Laporan Fieldtrip BahLias

LAPORAN FIELDTRIP KE SUMATRA BIOSCIENCE                          BAH LIAS RESEARCH STATION                                                                                      PT. PP. LONDON SUMATRA INDONESIA Tbk.

 

LAPORAN

Oleh :

DWI YULIANA SARAGIH / 070307017

BDP – Pemuliaan Tanaman

Laporan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Dapat Mengikuti Praktikal Test

 di Laboratorium Dasar Bioteknologi Tanaman Departemen Budidaya

Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara Medan

	Disetujui Oleh : Dosen Penanggung Jawab (Luthfi A. M. Siregar Sp. MSc. PhD)         NIP. 132 315 867		Diperiksa Oleh :               Assisten Korektor              (Eka Bobby Febrianto)              NIM. 060307023

LABORATORIUM DASAR BIOTEKNOLOGI TANAMAN

PROGRAM STUDI PEMULIAAN TANAMAN

DEPARTEMEN BUDIDAYA PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2010

LAPORAN FIELDTRIP KE SUMATRA BIOSCIENCE                          BAH LIAS RESEARCH STATION                                                                                      PT. PP. LONDON SUMATRA INDONESIA Tbk.

 

LAPORAN

Oleh :

DWI YULIANA SARAGIH / 070307017

BDP – Pemuliaan Tanaman

LABORATORIUM DASAR BIOTEKNOLOGI TANAMAN

PROGRAM STUDI PEMULIAAN TANAMAN

DEPARTEMEN BUDIDAYA PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2010

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Saat ini, kelapa sawit sangat penting peranannya bagi perekonomian Indonesia. Sebagai komoditas strategis dalam memenuhi kebutuhan minyak goreng dalam negeri dan penghasil devisa terbesar diluar migas. Sungguhpun tanaman ini sangat cocok tumbuh dan berkembang di hampir seluruh wilayah Indonesia, tapi kelapa sawit bukanlah tanaman asli berasal dari Indonesia. Tanaman ini baru ditanam secara komersial sekitar tahun 1911 (http://de.peperonity.com, 2010).

Kelapa sawit pertama kali diperkenalkan di Indonesia oleh pemerintah Belanda pada tahun 1848, saat itu ada 4 batang bibit kelapa sawit yang dibawa dari Mamitius dan Amsterdam lalu ditanam di kebun Raya Bogor (http://rhephi.wordpress.com, 2010).

Konsumen terbesar dunia adalah China, India dan Uni Eropa. Pada perkembangan mendatang, peningkatan konsumsi per kapita minyak makan di China dan India yang disertai dengan peningkatan jumlah penduduknya akan merupakan pasar utama minyak makan dunia. Kebijakan biofuel dan bioenergi juga akan membuat industri minyak sawit akan terus tumbuh secara signifikan. Sebagai produsen utama di tengah konstelasi industri minyak sawit dunia, maka sudah seharusnya industri minyak sawit Indonesia ditata agar dapat secara optimal dimanfaatkan berbasiskan sumber daya yang tersedia (http://strategika.wordpress.com, 2008).

Peningkatan produksi kelapa sawit tidak luput dari pemilihan benih dan pengelolaan yang tepat untuk menjamin kesinambungan produktivitas kelapa sawit. Untuk mencapai tujuan tersebut penelitian di kelompok Bioteknologi Tanaman diarahkan untuk mendapatkan marka molekuler yang dapat membedakan ketiga varietas kelapa sawit  (Dura, Tenera dan Pisifera) di pembibitan isu lingkungan telah dikembangkan metoda pengendalian hama yang ramah lingkungan dengan menggunakan Feromon untuk menangkap serangga hama secara massal. Peningkatan potensi produksi kelapa sawit secara konvensional sangat sulit dilakukan. Oleh karena itu perbanyakan secara kultur jaringan  pada individu tanaman unggul merupakan peluang yang dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan produksi kelapa sawit yang lebih tinggi kira-kira 20-30% jika dibandingkan dengan kelapa sawit DxP. (http://iopri.org/paket_teknologi, 2010).

Tujuan Penulisan

Untuk mengetahui peranan bioteknologi dalam perbanyakan tanaman                                             kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.)

Kegunaan Penulisan

-            Sebagai salah satu syarat untuk dapat mengikuti praktikal test di Laboratorium Bioteknologi Departemen Budidaya Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan.

-            Sebagai bahan informasi bagi pihak yang membutuhkan.

PENGENALAN SUMATERA BIOSCIENCE

            PT. Perusahaan Perkebunan London Sumatera (Lonsum) didirikan pada bulan April tahun 1906. Lonsum memiliki 20 PKS dan pabrik tersebar di seluruh Indonesia yang mencakup kapasitas proses tandan buah segar sebanyak 360 ton per jamnya. Kapasitas PKS mencapai 60% untuk Sumatera Utara dan diatas 55% untuk Sumatera Selatan (di luar musim panen).

            Terdapat 3 lokasi Lonsum di Indonesia, yaitu:

1.        Pusat, di Sumatera Utara terdapat 44 staff yang menangani seluruh proses.

2.        Sumatera Selatan, terdapat 10 staff yang menangani seluruh proses hanya tidak memiliki laboratorium tetapi lengkap untuk kegiatan di lapangan.

3.        Samarinda, ada 1 staff yang menangani processing seed yaitu menjaga kecambah yang dikirim ke tempat jauh, mencegah terjadinya kerusakan kecambah.

Sumatera Bioscience yang merupakan anak perusahaan PT PP London Sumatra Indonesia Tbk (Lonsum), memproduksi kelapa sawit hibrida F1 secara komersial tahun 2018, dengan menjual sedikitnya 30 varitas hibrida demi memenuhi permintaan pasar tanpa mengabaikan kualitas.

Gambar Bah Lias Research Station

PERSILANGAN KONVENSIONAL TANAMAN KELAPA SAWIT

Sumber Genetik

            Pertumbuhan tanaman ditentukan oleh 3 faktor utama yaitu faktor genetic dan faktor lingkungan dan interaksinya.

-       Dura

Persentase mesocarp terhadap buah bervariasi 35 – 50 % dan dijumpai ada yang mencapai 60%. Tebal cangkang 2 – 8 mm, mempunyai lingkar serabut disekelilingnya, biji besar 17 – 18%

-       Pisifera

Dengan karakteristik tidak mempunyai cangkang digantikan oleh lingkar serabut dikelilingi inti. Karena tidak ada cangkang, persentase mesocarp terhadap buah sangat besar dan rendemen minyak juga sangat tinggi.

-       Tenera
Tenera merupakan hasil persilangan dura dan pisifera. Tenera mempunyai karakteristik gabungan dari kedua induknya. Tebal cangkang 0.5 – 4 mm, mempunyai cincin serabut disekeliling biji. Rasio mesocarp terhadap buah sangat tinggi 60% - 90% yang menghasilkan tandan relative lebih banyak dibandungkan dura, dengan rendemen 22% - 24%.

(http://www.palmoilmill-community.com, 2010)

Persilangan

Pollen adalah unsur reproduksi jantan pada tumbuhan yang berwarna kuning keemasan berbentuk serbuk halus.Pollen terdapat pada benang sari bunga tanaman. Setiap butir polllen mengandung 100.000 hingga 5 juta spora pollen yang mempunyai kemampuan reproduksi membentuk tumbuh-tumbuhan (http://www.lizaherbal.com, 2010).

Penyerbukan buatan diawali dengan penyediaan serbuk sari. Beberapa saat sebelum bunga matang, bunga jantan dari pohon bapak terpilih dibungkus dengan kantung plastik transparan. Setelah bunga jantan tersebut matang, lalu dipotong dan dibawa ke laboratorium untuk dipisahkan dari tandannya, kemudian diangin-anginkan. Serbuk sari ini dimasukkan ke dalam tube dengan mencampurkan 0,25 gram serbuk sari dengan 1 gram talk. Tube yang telah berisi serbuk sari dimasukkan ke dalam sebuah botol kemudian divakumkan. Sambil menunggu saat penggunaannya botol serbuk sari harus disimpan di dalam almari pendingin (freezer) (Hartono, 2008).

Persilangan adalah suatu teknik mengawinkan bunga dengan meletakkan pollen / serbuk sari pada stigma (lubang atau rongga yang dangkal berisi cairan kental agak lengket sebagai tempat meletakkan pollen dan masuknya tabung pollen ke dalam ovari (bakal buah) pada waktu polinasi/penyerbukan ) (http://eshaflora.com, 2010).

Persilangan dilakukan sebagai berikut :

1.        Bunga betina dibungkus dengan pembungkus khusus yang sudah diuji di laboratorium, kemudian tepat dibawah ikatan pembungkus diletakkan kain yang telah disemprot dengan furadan agar terhindar dari hama yang akan masuk ke bunga betina.

2.        Dibiarkan bunga betina dalam keadaan terbungkus selama 7-8 hari sampai bunga betina mengeluarkan nectar.

3.        Dibuka sedikit bungkusan bunga betina sebesar pipa pollen tab, kemudian dihembuskan pollen melalui pollen tab sampai mengenai seluruh bunga betina dan ditutup kembali.

4.        Dibiarkan selama 21 hari agar bunga betina benar-benar sudah melewati masa reseptif dan tidak dapat diserbuki lagi.

5.        Dibuka bungkusan setelah 21 hari dan dibiarkan sampai buahnya rontok 2.

Gambar Proses Pengisolasian Bunga Betina dan Proses Penyerbukan

Gambar  Pollen Tube

Seed Production

Untuk memenuhi kebutuhan benih, lembaga riset/ produsen benih kelapa sawit menerapkan sistem produksi yang dilakukan secara terkendali dan mampu telusur, sejak proses desain benih (riset pemuliaan), pengelolaan seed garden, seed preparation, seed processing hingga ke delivery.

Pada subsistem seed garden, pohon induk terpilih adalah pohon-pohon elit yang teruji kemampuannya untuk menghasilkan turunan DxP. Umumnya, lembaga riset/ produsen benih hanya menggunakan tidak lebih dari 15% untuk tetua betina dan tetua jantan. Pelaksanaan polinasi terkendali di seed garden merupakan titik menentukan dalam pengelolaan pohon induk. Lembaga riset/ produsen benih umumnya sangat menyadari bahwa kontaminasi dura yang tinggi, sebagai akibat polinasi yang kurang terkendali, sangat merugikan para pelaku agribisnis kelapa sawit di kemudian hari. Untuk itu, lembaga riset/ produsen benih menaruh perhatian yang sangat tinggi dalam pengelolaan pohon induk dan polinasi sehingga bahan tanaman unggul DxP yang diterima pelanggan memiliki kemurnian yang tinggi.

Sumatra bioscience memproduksi benih dengan melakukan sortasi pada biji yang akan menjadi benih yang dijual kepada konsumen. Dari mulai pemanenan sampai biji itu berkecambah dan menjadi benih dilakukan dengan sangat teliti dan dengan proses yang sangat panjang. Tahapan pertama buah yang sudah dipanen dimasukkan kedalam karung sesuai dengan nomor pohon induknya dan dibawa ke pabrik untuk dibersihkan dari daging buah. Dipabrik buah dikeluarkan dan di pisahkan dari tandan kemudian di masukkan kedalam mesin untuk dibubut agar terpisah dari daging buah, karena buah yang dihasilkan belum sepenuhnya bersih buah dibersihkan lagi secara manual dan kemudian biji sudah kelihatan bersihdari daging buah, biji dicuci bersih. Setelah biji terpisah dari daging buah biji dibersihkan lagi secara manual dengan menggunakan pisau karena diujung biji tersebut masih ada sedikit daging buah yang menempel pada tahapan inilah biji juga diseleksi sesuai criteria yang ditetapkan, biji yang berukuran kecil dan biji yang berwarna putih dipisahkan dari biji yang lain karena kualitasnya rendah. Pada tahapan selanjutnya biji dimasukkan kedalam kantong plastik dan kemudian ditimbang. Setelah itu biji dikeluarkan dan diletakkan pada bak perkecambahan dan disimpan pada kamar yang bersuhu panas kemudian kamar yang bersuhu dingin selama beberapa hari. Kemudian biji direndam dan dimasukkan kedalam ruang perkecambahan selama beberapa hari dan diseleksi biji yang  berkecambah diletakkan dalam suatu kantong plastik berlogokan Sumatra bioscience.

Gambar Pembersihan dari daging buah

Gambar Biji yang diseleksi

Gambar Benih Yang Telah Siap Dipasarkan

Gambar Beberapa Aktifitas yang dilakukan di laboratorium Seed Production    SumBio

Packing

Packing yang dilakukan pada Sumatra Bioscience yaitu dengan memilih biji kelapa sawit yang berkecambah kemudian dimasukkan ke dalam plastik sak kecil yang berlogo Sumatra Bioscience dan dilabeli dengan barcode yang sudah terdaftar dan terprogram oleh operator.

            Setelah itu, untuk pengamanan selanjutnya dilakukan upaya untuk menghindari terjadinya penipuan benih dengan menyegel benih yang akan di beli oleh konsumen. Pada segel ini terdapat bacaan Sumatra Bioscience sebagai lembaga yang sah memasarkan benih.

PERBANYAKAN TANAMAN KELAPA SAWIT MELALUI KULTUR JARINGAN

            Keunggulan teknik kultur jaringan adalah mampu menghasilkan bibit secara massal dalam waktu yang relatif singkat, seragam, sifatnya identik dengan induknya, masa non produktif lebih singkat dan produktivitasnya lebih tinggi. Namun, timbulnya masalah abnormalitas pada organ reproduktif yang diketahui setelah tanaman berbunga dan berbuah (2-3 tahun setelah  tanam), merupakan kendala yang harus diatasi. Timbulnya abnormalitas tersebut diduga disebabkan penggunaan 2,4-D yangtinggi untuk menginduksi pembentukan kalus, dan dilakukannya sub kultur berulang kali untuk mendapatkan embrio somatic dalam jumlah banyak (Matthes, dkk, 2001).

            Untuk menginduksi pembentukan dan perbanyakan kalus, eksplan daun muda tanaman kelapa sawit dikulturkan dalam medium Murashige & Skoog (1962) dengan penambahan 2,4-D.

            Proses perbanyakan tanaman kelapa sawit melalui kultur jaringan yaitu sebagai berikut :

1.      Daun kelapa sawit yang akan dikulturkan diambil dari umbut kemudian dimasukkan ke media MS cair.

2.      Dipotong-potong sepanjang 3 cm dibawah laminar air flow, membentuk seperti kupu-kupu karena dengan mengikut sertakan tulang daunnya dan dimasukkan kedalam media kultur padat.

3.      Lalu di subkultur kedalam tabung kultur yang diberi cairan untuk proses pembentukan embrio,

4.      Tahapan shoting yaitu proses pembentukan tunas,

5.      selanjutnya tahapan rooting yaitu proses pembentukan akar dan

6.      akhirnya tahapan hardening yaitu kultur untuk memperbanyak akar.

Gambar Tahapan Kultur Jaringan Kelapa Sawit

Tahapan 1 Penumbuhan Eksplan Pada media

Tahapan 2. Pembentukan Kalus Pada Media MS

Tahapan 3. Pembentukan Embriogenesis

Tahapan 3. Sub Kultur Pembentukan shooting dan Rooting

Tahapan 4. Pembentukan Hardening

MARKER DNA

Molekular marker merupakan potongan dari material genetik yang mudah diidentifikasi yang dapat digunakan di laboratorium untuk memisahkan sel, individu, populasi atau spesies. Pengembangan molekular marker dimulai dari ekstraksi DNA dari jaringan tanaman (misalnya daun, biji, polen atau kadang-kadang jaringan kayu). Molekular marker yang ideal adalah antara lain memiliki polimorfisme yang tinggi, bersifat kodominan, banyak/sering terdapat dalam genom, aksesnya mudah, memiliki konsistensi tinggi      (http://www.fp.unud.ac.id, 2006).

-       ISSR (Inter Simple Sequence Repeat)

ISSR melibatkan amplifikasi segmen DNA yang berada pada jarak yang dapat teramplifikasi antara dua daerah mikrosatelit berulang yang identik tetapi dengan orientasi arah yang berbeda. Teknik ini menggunakan primer mikrosatelit tunggal dalam reaksi PCR dengan target multiple-locus genomik untuk mengamplifikasi inter simple sequence repeats dengan ukuran yang berbeda. Mikrosatelit yang digunakan sebagai primer bisa berupa di-nucleotide, tri-nucleotide, tetranucleotide atau penta-nucleotide. Primer yang digunakan bisa unanchored atau umumnya anchored pada ujung 3` atau 5` dengan 1 sampai 4 basa degenerate yang berada pada daerah batas ujung mikrosatelit. Panjang primer ISSR yang digunakan adalah 15–30 mers duibandingkan dengan RAPD yang menggunakan primer 10 mers. Suhu annealing tergantung pada kandungan GC dari primer yang digunakan, biasanya berkisar 45 sampai 65C. Produk hasil amplifikasi biasanya berukuran 200–2000 bp dan dapat dideteksi dengan menggunakan gel agarosa atau poliakrilamid elektroforesis.

-       SSR (Simple Sequence Repeat)

Simple sequence repeats (SSRs) adalah kelas terkecil dari sekuen berulang. Sekuen yang berulang sering sederhana, terdiri dari dua, tiga atau empat nukleotida (di-, tri-, dan tetranukleotida berulang). Salah satu contoh umum mikrosatelit adalah dinucleotida berulang (CA)n, dimana n menunjukkan jumlah total nukeotida berulang/repeats yang berada pada kisaran 10 dan 100. Marker ini sering menunjukkan polimorfisme inter dan intra spesifik dengan level tinggi.

Reaksi PCR untuk SSRs dilakukan dengan primer forward dan reverse yang berikatan/anneal pada ujung 5` dan 3` dari DNA cetakan. Fragmen produk PCR biasanya dipisahkan pada gel poliakrilamid dengan pewarnaan AgNO3, dengan autoradiografi atau dengan sistem deteksi menggunakan fluoresens. Gel agarose gels (biasanya 3%) dengan pewarnaan EtBr dapat digunakan saat perbedaan dalam ukuran alel antar sampel lebih besar dari 10bp.

Pengembangan mikrosatelit melibatkan beberapa tahapan dimulai dari pembentukan library untuk pengembangan set primer yang dapat mengamplifikasi lokus mikrosatelit yang polimorfik. Ini melibatkan:

1. Konstruksi library mikrosatelit.
2. Identifikasi lokus mikrosatelit yang unik.
3. Identifikasi area yang sesuai untuk disain primer.
4. Mendapatkan produk PCR.
5. Evaluasi dan interpretasi pola banding.
6. Penilaian produk PCR yang polimorfik.

SSRs sekarang merupakan marker yang dipilih pada banyak area genetika molekuler karena mikrosatelih sangat polimorfik bahkan untuk spesies atau galur yang berkerabat dekat, memerlukan DNA dalam jumlah kecil, dapat diautomasi.

-       PCR (Polymerase Chain Reaction)

PCR adalah sebuah teknik biologi molekuler untuk mereplikasikan DNA dengan menggunakan enzim Taq polimerase. PCR digunakan untuk mengamplifikasi bagian DNA yang pendek (sampai 10 kb). Sejak ditemukan oleh Kary Mullis pada tahun 1983, teknik ini telah melahirkan teknik PCR-based marker teknik lainnya yang sangat bervariasi. Protokol dasar PCR adalah:

1. DNA utas ganda didenaturasi pada suhu 95C sehingga membentuj DNA utas tunggal yang berfungsi sebagai cetakan.
2. DNA utas tunggal yang pendek (disebut primer) berikatan dengan DNA cetakan pada temperature rendah. Ikatan preimer terjadi pada utas yang komplementer dengan cetakan pada daerah ujung batas sekuen DNA target.
3. Suhu ditingkatkan menjadi 72C sehingga enzim DNA polymerase dapat melakukan sintesis DNA membentuk utas ganda DNA baru.
4. Utas ganda DNA yang baru disintesis, didenaturasi pada suhu tinggi dan siklus berulang.

Produk PCR diamati dengan gel elektroforesis dengan menggunakan gel agarose ataupun gel poliakrilamida dan diamati dengan uv-transiluminator.

Gambar PCR

-       AFLP

AFLP merupakan kombinasi dari metode RAPD dengan RFLP yang dapat digunakan untuk menganalisis keragaman genetik melalui penggandaan fragmen DNA yang dihasilkan dari pemotongan enzim restriksi dengan menggunakan primer spesifik. AFLP memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan RAPD antara lain dapat diperoleh jumlah karakter yang lebih banyak karena jumlah pita DNA yang dihasilkan lebih banyak, amplifikasi DNA dapat bersifat spesifik dan lebih stabil (Phillips dkk, 1994).

-            RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism)

Marka molekuler RFLP merupakan marka molekuler yang menggunakan enzim restriksi dalam mengidentifikasi sekuensi-sekuensi DNA pada genom tanaman. Enzim restriksi ini berperan memotong rangkaian DNA genom tanaman menjadi potongan-potongan yang berbeda-beda ukurannya dan menjadi sumber informasi genetik spesifik dalam mendeteksi variasi sekuensi DNA yang dimiliki suatu tanaman.

Berbagai penerapan marker RFLP tersebut antara lain :

(1)   menduga hubungan kekerabatan dari beberapa individu yang dianalisis,

(2)   menduga ada tidaknya variasi genetik dari koleksi plama nutfah,

(3)   memonitor kemurnian benih hibrida,

(4)   memonitor proses seleksi (melalui linkage) berbagai karakter agronomis penting,

(5)   memilah-milah komponen genetik dari karakter kuantitatif,

(6)   menganalisis gen yang berasal dari proses transformasi genetik         (Sianipar, 2003).

KESIMPULAN

1.    Kelapa sawit sangat penting peranannya bagi perekonomian Indonesia. Sebagai komoditas strategis dalam memenuhi kebutuhan minyak goreng dalam negeri dan penghasil devisa terbesar diluar migas

2.    Terdapat 3 varietas kelapa sawit yaitu dura, psifera, dan tenera.

3.    Perbanyakan Kelapa Sawit dapat dilakukan melalui proses kultur jaringan.

4.    Persilangan pada kelapa sawit adalah persilangan sendiri secara buatan.

5.    Serangga yang sering melakukan penyerbukan terhadap tanaman kelapa sawit adalah Elaeidobius camerunicus yang tertarik pada bau bunga jantan.

DAFTAR PUSTAKA

Hartono, R. R., 2008. Budidaya Kelapa Sawit Komoditi Non Migas Unggulan, Pelaksanaan Penyerbukan Buatan. Diakses dari http://budidayakelapasawit.blogspot.com pada tanggal 19 April 2010.

http://de.peperonity.com., 2010. Sejarah Kelapa Sawit di Indonesia. Diakses pada tanggal 19 April 2010

http://eshaflora.com., 2010. Teknik Persilangan. Diakses pada tanggal 19 April 2010

http://iopri.org/paket_teknologi., 2010. Produksi Kelapa Sawit. Diakses pada tanggal 19 April 2010

http://rhephi.wordpress.com., 2010. Sejarah Kelapa Sawit. Diakses pada tanggal 19 April 2010

http://strategika.wordpress.com., 2008. Pertumbuhan Sawit Indonesia. Diakses pada tanggal 19 April 2010

http://www.lizaherbal.com., 2010. Pollen. Diakses pada tanggal 19 April 2010

http://www.palmoilmill-community.com., 2010. Kelapa Sawit. Diakses pada tanggal 19 April 2010

Matthes M., R.Singh, S.C. Cheah and  A. Karp., 2001. Variation in oil palm (Elaeis guineensis Jacq.) tissue culture-derived regenerants revealed by AFLPs with methylation-sensitive enzymes. Theor. Appl. Genet..

Phillips R. L., D. J. Plunkett dan S. M. Kaeppler., 1994. Do we understand somaclonal variation  In H.J.J. Nijkamp et al. (Eds.) Progress in Plant Cellular and Molecular Biology. Proc. 7th Int. Cong. Plant Tiss. Cell Cult.

Sianipar., 2003. Penerapan Marker DNA. Diakses dari http://google.com pada tanggal 19 April 2010.