Induksi Mutasi Dengan Menggunakan Sinar Gamma Pada Varietas–Varietas Krisan
by Pamungkas
Radiasi ion telah dilaporkan oleh beberapa peneliti dapat digunakan untuk induksi mutasi somatik pada krisan. Di dalam penelitian ini perakitan varietas krisan tipe spray dari kultivar Sri Rejeki, Dewi Sartika, Chandra Kirana, Sakuntala dan Cat Eyes telah dilakukan menggunakan iradiasi sinar gamma. Stek berakar kultivar-kultivar krisan tersebut diiradiasi sinar gamma dengan dosis 0, 10, 15, 20, dan 25 Gy di P2IR Batan, Pasar jumat, Jakarta. Selanjutnya stek ditanam di rumah plastik Balai Penelitian Tanaman Hias pada tahun 2003. Iradiasi sinar gamma mengakibatkan penurunan daya hidup tanaman, tinggi tanaman, diameter batang, jumlah daun dan peningkatan/penurunan jumlah bunga pita dan bunga tabung serta abnormalitas bunga. Perubahan bentuk dan warna bunga terdeteksi pada tanaman yang diiradiasi dengan sinar gamma di atas 15 Gy. Daun Dewi Sartika yang diiradiasi 15 gy menjadi variegata. Sebanyak 5 mutan yang berubah bentuk bunga atau daunnya telah diperoleh dari hasil penelitian ini. Karakterisasi terhadap morfologi tanaman mutan berbeda nyata dibandingkan dengan aslinya.
Kata kunci : krisan, sinar gamma, mutasi
ABSTRACT. Sanjaya, L., Y. Supriyadi, R. Meilasari dan K. Yuniarto, 2004. Gamma Ray Induced Mutation in Chrysanthemum Varieties. Ionizing radiations have been used successessfully for the induction of somatic mutations in chrysanthemum by a number of researchers which have been mentioned in various publications. In this study the improvement of Chrysanthemum cv. Sri Rejeki, Dewi Sartika, Chandra Kirana, Sakuntala and Cat Eyes using gamma irradiation was carried out. Rooted cuttings of the cultivars were irradiated with 0, 10, 15, 20, and 25 Gy of gamma rays. Reduction in survival treated plants, plant height, stem diameter, leaf number, and increased/decreased ray and disk floret and flower abnormalities were observed after irradiation. Changes in flower shape and colour were detected in the dose above of 15 Gy. Variegated leaves were found on D. Sartika irradiated with 15 Gy. Five flower shape mutans have been isolated. Comparative morphological characterization of the mutans showed significantly different in some characters over those of their original cultivars.
Keywords : Chrysanthemum morifolium RAMAT, gamma rays, mutation
Krisan (Chrysanthemum morifolium Ramat) merupakan salah satu tanaman hias yang sangat populer di Indonesia. Beragam varietas krisan diperjual-belikan di pasar lokal dengan variasi bunga yang sangat luas. Tingginya permintaan pasar menuntut para pemulia untuk menghasilkan jenis-jenis baru sesuai preferensi pasar. Sejauh ini varietas baru diperoleh dari program pemuliaan konvensional melalui persilangan terprogram yang melibatkan tetua terpilih. Lima belas varietas novel telah dihasilkan dari program persilangan yang kini sedang dipersiapkan sistem pemasarannya. Dalam upaya mempercepat perolehan varietas-varietas unggul baru krisan perlu ditempuh penerapan teknik pemuliaan yang lebih efektif dengan menggunakan iradiasi sinar gamma (Datta dan Banerji, 1993).
Keefektivan teknik iradiasi sinar gamma untuk meningkatkan keragaman genetik krisan telah dibuktikan oleh beberapa orang peneliti. Banerji dan Datta (1992) menyatakan bahwa iradiasi sinar gamma dengan dosis 15, 20 dan 25 Gy menginduksi mutan somatik krisan cv. Java. Mutan tersebut memiliki perbedaan sitogenetik dan morfologi dibandingkan dengan cv. Java asli. Empat jenis mutan baru krisan juga diperoleh dari aplikasi iradiasi sinar gamma cv. Kalyani Mauve dengan dosis 25 Gy. Dari penelitian yang sama diperoleh hasil bahwa iradiasi sinar gamma menekan pertumbuhan vegetatif, merangsang abnormalitas pembentukan bunga dan menginduksi perubahan bentuk dan warna bunga (Datta dan Banerji, 1993). Datta (1987) menyatakan bahwa teknik mutasi iradiasi telah digunakan secara luas untuk perbaikan varietas tanaman hias yang diperbanyak secara vegetatif. Bahkan berbagai mutan tanaman hias, seperti Bougenvillea, Hibiscus, Acalypha dan Dahlia, telah dipasarkan secara luas kepada masyarakat sejak tahun 1973.
Di dalam penelitian ini dilakukan iradiasi sinar gamma pada lima varietas krisan dengan tujuan untuk mendapatkan mutan-mutan novel yang sesuai dengan preferensi konsumen dan meningkatkan keragaman genetik krisan dalam upaya memperkaya koleksi plasma nutfah. Adapun hipotesis yang diajukan ialah iradiasi sinar gamma pada dosis tertentu dapat menginduksi mutasi somatik pada varietas krisan.
Bahan dan Metode
Penelitian dilaksanakan di rumah plastik Balai Penelitian Tanaman Hias Segunung dan Pusat Penelitian Aplikasi Isotop dan Radiasi, BATAN – Pasar Jum’at Jakarta. Rancangan yang digunakan adalah acak kelompok pola faktorial dengan tiga ulangan. Faktor pertama adalah genotipe krisan, terdiri atas lima varietas, yaitu Sri rejeki, Dewi Sartika, Chandra Kirana, Sakuntala dan Cat Eyes. Sedang faktor kedua adalah iradiasi sinar gamma, tersusun dari lima tingkat dosis, yaitu 0 (kontrol), 10, 15, 20, dan 25 Gy. Bahan tanaman yang digunakan yaitu stek pucuk berakar (rooted cuttings). Stek pucuk tersebut diperoleh dari tanaman induk yang dipelihara dalam rumah kaca di bawah kondisi hari panjang (penyinaran 16 jam/hari). Stek pucuk diakarkan dalam media kuntan/sekam bakar. Waktu yang dibutuhkan untuk pengakaran stek pucuk adalah 11-14 hari. Iradiasi stek pucuk krisan dilakukan di laboratorium P2IR, BATAN-Jakarta. Stek pucuk diiradiasi sesuai dengan dosis yang telah ditentukan. Jumlah materi tanaman yang diiradiasi adalah 64 stek pucuk per perlakuan.
Setelah diiradiasi, stek pucuk langsung ditanam di rumah plastik Balithi – Segunung. Penanaman stek berakar pascairadiasi dilakukan di bedengan dengan ukuran 1 X 1 m persegi atau 64 tanaman / plot dengan jarak tanam adalah 12.5 X 12.5 cm. Tanah diolah dan dicampur dengan pupuk kandang 30 ton/ha dan humus bambu secukupnya. Pupuk Urea, TSP dan KCl masing-masing diberikan dengan dosis 200 kg/ha, 300 kg/ha dan 350 kg/ha. Pupuk Urea susulan diberikan kembali ketika tanaman berumur 1 bulan setelah tanam sebanyak 100 kg/ha. Sampai dengan 30 hari setelah tanam, pertanaman dipelihara di bawah kondisi hari panjang dengan penambahan cahaya buatan 70 lux/m2 selama 4 jam mulai pukul 22.00 sampai dengan 02.00. Nite break diberlakukan selama periode penambahan cahaya buatan dengan pola 7.5 menit terang dan 22.5 menit gelap dengan delapan siklus.
Seleksi mutan dilakukan ketika tanaman telah berbunga dengan cara mengamati segala penyimpangan morfologi dari seluruh tanaman, termasuk komponen vegetatif dan generatif. Tanaman atau bagian tanaman yang mengalami mutasi dipisahkan dari kelompok tanaman lainnya untuk dikultur secara in vitro.
Parameter yang diamati meliputi adalah (1) persentase stek yang bertahan hidup, (2) jumlah tunas aksiler tanaman, (3) lingkar batang dan jumlah daun, (4) keragaan daun dan bunga, dan (5) frekuensi terjadinya mutan (jumlah mutan dibagi dengan jumlah seluruh stek yang diiradiasi sinar gamma dikali 100%.
Hasil dan Pembahasan
Persentase Tanaman yang Bertahan Hidup.
Persentase tanaman yang hidup dari stek pucuk yang diiradiasi sampai dengan 4 minggu setelah tanam tidak berbeda nyata di antara varietas dan dosis iradiasi. Pada periode pengamatan 4 minggu setelah tanam lebih dari 94 % populasi tanaman masih mampu bertahan hidup. Populasi tanaman varietas Sakuntala dan Cat Eyes bertahan hidup 100%. Sementara populasi tanaman varietas Chandra Kirana menurun hingga 94%, namun secara statistik tidak berbeda nyata dengan varietas lainnya. Keragaman persentase tanaman hidup mulai terjadi pada minggu ke 6 setelah tanam. Di antara varietas yang diuji ditemukan perbedaan persentase hidup yang nyata. Pada pengamatan 10 minggu setelah tanam, persentase tanaman hidup yang tertinggi dijumpai pada Cat Eyes dan terendah Chandra Kirana. Aplikasi sinar gamma nyata menekan jumlah tanaman yang hidup. Makin tinggi dosis iradiasi, makin rendah persentase hidup tanaman. Pada 16 minggu setelah tanam terjadi penurunan persentase hidup tanaman, yaitu sekitar 39.0 – 77.0%. Persentase tanaman hidup nyata dipengaruhi oleh dosis iradiasi sinar gamma. Pada tingkat dosis radiasi tertinggi, persentase hidup tanaman menurun menjadi 25.63%. Kematian tanaman secara perlahan diduga berkait erat dengan gangguan fisiologi tanaman. Menurut Datta et al. (1994) perlakuan iradiasi menyebabkan gangguan pada sistem regulasi fotosintesis, sehingga terjadi penghambatan pertumbuhan tanaman. Pada dosis yang lebih tinggi terjadi kematian sel-sel meristematik di daerah titik tumbuh. Dengan demikian sel-sel tersebut gagal menjalankan fungi fisiologinya yang berakibat pada kematian seluruh tanaman (Nagatomi, 1996; Liang Qu, 1996). Namun tingkat ketahanan sel tanaman terhadap iradiasi sinar gamma beragam dengan kultivar. Hal ini dibuktikan dari hasil penelitian ini dimana varietas Cat Eyes ternyata lebih tahan terhadap iradiasi sinar gamma dibandingkan dengan varietas lainnya. Menurut Nagatomi et al. (1992) salah satu yang mempengaruhi ketahanan terhadap iradiasi gamma adalah kemampuan tanaman mengalihkan lintasan fisiologi manakala lintasan utama mengalami kerusakan akibat iradiasi ion.
Penentuan LD50. Berdasarkan data dalam Tabel 1 pada pengamatan minggu ke 16 dapat dihitung nilai LD50 yaitu pada dosis 17.5 Gy. Hasil penelitian Bussey (1979) menunjukkan bahwa induksi mutan planlet krisan dapat dilakukan dengan mengaplikasi sinar gamma pada tingkat LD50, yaitu di sekitar dosis 30 Gy. Hal serupa juga dikemukakan oleh Datta & Banerji (1993) bahwa mutasi gen krisan dapat diinduksi dengan mengaplikasikan sinar gamma dengan dosis 25 Gy. Berdasarkan fenomena ini nampak bahwa bahan tanaman yang akan diiradiasi sangat berperan dalam penentuan LD50. Dengan membandingkan hasil penelitian Bussey (1979) dan Datta & Banerji (1993) terhadap hasil penelitian ini, dapat dikatakan bahwa stek berakar cenderung lebih rentan terhadap iradiasi gamma dibandingkan planlet krisan.
Tabel 1. Persentase tanaman yang hidup dari stek yang diradiasi gamma /Percentage of surviving plant from iradiated cutting
Perlakuan/Treatments | Persentase Tanaman Yang Hidup dari Stek Yang diiradiasi / Percentage of Surviving Plants from Iradiated Cuttings |
| 4 MST | 10 MST | 16 MST |
Varietas/Cultivar | | | |
Sri Rejeki | 99.00 a | 94.00 b | 39.00 a |
Dewi Sartika | 97.00 a | 97.00 b | 45.00 a |
Chandra Kirana | 94.00 a | 82.00 a | 49.00 a |
Sakuntala | 100.00 a | 98.00 b | 60.00 bc |
Cat Eyes | 100.00 a | 100.00 b | 77.00 c |
Sinar Gamma / gamma rays (Gy) | | | |
0 | 100.00 a | 100.00 b | 100.00 c |
10 | 99.38 a | 97.50 ab | 89.38 c |
15 | 96.88 a | 94.38 ab | 64.75 b |
20 | 96.88 a | 86.88 a | 52.60 b |
25 | 92.69 a | 74.36 a | 25.63 a |
*) Angka rataan yang diikuti oleh huruf yang sama pada tiap kolom tidak berbeda nyata menurut uji DMRT pada 5% / Means followed by the same letters on each coloum were not significantly different according to DMRT 5%
Jumlah Tunas Aksiler Tanaman. Jumlah tunas aksiler tanaman pada 6, 9 dan 12 MST disajikan dalam Tabel 2. Hasil analisis statistik menunjukkan bahwa jumlah tunas aksiler pada tiap minggu pengamatan berbeda nyata antar varietas dan dosis sinar gamma. Tunas aksiler meningkat dari satu waktu pengamatan ke waktu pengamatan lainnya. Besarnya peningkatan jumlah tunas aksiler ternyata beragam di antara varietas yang digunakan. Pada 6 MST, varietas Cat Eyes memiliki tunas aksiler yang terbanyak, namun tidak berbeda nyata dibandingkan dengan Sakuntala dan Dewi Sartika. Pola penambahan tunas aksiler di antara varietas pada 9 MST sama dengan jumlah tunas aksiler saat 6 MST. Sementara pada 12 MST, jumlah tunas yang terbanyak ditemukan pada varietas Cat Eyes dan Dewi Sartika dan secara statistik berbeda nyata dibandingkan dengan varietas lainnya. Jumlah tunas aksiler terendah dijumpai pada varietas Sri Rejeki dan Chandra Kirana. Pengaruh dosis iradiasi gamma terhadap perubahan kecepatan pertumbuhan stek pucuk terjadi sejak 6 MST. Pada semua periode pengamatan, tanaman kontrol menghasilkan tunas terbanyak dan secara statistik berbeda dengan tanaman yang diiradiasi. Jumlah tunas paling sedikit didapatkan pada tanaman yang diiradiasi dosis di atas 20 Gy dan secara statistik berbeda nyata dengan dosis iradiasi dibawah 15 Gy.
Tabel 2. Jumlah tunas aksiler dari tanaman yang hidup/Numbers of axillary buds of surviving plants
Perlakuan/Treatments | Jumlah tunas aksiler dari tanaman yang hidup /Numbers of axillary buds of surviving plants |
| 6 MST | 9 MST | 12 MST |
Varietas/Cultivar | | | |
Sri Rejeki | 2.00 a | 2.75 a | 3.00 a |
Dewi Sartika | 2.75 ab | 3.50 ab | 4.50 b |
Chandra Kirana | 2.00 a | 2.50 a | 2.75 a |
Sakuntala | 2.75 ab | 3.00 ab | 3.50 ab |
Cat Eyes | 3.00 b | 3.75 b | 4.75 b |
Sinar Gamma / gamma rays (Gy) | | | |
0 | 4.80 c | 5.20 c | 6.30 c |
10 | 3.50 b | 4.20 b | 4.60 b |
15 | 3.00 b | 3.80 b | 4.10 b |
20 | 2.00 a | 2.20 a | 2.40 a |
25 | 1.75 a | 1.90 a | 2.20 a |
*) lihat Table 1
Lingkar Batang dan Jumlah Daun Tanaman.
Lingkar batang semua varietas tanaman tidak berbeda nyata. Sedang jumlah daun paling tinggi didapatkan pada varietas Cat Eyes dan terendah pada varietas Sri Rejeki dan Chandra Kirana. Perbedaan jumlah daun pada berbagai varietas ini mungkin berkaitan dengan genetiknya. Pertumbuhan lingkar batang dan jumlah daun tertekan sejalan dengan peningkatan dosis iradiasi sinar gamma. Pada tingkat dosis yang tertinggi, lingkar batang dan jumlah daun tanaman krisan mencapai titik terendah, yaitu masing-masing 0.88 cm dan 2.75 helai. Lingkar batang tanaman yang diiradiasi dosis di bawah 15 Gy tidak berbeda nyata dengan tanaman kontrol. Secara statistik jumlah daun tanaman yang diiradiasi dosis di atas 20 Gy berbeda nyata dengan jumlah daun tanaman kontrol. Aplikasi 20 Gy tidak memberi pengaruh jumlah daun yang signifikan dibandingkan dengan aplikasi 25 Gy sinar gamma (Tabel 3).
Tabel 3. Lingkar batang dan jumlah daun tanaman yang hidup/Stem round and leaf number of surviving plants
Perlakuan/Treatments | Lingkar batang dan jumlah daun tanaman yang hidup/Stem round and leaf number of surviving plants |
| Lingkar batang / stem round (cm) | Jumlah Daun / leaf numbers |
Varietas/Cultivar | | |
Sri Rejeki | 0.93 a | 3.60 a |
Dewi Sartika | 0.90 a | 4.20 ab |
Chandra Kirana | 0.91 a | 3.60 a |
Sakuntala | 0.92 a | 3.80 ab |
Cat Eyes | 0.96 a | 4.40 b |
Sinar Gamma / gamma rays (Gy) | | |
0 | 1.34 b | 6.25 b |
10 | 1.29 b | 6.15 b |
15 | 1.17 b | 5.95 b |
20 | 0.89 a | 4.00 ab |
25 | 0.88 a | 2.75 a |
*) lihat Table 1
Seleksi Mutan dari Tanaman Yang Telah Berbunga.
Seleksi mutan dilakukan dengan mengkarakterisasi individu-individu tanaman yang sedang berbunga. Dari karakterisasi tersebut diperoleh hasil bahwa iradiasi sinar gamma pada dosis 25 gy mengalami hambatan yang ditandai dengan malformasi daun dan batang serta kematian titik tumbuh. Tanaman-tanaman tersebut akhirnya tidak dapat dikarakterisasi.
Iradiasi sinar gamma ternyata menekan pertumbuhan vegetatif tanaman krisan yang ditandai dengan nilai rataan parameter tinggi tanaman, diameter batang, panjang ruas yang lebih rendah dibandingkan dengan tanpa radiasi. Makin tinggi dosis radiasi sinar gamma, makin rendah nilai rataan parameter vegetatif. Penghambatan pertumbuhan tinggi tanaman yang terbesar mencapai 37.07% yaitu pada Dewi Sartika.
Tabel 4. Karakterisasi mutan terseleksi pada berbagai varitas krisan / Characterization of selected mutan of various Chrysanthemum varieties
Klon | Dosis Radiasi (Gy) | Tinggi Tanaman (cm) | Warna daun (cm) | Bentuk Bunga |
Sri Rejeki | 0 15 20 | 56.40 54.30 55.00 | Hijau Hijau Hijau | Dekoratif Dekoratif Dekoratif |
Dewi Sartika | 0 15 20 | 58.00 43.50 36.50 | Hijau Variegata variegata | Tunggal Tunggal Tunggal |
Candra Kirana | 0 15 20 | 69.00 57.00 49.90 | Hijau Hijau Hijau | Tunggal Ganda Tunggal |
Sakun-tala | 0 15 20 | 87.00 61.00 54.00 | Hijau Hijau Hijau | Dekoratif Dekoratif Dekoratif |
Cat Eyes | 0 15 20 | 95.00 92.00 90.00 | Hijau Hijau Hijau | Anemon Anemon Semi Rage |
Klon | Warna Bunga | Frekuensi Mutan | Jumlah Disk Floret | Jumlah Ray Floret |
Sri Rejeki | Putih Putih Putih | 0.00 5.07 24.07 | 32 12 21 | 94 183*) 74 |
Dewi Sartika | Pink Pink pink | 0.00 25.00 10.64 | 96 99 98 | 26 28 28 |
Candra Kirana | Ungu Ungu Merah | 0.00 25.00 14.40 | 123 348 143 | 34 58 37 |
Sakun-tala | Kuning Kuning Kuning | 0.00 5.00 9.00 | - - - | 245 250 265 |
Cat Eyes | Kuning Kuning kuning | 0.00 35.00 20.00 | 300 450 500 | 45 30 25 |
Sampai dengan dosis 10 Gy nilai parameter bentuk dan warna bunga serta jumlah disk dan ray floret tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan dibandingkan dengan tanaman kontrol. Perubahan morfologi daun hanya terjadi pada varietas Dewi Sartika. Daun Dewi Sartika yang diiradiasi dengan dosis 15 Gy menjadi variegata, yaitu daun berwarna hijau dan kuning pada setiap helainya. Warna kuning muncul pada salah satu atau kedua tepinya, ataupun pada bagian tengahnya (Gambar 1). Perubahan tipe dan warna bunga terjadi pada varietas Chandra Kirana yang diiradiasi dosis 15 Gy. Tipe bunga Chandra Kirana yang asalnya tunggal/singel (1-2 baris bunga pita) menjadi ganda/dobel (3-4 baris bunga pita) (Gambar 2). Warna bunga pita Chandra Kirana yang asalnya ungu menjadi merah (Gambar 3). Pada Sri Rejeki yang diiradiasi 20 Gy, perubahan bentuk bunga ditandai dengan peningkatan/penurunan secara nyata terhadap jumlah bunga pita dan kehilangan bunga tabung (Gambar 4a). Mutan Sri Rejeki yang mengalami peningkatan jumlah bunga pita akan memperlihatkan ukuran kepala bunga yang lebih tinggi dibandingkan kepala bunga tanaman kontrol (Gambar 4b). Selain jumlah bunga pita yang meningkat, petal varietas Sakuntala yang diiradiasi 20 Gy nampak lebih tebal sehingga bunga nampak lebih kekar dan kesegarannya lebih lama (Gambar 5). Kebanyakan bunga mutan yang ditemukan pada varietas Cat Eyes yang diiradiasi 20 Gy menjadi lebih jelek daripada bunga aslinya. Keragaan bunga Cat Eyes yang kurang baik dikarenakan penurunan jumlah bunga pita dan pertambahan jumlah bunga tabung ataupun meleburnya dua kepala bunga (Gambar 6). Terhadap mutan-mutan yang memperlihatkan keragaan lebih baik dibandingkan aslinya segera diperbanyak untuk dikaji lebih lanjut genetiknya. Bunga pita khimer hasil penelitian ini akan dikultur secara in vitro menggunakan formula media yang disarankan oleh Chakrabarty et al. (1999). Sementara itu daun variegata diperbanyak secara konvensional pada media kuntan maupun secara in vitro menggunakan media kultur yang disarankan oleh Malaure et al. (1991).
Gambar 1. Daun Dewi Sartika Yang Diiradiasi Menjadi Variegata
Gambar 2(kiri) Tipe Bunga Chandra Kirana Yang Diiradiasi Menjadi Ganda dan Gambar 3 (kanan). Warna Bunga Pita Chandra Kirana Yang Diiradiasi Menjadi Merah
Gambar 4a (kiri). Bunga Pita & Tabung Sri Rejeki Yang Diiradiasi Mengalami Distorsi dan Gambar 4b (kanan). Kepala Bunga Sri Rejeki Yang Diiradiasi Menjadi Lebih Tinggi
Gambar 5 (kiri) Petal Bunga Sakuntala Yang Diiradiasi Menjadi Tebal Dan Lebih Tahan Penyakit dan Gambar 6 (kanan). Bunga Pita & Tabung Cat Eyes Yang Diiradiasi Menjadi Distorsi
Kesimpulan
1. Iradiasi gamma cenderung menekan pertumbuhan vegetatif dan menyebabkan malformasi bunga, namun perakitan varietas baru krisan dengan cara ini sangat dimungkinkan.
2. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh 5 mutan krisan hasil iradiasi sinar gamma terhadap varietas Sri Rejeki, Dewi Sartika, Chandra Kirana, dan Sakuntala dengan menggunakan stek pucuk berakar.
3. Semua mutan dengan keragaan yang lebih baik dari aslinya kini dikultur secara in vitro untuk diperbanyak dan diuji stabilitas genetik maupun preferensi konsumen.