Penapisan Cepat terhadap Cekaman Kekeringan serta Induksi Embriogenesis Somatik dan Organogenesis Beberapa Genotipe Gandum

Abstract

Gandum (Triticum aestivum L.) merupakan tanaman sereal penting di dunia, termasuk di Indonesia. Tanaman gandum belum dibudidayakan secara luas di Indonesia akibat terkendala oleh masalah lingkungan tumbuh yang kurang sesuai, salah satunya adalah kekeringan. Akibat permasalahan ini, seluruh kebutuhan gandum Indonesia dipenuhi melalui impor dari negara lain. Sebagai upaya untuk mengurangi ketergantungan terhadap negara lain, perlu dilakukan pengembangan tanaman gandum melalui kegiatan pemuliaan tanaman. Penelitian ini bertujuan untuk (1) mendapatkan karakter dan konsentrasi seleksi terhadap cekaman kekeringan pada tanaman gandum saat stadia perkecambahan, (2) memperoleh kandidat genotipe yang berpotensi toleran terhadap cekaman kekeringan, (3) membangun protokol embriogenesis somatik dan organogenesis tidak langsung pada tanaman gandum tropika. Materi yang dihasilkan dari penelitian ini diharapkan mampu memperkaya sumber materi genetik yang kemudian dapat digunakan dalam kegiatan seleksi untuk mendapatkan tanaman gandum toleran cekaman kekeringan. Penelitian terdiri atas 3 percobaan. Penapisan cepat beberapa genotipe gandum terhadap cekaman kekeringan pada stadia perkecambahan dilakukan pada percobaan 1. Percobaan dilakukan di Laboratorium Kultur Jaringan Tanaman dan Laboratorium mikroteknik AGH-IPB pada bulan September 2014 hingga Januari 2015. Percobaan II embriogenesis somatik tiga genotipe gandum. Percobaan dilakukan di Laboratorium Kultur Jaringan Tanaman AGH-IPB dan Laboratorium Patologi FKH-IPB pada bulan April hingga Oktober 2014. Percobaan III organogenesis tidak langsung pada tiga genotipe gandum. Percobaan dilakukan di Laboratorium Kultur Jaringan Tanaman AGH-IPB pada bulan April 2013 hingga Maret 2014. Percobaan penapisan cepat beberapa genotipe gandum terhadap cekaman kekeringan pada stadia perkecambahan disusun berdasarkan rancangan kelompok lengkap teracak faktorial dengan dua faktor. Faktor pertama adalah genotipe gandum yang terdiri atas Nias, Selayar, Dewata, H-20, Munal, SBD, SBR, S-03, dan YMH. Faktor kedua adalah konsentrasi PEG yang terdiri atas 0, 5, 10, 15, dan 20%. Hasil percobaan menunjukkan bahwa karakter dan konsentrasi seleksi yang dapat digunakan dalam pengujian toleransi terhadap cekaman kekeringan adalah karakter panjang akar relatif pada konsentrasi 15% PEG. Berdasarkan karakter dan konsentrasi seleksi tersebut, Nias dan Selayar merupakan genotipe yang diduga toleran, sedangkan genotipe SBD, S-03, YMH, dan Munal merupakan genotipe yang diduga peka terhadap cekaman kekeringan. Pengamatan anatomi akar menunjukkan bahwa peningkatan konsentrasi PEG menyebabkan terjadinya perubahan pada diameter akar, tebal korteks, diameter stele, jumlah xilem, dan diameter xilem. Perubahan anatomi akar ini merupakan mekanisme adaptasi kecambah gandum dalam menghadapi cekaman kekeringan. Percobaan embriogenesis somatik tiga genotipe gandum disusun berdasarkan rancangan kelompok lengkap faktor tunggal, yaitu komposisi media. Percobaan terdiri atas 4 sub percobaan, yaitu induksi kalus embriogenik, proliferasi kalus embriogenik, induksi embrio somatik, dan pendewasaan embrio somatik. Setiap percobaan terdiri atas tiga sub sub percobaan yang terpisah, yaitu pada genotipe Selayar, Dewata, dan Nias. Hasil percobaan menunjukkan bahwa setiap genotipe memberikan respon yang berbeda terhadap komposisi media yang digunakan. Komposisi media MS dengan tambahan auksin mampu menginduksi terbentuknya kalus embriogenik pada eksplan embrio muda gandum. Media terbaik untuk menginduksi terbentuknya embrio somatik adalah media dasar N6 dengan tambahan 1 mg L-1 2.4-D, 500 mg L-1 L-prolina, 500 mg L-1 glutamina, 300 mg L-1 kasein hidrolisat, 3% sukrosa, dan 0.2% gelrite. Media terbaik untuk pendewasaan embrio somatik adalah ½ MS dan MS pada varietas Nias, dan MS dengan tambahan 10 mg L-1 ABA pada varietas Selayar. Berdasarkan keseluruhan rangkaian percobaan, genotipe Nias merupakan genotipe yang paling responsif terhadap media yang digunakan dalam embriogenesis somatik. Percobaan organogenesis tidak langsung disusun berdasarkan rancangan kelompok lengkap teracak faktor tunggal, yaitu komposisi media. Komposisi media terbaik dalam menginduksi kalus organogenik adalah media dasar MS dengan tambahan 1 mg L-1 2.4-D, 500 mg L-1 kasein hidrolisat, 200 mg L-1 glutamina, 150 mg L-1 asparagina, 3% sukrosa, dan 0.2% gelrite. Terdapat 6 media yang dapat digunakan untuk menginduksi organ dari kalus, yaitu (1) Media dasar MS dengan tambahan 1 mg L-1 2.4-D, 500 mg L-1 kasein hidrolisat, 200 mg L-1 glutamina, 150 mg L-1 asparagina, 3% sukrosa, and 0.2% gelrite; (2) Media dasar MS dengan tambahan 2 mg L-1 2.4-D, 500 mg L-1 kasein hidrolisat, 200 mg L-1 glutamina, 150 mg L-1 asparagina, 3% sukrosa, and 0.2% gelrite; (3) Media dasar MS dengan tambahan 1 mg L-1 2.4-D + 0.5 mg L-1NAA, 500 mg L-1 kasein hidrolisat, 200 mg L-1 glutamina, 150 mg L-1 asparagina, 3% sukrosa, and 0.2% gelrite; (4) Media dasar MS dengan tambahan 2 mg L-1 2.4-D + 0.5 mg L-1 NAA, 500 mg L-1 kasein hidrolisat, 200 mg L-1 glutamina, 150 mg L-1 asparagina, 3% sukrosa, and 0.2% gelrite; (5) Media dasar MS dengan tambahan 0.5 mg L-1 2.4-D + 1 mg L-1 NAA, 500 mg L-1 kasein hidrolisat, 200 mg L-1 glutamina, 150 mg L-1 asparagina, 3% sukrosa, and 0.2% gelrite; (6) Media dasar MS dengan tambahan 0.5 mg L-1 2.4-D + 2 mg L-1 NAA, 500 mg L-1 kasein hidrolisat, 200 mg L-1 glutamina, 150 mg L-1 asparagina, 3% sukrosa, and 0.2% gelrite.