## Pengaruh Pemberian Sitokinin Terhadap Pertumbuhan Palea dan Lemma Padi Melaui  Kultur In Vitro

## Kamsinah,  Triani Hardiyati dan Sugiyono
Fakultas Biologi Unsoed, Purwokerto

## Abstract
A research has been carried out with the aims to: 1. study the influence of both the kind and concentration of cytokinins on palea and lemma growth in in vitro culture; 2. study the influence of palea and lemma age towards external application of cytokinin in in vitro culture ; and 3. determine the best palea-lemma age, kind and concentration of cytokinin which resulted the best growth of palea and lemma in in vitro culture. The used experimental method was Completely Randomised Design (CRD) with factorial treatment pattern.  The applied treatment consisted of three factors i.e. palea-lemma age (U): (55, 60, and 65 days after planting); kind of cytokinin (S):  (BAP and Kinetin); and Cytokinin Concentration (K): (0, 5, 10, and 15  M) with 3 replications. The observed variables were the palea and lemma growth with the parameters were palea-lemma length and width. The results showed that the kind  of cytokinin had influenced the  growth of  palea-lemma  in in vitro culture, and kinetin has better influence on the palea-lemma growth.  The age of the palea-lemma determined   the   responsiveness   of   the   palea-lemma   towards   external   application   of   cytokinin. Older palea-lemma  showed less responsive than younger ones towards external application of plant growth regulators.  Moreover, the treatment combination (U1S2K2) (10 µM Kinetin applied to 55-day-old rice palea-lemma) had the best effect on increasing the size of palea-lemma of IR 64 rice.
Key words :  Palea-lemma, in vitro culture, BAP, Kinetin

## Pendahuluan
Padi ( Oryza sativa L.) merupakan salah satu tanaman pangan terpenting di dunia, karena merupakan bahan makanan pokok bagi sebagian besar penduduk, terutama di negara-negara   berkembang   di  Asia   (Liu et   al. ,   1992;   Tran,   2001).     Konsumen   beras meningkat dengan laju sekitar 1,8 % setiap tahunnya (Khush, 1997).
Varietas padi yang memiliki potensi hasil yang tinggi dapat dikembangkan dengan cara   meningkatkan   jumlah   biji   per   area,   meningkatkan   berat   masing-masing   biji,   atau kombinasi keduanya. Kariopsis yang berukuran besar dan berat hanya dapat diperoleh ketika   ruang   yang   dibentuk   oleh   palea   dan   lemma   juga   berukuran   besar,   sehingga memungkinkan kariopsis untuk membesar dan memenuhi ruang yang tersedia.   Ukuran biji  padi   kemungkinan   dapat  diperbesar   dengan  cara  meningkatkan  ukuran  palea   dan lemma sehingga ruangan yang terbentuk pun menjadi lebih besar dan memungkinkan kariopsis untuk tumbuh lebih besar lagi (Ebenezer et al., 1990; Ebenezer et al., 2001). Dalam perkembangannya, palea dan lemma telah terdeferensiasi secara sempurna pada saat anthesis, atau bahkan sesaat sebelum anthesis.   Struktur tersebut biasanya tidak sensitif terhadap pemberian zat pengatur tumbuh eksternal.  Oleh karena itu, usaha untuk mengubah ukuran palea dan lemma harus dilakukan pada tahap awal inisiasi malai (Krishnan et al ., 1999; Ebenezer et al., 1990; Ebenezer et al., 2001).
Upaya   manipulasi   ukuran   palea   dan   lemma   dapat   dilakukan   dengan   melalui pemberian   zat   pengatur  tumbuh  (ZPT)  eksogen  atau  dengan   cara  memanipulasi  jalur biosintesis zat pengatur tumbuh tersebut melalui teknik rekayasa genetika.   Pemberian sitokinin eksogen nampaknya merupakan suatu alternatif yang dapat dipertimbangkan.
Kultur in vitro merupakan sistem yang sangat tepat digunakan untuk mempelajari pengaruh   zat   pengatur   tumbuh   terhadap   pertumbuhan   palea-lemma   secara in   vivo .
Dalam   sistem     kultur in   vitro ,   semua   faktor   lingkungan   dikendalikan   sehingga   respon fisiologis dari palea-lemma dapat lebih mudah diamati.
Penelitian   ini   dilakukan   dengan   tujuan:   1.   mempelajari   pengaruh   jenis   dan konsentrasi sitokinin  terhadap pertumbuhan palea dan lemma padi pada kultur in vitro ; 2. mempelajari pengaruh umur palea dan lemma terhadap penambahan sitokinin eksternal pada kultur in vitro; dan 3.  menentukan umur, jenis dan konsentrasi sitokinin yang terbaik dalam memacu pertumbuhan palea dan lemma pada kultur in vitro .

## Materi dan Metode
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimen dengan rancangan dasar acak lengkap dengan pola perlakuan faktorial. Perlakuan yang dicobakan terdiri dari tiga faktor : 1. umur malai/palea-lemma (U) yaitu pada umur 55, 60; 65 hari setelah tanam (hst); 2. jenis sitokinin  (S) yaitu BAP dan Kinetin; dan 3. konsentrasi sitokinin (K) yang terdiri dari 0, 5, 10 dan 15  M; dengan 3 ulangan. Media yang digunakan dalam adalah media MS yang mengandung agar 8 g/L dan sukrosa 20 g/L. Parameter yang diukur   adalah   panjang   dan   lebar   palea   dan   lemma.     Data   yang   diperoleh   dianalisis dengan   uji   F   dan   dilanjutkan   dengan   uji   Beda   Nyata   Terkecil   (BNT)   dengan   taraf kepercayaan 95 % dan 99 %.

## Hasil dan Pembahasan
Matriks hasil analisis ragam data hasil penelitian tertera pada (Lampiran 1).   Dari lampiran tersebut terlihat bahwa perlakuan yang dicobakan  berpengaruh sangat nyata terhadap   ketiga   parameter     penelitian   yaitu   pertambahan   panjang,   lebar   dan   rasio panjang-lebar palea-lemma.  Hasil tersebut mengindikasikan bahwa zat pengatur tumbuh yang digunakan  yaitu BAP dan Kinetin tidak kehilangan  aktivitasnya,  meskipun sudah mengalami pemanasan pada saat autoclaving , dan eksplan yang digunakan masih viabel dan   responsif   terhadap   perlakuan   zat   pengatur   tumbuh   eksternal,   sehingga   mampu tumbuh meskipun dalam kondisi in vitro .
Hasil analisis penambahan panjang palea-lemma pemberian sitokinin berpegaruh nyata (Lampiran 1) setelah di uji lanjut (Lampiran 2) ternyata kinetin lebih baik dari pada BAP.   Bahwa   perkembangan   palea   dan   lemma   sangat   bergantung   pada   peran   zat pengatur tumbuh tanaman khususnya sitokinin,  karena sitokinin berperan merangsang sintesis DNA dan RNA, serta memacu sintesis protein khususnya pada tahap mitosis dan sitokinesis. Meskipun pada beberapa kasus, BAP lebih baik dari kinetin terutama pada pembentukan   kalus,   regenerasi   kalus,   induksi   dan   perpanjangan   tunas,   namun   pada penelitian ini justru kinetin lebih baik dari BAP. Hal tersebut diduga berkaitan dengan fakta bahwa meskipun kinetin belum pernah dapat di isolasi dari jaringan tumbuhan, namun dari   hasil-hasil   kromatografi     ekstrak   tumbuhan   mengindikasikan   adanya   zat   pengatur tumbuh   kinetin   pada   tubuh   tanaman,   meskipun   dalam   taraf   konsentrasi   yang   rendah (Wattimena,   1987),   sehingga   palea-lemma   lebih   tanggap   terhadap   pemberian   kinetin. Sedang   analisis   umur,   pemberian   sitokinin   berpengaruh   sangat   nyata   terhadap perpanjangan   palea   dan   lemma   (Lampiran   1   dan   2),   umur   sangat   menentukan responsivitas palea-lemma terhadap perlakuan zat pengatur tumbuh eksogen. Palea dan lemma   telah   terdefrensiasi     secara   sempurna   pada   saat   anthesis,   atau   bahkan   saat sebelum   anthesis   (Ebenezer et   al., 2001),   setelah   anthesis   biasanya   tidak   sensitif terhadap   zat   pengatur   tubuh   eksogen   (Krishnan et   al., 1999,   Ebenezer et   al., 1990, Ebenezer et al. , 2001). Pada palea-lemma mencapai panjang maksimumnya bersamaan dengan waktu pembungaan (anthesis). Pada saat anthesis palea dan lemma membuka sehingga   memungkinkan   anther   keluar   yang   memakan   waktu   1-2,5   jam.   Selanjutnya palea dan lemma akan tertutup selama 30 hari seiring perkembanganya kariopsis menuju kedewasaan (Ebenezer et al., 1990, Ebenezer et al. , 2001). Bahwa semakin tua umur palea-lemma   pertumbuhanya   semakin   kecil.   Hal   tersebut   mengindikasikan   bahwa perlakuan zat pengatur tumbuh eksogen sebaiknya diberikan sebelum padi berumur 55
hst. Penentuan masa inisiasi malai nampaknya sangat menentukan sehingga perlakuan dapat   diberikan   sebelum   waktu   inisiasi   malai   tersebut.   Hasil   penelitian   ini   juga mengindikasikan   bahwa   inisiasi   malai   pada   padi   IR64   terjadi   sebelum   55   hst,   seperti terlihat dari histogram pengaruh umur terhadap perpannjangan/pelebaran palea-lemma.
Hasil   analisis   ragam   lebar   palea-lemma,   pemberian   sitokinin   menunjukkan pengaruh yang nyata terhadap pelebaran palea-lemma (Lampiran 1).  Dengan demikian dapat   dikatakan   bahwa   pelebaran   palea-lemma   dipengaruhi   oleh   umur,  jenis   sitokinin yang   digunakan   dan   konsentrasi   sitokinin   yang   diberikan.   Lebih   lanjut,   hasil   analisis menunjukan pula bahwa pelebaran palea-lemma sangat dipengaruhi oleh umur, seperti ditunjukkan  pula   pada  hasil   Uji    Beda   Nyata Terkecil   (lampiran  2),   semakin  tua  umur palea-lemma, semakin kecil pelebaran yang terjadi (Gambar 1.), dan responsivitas palea- lemma pada 65 hst nampaknya paling kecil. Hal ini sejalan dengan panjang palea dan lemma bahwa semakin tua umur tanaman sitokinin yang diberikan pengaruhnya semakin kecil,   karena   pembelahan   sel   terjadi   pada   bagian   yang   bersifat   embrionik,   mengingat bahwa peran zat pengatur tumbuh dalam pembelahan sel adalah mempercepat transisi dari fase G1 (Gap 1) ke S (Synthesis) dan transisi dari fase G2 (Gap 2) ke M (Mitosis) dalam siklus sel. Selain itu, sitokinin juga berperan dalam meningkatkan pembentukan RNA, meningkatkan rasio piliribosom-monosom, meningkatkan afinitas ribosom sebagai cetakan dan afinitas mRNA terhadap ribosom yang ke semuanya akan bermuara pada peningkatan sintesis protein yang sangat dierlukan dalam pembelahan sel (Ordas et al. , 1992. Jacobs, 1992).
Gambar 1.  Histogram pengaruh umur pada pelebaran palea-lemma Figure 1. Histogram showing the effect of age on palea-lemma widening
Hasil   analisis   rasio   panjang-lebar   palea-lemma   menunjukan   bahwa   perlakuan sitokinin yang dicobakan berpengaruh sangat nyata terhadap rasio panjang lebar palea- lemma (Lampiran 1).  Dengan demikian dapat dikatakan bahwa perubahan panjang dan lebar   palea-lemma   dipengaruhi   umur,   jenis   sitokinin   yang   digunakan   dan   konsentrasi sitokinin.   Hal   ini   disebabkan   karena   terjdinya   perubahan   ukuran   palea-lemma   akibat adanya pertumbuhan palea-lemma. Proses perpanjangan dan pelebaran pada dasarnya terjadi   karena   perubahan   ukuran   sel   atau   pertumbuhan   sel.   Pertumbuhan   pada   taraf seluler   didefinisikan   sebagai   kenaikan   jumah   material   hidup   yang   mengakibatkan peningatan ukuran sel dan selanjutnya akan mempengaruhi pembelahan sel (Waering dan Phillips, 1981). Pada umur palea-lemma, pemberian sitokinin menunjukan pengaruh nyata   terhadap   rasio   panjang-lebar   palea-lemma,   dari   hasil   uji   lanjut   (Lampiran   2) menunjukan   bahwa   terdapat   perbedaan   rasio   panjang-lebar   palea-lemma   yang   nyata antar palea-lemma pada umur  yang berbeda akibat zat pengatur eksogen. Terlihat pula bahwa   semakin   tua   umur   palea-lemma   rasio   panjang-lebar   palea-lemmanya   (palea- lemma cenderung lebih  melebar) (Gambar 2).Hal  ini diduga  semakin tua umur palea- lemma   semakin   tidak   responsif   terhadap   perlakuan   zat   pengatur     tumbuh   eksogen
0,36 0,31 0,19 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 Lebar palea- lemma (cm) 55 60 65 Umur (hst)
sehingga penambahan  sitokinin eksogen tidak mampu merangsang perpanjangan  dan pelebaran palea-lemma namun demikian 55 hst yang diberi kinetin konsentrasi 10µM (U1 S2   K2)   menghasilkan   penambahan   rasio   panjang   lebar   palea-lemma   terbesar.   Hal tersebut mengindikasikan bahwa kinetin pada konsentrasi 10µM yang dipaparkan ketika umur malai relatif muda cukup efektif untuk merangsang pembelahan dan pembesaran sel secara longitudinal yang berujung pada peningkatan rasio panjang-lebar palea-lemma.
Gambar 2.  Histogram pengaruh umur pada rasio panjang-lebar palea-lemma Figure 2. histogram showing the effect of age on width-length ration of palea-lemma

## Kesimpulan
Kesimpulan   yang   dapat   diambil   dari   penelitian   ini   adalah     Jenis   sitokinin berpengaruh   terhadap   pertumbuhan   palea   dan   lemma   padi   pada   kultur in   vitro ,   dan Kinetin berpengaruh lebih baik terhadap pertumbuhan palea dan lemma padi pada kultur in   vitro ,Umur   palea   dan   lemma   menentukan   responsivitasnya   terhadap   penambahan sitokinin   eksternal   pada   kultur in   vitro, semakin   tua  umur  palea-lemma   semakin   tidak responsif   terhadap   pemberian   zat   pengatur   tumbuh   eksternal.   Kinetin   10   µM   yang diberikan   pada   saat   padi   berumur   55   hst   (U1S2K2)   merupakan   kombinasi   perlakuan terbaik untuk meningkatkan ukuran panjang palea-lemma.

## Daftar Pustaka
Ebenezer, G.A.I., Amirthalingham, M., Ponsamuel, J., and Dayanandan, P., 1990.  Role of palea and lemma in the development of rice caryopsis.   Journal of Indian Botany Society 69: 245 – 250
Ebenezer, G.A.I., Krishnan, S., and Dayanandan, P., 2001. Structure of rice caryopsis in relation   to   strategies   for   enhancing. In Peng,   S.   and   Hardy,  B.   (editors). Rice Research   For   Food,   Security   and   Poverty   Alleviation .   Proceeding   of   the International   Rice   Research   Conference,   31   March   -   3  April   2000.   Los   Banos Philippines. Los banos (Philippines). International Rice Research Institute. 692 p.
Jacobs, T., 1992.  Reviews: Control of the Cell Cycle.  Developmental Biology 153: 1 - 15.
Khush, G.S., 1997. Origin, dispersal, cultivation of rice. Plant Molecular Biology 35: 25-34.
Krishnamoorthy,   H.N.,   1981.     Plant   growth   substances   including   applications   in agriculture.  Tata McGraw-Hill Publishing Company Limited,  New Delhi.
Krishnan, S., Azhakanandam, K., Ebenezer, G.A.I., Samson, N.P., and Dayanandan, P., 1999.  Brassinosteroids and benzulaminopurine increase yield in IR50 indica rice. Current Science 76(2): 145 - 147.
0,52 0,40 0,32 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 Rasio Panjang- lebar 55 60 65 Umur (hst)
Liu, C.N., Li, X.Q., and Gelvin, S.B., 1992. Multiple copies of virG enhance the transient transformation of celery, carrot and rice tissues by Agrobacterium tumefaciens. Plant Molecular Biology 20: 1071-1087.
Ordas, R.J., Fernandez, B., and Rodriguez, R., 1992.  Benzyl Adenin Controled Protein Synthesis and Growth in Apple Cell Suspensions. Physiologia Plantarum 84 (2): 229-235.
Tran, D.V., 2001. Closing the rice yield gap for food security. In . Peng, S., and Hardy, B., (Edtors). Rice research for food security and poverty alleviation. Proceeding of the International   Rice   Research   Conference,   31  March   -  3  April   2000,   Los  Banos, Philippines.  Los Banos (Philippines): International Rice Research Institute. 692 p.
Wareing, P.F., and Phillips, I.D.J., 1981. Growth and differentiation in plant (3 rd edition). Pergamon Press, Oxford.
Wattimena,   G.A.,   1987.   Diktat   Zat   Pengatur   Tumbuh   Tanaman.    Laboratorium   Kultur Jaringan Tanaman PAU Bioteknologi IPB, Bogor.

## L am p ira n 1 . M at ri ks h as il a na lis is r a ga m d a ta h as il p en el iti a n
A nn ex 1 . M a tr ic es o f A N O V A a n al ys is o n re se a rc h d at a P a n ja n g L e b a r
R a si o p an ja n g -l eb ar F T a b el S u m b e r ra g a m d B J K K T F h it u n g JK K T F h it u n g JK K T F h it u n g 0 ,0 5 0 ,0 1 P e rl ak u a n 2 0 1 .9 5 71 0 .0 9 7 85 4. 0 5 ** 0. 9 81 4 3 0 .0 4 90 7 4 .1 5 0 8 ** 1. 3 66 0. 0 68 4 .2 3 7 ** 1 .8 4 2 .3 7 U 2 1 .1 3 94 0 .5 6 9 70 23 .6 ** 0. 3 36 7 7 0 .1 6 83 8 1 4. 2 42 9 ** 0. 4 14 0. 2 07 1 2. 8 49 ** 3 .2 3 1 Z P T 6 0 .3 9 28 0 .0 6 5 46 2. 7 1 * 0. 2 14 9 7 0 .0 3 58 3 3 .0 3 0 5 * 0. 32 8 0. 0 55 3 .3 9 3 ** 2 .4 3 .2 9 U X Z P T 1 2 0 .4 2 49 0 .0 3 5 41 1. 4 6 n s 0. 4 29 7 0 0 .0 3 58 1 3 .0 2 8 9 ** 0. 6 24 0. 0 52 3 .2 2 4 ** 2 2 .6 6 K o n tr o l vs Z P T 1 0 .0 0 10 0 .0 0 1 03 0. 0 4 n s 0. 0 09 6 0 0 .0 0 96 0 0 .8 1 2 3 n s 0. 0 89 0. 0 89 5 .5 2 8 * 4 .0 8 7 .3 1 B A P v s K in e ti n 1 0 .1 12 0 0 .1 1 2 0 2 4. 6 3 * 0. 1 38 6 9 0 .1 3 86 9 11 .7 3 1 2 ** 0. 0 03 0. 0 03 0 .1 6 2 n s 4 .0 8 7 .3 1 B A P L in 1 0 .1 7 00 0 .1 7 0 02 7. 0 3 * 0. 0 01 0 7 0 .0 0 10 7 0 .0 9 0 3 n s 0. 0 37 0. 0 37 2 .2 8 4 n s 4 .0 8 7 .3 1 B A P K u a d 1 0 .1 0 73 0 .1 0 7 34 4. 4 4 * 0. 0 57 8 0 0 .0 5 78 0 4 .8 8 9 1 * 0. 0 30 0. 0 30 1 .8 6 7 n s 4 .0 8 7 .3 1 K in et in L in 1 0 .0 3 08 0 .0 3 0 82 1. 2 7 n s 0. 2 32 0 7 0 .2 3 20 7 1 9. 6 29 7 ** 0. 0 47 0. 0 47 2 .9 3 7 n s 4 .0 8 7 .3 1 K o n d is i U 1 K in e ti n K u a d 1 0 .0 3 47 0 .0 3 4 67 1. 4 3 n s 0. 0 00 0 2 0 .0 0 00 2 0 .0 0 1 9 n s 0. 1 81 0. 1 81 11 .2 5 2 ** 4 .0 8 7 .3 1 K o n tr o l vs Z P T 1 0 .1 4 95 0 .1 4 9 49 6. 1 8 * 0. 0 28 0 5 0 .0 2 80 5 2 .3 7 2 7 n s 0. 1 05 0. 1 05 6 .4 9 4 * 4 .0 8 7 .3 1 B A P v s K in e ti n 1 0 .0 3 04 0 .0 3 0 42 1. 2 6 n s 0. 0 18 6 9 0 .0 1 86 9 1 .5 8 0 8 n s 0. 1 05 0. 1 05 6 .5 0 6 * 4 .0 8 7 .3 1 B A P L in 1 0 .0 0 28 0 .0 0 2 82 0. 1 2 n s 0. 0 06 0 2 0 .0 0 60 2 0 .5 0 9 0 n s 0. 0 43 0. 0 43 2 .6 5 7 n s 4 .0 8 7 .3 1 B A P K u a d 1 0 .0 4 21 0 .0 4 2 0 5 1. 7 4 n s 0. 0 02 4 5 0 .0 0 24 5 0 .2 0 7 2 n s 0. 0 05 0. 0 05 0 .2 9 6 n s 4 .0 8 7 .3 1 K in e ti n L in 1 0 .0 1 04 0 .0 1 0 42 0. 4 3 n s 0. 0 16 0 2 0 .0 1 60 2 1 .3 5 4 8 n s 0. 1 60 0. 1 60 9 .9 4 9 ** 4 .0 8 7 .3 1 K o n d is i U 2 K in e ti n K u a d 1 0 .0 2 49 0 .0 2 4 94 1. 0 3 n s 0. 0 05 3 4 0 .0 0 53 4 0 .4 5 1 6 n s 0. 0 03 0. 0 03 0 .2 0 0 n s 4 .0 8 7 .3 1
Lampiran 2.  Matriks hasil uji beda nyata terkecil beberapa parameter Annex 2. matrices of least significant different  for some parameters
Perlakuan Panjang Lebar Rasio Rataan Rataan Rataan Antar Umur U1 0.550 b
LSD=0.097 0.359 b LSD=0.067 0.517 b LSD=0.079
U2 0.507 b 0.310 b 0.404 b U3 0.245 a 0.185 a 0.319 a Kondisi U1 Kontrol vs ZPT Kontrol 0.567 a 0.307 a 0.358 a ZPT 0.547 a 0.368 a 0.544 b Antar ZPT BAP 0.468 a 0.280 a 0.532 a Kinetin 0.626 b 0.456 b 0.556 a Kondisi U2 Kontrol vs ZPT Kontrol 0.300 a 0.220 a 0.231 a ZPT 0.541 b 0.324 a 0.433 b Antar ZPT BAP 0.500 a 0.357 a 0.509 b Kinetin 0.582 a 0.292 a 0.356 a Kondisi U3 Kontrol vs ZPT Kontrol 0.283 a 0.153 a 0.188 a ZPT 0.187 a 0.158 a 0.279 a Antar ZPT BAP 0.171 a 0.200 a 0.280 a Kinetin 0.307 b 0.181 b 0.403 b