Electronic Theses and Dissertation

RINGKASAN

Diah Eka Puspita (NPM. 1909300030002). Induksi Kalus Embriogenik Dan Analisis Mutan Nilam Aceh (Pogostemon cablin Benth.) dibawah bimbingan Dr. Ir. Efendi, M.Agric.Sc sebagai Promotor, Prof. Dr. Ir. Sabaruddin, M.Agr.Sc sebagai Ko-Promotor I dan Prof. Dr. Ir. Rina Sriwati, M.Si sebagai Ko-Promotor II.

Tanaman nilam (Pogostemon cablin Benth.) merupakan komoditas aromatik yang bernilai ekonomi tinggi karena kandungan minyak atsiri yang melimpah, sehingga banyak digunakan dalam berbagai industri, termasuk parfum, kosmetik, farmasi, dan aromaterapi. Selain itu, minyak nilam juga memiliki sifat antiseptik dan terapeutik, menjadikannya bahan yang sangat berharga dalam formulasi produk kesehatan dan kebugaran. Sebagai produsen utama minyak nilam dunia, Indonesia perlu mengembangkan varietas unggul guna menjaga daya saing dan keberlanjutan produksi. Namun, karena nilam tidak berbunga di Indonesia, perakitan genotipe baru melalui persilangan sulit dilakukan, sehingga keragaman genetiknya sangat terbatas. Salah satu solusi untuk memperluas keragaman genetik yaitu melalui induksi mutasi, khususnya menggunakan sinar gamma. Kultur jaringan mendukung efisiensi pembentukan sumber keragaman, seleksi, dan perbanyakan genotipe yang diinginkan.
Penelitian terdiri atas tiga tahap utama: Tahap pertama terdiri dari segmen induksi kalus embriogenik dan segmen organogenesis. Tujuan segmen induksi kalus embriogenik mengoptimalkan media MS yang diperkaya ZPT (sitokinin: BAP, kinetin, TDZ; dan auksin: NAA, 2,4-D) untuk menghasilkan kalus embriogenik. Sedangkan segmen organogenesis bertujuan mengevaluasi pertumbuhan eksplan daun nilam. Metode yang dipergunakan merupakan metode eksperimental dengan rancangan acak lengkap pola faktorial (RALF), dianalisis mempergunakan ANOVA (Analysis of Variance). Kombinasi ZPT disusun dalam dua jenis auksin (NAA dan 2,4-D) dengan lima taraf konsentrasi 0; 0,5; 1,0; 1,5 dan 2,0 mg/L yang dikombinasikan dengan tiga jenis sitokinin (BAP, Kinetin dan TDZ) pada konsentarsi 0; 0,25; 0,50; 0,75 dan 1,0 mg/L. Tiap perlakuan diulang lima kali (125 satuan percobaan/seri). Hasil penelitian tahap pertama, segmen induksi kalus embriogenik menunjukkan bahwa waktu muncul kalus tercepat tercatat pada kombinasi perlakuan T2N1 (0,5 mg/L TDZ + 0,5 mg/L NAA) yaitu 7,80 hari setelah inisiasi (HSI), perlakuan K2D1 (0,5 mg/L kinetin + 0,5 mg/L 2,4-D) dan T1D2 (0,25 mg/L TDZ + 1,0 mg/L 2,4-D) yaitu 5,80 HSI. Berat kalus tertinggi pada kombinasi perlakuan B2N2 (0,5 mg/L BAP + 1,0 mg/L NAA) yaitu 1,194 gram, dan perlakuan B1D3 (0,25 mg/L BAP + 1,5 mg/L 2,4-D) yaitu 1,96 gram. Kombinasi perlakuan T1N2 (0,25 mg/L TDZ + 1,0 mg/L NAA) menghasilkan kalus embriogenik yang potensial untuk dimanfaatkan sebagai sumber keragaman genetik. Segmen organogenesis menghasilkan persentase eksplan yang berhasil membentuk kalus tercatat sebesar 56,4%, eksplan membentuk organ tercatat sebesar 54,6%. Perlakuan P14 (TDZ 1,0 mg/L + NAA 0,5 mg/L) dan P15 (TDZ 1,0 mg/L+ NAA 1,0 mg/L) memberikan hasil tertinggi pada kedua parameter tersebut, yaitu 6,6%. Pencoklatan eksplan, tercatat 26,1%, perlakuan P1 (MS0) menunjukkan tingkat pencoklatan tertinggi sebesar 6,6%. Sementara itu, persentase eksplan hidup mencapai 71,3%, dengan respon terbaik diamati pada perlakuan P2 (BAP 0,75 mg/L), P3 (BAP 1,0 mg/L), P12 (TDZ 0,75 mg/L + NAA 0,5 mg/L) dan P15 (TDZ 1,0 mg/L + NAA 1,0 mg/L) yang masing-masing menunjukkan nilai tertinggi sebesar 6,6%. Kombinasi perlakuan P14 (TDZ 1,0 mg/L + NAA 0,5 mg/L) menunjukkan hasil terbaik secara keseluruhan.
Tahap kedua induksi mutasi fisik dengan sinar gamma. Tujuan tahap ini menganalisis pengaruh sinar gamma terhadap pertumbuhan kalus embriogenik dan morfologi plantlet mutan. Metode yang dipergunakan merupakan metode eksperimental dengan rancangan acak lengkap non faktorial (RAL), data dianalisis mempergunakan ANOVA (Analysis of Variance). Kalus embriogenik ditumbuhkan pada media MS yang disuplementasi dengan 30 g/L sukrosa, 5,5 g/L agar, 0,25 mg/L TDZ, dan 1,0 mg/L NAA. Kalus kemudian diiradiasi dengan sinar gamma pada dosis 0, 15, 30, 45, dan 60 Gray (Gy), kemudian disubkultur kembali pada media MS selama empat minggu. Hasil penelitian pada tahap ini yaitu iradiasi menghambat pertumbuhan kalus dan regenerasi plantlet. Viabilitas kalus menurun dari 94,4% (kontrol) menjadi 50% (60 Gy), bobot kalus menurun 41,67% pada 60 Gy. Dosis LD₅₀ kalus embriogenik ditentukan pada 49,5 Gy dan dosis 45 Gy memicu perubahan morfologi pada plantlet.
Tahap ketiga analisis keragaman genetik plantlet mutan.
Tujuan penelitian tahap ini yaitu menilai tingkat keragaman genetik plantlet nilam hasil mutasi secara molekuler. Metode yang dipergunakan merupakan metode deskriptif. Pada penelitian ini digunakan penanda mikrosatelit atau simple sequence repeat (SSR) yang mampu mendeteksi variasi genetik berdasarkan perbedaan tingkat polimorfisme DNA. Tahapan yang dilakukan meliputi ekstraksi DNA menggunakan metode CTAB, amplifikasi DNA menggunakan empat pasang primer SSR, dan penyusunan dendrogram untuk menggambarkan hubungan genetik antar genotipe plantlet mutan nilam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa lima genotipe terbagi dalam dua klaster pada koefisien kemiripan 0,45. Genotipe B1 (15 Gy) paling berbeda dari induk (27,3% kemiripan), sedangkan genotipe B3 (45 Gy) memiliki kemiripan 63,6% dengan induknya.
Iradiasi sinar gamma efektif memengaruhi morfologi dan memicu keragaman genetik pada nilam. Temuan ini berpotensi mendukung pengembangan varietas nilam unggul secara mutagenik.


Kata kunci: Iradiasi gamma; Kalus embriogenik; Mutasi; Perubahan morfologi; Plantlet mutan; Pogostemon cablin ; Simple Sequence repeat (SSr)

SUMMARY Diah Eka Puspita (NPM. 1909300030002). Induction of Embryogenic Callus and Analysis of Aceh Patchouli Mutant (Pogostemon cablin Benth.). Under the guidance of Dr. Ir. Efendi, M.Agric.Sc as Promoter, Prof. Dr. Ir. Sabaruddin, M.Agr.Sc as Co-Promoter I and Prof. Dr. Ir. Rina Sriwati, M.Si as Co-Promoter II. The patchouli plant (Pogostemon cablin Benth.) is an aromatic commodity with high economic value due to its abundant essential oil content, so it is widely used in various industries, including perfumes, cosmetics, pharmaceuticals, and aromatherapy. In addition, patchouli oil also has antiseptic and therapeutic properties, making it an extremely valuable ingredient in health and wellness product formulations.As the world's leading producer of patchouli oil, Indonesia needs to develop superior varieties to maintain competitiveness and ensure production sustainability. However, since patchouli does not flower in Indonesia, assembling new genotypes through crossbreeding is challenging, resulting in very limited genetic diversity. One solution to expanding genetic diversity is mutation induction, specifically using gamma rays. Tissue culture enhances the efficiency of diversity source formation, selection, and propagation of desired genotypes. The study consisted of three main stages: The first stage consisted of an embryogenic callus induction segment and an organogenesis segment. The aim of embryogenic callus induction is to optimize MS media enriched with ZPT (cytokinin: BAP, kinetin, TDZ; and auxin: NAA, 2,4-D) to produce embryogenic callus. While the organogenesis segment aims to evaluate the growth of patchouli leaf explants. The method used is an experimental method with a complete randomized design factorial pattern (RALF), analyzed using ANOVA (Analysis of Variance). The ZPT combination is composed of two types of auxins (NAA and 2,4-D) with five concentration levels of 0; 0.5; 1.0; 1.5 and 2.0 mg/L combined with three types of cytokinins (BAP, Kinetin and TDZ) at concentrations of 0; 0.25; 0.50; 0.75 and 1.0 mg/L. Each treatment was repeated five times (125 experimental units/series). The results of the first stage of research, embryogenic callus induction segment showed that the fastest callus emergence time was recorded in the treatment combination T2N1 (0.5 mg/L TDZ + 0.5 mg/L NAA) which was 7.80 days after initiation (HSI), treatment K2D1 (0.5 mg/L kinetin + 0.5 mg/L 2,4-D) and T1D2 (0.25 mg/L TDZ + 1.0 mg/L 2,4-D) which was 5.80 HSI. The highest callus weight was in the treatment combination B2N2 (0.5 mg/L BAP + 1.0 mg/L NAA) which was 1.194 grams, and treatment B1D3 (0.25 mg/L BAP + 1.5 mg/L 2,4-D) which was 1.96 grams. The treatment combination T1N2 (0.25 mg/L TDZ + 1.0 mg/L NAA) produces embryogenic callus that has the potential to be utilized as a source of genetic diversity. The organogenesis segment resulted in the percentage of explants that successfully formed callus recorded at 56.4%, explants forming organs recorded at 54.6%. Treatments P14 (TDZ 1.0 mg/L + NAA 0.5 mg/L) and P15 (TDZ 1.0 mg/L + NAA 1.0 mg/L) gave the highest results in both parameters, namely 6.6%. Explant browning, recorded at 26.1%, treatment P1 (MS0) showed the highest level of browning at 6.6%. Meanwhile, the percentage of live explants reached 71.3%, with the best response observed in treatments P2 (BAP 0.75 mg/L), P3 (BAP 1.0 mg/L), P12 (TDZ 0.75 mg/L + NAA 0.5 mg/L) and P15 (TDZ 1.0 mg/L + NAA 1.0 mg/L) which each showed the highest value of 6.6%. Treatment combination P14 (TDZ 1.0 mg/L + NAA 0.5 mg/L) showed the best overall results. The second phase of this study involves the induction of physical mutation using gamma irradiation. The objective is to analyze the effects of gamma rays on the growth of embryogenic callus and the morphology of mutant plantlets. The experimental method employs a completely randomized design (CRD) without factorial treatment, and data are analyzed using ANOVA (Analysis of Variance). Embryogenic callus is cultured on MS medium enriched with 30 g/L sucrose, 5.5 g/L agar, 0.25 mg/L TDZ, and 1.0 mg/L NAA. The callus is then exposed to gamma radiation at doses of 0, 15, 30, 45, and 60 Gray (Gy), followed by reculturing on MS medium for four weeks.The results of this phase indicate that irradiation inhibits callus growth and plantlet regeneration. Callus viability decreases from 94.4% (control) to 50% (60 Gy), while callus weight is reduced by 41.67% at 60 Gy. The LD₅₀ dose for embryogenic callus is determined to be 49.5 Gy, and the 45 Gy dose induces morphological changes in the plantlets. The third phase focuses on analyzing the genetic diversity of mutant plantlets. This phase aims to assess the genetic variation in mutated patchouli plantlets using molecular techniques. A descriptive method is employed, utilizing microsatellite markers or simple sequence repeats (SSR) to detect genetic variations based on DNA polymorphism differences. The research process includes DNA extraction using the CTAB method, DNA amplification with four SSR primer pairs, and dendrogram construction to illustrate the genetic relationships among mutant patchouli plantlet genotypes. The findings reveal that the five genotypes cluster into two groups with a similarity coefficient of 0.45. Genotype B1 (15 Gy) is the most genetically distinct from the parental plant, with only 27.3% similarity, whereas genotype B3 (45 Gy) retains 63.6% similarity with the parental plant. Gamma-ray irradiation effectively influences plant morphology and induces genetic diversity in patchouli plants. These findings hold significant potential for supporting the development of superior patchouli varieties through mutagenesis. Keywords: Gamma irradiation; Embryogenic callus; Mutation; Morphological alteration; mutant plantlets; Pogostemon cablin ; Simple Sequence Repeat (SSR).