Skripsi BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) 2.1.1 Klasifikasi Cabai Rawit Berikut ini merupakan klasifikasi tanaman cabai rawit menurut Simpson (2006) dan van Steenis (2008). Kingdom : Plantae Divisio : Magnoliophyta Classis : Magnoliopsida Ordo : Solanales Familia : Solanaceae Genus : Capsicum Species : Capsicum frutescens L. 2.1.2 Morfologi Cabai Rawit Tanaman cabai termasuk tanaman suku terung-terungan (Solanaceae), berbentuk perdu, dan tergolong tanaman semusim. Tanaman cabai berasal dari Amerika Selatan, dan telah lama dibudidayakan untuk keperluan bumbu masak oleh orang Indian (Tjahjadi, 1991). Tanaman ini mempunyai banyak cabang, dan dari setiap cabang akan tumbuh bunga dan buah. Tanaman cabai dapat beradaptasi dengan baik pada tanah berpasir, tanah liat, atau tanah liat berpasir. Tanaman ini dapat bertoleransi pada tanah asam maupun basa pada rentang pH 4-8 (Tjahjadi, 1991). 8 Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 9 Akar tanaman cabai rawit merupakan akar tunggang. Ujung akar tanaman cabai dapat menembus tanah sedalam 30-40 cm. Batangnya tegak, tingginya 50- 90 cm, dan berkayu. Daunnya berbentuk bulat telur sampai lonjong dengan ujung meruncing, pertulangan daun menyirip, dan berwarna hijau (Gambar 2.1). Panjang daun 5-9,5 cm, lebarnya 1,5-5,5 cm (Hanafi, 2010). Bunga pada tanaman cabai rawit merupakan bunga tunggal, keluar dari ketiak daun. Panjang bunga 1-1,5 cm, lebarnya sekitar 0,5 cm. Mahkota bunga berwarna putih atau putih kehijauan (Gambar 2.2). Buah cabai rawit merupakan buah buni (semua bagian buah dapat dimakan), tegak, kadang merunduk, berbentuk bulat telur memanjang, lurus atau bengkok, ujung meruncing, panjang 1-3 cm dan lebar 2,5-12 mm, bertangkai panjang, dan rasanya pedas. Buah muda berwarna hijau, putih, atau putih kehijauan dan jika sudah masak akan berwarna merah terang (Gambar 2.3). Bijinya banyak, berbentuk bulat pipih dengan ukuran 2-2,5 mm, berwarna kuning (Hanafi, 2010). a b c Gambar 2.1 Habitus tanaman cabai rawit,a: buah, b: daun, c: batang, bar: 5 cm. Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 10 a b c Gambar 2.2 Bunga cabai rawit,a: mahkota bunga; b:antera; c: tangkai bunga, bar:1 cm Gambar 2.3 Buah cabai rawit,a: buah muda; b: buah yang sudah tua, bar:1cm 2.1.3 Kandungan dan Manfaat Cabai Rawit Cabai rawit mempunyai multiguna dalam kehidupan sehari-hari, antara lain digunakan sebagai bahan dalam pembuatan makanan. Cabai rawit mengandung zat capsicin, minyak atsiri capsitol, dan bioflavonoid serta nutrisi (gizi) yang cukup tinggi. Kandungan gizi cabai rawit disajikan dalam tabel 2.1. Tabel 2.1. Kandungan zat gizi tiap 100 gram buah cabai rawit segar dan kering No. Komposisi Zat Gizi Kandungan Gizi Segar Kering Kalori (kal) 1 Protein (g) 2 Lemak (g) 3 Karbohidrat (g) 4 Kalsium (g) 5 Fosfor (mg) 6 Vitamin A (SI) 7 Zat besi (mg) 8 Vitamin B1 (mg) 9 Vitamin C (mg) 10 Air (g) 11 12 Bagian yang dapat dimakan (Bdd, %) Sumber: Anonim & Setiadi dalam Rukmana (2006). 103.00 4.70 2.40 19.90 45.00 85.00 11,050.00 2.50 0.08 70.00 71.20 90.00 15.00 11.00 33.00 150.00 - 1,000.00 9.00 0.50 10.00 8.00 - Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 11 Kandungan zat capsicin menyebabkan rasa pedas pada makanan. Zat ini juga berguna untuk mempertajam lidah burung ocehan dan tampilan burung hias serta memacu ayam bertelur. Minyak atsiri capsitol dapat dimanfaatkan sebagai pengganti minyak kayu putih untuk mengurangi pegal, sesak napas, gatal, dan juga rematik. Kandungan bioflavonoid berguna untuk menyembuhkan radang akibat udara dingin dan meringankan penyakit polio (Rukmana, 2006). Cabai rawit kaya akan vitamin A dan mineral yang sangat berguna bagi kesehatan tubuh. Cabai rawit juga mulai dibutuhkan dalam berbagai industri, misalnya industri obat, kosmetik, zat warna, pencampur minuman, oleoresin, dan lain-lain (Rukmana, 2006). 2.1.4 Budi daya Tanaman Cabai Rawit Teknik budi daya cabai secara intensif untuk meningkatkan produksi, diantaranya penggunaan benih unggul, pemilihan lokasi, persiapan lahan, penerapan teknologi mulsa plastik hitam perak (MPHP), pemupukan berimbang, pengendalian hama dan penyakit, panen dan penanganan pascapanen, serta cara lain yang khas, seperti pemasangan turus dan perempelan tunas air (Harpenas & Dermawan, 2011). Cabai rawit memiliki beberapa varietas unggul, diantaranya Bara, Pelita F1, Taruna, Dewata F1, dan Juwita F1. Varietas Bara dapat ditanam di dataran rendah sampai dataran tinggi. Tanamannya rimbun, produktivitasnya tinggi, dan tahan layu bakteri. Varietas Pelita F1 memiliki produktivitas yang tinggi (1,5 kali produksi Bara), umur produksinya panjang, dan tahan layu bakteri. Varietas Taruna memiliki produktivitas tinggi dan umur produksi yang panjang. Varietas Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 12 Dewata F1 memiliki produktivitas yang tinggi, tahan layu bakteri, dan dapat digunakan sebagai tanaman hias. Varietas Juwita F1 memiliki produktivitas yang tinggi, tahan layu bakteri, dan dapat digunakan sebagai tanaman hias (Harpenas & Dermawan, 2011). Pemilihan lokasi memegang peranan penting dalam keberhasilan usaha agribisnis cabai. Cabai dapat ditanam pada dataran rendah hingga daerah ketinggian 1.300 meter diatas permukaan air laut. Cabai membutuhkan iklim yang tidak terlalu dingin dan tidak pula terlalu lembab. Cabai dapat beradatasi dengan baik pada temperatur 25-30oC dan untuk pembentukan buah pada kisaran 16- 23oC. Tanaman cabai dapat ditanam pada tanah sawah maupun tegalan. Untuk mendapatkan kuantitas dan kualitas hasil yang tinggi, cabai menghendaki tanah yang subur, gembur, kaya bahan organik, dan tidak mudah becek (menggenang). Kisaran pH tanah yang ideal untuk budi daya cabai adalah 6,5-6,8 (Harpenas & Dermawan, 2011). Persiapan lahan harus didahulukan sebelum penyiapan benih atau pembibitan agar tanah benar-benar matang dan siap ditanami. Jika pembibitan didahulukan, penyiapan lahan akan terburu-buru sehingga lahan belum matang benar. Akibatnya adalah bibit terlanjur tua karena terlambat ditanam di lahan. Hal ini menyebabkan pertumbuhan kurang optimal dan hasil produksi menjadi rendah. Persiapan lahan meliputi pembersihan, pembajakan tanah, pembuatan parit, dan pemupukan (Harpenas & Dermawan, 2011). Pada tanah dengan pH asam, bersamaan dengan pemberian pupuk kandang perlu ditambahkan kapur pertanian (Soekanda, 2011). Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 13 Saat ini bertanam cabai hibrida diarahkan pada penanaman menggunakan sistem Mulsa Plastik Hitam Perak (MPHP). Dengan sistem MPHP, biaya untuk pemeliharaan gulma menjadi sangat rendah. Hal ini disebabkan MPHP mampu menekan pertumbuhan gulma sehingga petani tidak perlu menambah biaya pemeliharaan, seperti tenaga kerja dan biaya pestisida (Soekanda, 2011). Penyiraman (pengairan) perlu dilakukan secara rutin pada fase awal pertumbuhan tanaman cabai dan saat adaptasi setelah penanaman. Penyiraman sebaiknya dilakukan pagi atau sore hari. Penyiraman berlebihan pada musim hujan dapat menyebabkan busuk pada akar tanaman dan memancing serangan cendawan akibat kelembaban yang terlalu tinggi (Harpenas & Dermawan, 2011). Pemasangan ajir (turus) digunakan untuk menopang tanaman cabai apabila tanaman sudah cukup besar dan tidak mampu menopang tubuh dan buahnya yang banyak. Ajir dapat berupa tali yang cukup kuat atau bilah bambu. Umumnya pemasangan ajir dilakukan sekitar 4 minggu setelah pindah tanam untuk mencegah kerusakan akar akibat pemasangan ajir (Soekanda, 2011). Perempelan (pembuangan) tunas samping perlu dilakukan apabila tunasnya terlalu banyak. Tunas tersebut biasanya muncul di ketiak daun atau di percabangan. Tunas ini tidak produktif dan mengganggu pertumbuhan tanaman cabai. Tanaman yang dirempel akan memperlihatkan pertumbuhan yang kokoh dan sehat (Soekanda, 2011). Salah satu faktor penghambat peningkatan produksi cabai adalah adanya serangan hama dan penyakit yang fatal. Kehilangan hasil produksi cabai karena serangan penyakit busuk buah, bercak daun, dan cendawan tepung berkisar 5- Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 14 30%. Strategi pengendalian hama dan penyakit pada tanaman cabai dianjurkan menggunakan penerapan pengendalian secara terpadu. Pengendalian hama dan Penyakit secara Terpadu (PHPT) ini mencakup pengendalian kultur teknik, hayati (biologi), varietas yang tahan (resisten), fisik dan mekanik, dan cara kimiawi (Harpenas & Dermawan, 2011). 2.2 Antera Antera cabai rawit berwarna putih kekuningan, berbentuk memanjang. Pada perkembangan selanjutnya antera berwarna ungu dimulai dari ujung atas antera (Gambar 2.4). a d b c Gambar 2.4 Morfologi antera cabai rawit pada berbagai tahap perkembangan,a: antera; b: dasar bunga; c: tangkai bunga; d: putik, bar: 5 mm (Bashaar, 2008). Ukuran antara sepal dan petal dapat dijadikan indikator tahap perkembangan mikrospora; panjang sepal saat sama dengan petal merupakan penanda morfologi tahap uninukeat akhir pada tahap perkembangan mikrospora yang paling responsif pada kultur antera (Sibi et al., 1979). Namun, hubungan ini mungkin tidak sama untuk semua genotip atau untuk genotip yang sama pada kondisi lingkungan yang berbeda (Chambonnet dalam Jain et al., 1996). Warna ungu pada antera merupakan karakter morfologi yang paling penting untuk mengidentifikasi dan menyeleksi tahap perkembangan mikrospora Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 15 yang layak yang mengandung lebih dari 60% tahap uninukleat akhir (Supena, 2004). Pada Capsicum, ketika petal sedikit lebih panjang daripada sepal (Gambar 2.5) merupakan indikasi munculnya warna ungu pada ujung antera. Pada saat itu proporsi tahap uninukleat akhir cukup tinggi. Warna ungu pada antera (5-25% dari panjang antera; Gambar 2.6) merupakan indikator yang paling efektif untuk menyeleksi antera yang akan dikultur (Supena, 2004; Bashaar, 2008). s p Gambar 2.5 Kuncup bunga saat petal lebih panjang sedikit daripada sepal (s), bar: 0,5 cm. (p) Gambar 2.6 Antera yang berwarna hijau kekuningan dengan warna ungu pada bagian ujungnya (tanda panah); bar: 0,1 cm . Antera tersusun atas satu atau beberapa mikrosporangia yang dihubungkan oleh jaringan penghubung (anther connective). Pada mikrosporangianya terjadi mikrosporogenesis dan pembentukan serta pematangan serbuk sari. Dinding mikrosporangium terdiri atas lapisan epidermis, endotesium (endothecium), lapisan tengah (middle layer), dan tapetum (Gambar 2.7). Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 16 Gambar 2.7 Penampang melintang antera secara skematis (Anonimus, 2010) 2.3. Mikrosporogenesis dan Mikrogametogenesis Proses terbentuknya mikrospora dalam mikrosporangia pada antera disebut dengan mikrosporogenesis. Terbentuknya mikrospora ditandai dengan perubahan- perubahan yang terjadi pada antera. Antera mempunyai bentuk sel-sel yang hampir sama pada waktu masih muda, kecuali sel-sel epidermis. Pada keempat sudut antera kemudian mulai terbentuk ruang sari (inculamentum) yang mempunyai banyak sekali sel yang disebut dengan mikrospora atau pollen (Raven et al., 1992). Pada awalnya, antera terdiri atas massa sel meristematik yang belum terdiferensiasi dan dilapisi oleh epidermis. Selanjutnya terjadi diferensiasi dan antera menjadi terdiri atas empat lobus. Pada lobus bagian hipodermal terdapat sel arkesporium yaitu sel yang ukurannya besar, sitoplasma pekat, dan inti yang jelas. Arkesporium membelah secara periklinal menghasilkan sel sporogen primer (bagian dalam) dan sel parietal primer (bagian luar). Sel parietal primer membelah periklinal dan antiklinal membentuk 2-5 lapis dinding yang konsentris yang Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 17 merupakan dinding antera dan tapetum. Sel sporogen primer dapat berfungsi langsung sebagai mikrosporosit atau melakukan pembelahan mitosis untuk menghasilkan sel sporogen sekunder yang berfungsi sebagai sel induk mikrospora (mikrosporosit). Mikrosporosit membelah meiosis menghasilkan mikrospora tetrad. Setiap mikrospora berkembang menjadi pollen (Raghavan, 1997). Selama mikrogametogenesis, inti pollen membelah menghasilkan inti vegetatif dan inti generatif, sel vegetatif lebih besar daripada sel generatif. Inti sel generatif membelah secara mitosis menghasilkan dua sel sperma. Sel generatif memiliki bentuk yang berubah-ubah selama perkembangan butir pollen. Bentuk memanjang inti generatif akan memudahkan perpindahan inti tersebut ke dalam tabung pollen. Pada beberapa tanaman, sel generatif membelah menjadi dua sel sperma, tetapi pada sebagian besar Angiospermae, pembelahan ini ditunda sampai tabung pollen terbentuk (Gambar 2.8) (Raghavan, 1997). Gambar 2.8 Diagram representatif perkembangan mikrospora dan gametogenesis jantan diawali dengan sel arkesporium (Tanaka, 1993). Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 18 Pollen yang masih muda atau mikrospora yang terkandung dalam antera dapat secara langsung beregenerasi membentuk embrio atau membentuk kalus yang selanjutnya dapat diinduksi untuk bergenerasi menjadi tanaman dengan pengaruh zat pengatur tumbuh yang terkandung dalam media tanam (Bhojwani &Razdan, 1996). Perkembangan mikrospora pada Capsicum frutescens L. berdasarkan penelitian Lengel (1960) secara lengkap dapat dilihat pada gambar 2.9. Gambar 2.9 Perkembangan mikrospora pada Capsicum frutescens L. (Lengel, 1960). 1.Sel induk mikrospora (mendekati ×350), 2. Pembelahan meiosis pertama sel induk mikrospora (mendekati ×890), 3. Sel anakan yang mengikuti pembelahan meiosis pertama dari sel induk mikrospora (mendekati ×410), 4. Pembelahan meiosis kedua pada sel induk mikrospora (mendekati ×710), 5 Mikrospora tetrad (mendekati ×830), 6 Pemisahan mikrospora tetrad (mendekati ×790), 7. Mikrospora setelah perkembangan eksin (mendekati ×770), 8. Eksin pada mikrospora (mendekati ×470), 9. Mikrospora sebelum pembelahan inti (mendekati ×770), 10. Serbuk pollen binukleat (mendekati ×770), 11. Serbuk pollen trinukleat (mendekati ×750) Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 19 2.4 Kultur Antera Dalam program pemuliaan suatu tanaman umumnya memerlukan beberapa tahun untuk merakit suatu varietas baru. Prosesnya dimulai dengan penyerbukan silang untuk mengkombinasikan sifat-sifat tetua yang diinginkan. Keturunan dari generasi pertama (F1) bersifat heterozigot. Segregasi akan terjadi setelah reproduksi F1. Segregasi adalah pemisahan kromosom dan gen-gen yang homolog dari tetua yang berbeda pada saat proses meiosis, dan menghasilkan populasi F2 yang secara genetis bervariasi. Pada tanaman yang menyerbuk sendiri (self- pollinating), seperti tanaman padi, keturunan selanjutnya akan lebih bersifat homozigot karena heterozigositasnya akan menurun separuh pada tiap generasi. Pada generasi ke-5, tanaman mendekati 97% homozigot (Tamiang, 2010). Tanaman haploid berkembang dari kultur antera baik secara langsung maupun tidak langsung melalui fase kalus. Androgenesis langsung menirukan embriogenesis zygotic, namun baik suspensor maupun endosperm tidak diperlukan. Pada tahap perkembangan embrio globular, sebagian besar embrio dikeluarkan dari dinding sel pollen (exine). Kemudian embrio terus berkembang, dan setelah 4 sampai 8 minggu, kotiledon membuka dan planlet muncul dari antera. Androgenesis langsung umumnya ditemukan pada tembakau (Solanaceae) dan mustard (Brassicaceae) (Reed, 2005). Selama androgenesis tidak langsung, pola awal pembelahan sel mirip dengan embriogenesis zygotic dan jalur androgenik langsung. Setelah tahap globular, terjadi pembelahan tidak teratur dan asimetris dan kemudian terbentuk kalus. Kalus ini kemudian mengalami organogenesis untuk memperoleh tanaman Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 20 haploid. Tanaman yang mengalami androgenesis tidak langsung antara lain tanaman sereal (Reed, 2005). Dengan perkembangan prosedur androgenesis secara in vitro, jelas bahwa tanaman haploid dan haploid ganda dapat diproduksi dengan metode lain selain dengan kultur antera. Misalnya, androgenesis dapat juga diinduksi melalui kultur langsung dari mikrospora yang diisolasi (Reinert et al., 1975) atau secara pasif dengan mikrospora sebar dari kultur antera pada media liquid (Ziauddin et al., 1990). Tanaman haploid ganda memiliki beberapa kelebihan dan memiliki nilai penting dalam pemuliaan tanaman riset pokok pada tanaman pangan (Ferrie et al., 1994; Palmer & Keller, 1999). Tanaman haploid ganda umumnya digunakan sebagai parental pada program pemuliaan varietas hibrida F1. Haploid ganda juga bermanfaat dalam proses seleksi, khususnya untuk karakter poligenik, karena rasio genetik menjadi lebih sederhana dan beberapa tanaman dapat diperiksa untuk menemukan genotip khusus. Lebih lanjut lagi, tanaman haploid ganda berguna dalam studi yang berkaitan dengan sifat resesif, karena efek dominan tidak menutupi fenotip resesif tanaman. Tanaman haploid menyediakan sistem yang penting untuk mempelajari mutasi dan seleksi (Reinert et al., 1975; Bajaj, 1983; Palmer & Keller, 1999). Kultur antera adalah kultur aseptik antera untuk memproduksi kalus atau tanaman haploid dari mikrospora. Kultur antera merupakan suatu metode untuk memproduksi galur-galur yang homozigot dengan waktu yang relatif lebih cepat dibandingkan dengan metode konvensional yang memerlukan beberapa generasi. Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 21 Tanaman haploid ganda (double haploid atau dihaploid) yang dihasilkan melalui kultur antera bersifat homozigot dan murni. Penggunaan tanaman haploid ganda dalam pemuliaan akan lebih efisien dalam mengidentifikasi genotip-genotip superior karena tanaman tersebut akan mengekspresikan semua sifat-sifatnya (Tamiang, 2010). Tanaman haploid bersifat steril artinya tidak menghasilkan biji. Akan tetapi kromosomnya sering terjadi mengalami duplikasi secara spontan pada kultur antera yang melalui tahap kalus sehingga menghasilkan tanaman haploid ganda yang bersifat fertil. Dari pengalaman, tanaman haploid dapat dikenali perbedaannya dari tanaman diploid terutama pada saat tanaman tersebut sudah dipelihara dalam rumah kaca. Perbedaannya antara lain pada tinggi tanaman, warna, ukuran daun dan perkembangan akar (Tamiang, 2010). Untuk meningkatkan peluang mendapatkan tanaman dihaploid sering digunakan senyawa kimia colchicine yang sifatnya dapat menginduksi poliploidi terutama apabila proses androgenesisnya terjadi secara langsung. Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi keberhasilan kultur antera adalah (A) genotip tanaman dimana antera berasal; (B) komposisi media kultur; (C) kondisi tanaman donor; (D) tahap perkembangan dari pollen; (E) pra perlakuan suhu (shock thermal) dari antera (Tamiang, 2010). Menurut Datta (2005), Reed (2005), dan Tamiang (2010) ada beberapa faktor yang mempengaruhi androgenesis secara in vitro. Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 22 A. Genotip tanaman donor Pemilihan bahan awal atau sumber eksplan untuk kultur antera merupakan bagian yang sangat penting. Genotip dari sumber bahan antera memegang peranan penting dalam menentukan berhasil atau tidaknya kultur antera. Tidak terlalu banyak jenis tanaman yang mempunyai kemampuan untuk memproduksi tanaman haploid melalui kultur antera, bahkan di dalam spesies yang sama pun kemampuannya dapat berbeda. Sebagai contoh, beberapa kultivar tanaman jagung (Zea mays L.) sama sekali tidak responsif dalam kultur antera, sementara pada beberapa kultivar lain dapat dihasilkan. Bahkan untuk spesies tanaman model, seperti tembakau, beberapa genotip lebih responsif dibandingkan genotip yang lain. Karena pengaruh genotip tersebut maka penting untuk diperhatikan diversitas genetik tanaman apabila mengembangkan protokol untuk memproduksi tanaman haploid melalui kultur antera (Reed, 2005). B. Komposisi media kultur Androgenesis dapat diinduksi pada media sederhana seperti yang dikembangkan oleh Nitsch & Nitsch (1969) untuk pollen tanaman tembakau dan beberapa spesies lainnya. Akan tetapi untuk sebagian besar spesies, media yang umum digunakan adalah MS (Murashige & Skoog, 1962) dan N6 (Chu, 1978) atau variasi kedua media tersebut. Dalam beberapa hal media perlu diperkaya dengan senyawa organik komplek seperti ekstrak kentang, air kelapa dan casein hidrolisat (Tamiang, 2010). Menurut Reed (2005), pada sebagian besar spesies, sukrosa yang digunakan dalam media antara 2-3% sementara untuk beberapa spesies lain Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 23 khususnya tanaman serealia responnya lebih baik apabila konsentrasi gulanya lebih tinggi (hingga 15%). Pada beberapa spesies lain, penggunaan sumber karbohidrat seperti ribosa, maltosa dan glukosa mempunyai pengaruh yang lebih baik dibanding dengan sukrosa. Media kultur double-layer untuk kultur antera cabai yang dikembangkan oleh Morrison et al. (1986) merupakan alternatif yang baik untuk regenerasi tanaman haploid. Pada media dua lapis ini bagian bawah merupakan media padat sedangkan bagian atas cair. Salah satu komponen penyusun media adalah zat pengatur tumbuh. Supena (2004) telah melakukan penelitian tentang kultur sebar mikrospora pada Capsicum annuum dan menemukan bahwa penambahan zat pengatur tumbuh selama periode yang tepat dapat meningkatkan embriogenesis awal dan kualitas embrio. Pada beberapa spesies, seperti tembakau, penambahan zat pengatur tumbuh pada media kultur antera tidak diperlukan. Akan tetapi untuk sebagian besar spesies diperlukan auksin dalam media dengan konsentrasi rendah. Sitokinin yang dikombinasikan dengan auksin kadang-kadang diperlukan terutama untuk spesies yang memerlukan fase kalus sebelum dihasilkan tanaman haploid. C. Kondisi tanaman donor Umur dan kondisi fisiologis tanaman donor sering mempengaruhi keberhasilan kultur antera. Pada sebagian besar spesies, respon yang paling baik berasal dari bunga (atau kelompok bunga) pertama yang dihasilkan oleh tanaman. Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 24 Sebagaimana umumnya antera yang dikulturkan harus berasal dari bunga yang masih kuncup (Tamiang, 2010). Berbagai faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman donor juga mempengaruhi tanaman haploid yang dihasilkan. Pada beberapa spesies, intensitas cahaya, lama penyinaran dan suhu diketahui mempengaruhi jumlah tanaman haploid yang dihasilkan. Kondisi pertumbuhan optimum yang spesifik berbeda antara tanaman yang satu dengan yang lainnya. Secara umum hasil terbaik akan diperoleh dari tanaman yang pertumbuhannya sehat dan vigor (Tamiang, 2010). D. Tahap perkembangan mikrospora Faktor yang sangat kritis yang mempengaruhi produksi tanaman haploid dari kultur antera adalah tahap perkembangan mikrospora. Pada sebagian besar jenis tanaman, antera hanya responsif selama fase uninukleat dari perkembangan pollen. Sebaliknya, pada tanaman tembakau respon optimum ditemukan pada beberapa saat sebelum, selama dan sesudah fase mitosis pertama dari pollen (akhir fase uninukleat hingga awal binukleat dari mikrospora) (Datta, 2005). E. Pra perlakuan Pada beberapa spesies tanaman, produktivitas kultur anteranya dipengaruhi oleh perlakuan pemberian suhu pada kuncup bunga sebelum proses sterilisasi dan isolasi antera. Produktivitas tanaman haploid tembakau yang dihasilkan sering meningkat dengan perlakuan penyimpanan kuncup bunga pada suhu 7-8oC selama 12 hari (Sunderland and Robert, 1979). Untuk jenis tanaman lain, penyimpanan dapat dilakukan pada suhu antara 4-10oC selama 3 hari sampai dengan 3 minggu. Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 25 Umumnya penyimpanan pada suhu yang lebih rendah memerlukan waktu yang lebih pendek dan sebaliknya. Perlakuan suhu pra inkubasi pada tanaman tertentu, seperti Brassica campestris L., dengan cara menyimpan biakan pada suhu 35oC selama 1-3 hari sebelum diinkubasi pada suhu 25oC, diketahui dapat meningkatkan keberhasilan kultur antera (Keller & Amstrong, 1979). Pada kultur sebar mikrospora C. annuum praperlakuan paling baik menggunakan suhu 4oC selama satu hari (Supena, 2004). Salah satu faktor yang sangat mempengaruhi keberhasilan induksi androgenesis melalui kultur antera ataupun isolasi mikrospora adalah penggunaan stadia perkembangan mikrospora yang tepat. Untuk cabai, stadia kuncup bunga atau antera yang tepat adalah yang mengandung lebih dari 50 % mikrosporanya berada pada tahap uninukleat akhir (Supena et al., 2006). Ciri morfologi sebagai penanda stadia mikrospora dengan populasi uninukleat akhir lebih dari 50 % pada beberapa genotip cabai (Capsicum spp.) adalah ketika antera berwarna hijau kekuningan dengan warna ungu pada bagian ujungnya yang terdapat pada kuncup bunga saat daun mahkotanya sedikit lebih panjang dari daun kelopaknya (Bashaar, 2008). 2.5 Zat Pengatur Tumbuh Hormon tumbuhan (phytohormones) secara fisiologi adalah penyampai pesan antar sel yang dibutuhkan untuk mengontrol seluruh daur hidup tumbuhan, diantaranya perkecambahan, perakaran, pertumbuhan, pembungaan dan pembuahan.Sebagai tambahan, hormon tumbuhan dihasilkan sebagai respon terhadap berbagai faktor lingkungan kelebihan nutrisi, kondisi kekeringan, Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 26 cahaya, suhu dan stress baik secara kimia maupun fisik. Oleh karena itu ketersediaan hormon sangat dipengaruhi oleh musim dan lingkungan. Pemahaman terhadap fitohormon pada masa kini telah membantu peningkatan hasil pertanian dengan ditemukannya berbagai macam zat sintetis yang memiliki pengaruh yang sama dengan fitohormon alami (Setiawan, 2002). Ada lima kelompok hormon tumbuhan yaitu auksin, sitokinin, giberelin, asam absisat, etilen. 1. Auksin Auksin sebagai salah satu hormon tumbuh bagi tanaman mempunyai peranan terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Dilihat dari segi fisiologi, hormon tumbuh ini berpengaruh terhadap : a. Pengembangan sel Dari hasil studi tentang pengaruh auksin terhadap perkembangan sel, menunjukan bahwa terdapat indikasi yaitu auksin dapat menaikan tekanan osmotik, meningkatkan permeabilitas sel terhadap air, menyebabkan pengurangan tekanan pada dinding sel, meningkatkan sintesis protein, meningkatkan plastisitas dan pengembangan dinding sel. Dalam hubungannya dengan permeabilitas sel, kehadiran auksin meningkatkan difusi masuknya air ke dalam sel (Setiawan, 2002). b. Fototropisme Perbedaan rangsangan (respon) tanaman terhadap penyinaran dinamakan phototropisme. Terjadinya fototropisme ini disebabkan karena tidak samanya penyebaran auksin di bagian tanaman yang tidak tersinari dengan bagian tanaman Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 27 yang tersinari. Pada bagian tanaman yang tidak tersinari konsentrasi auksinnya lebih tinggi dibanding dengan bagian tanaman yang tersinari (Santoso, 2004). c. Geotropisme Geotropisme adalah pengaruh gravitasi bumi terhadap pertumbuhan organ tanaman. Keadaan auksin dalam proses geotropisme ini, apabila suatu tanaman diletakan secara horizontal, maka akumulasi auksin akan berada di bagian bawah. Hal ini menunjukan adanya transportasi auksin ke arah bawah sebagai akibat dari pengaruh geotropisme (Santoso, 2004). d. Dominasi apikal Di dalam pola pertumbuhan tanaman, pertumbuhan ujung batang yang dilengkapi dengan daun muda apabila mengalami hambatan, maka pertumbuhan tunas akan tumbuh ke arah samping yang dikenal dengan "tunas lateral" misalnya saja terjadi pemotongan pada ujung batang (pucuk), maka akan tumbuh tunas pada ketiak daun. Fenomena ini dinamakan penghambatan dominansi apikal. Hubungan antara auksin dengan dominansi apikal pada suatu tanaman telah dibuktikan oleh Thimann dan Skoog (1934). Dalam eksperimennya, pucuk tanaman kacang (apical bud) dibuang, sebagai akibat perlakuan tersebut menyebabkan tumbuhnya tunas di ketiak daun (Santoso, 2004). e. Pertumbuhan akar (root initiation) Dalam hubungannya dengan pertumbuhan akar, Luckwil (1956) telah melakukan suatu eksperimen dengan menggunakan zat kimia NAA (Naphthalene acetic acid), IAA (Indole acetid acid) dan IAN (Indole-3-acetonitrile) yang diberi perlakuan pada kecambah kacang. Dari hasil eksperimennya diperoleh petunjuk Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 28 bahwa ketiga jenis auksin ini mendorong pertumbuhan primordia akar (Setiawan, 2002). f. Absisi Absisi adalah suatu proses secara alami terjadinya pemisahan bagian/organ tanaman dari tanaman, seperti daun, bunga, buah atau batang. Pengaruh auksin terhadap absisi ditentukan oleh konsentrasi auksin itu sendiri. Konsentrasi auksin yang tinggi akan menghambat terjadinya absisi, sedangkan auksin dengan konsentrasi rendah akan mempercepat terjadinya absisi (Santoso, 2004). g. Senescence (penuaan) Auksin alami antara lain indole-3-asam asetat (IAA), 4-chloro-asam indoleasetis, asam fenilasetis (PAA), dan indole-3-asam butirik (IBA). Auksin buatan antara lain 1-asam nafthaleneasetis (NAA), 2,4-asam dichlorophenoxyasetis (2,4-D), dan lain-lain. Pada pertengahan 1930 ditemukan auksin indole-3-acetic acid (IAA). Beberapa auksin pada tumbuhan tingkat tinggi lainnya ditemukan kemudian. Namun, IAA sampai sejauh ini paling banyak ditemukan dan relevan secara fisiologi. Karena struktur IAA yang relatif sederhana, laborotorium pendidikan dan industri umumnya mampu mensintesis molekul dengan aktivitas auksin. Beberapa auksin digunakan sebagai herbisida dalam agrikultura dan hortikultura (Taiz & Zeiger, 2006). Kebanyakan auksin alami memiliki gugus indol. Auksin sintetik memiliki struktur kimia yang berbeda-beda (Gambar 2.10). Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 29 29 29 (d) (d) (d) Gambar 2.10 Struktur kimia auksin: (a) Indolebutyric acid (IBA) (b) Indoleacetic Gambar 2.10 Struktur kimia auksin: (a) Indolebutyric acid (IBA) (b) Indoleacetic Gambar 2.10 Struktur kimia auksin: (a) Indolebutyric acid (IBA) (b) Indoleacetic acid (IAA) (c) 1-napthaleneacetic acid (NAA) (d) Dichlorophenoxyacetic acid acid (IAA) (c) 1-napthaleneacetic acid (NAA) (d) Dichlorophenoxyacetic acid acid (IAA) (c) 1-napthaleneacetic acid (NAA) (d) Dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D). Lingkaran merah merupakan gugus indol (Taiz & Zeiger, 2006). (2,4-D). Lingkaran merah merupakan gugus indol (Taiz & Zeiger, 2006). (2,4-D). Lingkaran merah merupakan gugus indol (Taiz & Zeiger, 2006). 2. Sitokinin 2. Sitokinin 2. Sitokinin Sitokinin merupakan hormon tumbuhan turunan adenin berfungsi untuk Sitokinin merupakan hormon tumbuhan turunan adenin berfungsi untuk Sitokinin merupakan hormon tumbuhan turunan adenin berfungsi untuk merangsang pembelahan sel dan diferensiasi mitosis, disintesis pada ujung akar merangsang pembelahan sel dan diferensiasi mitosis, disintesis pada ujung akar merangsang pembelahan sel dan diferensiasi mitosis, disintesis pada ujung akar dan ditranslokasi melalui pembuluh xylem. Aplikasinya untuk merangsang dan ditranslokasi melalui pembuluh xylem. Aplikasinya untuk merangsang dan ditranslokasi melalui pembuluh xylem. Aplikasinya untuk merangsang tumbuhnya tunas pada kultur jaringan atau pada tanaman induk, namun sering tumbuhnya tunas pada kultur jaringan atau pada tanaman induk, namun sering tumbuhnya tunas pada kultur jaringan atau pada tanaman induk, namun sering tidak optimal untuk tanaman dewasa. tidak optimal untuk tanaman dewasa. tidak optimal untuk tanaman dewasa. Sitokinin merupakan senyawa dengan struktur menyerupai adenin yang Sitokinin merupakan senyawa dengan struktur menyerupai adenin yang Sitokinin merupakan senyawa dengan struktur menyerupai adenin yang merangsang pembelahan sel dan memiliki fungsi yang mirip dengan kinetin merangsang pembelahan sel dan memiliki fungsi yang mirip dengan kinetin merangsang pembelahan sel dan memiliki fungsi yang mirip dengan kinetin (KIN). Kinetin merupakan sitokinin pertama yang diisolasi dari sperma ikan (KIN). Kinetin merupakan sitokinin pertama yang diisolasi dari sperma ikan (KIN). Kinetin merupakan sitokinin pertama yang diisolasi dari sperma ikan haring pada tahun 1955 oleh Miller. Sitokinin umumnya digunakan dalam kultur haring pada tahun 1955 oleh Miller. Sitokinin umumnya digunakan dalam kultur haring pada tahun 1955 oleh Miller. Sitokinin umumnya digunakan dalam kultur sel tanaman pada rentang konsentrasi 0,1-10,0 mg/L. Ketika sitokinin diberikan sel tanaman pada rentang konsentrasi 0,1-10,0 mg/L. Ketika sitokinin diberikan sel tanaman pada rentang konsentrasi 0,1-10,0 mg/L. Ketika sitokinin diberikan dalam kinsentrasi tepat maka sitokinin mampu mengatur pembelahan sel, dalam kinsentrasi tepat maka sitokinin mampu mengatur pembelahan sel, dalam kinsentrasi tepat maka sitokinin mampu mengatur pembelahan sel, menstimulasi proliferasi tunas aksiler dan adventif, mengatur diferensiasi, menstimulasi proliferasi tunas aksiler dan adventif, mengatur diferensiasi, menstimulasi proliferasi tunas aksiler dan adventif, mengatur diferensiasi, mencegah pembentukan akar, mengaktivasi sintesis RNA, dan menstimulasi mencegah pembentukan akar, mengaktivasi sintesis RNA, dan menstimulasi mencegah pembentukan akar, mengaktivasi sintesis RNA, dan menstimulasi aktivitas protein dan enzim. Kinetin yang paling sering digunakan adalah kinetin aktivitas protein dan enzim. Kinetin yang paling sering digunakan adalah kinetin aktivitas protein dan enzim. Kinetin yang paling sering digunakan adalah kinetin (KIN) dan Benzyladenine (BA). Selain itu, beberapa kinetin dikenal sebagai (KIN) dan Benzyladenine (BA). Selain itu, beberapa kinetin dikenal sebagai (KIN) dan Benzyladenine (BA). Selain itu, beberapa kinetin dikenal sebagai thidiazuran (TDZ) atau urea (Mohamed, 2007). Bentuk dasar dari sitokinin adalah thidiazuran (TDZ) atau urea (Mohamed, 2007). Bentuk dasar dari sitokinin adalah thidiazuran (TDZ) atau urea (Mohamed, 2007). Bentuk dasar dari sitokinin adalah Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 30 adenin (6-amino purine). Adenin merupakan bentuk dasar yang menentukan terhadap aktifitas sitokinin. Di dalam senyawa sitokinin, panjang rantai dan hadirnya suatu ikatan rangkap(double bond) dalam rantai tersebut akan meningkatkan aktivitas zat pengatur tumbuh ini.Gambar 2.11 merupakan struktur kimia benzyladenin (BA) dan kinetin. Gambar 2.11 Struktur kimia sitokinin (a) Benzyladenine (BA) dan (b) kinetin. Panah merah merupakan ikatan rangkap (Taiz & Zeiger, 2006). Sitokinin berfungsi memacu pembelahan sel dan pembentukan organ, menunda penuaan, meningkatkan aktivitas wadah penampung hara, memacu perkembangan kuncup samping tumbuhan dikotil, dan memacu perkembangan kloroplas dan sintesis klorofil (Setiawan, 2002). 3. Interaksi auksin-sitokinin Skoog dan Miller (1957) menemukan bahwa pembentukan tunas dapat diinduksi dari kalus tembakau menggunakan kadar auksin rendah dan sitokinin tinggi dalam media pertumbuhan. Sejak penemuan ini, juga ada penemuan bahwa banyak aspek diferensiasi dan organogenesis selular dalam kultur jaringan dan organ dikendalikan oleh interaksi antara konsentrasi auksin dan sitokinin. Keseimbangan antara kedua zat pengatur tumbuh tersebut biasanya diperlukan Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA
Skripsi 31 untuk menginisiasi pertumbuhan atau diferensiasi dalam kultur jaringan (Gambar 2.12) (George et al., 2008). Gambar 2.12 Pengaruh interaksi konsentrasi auksin dan sitokinin (George et al., 2008). Tining Sulistyowati Kultur Antera Cabai Rawit (Capsicum frutescens L.) dengan Perlakuan Kombinasi Zat Pengatur Tumbuh Auksin dan BA