poliploidisasi artemisia annua menggunakan kolkisin … · apabila ternyata di dalam naskah ......
TRANSCRIPT
POLIPLOIDISASI Artemisia annua MENGGUNAKAN KOLKISIN
ALAMI HASIL EKSTRAK AIR BIJI Gloriosa superba
TESIS
Disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Magister
Program Studi Biosain
Oleh
Sri Indah Rahmawati
S901508010
PASCASARJANA
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2018
PERNYATAAN KEASLIAN DAN PERSYARATAN PUBLIKASI
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa:
1. Tesis yang berjudul: “Poliploidisasi Artemisia annua Menggunakan Kolkisin Alami Hasil
Ekstrak Air Biji Gloriosa superba” ini adalah karya penelitian saya sendiri dan tidak
terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar
akademik serta tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh
orang lain, kecuali yang tertulis dengan acuan yang disebutkan sumbernya, baik dalam
naskah karangan dan daftar pustaka. Apabila ternyata di dalam naskah tesis ini dapat
dibuktikan terdapat unsur-unsur plagiasi, maka saya bersedia menerima sanksi, baik Tesis
beserta gelas magister saya dibatalkan serta diproses dengan peraturan perundang-
undangan yang berlaku.
2. Publikasi sebagian atau keseluruhan isi Tesis pada jurnal atau forum ilmiah harus
menyertakan tim promotor sebagai author dan PPs UNS sebagai institusinya. Apabila saya
melakukan pelanggaran dari ketentuan publikasi ini, maka saya bersedia mendapatkan
sanksi akademik yang berlaku.
Surakarta, 28 Desember 2017
Mahasiswa,
Sri Indah Rahmawati
S901508010
ABSTRAK
Sri Indah Rahmawati. S901508010. Poliploidisasi Artemisia annua Menggunakan Kolkisin
Alami Hasil Ekstrak Air Biji Gloriosa superba (Prof. Dr. Ir. Ahmad Yunus, M.S dan Dr. Ari
Susilowati, M.Si)
Artemisia annua merupakan salah satu tanaman obat asli Cina yang memproduksi
metabolit sekunder penting untuk pengobatan malaria yaitu artemisinin. Artemisinin digunakan
sebagai alternatif pengobatan malaria karena patogen P. falciparum telah resisten terhadap kina
(quinine). Permasalahan pengembangan A. annua di Indonesia adalah kadar artemisinin yang
rendah. Induksi kolkisin pada A. annua digunakan sebagai upaya memperoleh tamanan
poliploid yang menghasilkan kadar artemisinin tinggi. Gloriosa superba merupakan tanaman
obat yang mengandung kolkisin tinggi pada bagian biji. Ekstrak air biji G. superba berpotensi
digunakan sebagai agen poliploidi. Tujuan penelitian ini adalah memperoleh A. annua poliploid
dari perlakuan lama waktu perendaman kecambah A. annua dan konsentrasi ekstrak air biji G.
superba serta mengetahui kadar artemisinin pada A. annua poliploid.
Penelitian dilaksanakan pada bulan November 2016-Agustus 2017. Benih A. annua
diperoleh dari B2P2TOOT Tawangmangu, sedangkan biji G. superba diperoleh secara alami di
sekitar Pantai Krakal, Gunung Kidul, Yogyakarta. Perlakuan pada kecambah A. annua meliputi
lama waktu perendaman (0 menit, 30 menit, 60 menit, dan 90 menit) dan konsentrasi ekstrak air
biji G. superba (0%, 25%, 50%, 75%, dan 100%). Analisis morfologi dan sitologi A. annua
dilakukan di Laboratorium Fisiologi Tumbuhan dan Bioteknologi, Fakultas Pertanian, UNS.
Analisis kadar kolkisin dan artemisinin dilakukan di Laboratorium Farmasetika, Fakultas
Kedokteran, UMY.
Morfologi A. annua meliputi tinggi tanaman, diameter batang, lebar daun, panjang
daun, dan jumlah cabang. Penelitian ini menunjukkan bahwa morfologi tanaman A. annua
perlakuan perendaman ekstrak air biji G. superba lebih tinggi, berdiameter batang besar,
memiliki daun yang lebih lebar dan lebih panjang serta memiliki jumlah cabang yang lebih
banyak dibandingkan dengan A. annua kontrol (AA). Stomata A. annua kontrol (AA) memiliki
ukuran dan kerapatan yang lebih rendah dibandingkan dengan stomata A. annua perlakuan
perendaman ekstrak air biji G. superba. Kromosom pada A. Annua kontrol (2n = 18) lebih
sedikit dibandingkan kromosom A. annua perlakuan ED (2n = 30), EB (2n = 28), DD (2n = 25),
DB (2n = 24), CB (2n = 22), dan BC (2n = 20). Kadar artemisinin A. annua kontrol 6.39 µg/µl
(± 1.40) lebih rendah dibandingkan dengan artemisinin pada A. annua perlakuan perendaman
ekstrak air biji G. superba berkisar 9.78 µg/µl (3.21) - 16.60 µg/µl (± 1.39).
Kata Kunci : A. annua, Poliploidisasi, G. superba
ABSTRACT
Sri Indah Rahmawati. S901508010. Polyploidization of Artemisia annua Using Natural
Colchicine from Water Extract of Gloriosa superba (Prof. Dr. Ir. Ahmad Yunus, M.S and
Dr. Ari Susilowati, M.Si)
Artemisia annua merupakan salah satu tanaman obat asli Cina yang memproduksi
metabolit sekunder penting untuk pengobatan malaria yaitu artemisinin. Artemisinin digunakan
sebagai alternatif pengobatan malaria karena patogen P. falciparum telah resisten terhadap kina
(quinine). Permasalahan pengembangan A. annua di Indonesia adalah kadar artemisinin yang
rendah. Induksi kolkisin pada A. annua digunakan sebagai upaya memperoleh tamanan
poliploid yang menghasilkan kadar artemisinin tinggi. Gloriosa superba merupakan tanaman
obat yang mengandung kolkisin tinggi pada bagian biji. Ekstrak air biji G. superba berpotensi
digunakan sebagai agen poliploidi. Tujuan penelitian ini adalah memperoleh A. annua poliploid
dari perlakuan lama waktu perendaman kecambah A. annua dan konsentrasi ekstrak air biji G.
superba serta mengetahui kadar artemisinin pada A. annua poliploid.
Penelitian dilaksanakan pada bulan November 2016-Agustus 2017. Benih A. annua
diperoleh dari B2P2TOOT Tawangmangu, sedangkan biji G. superba diperoleh secara alami di
sekitar Pantai Krakal, Gunung Kidul, Yogyakarta. Perlakuan pada kecambah A. annua meliputi
lama waktu perendaman (0 menit, 30 menit, 60 menit, dan 90 menit) dan konsentrasi ekstrak air
biji G. superba (0%, 25%, 50%, 75%, dan 100%). Analisis morfologi dan sitologi A. annua
dilakukan di Laboratorium Fisiologi Tumbuhan dan Bioteknologi, Fakultas Pertanian, UNS.
Analisis kadar kolkisin dan artemisinin dilakukan di Laboratorium Farmasetika, Fakultas
Kedokteran, UMY.
Morfologi A. annua meliputi tinggi tanaman, diameter batang, lebar daun, panjang
daun, dan jumlah cabang. Penelitian ini menunjukkan bahwa morfologi tanaman A. annua
perlakuan perendaman ekstrak air biji G. superba lebih tinggi, berdiameter batang besar,
memiliki daun yang lebih lebar dan lebih panjang serta memiliki jumlah cabang yang lebih
banyak dibandingkan dengan A. annua kontrol (AA). Stomata A. annua kontrol (AA) memiliki
ukuran dan kerapatan yang lebih rendah dibandingkan dengan stomata A. annua perlakuan
perendaman ekstrak air biji G. superba. Kromosom pada A. Annua kontrol (2n = 18) lebih
sedikit dibandingkan kromosom A. annua perlakuan ED (2n = 30), EB (2n = 28), DD (2n = 25),
DB (2n = 24), CB (2n = 22), dan BC (2n = 20). Kadar artemisinin A. annua kontrol 6.39 µg/µl
(± 1.40) lebih rendah dibandingkan dengan artemisinin pada A. annua perlakuan perendaman
ekstrak air biji G. superba berkisar 9.78 µg/µl (3.21) - 16.60 µg/µl (± 1.39).
Kata Kunci : A. annua, Poliploidisasi, G. superba
PERSEMBAHAN
Bismillahirrahmanirrahim, karya ilmiah ini penulis persembahkan kepada:
Ayah dan Ibu ku tercinta yang senantiasa mendoakan, memberikan ridha, mendidik,
mendukung, menasihati, dan memberikan kasih sayang
Mas Bagus dan Adek Akbar tersayang yang selalu menemani, memberikan dukungan,
menasihati dan selalu direpotkan
Lesty Ayu Bidhari, Latifah Kholilulhaq, Maharani Putri Hikam dan Siti Wulandari terkasih
yang selalu pengertian, memberi dukungan, mencerahkan disaat gelap dan segala kasih sayang
kalian
Keluarga besar ku tersayang atas segala doa, kasih sayang dan dukungannya.
Almamaterku tercinta
MOTTO
“Be the flower that gives its fragrance to even the hand that crushes it”
-Ali Ibn Abi Thalib R.A-
“To get what you love, you must first be patient with you hate”
-Imam Al-Ghazali-
The more you trust Allah, the easier it becomes to be patient”
-Dewi Sandra-
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan tesis
dengan judul “Poliploidisasi Artemisia annua Menggunakan Kolkisin Alami Hasil Ekstrak Air
Biji Gloriosa Superba”. Sholawat dan salam penulis haturkan kepada Nabi Besar Muhammad
SAW yang selalu dinanti syafaatnya. Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan
penghargaan dan terima kasih yang setulusnya kepada :
1. Prof. Dr. M. Furqon Hidayatullah, M.Pd selaku Direktur Program Pascasarjana
Universitas Sebelas Maret yang telah memberikan kesempatan belajar di
Program Studi Biosain
2. Dr. Ari Susilowati, M.Si selaku Ketua Program Studi Biosain dan pembimbing
akademik yang mengarahkan selama proses perkuliahan.
3. Prof. Dr. Ir. Ahmad Yunus, M.S dan Dr. Ari Susilowati, M.Si selaku dosen
pembimbing yang senantiasa mengarahkan dan membimbing penulis dalam
penyusunan tesis.
4. Ir. Yuli Widiyastuti, M.P selaku pembimbing lapangan dari B2P2TOOT
Tawangmangu, Karanganyar yang senantiasa memberikan bimbingan, kritik dan
saran.
5. B2P2OOT selaku penyedia benih Artemisia annua yang digunakan peneliti
dalam penelitian tesis.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan proposal tesis ini masih sangat
jauh dari sempurna. Karena itu, saran dan kritik demi perbaikan penulisan thesis ini
sangat penulis harapkan. Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat.
Surakarta, Januari 2018
Penulis,
Sri Indah Rahmawati
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i
PENGESAHAN PEMBIMBING TESIS .............................................................. ii
PENGESAHAN PENGUJI TESIS ....................................................................... iii
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ILMIAH ............................................... iv
ABSTRAK ............................................................................................................. v
ABSTRACT ........................................................................................................... vi
PERSEMBAHAN .................................................................................................. vii
MOTTO .................................................................................................................. viii
KATA PENGANTAR ........................................................................................... ix
DAFTAR ISI .......................................................................................................... x
BAB I. PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
A. Latar Belakang ....................................................................................... 1
B. Perumusan Masalah ............................................................................... 3
C. Tujuan Penelitian ................................................................................... 3
D. Manfaat Penelitian ................................................................................. 3
BAB II. ISI ............................................................................................................. 5
A. Tinjauan Pustaka ................................................................................. 5
1. Artemisia annua .............................................................................. 5
2. Produksi Artemisinin pada Artemisia annua ................................... 6
3. Pemanfaatan Artemisinin................................................................. 8
4. Poliploidi Menggunakan Kolkisin .................................................. 9
5. Gloriosa superba ............................................................................. 10
B. Kerangka Berpikir ............................................................................... 13
C. Hipotesis .............................................................................................. 13
BAB III. METODE PENELITIAN ...................................................................... 14
A. Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................... 14
B. Materi Penelitian .................................................................................. 14
C. Metode Penelitian ................................................................................ 14
D. Tatalaksana Penelitian ........................................................................... 15
1. Pengambilan Sampel Gloriosa superba ......................................... 15
2. Ekstraksi Gloriosa superba ............................................................ 16
3. Penyemaian dan Perlakuan Biji Artemisia annua............................ 17
4. Penanaman Artemisia annua ........................................................... 17
5. Pengamatan Morfologi Artemisia annua ........................................ 18
6. Pengamatan Sitologi Artemisia annua ........................................... 18
7. Ekstraksi Artemisinin dari Artemisia annua ................................... 20
E. Analisis Data ......................................................................................... 20
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................... 21
A. Penetapan Kadar Kolkisin pada Ekstrak Air Biji G. superba .............. 21
B. Morfologi A. annua Perlakuan Ekstrak Air Biji G. superba ................ 25
1. Tinggi Tanaman A. annua ............................................................... 25
2. Diameter Batang A. annua .............................................................. 29
3. Lebar dan Panjang Daun A. annua .................................................. 30
4. Jumlah Cabang A. annua ................................................................. 32
C. Sitologi A. annua Perlakuan Ekstrak Air Biji G. superba .................... 34
1. Stomata A. annua Perlakuan Ekstrak Air Biji G. superba .............. 34
2. Kromosom A. annua Perlakuan Ekstrak Air Biji G. superba .......... 38
D. Penetapan Kadar Artemisinin pada Ekstrak Daun A. annua .................. 41
BAB V. KESIMPULAN ......................................................................................... 46
A. Kesimpulan ........................................................................................... 46
B. Saran ..................................................................................................... 46
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 47
LAMPIRAN ........................................................................................................... 54
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Artemisia annua (De Jesus, 2003) ........................................... 5
Gambar 2. Struktur Kimia Artemisinin (De Jesus, 2003) ......................... 8
Gambar 3. Kolkisin (Chen et al., 2009) ..................................................... 10
Gambar 4. (a) Biji Gloriosa superba (b) Umbi Gloriosa superba
dan (c) Bunga Gloriosa superba .............................................. 11
Gambar 5. Diagram Alir Kerangka Pemikiran .......................................... 13
Gambar 6. (a) Silica Plat Hasil KLT dan (b) Silica Plat Hasil KLT
yang disemprot Vanillin Sulphate ............................................ 22
Gambar 7. Silica Plat Hasil KLT yang diamati di bawah Sinar UV .......... 23
Gambar 8. Panjang Gelombang (λmax) Scanning Densitometri .................. 24
Gambar 9. Grafik rata-rata tinggi tanaman A. annua pada lama
perendaman 0 Menit dengan konsentrasi meningkat ............... 25
Gambar 10. Grafik rata-rata tinggi tanaman A. annua pada lama
perendaman 30 Menit dengan konsentrasi meningkat ............. 26
Gambar 11. Grafik rata-rata tinggi tanaman A. annua pada lama perendaman 60 Menit dengan konsentrasi meningkat ........................ 26
Gambar 12. Grafik rata-rata tinggi tanaman A. annua pada lama
perendaman 90 Menit dengan konsentrasi meningkat ........................ 27
Gambar 13. Grafik Diameter Batang A. annua Perlakuan Ekstrak Air
Biji G. superba pada 18 MST .............................................................. 29
Gambar 14. Grafik Lebar Daun A. annua Perlakuan Ekstrak Air
Biji G. superba pada 18 MST .............................................................. 30
Gambar 15. Grafik Panjang Daun A. annua Perlakuan Ekstrak Air
Biji G. superba pada 18 MST ............................................................. 31
Gambar 16. Grafik Jumlah Cabang A. annua Perlakuan Ekstrak Air
Biji G. superba pada 18 MST ............................................................. 32
Gambar 17. (a) Panjang bidang pandang, dan (b) lebar bidang pandang
pada mikroskop dengan perbesaran 400x ........................................... 36
Gambar 18. (a) Lebar stomata A. annua kontrol (AA), dan
(b) Panjang stomata A. annua sampel kontrol (AA) ............................ 36
Gambar 19. Panjang dan Lebar stomata A. annua
Perlakuan Ekstrak Air Biji G. superba ................................................ 37
Gambar 20. Kromosom A. annua kontrol 2n =18 ................................................... 38
Gambar 21. Kromosom A. annua Perlakuan Ekstrak Air Biji G. superba ............. 39
Gambar 22. Panjang Gelombang (λmax) Artemisinin Standar
dan Ekstrak Daun A. annua ................................................................. 42
Gambar 23. (a) Silica Plat sebelum elusi dan (b) Silica Plat hasil KLT
yang diamati di bawah sinar UV ......................................................... 43
Gambar 24. Grafik Kadar Artemisinin pada Daun A. annua pada 18 MST ............ 44
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Rancangan Penelitian .................................................................. 15
Tabel 2. Analisis KLT-Densitometri Sampel Ekstrak Air Biji G. superba
dan Kolkisin Standar yang diperoleh dari Pabrik .......................... 21
Tabel 3. Diameter Batang A. annua pada 18 MST ..................................... 29
Tabel 4. Lebar Daun A. annua pada 18 MST .............................................. 31
Tabel 5. Panjang Daun A. annua pada 18 MST ......................................... 32
Tabel 6. Jumlah Cabang A. annua pada 18 MST ........................................ 33
Tabel 7. Panjang Stomata A. annua pada 18 MST ...................................... 34
Tabel 8. Lebar Stomata A. annua pada 18 MST ......................................... 34
Tabel 9. Kerapatan Stomata Daun A. annua pada 18 MST ......................... 35
Tabel 10. Kategori Kerapatan Stomata A. annua ......................................... 35
Tabel 11. Analisis KLT-Densitometri Artemisinin ...................................... 41
Tabel 12. Kadar Artemisinin Daun A. annua pada 18 MST ......................... 44
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Grafik Baku Kolkisin ............................................................ 54
Lampiran 2. Tinggi Tanaman A. annua ....................................................... 55
Lampiran 3. Rata-Rata Tinggi Tanaman A. annua ..................................... 58
Lampiran 4. Data Diameter Batang A. annua ............................................ 59
Lampiran 5. Data Rata-Rata Diameter Batang A. annua ........................... 60
Lampiran 6. Data Lebar dan Panjang Daun A. annua ................................. 61
Lampiran 7. Data Jumlah Cabang A. annua ................................................ 62
Lampiran 8. Data Rata-Rata Jumlah Cabang A. annua ............................... 63
Lampiran 9. Data Panjang, Lebar dan Kerapatan Stomata A. annua .......... 64
Lampiran 10. Data Kategori Kerapatan Stomata A. annua ........................... 65
Lampiran 11. Grafik Baku Artemisinin ........................................................ 66
Lampiran 12. Data Kadar Artemisinin pada Daun A. annua ........................ 67
Lampiran 13. Data Rata-Rata Kadar Artemisinin pada Daun A. annua ....... 68
Lampiran 14. General Linear Model dengan Pengulangan Pengaruh
Konsentrasi dan Lama Perendaman terhadap Tinggi
Tanaman A. annua ................................................................. 69
Lampiran 15. Univariate Analysis of Variance Pengaruh Konsentrasi
dan Lama Perendaman terhadap Diameter Batang ................. 71
Lampiran 16. Univariate Analysis of Variance Pengaruh Konsentrasi
dan Lama Perendaman terhadap Lebar dan Panjang Daun .... 72
Lampiran 17. Univariate Analysis of Variance Pengaruh Konsentrasi
dan Lama Perendaman terhadap Jumlah Cabang .................. 74
Lampiran 18. Univariate Analysis of Variance Pengaruh Konsentrasi
dan Lama Perendaman terhadap Kadar Artemisinin ............. 75
Lampiran 19. Determinasi Tumbuhan G. superba ....................................... 77