Calon Semangka Tetraploid Muncul dari Rendaman Benih Kolkisin

Cekricek.id — Semangka tanpa biji yang digemari masyarakat Indonesia lahir dari persilangan induk betina semangka tetraploid dengan induk jantan diploid. Buah yang tak berbiji itu, dengan kata lain, bergantung pada induk yang jumlah kromosomnya sudah berlipat lebih dulu. Induk semacam itu dihasilkan lewat pemberian senyawa kimia, yakni perendaman benih atau penetesan kolkisin pada titik tumbuh tanaman. Kolkisin adalah senyawa alkaloid yang bersifat racun. Semangka yang mudah dimakan, dengan begitu, berawal dari benih yang direndam racun.

Sekelompok peneliti di Padang dan Solok mencoba membuat induk itu dari varietas Serif Saga Agrihorti. Varietas unggul keluaran Balai Pengujian Standar Instrumen Tanaman Buah Tropika ini punya rasa manis dengan tingkat kemanisan 10–12 derajat brix, produksi buah tinggi, bobot buah besar, dan daging buah merah menyala. Kekurangannya satu: bijinya cukup banyak. Karena itu para peneliti menilai perlu dirakit versi poliploid dari Serif Saga Agrihorti, dan tujuan penelitian mereka adalah mendapatkan semangka tetraploid dari varietas tersebut.

Penelitian itu ditulis Amarilla Aswat dari Program Studi Agronomi, Fakultas Pertanian, Universitas Andalas; P. K. Dewi Hayati, Sutoyo, dan Warnita dari Program Studi Agroteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Andalas; serta Kuswandi dari Balai Pengujian Standar Instrumen Tanaman Buah Tropika Indonesia di Solok, Sumatra Barat. Artikel berjudul Penampilan Morfologi Tanaman Semangka (Citrullus lanatus Thunb.) Hasil Induksi Senyawa Kolkisin itu terbit di Jagur Jurnal Agroteknologi Volume 7 Nomor 1, halaman 11–17, pada April 2025.

Jalan Kromosom Menuju Induk Semangka Tetraploid

Perbedaan ketiga jenis semangka itu terletak pada hitungan kromosomnya. Semangka diploid memiliki 22 kromosom (2n=2x=22), semangka tetraploid 44 kromosom (2n=4x=44), dan hibrida keduanya adalah semangka triploid dengan 33 kromosom (2n=3x=33). Menurut para penulis, induksi kolkisin biasanya dipakai untuk memperoleh tanaman poliploid bersifat tetraploid, dengan ciri tanaman yang lebih kekar dan kualitas buah yang lebih baik. Kolkisin itu sendiri terdapat pada benih dan umbi tanaman Colchicum autumnale.

Persoalannya, memastikan sebuah tanaman benar-benar tetraploid tidak mudah. Para penulis mencatat bahwa tetraploid pada semangka dapat ditentukan dengan mengukur morfologi dan sitologi tanaman, seperti batang, daun, stomata, polen, dan ukuran biji. Jalan yang paling langsung, yakni menghitung kromosom, justru terhambat oleh kromosom semangka sendiri. “Pengamatan sitologi dengan menghitung jumlah kromosom berdasarkan penelitian sebelumnya sulit dilakukan karena ukuran kromosom semangka yang kecil dan menumpuk sehingga sulit menghitung jumlah kromosom dengan tepat (2n=4x=44),” tulis Amarilla Aswat dan rekan-rekannya.

Cara Kolkisin Diberikan pada Benih dan Tunas

Percobaan berlangsung dari Februari hingga Mei 2024 di screen house Fakultas Pertanian Universitas Andalas, Limau Manis, Padang, pada ketinggian 255 meter di atas permukaan laut. Benih yang dipakai adalah semangka diploid varietas Serif Saga Agrihorti. Kolkisin diberikan dengan dua cara: benih direndam dalam larutan, atau larutan diteteskan ke tunas tanaman. Kedua cara sama-sama memakai konsentrasi 0,2 dan 0,4 persen, sehingga yang berbeda hanyalah bagian tanaman yang menerima racun itu.

Larutan 0,2 persen dibuat dari 0,09 gram kolkisin dan larutan 0,4 persen dari 0,18 gram, masing-masing dilarutkan dengan akuades serta 1 mililiter DMSO 0,2 persen, lalu dicukupkan menjadi 45 mililiter. Benih direndam dalam botol kaca gelap selama 24 atau 48 jam. Untuk cara tetes, dua tetes larutan diberikan pada tunas berumur 14 hari setelah tanam, dua kali sehari pada pukul 07.00 dan 17.00 WIB, selama tiga hari berturut-turut.

Setiap perlakuan memakai 15 benih, ditambah 15 benih kontrol yang tidak diinduksi, sehingga seluruhnya 105 benih. Media tanamnya campuran tanah dan pupuk kandang sapi dengan perbandingan 2:1 sebanyak 8 kilogram per karung, dengan jarak antarkarung 1,5 meter. Tanaman hasil induksi diserbuki sendiri untuk mempertahankan benih semangka tetraploid putatif. Data setiap perlakuan kemudian dibandingkan dengan tanaman diploid memakai uji t tidak berpasangan pada taraf 5 persen, dengan bantuan aplikasi STAR.

Racun yang Menyaring Benih sejak Awal

Pengaruh kolkisin pada upaya membuat semangka tetraploid pertama kali terlihat pada jumlah tanaman yang bertahan hidup. Dari 15 benih per perlakuan, rendaman 0,2 persen selama 24 jam menyisakan 12 tanaman hidup, sedangkan rendaman 0,2 persen selama 48 jam tinggal 5 tanaman. Rendaman 0,4 persen selama 24 jam menyisakan 4 tanaman, dan rendaman 0,4 persen selama 48 jam hanya 1 tanaman. Pada cara tetes, baik 0,2 maupun 0,4 persen, masing-masing 13 tanaman hidup, sama banyaknya dengan tanaman diploid.

Pola itu dibaca para penulis sebagai hubungan antara kadar dan lama paparan. Mereka menulis bahwa konsentrasi kolkisin dan lamanya perendaman benih berpengaruh terhadap jumlah tanaman hidup. Karena perlakuan terkuat hanya menyisakan satu tanaman, seluruh angka perlakuan itu di tabel tercatat dengan simpangan baku 0,00. “Hal ini membuktikan bahwa semakin tinggi konsentrasi dan durasi perendaman yang lama dapat menyebabkan tingkat kematian yang tinggi,” tulis mereka.

Baca juga Kentang Cingkariang, Planlet Tumbuh tapi Akarnya Menyusut

Batang dan Daun yang Justru Menyusut

Tanaman tetraploid digambarkan lebih kekar, tetapi yang terukur pada percobaan ini berjalan ke arah sebaliknya. Diameter batang pada rendaman 0,2 persen selama 24 jam hanya 6,45 milimeter, nyata lebih kecil daripada tanaman diploid yang 7,05 milimeter. Panjang daun pada rendaman 0,2 dan 0,4 persen selama 24 jam, yakni 16,72 dan 16,32 sentimeter, juga nyata lebih pendek dibanding 18,94 sentimeter pada diploid.

Cara tetes memberi hasil serupa. Panjang daun tanaman yang ditetesi 0,2 dan 0,4 persen tercatat 17,13 dan 17,42 sentimeter, sementara lebarnya 18,92 dan 19,22 sentimeter, semuanya nyata lebih kecil daripada daun diploid yang lebarnya 21,29 sentimeter. Para penulis menyebut kerusakan sel tanaman akibat aplikasi kolkisin sebagai salah satu penyebab penurunan itu, di samping kemampuan kolkisin sebagai mutagen menghasilkan respons acak dan beragam pada karakter tanaman.

Meski ukurannya tidak bertambah, daun hasil induksi berubah bentuk. Daun itu mengalami penebalan sehingga tampak mengerut, perbedaan yang diperlihatkan para penulis lewat foto daun hasil induksi yang disandingkan dengan daun diploid. Mereka mengaitkannya dengan penggandaan jumlah kromosom yang memengaruhi struktur sel dan jaringan tanaman. Perubahan itu tercatat pada tekstur daun, sementara angka panjang dan lebarnya tetap berada di bawah tanaman diploid.

Stomata dan Polen sebagai Penanda Semangka Tetraploid

Karena batang dan daun tidak memberi petunjuk tegas, para peneliti beralih ke bagian yang lebih kecil. Analisis stomata, tulis mereka, merupakan salah satu cara seleksi awal tanaman poliploid, termasuk calon semangka tetraploid. Stomata diukur pada perbesaran 400 kali. Panjang stomata semua perlakuan tidak berbeda nyata dari diploid, sedangkan lebarnya pada rendaman 24 jam dan pada kedua perlakuan tetes justru nyata lebih sempit, antara 22,77 dan 23,76 mikrometer, dibanding 25,47 mikrometer pada diploid.

Rata-rata itu menyembunyikan perbedaan antartanaman. “Meskipun demikian, apabila dilihat secara individu, tanaman semangka perlakuan perendaman benih dalam kolkisin mengalami pertambahan ukuran stomata berkisar 1,27-1,35x lebih besar dari tanaman diploid,” tulis para penulis. Angka itu mereka sandingkan dengan patokan bahwa tanaman dengan ukuran stomata 1,25 kali lebih besar dari diploid diduga sebagai tanaman poliploid, patokan yang mereka ambil dari Miguel dan Leonhardt (2011).

Polen memberi sinyal yang paling seragam. Diameter polen dari semua perlakuan kolkisin lebih besar daripada polen diploid yang 73,15 mikrometer, mulai dari 79,05 mikrometer pada tetes 0,2 persen hingga 85,25 mikrometer pada rendaman 0,2 persen selama 48 jam. Seluruhnya ditandai berbeda nyata, kecuali rendaman 0,4 persen selama 48 jam yang hanya berisi satu tanaman. Diameter polen tanaman tunggal itu 80,63 mikrometer dan oleh para penulis disebut cenderung lebih besar.

Baca juga Lalat Buah Cabai di Sumbar dan Varietas yang Paling Tahan

Di sisi lain, kemampuan polen untuk hidup merosot. Viabilitas polen diploid tercatat 95,86, sedangkan pada tanaman hasil kolkisin berkisar 45,70 hingga 66,00, dengan penurunan yang ditandai nyata pada lima perlakuan. Para penulis menulis bahwa kolkisin dapat memicu sterilitas polen pada tanaman tetraploid, lalu merangkai prosesnya dalam satu kalimat: “Induksi kolkisin mempengaruhi viabilitas polen dengan cara meningkatkan ukuran dan jumlah kromosom melalui poliploidisasi sehingga ukuran polen menjadi lebih besar dan viabilitas menurun.”

Biji Berkurang, Bunga dan Buah Tidak Ikut Menyusul

Pada buah, perubahan yang dijadikan salah satu kriteria seleksi muncul di jumlah biji. Buah diploid rata-rata berisi 218 biji, sedangkan buah dari lima perlakuan kolkisin yang bisa diuji nyata lebih sedikit: 130 biji pada rendaman 0,2 persen 24 jam, 122 pada 0,2 persen 48 jam, 118 pada 0,4 persen 24 jam, 141 pada tetes 0,2 persen, dan 144 pada tetes 0,4 persen. Buah dari satu-satunya tanaman rendaman 0,4 persen 48 jam berisi 96 biji.

Biji yang tersisa cenderung lebih besar. Panjang biji pada tiga perlakuan rendaman mencapai 0,86–0,90 sentimeter dan pada tetes 0,2 persen 0,84 sentimeter, nyata lebih panjang daripada 0,80 sentimeter pada diploid. Lebar biji pada rendaman 0,2 dan 0,4 persen selama 24 jam, yakni 0,61 dan 0,63 sentimeter, juga nyata lebih lebar dibanding 0,55 sentimeter. Bobot buah bergerak ke arah sebaliknya: rendaman 0,2 persen 24 jam menghasilkan buah 3,46 kilogram, nyata lebih ringan daripada 3,89 kilogram pada diploid.

Buah hasil induksi pun tidak lebih besar daripada buah diploid, dan para penulis punya penjelasan untuk itu. “Bobot dan diameter buah yang hampir sama dengan penampilan buah diploid, menandakan masih ada sel-sel yang belum mengalami mutasi,” tulis mereka. Umur berbunga juga bergeser ke arah yang tidak diinginkan, yakni 25–27 hari setelah tanam pada tanaman hasil induksi dibanding 24 hari pada diploid, yang dikaitkan para penulis dengan kolkisin yang menghambat pembelahan mitosis dan memperlambat laju pertumbuhan vegetatif.

Umur panen memperlihatkan pola yang lain lagi. Tanaman dari rendaman benih dipanen pada 57 hari setelah tanam, sedangkan tanaman tetes dan tanaman diploid pada 68 hari. Meski begitu, naskah menyatakan umur berbunga dan umur panen tanaman induksi mutasi bervariasi dan cenderung lebih lama dibandingkan diploid. Untuk umur panen, pernyataan itu tidak sejalan dengan angka tabel mereka sendiri, yang justru menempatkan tanaman rendaman sebelas hari lebih cepat.

Baca juga Virus Melon Bengkulu, 60 Sampel Positif Tiga Virus Sekaligus

Saringan Dua Simpangan Baku yang Menyisakan Empat Tanaman

Semua angka itu kemudian dipakai untuk menyaring. Sebuah tanaman dianggap sebagai semangka tetraploid putatif bila nilainya melampaui rata-rata diploid ditambah dua kali simpangan baku pada minimal dua peubah pengamatan. Mutan terpilih juga harus memiliki stomata 1,25 kali lebih besar, polen 1,44 kali lebih besar, bobot buah, diameter buah, dan ukuran biji yang nyata lebih besar, umur berbunga dan umur panen yang nyata lebih cepat, serta viabilitas polen yang nyata lebih rendah.

Dari saringan itu tersisa empat calon semangka tetraploid, semuanya dari cara rendaman benih. Tiga berasal dari konsentrasi 0,2 persen, yakni tanaman ke-2 dan ke-9 dari rendaman 24 jam dengan kode M0,2-P1-2 dan M0,2-P1-9, serta tanaman ke-2 dari rendaman 48 jam dengan kode M0,2-P2-2. Satu lagi adalah tanaman ke-4 dari rendaman 0,4 persen selama 24 jam, berkode M0,4-P1-4. Tidak ada tanaman dari cara tetes yang masuk daftar.

Analisis keragaman memperlihatkan lebar daun, panjang stomata, diameter polen, viabilitas polen, umur panen, dan jumlah biji bervariabilitas luas, sementara diameter batang, panjang daun, lebar stomata, umur berbunga, ukuran biji, serta bobot dan diameter buah bervariabilitas sempit. Para penulis menulis bahwa di antara karakter bervariabilitas luas, hanya jumlah biji yang berbeda nyata terhadap diploid menurut uji t. Tabel polen mereka sendiri, bagaimanapun, menandai diameter dan viabilitas polen sebagai berbeda nyata.

Dari situ mereka menarik kesimpulan tentang cara pemberian kolkisin. “Metode perendaman benih semangka dalam kolkisin merupakan metode terbaik dalam induksi poliploid dibandingkan metode penetesan pada tunas tanaman, yang dibuktikan dengan diperoleh 4 genotipe tetraploid putatif berdasarkan pengamatan morfologi diameter dan viabilitas polen, ukuran stomata, dan ukuran biji,” tulis Amarilla Aswat, P. K. Dewi Hayati, Sutoyo, Warnita, dan Kuswandi.

Namun penjelasan itu berhenti pada kata putatif. Keempat tanaman, tulis para penulis, masih perlu dievaluasi lebih lanjut untuk mengonfirmasi poliploidi putatifnya, dan naskah tidak melaporkan hitungan kromosom apa pun. Percobaan ini juga dikerjakan tanpa menerapkan rancangan percobaan tertentu, dengan pengamatan pada setiap tanaman dan hanya 15 benih per perlakuan, sehingga beberapa perlakuan berakhir dengan segelintir tanaman untuk dibandingkan.

Benih yang direndam racun itu, dengan demikian, belum menjadi induk semangka tanpa biji. Yang dihasilkan Aswat dan rekan-rekannya dari Serif Saga Agrihorti adalah empat kandidat semangka tetraploid, dikenali dari polen yang membesar, stomata yang lebih besar pada tingkat individu, serta biji yang lebih sedikit dan lebih besar. Bukti bahwa kromosom keempat tanaman itu memang sudah berlipat masih harus menunggu evaluasi berikutnya.