PENELITIAN: Keanekaragaman hayati, bioekologi, dan budidaya (BAP) jenis-jenis Dioscorea.
Kerjasama Fakultas Pertanian Universitas Sam Ratulangi dan PT. Bumi Farma Indonesia
A. Uji Adaptasi Dioscorea zingeberensis
Pendahuluan
Nama ilmiah yang lengkap dari jenis yang menjadi objek penelitian ini adalah Dioscorea zingiberensis C. H. Wright, J. Linn. Soc., Bot. 36: 93. 1903. D. zingiberensis termasuk famili Dioscoreaceae dengan nama lokal “dun ye shu yu”. Deskripsi jenis didasarkan pada eflora (2014). Tumbuhan ini bisa ditemukan monoecious. Umbi tumbuh secara horizontal, sering ditemukan bercabang tidak teratur, hampir berbentuk silinder, tebal 1-1.5 cm; warna umbi coklat pucat dan dengan permukaan kasar; isi umbi berwarna kekuningan. Batang menggulung berlawanan arah jam, glabrous, dengan permukaan licin. Daun sederhana dengan posisi alternatus; petiolus 2.5-6 cm; lembar daun berwarna hijau adaxial, sering dihiasi bintik atau bercak yang tidak teratur kearah pusat tulang daun. Daun tua mengering akan berwarna coklat keabu-abuan,berbentuk peltatus memanjang dengan apex ovatus segitiga, umumnya terdapat 3 lobus yang adalah pembesaran lobus pada basal daun berukuran 4.5-10 × 4-8.5 cm, permukaan paperi, glabrous, dengan dasar daun cordatus dengan bagian sinus besar membundar, apex bundar dan cuspidatus sampai acuminatus; lobus lateral terkulai, membulat. Spikes jantan solitari atau berkumpul 2 atau 3, 5-10 cm, sangat tebal, sering muncul sepanjang tunas lateral yang berkembang khusus seperti daun yang berkurang dan seperti paniculus. Bunga jantan: solitari atau berbentuk cimulus dengan 2 atau 3, bersifat sesil; bractea 3 atau 4, coklat, membranous; perianthium merah keunguan, saat kering hitam, lobus menyebar pada anthesis, 1.2-1.5 × 0.8-1 mm; stamen 6, melekat pada pinggiran receptaculus, filamentus sangat pendek. Spike betina 8 cm. Bunga betina: staminoid filiformis. Capsule reflexed, berbentuk pedicelus panjang, saat kering berwarna biru hitam, obovatus, 1.4-2 cm, panjang dan lebar kira-kira sama, pruinose, basal kira-kira truncatus, apex emarginatus; bersayap dengan lebar 0.8-1.2 cm. Biji melekat pada sekitar pertengahan buah kapsul dengan sayap sekelilingnya.
Dioscorea adalah salah satu genus tanaman yang menghasilkan diosgenine. Diosgenin adalah senyawa asal dari produk-produk penghasil steroid sapogenin, kelompok bahan kimia yang menjadi salah satu bahan baku obat-obatan dengan kebutuhan terbesar di dunia. Ekstraksi diosgenin adalah proses hidrolisis sederhana menggunakan asam, basa atau enzim saponin dari umbi Dioscorea.
Diosgenin juga bisa ditemukan pada beberapa jenis tumbuhan lain seperti Costus speciosus, Smilax menispermoidea, Paris sp., Aletris sp., Trigonella sp., dan Trillium sp.
Beberapa jenis Dioscorea lainnya yang telah teridentifikasi mengandung senyawa ini adalah D. althaeoides, D. colletti, D. futschauensis, D. gracillima, D. hispida, D. hypoglauca, D. floribunda, D. mexicana, D. composita, D. nipponica, D. panthaica, D. parviflora, dan D. septemloba.
Dioscorea zingiberensis adalah jenis penghasil diosgenin terbesar di Cina. Selama ini, telah terjadi eksploitasi besar-besaran dari tumbuhan yang tumbuh alami sehingga terjadi kekurangan sumber bahan baku diosgenin. Kesulitan bahan baku telah merangsang usaha budidaya besar-besaran di beberapa propinsi di Cina. Sebagian besar sumber benih masih berasal dari pendauran tuber yang ditanam. Usaha pemuliaan genetik masih kurang dilaksanakan sehingga seleksi jenis untuk mendapatkan kandungan diosgenin yang tinggi masih rendah. Dengan demikian, jenis yang diusahakan di perkebunan di Cina adalah jenis yang masih berasal dari jenis alami. Teknologi kultur jaringan sedang diupayakan untuk menyediakan jumlah bibit umbi yang cukup (Li et al., 2011). Masalahnya, produksi diosgenin akan menurun secara drastis pada tanaman yang bibitnya berasal dari perbanyakan mikro ini. Peluang penelitian dalam bidang perbanyakan mikro ini terbuka besar untuk jenis ini dan jenis lokal Indonesia. Contoh topik riset adalah seleksi sel induk dengan produktifitas tinggi, optimasi medium dan kondisi kultur, aplikasi rekayasa genetik dan biotransformasi, penggunaan perangsang produksi metabolit sekunder dengan menggunakan elisitor.
Produksi biji terjadi jika tersedia panjang hari yang cukup. Di daerah lintang tinggi jenis ini akan menghasilkan bunga, buah, dan biji setelah berumur 3 tahun. Produksi bunga tidak akan terjadi di daerah tropis sehingga metode perbanyakan yang bisa dilakukan adalah secara vegetatif yakni dengan menggunakan umbi. Untuk kepentingan penelitian yang lebih lanjut, mungkin bisa dikembangkan sistem pertumbuhan yang canggih yang dapat mensimulasi ikrom mikro untuk produksi bunga.
D. zingiberensis adalah jenis tumbuhan perenial yang ditemukan secara alami di Cina. Banyak studi mengungkapkan bahwa D. zingiberensis adalah jenis yang menghasilkan diosgenin dengan konsentrasi tinggi (Heping et al., 2008). Diosgenin adalah metabolit sekunder dari tanaman yang banyak digunakan untuk industri farmasi. Diosgenin dipercaya bisa mencegah penyakit jantung, kanker prostat, dan anti viral untuk virus hepatitis, anti aging, dan anti kanker. Diosgenin bisa diproduksi dalam bentuk steroidal saponin oleh tanaman dari famili Zygophyllaceae, Zingiberaceae, Dioscoreaceae dan Leguminosae.
Secara alami, D. zingiberensis bisa ditemukan di hutan campuran pada ketinggian 100-1800 m dari permukaan laut. Di Cina, jenis ini ditemukan di propinsi Gansu, South Henan, Hubei, Hunan, South Shaanxi, Sichuan, dan Yunnan. Umbinya adalah komoditas penting sebagai sumber diosgenin untuk industri obat dunia. Jenis ini juga merupakan tanaman obat tradisionil di Cina.
Dalam dunia sains, Indonesia dikenal memiliki 5 jenis Dioscorea. Balitro telah melakukan analisis kandungan senyawa biofarmaka dari kelima jenis ini. Jumlah ini terlalu rendah dibandingkan pengetahuan lokal yang dimiliki masyarakat Sulawesi. Masyarakat Kepulauan Banggai di Sulawesi Tengah, sebagai contoh, mampu mengidentifikasi dan menamakan sampai 36 jenis tanaman Dioscorea. Delapan jenis diantaranya dipercaya mampu meningkatkan daya tahan tubuh seorang petani untuk bekerja diatas kemampuan normal. Jadi, total varian yang dikenal oleh penduduk mungkin bisa mencapai 40 varietas (atau sub-species). Jenis-jenis lokal ini bertumbuh pada kondisi lahan yang sangat bervariasi mulai dari dataran rendah sampai ketinggian diatas 2000m, dari lahan beriklim basah sampai pada yang beriklim sangat kering. Dari pengetahuan tentang distribusi alami D. zingiberensis, diperkirakan jenis ini akan tumbuh pada dataran tinggi, di atas 1000 m dari permukaan laut yang banyak ditemukan di Sulawesi Utara. Pertanyaannya, sejauh mana kemampuan beradaptasi D. zingiberensis pada kondisi dataran tinggi Sulawesi Utara dan bagaimana interaksi dengan lingkungan barunya ini?
Maksud dan Tujuan
Maksud penelitian ini adalah untuk mendapatkan deskripsi lengkap tentang pertumbuhan dan produksi D. zingiberensis di tanah beriklim tropis.
Tujuan penelitian ini adalah menguji kemampuan adaptasi D. zingiberensis berdasarkan perbandingan ciri morfologis, produksi biomasa, dan interaksi hama dan penyakit.
Metodologi Penelitian
Waktu dan Tempat Penelitian. Penelitian ini akan dilaksanakan di dataran tinggi Wawo, Kota Tomohon, Provinsi Sulawesi Utara. Pada tahap pertumbuhan awal akan dilaksanakan pada bulan November-Desember 2015. Untuk pengamatan produksi biomasa jangka panjang, penelitian akan dilanjutkan sampai tahun 2018.
Bahan dan Alat. Penelitian ini memerlukan umbi D. zingiberensis 60 kg, lahan 4 ha, peralatan pertanian, Loupe, Mikroskop, dan mistar geser.
Metode Penelitian. Penelitian akan mencakup 3 kesatuan besar yang dilakukan secara simultan yakni (1) pertumbuhan dan perkembangan tahap awal, (2) hama dan penyakit, serta (3) biomasa umbi. Umbi D. zingiberensis akan ditanam secara berjejeran 2 baris pada bedengan lebar 50 cm tinggi 10 cm sebanyak 45 bedengan masing-masing panjang 20 m. Jarak antar bedeng sekitar 75 cm. Akan dibuat perlakuan variasi jarak tanam antar umbi yakni (1) bersambungan atau jarak 0 cm, (2) jarak 5 cm, dan (3) jarak 10 cm. Masing-masing perlakuan akan diulang 5 kali. Perlakuan ini akan dikombinasi dengan ukuran atau berat umbi bibit. Ukuran akan dibagi dalam 3 kelas (kecil, sedang dan besar). Kombinasi perlakuan total adalah 3x3x5 = 45. Angka itulah juga adalah jumlah bedeng total yang akan diolah. Analisis data menggunakan ANCOVA dan dilanjutkan dengan BNT pada tingkat kesaalahan 5%. untuk melihat perlakuan dan kombinasi perlakuan yang menghasilkan pertumbuhan awal terbaik.
Pengamatan Hama dan Penyakit akan dilakukan sepanjang masa pertumbuhan D. zingiberensis.Pengamatan meliputi jenis, bentuk serangan, waktu ditemukan. Identifikasi jenis akan dilakukan di laboratorium Hama dan Penyakit Fakultas Pertanian UNSRAT. Analisis deskriptif akan dilakukan terhadap insidensi ditemukannya hama dan penyakit.
Biomasa umbi akan dianalisis dari hasil bedengan yang dirancang untuk pertumbuhan awal. Uji perbedaan akan menggunakan ANCOVA yang dilanjutkan dengan BNT.
Tim Peneliti:
• Dr. Johny S. Tasirin (Konservasi, Ketua Tim)
• Ir. Joulanda Sumakud, MSc. (SIG dan Agronomi)
• Ir. Euis Pangemanan, MS. (Fisiologi dan Botani)
• Ir. J.I. Kalangi, MS. (Lingkungan Tumbuhan)
• Dr. Fabiola B. Saroinsong, SP, MSc. (Landscape)
• Devitha Kalitow, SHut, MHut. (Pengelolaan Sumber Daya Alam)
• Ir. Jackson Watung, MS (Hama dan Penyakit)
• Dr. Aser Yalindua (Biologi)
Pustaka
DU Xiao-ying,FU Yan-hua, QI Ying-chun, HAN Yong-hua, HU Zhong-li. 1985. Preliminary Study on Insect, Disease and Weed Harming Cultivated Dioscorea zingiberensis. Canadian Journal of Botany, 63:179-183
eFloras. 2008. Flora of China: Dioscorea zingeberensis. www.efloras.org diakses 4 Desember 2013.
Heping, H., G Shanlin, C. Lanlan, J. Xiaoke. 2008. In vitro induction and identification of autotetraploids of Dioscorea zingeberensis. In vitro Cell. Dev. Biol. Plant 44:448-455.
Li, P., Z. Mao, J. Lou, Y. Li, Y. Mou, S. Lu, Y. Peng dan L. Zhou. 2011. Enhancement of Diosgenin Production in Dioscorea zingiberensis Cell Cultures by Oligosaccharides from Its Endophytic Fungus Fusarium oxysporum Dzf17. Molecules, 16:10631-10644.
QI Ying-chun, HU Cheng, TAN Yuan-you, YU Zhan-shen, HAN Yong-hua, HU Zhong-li. 2003. Study on Cultivation of Dioscorea zingiberensis. Amino Acids & Biotic Resources 01:123-126