Kriopreservasi Benih dan Tunas In Vitro Pepaya (Carica papaya L.) dengan Metode Vitrifikasi

Abstract

Kriopreservasi adalah metode penyimpanan plasma nutfah pada temperatur yang sangat rendah (-196 0C) sehingga metabolisme terhenti dan karakter genotipe dan fenotipe tidak berubah. Pusat Kajian Hortikultura Tropika (PKHT) IPB memiliki beberapa koleksi kultivar unggul papaya, yaitu kultivar Caliso untuk pepaya berukuran kecil (500-800 g), kultivar Callina untuk pepaya berukuran sedang (800-1200 g) dan kultivar Sukma untuk pepaya berukuran besar (lebih dari 1200 g). Penyimpanan plasma nutfah ketiga kultivar pepaya tersebut perlu dilakukan dengan metode kriopreservasi karena bahan genetik pepaya mudah berubah saat ditanam di lapangan. Kriopreservasi pepaya dapat dilakukan dengan menggunakan benih maupun tunas. Kriopreservasi tunas pucuk pepaya ini harus didukung dengan kultur in vitro. Kultur in vitro adalah metode perbanyakan secara aseptik dengan menggunakan komposisi media dan zat pengatur tumbuh sehingga arah pertumbuhan dan perkembangan eksplan dapat ditentukan. Tujuan umum dari penelitian adalah mendapatkan protokol kriopreservasi yang paling tepat untuk pepaya kultivar Sukma, Callina, dan Caliso, sehingga plasma nutfah kultivar pepaya tersebut dapat terpelihara. Penelitian terdiri dari tiga rangkaian percobaan. Percobaan pertama adalah kriopreservasi benih pepaya kultivar Sukma, Callina, dan Caliso dengan perlakuan loading dan lama perendaman benih dalam plant vitrification solution 2 (PVS2). Percobaan kedua adalah propagasi tunas pepaya kultivar Sukma secara in vitro dengan aplikasi NAA dan BA. Percobaan ketiga adalah kriopreservasi tunas pepaya kultivar Sukma dengan perlakuan prakultur, loading, serta dehidrasi dengan PVS2 dan modifikasi PVS2. Pada percobaan pertama, benih yang digunakan adalah benih kultivar Sukma, Callina, dan Caliso. Rancangan percobaan yang digunakan adalah rancangan acak lengkap faktorial dengan dua faktor. Faktor pertama adalah perlakuan loading dengan dua taraf, yaitu dengan perlakuan loading dan tanpa perlakuan loading. Faktor kedua adalah lama perendaman dalam PVS2 dengan 3 taraf, yaitu 15, 30, dan 45 menit. Jumlah perlakuan dalam percobaan adalah 6 perlakuan dengan tiga kali ulangan, sehingga terdapat 18 satuan percobaan. Pada setiap satuan percobaan digunakan 50 benih. Pengamatan dilakukan setiap hari, dari hari pertama setelah semai hingga hari ke-21. Variabel yang diamati pada percobaan pertama adalah daya berkecambah (DB, %), kecepatan tumbuh benih (KCT, %/etmal), indeks vigor (IV, %), dan potensi tumbuh maksimal (PTM, %). Pada percobaan kedua, propagasi tunas secara in vitro hanya dilakukan pada pepaya kultivar Sukma. Rancangan percobaan yang digunakan adalah rancangan acak kelompok dengan satu faktor, yaitu konsentrasi BA pada media MS yang telah diperkaya dengan NAA 0.5 mg L-1. Jumlah perlakuan dalam percobaan adalah 6, yaitu kontrol (MS tanpa tambahan ZPT), MS + NAA 0.5 mg L-1, MS + NAA 0.5 mg L-1 + BA 0.5 mg L-1, MS + NAA 0.5 mg L-1 + BA 1.0 mg L-1, MS + NAA 0.5 mg L-1 + BA 1.5 mg L-1, dan MS + NAA 0.5 mg L-1 + BA 2.0 mg L-1. Setiap perlakuan diulang empat kali sehingga terdapat 24 satuan percobaan. Setiap satuan percobaan terdiri dari 5 botol kultur. Setiap botol kultur berisi 4 eksplan tunas, sehingga terdapat 480 eksplan di dalam 120 botol kultur. Pengamatan dilakukan setiap minggu sekali selama 8 minggu setelah tanam untuk mengetahui pertumbuhan dan perkembangan eksplan. Variabel yang diamati yaitu tinggi eksplan, jumlah ruas eksplan, jumlah tunas, jumlah daun, persentase eksplan membentuk akar, dan persentase eksplan membentuk kalus. Pada percobaan ketiga, terdapat tiga subpercobaan, yaitu optimasi perlakuan prakultur, optimasi perlakuan loading, serta optimasi dehidrasi dan kriopreservasi tunas pepaya kultivar Sukma di dalam nitrogen cair. Rancangan pada optimasi prakultur adalah rancangan acak lengkap faktorial dengan dua faktor, yaitu konsentrasi sukrosa pada media MS (0.3 M dan 0.4 M) dan lama prakultur (1, 2, dan 3 hari), sehingga terdapat 6 perlakuan dengan 3 kali ulangan (18 satuan percobaan). Rancangan pada optimasi perlakuan loading yaitu rancangan acak lengkap dengan faktor lama perlakuan loading (0, 10, 20, dan 30 menit) sehingga terdapat 4 taraf dengan 5 kali ulangan (20 satuan percobaan). Rancangan pada optimasi dehidrasi dan kriopreservasi tunas adalah rancangan acak lengkap faktorial dengan dua faktor yaitu jenis krioprotektan (PVS2 dan modifikasi PVS2) dan lama perendaman dalam krioprotektan (5, 10, dan 15 menit) sehingga terdapat 6 perlakuan dengan 3 kali ulangan (18 satuan percobaan). Setiap satuan percobaan terdiri dari 3 botol kultur yang berisi 5 eksplan tunas pucuk. Pengamatan dilakukan seminggu sekali selama 4 minggu untuk mengetahui kemampuan eksplan untuk tumbuh kembali. Variabel yang diamati pada setiap subpercobaan adalah persentase daya hidup, jumlah tunas, jumlah daun, dan persentase eksplan berkalus. Hasil penelitian menunjukkan bahwa: 1) benih pepaya kultivar Sukma tidak memerlukan perlakuan loading dan perlu direndam dalam PVS2 selama 15 menit, benih pepaya kultivar Callina masih memiliki viabilitas yang sangat rendah, dan benih pepaya kultivar Caliso memerlukan perlakuan loading selama 20 menit dan perendaman dalam PVS2 selama 30 menit agar viabilitasnya tetap baik setelah kriopreservasi, 2) pada variabel jumlah tunas, media yang terbaik adalah MS dengan NAA 0.5 mg L-1 dan BA 1.0 – 1.5 mg L-1. Pada variabel jumlah daun, media yang terbaik adalah MS dengan NAA 0.5 mg L-1 dan BA 1.0 – 2.0 mg L-1. Pada variabel jumlah ruas batang, media yang terbaik adalah media MS dengan ZPT. Persentase eksplan berkalus tertinggi diperoleh pada media MS dengan NAA 0.5 mg L-1 dan BA 1.0 – 1.5 mg L-1. Persentase eksplan membentuk akar terbaik diperoleh pada media MS dengan NAA 0.5 mg L-1 saja. Analisis regresi menunjukkan bahwa konsentrasi optimum BA untuk mendapatkan jumlah tunas, jumlah daun, dan persentase eksplan berakar tertinggi adalah 1.31, 1.35, dan 0.00 mg L-1 pada media MS yang telah diperkaya NAA 0.5 mg L-1, 3) Perlakuan prakultur terbaik adalah mengkulturkan eksplan pada MS dengan konsentrasi sukrosa 0.3 M selama 3 hari. Perlakuan loading terbaik adalah perendaman dalam larutan loading (MS cair + sukrosa 1.2 M) selama 20 - 30 menit. Krioprotektan terbaik adalah modifikasi PVS2 selama dengan perendaman 10 menit. Kriopreservasi belum berhasil dilakukan karena eksplan belum mampu tumbuh setelah disimpan secara kriopreservasi.