program doktor program doktor (s3) ilmu pertanian ilmu pertanian

25
SKRINING PERBANYAK JERUK KE CITRUS VE Prog PROG PASCA UN G TANAMAN INDUK, ANALIS KAN VEGETATIF IN VIVO DA EPROK BRASTEPU BEBAS PE EIN PHLOEM DEGENERATIO DISERTASI Oleh: Isnaini Nurwahyuni NIM 078104002 gram Doktor (S3) Ilmu Perta GRAM DOKTOR ILMU PERTA ASARJANA FAKULTAS PERTA NIVERSITAS SUMATERA UTAR MEDAN 2016 SIS HASIL AN IN VITRO ENYAKIT ON (CVPD) anian ANIAN ANIAN RA Universitas Sumatera Utara

Upload: hathuan

Post on 17-Jan-2017

264 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

Page 1: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

SKRINING TANAMAN INDUK, ANALISIS HASILPERBANYAKAN

JERUK KEPROK CITRUS VEIN

Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian

PROGRAM DOKTOR PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

SKRINING TANAMAN INDUK, ANALISIS HASILPERBANYAKAN VEGETATIF IN VIVO DAN

KEPROK BRASTEPU BEBAS PENYAKITCITRUS VEIN PHLOEM DEGENERATION

DISERTASI

Oleh:

Isnaini Nurwahyuni

NIM 078104002

Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian

PROGRAM DOKTOR ILMU PERTANIANPASCASARJANA FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARAMEDAN

2016

0

SKRINING TANAMAN INDUK, ANALISIS HASIL DAN IN VITRO

ENYAKIT LOEM DEGENERATION (CVPD)

Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian

ILMU PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Universitas Sumatera Utara

Page 2: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

i

SKRINING TANAMAN INDUK, ANALISIS HASIL PERBANYAKAN VEGETATIF IN VIVO DAN IN VITRO JERUK

KEPROK BRASTEPU BEBAS PENYAKIT CITRUS VEIN PHLOEM DEGENERATION (CVPD)

DISERTASI

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Doktor Dalam Program Doktor Ilmu Pertanian Pada Program Pascasarjana Fakultas Pertanian

Universitas Sumatera Utara di Bawah Pimpinan Pejabat Rektor Sumatera Utara Prof. Subhilhar, Ph.D

Dipertahankan di Hadapan Sidang Terbuka Senat Universitas Sumatera Utara Pada Tanggal 12Januari 2016

Oleh:

Isnaini Nurwahyuni

NIM 078104002

Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian

PROGRAM DOKTOR ILMU PERTANIAN PASCASARJANA FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2016

Universitas Sumatera Utara

Page 3: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

ii

Judul Disertasi : SKRINING TANAMAN INDUK, ANALISIS HASIL PERBANYAKAN VEGETATIF IN VIVO DAN IN VITRO JERUK KEPROK BRASTEPU BEBAS PENYAKIT CITRUS VEIN PHLOEM DEGENERATION (CVPD)

Nama Mahasiswa : Isnaini Nurwahyuni

Nomor Induk : 078104002

Program Studi : Doktor (S3) Ilmu Pertanian

Menyetujui

Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Justin A Napitupulu, M.Sc Promotor

Prof. Dr. Ir. Rosmayati, MS Dr. Fauziyah Harahap, MS Co-Promotor Co-Promotor

Ketua Program Studi, Dekan,

Prof. Dr. Ir. Abdul Rauf, MS Prof. Dr. Ir. Darma Bakti, MS

Universitas Sumatera Utara

Page 4: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

iii

Diuji Pada Ujian Disertasi Terbuka (Promosi Doktor) Tanggal: 12Januari 2016

PANITIA PENGUJI DISERTASI

Pimimpin Sidang : Prof. Subhilhar, Ph.D (Pejabat Rektor Universitas Sumatera Utara)

Ketua : Prof. Dr. Justin A Napitupulu, MS (USU)

Anggota : Prof. Dr. Ir. Rosmayati, MS (USU)

Dr. Fauziyah Harahap, MS (UNIMED)

Penguji : Dr. Ir. Hasanuddin, MS (USU)

Dr. Ir. Lollie Agustina P. Putri, M.Si (USU)

Dr. Ir. Edy Irwansyah, MS (UISU)

Universitas Sumatera Utara

Page 5: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

iv

SURAT PERNYATAAN

Judul Disertasi

SKRINING TANAMAN INDUK, ANALISIS HASIL PERBANYAKAN

VEGETATIF IN VIVO DAN IN VITRO JERUK KEPROK BRASTEPU BEBAS

PENYAKIT CITRUS VEIN PHLOEM DEGENERATION (CVPD)

Dengan ini penulis menyatakan bahwa Disertasi ini sebagai syarat untuk

memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Doktor (S3) Ilmu Pertanian pada

Program Pascasarjana Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara adalah benar

merupakan hasil karya penulis sendiri. Adapun pengutipan-pengutipan yang penulis

lakukan pada bagian-bagian tertentu dari karya orang lain dalam penulisan Disertasi ini,

telah penulis cantumkan sumbernya secara jelas sesuai dengan norma, kaidah, dan etika

penulisan ilmiah.

Apabila dikemudian hari ternyata ditemukan seluruh atau sebagian disertasi ini

bukan hasil karya penulis sendiri atau adanya plagiat dalam bagian-bagian tertentu,

penulis bersedia menerima sanksi pencabutan gelar akademik yang penulis sandang dan

sanksi-sanksi lainnya sesuai dengan peraturan perundangan yang berlaku.

Medan, 12 Januari 2016

Penulis,

Isnaini Nurwahyuni

NIM 078104002

Universitas Sumatera Utara

Page 6: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

v

SUMMARY OF DISERTASI

Isnaini Nurwahyuni, Screening of Mother Plants, Analysis of In Vivo and In Vitro Vegetative Propagation of Brastepu Free From Citrus Vein Phloem Degeneration (CVPD) Diseases, (Under supervision of Prof. Dr. Justin A Napitupulu, M.Sc., as a Promotor, with Prof. Dr. Ir. Rosmayati, MS and Dr. Fauziyah Harahap, MS as Co Promotors)

Screening of mother plants, analysis of in vivo and in vitro vegetative propagation of Brastepu citrus (Citrus nobilis Brastepu) free from citrus vein phloem degeneration (CVPD) diseases is explained in this Dissertation. The development of agriculture sector with the basis on local plants are needed to be encouraged, and the focused on horticulture plants that has economic potential such as citrus is very urgent to be done. North Sumatra is the Province in Indonesia that can be planted with citrus. One of the prospect plant is Brastepu citrus that commonly known as "Jeruk Brastagi". The citrus is very popular due to its phenotype and genetic properties, where the citrus sweet taste, the fruit is big in size with reddish color, and with high quantity production. However, this current local citrus becomes a rare plant because it is sensitive to CVPD that make the citrus is not planted anymore. Replantation of Brastepu citrus has to be done soon to avoid the plant from deminished. Brastepu citrus become the plant heritage in Indonesia need to be conserved biologically (bioconservation) to assure the continuation of the plant. It is predicted that the plant will dissapear in a short time if there is no action been conducted. This research is aimed to screen survive Brastepu citrus for the status on CVPD infection in order to have a healthy mother plant to be used as a sources of bud stick for vegetative in vivo and in vitro propagation to obtain citrus seedling that is free from CVPD to be planted for replantation of Brastagi citrus.

The study is conducted in the Laboratory Department of Biology FMIPA USU, and field study in Brastagi, Kabupaten Karo of North Sumatra. The research is the combination of survey and experimental works. The survey is conducted to collect survive Brastepu citrus in Brastagi. The experiment is carried out for in vivo and in vitro propagation to obtain Brastepu citrus seedling free from CVPD. The works are conducted in three parts, they are: (1) screening of Brastepu citrus directly in the field to investigate the status of CVPD infection by using visual identification, iodine test, and histoanatomy, and followed by analysis by using Polymerase Chain Reaction (PCR) in the laboratory, (2) propagation of Brastepu citrus by cutting bud techniques by using the scion that is free from CVPD to obtain citrus seedling free from CVPD and compared with the propagation of the citrus by using by using the scion that is positively infected CVPD, and (3) in vitro propagation via shoot tip culture and subculture. The experiment was carried out by completely randomized design (CRD) with variation on the concentration of growth stimulator of auxin (0.5 – 1.0 mg/L 2,4-D) and cytokinin (0.5 – 3.0 mg/L BAP) that influencing the growth and development of callus, embryosomatic, and tuber of the citrus. Investigation for CVPD infection on Brastepu citrus was conducted successively through visual investigation for the growth and development of the plants, they are seen from leaves and stem appearance, fruit formation, carpel fruit taste, and shape of seeds, the iodine test, and hystochemical test for leave tissue. The confirmation for the presence of CVPD infection is carried out by analysis citrus DNA by using PCR compare to positive control of CVPD (C+) and control negative of CVPD (C-) standards, and the size of single band that produced by PCR compared to the ladder (M/L). The stability of citrus genetic was examined by using Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD) by using 20 primers RAPD, SSR and ISSR.

Universitas Sumatera Utara

Page 7: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

vi

Screening of CVPD for 20 survived Brastepu citrus plants has been conducted, where the plants are grown in differents areas in Kabupaten Karo. The plants are estimated between 10 to 30 years old with the living conditions are varied depends on the condition of the plants. The results for CVPD from visual investigation and laboratory analysis are consistent one to another. Identification from phenotype appearance on the leaves, stem, fruit, carpel fruit taste, and the shape of seeds can be used to predict CVPD infection. Amylum test for leave tissues, both via iodine test and hystochemical followed by analysis by PCR support the results of visual investigation on CVPD infection. There are 12 plants are free from CVPD (plants no 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 13, and 14), and eight plants are positively infected by the the CVPD (plants no 11, 12, 15, 16, 17, 18, 19, and 20). All Brastepu citrus grown in Desa Bukit are healthy and free from CVPD, and therefore, they can be used as mother plants as sources of bud stick for vegetative in vivo and in vitro propagation to obtain citrus seedling that is free from CVPD in the next experiments.

Citrus propagation via cutting bud method by using bud stick from healthy plants and free from CVPD onto a lemon citrus (C. aurantium) root stock has successfully been conducted. The strategy to obtain optimum condition for the growth and development of Brastepu citrus seedling has been achieved. The success on citrus propagation was influenced by the strategy to store the bud stick and the storage length time. It is found that the best results are obtained when the occulation of Brastepu citrus was carried out at the day the bud stick obtained. The longer bud stick stored in banana sheat results in poor growth of the plants, where slow growth plant achieved. The bud stick obtained from young plant was found to give better results on the Brastepu citrus propagation. It is therefore recommended that the propagation of Brastepu citrus has to be conducted by using bud stick form young plant and has to be conducted soon after taking the bud stick form mother plants. The results from PCR analysis reveals that all plants that are propagated by using healthy bud stick produce healthy citrus seedling and free CVPD. The plants that are propagated by using unhealthy bud stick produce CVPD infectious citrus seedling, where the leaves are chlorosis with blotchy mottle, and some are spongy phloem and die back plants, some are yellow leaves, and some are defoliation.

In vitro propagation of Brastepu citrus with shoot tip and subculture has been carried out to obtain citrus seedling through four steps, they are (1) without subculture, (2) subculture one time, (3) subculture two times, and (4) subculture three times. In the first treatment, the best weight of callus (1.83 g) was obtained in D1B1 where the shoot tip explant of Brastepu citrus was treated by using combination of 0.5 mg/L 2,4-D dengan 0.5 mg/L BAP. The embryosomatic was obtained in D1B2 when treatment combination is performed by using of 1.0 mg/L 2,4-D dengan 0.5 mg/L BAP. The best condition of shoot was also produced in the treatment combination of 0.5 mg/L 2,4-D dengan 1.5 mg/L BAP, where the average is 1.10 shoot. Statistical analysis with Duncan (P = 0.05) showed that the variation in treatment conditions were significantly influenced the growth and development of callus, embryosomatic, and the shoot of Brastepu citrus. Subculture at second treatments with two times subculture produce callus at D1B1 by using 0.5 mg/L 2,4-D dan 0.5-1.0 mg/L BAP, where the callus was obtained 2.82 g. The best embryosomatic was obtained in D1B2 by using 0.5 mg/L 2,4-D dan 0.5 - 1.0 mg/L BAP, with 24,80 embryosomatic. The best condition to obtain tuber was in D1B2 by using 0.5 mg/L 2,4-D dan 0.5-1.0 mg/L BAP, where there are 4.00 shoots. Statistical analysis with Duncan (P = 0.05) showed that the variation in treatment conditions are significantly influenced the growth and development of callus,

Universitas Sumatera Utara

Page 8: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

vii

embryosomatic, and the shoot of Brastepu citrus. Direct embryogenesis has also been performed in MS basal media that is enriched with malt extract and growth stimulator, where the plantlet and true to type clone that can grow become somatic cell. The growth and development of embryosomatic directly produce plantlets. Plantlet indicates shoot with a single big root. Confirmation test for in vitro culture has been performed and the results showed that all plants are free from CVPD. The DNA band profile from RAPD analysis reveals that the isolated DNA from in vitro propagation has similar genetic properties with original plants of Brastepu citrus.

It is concluded that cutting bud propagation of Brastepu citrus by using bud stick from healthy plants and free from CVPD onto a sour citrus (C. aurantium) root stock can be used to produce Brastepu citrus seedling as a first step in the bioconservation of the citrus. The seedling results from cutting bud technique can be used as a source of explant for in vitro propagation of Brastepu citrus for mass production of healthy and CVPD free of Brastepu citrus. It is suggested for shoot tip in vitro propagation to use with subculture one time because the strategy can produce good quality seedling. Future study need to be conducted to obtain better quality seedling of Brastepu citrus to be used in the replantation of local citrus in national plantation as the strategy for bioconservation of local citrus.

Universitas Sumatera Utara

Page 9: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

viii

RINGKASAN DISERTASI

Isnaini Nurwahyuni, Skrining Tanaman Induk, Analisis Hasil Perbanyakan Vegetatif In Vivo Dan In Vitro Jeruk Keprok Brastepu Bebas Penyakit Citrus Vein Phloem Degeneration (CVPD). (Dibawah bimbingan Prof. Dr. Justin A Napitupulu, M.Sc., sebagai Promotor, Prof. Dr. Ir. Rosmayati, MS dan Dr. Fauziyah Harahap, MS sebagai Co Promotor)

Skrining tanaman induk dan perbanyakan vegetatif in vivo dan in vitro dari Citrus nobilis Brastepu atau jeruk Brastepu bebas penyakit citrus vein phloem degeneration (CVPD) dijelaskan dalam disertasi ini. Pembangunan sektor pertanian yang berorientasi pada peningkatan produk lokal unggulan sangat perlu mendapat perhatian, terutama terhadap potensi tanaman hortikultura penghasil buah yang memiliki nilai ekonomi tinggi seperti jeruk. Propinsi Sumatera Utara termasuk salah satu daerah yang cukup baik untuk ditanami jeruk. Produk jeruk yang berasal dari Sumatera Utara antara lain adalah "Jeruk Brastagi", yaitu jeruk Brastepu. Di pasaran lokal, jeruk Brastagi mempunyai harga jual tinggi karena memiliki keunggulan genetika seperti cita rasa manis segar, bentuk buah dan warna yang menarik, ukuran buah besar, dan kuantitas buah banyak. Akan tetapi, jeruk lokal ini sudah sangat langka, bahkan budidaya tanaman tidak banyak yang dilanjutkan karena rentan terhadap penyakit CVPD. Budidaya jeruk Brastepu sangat mendesak agar varietas ini tidak sampai mengalami kepunahan. Pengembangbiakan jeruk Brastepu juga merupakan aset berharga dalam keanekaragaman hayati Indonesia sehingga perlu dikonservasi secara biologi (biokonservasi) agar jeruk lokal ini tidak punah. Bila biokonservasi tidak segera dilakukan maka diperkirakan jeruk lokal Brastagi akan punah dalam waktu beberapa tahun lagi. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan skrining terhadap tanaman induk jeruk Brastepu yang masih bertahan hidup dari serangan CVPD dan erupsi Gunung Sinabung, serta melakukan biokonservasi melalui perbanyakan secara vegetatif in vivo dan in vitro untuk penyediaan bibit jeruk Brastepu bebas CVPD, sehingga dapat digunakan sebagai sumber bibit mengatasi kelangkaan jeruk lokal Brastagi.

Penelitian dilakukan di Laboratorium Biologi FMIPA USU, dan di areal perkebunan jeruk di Kecamatan Brastagi, Kabupaten Karo, Sumatera Utara. Isolasi DNA dan PCR dilakukan di Laboratorium Bioteknologi Fakultas Pertanian, UGM, Yogyakarta dan Horticulture Laboratory, Horticulture Department, College of Agriculture, Funchess Hall, Auburn University, Auburn-USA. Penelitian adalah gabungan antara survey dan eksperimental. Survey dilakukan untuk mendapatkan tanaman induk jeruk keprok Brastepu yang masih bertahan hidup dari serangan CVPD di Kecamatan Brastagi. Eksperimen dilakukan dalam mempelajari perbanyakan tanaman secara vegetatif in vivo dan in vitro untuk menghasilkan bibit yang bebas CVPD. Penelitian dilakukan dengan tiga tahap yaitu: (1) Melakukan skrining tanaman induk jeruk Brastepu secara langsung di lapangan melalui identifikasi visual, dan secara tidak langsung melalui teknik sambung, uji iodium, histokimia daun yang diamati dengan mikroskop, dan Polymerase Chain Reaction (PCR), (2) Melakukan perbanyakan secara okulasi menggunakan mata tempel tanaman yang sehat dan bebas CVPD dan dibandingkan dengan mata tempel tanaman yang terserang CVPD, dan (3) Melakukan kultur meristem pucuk (shoot tip) dan subkultur untuk perbanyakan tanaman jeruk Brastepu. Percobaan dilakukan dengan Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktorial dengan variasi konsentrasi zat pengatur tumbuh auksin (0,5 - 1,0 mg/L 2,4-D) dan sitokinin (0,5 - 3,0 mg/L BAP) yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan kalus, embriosomatik, dan tunas tanaman. Konfirmasi infeksi CPVD di dalam tanaman

Universitas Sumatera Utara

Page 10: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

ix

dan kultur dilakukan secara visual dan PCR pada DNA hasil isolasi dengan menggunakan kontrol positif CVPD (C+), kontrol negatif CVPD (C-), dan penentuan ukuran pita dibandingkan dengan ladder (M/L). Kestabilan genetik kultur jeruk keprok Brastepu untuk semua kelompok perlakuan diuji menggunakan Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD) dengan 20 Primer RAPD, SSR dan ISSR.

Skrining tanaman induk telah dilakukan untuk melihat infeksi CVPD pada jeruk keprok Brastepu. Sebanyak 20 pohon jeruk keprok Brastepu yang bertahan hidup di Kabupaten Karo berumur antara 10 - 30 tahun dengan kondisi bervariasi. Identifikasi dan konfirmasi CVPD pada tanaman memberikan hasil yang konsisten satu dengan yang lain dan saling mendukung. Identifikasi secara visual pada pertumbuhan dan perkembangan tanaman, melalui bentuk daun dan pucuk, keadaan buah, keadaan daging buah dan biji dapat digunakan sebagai indikasi infeksi CVPD. Akumulasi amilum melalui uji iodium, analisis histokimia daun memperkuat hasil identifikasi terhadap infeksi CVPD, dan analisis DNA dengan PCR digunakan untuk konfirmasi spesies penyebab CVPD. Tanaman induk jeruk keprok Brastepu diketahui 12 pohon sehat dan bebas CVPD (pohon nomor 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 13, dan 14), dan 8 pohon lainnya positif atau terinfeksi CVPD jeruk (pohon nomor 11, 12, 15, 16, 17, 18, 19, dan 20). Semua pohon jeruk dari Desa Bukit sehat dan bebas CVPD sehingga dapat digunakan sebagai tanaman induk pada studi lanjutan.

Perbanyakan jeruk Brastepu secara okulasi menggunakan mata tempel dari tanaman jeruk yang sehat dan bebas CVPD pada batang bawah jeruk asam (C. aurantium) telah berhasil dilakukan. Strategi yang baik dan kondisi optimum dalam teknik okulasi untuk menempelkan mata tunas jeruk Brastepu pada batang pohon jeruk asam telah ditemukan dan menghasilkan bibit jeruk yang tumbuh dan berkembang dengan baik. Keberhasilan tanaman induk batang bawah menyatu dengan mata tempel sangat dipengaruhi oleh lama penyimpanan bud stick. Okulasi dengan menggunakan bud stick pada hari yang sama dengan pengambilan mata tempel sangat tepat dalam teknik okulasi jeruk Brastepu. Semakin lama bud stick disimpan di dalam pelepah pisang maka akan semakin berkurang kemampuan penyesuaian diri untuk menyatu dengan batang bawah. Umur bud stick dan lama penyimpanan berpengaruh terhadap pertumbuhan dan pertambahan jumlah tunas, daun, dan cabang jeruk Brastepu. Semakin muda umur bud stick yang digunakan maka semakin sempurna pertumbuhan daun jeruk pada tanaman okulasi. Dengan demikian sangat baik apabila mata tempel diambil dari bud stick tanaman induk muda, sehat dan langsung ditempel pada batang bawah. Hasil analisis DNA dengan teknik PCR menunjukkan bahwa semua tanaman hasil okulasi dari pohon sehat menghasilkan tanaman bebas CVPD. Tanaman yang diokulasi menggunakan mata tempel yang terinfeksi CVPD menghasilkan bibit jeruk dengan gejala klorosis, bercak-bercak (blotchy mottle), beberapa disertai dengan berkas pengangkut yang bergabus dan mati pucuk (die back), sebagian daun mengering, dan banyak daun yang rontok. Untuk itu diperlukan pertimbangan matang dalam memilih mata tempel, yaitu harus bebas dari gejala CVPD agar diperoleh bibit tanaman berkualitas baik yang bebas penyakit CVPD.

Kultur meristem pucuk (shoot tip) dan subkultur jeruk keprok Brastepu telah dilakukan untuk mendapatkan bibit jeruk Brastepu melalui empat cara yaitu: (1) tanpa subkultur, (2) subkultur 1 kali, (3) subkultur 2 kali, dan (4) subkultur 3 kali. Pada perlakuan 1, eksplan pucuk jeruk Brastepu diperoleh bobot kalus tertinggi pada perlakuan D1B1, menggunakan kombinasi 0,5 mg/L 2,4-D dengan 0,5 mg/L BAP, dengan bobot kalus 1,83 g. Rataan jumlah embriosomatik tertinggi diperoleh pada kelompok D1B2 menggunakan kombinasi 1,0 mg/L BAP dengan 0,5 mg/L 2,4-D

Universitas Sumatera Utara

Page 11: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

x

diperoleh 20,60 embriosomatik. Kondisi terbaik di dalam menghasilkan tunas adalah pada kelompok perlakuan D1B3 melalui pemberian 0,5 mg/L 2,4-D dan 1,5 mg/L BAP dengan rata-rata 1,10 tunas. Analisis statistik menggunakan uji jarak Duncan (P = 0,05) menunjukkan bahwa pengaruh perlakuan berbeda nyata terhadap pertumbuhan dan perkembangan kalus, embriosomatik dan tunas jeruk keprok Brastepu. Dengan subkultur, kondisi paling baik diperoleh pada perlakuan 2 dengan dua kali subkultur, yaitu bobot kalus tertinggi diperoleh pada perlakuan D1B1 menggunakan 0,5 mg/L 2,4-D dan 0,5-1,0 mg/L BAP, dengan bobot kalus 2,82 g. Jumlah embriosomatik tertinggi diperoleh pada kelompok D1B2 menggunakan 0,5 mg/L 2,4-D dan 0,5-1,0 mg/L BAP dihasilkan 24,80 embriosomatik. Kondisi terbaik di dalam menghasilkan tunas adalah pada perlakuan D1B2 dihasilkan rata-rata 4,00 tunas. Analisis statistik menggunakan uji jarak Duncan (P = 0,05) menunjukkan bahwa pengaruh perlakuan berbeda nyata terhadap pertumbuhan dan perkembangan kalus, embriosomatik dan tunas jeruk keprok Brastepu. Teknik embriogenesis langsung di dalam media padat MS basal yang diperkaya dengan ekstrak malt dan zat pengatur tumbuh dapat menghasilkan planlet atau organ dan klon true to type yang langsung berkembang dari satu sel somatik. Pertumbuhan dan perkembangan embriosomatik pada kultur langsung dapat menghasilkan planlet dan tunas di dalam media, tetapi belum memiliki akar yang sempurna, masih berupa akar tunggal yang membesar. Konfirmasi PCR menunjukkan bahwa semua kultur jeruk keprok hasil in vitro bebas dari CVPD. Analisis RAPD terhadap profil pita DNA menggambarkan bahwa DNA sampel jeruk yang diperbanyak secara in vitro tidak menunjukkan perbedaan genetik.

Penyediaan bibit jeruk keprok Brastepu sebagai langkah awal biokonservasi dapat dilakukan melalui perbanyakan secara okulasi dari sumber tanaman yang masih hidup dan bebas CVPD. Cara ini dapat digunakan sebagai sumber bibit mengatasi kelangkaan jeruk lokal di Sumatera Utara dan sekaligus untuk penyediaan bahan eksplan untuk perbanyakan massal secara teknik in vitro. Mata tempel yang digunakan dalam teknik okulasi harus bebas dari gejala CVPD agar diperoleh bibit tanaman berkualitas baik yang bebas penyakit CVPD. Perbanyakan tanaman secara in vitro melalui kultur meristem pucuk dan subkultur jeruk Brastepu hendaknya dilakukan melalui satu kali subkuktur karena dapat menghasilkan planlet dengan kualitas baik. Untuk itu perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk mendapatkan bibit tanaman berkualitas baik dalam jumlah besar agar dapat digunakan memenuhi bibit tanaman yang bebas CVPD untuk ditanam di perkebunan rakyat dan perkebunan nasional dalam rangka konservasi tanaman lokal penghasil buah dengan kuantitas dan kualitas produksi yang baik.

Universitas Sumatera Utara

Page 12: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

xi

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala

berkatNya yang telah memberikan kesehatan dan kekuatan kepada penulis sehingga

Disertasi dengan judul “Skrining Tanaman Induk, Analisis Hasil Perbanyakan

Vegetatif In Vivo Dan In Vitro Jeruk Keprok Brastepu Bebas Penyakit Citrus Vein

Phloem Degeneration (CVPD)” dapat diselesaikan.

Perhatian terhadap produk lokal penghasil buah yang memiliki nilai ekonomi

tinggi seperti jeruk Brastagi perlu mendapat prioritas karena Propinsi Sumatera Utara

termasuk salah satu daerah yang cukup baik untuk ditanami jeruk. Usaha untuk

menyelamatkan jeruk keprok Brastepu (Citrus nobilis Brastepu) untuk selanjutnya

disebut jeruk Brastepu atau keprok Brastepu saja sangat mendesak dilakukan untuk

mengatasi kepunahan jeruk lokal andalan Sumatera Utara. Jeruk tersebut memiliki

keunggulan genetika seperti cita rasa manis, bentuk buah dan warna yang menarik,

ukuran buah besar, dan mengandung senyawa bioaktif yang digunakan sebagai bahan

obat tradisionil sehingga perlu dan sangat mendesak untuk dilestarikan agar tidak segera

punah. Penelitian Skrining Tanaman Induk, Analisis Hasil Perbanyakan Vegetatif In

Vivo Dan In Vitro Jeruk Brastepu Bebas Penyakit CVPD adalah sebagai usaha untuk

perbanyakan tanaman jeruk tanpa penyakit CVPD merupakan usaha penyelamatan jeruk

Brastepu dari kepunahan. Keberhasilan penelitian ini telah memberikan kontribusi

dalam usaha perbanyakan tanaman vegetatif secara in vivo dan in vitro menghasilkan

bibit jeruk Brastepu yang bebas penyakit CVPD untuk dapat digunakan sebagai bibit

oleh perkebunan rakyat dan perkebunan nasional. Berbagai langkah skrining dan

konfirmasi terhadap keberadaan infeksi CVPD di dalam tanaman jeruk Brastepu telah

dibahas terutama dalam strategi untuk identifikasi secara visual, uji iodium, histokimia,

dan analisis DNA dengan menggunakan PCR dan RAPD telah dijelaskan dalam

disertasi ini.

Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada

Promotor, yaitu Bapak Prof. Dr. Justin A Napitupulu, M.Sc, dan Co-Promotor Ibu Prof.

Dr. Ir. Rosmayati, MS, Ibu Dr. Fauziyah Harahap, MS, dan Penguji Bapak Dr. Ir.

Hasanudin, MS dan Ibu Dr. Ir. Lollie Agustina P. Putri, MSi yang sudah memberikan

ilmu dan pengetahuan yang memadai kepada penulis dalam perencanaan dan

pelaksanaan penelitian sampai penulisan Disertasi ini. Ucapan terima kasih juga

disampaikan kepada Ketua Program Studi Program S3 Ilmu Pertanian Bapak Prof. Dr.

Ir. Abdul Rauf, MS, dan kepada Dekan Fakultas Pertanian USU Bapak Prof. Dr. Ir.

Darma Bakti, MS yang sudah membantu penulis dalam kegiatan akademik di Program

Universitas Sumatera Utara

Page 13: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

xii

Studi Program S3 Ilmu Pertanian FP USU sehingga Disertasi ini dapat diselesaikan.

Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Rektor Universitas Sumatera Utara dan

DP2M Dikti Kemendikbud (sekarang menjadi Kemenristek Dikti) yang sudah

memberikan dana penelitian sehingga beberapa tahapan penelitian ini dapat

dilaksanakan di Luar Negeri. Ucapan terima kasih disampaikan kepada pimpinan,

laboran dan teknisi di Laboratorium Departemen Biologi FMIPA Universitas Sumatera

Utara, Laboratorium Bioteknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta,

dan Horticulture Laboratory, Auburn University, Auburn-USA, yang sudah

memberikan kesempatan kepada penulis untuk melakukan tahapan penelitian, dan

membantu dalam kegiatan penelitian.

Ucapan terima kasih disampaikan kepada Dinas Pertanian Brastagi Kabupaten

Karo yang sudah membantu dan mengirimkan staf ahli yang memiliki spesialisasi

tanaman jeruk sebagai pemandu, narasumber primer yang memberi informasi tentang

keberadaan varietas jeruk lokal Brastagi yang masih hidup dan berproduksi di

Kabupaten Karo, Propinsi Sumatera Utara. Ucapan terima kasih juga disampaikan

kepada keluarga Bapak Sembiring di Desa Bukit Brastagi Kabupaten Karo yang sudah

membantu pelaksanaan penelitian dan sudah memberikan keleluasaan dalam

menggunakan lahan pertaniannya sebagai bagian dari penelitian ini.

Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada semua pihak yang sudah

membantu promovendus dalam pelaksanaan penelitian ini, terutama rekan-rekan

mahasiswa Pascasarjana FP USU yang sudah memberikan masukan dan dorongan

sehingga tahapan penulisan disertasi ini dapat terwujud. Ucapan terima kasih juga

disampaikan kepada keluarga yang dengan sabar mendukung promovendus dalam

pelaksanaan penelitian sampai penulisan Disertasi ini. Penelitian ini masih panjang

sampai diperoleh luaran yang memadai dalam penyelamatan jeruk lokal Brastagi.

Penulis berharap agar hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai informasi ilmiah

tentang jeruk keprok varietas lokal Sumatera Utara. Kiranya hasil penelitian ini

bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi serta merupakan

langkah awal di dalam penyelamatan dan penyediaan bibit jeruk Brastepu sebagai

varietas lokal yang berasal dari Sumatera Utara.

Medan, 12 Januari 2016

Mahasiswa,

Isnaini Nurwahyuni NIM. 078104002

Universitas Sumatera Utara

Page 14: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

xiii

DAFTAR ISI

Halaman Sampul Dalam Disertasi i Lembar Pengesahan ii Lembar Panitian Penguji Ujian Terbuka iii Surat Pernyataan iv Research Summary v Ringkasan Disertasi viii Kata pengantar xi Daftar Isi xiii Daftar Tabel xvii Daftar Gambar xix Daftar Lampiran xxiv BAB I PENDAHULUAN 1 1.1. Latar Belakang 1 1.2. Perumusan Masalah 6 1.3. Tujuan Penelitian 6 1.4. Manfaat Penelitian 7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 8 2.1. Jeruk Sebagai Tanaman Budidaya 8 2.1.1. Morfologi Buah Jeruk 11 2.1.2. Jeruk Lokal Sumatera Utara 13 2.2. Penyakit Pada Jeruk 20 2.2.1. Penyakit Citrus Vein Phloem Degeneration (CVPD) Pada Jeruk 26 2.2.2. Polymerase Chain Reaction (PCR) Untuk Deteksi CVPD 32 2.2.3. Seleksi Tanaman Untuk PCR 34 2.3. Perbanyakan Vegetatif Tanaman Berkayu 35 2.3.1. Perbanyakan Vegetatif Jeruk 36 2.3.2. Teknik Okulasi Perbanyakan Vegetatif Jeruk 38 2.3.3. Pemilihan Batang Bawah Jeruk Untuk Okulasi 40 2.3.4. Teknik Grafting Perbanyakan Vegetatif Jeruk 41 2.4. Kultur In Vitro Tanaman 42 2.4.1. Kultur In Vitro Jeruk 43 2.4.2. Faktor Penentu Dalam Kultur In Vitro Jeruk 45 2.4.3. Kultur Meristem Pada Jeruk 47 2.4.4. Embriogenesis Somatik Untuk Perbaikan Genetik Jeruk 48 2.4.5. Zat Pengatur Tumbuh Pada Kultur In Vitro Jeruk 49 2.4.6. Subkultur Pada Kultur In Vitro Jeruk 50 2.5. Hipotesis Penelitian 54 BAB III SKRINING PENYAKIT CITRUS VEIN PHLOEM DEGENERATION

(CVPD) PADA JERUK KEPROK BRASTEPU(Citrus nobilis BRASTEPU) 55

Abstrak 55 Kata Kunci . 55 3.1. Pendahuluan 56 3.2. Tujuan Penelitian 57 3.3. Hipotesis Penelitian 58

Universitas Sumatera Utara

Page 15: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

xiv

3.4. Bahan dan Metode 58 3.4.1. Tempat dan Waktu 58 3.4.2. Bahan dan Alat 58 3.4.3. Metode 59 3.4.4. Prosedur Penelitian 59 3.4.4.1. Pengamatan Morfologi Untuk Identifikasi Tanaman Dari Gejala CVPD 60 3.4.4.2. Uji Iodium Untuk Skrining CVPD 61 3.4.4.3. Histokimia Daun Jeruk Dengan Iodium 62 3.4.4.4. Isolasi DNA dan PCR 63 3.5. Hasil Penelitian dan Pembahasan 64 3.5.1. Hasil Penelitian 64 3.5.1.1. Morfologi Pohon Jeruk Keprok Brastepu Sehat dan Gejala CVPD 65 3.5.1.2. Morfologi Daun Jeruk Keprok Brastepu Untuk Skrining CVPD 72 3.5.1.3. Morfologi Buah Jeruk Keprok Brastepu Untuk Skrining CVPD 76 3.5.1.4. Uji Iodium Untuk Skrining CVPD Pada Jeruk Keprok Brastepu 78 3.5.1.5. Uji konfirmasi CVPD Melalui Histokimia Daun Jeruk 82 3.5.1.6. Isolasi DNA dan Konfirmasi Infeksi CVPD Pada Jeruk Keprok

Brastepu 85 3.5.1.6.1. Isolasi DNA daun jeruk keprok Brastepu 85 3.5.1.6.2. Analisis DNA jeruk keprok Brastepu secara Elektroforesis 87 3.5.1.7. Konfirmasi CVPD Secara PCR Pada DNA Jeruk Keprok Brastepu 88 3.5.2. Pembahasan 91 3.6. Kesimpulan 99 BAB IV TEKNIK OKULASI UNTUK PERBANYAKAN BIBIT JERUK

KEPROK BRASTEPU (Citrus nobilis BRASTEPU) BEBAS PENYAKIT CITRUS VEIN PHLOEM DEGENERATION 100

Abstrak 100 Kata Kunci: 100 4.1. Pendahuluan 101 4.2. Tujuan Penelitian 102 4.3. Hipotesis Penelitian 103 4.4. Bahan dan Metode 103 4.4.1. Bahan Penelitian 4.4.2. Penyediaan Batang Bawah Jeruk Asam 104 4.4.3. Okulasi Jeruk Keprok Brastepu Pada Jeruk Asam 106 4.4.4. Uji Infeksi CVPD Pada Tanaman Jeruk Hasil Okulasi 107 4.4.5. Prosedur Penelitian 107 4.5. Hasil Penelitian 110 4.5.1. Teknik Okulasi Perbanyakan Jeruk Keprok Brastepu 110 4.5.2. Pengaruh Penyimpanan Mata Tunas Terhadap Pertumbuhan Tunas

Dalam Okulasi Jeruk Keprok Brastepu 114 4.5.3. Pertumbuhan dan Perkembangan Jeruk Keprok Brastepu Hasil Okulasi 116 4.5.4. Panjang Tunas Hasil Okulasi Jeruk Keprok Brastepu 117 4.5.5. Jumlah Daun Hasil Okulasi Jeruk Keprok Brastepu 121 4.5.6. Jumlah Cabang Hasil Okulasi Jeruk Keprok Brastepu 125 4.5.7. Keberhasilan Teknik Okulasi Jeruk keprok Brastepu 129 4.5.8. Skrining CVPD Hasil Okulasi dengan Asal Mata Tunas Jeruk Sehat 132 4.5.9. Okulasi Menggunakan Mata Tempel Dari Tanaman Terserang CVPD

(Konfirmasi) 135

Universitas Sumatera Utara

Page 16: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

xv

4.6. Pembahasan 141 4.7. Kesimpulan 146 BAB V KULTUR MERISTEM PUCUK DAN SUBKULTUR JERUK

KEPROK BRASTEPU(Citrus nobilis BRASTEPU) 147 Abstrak 147 Kata Kunci: 147 5.1. Pendahuluan 148 5.2. Tujuan Penelitian 149 5.3. Hipotesis Penelitian 149 5.4. Metode Penelitian 149 5.4.1. Tempat dan Waktu 149 5.4.3. Kerangka PenelitianTeknik In Vitro 150 5.4.4. Rancangan PenelitianTeknik In Vitro 151 5.4.5. Prosedur Penelitian 152 5.4.5.1. Penyediaan Media Kultur 152 5.4.5.2. Sterilisasi Pucuk dan Penanaman Eksplan 152 5.4.5.3. Penanaman Eksplan Pada Perbanyakan Tidak Langsung dan Secara

Langsung 153 5.4.5.4. Isolasi DNA Jeruk Hasil Kultur In Vitro 154 5.4.5.5. Analisis RAPD Hasil Kultur In Vitro 154 5.4.5.7. Skrining CVPD Dengan PCR 156 5.4.6. Organisasi dan Analisis Data Penelitian 156 5.5. Hasil Penelitian 157 5.5.1. Penyediaan Jeruk keprok Brastepu Sebagai Sumber Eksplan 157 5.5.2. Kultur Meristem Pucuk Jeruk Keprok Brastepu Tanpa Subkultur 161 5.5.2.1. Pertumbuhan dan Perkembangan Kultur Meristem Pucuk Jeruk Keprok

Brastepu Tanpa Subkultur 163 5.5.2.2. Embriosomatik Pada Kultur Meristem Pucuk Jeruk Keprok Brastepu

Tanpa Subkultur 5.5.2.3. Tunas Pada Kultur Meristem Pucuk Jeruk Keprok Brastepu Tanpa

Subkultur 172 5.5.2.4. Skrining CVPD pada DNA Kultur Meristem Pucuk Jeruk Keprok

Brastepu Tanpa Subkultur 174 5.5.3. Kultur Meristem Pucuk Jeruk Brastepu Dengan Satu Kali Subkultur 175 5.5.3.1. Bobot kalus Jeruk Keprok Brastepu Kultur Meristem Pucuk Dengan

Satu Kali Subkultur 179 5.5.3.2. Embriosomatik Jeruk Keprok BrastepuPada Kultur Meristem Pucuk

Dengan Satu Kali Subkultur 181 5.5.3.3. Tunas Jeruk Keprok Brastepu Pada Kultur Meristem Pucuk Dengan

Satu Kali Subkultur 184 5.5.3.4. Skrining CVPD DNA Kultur Jeruk Keprok Brastepu Pada Kultur

Meristem Pucuk Dengan Satu Kali Subkultur 186 5.5.4. KulturMeristem Pucuk Jeruk Dengan Dua Kali Subkultur 187 5.5.4.1. Pertumbuhan Kalus Jeruk Keprok Brastepu Kultur Meristem Pucuk

Dengan Dua Kali Subkultur 191 5.5.4.2. Embriosomatik Jeruk Keprok Brastepu Pada Kultur Meristem Pucuk

Dengan Dua Kali Subkultur 194 5.5.4.3. Tunas Jeruk Keprok Brastepu Pada Kultur Meristem Pucuk Dengan

Dua Kali Subkultur 196

Universitas Sumatera Utara

Page 17: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

xvi

5.5.4.4. Skrining CVPD DNA Kultur Jeruk Keprok Brastepu Pada Kultur Meristem Pucuk Dengan Dua Kali Subkultur 199

5.5.5. Kultur Meristem Pucuk Jeruk Dengan Tiga Kali Subkultur 200 5.5.5.1. Kalus Jeruk Keprok Brastepu Pada Kultur Meristem Pucuk Dengan

Tiga Kali Subkultur 203 5.5.5.2. Embriosomatik Jeruk Keprok Brastepu Pada Kultur Meristem Pucuk

Dengan Tiga Kali Subkultur 206 5.5.5.3. Tunas Jeruk Keprok Brastepu Pada Kultur Meristem Pucuk Dengan

Tiga Kali Subkultur 208 5.5.5.4. Skrining CVPD DNA Kultur Jeruk Keprok Brastepu Pada Kultur

Meristem Pucuk Dengan Tiga Kali Subkultur 211 5.5.6. Teknik In Vitro Propagasi Jeruk Keprok Brastepu dengan Pertumbuhan

dan Perkembangan Kultur Pada Empat Frekuensi subkultur berbeda 212 5.5.6.1. Perbandingan Bobot kalus Dalam Teknik In Vitro Propagasi Jeruk

keprok Brastepu Pada Empat Frekuensi subkultur berbeda 213 5.5.6.2. Pembentukan Embriosomatik Dalam Teknik Propagasi Jeruk keprok

Brastepu Pada Empat Frekuensi subkultur berbeda 214 5.5.6.3. Pertumbuhan Tunas Dalam Teknik Propagasi Jeruk keprok Brastepu

Pada Empat Frekuensi subkultur berbeda 216 5.5.7. Perbanyakan Secara Teknik Embriogenesis Langsung 219 5.5.8. Analisis RAPD Kultur Jeruk Keprok Brastepu 225 5.6. Pembahasan 228 5.7. Kesimpulan 234 BAB VI PEMBAHASAN UMUM 238 6.1. Pendahuluan 238 6.2. Gambaran Umum Pelaksanaan dan Hasil Penelitian Skrining CVPD

Pada Jeruk Keprok Brastepu 239 6.3. Gambaran Umum Pelaksanaan Dan Hasil Penelitian Teknik Okulasi

Untuk Perbanyakan Bibit Jeruk Keprok Brastepu Bebas CVPD 245 6.4. Gambaran Umum Pelaksanaan Dan Hasil Penelitian Kultur Meristem

Pucuk (Shoot Tip) Dan Subkultur Jeruk Keprok Brastepu 254 6.5. Kesimpulan BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN 268 7.1. Kesimpulan 268 7.1.1. Kesimpulan BAB III, Skrining Penyakit Citrus Vein Phloem

Degeneration (CVPD) Pada Jeruk Keprok Brastepu (Citrus nobilis Brastepu) 269

7.1.2. Kesimpulan BAB IV, Teknik Okulasi Untuk Perbanyakan Bibit Jeruk Keprok Brastepu (Citrus nobilis Brastepu) Bebas Penyakit CVPD 270

7.1.3. Kesimpulan BAB V, Kultur Meristem Pucuk (Shoot Tip) dan Subkultur Jeruk Keprok Brastepu (Citrus nobilis Brastepu) 273

7.2. Saran dan Rekomendasi 277 DAFTAR PUSTAKA 279

Universitas Sumatera Utara

Page 18: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

xvii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Reaksi berbagai jenis jeruk yang digunakan sebagai batang bawah terhadap berbagai patogen 41

Tabel 3.1. Komponen pengamatan visual di lapangan sebagai praduga untuk skrining infeksi patogen CVPD pada tanaman jeruk keprok Brastepu 60

Tabel 3.2. Hasil pengamatan visual di lapangan sebagai praduga untuk skrining CVPD pada tanaman jeruk keprok Brastepu dari berbagai tempat tumbuh berdasarkan warna daun dan jaringan pengangkut daun, bentuk buah dan bentuk biji jeruk 71

Tabel 3.3. Hasil uji iodium lapangan untuk skrining infeksi CVPD pada tanaman jeruk keprok Brastepu dari masing-masing 5 buah sampel daun yang tumbuh di berbagai daerah dilihat berdasarkan perubahan warna iodium di dalam sampel daun: berwarna coklat berarti negatif CVPD dan warna biru berarti positif terinfeksi CVPD. 80

Tabel 3.4. Analisis uji histokimia daun jeruk keprok Brastepu untuk skrining infeksi CVPD dari berbagai tempat tumbuh berdasarkan anatomi jaringan petiolum pada tiga buah daun yang disampling. 84

Tabel 3.5. Ringkasan analisis konfirmasi CVPD menggunakan PCR pada DNA sampel daun jeruk keprok Brastepu yang diperoleh dari daerah tumbuh yang berbeda di Brastagi, Kabupaten Karo, Sumatera Utara 90

Tabel 4.1. Rataan panjang tunas jeruk keprok Brastepu pada variasi perlakuan umur pohon sumber mata tempel dan lama penyimpanan mata tempel, sampai tanaman hasil okulasi berumur 5 bulan 118

Tabel 4.2. Rataan jumlah daun jeruk keprok Brastepu pada variasi perlakuan umur pohon sumber mata tempel dan lama penyimpanan mata tempel, sampai tanaman hasil okulasi berumur 5 bulan. 121

Tabel 4.3. Rataan jumlah cabang jeruk keprok Brastepu pada variasi perlakuan umur pohon sumber mata tempel dan lama penyimpanan mata tempel, sampai tanaman hasil okulasi berumur 5 bulan. 126

Tabel 4.4. Tingkat keberhasilan okulasi jeruk keprok Brastepu mulai dari waktu okulasi sampai tanaman berumur 5 bulan dilihat dari jumlah mata tempel yang hidup, pertumbuhan tunas, dan pertumbuhan dan perkembangan daun dan cabang pada masing-masing kelompok perlakuan. 130

Tabel 4.5. Skrining CVPD jeruk keprok Brastepu menggunakan DNA dengan teknik PCR daun jeruk yang berasal dari sampel hasil okulasi umur 6 bulan. 134

Tabel 4.6. Pertumbuhan jeruk keprok Brastepu hasil okulasi dengan menggunakan mata tempel yang terserang CVPD, diamati sampai 5 bulan. Tanaman dipelihara dengan penyiraman dan pemupukan yang memadai. 138

Universitas Sumatera Utara

Page 19: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

xviii

Tabel 4.7. Skrining tanaman hasil okulasi umur 6 bulan dengan menggunakan mata tempel dari tanaman yang mengalami gejala penyakit CVPD. Tanaman dirawat dengan baik dengan penyiraman dan pemupukan 140

Tabel 5.1. Kultur in vitro jeruk keprok Brastepu dengan rancangan acak lengkap kombinasi variasi jenis zat pengatur tumbuh auksin (D) dan sitokinin (B), dan pada masing-masing perlakuan ditambah atau tanpa suplemen. 152

Tabel 5.2. Primer dan susunan basa untuk analisis keragaman dengan RAPD, ISR, ISSR jeruk keprok Brastepu hasil kultur embriogenesis tidak langsung 155

Tabel 5.3. Pertumbuhan dan karakteristik kultur meristem pucuk jeruk keprok Brastepu tanpa subkultur di dalam media MS padat yang diperkaya auksin 2,4-D dan sitokinin BAP. Angka rataan yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom yang sama tidak berbeda nyata pada uji jarak Duncan (P = 0,05). 164

Tabel 5.4. Pertumbuhan, perkembangan dan karakteristik kultur jeruk keprok Brastepu pada kultur meristem pucuk dengan satu kali subkultur di dalam media MS yang diperkaya dengan zat pengatur tumbuh setelah umur subkultur empat bulan. Angka rataan yang diikuti oleh huruf kecil yang sama pada kolom yang sama tidak berbeda nyata pada uji jarak Duncan (P = 0,05). 178

Tabel 5.5. Pertumbuhan dan karakteristik kultur meristem pucuk jeruk keprok Brastepu dengan dua kali subkultur di dalam media MS padat diperkaya ZPT auksin dan sitokinin pada subkultur kedua setelah berumur empat bulan. Angka rataan yang diikuti oleh huruf kecil yang sama pada kolom yang sama tidak berbeda nyata pada uji jarak Duncan (P = 0,05) 190

Tabel 5.6. Pertumbuhan dan karakteristik kultur meristem pucuk jeruk keprok Brastepu dengan tiga kali subkultur di dalam media MS padat yang mengandung basal dan diperkaya dengan zat pengatur tumbuh 0,5 mg/L BAP setelah kultur berumur empat bulan. Angka rataan yang diikuti oleh huruf kecil yang sama pada kolom yang sama tidak berbeda nyata pada uji jarak Duncan (P = 0,05). 202

Tabel 5.7. Pengaruh pemberian media terhadap pertumbuhan dan perkembangan kultur pada teknik embriogenesis langsung jeruk keprok Brastepu. 219

Tabel 5.8. Profil pita DNA menggunakan 20 Primer RAPD, SSR dan ISSR terhadap 20 sampel jeruk keprok Brastepu untuk tanaman yang diperoleh melalui propagasi secara subkultur dan embriogenesis langsung. 226

Tabel 5.8. Profil pita DNA menggunakan 20 Primer RAPD, SSR dan ISSR terhadap 20 sampel jeruk keprok Brastepu untuk tanaman yang diperoleh melalui propagasi secara subkultur dan embriogenesis langsung. 233

Universitas Sumatera Utara

Page 20: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

xix

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Bagan percobaan skrining tanaman induk, perbanyakan secara okulasi dan meristem pucuk (shoot tip) dan sub kultur untuk perbanyakan bibit jeruk keprok Brastepu bebas CVPD. 54

Gambar 2.1. Bagan percobaan skrining tanaman induk, perbanyakan secara okulasi dan meristem pucuk (shoot tip) dan subkultur untuk perbanyakan bibit jeruk keprok Brastepu bebas CVPD. 53

Gambar 3.1. Bagan skrining tanaman induk untuk mendapatkan jeruk keprok Brastepu yang sehat, bebas dan jeruk berpenyakit CVPD. 59

Gambar 3.2. Morfologi pohon jeruk keprok Brastepu dewasa yang tumbuh di perkebunan rakyat di Desa Bukit Brastagi Kabupaten Karo Sumatera Utara: (a) pohon jeruk relatif muda dan sehat, (b) pohon jeruk tua dan sehat, (c) pohon jeruk relatif muda yang mulai terserang penyakit (sakit ringan), (d) pohon jeruk tua yang sakit parah dan mulai meranggas. 65

Gambar 3.3. Morfologi batang dan ranting muda pohon jeruk keprok Brastepu dewasa: (a) batang pohon jeruk yang sehat, (b) ranting pohon jeruk yang sehat, (c) batang bawah pohon jeruk yang terserang CVPD, dan (d) ranting pohon jeruk yang mulai terserang penyakit (sakit ringan). 67

Gambar 3.4. Morfologi daun pucuk jeruk keprok Brastepu: (a) dan (b) daun pucuk yang sehat (tanda lingkaran pada gambar) dan berkembang menjadi daun normal, (c) daun pucuk yang sakit (tanda lingkaran pada gambar) dan berkembangn menjadi daun yang abnormal, dan (d) pucuk dengan nimfa D. Citri (tanda panah merah di dalam lingkaran). 68

Gambar 3.5. Sampel daun jeruk lokal dari 20 pohon induk dari beberapa lokasi tumbuhnya tanaman. Deskripsi lokasi tumbuh tanaman diringkas pada Tabel 3.2. 69

Gambar 3.6. Sampling daun pada pohon nomor 1-20 diambil bagian depan dan bagian belakang untuk menunjukkan bagian tulang daun. Secara morfologi daun sehat adalah sampel nomor 1 - 10, 13 dan 14, dan daun yang menunjukkan gejala kurang sehat (yellowing) adalah sampel nomor 11 - 12, dan 15 - 20. 73

Gambar 3.7. Jeruk menunjukkan simptom penyakit kuning daun oleh pengaruh CVPD: (a) pertumbuhan jeruk lambat, (b) bentuk daun mengecil, klorosis, dan blotchy, (c) pertulangan daun berkayu dan pecah, (d) mati pucuk (die back). 75

Gambar 3.8. Buah dan biji jeruk keprok Brastepu dari tanaman yang terserang penyakit kuning daun oleh CVPD: (a) buah jeruk yang sehat, daging buah berwarna orange, (b) biji jeruk sehat berbentuk bulat lonjong dan berisi, (c) buah jeruk yang sakit berukuran kecil, daging buah pucat serta mengering, dan (b) biji jeruk sakit berukuran kecil, memanjang, hitam dan steril atau abortus. 77

Universitas Sumatera Utara

Page 21: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

xx

Gambar 3.9. Skrining CVPD melalui uji iodium berdasarkan perubahan warna pada daun yang sehat dan daun yang terserang CVPD, sampel 1 - 20 adalah daun jeruk yang diuji menggunakan iodium: berwarna coklat negatif CVPD dan warna hitam positif terinfeksi CVPD. 79

Gambar 3.10. Anatomi pangkal daun arah petiolum jeruk untuk konformasi keberadaan serangan CVPD berupa preparat utuh perbesaran 40 kali: (a) jaringan petiolum jeruk yang sehat tidak terinfeksi CVPD, dan (b) jaringan petiolum jeruk yang sakit karena terinfeksi CVPD yang ditunjukkan adanya warna hitam sebagai akumulasi pati. 83

Gambar 3.11. Hasil elektroforesis DNA dari daun jeruk untuk 20 pohon tanaman ditunjukkan dengan pita yang jelas dan bersih pada sampel 1 - 20, dibanding dengan marker (M/L). Setiap pita mengandung 5 μL DNA. 88

Gambar 3.12. Hasil analisis DNA dengan PCR daun jeruk keprok Brastepu untuk konfirmasi keberadaan serangan CVPD. Sampel yang positif CVPD adalah sampel No 11, 12, 15, 16,17, 18, 19, dan 20, dan sampel yang lain negatif atau tidak terinfeksi patogen CVPD. 89

Gambar 4.1. Bagan percobaan teknik perbanyakan okulasi untuk mendapatkan bibit tanaman jeruk Brastepu yang sehat dan bebas CVPD sama dengan tanaman induk: (A) Menggunakan mata tempel jeruk keprok yang sehat (bebas CVPD), (B) Menggunakan mata tempel jeruk Brastepu yang sakit (terinfeksi CVPD). 103

Gambar 4.2. Penyediaan bibit tanaman batang bawah melalui penyamaian jeruk asam (C. aurantium) dari biji yang sudah dewasa dan berkualitas baik: (a) di semaikan di lahan pertanian (umur 3 bulan), (b) Perkembangan tanaman batang bawah di lapang (umur 5 bulan), (c) Contoh satu bibit yang sehat yang digunakan sebagai batang bawah untuk teknik okulasi (umur 7 bulan). 105

Gambar 4.3. Teknik okulasi untuk perbanyakan tanaman jeruk keprok Brastepu sebagai mata tempel pada tanaman batang bawah jeruk asam: (a) Pemotongan bagian tunas jeruk keprok Brastepu, (b) menyesuaikan ukuran tunas jeruk keprok Brastepu yang akan ditempelkan, (c) Pemotongan bagian kulit tanaman batang bawah jeruk asam tempat ditempel, (d) bentuk batang bawah yang dikelupas sebagai tempat tempelan pada tanaman batang bawah, (e) Proses penempelan tunas jeruk keprok Brastepu pada batang bawah, dan (f) pengikatan mata tempel dengan batang bawah untuk proses inkubasi. 111

Gambar 4.4. Pertumbuhan dan perkembangan tunas jeruk keprok Brastepu hasil okulasi di dalam polibag: (a) Bagian tunas yang bertumbuh setelah dibuka selama satu minggu, (b) Tunas jeruk yang bertumbuh dengan baik setelah dibuka selama 3 minggu, (c) Pertumbuhan daun jeruk dengan jumlah yang banyak setelah umur 5 minggu, (d) Pertumbuhan dan perkembangan cabang jeruk setelah umur 8 minggu. 113

Universitas Sumatera Utara

Page 22: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

xxi

Gambar 4.5. Contoh sampel daun jeruk keprok Brastepu (nomor urut sampel 1-20) dari jumlah 40 sampel daun jeruk okulasi. Daun disampling secara random dari setiap kelompok perlakuan untuk isolasi DNA yang diperlukan untuk skrining infeksi CVPD menggunakan DNA dengan teknik PCR. 133

Gambar 4.6. Bentuk hasil analisis DNA dengan PCR pada sampel daun jeruk keprok Brastepu untuk skrining CVPD: (1 - 40) adalah sampel DNA jeruk hasil isolasi. Tidak ditemukannya pita pada sampel 1 - 40 menunjukkan negatif CVPD, dan (M/L) adalah marker. 135

Gambar 4.7. Okulasi jeruk keprok Brastepu hasil okulasi menggunakan mata tempel dari tanaman yang terinfeksi CVPD: (a) Tanaman induk terinfeksi CVPD sebagai sumber mata tempel, (b) Bagian tunas yang bertumbuh setelah dibuka selama 2 minggu, (c) Pertumbuhan daun jeruk dengan jumlah yang banyak setelah umur 2 bulan, (d-f) Bentuk sampel daun jeruk hasil okulasi terinfeksi CVPD berturut-turut setelah tanaman berumur 3 bulan (d), umur 4 bulan (e) dan umur 5 bulan (f). 136

Gambar 4.8. Pola hasil analisis DNA dengan PCR pada sampel daun jeruk keprok Brastepu untuk skrining CVPD pada sampel daun nomor 1 – 19 yang disampling dibandingkan terhadap marker (M/L). Pita protein pada sampel 1-19 menunjukkan positif terinfeksi CVPD. 141

Gambar 5.1. Bagan percobaan teknik perbanyakan tanaman tidak langsung dan langsung jeruk keprok Brastepu secara in vitro melalui kultur meristem pucuk untuk menghasilkan kultur dan planlet bebas CVPD. 151

Gambar 5.2. Tanaman jeruk keprok Brastepu yang sebagai sumber eksplan: (a) Pohon jeruk dewasa yang sakit, (b) bentuk buah Jeruk keprok Brastepu, (c) Perbanyakan jeruk secara okulasi menggunakan mata tempel tanaman sakit pada jeruk asam, (d) Pertumbuhan tunas jeruk setelah dua minggu, (e) Bibit jeruk keprok Brastepu hasil okulasi, dan (f) pertumbuhan tunas dan daun muda bibit jeruk keprok Brastepu. 158

Gambar 5.3. Bahan tanaman yang diperlukan di dalam kultur pucuk dan subkultur jeruk keprok Brastepu: (a) Tunas muda dari pucuk jeruk sehat sebagai bahan eksplan, (b) Meristem pucuk (mst) yang sudah disterilisasi siap untuk ditanam di dalam media kultur, (c) Eksplan steril (tanda lingkaran) yang ditanam di dalam media kultur dengan variasi zat pengatur tumbuh, dan (d) Kultur diletakkan di dalam rak kultur untuk inkubasi. 160

Gambar 5.4. Pucuk jeruk dengan perbesaran 40 kali menunjukkan sel-sel meristematik yang dapat menghasilkan kalus dan planlet: (a), (b), (c) dan (d) adalah menunjukkan posisi seri irisan pucuk jeruk keprok Brastepu. 161

Gambar 5.5. Pertumbuhan eksplan menjadi kalus pada eksplan meristem pucuk jeruk keprok Brastepu tanpa subkultur: (a) Eksplan ditanam di dalam media dengan variasi konsentrasi ZPT umur

Universitas Sumatera Utara

Page 23: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

xxii

dua minggu, dan (b) Perbedaan pertumbuhan dan perkembangan kalus di dalam berbagai variasi media kultur setelah umur satu bulan. 162

Gambar 5.6. Gambar mikroskopi preparat seri kalus menunjukkan kalus noduler perbesaran 40 X (a) dan (b) permukaan kalus dengan sel-sel meristematik, (c) dan (d) diferensiasi meristem membentuk primordia tunas (tanda panah di dalam gambar). 167

Gambar 5.7. Gambar anatomi mikroskopi preparat awetan yang menunjukkan pertumbuhan embriosomatik dalam berbagai stadium ditunjukkan tanda panah: (a) dan (b) berbentuk globuler, (c) berupa nodul stadium hati, dan (d) embryo berupa torpedo. Perbesaran 40 kali. 171

Gambar 5.8. Bentuk hasil analisis DNA dengan PCR sampel jeruk keprok Brastepu hasil kultur meristem pucuk tanpa subkultur untuk skrining CVPD: (1-12) adalah sampel DNA jeruk hasil isolasi, (C+) adalah kontrol positif CVPD, (C-) adalah kontrol negatif CVPD, dan (M/L) adalah marker. 175

Gambar 5.9. Pertumbuhan kultur meristem pucuk dengan satu kali subkultur jeruk keprok Brastepu: (a) kultur jeruk berupa kalus yang diperoleh dari kultur inisiasi berumur lima bulan, (b) kultur inisiasi disubkultur pada media MS yang diperkaya dengan zat pengatur tumbuh, (c) bentuk pertumbuhan kalus menjadi embriosomatik di dalam media MS diperkaya dengan zat pengatur tumbuh umur lima bulan, (d) perkembangan tanaman subkultur umur lima bulan. 176

Gambar 5.10. Hasil analisis DNA dengan PCR sampel jeruk keprok Brastepu hasil kultur meristem pucuk dengan satu kali subkultur untuk skrining CVPD: (1 - 12) adalah sampel DNA jeruk hasil isolasi, (C+) adalah kontrol positif CVPD, (C-) adalah kontrol negatif CVPD, dan (M/L) adalah marker. 187

Gambar 5.11. Pertumbuhan dan perkembangan kultur meristem pucuk dengan dua kali subkultur menghasilkan embriosomatik dan planlet: (a) kalus di dalam media inisiasi umur satu bulan, (b) kultur berdiferensiasi menjadi planlet yang mempunyai akar, batang dan daun setelah lima bulan, kultur dari gambar (c) yang ditandai lingkaran, dan (d) planlet pada salah satu perlakuan. 188

Gambar 5.12. Hasil analisis DNA dengan PCR pada sampel jeruk keprok Brastepu hasil kultur meristem pucuk dengan dua kali subkultur untuk skrining CVPD: (1 - 12) adalah sampel DNA jeruk hasil isolasi, (C+) adalah kontrol positif CVPD, (C-) adalah kontrol negatif CVPD, dan (M/L) adalah marker. 200

Gambar 5.13. Pertumbuhan dan perkembangan embriosomatik dan planlet pada kultur meristem pucuk dengan tiga kali subkultur di dalam media MS diperkaya zat pengatur tumbuh: (a) pertumbuhan kalus embriosomatik menjadi planlet berumur 5 bulan, (b) diferensiasi embriosomatik menjadi tunas, batang dan akar pada subkultur ketiga umur 5 bulan, (c) sampel tanaman diambil dari media kultur padat, dan (d) planlet dengan ukuran bervariasi. 201

Universitas Sumatera Utara

Page 24: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

xxiii

Gambar 5.14. Analisis DNA dengan PCR untuk skrining CVPD pada sampel jeruk keprok Brastepu hasil propagasi melalui kultur meristem pucuk dengan tiga kali subkultur: (1 - 12) adalah sampel DNA jeruk hasil isolasi, (C+) adalah kontrol positif CVPD, (C-) adalah kontrol negatif CVPD, dan (M/L) adalah marker. 212

Gambar 5.15. Pertumbuhan dan perkembangan kalus di dalam kultur meristem pucuk (shoot tip) dan subkultur jeruk keprok Brastepu menggunakan empat jenis teknik propagasi dan variasi perlakuan setelah empat bulan umur kultur. 213

Gambar 5.16. Pertumbuhan dan perkembangan embriosomatik di dalam kultur meristem pucuk (shoot tip) dan subkultur jeruk keprok Brastepu menggunakan empat jenis teknik propagasi dan variasi kelompok perlakuan setelah empat bulan umur kultur. 215

Gambar 5.17. Pertumbuhan dan perkembangan tunas di dalam kultur meristem pucuk (shoot tip) dan subkultur jeruk keprok Brastepu menggunakan empat jenis teknik propagasi dan variasi kelompok perlakuan setelah empat bulan umur kultur. 217

Gambar 5.18. Pertumbuhan dan perkembangan tanaman pada teknik embriogenesis langsung: (a) eksplan bertumbuh menjadi kalus di dalam media padat yang mengandung MS basal yang diperkaya dengan zat pengatur tumbuh, (b) pertumbuhan kalus embriogenik, (c) pertumbuhan tunas secara langsung dari kalus embriosomatik, (d) planlet dengan tunas ganda atau multiple shoots. 220

Gambar 5.19. Pertumbuhan dan perkembangan kalus menjadi embrio dan planlet pada embriogenesis lansung di dalam media padat yang mengandung MS basal yang diperkaya dengan zat pengatur tumbuh: (a) pertumbuhan planlet di dalam media, (b) sampel yang berasal dari berbagai kelompok percobaan. 222

Gambar 5.20. Contoh sampel hasil kultur yang menghasilkan tunas dan bakal tanaman yang sudah disimpan pada -80 oC selama 2 minggu: Nomor (1 - 10) adalah sampel kultur yang disimpan di dalam plastik (bagian atas), dan bentuk sampel utuh bagian tanaman hasil kultur yang dikeluarkan (bagian bawah). 223

Gambar 5.21. Analisis DNA dengan PCR untuk skrining CVPD pada sampel jeruk keprok Brastepu hasil propagasi secara teknik embriogenesis langsung: (1 - 12) adalah sampel DNA jeruk hasil isolasi, (C+) adalah kontrol positif CVPD, (C-) adalah kontrol negatif CVPD, dan (M/L) adalah marker. 224

Universitas Sumatera Utara

Page 25: Program Doktor Program Doktor (S3) Ilmu Pertanian Ilmu Pertanian

xxiv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1. Lampiran 1. Deskripsi Jeruk Keprok Varietas Brastepu. 296

2. Lampiran 2. Publikasi Jurnal Internasional: Nurwahyuni, I., Napitupulu, J.A., Rosmayati, dan Harahap, F., (2015), Identification And Screening Of Citrus Vein Phloem Degeneration (CVPD) On Brastagi Citrus Variety Brastepu (Citrus nobilis Brastepu) In North Sumatra Indonesia., Journal of Agricultural Science 7(4): 30-39. 298

3. Lampiran 3. Publikasi Jurnal Nasional: Nurwahyuni, I., Napitupulu, J.A., Rosmayati, dan Harahap, F., (2012), Pertumbuhan Okulasi Jeruk Keprok Brastepu (Citrus nobilis Var. Brastepu) Menggunakan Jeruk Asam Sebagai Batang Bawah, Jurnal Penelitian Saintika 12(1): 24-33. 307

4. Lampiran 4. Publikasi Prosiding Seminar Nasional: Nurwahyuni, I., Napitupulu, J.A., Rosmayati, dan Harahap, F., (2012), Teknik Okulasi Jeruk Keprok Brastepu (Citrus nobilis Var. Brasitepu) Untuk Menghasilkan Bibit Bebas Penyakit CVPD, Prosiding Seminar Nasional dan rapat tahunan (SEMIRATA) BKSPTN Wilayah Barat, UNIMED Medan, Indonesia, 9-11 Mei 2012, pp. 594-599. 318

5. Lampiran 5. Publikasi Prosiding International Conference S: Nurwahyuni, I., Napitupulu, J.A., Rosmayati, and Harahap, F., (2012), Meristematic Shoot tip culture obtain good quality citrus (Citrus nobilis Var. Brasitepu) free from Citrus Phloem Degeneration, Proceeding of 2nd Annual Conference Syahkuala University 2012 and 8th IMTGT UNINED Bioscience Conference, Banda Aceh, 22-24 November 2012 pp 217-223 324

Universitas Sumatera Utara