Gusmalawati, Dwi (2013) Struktur Perkembangan Organ Generatif dan Daya Tumbuh Biji Porang (Amorphophallus muelleri Blume). Magister thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Penelitian ini bertujuan: 1) mendapatkan struktur perkembangan bunga porang dari kuncup bunga hingga bunga mekar, 2) mendapatkan morfologi polen dan pertumbuhan tabung polen secara in vitro pada bunga porang, 3) mendapatkan struktur perkembangan buah dan biji porang dari terbentuknya buah hingga buah masak, 4) mendapatkan kandungan amilum, lipid, protein, dan tanin organ generatif (bunga, buah, dan biji) pada porang, dan 5) menentukan daya tumbuh biji dan komponen pertumbuhan tanaman porang pada periode tumbuh pertama berdasarkan asal bagian biji pada bagian yang berbeda (ujung, tengah, dan pangkal) dalam tongkol buah yang sama. Penelitian ini menggunakan sampel umbi hasil pertumbuhan periode tumbuh ketiga dengan berat umbi 1029,55±257,52 g dan tanaman yang mengalami fase generatif yang berasal dari Desa Kemadukbatur, Kecamatan Grobogan, Kabupaten Purwodadi, Provinsi Jawa Tengah. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Taksonomi dan Struktur Perkembangan Tumbuhan, Jurusan Biologi, FMIPA, Universitas Brawijaya, Malang pada bulan September 2012 hingga Mei 2013. Pengamatan morfologi bunga, buah, dan biji meliputi perubahan warna, ukuran, dan bentuk. Perkembangan morfologi bunga diamati setiap satu minggu sekali mulai kuncup bunga hingga bunga mekar, sedangkan pengamatan perkembangan morfologi buah dan biji dilakukan setiap satu bulan sekali. Pengamatan serangga yang berpotensi membantu penyerbukan bunga dilakukan mulai satu hari sebelum bunga mekar hingga lima hari setelah bunga mekar. Pengamatan perkembangan anatomi bunga, buah, dan biji dilakukan dengan menggunakan preparat semi-permanen, mulai kuncup bunga berumur tiga minggu, lima hari sebelum bunga mekar, bunga mekar, tiga hari setelah bunga mekar, dan dua minggu setelah bunga mekar. Pengamatan perkembangan anatomi buah dan biji dilakukan setiap bulan, yaitu dari terbentuknya buah hingga buah kering. Pengamatan morfologi polen dilakukan pada saat bunga mekar, sedangkan pengamatan pertumbuhan tabung polen dilakukan pada saat tiga hari sebelum bunga mekar hingga empat hari setelah bunga mekar. Pengamatan histokimia pada organ generatif dilakukan dengan menggunakan preparat segar pada beberapa tahapan perkembangan. Pengamatan daya tumbuh biji dan komponen pertumbuhan tanaman porang pada periode tumbuh pertama menggunakan Rancangan Acak Lengkap dengan tiga kali ulangan (tiga tongkol buah) dan tiga perlakuan (ujung, tengah, dan pangkal). Pengamatan daya tumbuh biji dilakukan pada saat tanaman berumur satu dan dua bulan. Pengamatan komponen pertumbuhan meliputi tinggi tanaman, diameter petiolus, dan diameter tajuk yang dilakukan pada minggu ke-17 dan minggu ke-22, sedangkan untuk diameter, tebal, dan berat umbi dilakukan pada minggu ke-27. Data perkembangan morfologi, identifikasi serangga, perkembangan anatomi, morfologi dan perkembangan tabung polen, serta histokimia dianalisis secara deskriptif dan disajikan dalam bentuk gambar, sedangkan untuk analisis daya tumbuh biji dan komponen pertumbuhan menggunakan uji beda (ANOVA) dengan signifikansi 5 % dan dilanjutkan dengan uji Duncan dengan signifikansi 5 % dengan menggunakan program GenStat 15th edition . Berdasarkan hasil pengamatan menunjukkan bahwa fase pembungaan dimulai pada akhir musim kemarau hingga awal musim penghujandan berlangsung sekitar 2 bulan. Kuncup bunga yang muncul dari permukaan tanah dilindungi oleh braktea dan spatha. Pada saat bunga mekar penuh, terdiri dari pedunkulus, spatha, dan spadiks. Pada spadiks berturut-turut dari proksimal menuju distal tersusun atas bunga betina, bunga jantan, dan apendiks. Spatha porang baik secara morfologi maupun anatomi mempunyai struktur bagian pangkal dan ujung serta permukaan adaksial dan abaksial yang berbeda. Spatha berperan dalam melindungi organ bunga. Pada saat satu hari sebelum mekar, bunga mengeluarkan bau busuk, sehingga beberapa serangga jenis lalat buah (Drosophilidae), semut (Formicidae), dan kumbang (Coleoptera) datang secara teratur mengunjungi bunga porang. Ketiga jenis serangga ini sangat berpotensi membantu penyerbukan bunga. Pada saat bunga mekar, bunga betina mempunyai ovulum tipe hemianatropus , sedangkan pada bunga jantan bertipe bilobus, yaitu pada setiap lobus terdiri dari dua lokus. Polen pada bunga porang telah terbentuk pada saat kuncup bunga berumur 3 minggu yang bersifat dimorfik, yaitu bentuk X dan Y. Bentuk X mempunyai diameter 5,20±1,24 μm, tidak berwarna, dan tabung polen tidak ditutupi oleh operkulum, sedangkan bentuk Y berdiameter 8,35±1,32 μm, berwarna coklat hingga hitam, tabung polen ditutupi oleh operkulum. Bentuk X mempunyai viabilitas tertinggi pada saat bunga mekar, yaitu sebesar 31,58 %, sedangkan bentuk Y mempunyai viabilitas tertinggi pada saat satu hari setelah bunga mekar yaitu sebesar 21,76 %, sehingga pada saat viabilitas polen tertinggi dapat dilakukan penyerbukan buatan untuk memperkaya plasma nutfah dalam pemuliaan tanaman. Fase pembuahan pada porang berlangsung sekitar 6-7 bulan. Buah berry berada pada tongkol buah, tiap buah terdiri dari 1-4 biji, dengan warna buah hijau saat mentah dan oranye kemerahan saat matang, serta pendewasaan dari bagian ujung ke pangkal. Buah porang tersusun atas epidermis berkutikula, perikarp, testa, endosperm, dan embrio yang berkembang dengan baik, serta bersifat poliembrionik. Organ generatif porang berdasarkan uji histokimia positif mengandung amilum, lipid, protein, dan tanin. Intensitas amilum paling banyak terdapat pada biji berumur 5 bulan, sedangkan lipid, protein, dan tanin banyak terdapat pada apendiks saat bunga mekar. Senyawa kimia ini berperan dalam proses pertumbuhan dan perkembangan, serta perlindungan tanaman dari gangguan pemangsa. Berdasarkan uji beda (ANOVA) asal biji pada bagian yang berbeda pada tongkol buah tidak mempengaruhi persentase daya tumbuh biji porang. Persentase daya tumbuh biji setelah umur dua bulan asal bagian pangkal mencapai 172,00±3,46 %, bagian tengah sebesar 168,00±12,06 %, dan ujung 150,00±18,88 %. Persentase daya tumbuh biji yang lebih dari 100 % disebabkan adanya fenomena poliembrioni. Berdasarkan uji Duncan, asal biji pada bagian yang berbeda mempengaruhi komponen pertumbuhan (tinggi tanaman, diameter petiolus, diameter tajuk, tebal umbi, diameter umbi, dan berat umbi). Berat umbi yang dihasilkan dari periode tumbuh pertama yang berasal dari biji bagian pangkal mencapai 1,88±1,26 g, bagian tengah sebesar 1,81±1,09 g, dan bagian ujung sebesar 1,10±0,86 g. Bagian pangkal dan tengah mempunyai nilai komponen pertumbuhan yang lebih baik dibandingkan dengan bagian ujung.
English Abstract
The objectives of the research were (1) to obtain the developmental structure of porang flower from flower bud to anthesis, (2) to obtain the morphological- anatomical of pollen, and in-vitro pollen germination/pollen tube growth, (3) to obtain the developmental structure of porang fruit and seed from unripe fruit to ripe fruits, (4) to obtain the histochemistry involve the presence of starch, lipids, proteins, and tannins on generative organs (flower, fruit, and seed), and (5) to determine the viability of porang seed and growth components of porang plant on first growing period based on the seed position on the fruit spadix (tip, middle, and base). The samples were collected from Kemadukbatur Village, Grobogan District, Purwodadi Regency, Central Java Province. The research conducted in the Laboratory of Taxonomy and Structure of Plant Development, Biology of Departement, Mathematics and Natural Sciences Faculty Brawijaya University, on September 2012 to May 2013. The observation of flower, fruit, and seed morphological involve change of shape, color, and size. Morphological development of flower were observed every week from flower bud to anthesis, while morphological development of fruit and seed were observed every month. Identification of pollinator insect were observed in one day before flower anthesis five days after flower anthesis. Anatomical development of flower, fruit, and seed observation based on semi permanent microscopic slide and observed in flower bud three weeks old, five days before anthesis, three days after anthesis, and two weeks after anthesis. The observation of anatomical development of fruit and seed in every month. The observation of pollen morphological in anthesis, while pollen germination/pollen tube growth were observed in three days before anthesis to four days after anthesis. The observation of histochemistry test on generative organs based on fresh preparation on several stages. The observation of seed viability and growth components on first growth period was carried out by completely randomized design with three replications with three replications (three spadixs) and three treatments (spadix parts: tip, middle, and base). Seed ability were observed in one and two months old, while on growth components involve plant height, petioles diameter, and canopy diameter were observed on week 17th and week 22th, while to tuber diameter, tuber thickness, and weight tuber were observed on week 27th. Qualitative data include morphological, anatomical, and histochemistry development of generative organs, pollen germination/pollen tube growth, identification of insects visitor were presented by photographs and descriptive analysis. Quantitative data include seed viability and growth components on first growth period such as percentage of seed viability, plant height, petioles diameter, canopy diameter, tuber diameter, tuber thickness, and tuber weight were analyzed by Anova and continued by Duncan test using GenStat 15th edition program on 5 % significance. The flower phase in porang was started at the end of the dry season to the beginning of the rainy season, from September to October. The flowers bud were covered by bractea and spathe. When anthesis, flower consist of peduncle, spathe, and spadix, respectively from proximal to distal. The spadix consist of female flowers, male flowers, and appendix, respectively from proximal to distal. The spathe showed different morphologically-anatomically on base and tip of flower, also on adaxial and abaxial surface of spathe. The base part of enclosed spathe was composed of more collenchymatous than the tip part of enclosed spathe, both of the parts have secretory adaxial epidermis. Insect pollinators on porang are ants (formicidae), fruit flies (Drosophilidae), and beetles (Nitidulidae). The female flowers had sticky stigma, hollow style, and hemianatrophous ovule. The male flowers had bilobe anthers, each of lobe consist of two loci. Dimorphic pollen was produced on three week after flower bud emerge, the X pollen had 5.20±1.24 μm in diameter, colorless, the pollen tube was not covered by an operculum; whereas the Y pollen had 8.35±1.32 μm in diameter, dark brown to black, the pollen tube was covered by an operculum. The highest viability of the X pollen was 31.58 % in anthesis and the Y pollen was 21.76 % in one day after anthesis. The flower of porang was protogynous due to the female flower mature early than the male flower. Appendix that had spear shape like a cork, hollow and filamentous, and full of an aerenchymatous. Fertilization phase on porang occur approximately 6-7 months. Berry fruits in spadix, one fruit consist of one to four seeds, unripe fruit had color green and ripe fruit had reddish orange, and maturity of fruit began on tip to base part of spadix. The fruit composed of epidermis of pericarp was covered by cuticle, pericarp was parenchymatous containing raphide and druse calcium oxalate crystal, testa had 6 to 13 cells layer. The endosperm consist of compactly parenchyma, embryo was well developed, and polyembryonic. Generative organs on porang of based on histochemisty test showed that positively detection of histichemistry involve starch, lipids, proteins, and tannin. The highest intensity of starch was found in seed, while lipids, proteins, and tannins were found in appendix on anthesis. This compound had functions for growth and development, as well as crop protection. The percentage of viability of porang seed based on seed potition in fruit spadix in eight week after planting was 172.00±3.46 % on base part, 168.00±12.06 % on middle part, and 150.00±18.88 % on tip part. Based on statistical test, the part of fruit spadix did not influence to the percentage of seed viability. Based on the Duncan test, the seed potition in fruit spadix showed that the seed potition in fruit spadix influence to growth components on first growth period. The tuber weight of seed from base part was 1.88±1.26 g; the tuber weight of seed from middle part was 1.81±1.09 g; and the tuber weight of seed from tip part was 1.10±0.86 g. The middle and base part had growth components better than the tip part of fruit spadix of porang. So, the seed from middle and base part of fruit spadix of porang can used as source of planting.
| Item Type: | Thesis (Magister) |
|---|---|
| Identification Number: | TES/584.64/GUS/s/041305517 |
| Subjects: | 500 Natural sciences and mathematics > 584 Liliopsida (Monocotyledons) > 584.6 Cyclanthales, Arales, Pandanales, Typhales |
| Divisions: | S2/S3 > Magister Biologi, Fakultas MIPA |
| Depositing User: | Endro Setyobudi |
| Date Deposited: | 09 Jan 2014 16:39 |
| Last Modified: | 09 Jan 2014 16:39 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/157818 |
Actions (login required)
 |
View Item |