Aplikasi /sotop dan Radiasi, /996

PENGARUH IRADIASI NEUTRON CEPA T TERHADAPMET ABOLIT KALUS Chrysanthemum morifolium Linn

Lukman Umar daD Irwansyah

Pusat Penelitian TeknikNuklir, BATAN

ABSTRAK

PENGARUH IRADIASI NEUTRON CEPAT TERHADAP METABOLIT KALUS Chrysanthemum morifo-Ii"", Uno. Kalus pertama daTi eksplan daun yang diperoleh berdasarkan laporan terdahulu, diiradiasi dengan dosis 2, 4, daD6 Gy neutron cepat di Pusat Penelitian Teknik Nuklir BATAN-Bandung. Kalus-kalus tersebut ditanam kembali pada media

yang sarna dengan media untuk menginduksi pembentukan kalus pertama daTi daun. Setelah 60 hari, kalus diekstraksi menu-rut metode Seil, lalu didestilasi daD dianalisis dengan Kromatografi Gas. Dari basil kromatografi diperoleh bahwa daTi kalus

yang tidak diiradiasi, metabolit sel kalus terurai menjadi tujuh komponen. Dari kalus yang diiradiasi dengan dosis 2 daD 4

Gy, jumlah komponen yang muncullebih banyak yaitu sembilan daD 10 komponen, sedang daTi kalus yang diiradiasi dengandosis 6 Gy komponen yang diperoleh lebih scdikit. yaitu sebanyak empat buah komponen. Pads umumnya pengaruh iradiasi

neutron cepat meningkatkan kuantitas senyawa yang dikandung setiap komponen, terutama pada dosis iradiasi 2 Gy.

ABSTRACT

THE INFLUENCE OF FA~ NEUTRONS IRRADIATION CALLUS METABOLITES OF Chrysanthenuunmorifolium Uno. Based on the recent report, the primary callus were obtained from the young leaves of C. mortfol/um Linn.They were irradiated with doses of 2, 4, and 6 Gyand were subcultured on the same medium of callus induction. After 60

days of the subcultured, callus metabolites were extracted according to the method of Seil. The extracts were distilied and

anlyzed using Gas Chromatography Packard Series 438. The results showed that there were seven components arose fromunirradiated callus. From the 2 and 4 Gy irradiated callus, the numbers of components arose were nine and] O. respectively

while from the 6 Gy irradiated callus. there were four components arose.

PENDAHULUAN Ding kalus (4). Seleksi melalui kloning kalus, walaupunmemerlukan waktu yang relatif lebih lama, dalam praktik-nya jauh lebih mudah dibandingkan dengan seleksi mela-lui kloning sel tunggal daD telah terbukti berhasil denganbaik mendapatkan kumpulan sel-sel dari Euphorbia mailliidengan kandungan antosianin yang tinggi (5, 6). Jugatelah berhasil didapatkan sel-sel dari tananaman tembakau(7) daD tanaman lfyoscyamus niger (8) dengan kandu-ngan alkaloid yang lebih tinggi.

Beberapa senyawa yang telah diketahui terdapatpada spesies-spesies tanaman krisan antara lain asamkrisantemik, daD beberapa ester organik (9).

Pada penelitian ini, kalus yang berasal dari daunmuda tanaman krisan, yaitu C. morifolium Linn, diiradi-asi neutron cepat, lalu ditanam ulang. Perubahan yang ter-

Jadi sehubungan dengan kandungan senyawa-senyawa yangterdapat di dalam kalus, dianalisis dengan teknik Kro-matografi Gas. Dari uraian di atas, maka tujuan penelitianini ialah untuk mempelajari pengaruh iradiasi neutroncepat terhadap kandungan senyawa-senyawa yang ada didalam kalus.

Teknik kromatografi mempakan salah satu carauntuk menganalisis komponen-komponen senyawa kom-plek berdasarkan kecepatan migrasi masing-masingkomponen tersebut.

Tanaman krisan (Chrysanthemum morifolium)adalah tanaman bias yang telah menjadi komoditas per-dagangan saat ini. Sebagai komoditas ekspor. tanaman initermasuk kelompok 4 besar setelah Anggrek. Gladiul daDMawar (1). Di samping itu. dikenal dua spesies tanamankrisan yang bernilai tinggi sebagai tanaman obat dan peng-basil insektisida alam yaitu C. roseus daD C. cinerariaefolium (2).

Di Kenya. bunga tanaman krisan C. cinerariae-folium mempakan bahan baku utama dalam industri peng-basil insektisida piretrin (3).

Produksi senyawa-senyawa penting melalui kul-tur sel/kalus dalam bidang bioteknologi saat ini telahberkembang sangat pesat.Untuk memproduksi senyawa-senyawa penting melalui teknik i!! yj!!Q. ada dua masalahpenting yang hams sudah dapat dikuasai dengan baik.yaitu: seleksi pada tingkat sel untuk mendapatkan sel-seldengan spesifikasi tertentu yang diharapkan. dan mengen-dalikan lingkungan kultur yang optimal untuk dapat meng-hasilkan senyawa yang diharapkan secara maksimal.

Dalam menyeleksi sel-sel yang spesifik. biasanyadigunakan dua metoda. yaitu: kloning sel tunggal daD klo-

BAHAN DAN METODE

Bahan dan Peralatan. Bahan kimia yang digu-nakan adalah buatan Sigma dan Fluka Lab. daD peralatan

89

Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1996

yang dipakai adalah neraca analitik, alat-alat gelas, danbotol untuk kultur, Laminar Air Flow dan alat kromatografigas Packard Series 438. Sumber pengadaan kalus adalahdari daun muda tanaman krisan (C. morifo/ium Linn.).

Induksi Kalus. Sterilisasi daun, media padat, vi-tamin daD barman pertumbuhan yang digunakan sesuaidengan laporan terdahulu (10).

Iradiasi Kalus. Kalus yang diiradiasi adalah kaluspertama yang muncul dari daun. Iradiasi dilakukan diPPTN dengan sinar neutron cepat dengan dosis radiasi 2,4, dan 6 Gy.

Kultur Kalus. Kalus kalus yang diiradiasi dikul-tur pacta media yang sarna dengan media untuk mengin-duksi kalus dan dipelihara pacta lingkungan suhu kamar28-30°C dengan kuat cahaya 1000 luk (Ligbtmeter L-0346 Japan) selama 60 hari.

Ektraksi Kalus. Senyawa-senyawa dari kalus danmahkota bunga diektraksi berdasarkan metode Seil (9).Sebanyak 500 mg kalus kering dan serbuk daun mahkotakering diektraksi dalam sokslet dengan petroleum eter se-lama 6-8 jam pacta suhu 20-40°C. Hasil ekstraksi diu-apkan sampai tinggal 40 mI, didinginkan pacta suhu 0-5°C selama 8-10 jam, lalu dicuci dua kali dengan 20 mlpetroleum eter dan kemudian didestilasi selama satu jam.Setelah itu, diuapkan sampai volume menjadi 50 mI dansiap untuk dianalisis dengan alat kromatograf gas.

Kondisi Alat Kromatografi Gas. Kondisi alatKromatografi Gas Packard Series 438 yang dipakai adalahsebagai berikut: (a) Kolom: Length = I meter dan ill =SE-30; (b) Gas Pembawa: Nitrogen Kecepatan = 30 mVmenit; (c) Detektor = Fill (Flame Ionisasion Detektor); (d)Suhu: Detektor = 2700C dan Injektor= 260°C; (e) Teka-Dan: Menuju kolom = 38, Hz = 40, dan Udara = 120; (f)Oven: suhu awal = 150°C, suhu akhir = 225°C, waktu awal= I menit pacta 150°C, waktu akhir = 3 menit pacta 225°C,dan kenaikan program dari 150-225°C = 20°C/menit; (g)Kecepatan recorder = 10 cm/menit; (b) Volume contob =I uL; dan (i) Pelarut = Petroleum eter.

komponen yang lain, yaitu komponen No. I, 2, 3, 4, 5, dan7 adalah sarna dengan yang dijumpai pada kalus yang tidakdiiradiasi. Lima dari enam komponen tersebut terutarnakomponen No.1, 2, dan 5 mempunyai kadar senyawa yanglebih tinggi (berdasarkan luas areal puncak masing-ma-sing komponen) dibandingkan dengan yang dihasilkan olehkalus yang tidak diiradiasi (Garnbar 2, Tabel 1).

Dari kalus yang diiradiasi dengan dosis 4Gy jurnlah komponen yang muncul lebih banyak yaitu 10komponen. Empat diantaranya, yaitu komponen No.6, 7,9 dan 10 merupakan komponen barn. Pada umumnya kon-sentrasi komponen barn tersebut rendah, kecuali kompo-Den No. 10 (> 12%). Enarn komponen yang lain sarnadengan yang dihasilkan dari kalus yang tidak diiradiasi.Hanya dua dari keenarn komponen tersebut yang mempu-nyai kadar senyawa yang lebih tinggi dari yang dihasilkanoleh kalus yang tidak diiradiasi, yaitu komponen No.5daD 8 (Garnbar 3, Tabel 1).

Sebaliknya, pada kalus yang diiradiasi dengandosis 6 Gy, terjadi harnbatan daIarn mensintesis senyawa-senyawa tertentu, sehingga yang muncul pada kromatograrnhanya 4 komponen. Keempat komponen tersebut sarnadengan yang dihasilkan dari kalus yang tidak diiradiasi.Kadar senyawa dari komponen pertama yang muncul sa-ngat rendah, sedangkan tiga komponen yang lainnya le-bib tinggi dibandingkan dengan yang dihasilkan dari kalusyang tidak diiradiasi (Garnbar 4, Tabel I). Hasil ini menun-jukkan bahwa iradiasi yang lebih besar dari 4 Gy dapatmenghalangi atau mengganggu aktivitas sel-sel untukmemproduksi metabolit. Kemungkinan hill tersebut adakaitannya dengan terhambatnya pertumbuhan kalus sebagaiakibat iradiasi pada dosis 6 Gy.

DaJarn penelitian ini belum dilakukan identifika-si terhadap senyawa-senya yang dikandung dalarn kaluskrisan, sehingga belum dapat diketaui jenis-jenis senyawapenyusun metabolit dari kalus tersebut. Narnun demikian,dari penelitian ini dapat diketahui bahwa iradiasi neutroncepat dapat mempengaruhi pembentukan senyawa metabo-lit baik kuaJitas maupun kuantitasnya. Dengan melakukanidentiflkasi terhadap senyawa-senyawa penyusun metabo-lit daD seleksi yang terarah pada tingkat kallIS, memungkin-kan didapatkannya klon-klon kaJus dengan kandungansenyawa-senyawa tertentu yang dikehendaki tanpa menung-gu kalus tumbuh menjadi tanarnan sempurna. Keberhasi-Ian seleksi pada tingkat kalus untuk mendapatkan klon-klon kaJus yang dikehendaki, berarti penghematan yangbesar terutama daIarn haJ penggunaan laban, waktu danbiaya.

PEMBAHASAN

KESIMPULAN

Gambar 1 memperlihatkan kromatograrn meta-bolit dari ekstrakkalus daun krisan (Chrysanthemum mori-folium). Ada tujuh komponen yang muncul selama anali-sis. Komponen pertama daD kedua merupakan senyawautama penyususn metabolit sel kalus dengan konsentrasilebih dari 50%. Konsentrasi senyawa-senyawa yang lainbervariasi antara 6 dan 13%.

Kromatograrn metabolit daTi kalus daun krisanyang diiradiasi dengan dosis 2,4, dan 6 Gy disajikan padaGambar 2,3, dan 4. Data dari kromatogram tersebut da-pat dilihat pada Tabel 1 dengan asumsi bahwa komponenyang muncul pada waktu retensi yang sama atau hampirbersamaan mengandung senyawa yang sarna.

Dari kalus yang diiradiasi dengan dosis 2 Gy, tigadari sembilan komponen yang muncul, yaitu komponen No.6, 8, dan 9 merupakan senyawa barn yang tidak dijumpaipada kalus yang tidak diiradiasi. Konsentrasi ketiga kom-ponen barn tersebut pada umumnya rendah « 5%). Enam

1. Ekstrak kalus daTi daun muda tanaman krisan (C. mori-folium) mengandung tujuh komponen (senyawa) penyu-sun metabolit sel. Hal ini tampak darijumlah puncakyang muncul pacta kromatogramnya.

2. lradiasi neutron cepat pada dosis 2 dan 4 Gy, di sam-ping menghambat terbentuknya senyawa tertentu jugamemungkinkan terbentuknya senyawa-senyawa barnyang tidak dijumpai pacta kalus yang tidak diiradiasi.

90

Aplikasi lsotop dan Radiasi. 1996

4. YAMADA, Y., and FUJITA, Y., "Production of usefulcompounds in culture", Hand Book of Plant CellCulture Vol I (EVANS, D.A., ~~, eds.), MacmillanPubl. Co., New York (1983) 717.

5. YAMAMOTO, Y., MlZUGUCffi, R., and YAMADA,Y., Chemical constituents of cultured cells of Eu-phorbia tirucal/i and E. mil/ii., Plant Cell Rep. 1(1981) 29.

3. Harnbatan terhadap pembentukan senyawa-senyawapenyusun metabolit sel kalus tampak lebih besar padadosis iradiasi 6 Gy, sehingga yang muncul pada kro-matogram hanya empat komponen. Hal ini mungkinada hubungannya dengan terhambatnya pertumbuhankalus pada dosis tersebut.

4. Pada umurnnya pengaruh iradiasi neutron cepat dapatmeningkatkan kuantitas senyawa-senyawa penyusunmetabolit sel, terutama pada dosis 2 Gy.

5. Identifikasi terhadap komponen-komponen penyusunmetabolit sel daD seleksi yang terarah pada tingkatkalus, memungkinkan didapatkannya klon-klon kalusdengan kandungan senyawa tertentu yang dikehen-daki.

6. ANONYMOUS, Selection of high and stable pigment-producing strain in cultured Euphorbia millii cells,Theor. Appl. Genet. ~ (1982) 113.

7. OGINO, T., HlRAOKA, N., and TABATA, M., Selec-tion of high nicotine-producing cell lines of tobac-co callus by single cell cloning, Phytochemistry 11(1978) 1907.

UCAPAN TERIMA KASm8. YAMADA, Y., and HASIMOTO, T., Producing oftro-

pane alkaloids in cultured cells of Hyoscyamus ni-ger, Plant. Cell. Rep. 1 (1982) 101.Penulis rnengucapkan terirna kasih kepada Sau-

daTa Ni Nengah Sucihati rnahasiswa Biologi UNPAD-Bandung yang telah banyak rnernbantu rnengeljakan pene-litian ini. Juga kepada Saudara Kustiwa teknisi kirniaPPTN-BA T AN yang rnernbantu karni dalarn rnelakukankhromatografi .

9. PHIPERS, R.F., "Pyrethrins and allied compounds",Modern Methods of Pyrethrin Analysis Vol II(pACEL, K.. and TRACCY, M.V., eds.), SpringerVerlac, Heidelberg (1956) 43.

10. LUKMAN, U., dan IRWANSYAH, "Pengaruh iradia-si netron cepat terhadap pembentukan dan regen-erasi kalus dari jaringan meristematik Chrysanthe-mum sp. loka1", Aplikasi Isotop daD Radiasi da1amBidang Industri, Pertanian, daD Lingkuogan (Ris-alah Pertemuan Ilmiah Jakarta, 1993), BATAN,Jakarta (1994) 221.

DAFTAR PUSTAKA

I. RETNATI, Y.R., Mikropropagasi Chrysanthemum mori-folium. Thesis, ITB, Bandung (1990).

2. GRIFFIN, C.S., Mammalian Toxicology of Pyretrum,Pyretrum Post II 2 (1973) 50.

3. GREWAL and SHARMA, "Producing insectisidal pro-ducts", Plant Propagation by Tissue Culture(GEORGE and SHERRINGTON, eds.), ExegetiLimited, England (1984) 540.

91

Aplikasi Isotop don Radiasi, 1996

Tabe\ Waktu retensi clan luas puncak masing-masing komponen yang muncul pada kromatogram danekstraksi kalus daun krisan

Dosis iradiasi (Oy)40 2 6

1 2,82 -2,85 160.872 (1)23,65214.884 (2)31,5946.711 (3)6,8768.101 (4)10,0143.823 (5)6,4456.175 (6)8,26

231.784 (1)

22,84301.311 (2)29,7065.963 (3)6,5075.592 (4)7,45

93.877 (1)8,73151.361 (2)14,0744.289 (3)4,1294.887 (4)8,82

2. 4,36 -4,38 48.966 (1)13,15

3. 4,87 -4,91

4. 5,24 -5,30 79.124 (2)12,25

5. 5,51

6. 5,59 -5,62 119.360(5)11,7648.228 (6)

4,75

112.467 (3)30,20

7. 5,74 -5,80

178.142 (5)16,5864.998 (6)6,0493.616 (7)8,70174.596 (8)16,2344.284 (9)4,21135.587 (10)12,60

8. 5,92

9. 6.22 -6.26 89,709 (7)13,19

86.321 (7)8,51

131.811 (4)35,40

6,4710.

45.994 (8)4,5340.178 (9)3,96

11 6,74 -6,78

12. 7.71

*) -angka di dalam kurung menunjukkan nomor UnIt munculnya komponen-kompone me-tabolit dari masing-masing kromatogram.

-angka yang tercetak tebal menunjukkan konsentrsi komponen

92

Aplikasi lsotop dan Radiasi. 1996

SITI FA TIMAH SY AUlD GENI RINA SUNARYO

Bagaimanakah perbandingan komponen meta-bolit yang diperoleh dati kalus basil iradiasi 2 daD 4 Gydengan yang berasal dari ekstrak bunga? Karena pada kalusyang tak diradiasi, metabolit yang terurai menjadi 7, yaitusarna dengan komponen pada ekstrak bunga.

1. Berapa besar taju dosis yang digunakan pada penelitianini?

2. Metode pengukuran dosimetri apa yang diterapkan un-tuk pengukuran taju dosis iradiasi neutron cepat diPPTN, Bandung?

3. Adakah/berapa % kontribusi radiasi sinar-. pada per-takuan iradiasi neutron cepat di reaktor tersebut?

L UKMAN UMAR

Dari kromatogram dapat dilihat bahwa secaraumum komponen-komponen penyusun metabolit dariekstrak bunga berbeda dengan komponen-komponen pe-nyusun metabolit dari kalus, baik yang diiradiasi maupunyang tidak diiradiasi (berdasarkan waktu retensinya). Dari7 komponen metabolit ekstrak bunga, hanya ada 2 kom-pollen yang mungkin sarna dengan komponen metabolitdari kalus yang tidak diiradiasi daD yang diiradiasidengan 2 dan 4 Gy, yaitu komponen yang muncul padawaktu retensi antara 4,87-4,91 daD antara 6,22-6,26.

LUKMAN UMAR

1. 4.5 rad/detik2. Maaf. karni lupa metodenya, tetapi yang saya ingat ialah

bahwa untuk dosimetri neutron cepat digunakan sulfurpelet daD larutan friks.

3. :!: 10%.

SOFNIE MARUSIN

EDllI SUW ADll1. Dan penelitian ini dalam penggunaan gas kromatogrnfi

apakah tidak ditemukan secara kualitatif senyawa apasajakah yang terjadi daTi metabolit kalus, baik yangdiiradiasi maupun yang tidak diiradiasi?

2. Kalau tidak punya standar. mungkin dapat meng-gunakan GCMS untuk mengetahui senyawa yang

terjadi?

1. Apakah pengaruh iradiasi pada produksi metabolitsekunder, meskipun melalui kultur jaringan bersifatmenurun sampai generasi lebih jauh?

2. Bagaimana mekanisme terjadinya perubahan kadarmetabolit sekunder akibat iradiasi?

LUKMAN UMARL UKMAN UMAR

1. Pada tahap penelitian ini kami belum melakukan pe-nentuan secara kualitatif, karena seperti terlihat padakromatogram tidak ada perbedaan yang mencolokantara kalus yang diradiasi dengan kalus yang tidakdiradiasi.

2. Terima kasih atas sarannya.

I. Yang diharapkan adalah adanya peningkatan produksimetabolit. Hal ini dapat dicapai melalui seleksi yangterahir setelah iradiasi. Apabila teknik-teknik perba-nyakan daD pemeliharaan kalus telah dikuasai denganbaik, dapat diharapkan bahwa sifat-sifat baik dari kalus(keunggulannya) dapat terns dipertahankan.

2. Mekanisme terjadinya pernbahan kadar metabolismesekunder akibat iradiasi dapat disebabkan karena adanyagangguan pada lintasan biosintetisnya.

94