BIOLOGI PEMBUNGAAN JERUK HASIL FUSI PROTOPLAS MANDARIN SATSUMA (Citrus unshiu Marc.) DAN SIAM SIMADU (Citrus nobilis Lour.)

Oleh:

Imroatus Sa’adah

A251180061

Komisi pembimbing :

Dr. Ir. Endah Retno Palupi, M.Sc.

Dr. Ir. Eny Widajati, M.S.

Dr. Mia Kosmiatin, S,Si., M.Si.

Program Studi Ilmu dan Teknologi Benih

Departemen Agronomi dan Hortikultura

Institut Pertanian Bogor

2020

Latar Belakang

2015 : 3.28 kg/kapita

2016 : 3.60 kg/kapita

Fusi protoplas : penggabungan karakter seedless dari jeruk pure seedless ke jeruk yang

berbiji

Jeruk siam, jeruk keprok, jeruk mandarin, dsb

Jeruk yang manis, mudah di kupas, biji sedikit hingga tidak ada biji

C. Unshiu dengan C. sinensis kulBingtang menghasilkan biji sedikit (6-10 biji /buah) dan rasa enak

C. Unshiu Marc. dengan C. nobilis Lour. menghasilkan hibrida kromosom 35

Keragaman morfologi bunga, fenologibunga, fertilitas organ reproduktif danmekanisme pembuahan sertapembentukan biji jeruk

Urutan ketiga buah konsumsi tahun 2015 dan 2016

Tujuan Penelitian

Mendapatkan informasi tentang keragaman morfologi bunga jeruk danfertilitas organ reproduksi galur-galur hasil fusi protoplas

Mendapatkan informasi tentang fenologi pembungaan galur-galur jeruk hasilfusi protoplas

Tempat dan Waktumetode

1. KP Pacet BB Biogen, Cianjur, JawaBarat

2. Laboratorium Biologi danReproduksi Tanaman Berbiji, IPB

Agustus 2019 – Juli 2020

Bahan dan Alat

• Galur jeruk hasil fusi protoplas mandarin satsuma dan siam simadu, sebanyak 15 galur, masing-masing galur terdiri atas 5 tanaman

• Media perkecambahan polen (Brewbaker and Kwack , PGM, PGM modifikasi)

• Mikroskop cahaya Olympus tipe BX51TF• Jangka sorong digital• RHS Colourchart• Alat tulis

1. Keragaman

morfologi bunga

2. Fenologi

pembungaan

Keragaman

karakter bunga

Fase

perkembangan

bunga jeruk

3. Mekanisme

pembentukan buah

dan biji

Pembentukan

buah secara

partenokarpi

1. Informasi karakter bunga jeruk

hasil fusi dan lama

perkembangannya

2. Ada atau tidak ada galur hasil fusi

protoplas yang bersifat partenokarpi

3. Informasi mekanisme

partenokarpi protoplas

Viabilitas polen

Reseptivitas

stigma

Gambar 1 Diagram alir penelitian

1. Keragaman Morfologi Bunga

• 15 galur jeruk hasil fusi protoplas dengan 5 tanaman/galur, 3 bunga/tanaman

• Parameter : • diameter bunga (ketika bunga mekar penuh dan pada bagian terlebar)

• Jumlah mahkota per bunga

• Warna mahkota ( RHS colourchart)

• Jumlah kelopak per bunga

• Jumlah stamen per bunga

• Panjang stamen ( dari anther hingga dasar filament ketika bunga mekar penuh)

• Panjang pistil (dari ujung stigma hingga dasar ovul ketika bunga mekar penuh)

2. Fenologi Pembungaan

a. Fase perkembangan bunga• Metode deskriptif dengan fase perkembangan bunga hingga buah berdasarkan

BBCH (Biologische Bundesanstalt Bundessortenamt and Chemical Industry) Scale

• Tabel 1. Fenologi fase perkembangan dan identifikasi BBCH pada jeruk (Citrus spp. L.)

Fase Kode fase Deskripsi

Perkembangan

tunas/bertunas0 Calon tunas belum terlihat hingga muncul tunas muda

Perkembangan daun 1 Daun membuka dan daun mencapai ukuran maksimum

Perkembangan tunas 3 Kuncup tunas berkembanghingga 90%

Munculnya bunga 5Pembengkakan ujung tunas menjadi kucnup bunga hingga bunga

berongga (ballon bud)

Berbunga 6 Bunga mekar hingga mahkota rontok seluruhnya

Pembentukan buah 7Diawali dengan berkembangnya ovary hingga buah berukuran 90% dari

ukuran akhir

Pemasakan buah 8 Buah mulai berwarna kuning-orange hingga masak

Penuaan, awal

dormansi9

Tanaman mulai menua dan absisi daun hingga masuk periode dormansi

musim dingin

2. Fenologi Pembungaanb. Pengujian viabilitas serbuk sari

• Rancangan petak tersarang dengan 2 faktor pada 12 galur jeruk hasil fusi protoplas1. Media pengecambahan : 1) BK, 2) PGM modifikasi, 3) PGM2. waktu pemanenan serbuk sari dengan 3 taraf : 1) sebelum mekar (ballon bud), 2) mekar

sebagian, 3) mekar sempurna• Langkah pengujian viabilitas serbuk sari:

Bunga dipanen pada 3 fase perkembangan yaitu sebelum mekar, baru mekar dan mekarsempurna, kemudian serbuk sari tiap fase dikecambahkan pada kaca preparat cekung yang telahditetesi media perlakuan, kemudian diinkubasi pada suhu 16℃ selama 24 jam dan 48 jam (Mesejoet al. 2006). Perhitungan viabilitas serbuk sari yang dilakukan dengan menggunakan rumus sebagaiberikut:

𝑉𝑖𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑡𝑎𝑠 =𝑆

𝑆+𝑀𝑥 100% Viabilitas = presentase perkecambahan (%)

S = serbuk sari yang berkecambah

M = serbuk sari yang mati

Percobaan 2. Fenologi Pembungaan

c. Periode Reseptif Stigma• Pengamatan periode reseptif stigma dilakukan terhadap 3 tanaman/galur, 3

bunga/tanaman. Reseptivitas stigma diamati melalui perubahan warna permukaanstigma menggunakan RHS colourchart dan munculnya eksudat pada permukaan stigmadengan kaca pembesar (loop).

• Sampel bunga diamati pada fase bunga sebelum mekar, baru mekar dan mekarsempurna.

3. Mekanisme Pembentukan Buah dan Biji

• Untuk mempelajari mekanismpe pembentukan buah dan biji

1. Penyerbukan silang (FS 89 x FS 25, FS 25 x FS 89, FS 25 x G118, FS 25 x FS 84)

2. Penyerbukan sendiri

3. Tanpa penyerbukan

A6, A12, A13, FS 25, FS 26, FS 27, FS 29, FS 71, FS 84, FS 89, FS 91 dan G118.

• Peubah Pengamatan

1. Presentase pembentukan buah (fruit set)

Pengamatan dilakukan dengan cara menghitung jumlah buah yang terbentuk dibagi dengan jumlah bunga yang terserbuki ditandai dengan terbentuknya buah. Rasio buah yang terbentuk, dapat dihitung dengan rumus:

𝑓𝑟𝑢𝑖𝑡 𝑠𝑒𝑡 =Σ 𝑏𝑢𝑎ℎ

Σ 𝑏𝑢𝑛𝑔𝑎 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑠𝑒𝑟𝑏𝑢𝑘𝑖/𝑑𝑖𝑒𝑚𝑎𝑠𝑘𝑢𝑙𝑎𝑠𝑖𝑥 100%

2. Perkembangan buah meliputi presentase buah seedless, diameter buah, tinggibuah dan bobot buah, jumlah biji bernas dan biji abortif per buah. Buah seedless adalah buah yang mengandung biji bernas ≤ 6 biji bernas (Russell 2020).

3. Mekanisme Pembentukan Buah dan Biji

HASIL DAN PEMBAHASAN

1. Morfologi BungaTabel 2 Keragaman Morfologi 15 Galur Bunga Jeruk Hasil Fusi Protoplas

Ket : PM = panjang mahkota; DB = diameter bunga; PS= panjang stamen; PP= Panjang pistil; JM = jumlah mahkota; JS = jumlah stamen.

Galur PM (mm) DB (mm) PS (mm) PP (mm) JM JS

106 13.4 ± 0.1 23.5 ± 0.9 8.5 ± 0.4 11.5 ± 0.5 4.9 ± 0.2 16.1 ± 0.8

A5 10.1 ± 0.4 19.7 ± 0.2 7.3 ± 0.2 8.7 ± 2.1 4.6 ± 0.5 14.7 ± 0.7

A6 11.9 ± 1.3 23.1 ± 2.2 7.2 ± 1.2 6.8 ± 0.8 4.9 ± 0.2 16.3 ± 0.6

A12 12.6 ± 0.2 24.5 ± 1.2 8.1 ± 0.9 8.8 ± 1.4 4.8 ± 0.4 14.1 ± 0.5

A13 13.4 ± 0.7 22.8 ± 1.1 8.3 ± 0.7 8.9 ± 0.3 4.9 ± 0.3 17.6 ± 1.4

FS 25 11.0 ± 0.5 18.1 ± 0.0 7.7 ± 0.2 9.3 ± 1.2 4.6 ± 0.8 14.8 ± 2.8

FS 26 12.0 ± 0.6 29.5 ± 0.4 7.8 ± 0.2 9.2 ± 1.2 4.9 ± 0.2 16.3 ± 1.2

FS 27 13.7 ± 0.5 24.7 ± 0.6 8.3 ± 0.4 10.1 ± 0.2 5.0 ± 0.0 17.2 ± 0.8

FS 29 12.9 ± 0.2 27.8 ± 0.5 9.0 ± 0.2 9.9 ± 0.5 4.9 ± 0.2 16.5 ± 0.9

FS 70 12.7 ± 1.0 25.1 ± 0.1 7.9 ± 0.2 9.9 ± 0.1 4.9 ± 0.2 15.6 ± 1.4

FS 71 13.5 ± 0.2 25.1 ± 0.1 7.9 ± 0.2 9.9 ± 0.1 4.9 ± 0.2 15.6 ± 1.4

FS 84 12.6 ± 0.3 24.6 ± 0.3 7.6 ± 0.2 10.5 ± 2.5 5.0 ± 0.0 16.1 ± 2.2

FS 89 13.4 ± 1.0 25.5 ± 2.4 8.4 ± 0.8 11.8 ± 0.6 5.0 ± 0.0 14.9 ± 0.4

FS 91 12.4 ± 0.2 21.9 ± 1.5 9.2 ± 0.6 10.2 ± 0.1 4.9 ± 0.2 14.7 ± 1.3

G118 13.9 ± 0.2 27.4 ± 0.7 8.1 ± 0.6 9.4 ± 1.3 4.7 ± 0.6 15.7 ± 1.5

1. Morfologi bunga

Gambar 1. bunga jeruk hasil fusi protoplas, a) pistil lebih rendah dari stamen (shorter), b) pistil lebih tinggi dari stamen (longer), c) pistil setara dengan stamen (medium) , d) bunga abnormal

IPGRI (199) jarak antara stamen ke pistil terbagi menjadi 3 yakni pendek, medium dan jauh

A B C D

A B C

Gambar 2. jumlah mahkota bunga jeruk, A) 3 helai mahkota, B) 4 helai mahkota, C) 5 helai mahkota

IPGRI (1991) jumlah stamen terbagi menjadi 3, <4 stamen per petal, 4 stamen per petal, dan >4 stamen per petal

1. Morfologi bungaTabel 3 data kualitatif morfologi bunga jeruk hasil fusi protoplas

Ket: WG = white group; PYG= pale yellow green; VY= vivid yellow; BY=brilliant yellow; YG= yellow group; LY= light yellow

Galur Warna mahkota Warna stigma Warna anther

106 White C (WG NN155) VY A (YG 12) BY C (YG 9)

G118 White C (WG NN155) BY A (YG 8) VY B (YG 9)

A5 White C (WG NN155) BY C (YG 13) BY C (YG 9)

A 6 White C (WG NN155) BY B (YG 13) BY C (YG 9)

A 12 White C (WG NN155) BY C (YG 13) VY B (YG 9)

A 13 PYG A (WG 155) BY B (YG 13) BY C (YG 9)

FS 25 White C (WG NN155) BY B (YG 13) VY B (YG 9)

FS 26 PYG A (WG 155) VY A (YG 12) BY C (YG 9)

FS 27 White C (WG NN155) VY B (YG 9) LY B (YG 10)

FS 29 White C (WG NN155) BY C (YG 13) BY C (YG 9)

FS 70 White C (WG NN155) BY A (YG 8) VY B (YG 9)

FS 71 PYG A (WG 155) VY B (YG 9) VY B (YG 9)

FS 84 White C (WG NN155) BY C (YG 13) BY C (YG 9)

FS 89 White C (WG NN155) BY B (YG 13) BY C (YG 9)

FS 91 White C (WG NN155) BY B (YG 13) BY C (YG 9)

2. Fenologi Pembungaan

A C

D

B

E F

Gambar 3 tahap perkembangan bunga hingga menjadi buah

BBCH terbagi menjadi 4 fase:• Fase munculnya bunga (BBCH fase 5)

ketika kuncup bunga muncul pada ujungtunas hingga kuncup akan mekar(Gambar 3a dan 3b)

• Fase berbunga (BBCH fase 6) dimulai daribunga mulai mekar hingga semuamahkota gugur (Gambar 3c)

• Pembentukan buah (BBCH fase 7) dimulaidari calon buah berkembang hingga kulitbuah berwarna hijau kekuningan(Gambar 3d dan 3e)

• Pemasakan buah (fase 8) ditandai denganperubahan warna kulit buah dari hijaukekuningan hingga kuning/oranyesempurna (Gambar 3e dan 3f).

2. Fenologi PembungaanTabel 4 tahap perkembangan bunga jeruk hingga buah hasil fusi protoplas

GalurFase perkembangan (hari)

Lama perkembanganFase 5 Fase 6 Fase 7 Fase 8

106 16 - 17 3 - 4 202 - 203 45 - 46 267-268

G118 16 - 17 3 - 4 205 - 206 32 - 33 257-258

A 5 14 - 15 4 - 5 220 - 221 58 - 59 298-299

A 6 11 - 12 3 - 4 205 - 206 31 - 32 252-253

A 12 14 - 15 3 - 4 233 - 234 25 - 26 277-278

A 13 26 - 27 4 - 5 212 - 213 82- 83 325-327

FS 25 14 - 15 3 - 4 231 - 232 47 - 48 296-297

FS 26 14 - 15 4 - 5 210 - 211 41 - 42 270-271

FS 27 15 - 17 3 - 4 222 - 223 39 - 40 281-282

FS 29 16 - 17 4 - 5 347 - 348 30 - 31 398-399

FS 70 18 - 19 3 - 4 209 - 210 24 - 25 252-253

FS 71 18 - 19 3 - 4 215 - 216 39 - 40 277-278

FS 84 13 - 14 3 - 4 208 - 209 30 - 31 255-256

FS 89 27 - 28 3 - 4 216 - 217 45 - 46 293-294

FS 91 19 - 20 5 - 6 216 - 217 34 - 35 276-277

2. Fenologi PembungaanViabilitas Serbuk SariTabel 5 Viabilitas serbuk sari fase 3 dengan media PGMm pada 12 galur jeruk hasil fusi protoplas

A B C

Gambar 4. fase perkembangan bunga, A) fase 1 balloon bud, B) fase 2 baru mekar, C) fase 3 mekar sempurna

GalurViabilitas (%)

24 jam 48 jam

106 3.88 9.61

A6 24.24 30.48

A12 8.97 10.73

A13 5.62 14.11

FS 25 0.32 1.03

FS 26 16.75 29.88

FS 27 5.55 8.98

FS 70 10.32 10.71

FS 71 1.35 4.22

FS 84 4.33 8.82

FS 89 7.52 11.37

G118 8.46 17.21

Stigma reseptif

2. Fenologi Pembungaan

2. Fenologi PembungaanTabel 6 warna tiga fase stigma

GalurWarna stigma

Fase 1 Fase 2 Fase 3

106 LGY B (YG 4) VY B (YG 9) VY A YG 12)

G118 BGY A (YG 4) BY B (YG 12) BY A (YG 8)

A 5 LGY B (YG 4) VY A (YG 9) BY C (YG 13)

A 6 BYG B (YGG 150) VY B (YG 9) BY B (YG 13)

A 12 LGY B (YG 4) VY A (YG 9) BY C (YG 13)

A 13 BYG C (YGG 150) BY B (YG 12) BY B (YG 13)

FS 25 LGY B (YG 4) BY B (YG 12) BY B (YG 13)

FS 26 BYG C (YGG 150) VY B (YG 9) VY A (YG 12)

FS 27 BGY B (YG 3) BGY B (YG 6) VY B (YG 9)

FS 29 LGY B (YG 4) BY B (YG 12) BY C (YG 13)

FS 70 LGY B (YG 4) VY A (YG 9) BY A (YG 8)

FS 71 BGY C (YGG 150) BY B (YG 12) VY B (YG 9)

FS 84 LGY B (YG 4) BY B (YG 12) BY C (YG 13)

FS 89 BGY A (YG 3) BY B (YG 12) BY B (YG 13)

FS 91 LGY B (YG 4) VY A (YG 9) BY B (YG 13)

Ket: LGY= light green yellow; BGY= brilliant green yellow; BYG= brilliant yellow green; YGG= yellow green group; VY= vivid yellow; BY=brilliant yellow; YG= yellow group

3. Mekanisme Pembentukan Buah dan BijiTabel 7 Presentase buah yang terbentuk dan rerata biji hasil tanpa penyerbukan dan penyerbukan sendiri

Ket: (-) = tidak terdapat biji karena tidak terdapat buah; (*) = angka dalam kurung menunjukkan jumlah buah seedless/buah total yang terbentuk; (**) = angka dalam kurung menunjukkan jumlah biji abortif per buah yang terbentuk

GalurTanpa penyerbukan Penyerbukan sendiri

Fruit set (%) Seedless (%)* Jumlah biji** Fruit set (%) Seedless (%)* Jumlah biji**

A 6 5.6 (1/18) 0 (0/1) 9 (2) 23.5 (4/17) 0 (0/4) 6-19 (0-7)

A 12 25 (1/4) 100 (1/1) 0 (0) 100 (5/5) 60 (3/5) 0-13 (0-5)

A 13 17.7 (3/17) 0 (0/3) 7-20 (1-7) 43.8 (7/16) 42.9 (3/7) 0-23 (0-6)

FS 25 0 (0/4) - - (-) 56.3 (9/16) 88.8 (8/9) 0-16 (0-3)

FS 26 17.1 (6/35) 50 (3/6) 0 - 20 (0 - 14) 62.9 (17/27) 35.3 (6/17) 0-22 (0-13)

FS 27 16.7 (1/12) 100 (1/1) 0 (6) 80 (8/10) 75 (6/8) 0-30 (0-12)

FS 29 0 (0/4) - - (-) 0 (0/15) - - (-)

FS 71 5.6 (1/18) 0 (0/1) 12 (0) 5.9 (1/17) 0 (0/1) 11 (4)

FS 84 4.4 (1/23) 100 (1/1) 0 (4) 77.8 (14/18) 50 (7/14) 0-23 (0 – 10)

FS 89 0.0 (0/26) - - (-) 34.5 (10/29) 60 (6/10) 0-20 (0 – 9)

FS 91 6.3 (1/16) 100 (1/1) 4 (0) 50 (7/14) 57.1 (4/7) 0-17 (0-11)

G 118 0 (0/13) - - (-) 33.3 (6/18) 50 (3/6) 0-22 (0-4)

3. Mekanisme Pembentukan Buah dan BijiTabel 8 perkembangan buah hasil tanpa penyerbukan dan penyerbukan sendiri

GalurTanpa penyerbukan Penyerbukan sendiri

DB (mm) TB (mm) BB (g) DB (mm) TB (mm) BB (g)

A 6 45.1±0.0 38.3±0.0 44.2±0.0 48.1±8.3 43.2±8.4 59.2±26.9

A 12 19.9±0.0 17.4±0.0 3.7±0.0 38.7±8.7 33.9±7.4 30.1±14.6

A 13 44.4±11.5 38.8±9.5 48±37.4 44.6±8.5 39.9±8.2 48.2±31.9

FS 25 - - - 38.3±13.8 33.4±11.1 36.4±33.7

FS 26 49.1±5.8 41.4±5.9 56.5±18.3 44.9±9.1 39.3±8.0 49.1±24.8

FS 27 39.7±0.0 39.6±0.0 33.8±0.0 36.1±6.1 33.6±4.5 25.6±11.9

FS 71 36.2±0.0 32.8±0.0 24.7±0.0 35.4±0.0 32.8±0.0 23.3±0.0

FS 84 36.9±0.0 31.6±0.0 24.2±0.0 44.7±7.1 39.2±6.1 46.4±21.4

FS 89 - - - 40.6±8.7 35.8±7.7 36.4±23.5

FS 91 31.4±0.0 27.4±0.0 13.7±0.0 35.0±9.1 32.3±8.2 25.1±19.0

G 118 - - - 38.9±8.4 36.2±6.8 32.1±17.7

Ket: DB = diameter buah; TB=tinggi buah; BB=berat buah; (-) = tidak terdapat buah

3. Mekanisme Pembentukan Buah dan BijiTabel 9 presentase buah yang terbentuk dan rerata biji hasil persilangan galur berbiji banyak dan galur berbiji sedikit

Ket : n = jumlah sampel tanaman; DB = diameter buah; TB=tinggi buah; BB=berat buah

Galur persilangan Fruit set (%)*Seedless

(%)**Jumlah biji DB (mm) TB (mm) BB (g)

FS 25 x G118 83.3 (5/6) 40 (2/5) 2-12 (0 – 8) 52.9±4.4 42.6±2.9 67.4±14.5

FS 25 x FS 84 100 (3/3) 100 (3/3) 0 (2 – 3) 45.7±2.2 39.1±2.2 44.85±3.1

FS 25 x FS 25 56.3 (9/16) 88.8 (8/9) 0-16 (0 – 3) 38.3±13.8 33.4±11.1 36.4±33.7

FS 89 x FS 25 50 (3/6) 66.6 (2/3) 0-9 (1 – 4) 48.4±11.7 41.0±8.8 58.9±31.4

FS 25 x FS 89 100 (3/3) 100 (3/3) 0-5 (0 – 3) 43.8±6.3 36.2±3.4 38.4±15.6

FS 89 x FS 89 34.5(10/29) 60 (6/10) 0-20 (0 – 9) 40.6±8.7 35.8±7.7 36.4±23.5

Simpulan• Morfologi bunga 15 galur jeruk hasil fusi protoplas bervariasi dalam jumlah mahkota,

diameter bunga, panjang pistil relatif terhadap stamen dan jumlah stamen.

• Lama perkembangan bunga sejak muncul kuncup sampai buah masak bervariasi antar galur, terutama pada fase pembentukan buah yang berkisar 202-348 hari.

• Stigma reseptif bersamaan dengan viabilitas serbuk sari tinggi. Galur hasil fusi protoplas umumnya self-incompatible lemah.

• FS 25 merupakan galur jeruk hasil fusi protoplas yang memiliki karakter partenokarpistimulatif. Serbuk sari untuk stimulasi pembentukan buah partenokarpi dapat menggunakan galur lain hasil fusi protoplas, terutama yang berbiji sedikit.

Terima kasih kepada: