ACARA III

PERKECAMBAHAN SERBUK SARI SECARA IN VITRO

A. Tujuan

1. Mengamati serbuk sari yang berkecambah secara in vitro.

B. Metodologi Penelitian

1. Alat dan Bahan

a. Bunga Tapak Dara (Vinca rosea) kuncup, mekar, dan layu

b. Larutan sukrosa konsentrasi 20 %

c. Gelas benda dan penutupnya

d. Pinset

e. Mikroskop cahaya

2. Metode

Observasi

3. Prosedur

C. Hasil dan Pembahasan

a. Data Hasil Pengamatan

Tabel 1. Viabilitas Perkecambahan Serbuk Sari

No Stadium Perkembangan Bunga Viabilitas Polen

1

Kuncup Ukuran 2 cm

0 %

2

Kuncup Ukuran 3 cm

0 %

3

Kuncup Ukuran 5 cm

93 %

4

Mekar

50%

5

Layu

55,81 %

b. Pembahasan

Fertilisasi merupakan salah satu tahapan penting yang terjadi pada tumbuhan

angiospermae, hal ini berkaitan dengan kemampuan reproduksi untuk mempertahankan

generasinya dari masa ke masa. Keberhasilan proses fertilisasi dipengaruhi oleh beberapa

faktor, salah satunya adalah tingkat viabilitas polen, Serbuk sari merupakan struktur yang

paling sederhana dari sel tumbuhan. Buluh serbuk merupakan model yang baik dan sederhana

untuk mempelajari pertumbuhan dan perkembangan (Taylor dan Helper, 1997), sehingga

perkecambahan dan pertumbuhan buluh serbuk penting sebagai bahan penelitian studi

morfologi, ekologi, evolusi, biokimia dan biologi molekular (Ottavio, et al. , 1992)

Selama beberapa tahun terakhir perkecambahan serbuk sari membentuk buluh tabung

secara in vitro menjadi model populer untuk mempelajari biologi sel dalam sel tanaman

(Moutinho dkk., 2001). Serbuk sari secara morfologis bentuknya sederhana dan proses

pembentukan buluh serbuk merupakan contoh pertumbuhan dan perkembangan yang relatif

sederhana. Dengan alasan tersebut, dan karena pesatnya laju pembentukan buluh serbuk

secara in vitro pada beberapa spesies, pembentukan buluh serbuk telah menjadi model untuk

mempelajari pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan.

Polen atau serbuk sari dari tanaman angiospermae dapat ditemukan pada bagian

anther. Pada saat fertilisasi, serbuk sari akan jatuh pada bagian kepala putik atau stigma.

Stigma memegang peranan penting dalam proses perkecambagan serbuk sari, namun pada

beberapa tumbuhan perkecambahan dapat diinduksi dalam larutan gula dengan ketersediaan

yang cukup, selain itu harus diimbangi dengan aquadest untuk menjaga kelembaban polen.

Menurut Bhojwani dan Bhatnagar (1974), serta Johri (1984), stigma yang telah

mencapai tahap reseptif apabila telah menyediakan media yang cocok untuk penyerbukan dan

perkecambahan polen. Selanjutnya, polen dikatakan matang apabila telah terbentuk sel

generatif atau sel sperma di dalamnya, polen tersenut dikatakan telah memiliki daya

viabilitas. Masa kematangan stigma dan polen pada sebagian besar tumbuhan bunga terjadi

dalam waktu singkat, yaitu antara 1-3 hari. Bahkan ada beberapa jenis tumbuhan, masa

kematangan stigma dan polen hanya terjadi dalam beberapa jam saja (Heslop-Harrison dan

Heslop-Harrison, 1970).

Pemanjangan buluh serbuk merupakan proses yang dinamis, dimana buluh serbuk

merespon dan menavigasi jaringan ovarium untuk mencapai misinya dalam mengantarkan sel

sperma untuk mengadakan fertilisasi. Buluh serbuk melakukan pemanjangan secara eksklusif

pada apeks sel membentuk pertumbuhan polar, yang diketahui sebagai dari ujung

pertumbuhan. yang memproduksi sel silindris yang berbentuk seragam (Cheung, 2001).

Polen secara normal mengalami perkecambahan di stigmata tumbuhan. (Unal, 1986). Pada

beberapa spesies serbuk sari berkecambah pada anther, ada pula perkecambaha Polen yang

terjadi pada kelembaban atmosfer, beberapa serbuk sari berkecambah dengan cara in vitro

pada media dasar yang mengandung 10% sukrosa dan 0,01% asam borat (Vasil, 1960; Unal,

1988; Dane dan Olgun, 1994).

Media yang digunakan untuk perkecambahan serbuk sari bervariasi sesuai dengan

jenis tanaman (Vasil, 1960; Baker dan Baker, 1979). Serbuk sari dari beberapa spesies

membutuhkan media yang lebih kompleks (Çetin et al., 2000). Lingkungan yang diperlukan

untuk perkecambahan serbuk sari secara in vitro terkait dengan komposisi genetik dan juga

kualitas dan kuantitas cadangan nutrisi yang ada di dalam serbuk sari (Baker dan Baker,

1979).

Tapak dara (Vinca rosea L.) yang mempunyai nama lain Catharanthus roseus

merupakan anggota family Spocynaceae yang merupakan herba perennial yang berbunga

setiap saat. Bunga yang dihasilkan jumlahnya banyak, berkelamin ganda, actinomorf,

berbilangan 5, kelopak bunga berbagi, dan mahkota bunga berlekatan membentuk tabung

atau buluh panjang. Taju-taju mahkota di atas bulluh terpuntir ke satu arag ketika masih

kuncup. Kepala sari membebaskan serbuk sari melalui celah longitudinal (Tjitrosoepomo,

1992 :Budiwati, 2012).

Praktikum perkecambahan polen ini dilakukan pengamatan viabilitas polen pada

umur yang berbeda dengan teknik in vitro. Pengamatan dilakukan pada variasi ukuran

kuncup bunga 2, 3,5 cm, bunga yang mekar dan bunga yang layu. Perbedaan ukuran ini

sebagai variabel yang menandakan tahap perkembangan bunga untuk pendekatan umur

serbuk sari yang diambil. Pengelompokan umur serbuk sari berdasarkan stadium

perkembangan bunga. Hasil perkecambahan serbuk sari selanjutnya dibandingkan untuk

melihat viabilitas polen pada umur yang berbeda.

Untuk mengetahui kecepatan waktu berkecambah, setelah serbuk sari ditaburkan

dilakukan pengamatan perkecambahannya pada waktu 10 menit. Media yang digunakan

berupa larutan sukrosa 20%. Selain fungsinya sebagai media pertumbuhan, larutan sukrosa

berfungsi sebagai substrat respirasi, sukrosa menyediakan sumber karbon bagi katabolisme

yang dilakukan oleh serbuk sari. Pengambilan benang sari dilakukan di cekungan dasar

bunga menggunakan bantuan tusuk gigi. Pengamatan dilakukan dengan mengambil polen

yang dicampurkan secara merata hingga larutan sukrosa nampak keruh. Untuk perhitungan

menggunakan jumlah Polen yang cukup banyak (di atas 30 Polen) agar data yang dihitung

dan dibandingkan valid. Pengamatan dilakukan dengan mengitung sejumlah polen yang

berkecambah di bandingkan dengan jumlah seluruh polen yang nampak dalam satu bidang

pandang, selanjutnya dihitung persentase perkecambahan. Pengukuran daya kecambah ini

menjadi salah satu acuan dalam menghitung daya perkecambahan serbuk sari.

a b c d e

Gambar 2. a. Bunga 1(kuncup 2cm), b. kuncup 3 cm, c. kuncup 5 cm, d. bunga mekar,

e. bunga layu

Tabel 2. Pengelompokan bunga berdasarkan stadium perkembangan

Keterangan Morfologi

Kuncup 1 Tahapan kuncup ukuran 2 cm, taju korola masih menutup penuh dan

berwarna putih kehijauan, bagian anther belum membuka

Kuncup 2 Kuncup berukuran 3 cm, taju korola belum membuka dan berwarna

putih, anther belum membuka

Kuncup 3 Kuncup ukuran 5 cm, berwarna merah muda pucat, taju korola hampir

membuka (hampir mekar)

Bunga mekar Taju korola sempurna terbuka

Bunga layu Taju korola sudah mulai layu, polen kadang berhamburan hingga

bagian atas taju korola

Dari hasil pengamatan, dapat diketahui bahwa serbuk sari tapak dari memiliki rata-

rata persentase perkecambahan yang bervariasi, pada kuncup 1 dan 2 hingga waktu 10 menit

tidak ada polen yang berkecambah, sedangkan daya perkecambahan paling tinggi adalah

kuncup ke 3, perbedaanya dapat dilihat pada grafik di bawah ini.

Grafik 1. Grafik Hubungan antara stadium bunga dengan viabilitas polen dalam medium sukrosa 20 %

Perkecambahan polen secara in vitro dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti umur

Polen, waktu pengamatan perkecambahan, konsentrasi dan komposisi larutan yang digunakan

sebagai media tumbuh. Semakin tua umur serbuk sari semakin lamban perkecambahannya

dan tabung serbuk sari yang terbentuk lebih pendek. Pada kondisi alamiahnya, setelah serbuk

sari lepas dari anther, polen tersebut akan bertahan hidup satu atau beberapa hari saja

sebelum dapat mencapai kepala putik (stigma) yang reseptif (Lestern, 2004 : Budiwati,

2012). Keberhasilan perkecambahan ditunjukkan oleh kuncup bunga yang hampir mekar,

bunga mekar hingga layu, namun viabilitas polen pada bunga yang sudah layu tidak sebaik

pada viabilitas polen pada bunga yang hampir mekar. Pada bunga yang baru mekar, pada saat

tersebut ruang sari belum pecah yang dipebuhi dengan serbuk sari dengan daya tumbuh yang

tinggi.

Pengamatan perkecambahan dilakukan hingga pengamatan tahapan perkecambahan

serbuk sari, berikut data yang teramati :

a b c

Gambar 1. Tahap perkecambahan serbuk sari, a. b. c tahap inisiasi

Serbuk sari (Pollen grain) merupakan sel hidup yang mempunyai protoplasma, dan

terbungkus oleh dinding sel, dinding sel terdiri dari 2 macam, yaitu lapisan luar yang keras

dan tebal yang disebut sebagai lapisan eksin dan lapisan dalam yang tipis atau disebut intin.

Jalan untuk keluarnya buluh serbuk melalui celah atau pori pada permukaan eksin yang

disebut apertura. Tahapan pembentukan serbuk sari dimulai dari tahapan inisiasi, dimana

protoplas mulai keluar dari serbuk sari melalui apertura diikuti proses pemanjangan

(elongasi) akibat pergerakan vakuola. Fase intermediet ditandai dengan penyempitan callose

plug sehingga bagian lumen menyempit, tahapan terakhir seluruh dinding kalose menutup

sehingga bagian lumen dari buluh juga sempurna tertutup.

D. Kesimpulan

Uji viabilitas berbagai umur polen pada tanaman tapak dara (Vinca rosea) yang

dilakukan secara in vitro dalam media sukrosa 20 % memperlihatkan tingkat viabilitas yang

berbeda. Viabilitas tertinggi ditunjukkan oleh polen yang dimiliki oleh bunga dewasa yang

hampir mekar, hal ini dikarenakan ruang sari belum pecah namun sudah dipenuhi oleh serbuk

sari yang memiliki tingkat viabilitas tinggi, persentase perkecambahannya mencapai 93 %.

Serbuk sari pada bunga yang mekar dan layu masih dapat berkecambah dengan persentase 50

% dan 55.81 %, hal ini dikarenakan viabilitas atau kemampuan berkecambah polen berkurang

seiring dengan bertambahnya umur polen setelah ruang sari pecah

DAFTAR PUSTAKA

Baker HB and Baker I. Starch in angiosperm Polen grains and; its evolutionary significance. Amer J Bot. 66 (5): 591-600, 1979.

Bhojwani, S.S. and S.P. Bhatnagar. 1974. The Embryology of Angiosperms. Vikas Publishing House PVT Ltd, New Delhi.

Budiwati. 2012. Pemanfaatan Perkecambahan Serbuk Satri Tapak Dara (Vinca rosea L.) secara In Vitro sebagai Alternatif Bahan Praktikum Biologi Perkembangan.

Çetin E, Y›ld›r›m C, Palavan-Ünsal N, and Ünal M. Effect of spermine and cyclohexylamine on in vitro Polen germination and tube growth in Helianthus annuus. Can J Plant Sci. 80: 241-245, 2000.

Cheung A. Imaging elongating Polen tubes by green fluorescent protein, Sexual Plant Rep. Vol. 14: 1-2, pp. 9-14, 2001

Garwood, N.C. and C.C. Horvits. 1985. Factors Limiting Fruits and Seed Production of a Temperate Shrub, Staphylea Trifolia L. (Staphyleaceae). Amer. J. Scien. 50: 91-96.

Heslop-Harrison, J. and Y. Heslop-Harrison. 1970. Evaluation of Polen Viability by Enzymatically Induced Fluorescence; Intracellular Hydrolysis of Florescein Diacetate. Stain Technology. 45 (1): 115-120.

Johri, B.M. 1984. Embryology of Angiosperms. Springer-Verlag, New York.

Mautinho A, Camacho L, Haley A, Pais MS, Trewavas A, Malho R. Antisense perturbation of protein function in living Polen tubes. Sexual Plant Rep. 14: 101-104, 2001. Ottavio E, Mulahy D, Sari Goria M, Mulahy GB. Angiosperm Polen and Ovules, Springer-Veriag, 1992

Soepadmo, E. 1989. Contribution of Reproductive Biological Studies Towards the Conservation and Development of Malaysian Plant Genetic Resources. dalam A.H. zakri (ed.) Genetic Resources of Under-utilized Plants in Malaysia. Proceeding of The National Workshop on Plant Genetic Resources. Subang Jaya, Malaysia 23 Nov. 1988. Malaysia National Committee on Plant Genetic Resources. Malaysia. p: 1-41.

Taylor LP, Hepler PK. Polen Germination and Tube Growth. Ann Rev of Plant Physiol and Plant Mol Biol. 48: 461-491,1997.

Tjitrosoepomo. G. 1991. Taksonomi Tumbuhan (Spermatofita). Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.

Ünal M. A. 1986. Comparative cytological study on compatible and incompatible Polen tubes of Petunia hybrida. Ist Univ Fen Fak Mec. Seri B. 51: 1-12.

Vasil IK. Studies on Polen germination of certain Cucurbitaceae. Amer J Bot. 47 (4): 239-248, 1960.