Induksi Ketahanan Tanaman Melon (Cucumis melo L.) terhadap Layu Fusarium dengan Iradiasi Sinar Gamma secara In-vitro

BAMBANG SUJATMIKO, Dr. Ir. Endang Sulistyaningsih M.Sc.

2013 | Tesis | S2 Ilmu Pemuliaan Tanaman

Tesis berjudul “Induksi ketahanan tanaman melon (Cucumis melo L.) terhadap layu fusarium melalui iradiasi sinar gamma secara in-vitro” ini terdiri dari 2 seri penelitian yaitu: “Studi ketahanan in-vitro tanaman melon terhadap layu fusarium dan kaitannya dengan kandungan asam salisilat” dan “Iradiasi sinar gamma untuk meningkatkan jumlah eksplan tahan pada seleksi in-vitro”. Seri pertama bertujuan untuk mencari konsentrasi asam fusarat yang bisa menyimulasikan serangan fusarium pada kondisi in-vitro, mendapatkan kandidat tanaman tahan terhadap layu fusarium dan mempelajari hubungan antara kandungan asam salisilat dengan ketahanan tanaman melon terhadap fusarium. Sementara itu seri kedua ditujukan untuk mendapatkan dosis optimal iradiasi sinar gamma yang mampu menghasilkan jumlah eksplan tahan terbanyak pada tahap seleksi in-vitro. Penelitian dilakukan mulai bulan Oktober 2011 sampai Desember 2012. Seleksi in-vitro dilaksanakan di Laboratorium Kultur Jaringan Tanaman PT. BISI International Tbk,. Pengukuran asam salisilat dilakukan di Laboratorium Fisiologi Tanaman PT. BISI International Tbk,. Sedangkan iradiasi sinar gamma dilakukan di Badan Atom Nasional (BATAN) Jakarta dan evaluasi ketahanan tanaman tingkat green house dilakukan bekerjasama dengan tim Laboratorium Proteksi Tanaman PT. BISI International Tbk, Kediri. Lima galur melon digunakan pada penelitian ini yaitu M-8, M-13, M-21, M27, dan M-72. Konsentrasi asam fusarat yang digunakan untuk menyimulasikan cekaman fusarium pada kondisi in-vitro adalah 0 ppm (kontrol), 15 ppm, 30 ppm, dan 60 ppm. Konsentrasi asam fusarat yang bisa mematikan 50% populasi kalus (LC50) selanjutnya digunakan sebagai media seleksi untuk eksplan yang telah diiradiasi. Dosis iradiasi yang digunakan dalam percobaan adalah 0 Gray (Gy) sebagai kontrol, 15 Gy, 30 Gy, dan 45 Gy. Plantlet yang tahan pada media seleksi diukur kandungan asam salisilatnya dan dibandingkan dengan kandungan asam salisilat tanaman di lapangan. Plantlet tersebut selanjutnya diaklimatisasi dan setelah itu bunganya diserbuki dengan benangsarinya sendiri (selfing). Benih yang dihasilkan disemai hingga menjadi bibit dan bibit tersebut dievaluasi untuk melihat kaitan antara ketahanan pada tingkat in-vitro dengan tingkat lapang (green house). Hasil penelitian menunjukkan bahwa asam fusarat dengan dosis 30 ppm dan 60 ppm efektif digunakan untuk seleksi ketahanan secara in-vitro terhadap serangan fusarium. Galur M-21 adalah galur yang paling tahan. Galur M-13 adalah galur paling responsif pada saat tahap regenerasi dan memiliki peningkatan jumlah eksplan tahan setelah iradiasi paling besar. Pada tahap evaluasi ketahanan, galur M-13 digunakan sebagai model. Analisa kandungan asam salisilat mengindikasikan bahwa galur yang memiliki kandungan asam salisilat alami (endogen) lebih tinggi memiliki tingkat ketahanan yang lebih baik. Respon tanaman terhadap infeksi patogen adalah terjadi peningkatan kandungan asam salisilat plantlet pada media seleksi maupun tanaman setelah inokulasi, tetapi tanaman tidak menunjukkan ketahanan. Hasil evaluasi ketahanan pada tingkat lapang memperlihatkan bahwa ketahanan plantlet pada tahapan in-vitro berkaitan dengan ketahanan tanaman pada tingkat lapang. Tanaman yang dihasilkan dari iradiasi sinar gamma dan diseleksi in-vitro dengan asam fusarat memiliki ketahanan yang lebih baik dibandingkan tetua (wild type). Ini berarti bahwa seleksi in-vitro dan iradiasi sinar gamma efektif untuk perbaikan ketahanan tanaman melon terhadap layu fusarium.

Fusarium wilt is main disease in melon. This disease is devastating until 60%. In-vitro selection and gamma irradiation are well known as effective method to improve plant resistance. This thesis consists of two part of research. Chapter one is discussing about “Study of in-vitro resistance melon to fusarium wilt and its relation with salicylic acid content” and chapter two is discussing about “Effect of gamma ray on increasing resistant explants to fusarium wilt”. First part is aimed to find out an appropriate concentration of fusaric acid for selection to fusarium wilt stress in in-vitro condition, to obtain resistant candidate plants to fusarium wilt, and to study relation between salicylic acid content with plant resistance to fusarium wilt in melon. While in second part is aimed to find an optimum dose of gamma ray that able to generate highest resistant plantlet. Experiments were conducted from October 2011 until December 2012. Invitro selection was done in Plant Tissue Culture Laboratory of PT. BISI International Tbk,. Kediri. Analysis of salicylic acid content was executed in Plant Physiology Laboratory of PT. BISI International Tbk,. Meanwhile gamma ray treatment was conducted in National Atomic Agency (BATAN) Jakarta and resistance evaluation of resistant candidate plants was conducted in Plant Protection Laboratory of PT. BISI International Tbk,. Five lines of melon were used as source materials in this experiment i.e. M-8, M-13, M-21, M-27, and M-72. Concentrations of fusaric acid were consist of 0 ppm (as control), 15 ppm, 30 ppm, and 60 ppm. Lethal concentration 50% of fusaric acid (LC50) then was used as selection medium for explants that were exposure by gamma ray. Gamma ray doses that were utilized in this research i.e. 0 Gray (Gy) as control, 15 Gy, 30 Gy, and 45 Gy. Surviving plantlets in selection medium were measured their salicylic acid content and be compared to plants at the field to investigate salicylic acid pattern in those materials. Those plantlets were acclimatized and then were self- pollinated to obtain seeds material. Seeds then were sown and the seedlings were inoculated fusarium to evaluate relationship between resistance levels in in-vitro stage with at seedling phase. The result showed that concentration of fusaric acid in 30 – 60 ppm is effective as selection agent to simulate fusarium wilt stress in in-vitro selection. Most resistant line in in-vitro selection is M-21. However, M-13 line is highest regenerate explants and highest of resistant explants amount after irradiation treatment. Therefore, M-13 was used as role model in resistance evaluation. The line possessed high endogenous salicylic acid content revealed better resistance level. Moreover, the raising of salicylic acid content of plantlets on selection medium and in plants after inoculation implying plants response to pathogen infection. Resistance evaluation at the field showed that resistance in invitro level is related with resistance at the field level. Plants derived from in-vitro selection and gamma ray irradiation treatment possess better resistance than their initial line. In the other word, in-vitro selection and gamma ray irradiation is effective to improve melon resistance to fusarium wilt.

Kata Kunci : Induksi ketahanan, melon, Fusarium oxysporum f.sp. melonis, asam fusarat, iradiasi sinar gamma, asam salisilat.