JBE V6 (2) (2021) 142-147

## BIO-EDU: Jurnal Pendidikan Biologi
https://jurnal.unimor.ac.id/JBE/index
Seleksi Cekaman Kekeringan Secara In Vitro Tunas Jagung Putih (Zea mays L.) Menggunakan PEG
Maria Yustiningsih 1 , Amanda Poto 1 , Ludgardis Ledheng 1
1 Prodi Pendidikan Biologi Universitas Timor
Email: yyustiningsih@gmail.com
DOI: https://doi.org/10.32938/ jbe.v6i2.1521

## Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi respon pertumbuhan eksplan tunas jagung putih ( Zea mays L.)   pada seleksi cekaman kekeringan menggunakan Polyethylene glicol (PEG) secara in vitro . Penelitian dilakukan di Laboratorium Pendidikan Biologi Universitas Timor menggunakan desain Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan tiga perlakuan konsentrasi PEG yaitu PEG 0 gr/L (kontrol), PEG 5 gr/L, dan 15 gr/L  yang  diberikan  secara  bertahap.  Eksplan  yang  digunakan  adalah  eksplan  tunas  jagung  putih  yang ditumbuhkan  pada  media  basal  Murashige&Skoog  (MS)  dengan  PEG  sesuai  konsentrasi  perlakuan. Parameter  yang  diamati  adalah  panjang  akar,  tinggi  tunas  dan  biomassa  tanaman  untuk  melihat  respon tanaman terhadap cekaman kekeringan. Data dianalisis menggunakan SPSS dan uji lanjut menggunakan DMRT.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  konsentrasi  PEG  yang  diberikan  secara  bertahap  dapat mempengaruhi  pertumbuhan  tanaman  khususnya  tinggi  tunas.  Perlakuan  PEG  5  gr/ml  dan  15  gr/ml merupakan  pertumbuhan  tunas  paling  tinggi  (2,625  cm)  bila  dibandingkan  PEG  0  gr/L  (1,47)  yang mengindikasikan    eksplan  masih  dapat  tumbuh  pada  kondisi  cekaman  kekeringan.  Meskipun  demikian kedua perlakuan menunjukkan tidak adanya pengaruh PEG terhadap panjang akar dan biomassa yang dapat mengindikasikan  adanya  penghambatan  pertumbuhan  pada  perlakuan  yang  diberikan.  Berdasarkan  hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa perlakuan PEG dapat mempengaruhi laju pertumbuhan tunas jagung putih dan penghambatan pertumbuhan.
Kata kunci : “Cekaman kekeringan”; “kultur jaringan”; “PEG’; “seleksi in vitro”

## Abstract
This study aims to identify the morphology response of white corn (Zea mays L) shoots explant on in vitro drought  stress  selection  using  Polyethylene  glycol  (PEG).  The  study  was  conducted  at  the  Biology Education  Laboratory,  University  of  Timor  using  a  Completely  Randomized  Design  (CRD)  with  three treatment  concentrations  of  PEG,  namely PEG  0 gr/L  (control),  PEG  5  gr/L,  and  15  gr/L.  The  explants grown  on  Murashige  &  Skoog  (MS)  basal  media  with  PEG  according  to  the  treatment  concentration. Parameters  observed  were  root  length,  shoot  height  and  plant  biomass  to  see  plant  response  to  drought stress.  Data  were  analyzed  using  SPSS  and  further  test  using  DMRT.  The  results  showed  that  the concentration of PEG gradually could affect plant growth, especially shoot height. PEG concentration of 5 gr/ml and 15 gr/ml was the highest shoot growth (2,625 cm) when compared to PEG 0 gr/L (1.47) which indicated that explants could still grow under drought stress conditions. However, both treatments showed no effect of PEG on root length and biomass which could indicate growth inhibition in the given selection. Based on the results it can be concluded that PEG selection can affect the growth rate of white corn shoots and growth inhibition.
Keywords: “drought stress”, plant tissue culture"; "PEG"; "in vitro selection"

## PENDAHULUAN
Jagung ( Zea mays L.) merupakan komoditas strategis setelah padi bagi sebagian penduduk  Indonesia.  Jagung  memiliki  banyak  manfaat  untuk  kesehatan  tubuh  yakni jagung  mengandung  vitamin  B12  untuk  mencegah  anemia,  zat  besi,  kaya  akan antioksidan yang mampu melawan radikal bebas penyebab kanker, dan kaya akan serat, baik serat larut dan tidak larut yang baik untuk pencernaan (Tysara, 2020). Di Provinsi Nusa  Tenggara  Timur  (NTT),  khususnya  di  Kabupaten  Timor  Tengah    Utara  (TTU), jagung merupakan makanan pokok. Jenis jagung yang dijadikan makanan pokok adalah diantaranya  adalah  jenis  jagung  putih  ( Zea  mays L.).  Berdasarkan  Data  Produksi Tanaman Pangan tahun 2010 sampai dengan 2018 dari Dinas Pertanian Kabupaten Timor Tengah Utara (TTU), produktivitas jagung secara umum adalah 72.145 ton dengan luas lahan  penanaman  21,408.  Jika  dibandingkan  dengan  produktivitas  jagung  dan  luasnya lahan maka dapat diketahui bahwa hasil dari produktivitas  jagung di Kabupaten TTU per tahun tidak seimbang dengan kebutuhan penduduk (Dinas Pertanian, 2019). Salah satu penyebab  rendahnya  produktivitas  jagung  adalah  kondisi  iklim  dan  curah  hujan  yang pendek yang terjadi di sebagian besar wilayah TTU.  Sesuai  data Badan Pusat Statistik (BPS) Kabupaten TTU tahun 2018, curah hujan rata-rata di TTU 1506 mm dan rata-rata hujan  73  hari  per  tahun  (BPS,  2018).    Dengan  jumlah  tersebut,  tanaman  hortikultura seperti jagung tidak dapat tumbuh secara optimum karena kapasitas air tidak memenuhi kebutuhan dalam pertumbuhan jagung atau tanaman mengalami cekaman kekeringan.
Cekaman  kekeringan  sangat  berdampak  pada  setiap  fase  pertumbuhan  jagung, khususnya  pada  fase  perkecambahan  dan  fase  vegetatif  dimana  pada  fase  ini  tanaman membutuhan  kapasitas  air  yang  banyak.  Kekurangan  air  pada  fase  ini  selain mempengaruhi  pertumbuhan  tanaman  secara  keseluruhan  juga  akan  mempengaruhi produktivitas tanaman jagung (Sammons et al ., 1980; Kramer, 1980).
Salah  satu  cara  yang  digunakan  untuk  mengatasi  cekaman  kekeringan  adalah dengan  melakukan screening atau  seleksi  secara in vitro untuk  menghasilkan tanaman yang tahan terhadap cekaman lingkungan dengan cara memberikan agen penyeleksi ke dalam media. Polyethylene glicol (PEG) adalah salah satu senyawa non toxic yang dapat digunakan untuk seleksi cekaman kekeringan karena PEG menciptakan potensial osmotik yang setara dengan kondisi tanah kapasitas lapang dan titik kelembaban kritis sehingga tanaman  dikondisikan  mengalami  cekaman  kekeringan.  Penelitian  Badami  (2009) menyatakan  bahwa  dengan  penambahan  PEG  secara  bertahap  pada  media  dapat menginduksi adaptasi sel dan jaringan sehingga tanaman dapat beradaptasi pada cekaman lingkungan. Lebih lanjut menurut Amzeri (2011) yang telah melakukan  penelitian secara in vitro mengetahui bahwa PEG dapat menginduksi respon tanaman terhadap cekaman kekeringan  dengan  memperlambat  pertumbuhan  dan  mengeluarkan  senyawa osmoregulator.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengidentifikasi  respon  morfologi pertumbuhan  tanaman  jagung  putih  ( Zea  mays L.)  pada  seleksi  cekaman  kekeringan menggunakan  Polyethylene  glicol  (PEG)  secara in  vitro .  Penelitian  diharapkan  dapat memberikan  informasi  mengenai  potensi pengembangan  tanaman  yang  tahan  terhadap cekaman  kekeringan  sehingga  selain  dapat  meningkatkan  produktivitasnya  juga  dapat melestarikan plasma nutfah jagung dan melestarikan makanan pokok masyarakat Nusa Tenggara Timur dan Kabupaten Timor Tengah Utara.

## METODE
Penelitian  ini  dilaksanakan  di  Laboratorium  Pendidikan  Biologi  Universitas Timor pada bulan September sampai November 2020. Penelitian dilakukan menggunakan
desain  Rancangan  Acak  Lengkap  (RAL) dengan  tiga  perlakuan  konsentrasi  PEG  yang diberikan secara bertahap yaitu konsentrasi PEG 0 gr/L, 5 gr/L, dan 15 gr/L. Eksplan yang digunakan  adalah  eksplan  dari  biji  jagung  putih  yang  ditumbuhkan  pada  media  basal Murashige&Skoog (MS) dengan penambahan PEG sesuai dengan perlakuan.
Penelitian dilakukan melalui 2 tahap yaitu inisiasi dan seleksi eksplan tanaman jagung. Tahapan inisiasi diawali dengan sterilisasi alat dan media dengan menggunakan autoklaf pada suhu  121º C selama 15 menit; sedangkan sterilisasi eksplan dimulai dengan pencucian eksplan pada air mengalir ± 10-15 menit dan dikeringkan dengan kertas saring. Eksplan  selanjutnya  direndam  dalam  alkohol  70%  selama  1  menit  dan  dicuci  dalam akuades  steril  dilanjutkan  dengan  perendaman  menggunakan  NaOCl  4%  selama  10 menit.  Eksplan  dicuci  berulang  (3-5  kali)  menggunakan  akudes  steril  dan  dikeringkan menggunakan  kertas  saring.  Perlakuan  sterilisasi  diulang  kembali  di  ruangan  steril menggunakan  laminar  atau  biosafety  cabinet  agar  eksplan  benar-benar  steril.  Eksplan steril  kemudian  ditanam  pada  media  basal  MS  dan  diamati  sampai  pertumbuhan  tunas awal selama 1-2 minggu. Tahapan seleksi dilakukan dengan memindahkan eksplan yang berukuran sama ke dalam media PEG secara bertahap dimulai dari PEG 0 gr/L. Setelah periode pertumbuhan tunas (1-2) minggu maka tanaman dipindahan ke media lanjutan PEG 5 gr/L dan PEG 15gr/L  dan diamati sampai terjadinya  penambahan pertumbuhan yang  mengindikasikan  tanaman  dapat  tumbuh  dan  beradaptasi  pada  media  yang diberikan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Seleksi  atau screening tanaman  merupakan  kegiatan  agronomi  yang  telah  ada sejak  manusia  mulai  membudidayakan  tanaman  dengan  tujuan  pemuliaan  tanaman. Seleksi in vitro merupakan salah satu cara penyaringan yang dianggap lebih efektif dan efiesien (Jesicca et a l., 2018). Pada penelitian ini seleksi in vitro dilakukan menggunakan PEG secara bertahap  dan diketahui bahwa PEG memberikan pengaruh bervariasi pada pertumbuhan tanaman jagung yang hasil selengkapnya seperti tampak pada tabel 1.
Tabel 1. Pengaruh PEG pada pertumbuhan tanaman
Perlakuan Panjang Akar (cm) Tinggi Tunas (cm) Biomassa Tanaman (gr) Media PEG 0 gr/ml 4,125  ±  0,507 b 1,475  ±  0,303 b 0,535  ±  0,182 b Media PEG   5 gr/ml  3,225  ±  0,448 b 2,625  ±  0,405 a 0,700  ±  0,209 b Media PEG 15 gr/ml  3,225  ±  0,448 b 2,625  ±  0,405 a 0,610  ±  0,195 b
Keterangan:  Angka yang diikuti huruf yang sama pada kolom yang sama menunjukkan hasil yang tidak berbeda nyata pada uji DMRT 5% (α = 0,05)
Berdasarkan  tabel  diatas  diketahui  bahwa  PEG  5  gr/L  dan  15  gr/L  berpengaruh nyata pada pertumbuhan tunas dan tidak berpengaruh pada biomassa dan panjang akar tanaman. Pada dua perlakuan ini atau seleksi tahap kedua dan ketiga, biomassa dan akar tanaman  tidak  mengalami  penambahan  pertumbuhan  (berat  dan  panjang)  secara signifikan  diduga  karena  adanya  penghambatan  pertumbuhan  yang  disebabkan  oleh perlakuan PEG. Menurut Kaswan (2009), kondisi selektif akibat penambahan PEG dalam media  dapat  bersifat  menghambat  pertumbuhan  dan  perkembangan  sel/jaringan  yang peka. Dengan seleksi secara bertahap, sel/jaringan varian yang toleran dapat berkembang normal  yang  sedangkan  bagian  yang  peka  akan  terhambat  dan  berhenti  mengalami
pertumbuhan  bahkan  akan  mengalami  kematian.  Kondisi  ini  juga  sesuai  dengan  hasil penelitian yang dilakukan dimana pada interval pengamatan satu minggu, eksplan dapat bertunas  dan  berkembang  ditandai  dengan  terbuka  koleoptil  sehingga  muncul  daun pertama  yang  menggulung  berwarna  hijau.  Namun  seiring  dengan  peningkatan konsentrasi  seleksi  PEG  hanya  pertumbuhan  tunas  yang  bertambah  tinggi  sedangkan bagian  tanaman  lain  mengalami  penghambatan  pertumbuhan.  Gambar  1  dibawah  ini menunjukkan  perbandingan  pertumbuhan  tunas  yang  diberikan  perlakuan  seleksi cekaman kekeringan menggunakan PEG secara bertahap.
Media PEG 0 gr/ml
Media PEG 5 gr/ml

## Media PEG 15 gr/ml
Gambar 1. Pengaruh Seleksi cekaman kekeringan menggunakan PEG pada pertumbuhan eksplan
tunas jagung putih (Zea mays L.)
PEG adalah senyawa kimia yang mampu meningkatkan tekanan osmotik pada akar tumbuhan  serta  menyebabkan  penurunan  potensial  air  serhingga  akan  mensimulasikan bahwa suatu tanaman sedang mengalami cekaman kekeringan. PEG dengan kisaran berat molekur  4000  -  6000  dapat  menciptakan  potensial  osmotik  setara  dengan  kondisi kapasitas tanah  dan  titik  kelembaban  kritis  sehingga eksplan memberikan  respon yang sama  dengan  tanaman  yang  mengalami  cekaman  di  lapangan  (Rahayu et  al .,  2005). Penggunaan PEG 6000 pada penelitian ini memberikan respon yang hampir sama pada tanaman dimana pada seleksi ketiga (PEG 15g/L), tanaman tidak dapat toleran terhadap kekeringan yang ditandai dengan beberapa plantlet yang mulai menguning dan berlubang serta  mengalami  perubahan  warna  dari  kekuningan  menjadi  kecoklatan  kemudian daunnya  melayu  hingga  akhirnya  mati  pada  akhir  periode  pengkulturan.  Pada  kondisi cekaman kekeringan, tanaman jagung putih mengalami kelayuan dan penggulungan daun yang merupakan gejala kritis tanaman dan defisit air dimana laju kehilangan air melalui tanspirasi lebih besar dibandingkan laju absorbsi air oleh akar (Banzinger, 2000).

## KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
1. Seleksi  cekaman  kekeringan  menggunakan  PEG  dapat  mempengaruhi pertumbuhan tunas tanaman jagung
2. Planlet tanaman jagung putih tidak mampu tumbuh pada konsentrasi seleksi PEG 15g/L

## Saran
Diperlukan  penelitian  lanjutan  untuk  mengindentifikasi  perubahan  fisiologis  dan ketahanan tanaman jagung putih pada cekaman kekeringan

## DAFTAR RUJUKAN
Badami, K., & Amzeri. A. (2009). Seleksi In Vitro untuk Toleransi Terhadap Kekeringan pada Jagung ( Zea mays L.) dengan Polyethylene Glycol (PEG). Agrovigor, 84.
Banzinger, M. a. (2000). Breeding for drought tolerance intropical maize - conventional approach and challenges to molecularapproaches, In Ribaut, J.-M and D. Poland (ed.s) Molecular  approaches  forthe  genetic  improvement  of  cereals  for  stable production  in  water  limitedenviroments .  Stategic  planning  workshop  held  at CIMMYT EL Batan, Mexico 21-25 June 1999 , 69-72.
Badan Pusat Statistik, Kabupaten. TTU. (2018). Kabupaten Timor Tengah Utara Dalam Rangka Timor Tengah Utara Regency in Figures. Kefamenanu: BPS Kabupaten Timor Tengah Utara.
Dinas  Pertanian.  (2019). Data  Produksi  Tanaman  Pangan  Di  Kabupaten  TTU . Kefamenanu.
George, E. F. dan P. Sherrington. (1984). Plant propagation by tissue culture. Hand Book and  Directory  of  Comereial  Laboratories .  Eastern  Press,  Reading,  Berks. England.
Hu,  C.  Y.  dan  P.  J.  Wang.  (1983). Meristem  Shoot  Tip  and  Bud  Cultures .  Di  dalam: Ammirato PV, Yamada Y, editor. Handbook of Plant Cell Culture : Techniques for Propagation and Breeding . Volume ke-1. Mc Millan Publ. Co. London.
Hussey ,G. and Stancey, N.J. (1981). In vitro propagation of potato ( Solanum tuberosum L) . Annals of Botany. 48 ; 787 – 796.
Jesicca,  Netty,  W.,  dan  Devianty.  (2018). Kultur  Jaringan .  Yogyakarta:  ANDI Yogyakarta.
Kramer, P. J. (1980). Drought, Stress and the Origin of Adaptation . In : Turner, N. C., and P. J. Kramer. Adaptation of plants Water and High Temperature Stress . John Willey and Sons, Inc. New York.
Mellor,  F.C.  and  Stance  Smith,R.  (1967). Eradication  of  virus  X,  thermotheraphy . Phytophathology, 57; 674-678.
Mexal,  J.  J.T  Fisher.,  Osteryoung,  J.,  and  Reid,  P.  C.  P.  (1975). Oxygen  Aviability  In Polyetylena  Glycol  Solution  And  Its  Complication  Plant  Water  Relation. Plant Physiol.
Mudmainah, S. (2017). Sintesis Selulosa-Poli Etilen Glikol (Peg) Dan Aplikasinya Dalam Sistem Pelepasan Obat Ibuprofen ., (hal. 11-13).
Nuning, A. S., Syafrudin., Sri, R. E. S. (2004). Fase Perkecambahan Dan Pertumbuhan Tanaman Jagung . Balai Penelitian Tanaman Serealia, Maros.
Purwono, D. R. (2005). Bertanaman Jagung Unggul . Penerbit Swaday Jakarta.
Rahayu,  E.  S.,  Guhardja,  E.,  Ilyas,  S.,  Sudarsono.  (2005). Polietilenena  glikol (PEG) dalam  media  in  vitro  menyebabkan  kondisi  cekaman  yang  menghambat  tunas kacang tanah ( Arachis hypogaea L.). Hayati (11): 39-48.
Rifqi,  A.  (2016,  Oktober  06).  Dipetik  Januari  23,  2020,  dari  Istilah  Kultur  Jaringan: http://id.scribd.com/document/326585567/ Pengertian - Eksplan - Adalah - Potongan .
Sammons, D. J., D. B. Peters and T. Hymowitz. (1980). Screening soybeans for tolerance to moisture stress : a field procedure. Filed Crops Res. 3:321-335.
Sinaga,  E.,  M.  S.  (2015,  april). Seleksi  Toleransi  Kekeringan  In  Vitro  terhadap  Enam Belas Aksesi Tanaman Terung ( Solanum melongena L.) dengan Polietilene Glikol (PEG). 21.
Tysara,  L.  (2020,  September  20). 10  Manfaat  Jagung  Rebus  Untuk  Kesehatan  yang Jarang  Diketahui .  Retrieved  from http://m.liputan6.com/hot/read/4359555/10- manfaat-jagung-rebus-untuk-kesehatan-yang-jarang-diketahui .