Optimalisasi media perkecambahan dan korelasi perkecambahan serbuk sari in vitro dengan pembentukan benih pada Cucurbitaceae

Abstract

Pengujian viabilitas serbuk sari merupakan langkah penting dalam produksi benih hibrida, karena serbuk sari dengan viabilitas tinggi merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan jumlah benih yang tinggi. Penelitian ini dilakukan pada bulan Agustus 2023 – Oktober 2024 dengan tujuan mendapatkan media perkecambahan serbuk sari berbagai spesies Cucurbitaceae yang dapat digunakan untuk analisis mutu serbuk sari dalam kaitannya untuk memprediksi pembentukan benih di lapang. Penelitian dimulai dengan menguji lima media yang telah dikembangkan untuk pengecambahan serbuk sari Cucurbitaceae. Dua media yang paling efektif dioptimalkan lebih lanjut dengan menambahkan polyethylene glycol (PEG) 4000 sebanyak 3, 6, 9 g per 100 ml dan peptone water (PW) sebanyak 4, 8, 12 mg per 100 ml. Dua media optimalisasi yang menunjukkan hasil terbaik dipilih untuk mempelajari korelasi antara perkecambahan serbuk sari in vitro dengan pembentukan benih di lapangan. Tiga parameter yang diamati adalah persentase perkecambahan, kecepatan perkecambahan, dan panjang tabung serbuk sari. Hasil seleksi media perkecambahan menunjukkan bahwa media pertama dengan komposisi 10 g sukrosa, 10 mgboron, 30 mg Ca(NO3)2.4H2O, 10 mg KNO3, 25 mg MgSO4 dalam 100 ml akuabides (M1); dan media kedua dengan komposisi 5 g sukrosa, 10 mg boron, 25 mg CaCl2, 32 mg KH2PO4, 3 g PEG 4000 dalam 100 ml akuabides (M2) merupakan media yang lebih baik karena menghasilkan persentase perkecambahan, kecepatan perkecambahan dan panjang tabung sari yang lebih tinggi daripada media lainnya untuk perkecambahan serbuk sari paria. Optimalisasi media perkecambahan serbuk sari dengan penambahan 9 g PEG 4000 pada media M1 meningkatkan perkecambahan serbuk sari, kecepatan berkecambah dan panjang tabung pada serbuk sari blewah, mentimun dan oyong. Penambahan 3 g dan 6 g PEG 4000 menghasilkan perkecambahan yang lebih rendah dibandingkan dengan penambahan 9 g PEG 4000. Penambahan PEG pada media M2 dan PW pada media M1 dan media M2 tidak secara konsisten meningkatkan parameter mutu serbuk sari. Peningkatan persentase parameter yang diamati masih lebih rendah daripada penambahan 9 g PEG 4000 pada media M1. Persentase perkecambahan serbuk sari in vitro pada media M1 yang ditambah 9 g PEG 4000 dengan persentase pembentukan benih di lapang berkorelasi nyata dan sedang, cenderung kuat pada tanaman oyong (r=0,57), paria (r=0,62), mentimun (r= 0,66), melon (r= 0,67), tetapi tidak pada labu (r=0,24). Dengan demikian peningkatan perkecambahan serbuk sari in vitro akan meningkatkan pembentukan benih di lapang. Berdasarkan bobot 1000 butir, hanya benih oyong yang sesuai dengan deskripsi varietas.Daya berkecambah oyong, labu, paria, dan mentimun sudah memenuhi ketetapan minimal daya berkecambah benih bermutu tetapi tidak pada melon sebagai benih hibrida.

Pollen viability testing is crucial in hybrid seed production, as high- viability pollen is essential for achieving a high seed set. This research was conducted from August 2023 to October 2024 to develop a germination medium that reliably predicts seed set in the field. The study commenced with screening five different media for Cucurbitaceae pollen germination. Among these, the two most effective media were further optimised by supplementing polyethylene glycol (PEG) 4000 at concentrations of 3, 6, and 9 g per 100 ml and peptone water (PW) at concentrations of 4, 8, and 12 mg per 100 ml. The two best-performing optimised media were subsequently selected to investigate the correlation between in vitro pollen germination and seed set under field conditions. The observations focused on three key parameters: pollen germination percentage, germination rate, and pollen tube length. The results of the germination media selection showed that the first media with a composition of 10 mg of boron, 30 mg of Ca(NO3)2, 10 mg KNO3 and 25 mg MgSO4 in 100 ml Aquabidese (M1); and a second medium with a composition of 5 g sucrose, 10 mg boron, 25 mg CaCl2, 32 mg KH2PO4 and 3 g PEG 4000 in 100 ml Aquabidese (M2), produced a higher percentage of germination, germination rate and longer pollen tubes than other media for bitter gourd pollen germination. The optimisation of pollen germination media by the supplementation of 9 g of PEG 4000 in M1 media enhanced all three germination parameters – germination percentage, germination rate, and tube length - in cucumber, luffa, and cantaloupe pollen. In contrast, adding 3 or 6 g PEG 4000 did not result in a higher germination than the media with 9 g of PEG 4000. However, supplementation with PEG in M2 media and with PW in M1 media and M2 media did not consistently improve all parameters, and the percentage increase in the observed variables was lower than that observed with the addition of PEG 4000 in M1 media. Pollen germination in M1 supplemented with 9 g PEG 4000 showed a significant and moderately correlation with seed set in luffa (r=0.57), snake gourd (r=0.62), cucumber (r=0.66), and melon (r=0.67). However, no significant correlation was observed in squash (r=0.24). An increase in pollen germination will lead to an increase in seed set in the field. Based on 1000-grain weight, only luffa seeds matched the variety description. Luffa, pumpkin, bitter gourd, and cucumber germination met the minimum requirements for quality seeds, but melon did not as it is a hybrid seed.