bab i pendahuluan a. latar belakang masalah catharanthus ...etd. fisiologi dan biokimia dari pada...

Download BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah Catharanthus ...etd. fisiologi dan biokimia dari pada tapak

Post on 28-Mar-2019

217 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Tapak dara atau yang dikenal dengan nama ilmiah Catharanthus roseus (L.)

G. Don. merupakan tanaman semak tahunan yang banyak dibudidayakan sebagai

tanaman hias dan obat. Tapak dara memiliki warna mahkota bunga ungu, merah,

merah muda atau putih (Plaizier, 1981). Menurut Kumar dkk. (2013), terdapat

lima variasi bunga tapak dara, yaitu putih-kuning, putih-merah, merah muda-

merah, merah muda-putih, dan merah-putih. Daun tapak dara digunakan sebagai

sumber penghasil alkaloid, namun hanya mengandung sekitar 0,2-1,0% alkaloid

(Renault dkk., 1999). Menurut Schmelzer (2007), beberapa jenis alkaloid dalam

tanaman tapak dara yaitu vinkristin dan vinblastin dapat digunakan untuk terapi

leukemia dan Hodgkins disease.

Penelitian yang dilakukan oleh Idrees dkk. (2008) di India menyatakan

bahwa tapak dara dengan mahkota warna merah muda lebih superior dalam hal

pertumbuhan, fisiologi dan biokimia dari pada tapak dara mahkota warna putih.

Dalam penelitian tersebut tenyata jumlah alkaliod total khususnya vinkristin dan

vinblastin keduanya tidak memiliki perbedaan yang signifikan.

Genom adalah sekumpulan instruksi yang dibutuhkan dalam pembentukan

organisme. Genom berisi sekumpulan master blueprint yang akan menentukan

struktur sel dan aktivitas sel selama hidup. Asam deoksiribonukleotida (DNA)

3

merupakan penyusun genom yang dapat mengalami mutasi sehingga

menghasilkan satu individu mutan yang baru (Casey, 1992).

Menurut Crowder (1997), mutasi dapat terjadi secara alami ataupun buatan.

Mutasi buatan yang dilakukan secara sengaja oleh manusia bertujuan untuk

pemuliaan tanaman. Kolkisin merupakan mutagen yang umum digunakan dalam

pemuliaan tanaman. Kolkisin adalah suatu alkaloid yang dihasilkan oleh tanaman

Colchicum autumnale L. (Snustad dkk., 1997). Pemberian kolkisin di daerah titik

tumbuh suatu tunas dapat mencegah pembentukan gelendong pembelahan sel

yang akan membagi kromosom sama besar jumlahnya. Hal ini berakibat

terjadinya penggandaan jumlah kromosom (poliploid) pada tahap anafase sel-sel

yang bermitosis dan menyebabkan sel tidak menghasilkan cell plate pada tahap

telofase sel tersebut (Crowder, 1997).

Menurut Plaizier (1981), tapak dara tetraploid menghasilkan lebih banyak

alkaloid dibandingkan tapak dara diploid, tetapi tapak dara tetraploid memiliki

kemampuan fertilitas kecil. Ciri-ciri fisik tunas poliploid yang umum adalah

meningkatnya ukuran sel, laju pertumbuhan sel lambat, daun lebih tebal, bunga

lebih besar dan sedikit, buah lebih besar, serta menurunnya fertilitas pada

berbagai tingkat dibandingkan dengan tunas diploid (Griffith dkk., 1999).

Kultur sel salah satu metode yang dapat digunakan untuk mutasi sel secara

buatan. Sel-sel kalus bersifat meristemoid yang mudah termutasi oleh mutagen.

Ciri-ciri sel yang bersifat meristemoid adalah sel terus-menerus membelah,

memiliki dinding sel selulosa yang tipis, bentuk sel isodiametrik, oval, poligonal

atau rektagular, sitoplasma banyak, sel-sel tersusun rapat dengan ruang antarsel

4

sempit, vakuola tidak ada atau sangat kecil dan memiliki intisel besar (Barclay,

2002). Dengan cara ini diharapkan sel-sel kalus daun tapak dara akan lebih

banyak memproduksi alkaloid karena mengalami ploidisasi.

Sel-sel kalus tapak dara yang mengalami mutasi kolkisin dapat diamati

secara sitologi di bawah mikroskop secara langsung atau dengan pewarnaan

(Anonim, 2014). Menurut Stahl (1985), KLT merupakan metode pemisahan

komponen secara fisikokimia menggunakan fase diam sebagai penjerap dan fase

gerak sebagai pengelusi. Komponen senyawa yang terdapat dalam sel-sel kalus

dapat diamati dengan Kromatografi Lapis Tipis (KLT).

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian di atas tersebut maka dapat dirumuskan permasalahan

yaitu:

1. Bagaimana pengaruh kolkisin pada sitologi sel-sel kalus daun tapak dara

dalam kultur sel?

2. Bagaimana profil Kromatografi Lapis Tipis (KLT) ekstrak petroleum eter,

ekstrak kloroform, dan ekstrak metanol dari sel-sel kalus daun tapak dara

yang telah diinduksi kolkisin dibandingkan dengan kontrol?

C. Manfaat Penelitian

1. Hasil penelitian dapat digunakan sebagai salah satu cara peningkatan hasil

produksi alkaloid tapak dara.

5

2. Hasil penelitian dapat dijadikan sebagai model untuk produksi alkaloid tapak

dara dalam skala produksi melalui kultur sel.

D. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk:

1. Mengetahui pengaruh kolkisin pada sitologi sel-sel kalus tapak dara dalam

kultur sel.

2. Mengetahui profil kromatografi lapis tipis ekstrak petroleum erer, ekstrak

kloroform, dan ekstrak metanol dari sel-sel kalus tapak dara yang telah

diinduksi kolkisin dibandingkan dengan kontrol.

E. Tinjauan Pustaka

1. Catharanthus roseus (L.) G. Don.

Catharanthus roseus (L.) G. Don. memiliki nama sinonim Vinca rosea

L. nama umum di Indonesia adalah tapak dara, rutu-rutu atau kembang

serdadu, di Inggris tapak dara sering disebut sebagai Madagascar periwinkle

atau rose periwinkle, di Cina dikenal dengan nama chang chun hua.

Klasifikasi tapak dara dalam taksonomi tumbuhan sebagai berikut,

Divisi : Magnoliophyta

Kelas : Magnoliopsida

Anak kelas : Asteridae

Bangsa : Gentianales

Suku : Apocynaceae

6

Marga : Catharanthus

Jenis : Catharanthus roseus (L.) G. Don. (Backer & Bakhuizen, 1963).

Tapak dara berasal dari Madagaskar, tetapi sekarang telah tersebar di

derah lain baik tropis maupun subtropis. Tapak dara dapat mencapai tinggi

sampai satu meter, memiliki getah berwarna putih dengan bau yang tidak

enak. Akarnya dapat mencapai panjang sampai 70 cm, batangnya bersayap

menyempit, warna hijau atau merah, berbulu dan biasanya berkayu di bagian

pangkal. Letak daun tapak dara saling berhadapan, bentuk bulat dengan ujung

yang meruncing, berwarna hijau atau hijau pucat dan ukurannya 2,5-8,5 cm x

1-4 cm. Bunga biseksual, berbilangan lima. Bunga terdiri atas lima daun

kelopak dan lima daun mahkota. Daun-daun mahkota saling berlekatan

sedemikian rupa sehingga membentuk tabung mahkota dengan panjang 2-3

cm yang di dalam tabung terdapat putik dan benang sari. Bagian ujung daun-

daun mahkota terbagi menjadi lima cuping (Schmelzer, 2007). Mahkota

bunganya ada yang berwarna putih-kuning, putih-merah, merah muda-merah,

merah muda-putih dan merah-putih (Kumar dkk., 2013).

Penelitian tentang khasiat antidiabetes dari tapak dara pada akhir tahun

1950, menemukan bahwa alkaloid tapak dara juga memiliki khasiat

antimitotik. Seratus tiga puluh substansi dari tapak dara dengan struktur indol

maupun dihidroindol telah ditemukan dengan komponen pokoknya adalah

vindolin (sampai 0,5%) dan yang lainnya adalah serpentin, katarantin,

ajmalisin, akuamin, lokhnerin, lokhnerisin, dan tetrahidoalstonin. Ajmalisin

dan serpentin banyak terdapat pada akar tanaman, sedangkan katharantin dan

7

vindolin berakumulasi di bagian tanaman yang berada di atas tanah. Bagian

ini mengandung 0,2-1% alkaloid. Alkaloid vinkristin dan vinblastin adalah

agen antimitotik yang sangat kuat yang dapat menghambat mitosis pada

metafase. Selain itu, keduanya juga memiliki aktivitas neurotoksik terutama

vinkristin yang berpengaruh pada proses neurotransmisi. Dosis terkontrol

vinkristin dan vinblastin digunakan antara lain untuk terapi leukimia, dan

Hodgkins disease (Schmelzer, 2007).

Gambar 1. Bunga tapak dara dengan mahkota putih-kuning (a), mahkota merah muda-merah (b) dan mahkota merah-putih (c)

2. Mitosis

Tahap mitosis adalah tahapan yang paling singkat dalam siklus sel.

Selama tahap ini, sel melalui dua tahap yaitu kariokinesis dan sitokinesis.

Kariokinesis adalah proses pembagian materi inti yang terdiri dari beberapa

tahap yaitu profase, metafase, anafase, dan telofase. Sitokinesis adalah

a b

c

8

pembagian sitoplasma kepada kedua sel anak hasil pembelahan (Lodish dkk.,

2000).

Tahap profase ditandai dengan kondensasi sehingga terbentuk

kromosom. Sentrosom yang telah berduplikasi mulai memproduksi

mikrotubula. Mikrotubula terus diproduksi ke segala arah, sebagian

mikrotubula dari kutub yang berlawanan bertemu dan berikatan serta

mendorong sentrosom bergerak ke kutub sel. Kromosom terus mengalami

kondensasi. Membran nukleus menghilang, pecah menjadi fragmen kecil

sehingga kromosom terapung di dalam sitoplasma setelah nukleolus

menghilang. Setiap kromosom membentuk kinetokor pada setiap sisi

sentromer. Sentromer merupakan kompleks protein, tempat melekatnya

mikrotubulus pada kromosom. Kinotokor memiliki molekul motor yang

menggunakan ATP untuk menarik mikrotubula dari kutub sehingga

mikrotubula polar membentuk mitotic spindle. Mikrotubula yang menempel

pada kinetokor disebut mikrotubulus kinetokor (Lodish dkk., 20