perkembangan kristal filamen serta pembentukan...

381 Perkembangan kristal filamen serta pembentukan mikropropagule ... (Emma Suryati)

PERKEMBANGAN KRISTAL FILAMEN SERTA PEMBENTUKAN MIKROPROPAGULERUMPUT LAUT Kappaphycus alvarezii MELALUI INDUKSI KALUS PADA MEDIA PES 1/20

Emma Suryati, Siti Fadilah, dan A. TenriuloBalai Riset Perikanan Budidaya Air Payau

Jl. Makmur Dg. Sitakka No. 129, Maros 90512, Sulawesi SelatanE-mail: l [email protected]. id

ABSTRAK

Perbanyakan embrio rumput laut Kappaphycus alvarezii dapat dilakukan melalui induksi kalus mengggunakanmedia semi solid PES 1/20 yang diperkaya dengan zat perangsang tumbuh (ZPT) untuk mempercepatproses induksi, kristal filamen serta penebalan dinding epidermis sebagai embrio akan berkembang menjadimikro propagule dan anakan rumput laut. ZPT yang digunakan adalah kombinasi Indol Acetic Acid (IAA)dan Benzil Amino Purin (BAP) dengan konsentrasi IAA ; 0. 0,05 dan 0,1 mg/L, sedangkan BAP : 0, 0,5, dan 1mg/L. Hasil yang diperoleh antara lain pertumbuhan kristal filamen yang paling baik adalah pada perlakuandengan penambahan ZPT IAA dan BAP dengan perbandingan 0,05 : 0 mg/L. Sedangkan pembentukanmikropropagule yang paling baik adalah pada media yang diperkaya denagn IAA:BAP 0,05 : 1 mg/L

KATA KUNCI: kristal filamen, mikropropagule, rumput laut K. alvarezii

PENDAHULUAN

Pada regenerasi rumput laut Kappaphycus alvarezii melalui induksi kalus dan embrio somatikmemperlihatkan pertumbuhan kristal filamen yang terinduksi akan menghasilkan organ embriokarena berasal dari satu sel pada jaringan somatik yang perkembangannya serupa dengan embrionormal. Pada tanaman tingkat tinggi regenerasi melalui jalur embriogenesis somatik lebih mudahmenjadi embrio bipolar, yaitu mempunyai dua kutub yang langsung sebagai bakal tunas dan akarpada tanaman tingkat tinggi (Damayanti et al., 2007). Sedangkan pada rumput laut K. alvareziiregenerasi dan perbanyakan individu adalah melalui induksi kalus dan embrio pada media yangdiperkaya dengan nutrien dan hormon perangsang tumbuh baik golongan auxin maupun sitokinin(Suryati et al., 2009).

Media kultur yang digunakan pada induksi kalus antara lain media Conwy yang diperkaya denganIAA dan kinetin mengahasilkan embrio berupa filamen yang berwarna coklat, namun filamen tersebutsulit berkembang menjadi mikropropagule dan anakan rumput laut. Reddy et al. (2003) menggunakanNAA (Naphtalen acetic acid) dan BAP (Benzil amino purin) untuk memacu pembentukan embrio padatalus rumput laut dapat berhasil dengan baik, beberapa hormon perangsang tumbuh sejenis yangmemiliki sifat yang hampir sama dieksplor pemanfaatannya pada induksi embrio rumput laut K.alvarezii antara lain IAA (Indol Acetic Acid), IBA (Indol Butiric Acid), auxilin dan kinetin yang seringdigunakan pada induksi kalus dan pertumbuhan embrio pada tanaman tingkat tinggi secara in vitro(Hendaryono & Wijayani, 1994).

Komposisi dan perbandingan zat perangsang tumbuh (ZPT) sangat berpengaruh terhadap Induksikristal filamen dan embrio pada rumput laut terutama pada penebalan dinding dan lapisan epidermissebagai kandidat pembentukan mikropropagul pada tahap berikutnya. Sehingga untuk memacu danoptimasi ZPT yang paling tepat pada induksi kalus rumput laut K.alvarezii dibuat beberapaperbandingan ZPT dari golongan auxin dan sitokinin yaitu NAA dan BAP, serta penggunaan mediaPES 1/20 sebagai pupuk pada pemelihraan eksplan hingga menghasilkan kristal filamen dan embriosebagai anakan rumput laut.

Hormon tumbuhan pada umumnya dapat digolongkan ke dalam beberapa kelompok yaitugolongan auksin, giberelin, sitokinin dan asam absisat yang masing-masing memiliki fungsi yangberbeda pada tanaman tingkat tinggi, sedangkan pada induksi kalus dan embrio rumput laut K.alvarezii memperlihatkan effek yang berbeda pada penampakan dan pertumbuhan embrio pada

Prosiding Forum Inovasi Teknologi Akuakultur 2011 382

umumnya. Golongan auksin dan giberelin (auksilin) memperlihatkan efek terhadap pertumbuhanpanjang, sedangkan golongan sitokinin atau kinetin memperlihatkan pengaruh terhadap perbanyakansel baik tunggal maupun maupun kelompok, kombinasi dari kedua golongan tersebut memberikanpengaruh terhadap pertumbuhan secara keseluruhan (Campbell et al., 2000).

Embriogenesis somatik merupakan suatu proses di mana sel-sel somatik (baik haploid maupundiploid) berkembang membentuk tumbuhan baru melalui tahapan perkembangan embrio yang spesifiktanpa melalui fusi gamet (Williams & Maheswara, 1986). Regenerasi melalui embriogenesis somatikmemberi banyak keuntungan, antara lain: (1) waktu perbanyakan lebih cepat; (2) pencapaian hasildalam mendukung program perbaikan tanaman lebih cepat; dan (3) jumlah bibit yang dihasilkantidak terbatas jumlahnya (Mariska & Husni 2006). Di samping itu, dengan strukturnya yang bipolardan kondisi fisiologis yang menyerupai embrio zigotik maka perbanyakan melalui pembentukanembrio somatik lebih menguntungkan daripada pembentukan tunas adventif yang unipolar.

Pembentukan mikropropagule sebagai kandidat anakan rumput laut berkembang melalui beberapatahapan pemeliharaan pada media semi solid dan media cair yang diperkaya dengan nutrien danZPT yang sesuai, hingga tumbuh talus dan anakan rumput laut (Suryati et al., 2008).

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui tahapan perkembangan kristal filamen menjadianakan rumput laut menggunakan media yang diperkaya dengan variasi zat perangsang tumbuhyang sesuai .

BAHAN DAN METODE

Persiapan Eksplan

Rumput laut K. alvarezii dikumpulkan dari hasil budidaya dan seleksi di Kabupaten Takalar dandibawa ke laboratorium Balai Riset Perikanan Budidaya Air Payau (BRPBAP) dalam wadah yang ditutupdengan kain yang dibasahi dengan air laut. Talus rumput laut yang sehat dari penyakit dan bersihdari lumut dipotong sekitar 5 cm dan dibersihkan dengan air laut yang disaring dengan membranfilter. Untuk inisiasi dan penyesuaian pada kondisi laboratorium, eksplan yang telah dipotong dikulturpada air laut steril yang diperkaya dengan pupuk Conwy. Untuk menghilangkan diatom digunakanGeO2 (10 mg/L) ditambahkan untuk semua media kultur selama 2 minggu pertama kultur. Fluktuasicahaya yang digunakan yaitu gelap:terang = 12:12 jam.

Fragmen yang dipilih untuk kultur jaringan, disterilkan dengan metoda sterilisasi permukaan(Polne-Fuller & Gibor, 1984, Huang & Fujita, 1997). Eksplan dibersihkan dengan sikat di bawahmikroskop, kemudian dimasukkan ke dalam 0,5% deterjen cair dalam air laut steril selama 10 menit,kemudian dengan betadin 2% di dalam air laut steril selama 3 menit untuk menghilangkan mikrobapermukaan, kemudian disterilisasi menggunakan campuran antibiotik 3% di dalam media kultur PES1/20 selama 2 hari. Untuk menguji sterilisasi dikonfirmasi dengan menumbuhkan pada media agardan disimpan pada inkubator.

Induksi Kalus dan Embrio

Embrio rumput K. alvarezii diperoleh melalui fragmen yang telah disterilkan selama 24 jam, dicucidengan air laut steril lalu diiris kurang lebih 0,5 cm. selanjutnya dikeringkan dengan kertas saringsteril untuk menghilangkan cairan dan lendir pada saat memotong. Kemudian diletakkan di atasmedia kultur bacto-agar-solidified PES 1/20 medium dengan volume 10 mL dan kepadatan agar0,8% (w/v) sebanyak 10 eksplan pada setiap cawan. Setelah 2 minggu, filamen terbentuk pada bagianepidermis, diawali dengan terbentuknya kristal filamen, kemudian embrio somatik pada lapisanepidermis yang berwarna lebih gelap, lalu dihitung sintasan eksplan yang terinduksi. Setelah 30hari kemudian dipindahkan ke dalam media kultur yang baru. Setelah 2 bulan filamen dan embriodipindahkan ke dalam media kultur yang baru dengan kondisi yang sama.

Media Kultur, Kepadatan Agar, Cahaya dan Hormon Perangsang Tumbuh

Untuk induksi filamen dan embrio pada permukaan eksplan diperlukan standarisasi media kulturdengan komposisinya seperti pupuk yang digunakan, kepadatan agar, pengatur pertumbuhan, dan


intensitas cahaya. Media kultur yang digunakan adalah media kultur yang diperkaya dengan pupukPES 1/20, dengan intensitas cahaya 1500 lux, serta kepadatan agar 0,8%, hormon pengatur tumbuhyang digunakan adalah NAA dengan variasi konsentrasi 0, 0,05, dan 0,1 mg/L dan BAP dengan variasikonsentrasi 0, 0,5, dan 1 mg/L sebagai perlakuan dilakukan kombinasi antara NAA dan BAP denganperbandingan pada perlakuan 1.1 (0:1), 1.2 (0:0,5), 1.3 (0:0) sebagai kontrol tdk menggunakan ZPT.Kemudian perlakuan 2.1 (0,05:1), 2.2 (0,05:0,5), 2.3 (0,05:0). Selanjutnya perlakuan 3.1 (0,1:1), 3.2(0,1:0,5) dan 3.3 (0,1:0). Terjadinya induksi kalus biasanya terjadi setelah 2 minggu pemeliharaandan akan terbentuk embryogenik dan somatik embriogenesis pada bagian epidermis kulit bagianluar. Setelah 60 hari pemeliharaan, embrio yang berupa embriogenik pada lapisan epidermisdipindahkan dengan mengiris dengan hati-hati dan memindahkan pada media kultur yang barudengan kepadatan 0,5% bacto-agar. Embrio yang diiris dipindahkan kedalam cawan petri yang berisi20 mL medium kultur dengan gelling agar rendah, dengan kondisi pemeliharaan yang sama sepertidiatas. Pada pemeliharaan perlu diperhatikan untuk menghindari pergatian suhu yang terlalu drastis.Pergatian media kultur dilakukan dengan interval 40-45 hari.

Pemeliharaan Anakan Rumput Laut pada Media Cair

Embrio somatik kecil yang dihasilkan dari kalus yang berkembang menjadi anakan pada mediasemi solid, dibilas dengan air laut steril kemudian dimasukkan ke dalam botol kultur yang berisi30 mL media kultur yang diperkaya dengan PES 1/20 dan konsentrasi hormon perangsang tumbuhdengan konsentrasi yang sama dengan media padat. Botol kultur ditempatkan pada shaker dengankecepatan 100 rpm selama 1 bulan, kemudian dipindahkan ke dalam botol nonaxenic, kepadatanmikropropagule dalam wadah terdiri atas lima perlakuan 5, 10, 15, 20, dan 25 buah eksplan dalamsetiap wadah dengan volume 30 mL, dilakukan 3 kali ulangan menggunakan rancangan acak lengkap(RAL). Dipelihara hingga tumbuh menjadi anakan mencapai 3-5 cm. Selama kultur micropropagule,media diganti dengan interval mingguan.

HASIL DAN BAHASAN

Induksi Kalus

Pertumbuhan filamen dan embrio somatik pada rumput laut K,alvarezii mengalami beberapa fasepertumbuhan, pada induksi awal terbentuk kristal filamen berwarna putih dan transparan umumnyaterinduksi pada bagian ujung eksplan yang segar. Selanjutnya akan terjadi penebalan pada lapisanepidermis yang berwarna gelap dan membentuk benjolan yang tidak beraturan, kadang-kadangjuga terbentuk filamen yang berwarna merah kecoklatan biasanya terinduksi pada eksplan yangmengalami degradasi, filamen bertumbuh pada permukaan eksplan hingga menutupi bagian epidermis,pada rumput laut kadang-kadang induksi dapat menghasilkan organ dan anakan yang belum sempurna(Gambar 1).

Gambar 1. Kristal filamen (tanda panah) yang terinduksipada eksplan rumput laut K.alvarezii


Sintasan eksplan pada media PES 1/20 yang diperkaya dengan kombinasi ZPT NAA dan BAP denganbeberapa variasi memperlihatkan sintasan yang agak berbeda. Pada perlakuan 1.1 (0:1), 1.2 (0:0,5),dan 1.3 (0:0) sebagai kontrol tidak menggunakan ZPT, memperlihatkan sintasan eksplan rumput lautpada kontrol (perlakuan 1.3) lebih baik dari perlakuan 1.1 dan 1.2 yaitu penggunaan BAP padakonsentrasi 1 dan 0,5 mg/L dan semakin rendah BAP semakin meningkat sintasannya. Kemudianpada perlakuan dengan kombinasi 2.1 (0,05:1), 2.2 (0,05:0,5), 2.3 (0,05:0) juga memperlihatkansedikit peningkatan sintasan pada kombinasi NAA 0,05 mg/L tanpa penambahan BAP (perlakuan2.3). Sedangkan pada perlakuan dengan kombinasi 3.1 (0,1:1), 3.2 (0,1:0,5) dan 3.3 (0,1:0)memperlihatkan sintasan yang paling tinggi pada perlakuan 3.2 yaitu kombinasi NAA : BAP = 0,1:0,5.sedangkan pada perlakuan 3.1 dan 3.3 memperlihatkan sintasan yang lebih rendah dari perlakuan3.2.(Gambar 2).

Kombinasi antara NAA yang merupakan ZPT dari golongan auxin dengan konsentrasi 0,1 mg/Ldan BAP dari golongan sitokinin 0,5 mg/L dapat memacu terjadinya induksi pada eksplan berupakristal filamen yang natinya akan menebal dan membentuk tunas dan embrio baru, disampingmempertahankan sintasan eksplan yang dipelihara. Menurut (Yokoya, 2010), kandungan auxin dansitokinin sudah ada didalam rumput lautnya sendiri secara endogen yang dapat mengaturpertumbuhan dan metabolisme di dalam rumput lautnya sendiri, sehingga penambahan BAP yangtermasuk ke dalam golongan sitokinin hampir tidak diperlukan dalam induksi rumput laut, kecualisebagai penyeimbang. Pada pemeliharaan kultur jaringan rumput laut menggunakan bioreaktordigunakan kombinasi NAA dan BAP dengan konsentrasi masing-masing 0,1 mg/L (Mu’noz et al.,2006).

Pada tahapan pendewasaan konsentrasi sitokinin diturunkan, hal ini terlihat pada perlakuan denganpenambahan BAP semakin rendah konsentrasinya akan menghasilkan embrio lebih baik darikonsentrasi yang lebih tinggi, pada pemeliharaan mikropropagule menjadi anakan dilakukan padamedia semi solid dengan porositas gel yang diperkaya dengan nutrien dan ZPT dengan komposisiyang sama dengan porositas agar lebh rendah yaitu 0,5% agar untuk memudahkan pertumbuhananakan membentuk tunas baru, dilanjutkan pada media cair dengan komposisi media yang sama.

Pada pemeliharaan mikropropagule pada media cair PES 1/20 yang diperkaya dengan kombinasiNAA dan BAP yang sama dengan media semi solid memperlihatkan pertumbuhan yang hampir samapada media semi solid, hingga minggu ke 3 memperlihatkan perlakuan 3.2 yang paling tingggihingga minggu ke 3 (Gambar 3)

Gambar 2. Sintasan eksplan pada media PES 1/20 yangdiperkaya dengan beberapa kombinasi ZPT


Pendewasaan mikroprpagule menjadi anakan rumput laut, dipelihara di dalam media cairmenggunakan pupuk PES 1/20 tanpa penambahan ZPT, namun pemeliharaan dilakukan dalam wadahdengan kepadatan yang berbeda, hasil pengamatan memperlihatkan pertumbuhan mikropropaguletidak berbeda nyata antara kepadatan 5, 10, 15 dan 20 buah per wadah, namun kepadatan 15berbeda dengan kepadatan 25 ( Gambar 4).

Pemeliharaan mikropropagule dalam botol axenic dilakukan selama enam hingga 8 minggu hinggadiperoleh anakan yang berukuran kurang lebih 3-5 cm selanjutnya pemeliharaan dilanjutkan padabotol kultur dengan bantuan aerasi, dan terakhir diaklimatisasi pada bakresirkulasi dan KerambaJaring Apung (KJA) hingga menjadi bibit unggul yang dapat diperbanyak pada lokasi budidaya.Gambar 5. Anakan rumput laut K.alvarezii

KESIMPULAN

1. Induksi kalus pada rumput laut K.alvarezii dapat dilakukan pada media PES 1/20 yang diperkayadengan NAA dan BAP menghasilkan kristal filamen.

2. Sintasan dan pertumbuhan mikropropagule yang paling baik yaitu pada perlakuan 3.2 yaitukombinasi NAA :BAP=0,1:0,5 mg/L.

Gambar 3. Pertumbuhan mikropropagule pada media cair yang diperkayakombinasi NAA dan BAP dengan beberapa kombinasi

Gambar 4. Pertumbuhan mikropropagule pada media PES 1/20 dengankepadatan berbeda


3. Pertumbuhan mikropropagule yang paling baik yaitu pada kepadatan 15 buah dalam 30 mL me-dia

4. Anakan rumput laut diperoleh setelah 6-8 minggu pemeliharaan

DAFTAR ACUAN

Campbell, Neil A,. Reece,J.B and Lawrence. Mitchell.G. 2000. Biology. Fifth ed Addison Wisly Longman.Inc. 404 hal

Damayanti, D., Sudarsono, I. Mariska, dan M. Herman. 2007. Regenerasi pepaya melalui kultur invitro. Jurnal Agro Biogen . Volum 3 No 2 hal 49-54

Hendaryono, D.P.S dan Wijayani.A.,1994. Teknik Kultur Jaringan Pengenalan dan Petunjuk PerbanyakanTanaman secara Vegetatif-Modern. Kanisius. Jakarta138 hal.

Huang, W. & Fujita, Y. 1997. Callus induction and thallus regeneration of the red alga Meristothecapapulosa (Rhodophyta, Gigartinales).Bot. Mar. 40:55–61.

Yokoya .N.S. 2010. Endogenous sitokinins, Auxin, and Abscisic acid in red algae from Barzil. J. Phycol.46, p 8

Mariska , I dan Husni, A. 2006. Perbaikan Sifat Genotif melalui Fusi Protoplas pada Tanaman lada,nilam, dan terung. Jurnal Litbang Pertanian 25(2). 2006. p 56-59

Muñoz, J., A. C. Cahue-López · R. Patiãnd D. Robledo. 2006. Use of plant growth regulators inmicropropagation of Kappaphycus alvarezii (Doty) in airlift bioreactors. J Appl Phycol 18:209–218.

Polne-Fuller, M. & Gibor, A. 1984. Developmental studies in Porphyra.I. Blade differentiation in Porphyraperforata as expressed by morphology, enzymatic digestion and protoplast regeneration. J. Phycol.20:609–16.

Reddy, C. R. K, G. Raja Krishna Kumar, A. K. Siddhanta, and A. Tewari, 2003. In Vitro SomaticEmbriogenesis and Regeneration of Somatic Embryos from Pigmented Callus of Kappaphycus alvarezii(Doty) Doty (Rhodophyta, Gigartinales). J. Phycol. 39, 610–616

Williams, E.G. and Maheswara. 1986. Somatic embryogenesis factors influencing coordinated behaviourof cells as on embryogenic group. Ann. Bot. 57: 443-462

Suryati, E, dan Sri Rejeki. H.M. 2008. Regenerasi rumput laut Kappaphycus alvarezii (Doty) Melaluiinduksi kalus dan embrio dengan penambahan hormon perangsang tumbuh secara in vitro. JurnalAkuakultur Vol No 3.

perkembangan kristal filamen serta pembentukan...

Documents