Status Fitohormon Beberapa Genotipe Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq.) dan Korelasinya dengan Pembentukan Kalus In Vitro

Abstract

Respon eksplan dalam menginduksi kalus pada kultur in vitro kelapa sawit dipengaruhi beberapa hal seperti genotipe dan topofisis asal eksplan serta status fitohormon IAA dan zeatin pada eksplan. Faktor tersebut mungkin memiliki korelasi dan interaksi yang berpengaruh terhadap pembentukan kalus. Perbanyakan bahan tanaman kelapa sawit melalui kultur in vitro/klon pada level komersil membutuhkan teknik yang dapat mengidentifikasi kemurnian klon yang dihasilkan. Analisis sidik jari DNA bisa dijadikan sebagai teknik identifikasi kemurnian antara eksplan dengan kalusnya. Studi mengenai pengaruh genotipe, topofisis, status IAA dan zeatin serta analisis sidik jari DNA kultur dibutuhkan sebagai rangkaian kegiatan dalam menghasilkan bahan tanaman elit kelapa sawit. Percobaan pengaruh genotipe dan topofisis sumber eksplan terhadap kemampuan eksplan menginduksi kalus menunjukkan bahwa genotipe Simalungun dan topofisis pangkal menghasilkan kalus paling banyak sebesar 7.92% dari 13.96% total kalus yang diperoleh. Topofisis pangkal menghasilkan kalus paling banyak pada seluruh genotipe, kecuali Avros. 16 – 22 minggu setelah tanam merupakan waktu kemunculan kalus tertinggi sebesar 3.02%. Kalus tipe 3 yang merupakan kalus embriogenik juga paling banyak muncul dari genotipe Simalungun topofisis pangkal sebesar 4.48%. Perbanyakan kalus tertinggi berasal dari genotipe Simalungun topofisis pangkal sebanyak 1.54 kali dari jumlah awal. Genotipe Simalungun topofisis pangkal merupakan faktor paling responsif pada percobaan ini. Eksplan, kalus embriogenik, kalus non embriogenik dan eksplan yang gagal berkalus dari percobaan pertama dianalisis IAA dan zeatinnya menggunakan UHPLC. Analisis area puncak kromatogram menunjukkan bahwa IAA eksplan menyebar secara acak pada genotipe dan topofisisnya, sedangkan zeatin eksplan memiliki pola konsentrasi terendah berasal dari topofisis pangkal, kemudian naik pada topofisis tengah dan tertinggi berada pada topofisis ujung pada tiap genotipenya kecuali Avros. IAA naik konsentrasi awalnya pada saat menjadi kalus embriogenik, kalus non-embriogenik dan eksplan gagal berkalus pada topofisis pangkal di setiap genotipe. Rasio IAA : zeatin pada eksplan menunjukkan kelimpahan zeatin, meskipun konsentrasi zeatin dan rasio IAA : zeatin menurun signifikan terutama pada kultur eksplan yang gagal berkalus. Konsentrasi zeatin pada kalus embriogenik kuat dipengaruhi oleh konsentrasi awal zeatin di eksplan. Tidak ditemukan korelasi yang signifikan antara konsentrasi dan rasio IAA-zeatin pada eksplan dengan jumlah kalus total, jumlah kalus embriogenik dan indeks perbanyakan kalus. Percobaan ketiga yaitu analisis sidik jari DNA menggunakan 16 marka SSR menunjukkan bahwa kalus memiliki genetik yang true to type 100% dengan sumber eksplannya sesuai lokus marka yang dipilih. Marka yang digunakan memiliki nilai rerata polimorfiknya (PIC) sebesar 0.84 yang berarti cukup informatif. Terdapat 9 marka dengan nilai PIC > 0.5 yaitu mEgCIR2224, mEgCIR2347, mEgCIR3213, mEgCIR3311, mEgCIR0257, mEgCIR2887, mEgCIR3433, mEgCIR0783 dan mEgCIR0782. Berdasarkan hasil percobaan di atas disimpulkan bahwa interaksi genotipe dan topofisis mempengaruhi respon eksplan dalam menginduksi kalus. Topofisis pangkal merupakan bagian yang paling banyak menghasilkan kalus pada tiap genotipe, sehingga pada pengerjaan kultur in vitro sawit didorong untuk memperbanyak jumlah eksplan dari bagian pangkalnya. Distribusi dan status IAA-zeatin pada eksplan dan kalus yang dihasilkan bersifat dinamis dan belum menunjukkan korelasi yang kuat terhadap pembentukan kalus itu sendiri. Analisis sidik jari DNA menggunakan marka SSR antara eksplan dan kalus yang dihasilkan dapat digunakan sebagai sistem monitoring kesesuaian identitas kultur dan deteksi variasi somaklonal akibat perubahan susunan basa DNA. Analisis ini bermanfaat terutama pada produksi kultur dalam skala besar/komersil.

Explant responses in inducing callus in oil palm in vitro culture are influenced by several things such as genotype and topophysis of explants and the status of IAA and zeatin in explants. These factors may have correlations and interactions that affect callus formation. Propagation of oil palm plant material through in vitro / clone culture at a commercial level requires a technique that can identify the purity of the clones produced. DNA fingerprint analysis can be used as a technique to identify purity between explants and callus. Studies are needed on the influence of genotype, topophysis, IAA, and zeatin status as well as analysis of culture DNA fingerprint as a series of activities in producing elite oil palm plant material. Experiment on the influence of explant genotypes and topophysis to induce callus showed that Simalungun genotype and base topophysis produced most callus at 7.92% of 13.96% total callus. Base topophysis produced most calli in all genotype, except Avros. The highest callus formation occurs on 16-22 weeks after inoculation by 3.02%. Type 3 callus which is embryogenic callus, also mostly emerged from Simalungun base topophysis by 4.48%. The highest callus multiplication also comes from Simalungun base topophysis by 1.54 times the initial number. Simalungun genotype and base topophysis was the most responsive factor in this experiment. IAA and zeatin content of explants, embryogenic callus, non-embryogenic callus, and explants that failed to form callus from the first experiment were analyzed using UHPLC. Chromatogram peak area analysis showed that IAA of explants spread randomly in genotype and topophysis, whereas zeatin of explants had pattern showed the lowest concentration derived from base topophysis, then rose in the middle topophysis and highest at apex topophysis of each genotype except Avros. IAA increased when explants become embryogenic callus, non-embryogenic callus and failed explant mostly on base topophysis of each genotype. IAA: zeatin ratio in explants showed abundant zeatin, although concentrations of zeatin and IAA: zeatin ratio decreased significantly, especially in failed explant. Zeatin concentration of embryogenic callus was highly influenced by initial zeatin concentration in explants. No significant correlation was found between explants concentration and IAA : zeatin ratio with total callus, total embryogenic callus and callus multiplication index. DNA fingerprint analysis using 16 SSR markers as third experiment showed that callus had 100% true-to-type genetically with its explant following chosen loci. SSR markers had polymorphic information content (PIC) value by 0.84 which is quite informative. There are 9 markers with PIC values > 0.5, i.e. mEgCIR2224, mEgCIR2347, mEgCIR3213, mEgCIR3311, mEgCIR2887, mEgCIR2887, mEgCIR0783, and mEgCIR0782. Based on experimental results, it can be concluded that interaction between genotype and topophysis influence explant responses in inducing callus. Base topophysis produced most callus in each genotype so it is encouraged to increase the number of explants from base topophysis in oil palm tissue culture work. The distribution and status of IAA-zeatin was found to be dynamic in explants and callus and did not show a strong correlation with the formation of callus itself. DNA fingerprint analysis using SSR markers between explants and callus can be used as a monitoring system for conformity of culture identity and detection of somaclonal variations due to changes in DNA base sequences. This analysis is very useful for large-scale/commercial clone production.