

kering selanjutnya dikecambahkan selama kurang lebih 12 hari. Benih yang telah

dikecambahkan kemudian ditanam di lahan dengan pemeliharaan sekitar 4-5

bulan (Rahardjo, 2011).

Keuntungan perbanyakan kakao secara generatif adalah mudah dan

sederhana untuk dilakukan (Wahyudi et al., 2008) serta dapat dihasilkan bibit

dalam jumlah yang banyak dengan pertumbuhan yang seragam serta memiliki

perakaran yang kuat (Harmanto, 2001). Namun, bibit tanaman hasil perbanyakan

generatif memiliki sifat genetik yang bervariasi. Hal ini disebabkan kakao

merupakan tanaman yang melakukan penyerbukan silang (cross pollination) dan

bunga kakao bersifat protogini yang artinya putik masak lebih awal daripada

17


kepalasari sehingga serbuk sari tidak mampu membuahi putik dari kuntum yang

sama (Prawoto, 2008). Sebagai akibatnya keturunan yang diperoleh dari

perbanyakan generatif akan bervariasi (Maximova et al., 2002).

Alternatif lain yang dapat digunakan untuk menghasilkan bibit yang

seragam secara genetik adalah dengan cara perbanyakan bibit secara vegetatif

seperti stek, cangkok, okulasi dan sambung pucuk (Gambar 2.6; Winarsih et al.,

2003). Pembibitan kakao melalui stek dilakukan dengan cara memotong pucuk

atau batang yang masih muda kemudian ditanam pada media tanam (Gambar

2.6; Siregaret al., 2010). Stek akan mulai muncul akar setelah tanaman berumur

sekitar 3 minggu dan setelah berumur sekitar 6 bulan tanaman siap digunakan

sebagai bibit (Rahardjo, 2010).

Gambar 2.6 Perbanyakan tanaman secara vegetatif dengan cara A. Stek B.

Okulasi C. Sambung pucuk. Sumber gambar A dari

http://yogas09.student.ipb.ac.id/perbanyakan-pembiakan-tanaman-

plant-propagation/; sumber gambar B dan C dari

http://biologiez.blogspot.com/2010/11/perbanyakan-tanaman.html

A B C

18


http://yogas09.student.ipb.ac.id/perbanyakan-pembiakan-tanaman-plant-propagation/

http://yogas09.student.ipb.ac.id/perbanyakan-pembiakan-tanaman-plant-propagation/

http://biologiez.blogspot.com/2010/11/perbanyakan-tanaman.html

Pembibitan kakao melalui stek mampu menghasilkan bibit dengan sifat

genetis yang sama dengan induk tanaman serta mampu menghasilkan buah yang

lebih cepat dibandingkan dengan teknik pembibitan generatif (Siregar et al.,

2010). Namun, tingkat keberhasilan pembibitan kakao menggunakan stek masih

rendah (sekitar 27%; Abdoellah, 2008). Disamping itu teknik stek hanya mampu

menghasilkan bibit yang terbatas serta dapat merusak tanaman induk (Rahardjo,

2010).

Perbanyakan vegetatif lainnya yang dapat digunakan dalam menghasilkan

bibit kakao adalah melalui okulasi. Okulasi merupakan metode perbanyakan

vegetatif dengan menempelkan mata tunas dari pohon kakao yang berkualitas ke

batang bawah bibit, kemudian mengikat dengan plastik agar mata tunas tidak

terlepas (Gambar 2.6; Rahardjo, 2010). Bibit okulasi siap tanam ke lahan setelah

berumur 4 - 5 bulan. Teknik okulasi mempunyai tingkat keberhasilan tinggi

(sekitar 90%; Rahardjo, 2010), bibit yang dihasilkan seragam dengan induknya

(Siregar et al., 2010), namun jumlah bibit yang dihasilkan terbatas dan dapat

mengakibatkan kerusakan pada tanaman induknya (Wahyudi et al., 2008).

Teknik lain yang digunakan dalam pembibitan kakao secara vegetatif

adalah teknik sambung pucuk (Gambar 2.6; Siregar et al., 2010). Sambung

pucuk dilakukan dengan cara memotong pucuk atau cabang dari pohon yang

memiliki kualitas bagus untuk disambungkan dengan bibit kakao yang diperoleh

dari generatif (Siregar et al., 2010). Bibit hasil sambung pucuk akan siap

dipindahkan ke lahan setelah berumur 7 bulan (Wahyudi et al., 2008). Teknik

sambung pucuk memiliki tingkat keberhasilan tinggi (sekitar 80 %; Limbongan,

19


2011), bibit yang dihasilkan seragam dan sama dengan induknya, namun jumlah

bibit yang dihasilkan terbatas dan dapat mengakibatkan kerusakan pada tanaman

induknya (Li et al.,,1998).

Mengingat teknik pembibitan konvensional masih memiliki banyak

kendala, maka alternatif pembibitan kakao dibutuhkan untuk menghasilkan bibit

dalam jumlah yang banyak dengan sifat genetik yang seragam.

2.3 Perkembangan Penelitian Embriogenesis Somatik Kakao

Salah satu teknik pembibitan yang dapat digunakan untuk menghasilkan

bibit kakao dalam jumlah yang banyak dengan sifat genetika yang seragam dan

sama dengan induknya adalah melalui teknik kultur jaringan tanaman. Kultur

jaringan tanaman merupakan teknik perbanyakan tanaman dengan cara

mengisolasi bagian tanaman dan ditumbuhkan pada media tanam buatan yang

aseptis (Hendaryono & Wijayani, 1994). Teknik kultur jaringan mempunyai

keunggulan yaitu dapat memperbanyak tanaman dalam jumlah besar dengan

waktu yang singkat serta menghasilkan bibit yang seragam dengan induknya

(Avivi et al., 2010). Namun teknik ini memerlukan keahlian khusus, dan

lingkungan yang aseptis sehingga harus dilakukan di laboratorium, serta tidak

semua tanaman dapat diperbanyak menggunakan teknik kultur jaringan

(Hendaryono & Wijayani, 1994).

Beberapa teknik kultur jaringan telah dikembangkan untuk perbanyakan

bibit kakao seperti melalui kultur pucuk dan kultur tunas aksiler (Zulkarnain,

2011). Namun, kultur pucuk kakao belum berhasil diaplikasikan dalam jumlah

20


massal serta memiliki beberapa kendala seperti tumbuhan yang dihasilkan

memiliki pertumbuhan yang lambat dan memiliki akar serabut (Zulkarnain, 2011).

Teknik kultur tunas aksiler juga belum berhasil untuk diaplikasikan pada tanaman

kakao (Figuera et al., 1991)

Salah satu teknik kultur jaringan yang mulai dikembangkan untuk

menyediakan bibit kakao secara massal adalah teknik embriogenesis somatik

(Wahyudi et al., 2008). Embriogenesis somatik merupakan salah satu metode

perbanyakan tanaman secara klonal yang memungkinkan sekumpulan sel untuk

berpoliferasi, multiplikasi, membentuk embrio somatik dan berdiferensiasi

membentuk tanaman sempurna (Santos et al., 2005). Embrio somatic dapat

dicirikan dari strukturnya yang bipolar, yaitu mempunyai dua calon meristem,

yaitu meristem akar dan meristem tunas. Dengan memiliki struktur tersebut maka

perbanyakan melalui embriosomatik lebih menguntungkan daripada pembentukan

tunas adventif yang unipolar.

Bibit yang dihasilkan dari teknik embriogenesis somatik memiliki

keunggulan berupa sifat genetika yang seragam dan sama dengan induknya (Park

& Klimaszewska, 2003; Santos et al., 2005; Masseret et al., 2008). Sistem

perakaran yang dihasilkan dari teknik embriogenesis somatik juga kuat seperti

tanaman yang berasal dari biji (Paulin & Garzon, 2008). Namun teknik

embriogenesis somatik memiliki kelemahan, yaitu peluang terjadi mutasi lebih

tinggi, metode lebih sulit, ada penurunan daya morfogenesis dari kalus

embriogenik karena subkultur berulang, memerlukan penanganan yang

lebihintensif karena kultur lebih rapuh dan biaya yang dibutuhkan relatif mahal

21


karena tempat yang digunakan harus aseptis (Purnamaningsih, 2002). Disamping

itu, kelemahan utama dari perbanyakan tanaman kakao melalui teknik

embriogenesis somatik adalah tingkat keberhasilan yang sangat bervariasi mulai

dari 1 sampai 100% tergantung genotip yang digunakan (Li et al., 1998). Oleh

karena itu, pengembangan teknik embriogenesis somatik sangat dibutuhkan guna

menghasilkan bibit kakao berkualitas unggul.

Dalam pelaksanaannya, embriogenesis somatik dilakukan melalui empat

tahap, yaitu (1) induksi kalus, (2) induksi embrio somatik, (3) perkecambahan,

dan (4) aklimatisasi bibit yang dihasilkan dengan kondisi lingkungan ex vitro

(Gambar 2.7; Li et al., 1998). Pada tahap induksi kalus, medium tanam ditambah

dengan zat pengatur tumbuh golongan auksin dengan konsentrasi yang tinggi agar

terinduksi sekelompok sel membentuk kalus (Purnamaningsih, 2002). Kalus

terbentuk karena luka pada eksplan sebagai respons terhadap hormon baik

endogen maupun eksogen. Terdapat dua macam kalus yang umum terbentuk pada

tahapan ini, yaitu kalus embrionik dan kalus non-embrionik (Winarsih et al.,

2003). Kalus embriogenik memiliki ciri berwarna kekuningan, berbentuk nodul,

sel yang berukuran kecil, sitoplasma padat, inti besar, vakuola kecil-kecil dan

mengandung butir pati, sedangkan kalus non-embriogenik memiliki ciri-ciri sel

berukuran besar, sitoplasma tidak padat, inti kecil, vakuola yang besar dan tidak

mengandung butir pati (Purnamaningsih, 2002).

Tahap selanjutnya adalah tahap induksi embrio somatik. Pada tahap ini,

kalus embriogenik dipindahkan ke dalam medium induksi embrio yang

mengandung auksin dengan konsentrasi rendah (Purnamaningsih, 2002).

22


Pemindahan kalus dari medium dengan konsentrasi auksin tinggi ke medium

dengan penambahan auksin yang rendah akan menyebabkan sel-sel mengalami

morfogenesis membentuk kelompok sel menyerupai ernbrio pada biji. Pada

umumnya, embrio somatik mulai terbentuk setelah kalus dipelihara di dalam

medium induksi embrio selama 2 - 32 minggu (Winarsih et al., 2003; Traore et

al., 2003). Tahapan pembentukan embrio dimulai dari fase globular, hati, torpedo

dan kotiledon (Gambar2.7; Purnamaningsih, 2002).

Pada tahap perkecambahan, embrio yang yang terbentuk kemudian

dikecambahkan untuk menjadi tanaman lengkap dengan penambahan zat pengatur

tumbuh dengan konsentrasi yang sangat rendah atau bahkan tidak ditambah

dengan zat pengatur tumbuh (Purnamaningsih, 2002). Tahap akhir dalam

embriogenesis somatik adalah aklimatisasi, yaitu bibit tanaman yang diperoleh

dipindahkan dari lingkungan dengan kondisi in vitro ke lingkungan ex vitro

(Purnamaningsih, 2002).

Gambar 2.7 Tahap perkembangan morfologi embrio somatik kakao; (a)

embriosomatik kakao pada tahap globular; (b) embrio somatik

kakao tahap hati; (c) embrio somatik kakao tahap torpedo; (d)

A

D

C B

E F

23


embrio somatik kakao tahap kotiledon; (e) planlet; dan (f)

aklimatisasi planlet (Li et al., 1998)

Banyak tanaman berhasil diperbanyak menggunakan teknik embriogenesis

somatik seperti pada tanaman kacang tanah (Arachis hipogaea L.; Srilestari,

2005), kopi arabika (Coffea Arabica L.; Priyono, 1993), rotan (Calamus manan

Miq.;Gunawan dan Wiendi, 1992), kedelai (Glycine max L.; Ratnadewi et al.,

1996), jahe (Zingiber officinale Roscoe; Abdillah, 2013), teh (Camellia sinensis

L.; Tahardi et al., 2003), jambu mete (Anacardium occidentale L.; Mariska,

1996), cendana (Santalum album L.; Sukmadjaja, 2005), dan lada liar (Piper

nigrumL.; Husni et al., 1997).

Pada tanaman kakao, teknik embriogenesis somatik juga telah dicobakan

untuk digunakan dalam produksi bibit. Namun demikian, tingkat keberhasilan

teknik embriogenesis somatik masih relatif rendah sehingga tanaman kakao

digolongkan ke dalam tanaman yang sulit diperbanyak secara in vitro

(recalcitrant).

Banyak upaya telah dilakukan untuk meningkatkan keberhasilan

embriogenesis kakao seperti pemilihan eksplan yang bervariasi seperti bagian

bunga (Li et al., 1998; Winarsih et al., 2003; Avivi et al., 2010), embrio muda

(Dinarti, 1991), maupun kotiledon (Chantrapradist & Kamnoon, 1995; Omokolo

et al., 1997). Di antara berbagai jenis eksplan tersebut, eksplan bunga memiliki

tingkat keberhasilan yang lebih baik 1-100% (Li et al., 1998) dibandingkan

dengan eksplan embrio buah muda yaitu antara 0 - 73,3% (Dinarti, 1991) dan

eksplan kotiledon yaitu 0% (Chantrapradist & Kamnoon, 1995; Omokolo et al.,

24


http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Roscoe&action=edit&redlink=1

1997). Namun demikian, faktor genetis secara nyata berpengaruh dalam

pembentukan embrio somatik kakao Alemanno et al. (1996) membuktikan hanya

5 klon dari 25 klon kakao yang diuji mampu menghasilkan embrio somatik

sedangkan sisanya tidak berhasil diperbanyakan menggunakan teknik

embriogenesis somatik (Winarsih et al., 2003).

Upaya peningkatan keberhasilan induksi embrio somatik kakao juga telah

dilakukan dengan menggunakan beberapa medium dasar seperti medium MS

(Murashige dan Skoog, 1962) dan medium DKW (Driver & Kuniyuki, 1984).

Hasil penelitian yang dilakukan Alemanno et al (1996) menunjukkan bahwa

medium MS hanya berhasil menginduksi embrio somatik dengan tingkat

keberhasilan kurang dari 11%, sedangkan medium DKW memiliki tingkat

keberhasilan yang bervariasi mulai dari 4 – 70% tergantung genotip yang

digunakan (Maximova et al., 2002).

2.4 Medium Tanam

Salah satu faktor penentu keberhasilan dalam kultur jaringan adalah

pemberian nutrisi dalam jumlah dan perbandingan yang tepat ke dalam medium

tanam (Yusnita, 2003). Medium yang digunakan dalam kultur in vitro tumbuhan

ada bermacam-macam. Beberapa medium dasar yang banyak digunakan dalam

kultur jaringan adalah medium dasar MS (Murashige & Skoog, 1962) yang

banyak digunakan untuk kultur kalus dan regenerasi hampir semua jenis kultur,

medium dasar B5 (Gamborg, 1968) yang banyak digunakan untuk kultur suspensi

sel tanaman leguminosae, medium dasar SH (Schenk & Hildebrant, 1972) yang

25


banyak digunakan untuk kultur kalus tanaman dikotil dan monokotil, medium

dasar WPM (Woody Plant Medium, 1981) yang banyak digunakan untuk kultur

jaringan tanaman berkayu, dan medium dasar DKW (Driver & Kuniyuki, 1984)

yang banyak digunakan untuk kultur embrio somatik pada tanaman kakao

(Hendaryono & Wijayanti, 1994).

Pada umumnya, medium tanam terdiri atas senyawa makronutrien,

mikronutrien, gula, zat pengatur tumbuh dan vitamin serta asam-asam amino.

2.4.1 Makronutrien

Unsur hara makro dibutuhkan dalam jumlah cukup besar. George &

Sherrington (1984) menyebutkan beberapa persenyawaan makronutrien yang

umum digunakan pada medium kultur jaringan, antara lain nitrogen (N), kalium

(K), kalsium (Ca), fosfor (P), magnesium (Mg), dan sulfur (S) (George & Klerk,

2008; Nursyamsi, 2010). Unsur - unsur hara makro yang diberikan ke dalam

medium tanam biasanya berupa KNO3, NH4NO3, MgSO4.7H2O, NaH2PO4.H2O,

KH2PO4, KCl, KNO3, KH2PO4. CaCl2.2H2O, dan Ca(NO3)2.4H2O (Zulkarnain,

2011).

2.4.2 Mikronutrien

Unsur hara mikro adalah unsur hara yang dibutuhkan oleh tanaman dalam

jumlah sedikit (Nursyamsi, 2010). Menurut Gamborg dan Shylluk (1981), yang

termasuk dalam unsur hara mikro adalah besi (Fe), mangan (Mn), seng (Zn), bor

(B), tembaga (Cu), kobalt (Co), dan molibdenum (Mo) dan klor (Cl) (George &

26


Klerk, 2008; Nursyamsi, 2010). Unsur-unsur hara mikro yang diberikan dalam

medium tanam biasanya berupa MnSO4.4H2O, ZnSO4.4H2O, H3BO3, KJ,

NaMoO4.2H2O, CuSO4.5H2O dan CoCl2.6H2O (Zulkarnain, 2011)

2.4.3 Gula

Selain unsur hara makro dan mikro, dalam medium kultur harus memiliki

bahan-bahan lain yang berguna sebagai sumber karbon dan energi bagi tanaman

(Pierik, 1987). Pada medium kultur ditambahkan gula yang berguna sebagai

sumber energi dan karbon. Penambahan gula tersebut disebabkan sel dan jaringan

tumbuhan belum terbentuk sempurna sehingga untuk proses asimilasi autotrof

diperlukan asupan energi dan karbon yang berasal dari luar. Gula yang biasanya

digunakan adalah sukrosa atau komponen-komponennya yang meliputi

monosakarida, glukosa atau fruktosa (Katuuk, 1989; Purnamaningsih, 2002).

2.4.4 Zat Pengatur Tumbuh

Zat Pengatur Tumbuh (ZPT) merupakan senyawa organik baik berupa

hormon maupun senyawa sintetik dalam konsentrasi sangat rendah yang mampu

mendukung, menghambat, atau menimbulkan respon bagi tumbuhan (Salisbury &

Ross, 1995). Secara umum ada lima kelompok ZPT yang digunakan dalam kultur

jaringan, yaitu auksin, sitokinin. giberelin, etilen, dan asam absisat (Salisbury &

Ross, 1995).

Salah satu ZPT yang sering digunakan dalam kultur jaringan adalah

golongan sitokinin. Pemberian sitokinin ke dalam medium kultur jaringan

27


mempunyai peranan yang penting yaitu meningkatkan keberhasilan pembelahan

sel, ploriferasi pucuk, morfogenesis pucuk, perkecambahan biji (Zulkarnain,

2011). Pemberian sitokinin dalam konsentrasi yang relatif tinggi akan merangsang

pembentukan tunas (Hendaryono & Wijayanti, 1994).

Salah satu sitokinin yang sering digunakan dalam kultur jaringan adalah

benzil amino purine (BAP). BAP merupakan zat pengatur tumbuh golongan

sitokinin dengan rumus kimia C12H11N3 dengan berat molekul 225.25 g mol-1

(Gambar 2.8; Silva, 2012). BAP berfungsi merangsang pertumbuhan tunas,

berpengaruh terhadap metabolisme sel, pembelahan sel, merangsang sel,

mendorong inisiasi tunas lateral, dan merangsang pertumbuhan embrio

(Wattimena, 1998).

Gambar 2.8 Rumus bangun 6-benzilamino purin (BAP) (George & Sherrington,

1984; Silva, 2012)

Pemberian BAP ke dalam medium tanam berhasil menginduksi embrio

somatik dengan tingkat keberhasilan mencapai 73,3% pada tanaman kakao

kultivar trinitario (Dinarty, 1991). Pada kultivar criollo, penambahan BAP ke

dalam medium tanam untuk menginduksi pembentukan embrio somatik juga

pernah dilaporkan (Purwasih, 2013) dan menunjukkan tingkat keberhasilan yang

28


lebih baik dibandingkan dengan penambahan sitokinin yang lain yaitu adenin

(Hilyatunnisa, 2013). Oleh karena itu dalam penelitan ini ditambahkan BAP ke

dalam medium tanam guna merangsang pembentukan embrio somatik tanaman

kakao.

2.4.5 Vitamin dan Asam Amino

Vitamin merupakan senyawa penting yang berfungsi sebagai perantara

dalam reaksi biokimia atau sebagai katalis dalam berbagai jalur biokimia

(Abrahamian & Kantharajah, 2011). Vitamin mempunyai peran penting dalam

kultur jaringan tumbuhan. Penambahan vitamin pada pada medium tanam

berfungsi untuk mempercepat pertumbuhan, diferensiasi kalus dan embrio,

pertumbuhan dan perkembangan akar (George & Sherrington, 1984). Hal tersebut

karena vitamin berperan penting sebagai kofaktor atau bagian dari molekul

kofaktor yang penting dalam reaksi-reaksi biokimia di dalam sel. Vitamin yang

umum digunakan pada medium dasar antara lain myo-inositol, thiamin (B1), asam

nikotinat, dan piridoksin (B6) (Srilestari, 2005).

Disamping vitamin, ke dalam medium tanam juga ditambahkan asam-

asam amino essensial. Hal tersebut dilakukan karena sel tanaman pada kondisi in

vitro belum melakukan proses metabolisme secara normal sehingga perlu

ditambahkan asam-asam amino yang belum bisa disintesis oleh sel tanaman

tersebut. Asam amino yang banyak ditambahkan ke dalam medium kultur

jaringan adalah glisin.

29


Myo-inositol merupakan bagian dari polyhydroxylated sikloalkana yang

dikenal secara umum sebagai cyclitol dengan formula C6H12O6 (Barnejee et al.

2007). Myo-inositol berfungsi untuk memperbaiki pertumbuhan dan

morfogenesis, berperan dalam lintasan biosintesis asam D-galakturonat yang

menghasilkan vitamin C dan pektin, dan menstimulir pertumbuhan sel. Pemberian

myo-inositol pada kultur jaringan anggrek terbukti mampu meningkatkan tinggi

dan jumlah plantlet, meningkatkan panjang dan lebar daun serta meningkatkan

pertumbuhan panjang akar planlet. Hal tersebut disebabkan karena myo-inositol

berperan penting dalam mendorong proses diferensiasi dan mempercepat

pembelahan sel (Widiastoety et al., 2008).

Thiamin (B1) merupakan vitamin yang berfungsi mempercepat

pembelahan sel pada meristem akar tetapi tidak berpengaruh terhadap

pemanjangan sel. Thiamin juga berperan sebagai koenzim dalam proses respirasi

jaringan tanaman yang dikulturkan (Agrawal, 1989). Fungsi lain dari thiamin

adalah sebagai kofaktor dalam berbagai reaksi enzimatik termasuk jalur pentosa

fosfat, glikolisis, siklus asam trikarboksilat (TCA), piruvat dehidrogenase

komplek, transketolase, dan piruvat dekarboksilase (Abrahamian & Kantharajah,

2011). Pada kultur jaringan anggrek, penambahan thiamin ke dalam medium

tanam mampu meningkatkan aktivitas respirasi sel sehingga pertumbuhan

tanaman menjadi normal (Widiastoety et al., 2008).

Asam nikotinat dikenal dengan nama niasin atau vitamin B3 yang

merupakan senyawa organik dengan rumus kimia C6H5NO2 (Pudjaatmaka, 2002).

Asam nikotinat berperan penting dalam reaksi-reaksi enzimatis dan juga sebagai

30


komponen koenzim nikotinamida adenin dinukleotida (NAD) dan nikotinamida

adenin dinukleotida fosfat (NADP) dan berperan sebagai kofaktor berbagai

oksidoreduktase yang terlibat dalam glikolisis dan metabolisme asam lemak

(Suha, 2014). Penambahan asam nikotinat ke dalam medium tanam terbukti

mampu meningkatkanterbentuknya embrio somatik pada tanaman kedelai

(Glycine max L.) (Barwale et al., 1986; Abrahamian & Kantharajah, 2011)

Piridoksin adalah nama lain dari vitamin B6 yang merupakan kofaktor

dalam berbagai reaksi metabolisme asam amino, termasuk diantaranya proses

transaminasi, deaminasi, dan dekarboksilasi (Lestari, 2012). Penambahan

piridoksin ke dalam medium tanam terbukti meningkatkan terbentuknya akar pada

tanaman tomat (Solanum lycopersicum L.) (George et al, 2008).

Glisin adalah asam amino yang paling sering ditambahkan pada medium

kultur jaringan dan mempunyai peran meningkatkan pertumbuhan sel serta

memperlancar metabolisme (Setiawan, 2008). Penambahan glisin ke dalam

medium tanam terbukti meningkatkan terbentuknya akar pada tanaman anggrek

(Widiastoety et al., 2008).

Pada kultur jaringan, penambahan vitamin ke dalam medium tanam

dilakukan dengan cara mengkombinasikan baik macam maupun konsentrasi

vitamin-vitamin tersebut sehingga diperoleh komposisi yang tepat guna

merangsang pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Saat ini terdapat lebih dari

100 kombinasi vitamin yang umum digunakan dalam kultur jaringan, diantaranya

adalah vitamin MS (Murashige & Skoog, 1962), Vitamin B5 (Gamborg et al.,

31


1968) dan vitamin DKW (Driver & Kuniyuki, 1984). Ketiga jenis vitamin

tersebut memiliki perbedaan seperti yang terdapat pada Tabel 2.1

Tabel 2.1 Perbandingkan komposisi vitamin dan asam amino yang terkandung di

dalam medium tanam

Vitamin dan asam

amino

Komposisi

Vitamin MS

Komposisi

Vitamin B5

Komposisi

Vitamin DKW

Myo-inositol 100 mg/L 100 mg/L 10 mg/L

Thiamin 0,1 mg/L 10 mg/L 0,2 mg/L

Asam nikotinat 0,5 mg/L 1 mg/L 0,1 mg/L

Piridoksin 0,5 mg/L 1 mg/L -

Glisin 2 g/L - 0,2 g/L

Pada embriogenesis somatik, penambahan vitamin dengan macam dan

konsentrasi yang tepat terbukti berpengaruh terhadap keberhasilan induksi

embrio, meskipun keberhasilan tersebut sangat tergantung kepada jenis tanaman

maupun jenis eksplan yang digunakan. Pada kacang tanah (Arachis hypogaea, L.),

penambahan vitamin B5 (Gamborg, 1968) ke dalam medium tanam berhasil

menginduksi pembentukan embrio somatik yang lebih baik dibandingkan

penambahan vitamin MS ke dalam medium tanam (Srilestari, 2005). Pada

tanaman kopi arabika (Coffea arabica, L.), penambahan vitamin B5 ke dalam

medium tanam juga mampu menghasilkan embrio somatik lebih banyak

dibandingkan dengan vitamin yang lain (Simões-Costaet al., 2010).

Pada tanaman kakao, penambahan vitamin B5 ke dalam medium tanam

terbukti mampu mempercepat terbentuknya embrio somatik dibandingkan dengan

penambahan vitamin DKW ke dalam medium tanam (Muller, 2013). Pada

penelitian tersebut Muller (2013) menggunakan kakao kultivar forastero.

Penelitian tentang pengaruh penambahan jenis vitamin ke dalam medium tanam

32


terhadap keberhasilan induksi embrio somatik kakao kultivar criollo belum

pernah dilaporkan, sehingga pada penelitian ini dilaporkan tentang hal tersebut

untuk pertama kalinya.

33


Download - BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tanaman Kakaorepository.ump.ac.id/2723/3/RIYAN FAUJI BAB II.pdf · Buah kakao terdiri atas kulit buah (pod), ... ke tiga di sub sektor perkebunan setelah

Top Related