makalah singkong

MAKALAH

Regenerasi dan Modifikasi Singkong

(Manihot Esculenta Crantz)

Untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Mandiri

Mata Kuliah Genetika

Dosen Pengampu : Yuyun Maryuningsih, S.SI.M.Pd

Disusun Oleh :

Nama :     Nopiya

   Nim    : 1413162034

 Kelas :    Biologi-C

    Semester : Lima

JURUSAN TADRIS IPA-BIOLOGI

FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN

INSTITUT AGAMA ISLAM NEGERI (IAIN) SYEKH NURJATI

CIREBON

2015

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah swt, karena atas rahmat, karunia serta hidayah Allah swt makalah yang berjudul “Modifikasi Singkong (Manihot Esculenta Crantz)” ini dapat terselesaikankan. Makalah ini berisi tentang penjelasan proses regenerasi pada singkong dan modifikasi singkong untuk produksi pati. Makalah ini diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mandiri pada mata kuliah Genetika yang diampu oleh Ibu Yuyun Maryuningsih, S.Si, M.Pd.

Penulis menyadari akan keterbatasan kemampuan dalam menyusun makalah ini. Penulis menyadari bahwa makalah  ini masih banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaaan baik dalam materi maupun cara penyajian penulisannya. Penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk pengembangan dan kesempurnaan makalah ini. Semoga informasi yang terdapat dalam laporan ini bermanfaat bagi kita semua. Amiin.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Cirebon, 13 Desember 2015

Penulis

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Di Indonesia kaya akan flora dan fauna. Dari berbagai macam flora yang ada diantaranya yaitu tumbuhan singkong (Manihot esculenta). Jenis singkong ini adalah yang banyak tumbuh di daerah kalangan masyarakat. Jenis singkong ini juga banyak dimanfaatkan oleh masyarakat sebagai sayuran dan umbinya dapat dijadikan sebagai bahan makanan.

Umbi akar singkong banyak mengandung glukosa dan dapat dimakam mentah. Rasanya sedikit manis, ada pla yang pahit tergantung pada kandungan racun glukosida yang dapat membentuk asam sianida. Umbi yang rasanya manis menghasilkan paling sedikit 20 mg HCN per kilogram umbi akar yang masih segar, dan 50 kali lebih banyak pada umbi yang rasanya pahit. Pada jenis singkong yang manis proses pemasakan sangat diperlukan untuk menurunkan kadar racunnya. Dari umbi  ini dapat pula di buat tepung tapioca.

B.     Rumusan Masalah

1.      Apakah pengertian dari regenerasi pada singkong ?

2.      Bagaimana proses regenerasi pada singkong ?

3.      Bagaimana modifikasi singkong untuk produksi pati?

C.    Tujuan

1.      Dapat mengetahui pengertian dari regenerasi pada singkong

2.      Dapat mengetahui proses regenerasi pada singkong

3.      Dapat mengetahui modifikasi singkong untuk produksi pati

BAB II

PEMBAHASAN

A.    Pengertian Dari Regenerasi Pada Singkong

Menurut Ngungi (2015), Regenerasi Singkong adalah berpotensi untuk teknik rekayasa genetika khususnya karena perbaikan genetik melalui pemuliaan tradisional telah bermasalah karena produksi benih yang rendah dan waktu generasi lama. persyaratan penting untuk generasi singkong transgenik adalah tanaman sistem regenerasi yang efisien dan direproduksi dengan metode transformasi yang tersedia.

Menurut Anonim (2012), Regenerasi sel pada singkong adalah fitur biologis dari semua organisme hidup dari bakteri sampai tanaman dan amfibi sampai mamalia. Regenerasi sel adalah tindakan pembaharuan, pertumbuhan, atau restorasi sel yang terlibat dalam pematangan, penyembuhan luka, perbaikan jaringan, dan fungsi biologis yang sama.

Pengertian dari regeneraasi tersebut dapat disimpulkan bahwa regenerasi singkong merupakan perubahan yang terjadi pada tumbuhan yang meliputi pertambahan ukuran tubuh selama masa pertumbuhan dan perbaikan produksi tanaman singkong.

B.     Proses Regenerasi Pada Singkong

Tanaman singkong yang diregenerasi pada frekuensi tinggi dengan menginduksi tunas primordial pada eksplan yang berasal dari kotiledon singkong somatik parameter embryos. Various dievaluasi tentang efek mereka pada induksi kalus, embriogenesis somatik, pematangan dan perkecambahan embrio somatik serta pemulihan plantlet regenerasi. Lobus daun dewasa digunakan sebagai eksplan untuk embriogenesis somatik. Tiga genotipe singkong yaitu; Adhiambo Lera, Kibanda Meno dan Serere bersama dengan model kultivar, TMS 60.444 yang menggunakan sistem ini. (Ngungi. 2015)

Ciri utama ubi kayu memiliki batang atas dan batang bawah yang berbeda yaitu hijau, hijau kemerahan, abu-abu dan gading. Warna ubi kayu yang berbeda, yaitu rose/putih, kuning dan gading. Dari hasil peneitian ini diperoleh 7 genotip ubi kayu dengan nama yang bervariasi bergantung didaerah mana tanaman tersebut dijumpai, yaitu Ubi kayu Malaysia, Ubi kayu Roti, Ubi kayu Adira 1, Ubi kayu Kalimantan, Ubi kayu Valencia, Ubi kayu Lampung dan Ubi kayu pulut.(Fauzi. 2015)

Proses regenerasi pada singkong menggunakan metode Kultur jaringan atau dikenal dengan kultur in vitro merupakan teknik memisahkan bagian dari tanaman seperti tunas terminal, tunas aksilar, daun, batang atau embrio serta menumbuhkannya di dalam media buatan dalam kondisi aseptik sehingga membentuk tanaman lengkap. Hal ini didasari oleh adanya daya totipotensi sel. Terbentuknya tanaman lengkap dari eksplan potongan bagian tanaman dipengaruhi oleh banyak faktor antara lain: kondisi fisiologi eksplan, genotipe eksplan, media dasar, zat pengatur tumbuh serta lingkungan kultur seperti pencahayaan maupun kelembaban dan suhu ruangan. Sebuah sistem regenerasi direproduksi berdasarkan embriogenesis somatik.

Eksplan dari jaringan muda dengan titik tumbuh mempunyai peluang membentuk tanaman lengkap lebih besar dibandingkan dari jaringan tua, karena jaringan muda  bersifat meristematis dan aktif membelah, pada lingkungan tumbuh yang cocok akan terjadi  proliferasi dan organogenesis. (Anonim, 2012)

Tanaman herba pada umumnya  lebih mudah diregenerasikan dibandingkan tanaman berkayu atau  tanaman tahunan seperti pada tanaman cengkeh, pala, melinjo dll. Namun demikian pada tanaman berkayu tertentu seperti jati, cendana dan sukun tidak sulit diperbanyak secara in vitro, hal ini menunjukkan bahwa faktor genetik juga  menentukan kemampuan regenerasi tunas. Empat varietas ubi kayu yang di gunakan yaitu; Adhiambo Lera, Kibanga Meno, Serere dan TMS60444 yang bersumber dari Kenya Agricultural Research Institute (KARI), Kakamega. Setelah Semua media yang digunakan untuk perbanyakan in vitro ubi kayu itu disterilkan melalui autoklaf. Kondisi ruang pertumbuhan yang ditetapkan pada suhu dari 28 ° C dan 16 jam sehari / 8 siklus malam. Terjadinya proses regenerasi pada tanaman singkong meliputi :

1.      Pembentukan embrio somatik

Tahapan  dalam proses  embriogenesis somatik meliputi tahap induksi kalus embriogenik, pendewasaan, perkecambahan, pembentukan kotiledon dan bibit somatik. Konsentrasi zat pengatur tumbuh yang  dibutuhkan tergantung pada tahap dalam perkembangan pembentukan embrio somatik. Pada singkong ini Pematangan embrio somatik ini mensyaratkan pengembangan embrio tahap globular ke embrio kotiledon hijau dengan didefinisikan tunas dan akar sumbu. Embrio tahap somatik globular disubkultur pada pematangan media terdiri dari garam MS [19] ditambah dengan 2% (b / v) sukrosa, 1 mg / L tiamin-HCl, 100 mg / L myo-inositol, 0,01 mg / L 2,4-D, 1,0 mg / L BA, dan 0,5 mg / L GA.

2.      Induksi Kalus

Semua media yang dipadatkan dengan 0,8% (b / v) agar mulia untuk perkecambahan dan tanaman recovery. Tingkat perkecambahan dan konversi dicatat setelah empat minggu dalam budaya. Kultur terkena penyinaran harian 12 jam. Semua budaya disimpan pada suhu 28 ° C. Beberapa planlet regenerasi dipertahankan di kamar pertumbuhan siap percobaan transformasi sementara yang lainnya mengeras di rumah kaca. Zat pengatur tumbuh untuk induksi kalus antara lain: 2.4-D, pikloram, dicamba, NAA dll. Hormon 2.4-D paling banyak digunakan karena aktivitasnya paling kuat. Kalus yang dapat diregenerasikan biasanya mempunyai struktur remah atau friabel, bentuknya seperti bulatan –bulatan berwarna putih atau kekuningan agak mengkilat.  Kalus dengan struktur tersebut sering disebut dengan kalus embrionik (embriogenik). Kalus yang lembek banyak mengandung air, warna putih pucat atau kecoklatan biasanya agak sulit diregenerasikan. Kalus ini tergolong jenis non embrionik. kemudian memunculkan dua jenis yaitu kalus; non-embriogenik kalus putih rapuh longgar dan tembus kalus embriogenik agar-agar yang terbentuk tahap globular embrio.

Gambar 1 : kalus embriogenik dan non-embriogenik

3.      Induksi Tunas Adventif

Tunas yang dihasilkan bukan berasal dari titik tumbuh aksilar atau terminal tetapi berasal dari jaringan tanaman seperti daun, petiole, tangkai bunga dll atau melalui tahap pembentukan kalus disebut dengan tunas adventif. Kemampuan kalus beregenerasi membentuk tunas selain dipengaruhi oleh zat pengatur tumbuh dan media tumbuh, dipengaruhi pula oleh ukuran  atau umur kalus. Kalus  yang baru terbentuk dengan ukuran berkisar antara 2-5 mm dan umur kurang dari 4 minggu, mempunyai peluang  lebih besar untuk diregenerasikan menjadi tunas dibandingkan yang sudah disubkultur beberapa kali.  Kalus yang masih muda,  daya mersitematis, kandungan zat pengatur tumbuh dan asam amino seperti prolin atau senyawa lain seperti spermin atau spermidin masih tinggi.

Gambar 2: profil kultur jaringan dari embrio somatik embriogenik

               

4.      Sub Kultur

Sub kultur merupakan tahapan yang penting untuk mempercepat proliferasi tunas.  Waktu untuk melakukan sub kultur tergantung pada eksplan yang diregenerasikan. Selain itu media yang digunakan untuk sub kultur tergantung kondisi eksplan.  Zat pengatur tumbuh  yang digunakan bisa sama atau lebih tinggi dari konsentrasi awal.

Embriogenesis di singkong ditingkatkan dengan menurunkan intensitas cahaya. Studi tentang pengaruh cahaya pada pertumbuhan kalus dan embriogenesis somatik dari Lavandula vera dan Teucrium chamaedrys menunjukkan bahwa panjang relatif masa inkubasi di bawah pencahayaan secara signifikan dipengaruhi kalus pertumbuhan dan induksi embrio somatik dan proliferasi, meskipun dalam mode spesies-spesifik. Pertumbuhan lavender kalus ditingkatkan di bawah meningkat inkubasi dalam kegelapan sementara embriogenesis somatik adalah sangat berkurang di bawah kondisi yang sama. Sehingga hasil dari regenerasi singkong tersebut adalah :

Gambar 3 : Hasil regenerasi singkong

                                                                                                      (Ngungi. 2015)

C.    Modifikasi Singkong untuk Produksi Pati

Singkong (Manihot esculenta Crantz) termasuk famili Euphorbiaceae yang umbinya dimanfaatkan sebagai sumber karbohidrat. Di Indonesia, ketela pohon menjadi makanan bahan pangan pokok setelah beras dan jagung. Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan α-glikosidik, yang banyak terdapat pada tumbuhan terutama pada biji-bijian, umbi-umbian. (Anonim. 2011)

Akar tepung singkong (Manihot esculenta Crantz) merupakan sumber yang berharga kalori untuk sekitar 600 juta orang di negara-negara tropis berkembang di mana kekurangan pangan dan gizi sering umum. Daun dan tunas lembut singkong juga dimakan di banyak bagian Afrika sebagai sumber vitamin, mineral dan protein Singkong memiliki salah satu tingkat tertinggi  2CO fiksasi dan sintesis sukrosa untuk setiap tanaman C3, tapi jarang mencapai potensi hasil di  Itu hipotesis kami bahwa pati singkong produksi di akar berbonggol dapat ditingkatkan secara substansial dengan meningkatkan kekuatan sink untuk karbohidrat. (Anonim. 2011)

Pati tersusun paling sedikit oleh tiga komponen utama yaitu amilosa, amilopektin dan material antara seperti, protein dan lemak Umumnya pati mengandung 15–30% amilosa, 70–85% amilopektin dan 5–10% material antara. Kebanyakan pati alami tidak tahan pada pemanasan suhu tinggi, tidak tahan pada kondisi asam, tidak tahan proses mekanis dan kelarutan pati yang terbatas di dalam air. Pati singkong adalah pati yang didapatkan dari umbi. Pati yang diperoleh dari ekstraksi umbi singkong ini akan memberikan warna putih jika diekstraksi secara benar. Pati singkong memiliki granula dengan ukuran 5-35 μm dengan rata-rata ukurannya di atas 17 μm.Gel pati alami mudah mengalami sineresis (pemisahan air dari struktur gelnya) akibat terjadinya retrogradasi pati, terutama selama penyimpanan dingin. Sineresis ini akan menjadi masalah apabila pati alami digunakan pada produk pangan yang harus disimpan pada suhu rendah (pendinginan/pembekuan).

                                                                        (Anonim. 2011)

Beberapa produksi. Untuk tanaman C3, singkong memiliki tingkat yang sangat tinggi residu telah diidentifikasi sebagai regulasi alosterik penting dari asimilasi karbon fotosintesis. Peningkatan strategi umbi adalah untuk meningkatkan sink (root tuberous) kekuatan dengan produksipati terjadi hanya ketika gen glgC 16 adalah ekspresi dari dimodifikasi bakteri ADP-glukosa pyrophos-dinyatakan dalam umbi (didorong oleh promotor Patatin). Dalam phorylase (AGPase) gen di singkong akar berbonggol. AGPase Sebaliknya, ekspresi dari glgC 16 gen di semua jaringan menyebabkan memainkan peran penting dalam regulasi sintesis pati dilemah melakukan tanaman, mungkin sebagai akibat dari tanaman yang tidak tepat, tidak hanya karena mengkatalisis  langkah pertama yang didedikasikan alokasikarbohidrat antara phototrophic dan heter- dalam sintesis pati, tetapi juga karena itu adalah tingkat-membatasi jaringan otrophi. Pati singkong merupakan salah satu polisakarida yang berpotensi dikembangakan menjadi gelatin alternative sebagai foaming agent. Perlu adanya pengembangan pati singkong untuk dijadikan sebagai foaming agent dengan memodifikasi sifat pati alami singkong menjadi termodifikasi melalui proses modifikasi pati dengan enzimα-amilase. (Suryani.2015)

Pati termodifikasi adalah pati yang gugus OH-nya telah mengalami perubahan reaksi kimia (Munawaroh, 1998). Modifikasi singkong untuk mendapatkan pati dapat dilakukan dengan cara memotong struktur molekul, menyusun kembali struktur molekul, oksidasi, atau melakukan substitusi gugus kimia pada molekul pati. Sehingga di dapatkan hasil gambar sebagai berikut :

Gambar 4 : integrasi gen glgC

 

Untuk memverifikasi lebih lanjut integrasi T-DNA ke dalam genom tanaman, analisis Southern blot dilakukan dengan menggunakan DNA genomik singkong dicerna dengan Kpn I, yang tidak membatasi T-DNA, dan diperiksa dengan gen glgC radiolabelled. probe glgC bakteri tidak berhibridisasi untuk tipe liar DNA. The glgC pola hibridisasi untuk tiga pabrik ditransformasikan berbeda, menunjukkan bahwa mereka transforman independen. Jumlah salinan jelas gen glgC terintegrasi ke dalam genom singkong bervariasi dari satu salinan (3D-2) ke dua (3D-1 dan 3D-3) dengan gambar sebagai berikut :

Gambar 5 : Reaksi transcriptase-polymerase (RT-PCR)

 

Semua produk PCR dikonfirmasi dengan analisis urutan DNA dan RT-PCR dari sitokrom P450 (CYP79D1) ekspresi untuk loading kontrol. Lane P, kontrol plasmid 3D; WT, wild type singkong (TMS 71.173); 3D-1-3D-3, singkong TMS 71.173 diubah dengan glg C bakteri aktivitasAGPasedi alam liar-jenis dan gen tuberous transgenik.( Uzoma. 2006)

Aktivitas akar AGPase ous menunjukkan bahwa tanaman terbaik-performing berubah (3D-1) mengalami peningkatan 70% di AGPasePati uji kegiatanrelatif terendah-performing berubah (3D-2) dan tipe liar tanaman. Tanaman Berubah (3D-1 dan 3D-3) Analisis distribusi pati di akar berbonggol memiliki peningkatan yang signifikan dalam aktivitas enzim AGPase juga dari tipe liar dan tanaman transgenik oleh yodium pewarnaan di- memiliki hasil akar tuberous secara signifikan lebih tinggi (3D -1: 266% dari dicated ada perbedaan dalam pola distribusi patitipe liar kering hasil berat) dari tanaman berubah (3D-antara tipe liar dan akar berbonggol transgenik. Adapun gamabar dari hasil akar tuberous adalah sebagai berikut :

Pati singkong sudah sejak lama di produksi diberbagai daerah di indonesia. Akan tetapi hanya sebagian kecil saja yang diproduksi secara berkualitas. Selain itu pati singkong memiliki manfaat yang besar untuk bahan makanan. (Helmy. 2015)

 Ada beberapa jenis pati modifikasi pada industri makanan adalah sebagai berikut :

Tabel Beberapa Jenis Pati Modifikasi pada Industri Makanan

No.	Pati Termodifikasi	Sifat Umum	Contoh Penggunaan
1.	Pregelatinisasi	Larut dalam air dingin	Campuran cake, makanan ringan
2.	Cross linked	Menunda pengentalan, Stabil pada range pH yang besar dan suhu tinggi	Pengisi pie, soup, saus, makanan beku
3.	Bleached	-          Oxidized -          Pemutihan warna -          Sterilisasi
4.	Converted starch Thin bolling Dextrins Oxidized	-          Dry roasted -          Creaminess -          Short body	-          Jellies -          Lemmon cord -          Pastilles
5.	Stabilized	-          Menahan retrogradasi dan -          Stabil pada suhu rendah	-        Makanan kaleng -        Makanan beku

BAB III

PENUTUP

          Berdasarkan pembahasan mengenai regenerasi dan modifikasi singkong ini dapat diambil kesimpulan bahwa:

1.      Regenerasi singkong merupakan perubahan yang terjadi pada tumbuhan yang meliputi pertambahan ukuran tubuh selama masa pertumbuhan dan perbaikan produksi tanaman singkong.

2.      Proses regenerasi pada singkong menggunakan metode Kultur jaringan atau dikenal dengan kultur in vitro merupakan teknik memisahkan bagian dari tanaman seperti tunas terminal, tunas aksilar, daun, batang atau embrio serta menumbuhkannya di dalam media buatan dalam kondisi aseptik sehingga membentuk tanaman lengkap.

3.      Modifikasi singkong untuk medapatkan ppati dapat dilakukan dengan cara memotong struktur molekul, menyusun kembali struktur molekul, oksidasi, atau melakukan substitusi gugus kimia pada molekul pati.

DAFTAR PUSTAKA

Ngugi MP, Oduor , Omwoyo, Njagi JM, Mgutu AJ and Cheruiyot. 2015. Regeneration of Kenyan Cassava (Manihot Esculenta Crantz) Genotypes. Department of Biochemistry and Biotechnology : Kenyatta University, P.O Box 437844-00100, Nairobi, Kenya

Uzoma Ihemere, Diana Arias-Garzon, Susan Lawrence and Richard Sayre. 2006. Genetic modification of cassava for enhanced starch production. Department of Horticulture and Crop Science : The Ohio State University, Columbus, OH 43210, USA

Suryani Rera, Fithri Choirun Nisa. 2015. Modifikasi Pati Singkong (Manihot esculenta) dengan Enzim α-Amilase sebagai agen pembuih serta aplikasinya pada proses pembuatan marshmallow. Jurusan Teknologi Hasil Pertanian : FTP Universitas Brawijaya, Malang

Helmy Yusuf, Achmad Radjaram, Dwi Setyawan. 2015. Modifikasi pati singkong pregelatin sebagai bahan pembawa cetak langsung. J. Penelit. Med. Eksakta Vol. 7 No. 1 April 2008: 31-47

Anonim. 2012 . pengertian restitusi regenerasi perkembangan. http://www.materibiologi.com pengertian-restitusi-regenerasi perkembangan / pengertian-restitusi-regenerasi perkembangan/html. Diakses pada tanggal 23 November 2015/ pukul 22.30 WIB

Anonim. 2012 . Regenerasi tanaman secara in vitro dan faktor – faktor yang mempengaruhi. http://biogen.litbang.pertanian.go.id/index.php/2012/09/regenerasi-tanaman-secara-in-vitro-dan-faktor-faktor-yang-mempenaruhi/html. Diakses pada tanggal 23 November 2015/ pukul 22.45 WIB

Anonim. 2011. Makalah Singkong. http://junot-unot.blogspot.co.id/2011/08/makalah singkong.html. Diakses pada tanggal 23 November 2015/ pukul 23.45 WIB