jurnal agronomi

13 Pages·2017·0.26 MB·English

ISSN 1410-1939
J
URNAL
A

GRONOMI
Publikasi Nasional Ilmu Budidaya Pertanian
Volume 8, Nomor 1, Januari – Juni 2004

Diterbitkan sejak tahun 1996 oleh Fakultas Pertanian Universitas Jambi
J A
URNAL GRONOMI
Publikasi Nasional Ilmu Budidaya Pertanian

Terbit dua kali setahun pada bulan Juni dan Desember, berisi tulisan yang diangkat dari hasilhasil
penelitian dan kajian analisis-kritis di bidang ilmu budidaya pertanian (teknologi benih, perbanyakan
tanaman, pemu-liaan tanaman, perlindungan tanaman, produksi tanaman, panen dan pasca panen,
bioteknologi tanaman, dan ilmu tanah). ISSN 1410-1939.

Ketua Penyunting
Zulkarnain

Wakil Ketua Penyunting
Sarman S.

Penyunting Pelaksana
Bambang Irawan
Nerty Soverda
Wilma Yunita
Henny H.
Eliyanti

Pelaksana Tata Usaha
Husda Marwan
Gusniwati
M. Zuhdi

Alamat Penyunting dan Tata Usaha: Fakultas Pertanian Universitas Jambi, Kampus Pinang Masak,
Mendalo Darat, Jambi 36361. Telpon/Faksimil (0741) 583051 atau (0741) 582781. Email:
[email protected]
JURNAL AGRONOMI diterbitkan oleh Fakultas Pertanian Universitas Jambi. Dekan: Zulkifli,
Pemban-tu Dekan I: A. Rahman, Pembantu Dekan II: Sarman S., Pembantu Dekan III: Y.M.S.
Rambe. Terbit pertama kali pada tahun 1996 dengan nama Buletin Agronomi Universitas Jambi.
Penyunting menerima sumbangan tulisan yang belum pernah diterbitkan pada media lain, baik cetak mau-
pun elektronik. Naskah tulisan diketik di atas kertas HVS ukuran A4 spasi ganda, panjang tulisan 10 – 20
halaman dengan format seperti tercantum pada halaman kulit dalam-belakang (“Pedoman Penulisan”).
Naskah yang masuk akan dievaluasi dan disunting untuk keseragaman format, istilah dan tata cara lain-
nya tanpa mengubah isi tulisan. Kontribusi penulisan sebesar Rp100.000,00 bagi pelanggan dan
Rp150.000,00 bagi bukan pelanggan untuk setiap artikel yang dimuat, dan dapat dibayar setelah ada pem-
beritahuan pemuatan tulisan. Penulis yang artikelnya dimuat akan mendapatkan lima eksemplar cetak
lepas dan satu eksemplar nomor bukti pemuatan. Artikel yang tidak dimuat tidak akan dikembalikan.
Harga berlanganan (sudah termasuk ongkos kirim): Rp30.000,00 per tahun, Rp55.000,00 per dua tahun
atau Rp80.000,00 per tiga tahun untuk dua nomor penerbitan setiap tahun.
J A
URNAL GRONOMI
Publikasi Nasional Ilmu Budidaya Pertanian

Volume 8, Nomor 1, Januari - Juni 2004

Daftar Isi

Pemanfaatan Metoda Kultur Antera dalam Pemuliaan Tanaman
Zulkarnain 1 - 10
Kajian Berbagai Kombinasi Pengapuran dan Pemupukan terhadap Pertumbuhan
dan Produksi Kacang Tanah (Arachis hypogea L.) di Lahan Pasang Suru
Jumakir, Waluyo dan Suparwoto 11 - 15
Pengaruh Konsentrasi Pupuk Pelengkap Cair Plant Catalyst 2006 terhadap
Tanaman Mentimun (Cucumis sativus L.)
Hanibal dan Sosiawan Nusifera 17 - 19
Pengaruh Varietas dan Metoda Pemupukan terhadap Hasil Padi di Rawa Lebak
Suparwoto, Waluyo dan Jumakir 21 - 25
Respon Tanaman Sawi (Bras-sica juncea L.) terhadap Pupuk Daun Nutra-Phos
N dengan Konsentrasi Bervariasi
Sosiawan Nusifera 27 - 29
Karakterisasi Tapak Tanaman Acacia mangium pada Tanah Spodosol di P.T.
Wira Karya Sakti, Provinsi Jambi
Nursanti 31 - 42
Pengaruh Sludge Pabrik Bubur Kertas pada Erodibilitas Ultisol
Sunarti dan Wiskandar 43 - 45
Korelasi Uji Fosfor Tanah Ultisol untuk Tanaman Jagung (Zea mays L.)
Ermadani 47 - 52
Pengujian Dosis Kompos Trichoderma untuk Pengendalian Jamur Patogen Tular
Tanah pada Tanaman Kacang Tanah (Arachis hypogea L.)
Husda Marwan 53 - 57
Kajian kualitas spora Beauveria bassiana pada berbagai jenis media dan lama
penyimpanan
Yuni Ratna 59 - 62
Masa Inkubasi Bakteri Patogenik Ralstonia solanacearum RAS 3 pada Beberapa
Klon Kentang
Dodo Rusnanda Sastra 63 - 68
Kebutuhan Pupuk Fosfor Berdasarkan Status Hara Fosfat Lahan Sawah di
Provinsi Jambi
Busyra, B. S. 69 - 74
Pedoman Penulisan
ISSN 1410 - 1939

PEMANFAATAN METODE KULTUR ANTERA DALAM PEMULIAAN
TANAMAN

[THE USE OF ANTHER CULTURE METHOD IN PLANT BREEDING]

Zulkarnain1

Abstract

One of impediments in breeding programme of cross-pollinated species has been the high level
of heterozygous plants within population. This results in longer period of the breeding process
in order to produce homozygous plants using conventional techniques. This problem can be
overcome by the use of haploid and doubled-haploid technology via aseptic anther or
microspore culture. This review discuss the principles of plant regeneration mechanism
through androgenesis and the factors playing key role in the success of the induction of
microspore embryogenesis within an in vitro system. The success of plant regeneration via
anther or microspore culture was influenced by factors such as plant genotype, factors
associated with donor plants, cytological status of microspores, anther pre-treatment, the
properties of medium used, and the environmental conditions where cultures were incubated. A
number studies revealed that the response of anthers or microspore on these factors was
specific, depending on plant species investigated. For this reason, there is no general procedure
that can be universally applied on all plant species.

Key words: androgenesis, microspore embryogenesis, anther culture, plant breeding.
Kata kunci: androgenesis, embryogenesis mikrospora, kultur antera, pemuliaan tanaman.

PENDAHULUAN resesif dan eksploitasi tanaman gametoklonal
(Christou, 1992). Beberapa sifat resesif yang
Upaya mendapatkan galur-galur homozigot dapat dideteksi secara dini pada tanaman haploid
dari spesies tanaman yang menyerbuk silang yang berkembang dari embriogenesis mikrospora
dapat memakan waktu yang cukup lama. antara lain adalah toleransi terhadap kondisi
Prosesnya dimulai dari persilangan untuk lingkungan yang kurang menguntungkan, seperti
mengkombinasikan sifat-sifat yang diinginkan kekeringan, suhu rendah, hara rendah atau pun
dari tetuanya, dan menghasilkan zuriat yang kandungan logam berat yang tinggi di dalam
heterozigot namun seragam secara genetik. tanah (Taji et al., 2002). Lebih penting lagi,
Perbanyakan zuriat ini seringkali disertai dengan teknik ini menawar-kan peluang untuk
pemisahan kromosom yang homolog dan mendapatkan galur-galur ho-mozigot lebih cepat
pemisahan gen-gen induk pada saat meiosis, dan lebih efisien dibanding-kan cara-cara
sehingga menimbulkan keragaman genetik antar konvensional (Tomasi et al., 1999). Taji et al.
individu di dalam populasi pada generasi (2002) mengemukakan, bahwa dengan teknologi
berikutnya (Croughan, 1995). Oleh karenanya haploid galur-galur homozigot dapat diperoleh
keseluruhan proses produksi galur homozigot hanya dalam satu generasi, sementara dengan
sebagaimana diprediksikan oleh Ferrie dan teknologi konvensional diperlukan waktu 5
Keller (1995) dapat memakan waktu hingga 10 hingga 6 generasi untuk mendapatkan galur
tahun atau bahkan lebih, bergantung pada spesies homozigot. Dengan penggandaan kromosom
tanaman. menggunakan kolkisin (Zulkarnain, 2003) atau
Penggunaan embriogenesis mikrospora oryzalin (Zulkarnain, 2004) tanaman haploid
melalui kultur antera atau kultur mikrospora juga dapat diinduksi menjadi tanaman doubled-
sangat bermanfaat untuk mendeteksi sifat-sifat haploid yang fertil.

1 Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Jambi
Kampus Pinang Masak, Mendalo Darat, Jambi 36361
1
Jurnal Agronomi 8(1): 1–10
Tulisan ini bertujuan untuk membahas mikrospora muda, yang jumlah kromosomnya
pemanfaatan teknologi haploid melalui kultur dapat digandakan guna mendapatkan individu
antera di dalam pemuliaan tanaman. Beberapa doubled-haploid yang fertil dan memiliki sifat
aspek yang berkaitan dengan mekanisme yang sama dengan induknya. Kultur antera telah
regenerasi tanaman melalui embriogenesis berhasil diterapkan pada tanaman-tanaman
mikrospora serta faktor-faktor yang monokotil seperti Oryza sativa (Lentini et al.,
mempengaruhinya dibahas secara ringkas guna 1995; Aryan, 2002) dan Triticum aestivum
memberikan gambaran bagaimana teknik ini (Touraev et al., 1996). Teknologi ini juga telah
dapat berjalan dengan sukses. berhasil diterapkan pada tanaman-tanaman
dikotil seperti Brassica napus (Lichter, 1982),
Populus sp. (Hyun et al., 1986), Malus
MEKANISME REGENERASI TANAMAN domestica (Höfer et al., 1999), dan Anemone
MELALUI ADROGENESIS sp., Zantedeschia sp. and Delphinium sp.
(Custers et al., 2001). Juga ditemukan adanya
Istilah androgenesis ditujukan pada laporan tentang regenerasi tanaman haploid dari
regenerasi tanaman secara langsung dari kultur antera maupun kultur mikrospora pada
mikrospora di dalam sistem kultur antera tanaman legum seperti Medicago sativa
maupun kultur mikrospora. Prinsip yang (Zagorska et al., 1997), Cajanus cajun (Kaur dan
mendasari androgenesis adalah menghentikan Bhalla, 1998), Lupinus spp. (Bayliss et al., 2002)
perkembangan sel-sel mikrospora, yang pada dan sejumlah tanaman legum pohon seperti
keadaan normal menjadi sel-sel gamet, dan Albizzia lebbeck (Gharyal et al., 1983) and
memaksa perkembangannya langsung menjadi Peltophorum pterocarpum (Rao dan De, 1987).
tanaman lengkap (Nitsch, 1981). Proses ini Namun demikian, pada tanaman lain belum
menghambat diferensiasi gametofitik, namun ditemui keberhasilan yang memuaskan, dan
justru memungkinkan terjadinya pembelahan dan bahkan di antara tanaman-tanaman yang respon
regenerasi sel (Dunwell, 1986). terhadap kultur antera terdapat keragaman
Begitu gametogenesis (perkembangan embriogenesis yang cukup besar (Zhong et al.,
mikrospora) berlangsung, serbuk sari matang 1995; Zhao et al., 1996; Saïdi et al., 1998).
akan terbentuk melalui mitosis. Oleh karena Keberhasilan kultur antera berkaitan dengan
lintasan perkembangan belum ditentukan selama sejumlah faktor (Sunderland, 1974; Dodds dan
proses gametogenesis, ada peluang untuk Roberts, 1985), sebagaimana diuraikan berikut
menginterupsi lintasan gametofitik normal dan ini.
menginduksi perkembangan sporofitik. Vicente
et al. (1992) dan Mitykó et al. (1996) Genotipe tanaman
menyatakan bahwa mikrospora dengan kisaran Sudah jelas bahwa respons antera selama
tahap perkembangan uninukleat hingga kultur in vitro sangat tergantung pada genotipe
pertengahan binukleat adalah bahan tanaman tanaman donor. Palmer dan Keller (1997)
yang sesuai untuk induksi perkembangan menambahkan bahwa genotipe tanaman donor
sporofitik haploid pada berbagai spesies tidak hanya mempengaruhi frekuensi
tanaman. Namun harus diingat bahwa hal ini embriogenesis tetapi juga mempengaruhi kualitas
sangat beragam tergantung pada spesies tanaman embrio yang dihasilkan.
(lihat uraian di bawah ini). Sebagai hasil Sifat ketergantungan pada genotipe yang
perkembangan sporofitik, mikrospora nyata terhadap respons androgenik dilaporkan
multiseluler berkembang di dalam antera. oleh Mitykó et al. (1996) pada kultur antera
Diferensiasi unit-unit multiseluler ini tanaman cabai (C. annuum). Mereka
menghasilkan embrio, yang kemudian menemukan bahwa genotipe berbuah besar
berkembang menjadi tanaman lengkap dengan memproduksi plantlet dalam jumlah paling
jumlah kromosom haploid (2n = x). banyak untuk setiap antera yang dikulturkan, bila
dibandingkan dengan genotipe berbuah kecil dan
berbuah sedang, yang terbukti kurang atau tidak
responsif terhadap kondisi in vitro.
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI
Ketergantungan pada genotipe juga ditemukan
INDUKSI EMBRIOGENESIS
pada tanaman timothy (Guo et al., 1999).
MIKROSPORA
Walaupun dasar kontrol genetiknya masih belum

diketahui, jelas bahwa faktor-faktor genetik
Kultur antera sangat potensial dalam pemu-
berinteraksi dengan faktor-faktor lain untuk
liaan tanaman dikarenakan kemampuannya untuk
mengontrol embriogenesis mikrospora (Palmer
menghasilkan tanaman-tanaman haploid dari
dan Keller, 1997).
2
Zulkarnain: Pemanfaatan Metoda Kultur Antera dalam Pemuliaan Tanaman

Umur tanaman donor penting bagi keberhasilan embriogenesis
Umur tanaman donor merupakan faktor kun- mikrospora. Suatu perbedaan kecil dalam tahap
ci lain yang mempengaruhi embriogenesis mi- perkembangan mikrospora dapat menyebabkan
krospora. Hal ini dapat dikaitkan dengan kera- perbedaan hasil yang besar.
gaman kandungan zat pengatur tumbuh endogen Palmer and Keller (1997) menyatakan
serta proses-proses biokimia di dalam antera se- bahwa uni-nukleat akhir hingga awal binukleat
lama perkembangan tunas bunga. Namun, pe- merupakan tahap perkembangan mikrospora
ngaruh tanaman donor tergantung pada spesies. yang optimum untuk induksi pembentukan
Pada Aesculus carnea, Marinkovic dan Radoje- embrio. Akan tetapi, tahap perkembangan
vic (1992) melaporkan bahwa frekuensi embrio- mikrospora yang tepat, yang lebih siap untuk
genesis yang tinggi di-peroleh pada mikrospora diarahkan pada lintasan sporofitik, nampaknya
yang berasal dari tanaman berumur lebih tua. berbeda tergantung pada spesies tanaman. Pada
Sementara pada Casicum annuum, Kristiansen N. tabacum, Sunderland (1974) melaporkan
dan Andersen (1993) menemukan bahwa tanam- bahwa respon antera meningkat dengan tajam
an berumur lebih muda menghasilkan mikro- selama fase mikrospora dan mencapai puncaknya
spora yang lebih responsif daripada tanaman pada tahap mitosis serbuk sari yang pertama.
berumur lebih tua. Oleh karenanya, tingkat umur Tahap uninukleat akhir dilaporkan memproduksi
yang berbeda mempengaruhi respon mikrospora, paling banyak plantlet untuk setiap antera yang
tergantung pada spesies tanaman. dikulturkan. Mikrospora dengan tahap
perkembangan uninukleat akhir juga digunakan
Kondisi lingkungan tanaman donor oleh Nichterlein and Friedt (1993) pada
Walaupun tidak mungkin untuk membuat penelitian mereka terhadap kultur mikrospora L.
suatu rekomendasi umum mengenai kondisi usitatissimum. Akan tetapi, pada P. pratense,
pertumbuhan yang optimal, jelas bahwa faktor- Guo et al. (1999) menemukan bahwa tahap
faktor lingkungan di mana tanaman donor perkembangan mikrospora yang optimum adalah
ditumbuhkan mempengaruhi respon antera di di antara uninukleat akhir dan binukleat.
dalam kultur in vitro. Faktor-faktor seperti suhu Meskipun banyak peneliti yang membuat
dan fotoperiodisitas (Dunwell, 1986) dapat generalisasi bahwa periode optimum bagi respon
berinteraksi dengan genotipe dan mem- serbuk sari berada di antara tahap perkembangan
pengaruhi frekuensi embriogenesis mikrospora. tetrad dan binukleat, penentuan tahap
Kristiansen dan Andersen (1993) menemu- perkembangan mikrospora yang tepat sebelum
kan bahwa pada C. annuum suhu lingkungan diintroduksikan pada kultur membutuhkan suatu
tumbuh yang optimum bagi tanaman induk ada- analisis sitologi. Oleh karenanya, untuk tujuan
lah 26oC. Pada kebanyakan spesies, tanaman praktis kebanyakan peneliti mengandalkan
yang ditumbuhkan pada kisaran suhu rendah parameter morfologi seperti ukuran tunas dan
menghasilkan lebih banyak mikrospora yang mahkota bunga (Mitykó et al., 1996; Takahata et
responsif (Palmer dan Keller, 1997). Guo et al. al., 1996; Tomasi et al., 1999). Walaupun
(1999) melaporkan bahwa produksi embrio pada ukuran tunas bunga yang optimum bervariasi
P. pratense meningkat apabila tanaman induk di- antar genotipe, populasi mikrospora yang
tumbuhkan pada lingkungan dengan suhu ren- terdapat di dalam tunas-tunas tersebut sebagian
dah. Pra-perlakuan suhu rendah terhadap tanam- besar berada pada kisaran tahap pertumbuhan
an donor nampaknya penting untuk menahan uninukleat dan binukleat.
perkembangan gametofitik mikrospora karena Dalam kaitannya dengan respon yang paling
pada mikrospora embriogenik yang berasal dari baik di dalam kultur, Dodds and Roberts (1985)
tanaman yang diperlihara pada suhu rendah di- menganjurkan tiga kategori tahap perkembangan
temukan bukti adanya modifikasi sitologi. mikrospora, yakni premitosis, mitosis dan
Pada Nicotiana tabacum cv. White Burley, postmitosis. Tanaman-tanaman yang tergolong
antera yang paling produktif berasal dari ke dalam kategori premitosis memperlihatkan
tanaman yang ditumbuhkan pada suhu 20oC dan pembentukan embrioid terbaik bilamana
fotoperiodesitas 8 jam per hari (Dunwell, 1974). mikrospora telah menyelesaikan meiosis namun
Namun demikian, fotoperiodesitas nampaknya masih belum memulai pembelahan polen yang
tidak menunjukkan pengaruh yang nyata pada pertama (misalnya Hyoscyamus niger dan
pembentukan embrio dari kultur antera C. Hordeum vulgare). Tanaman-tanaman yang
annuum (Kristiansen dan Andersen, 1993). termasuk ke dalam kelompok mitosis
memperlihatkan respon terbaik apabila
Tahap perkembangan mikrospora mikrospora berada pada tahap perkembangan
Tahap perkembangan mikrospora pada saat pembelahan polen pertama (misalnya N.
inisiasi kultur dilakukan memainkan peranan tabacum, Datura innoxia dan Paeonia spp.).
3
Jurnal Agronomi 8(1): 1–10
Sementara itu, tanaman-tanaman yang tergolong memacu jaringan tersebut untuk memulai
ke dalam postmitosis memperlihatkan respon metabolisme dengan lintasan yang baru. Nitsch
terbaik bilamana mikrospora berada dalam tahan (1974) menyatakan bahwa pra-perlakuan suhu
perkembangan binukleat awal (misalnya Atropa rendah mempengaruhi pembelahan pertama pada
belladonna). mikrospora, dan oleh karenanya terbentuk dua
inti yang identik, bukan satu inti vegetatif dan
Pra-perlakuan terhadap antera satu inti generatif.
Berbagai macam tindakan pra-perlakuan Kadang-kadang memberi pra-perlakuan
terhadap antera terbukti dapat meningkatkan pada antera dengan suhu tinggi sebelum inisiasi
embriogenesis mikrospora pada sejumlah besar kultur dapat pula meningkatkan androgenesis.
spesies tanaman. Pra-perlakuan ini termasuk Misalnya memperlakukan antera B. compestris
suhu rendah (Cistué et al., 1995; Kiviharju dan (Keller dan Armstrong, 1979) dan B. oleracea
Pehu, 1998; Immonen dan Anttila, 1999; Bishnoi var. italica (Arnison et al., 1990) dengan suhu
et al., 2000), suhu tinggi (Kiviharju dan Pehu, 35oC selama 24 jam sebelum dikulturkan pada
1998) dan starvasi manitol (Cistué et al., 1995; suhu 25oC dapat meningkatkan embriogenesis
Hoekstra et al., 1997) atau kombinasi antara mikrospora. Selanjutnya, pra-perlakuan suhu
ketiga faktor tersebut. 32oC selama 5 hari yang diberikan pada antera
Suatu pra-perlakuan suhu rendah terhadap Avena sativa dan A. sterilis merupakan pra-
tunas bunga atau antera yang diisolasi dari perlakuan yang paling baik untuk induksi
tanaman induk dapat meningkatkan pembentukan embrio (Kiviharju dan Pehu,
embriogenesis, sekali pun jika tanaman induk 1998). Pra-perlakuan stres terhadap antera ini
pada awalnya tidak ditumbuhkan pada suhu merupakan faktor penting untuk memblokir
rendah (Palmer dan Keller, 1997). Sebagai perkembangan gametofitik dan untuk memicu
contoh pada N. tabacum Nitsch (1974) embriogenesis pada mikrospora yang kompeten
melaporkan 58% pembentukan embrioid apabila (Touraev et al., 1997).
tunas bunga diberi pra-perlakuan suhu rendah
pada 5oC selama 72 jam. Sebaliknya, hanya Media cair vs. media padat
21% antera memproduksi embrioid apabila tunas Selain komposisi hara, sifat-sifat fisik
bunga diberi pra-perlakuan 21oC untuk periode medium hendaknya juga dipertimbangkan dalam
waktu yang sama. Suatu peningkatan regenerasi kultur jaringan. Media yang dipadatkan dengan
tanaman hijau yang signifikan dicapai pada agar telah digunakan secara luas pada berbagai
kultur antera Secale cereale kultivar spring dan sistem kultur jaringan, namun pemanfaatan
winter apabila antera terlebih dahulu diberi pra- media cair kini juga makin populer.
perlakuan suhu rendah 4oC selama 2 - 4 minggu Androgenesis pada T. aestivum (Trottier et al.,
sebelum inisiasi kultur (Immonen dan Anttila, 1993) dan H. vulgare (Trottier et al., 1993;
1999). Pada kultur antera O. sativa var. indica Cistué et al., 1995) terjadi pada media cair.
Bishnoi et al. (2000) menemukan bahwa pra- Sementara itu embriogenesis mikrospora pada
perlakuan suhu rendah (10oC) selama 10 hari kultur antera O. sativa (Bishnoi et al., 2000;
terbukti efektif untuk induksi embriogenesis Aryan, 2002) berhasil diinduksi pada media
mikrospora. Pra-perlakuan antera dengan suhu padat. Namun demikian, baik media cair
rendah pada 4oC juga terbukti bermanfaat pada maupun media padat terbukti tidak berhasil
kultur antera Vitis vinifera (Bensaad dan menginduksi androgenesis pada kultur antera S.
Hennerty, 1996), Secale sereale (Immonen dan formosa (Tade, 1992).
Anttila, 1999) dan triticale (× Triticosecale) Suatu cara lain untuk meningkatkan
(Immonen dan Robinson, 2000). Akan tepai regenerasi tanaman dari mikrospora adalah
pada H. vulgare hasil yang lebih baik diperoleh dengan menambahkan Ficoll-400, suatu
dengan starvasi manitol sebagai ganti pra- kopolimer sukrosa dan epychlorohydrin non-
perlakuan suhu rendah (Cistué et al., 1995). Pra- ionik, ke dalam medium cair. Senyawa ini
perlakuan antera pada medium starvasi yang berfungsi sebagai pengapung yang
dilengkapi dengan manitol juga terbukti efektif memungkinkan antera dan kalus mengambang
untuk androgenesis pada T. aestivum (Indrianto pada permukaan kultur. Kondisi anaerobik yang
et al., 1999). kurang baik pada media cair diyakini
Peranan pra-perlakuan suhu rendah menyebabkan terjadinya penurunan regenerasi
merupakan refleksi dari pengaruh suhu terhadap tanaman karena antera dan kalus berkembang di
metabolisme jaringan. Pada suhu rendah laju bawah permukaan medium. Akan tetapi hasil
metabolisme mengalami penurunan dikarenakan yang diperoleh dari sejumlah penelitian terhadap
berkurangnya aktifitas enzim. Penempatan berbagai spesies tanaman tidak memperlihatkan
jaringan pada kondidi in vitro yang normal dapat adanya kecenderungan yang konsisten.
4
Zulkarnain: Pemanfaatan Metoda Kultur Antera dalam Pemuliaan Tanaman

Penambahan Ficoll-400 ke dalam medium cair disebabkan oleh perubahan pada kadar hormon
meningkatkan jumlah embrio dan tanaman hijau endogen, terutama auksin, sebagai refleksi atas
yang diregenerasikan pada kultur antera H. responnya terhadap cahaya.
vulgare (Cistué et al., 1995). Pada T. aestivum
Zhou (1992) menemukan bahwa Ficoll-400 Suhu
nyata menurunkan produksi kalus namun Secara umum, suhu untuk kultur in vitro di
meningkatkan persentase kalus yang dapat tetapkan antara 25 hingga 30oC, tergantung pada
beregenerasi serta meningkatkan rasio tanaman tipe kultur dan tujuan penelitian. Suhu awal
hijau:albino. Immonen dan Robinson (2000) berperan penting bagi embriogenesis mikrospora
melaporkan bahwa Ficoll-400 meningkatkan meskipun nampaknya tergantung pada spesies
induksi androgenesis pada triticale (× tanaman. Pada gandum musim semi (McGregor
Triticosecale) kultivar Bor 96151 sebesar tiga dan McHughen, 1990) perlakuan suhu
hingga empat kali lipat, tetapi pada kultivar menunjukkan pengaruh yang signifikan terhadap
Modul dan Wintri induksi androgenesis tetap androgenesis. Induksi kalus dan regenerasi
sama atau bahkan merosot. Pengaruh positif dati tanaman yang maksimum dicapai pada antera
yang dikulturkan selama 14 atau 28 hari pada
Ficoll-400 adalah dikarenakan kemampuannya
suhu 30oC sebelum dipindahkan ke suhu to 28oC.
untuk memperbaiki kerapatan, viskositas dan
Pada kultur antera C. annuum, dibutuhkan
osmolalitas medium (Zhou et al., 1992).
inkubasi awal di dalam kondisi gelap selama 8
Suatu pendekatan baru pada kultur antera
hari pada suhu 35oC sebelum kultur tersebut
adalah penggunaan medium fase ganda (double-
dihadapkan pada fotoperiodesitas 12 jam per hari
phase). Antera dikulturkan pada satu lapisan
dengan suhu 25oC (Mitykó et al., 1996). Hal
tipis medium cair, yang berada di atas agar padat
yang sama juga dijumpai pada tanaman flax (L.
di dalam wadah kultur. Metode ini terbukti
usitatissimum), di mana kultur antera selama
berhasil pada kultur antera triticale (×
sehari pada suhu 35oC sebelum dipindahkan ke
Triticosecale) (Immonen dan Robinson, 2000).
suhu 25oC secara kontinyu di dalam keadaan

gelap nyata meningkatkan efisiensi regenerasi
Kondisi lingkungan kultur
tanaman (Chen et al., 1998b). Sebagaimana
Selain persyaratan bahan tanaman sebagai-
diketahui bahwa naiknya suhu dapat
mana dikemukan di atas, faktor-faktor lingkung-
menghambat sintesis protein, yang mengarah
an di mana kultur ditempatkan juga memainkan
pada induksi sporofitik. Selain itu, sentakan
peranan penting bagi keberhasilan embriogenesis
suhu tinggi (heat shock) dapat menyebabkan
mikrospora. Beberapa faktor kunci untuk induksi
rusaknya organ pengendali post-transcriptional
androgenesis dibahas berikut ini.
yang telah ada di dalam mikrospora. Bate,

Spurr, Foster dan Twell. (1996) menyatakan
Cahaya
bahwa dalam beberapa hal tertentu translasi
Cahaya memainkan peranan penting dalam
transkrip gen spesifik polen meningkat,
induksi endrogenesis, namun respon yang
sedangkan transkrip gen-gen lain kemungkinan
diperlihatkan oleh antera atau pun mikrospora
terhambat yntuk sementara hingga tahap
yang dikulturkan berbeda antara spesies. Sopory
perkembangan kemudian (Curie dan
and Maheshwari (1976) melaporkan bahwa
MacCormick, 1997). Rusaknya mekanisme
pengaruh adanya pengaruh positif dari cahaya
kontrol post-transcriptional ini kemungkinan
terhadap kultur antera D. innoxia. Sopory,
menyebabkan terjadinya pemrograman ulang di
Jacobsen dan Wenzel (1978) juga melaporkan
dalam mikrospora, yang secara seharusnya
hal yang sama pada Solanum tuberosum. Pada
berkembang menjadi sel-sel seksual, namun
sejumlah spesies, frekuensi pembentukan
justru menjadi tanaman lengkap.
individu haploid dan pertumbuhan plantlet lebih

baik pada kondisi terang dari pada kondisi gelap
Nutrisi mineral
(Nitsch, 1977). Misalnya pada tanaman cabe
Pentingnya peranan nutrisi mineral tertentu
(Mitykó et al., 1996), fotoperiodesitas 12 jam per
di dalam embriogensis mikrospora sudah jelas
hari dengan intensitas cahaya kira-kira 37 µmol
m-2 s-1 sangat efektif untuk embriogenesis karena keberhasilan memproduksi embrioid pada
berbagai spesies yang berbeda dicapai pada
mikrospora. Akan tetapi pada kultur antera N.
media dengan komposisi yang berbeda. Medium
tabacum, inkubasi awal pada kondisi gelap perlu
yang umum digunakan pada teknik kultur
dilakukan untuk pembentukan embrioid
jaringan termasuk kultur antera dan mikrospora
(Sunderland dan Roberts, 1977). Perbedaan
adalah medium MS (Murashige dan Skoog,
kebutuhan akan cahaya yang terdapat pada
1962). Akan tetapi, beberapa komposisi media
spesies yang berbeda ini kemungkinan
lain juga banyak digunakan, seperti WH (White,
5
Jurnal Agronomi 8(1): 1–10
1962), LS (Linsmaier dan Skoog, 1965), B5 yang berasal dari kultur antera Oryza sativa
(Gamborg et al., 1968), Nitsch (Nitsch, 1969), (Bishnoi et al., 2000). Jenis sitokinin yang lain,
WPM (Lloyd dan McCown, 1980), R2M (Wang zeatin, diketahui lebih efektif dibandingkan
dan Hu, 1984) dan FHG (Cistué et al., 1995). dengan thidiazuron (TDZ) dalam meningkatkan
Kebutuhan akan nutrisi bagi kultur perkembangan pucuk dari dalam kalus L.
mikrospora lebih kompleks dari pada kultur usitatissimum yang berasal dari kultur antera
antera. Pada kultur mikrospora, beberapa faktor (Chen et al., 1998a).
tertentu yang berperanan di dalam induksi Meskipun pemberian zat pengatur tumbuh
androgenesis yang selama ini disediakan oleh terbukti meningkatkan embriogenesis
antera, bisa jadi tidak ada; dan faktor tersebut mikrospora pada sebagian besar spesies, apabila
harus tersedia melalui medium kultur (Reinert kehadirannya di dalam medium kultur
dan Bajaj, 1977). Misalnya antera N. tabacum dihilangkan bersamaan dengan diturunkannya
berhasil dikulturkan dengan baik pada medium konsentrasi sukrosa secara simultan akan
dasar yang sederhana, sedangkan kultur berdampak pada terjadinya inisiasi
mikrosporanya membutuhkan nitrogen dalam embriogenesis atau organogenesis pucuk pada
jumlah yang lebih besar dalam bentuk asam- kultur antera S. columbaria (Romeijn dan
asam amino (Reinert et al., 1975). Lammeren, 1999). Hal ini mendukung asumsi
Kehadiran unsur-unsur mikro, terutama bahwa kebutuhan akan auksin dan sitokinin
sekali besi dalam dalam bentuk Fe-EDTA, eksogen tergantung pada kadar auksin dan
diketahui penting bagi embriogenesis sitokinin endogen di dalam antera (Reinert dan
mikrospora. Pada penelitian kultur mikrospora Bajaj, 1977).
N. tabacum (Kyo, 1990) dan kultur anther
Anemone canadensis (Johansson et al., 1990) Sumber karbon
penambahan Fe-EDTA terbukti meningkatkan Sukrosa adalah polisakarida yang paling
embriogenesis mikrospora. Ethylenediamine banyak digunakan di dalam kultur jaringan,
tetraacetic acid (EDTA) adalah suatu senyawa meskipun sumber karbon yang lain seperti
kelat, di mana besi diikat tetapi masih tetap glukosa, maltosa dan fruktosa adakalanya
tersedia pada pH hingga 8.0 selama pertumbuhan digunakan tergantung pada macam dan tujuan
kultur. Ketersediaan besi dapat berkurang secara penelitian (Trottier et al., 1993; Coumans dan
tajam apabila di dalam medium kultur tidak Zhong, 1995; Kiviharju dan Pehu, 1998).
ditambahkan senyawa kelat (Dixon, 1985). Reinert and Bajaj (1977) menyatakan bahwa
kadar normal sukrosa di dalam kebanyakan
Zat pengatur tumbuh sistem kultur antera adalah 2 – 4%. Akan tetapi
Penambahan zat pengatur tumbuh ke dalam Metwally et al. (1998) melaporkan bahwa
medium kultur perlu dilakukan untuk sukrosa konsentrasi tinggi (15%) menghasilkan
mendukung keberhasilan induksi embriogenesis lebih banyak plantlet pada kultur antera C. pepo
mikrospora. Auksin dan sitokinin adalah dua zat dibandingkan dengan konsentrasi lebih rendah.
pengatur tumbuh yang paling banyak digunakan Sebaliknya, Zhong et al. (1995) melaporkan
di dalam kultur antera maupun kultur mikrospora adanya peningkatan perkecambahan embrio pada
berbagai spesies tanaman. Pada kultur antera antera H. annuus bila dikulturkan pada media
tanaman-tanaman dari famili Poaceae and dengan konsentrasi sukrosa yang dikurangi
Brassicaceae biasanya ditambahkan 2,4- secara terus-menerus.
dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) (Bishnoi et Pada kultur mikrospora, Coumans and
al., 2000). Mitykó et al. (1996) menggunakan Zhong (1995) menemukan bahwa maltosa
2,4-D dan kinetin untuk menginduksi memperlihatkan pengaruh yang lebih baik
pembentukan embrio haploid pada kultur antera dibandingkan sukrosa ataupun kombinasi antara
C. annuum, dan zat pengatur tumbuh yang sama glukosa dan fruktosa. Maltosa terbukti
juga digunakan oleh Metwally, Moustafa, El- merupakan sumber karbon yang lebih baik
Sawy dan Shalaby (1998) untuk mendapatkan dibandingkan dengan sukrosa pada kultur antera
plantlet haploid dari kultur antera Cucurbita Avena sativa and A. sterilis (Kiviharju dan Pehu,
pepo. Plantlet hijau yang sehat berhasil 1998). Penggunaan 3% maltosa di dalam
diregenerasikan dari kultur mikrospora H. medium kultur menghasilkan plantlet yang lebih
vulgare berkat adanya auksin seperti indoleacetic sehat pada kultur mikrospora H. vulgare
acid (IAA) atau naphthaleneacetic acid (NAA) (Castillo et al., 2000). Bishnoi et al. (2000) juga
(Castillo et al., 2000). berhasil mendapatkan regenerasi pucuk dalam
Kinetin dan benzylamino purine (BAP) frekuensi yang besar dari dalam kalus yang
adalah dua jenis sitokinin yang dapat berasal dari kultur antera O. sativa dengan
meningkatkan regenerasi pucuk dari dalam kalus penambahan 3% maltosa ke dalam medium MS
6
Zulkarnain: Pemanfaatan Metoda Kultur Antera dalam Pemuliaan Tanaman

yang dipadatkan dengan agarose. Namun late pollen transcript. Plant Journal 10: 613-
demikian, pada kultur antera H. vulgare 623.
pengaruh maltosa sebagai pengganti sukrosa
Bayliss, K. L., Wroth, J. M. dan Cowling, W. A.
nampaknya tergantung pada genotipe The effect
2002. Production of multicellular
of maltose as a sucrose substitute, however,
microspores of Lupinus species: first step
seems to be genotype dependent in H. vulgare
toward haploid lupin embryos. In 'The
anther culture (Trottier et al., 1993). Hal ini
Importance of Plant Tissue Culture and
menunjukkan bahwa pengaruh sumber karbon
Biotechnology in Plant Sciences'. Armidale.
lebih bersifat osmotik dari pada sebagai respon
(Ed. R Williams) pp. 145-157. (University
terhadap sumber karbohidrat. Telah diketahui
of New England Press)
bahwa sumber karbon yang berbeda
Bensaad, Z. M. dan Hennerty, M. J. 1996.
menghasilkan potensi osmotik yang berbeda pula
Effects of cold pretreatment, carbohydrate
di dalam medium dikarenakan perbedaan berat
source and gelling agents on somatic
molekulnya. Potensi osmotik medium
embryogenesis from anthers of Vitis vinifera
merupakan faktor kunci untuk penyerapan air
L. cvs. "Regina" and "Reichensteiner". In
dan konstituen lain oleh antera atau pun
'International Symposium on Plant
mikrospora yang dikulturkan, sehingga
Production in Closed Ecosystems:
mempengaruhi keberhasilan androgenesis.
Automation, Culture, and Environment'.

Narita, Japan. (Ed. S Sase) pp. 504-509.
PENUTUP (International Society for Horticultural
Science)
Pemanfaatan teknologi haploid dan doubled- Bishnoi, U., Jain, R. K., Rohilla, J. S.,
haploid masih memerlukan eksploitasi lebih jauh Chowdhury, V. K., Gupta, K. R. dan
untuk sejumlah spesies tanaman. Keberhasilan Chowdury, J. B. 2000. Anther culture of
pada suatu kultivar atau galur belum tentu dapat recalcitrant indica x Basmati rice hybrids.
diadopsi secara menyeluruh untuk kultivar atau Euphytica 114: 93-101.
galur-galur lain. Bukti dari sejumlah penelitian
Castillo, A. M., Vallés, M. P. dan Cistué, L.
memperlihatkan bahwa sekalipun spesies dari
2000. Comparison of anther and isolated
genus yang sama atau bahkan dari genotipe dari
microspore cultures in barley. Effects of
spesies yang sama dapat memperlihatkan respon
culture density and regeneration medium.
yang berbeda terhadap perlakuan yang sama.
Euphytica 113: 1-8.
Oleh karenanya, pemanfaatan teknologi ini untuk
program pemuliaan tanaman masih harus Chen, Y., Hausner, G., Kenaschuk, E.,
menempuh perjalanan panjang, sekalipun dalam Procunier, D. J., Dribnenki, P. dan Penner,
skala penelitian telah memperlihatkan prospek G. 1998a. High frequency of plant
yang sangat baik. regeneration from anther culture in flax
(Linum usitatissimum L.). Plant Breeding
117: 463-467.
DAFTAR PUSTAKA Chen, Y., Kenaschuk, E. O. dan Procunier, D. J.
1998b. Plant regeneration from anther
Arnison, G. P., Donaldson, A., Jackson, A., culture in Canadian cultivars of flax (Linum
Semple, C. dan Keller, W. 1990. Genotypic- usitatissimum L.). Euphytica 102.
specific response of cultured broccoli Christou, P. 1992. 'Genetic Engineering and In
(Brassica oleracea var. italica) anther to Vitro Culture of Crop Legumes.'
cytokinin. Plant Cell, Tissue and Organ (Technomic Publishing Co. Inc.: Lancaster,
Culture 20: 217-222. Pennsylvania)
Aryan, A. P. 2002. Production of double Cistué, L., Ziauddin, A., Simion, E. dan Kasha,
haploids in rice: anther vs. microspore K. J. 1995. Effects of culture conditions on
culture. In 'The Importance of Plant Tissue isolated microspore response of barley
Culture and Biotechnology in Plant cultivar Igri. Plant Cell, Tissue and Organ
Sciences'. Armidale. (Ed. R Williams) pp. Culture 42: 163-169.
201-208. (University of New England Press)
Coumans, M. dan Zhong, D. 1995. Doubled
Bate, N., Spurr, C., Foster, G. D. dan Twell, D. haploid sunflower (Helianthus annuus) plant
1996. Maturation-specific translational production by androgenesis: fact or artifact?
enhancement mediated by the 5'-UTR of a Part 2. In vitro isolated microspore culture.
7