Respon morfologis dan fisiologis bibit berbagai genotipe jarak pagar ( Jatropha curcas L.) terhadap cekaman kekeringan
RESPON MORFOLOGIS DAN FISIOLOGIS
BIBIT BERBAGAI GENOTIPE JARAK PAGAR (JATROPHA
CURCAS L.) TERHADAP CEKAMAN KEKERINGAN
SARTIKA SYAFI
PROGRAM STUDI AGRONOMI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2008
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan sebenar-benarnya, bahwa segala
pernyataan dalam tesis yang berjudul: Respon Morfologis dan Fisiologis
Bibit Berbagai Genotipe Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) terhadap
cekaman kekeringan adalah karya saya sendiri dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan
tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya
yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan
dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis
ini.
Bogor, Agustus 2008
Sartika Syafi
NIM A351050031
ABSTRACT
SARTIKA SYAFI. Morphological and Physiological Response of Six
Genotypes of Jatropha curcas L. seedling to water stress. Under direction
of ENDANG MURNIATI and ENDAH RETNO PALUPI.
Development of Jatropha in Indonesia is focused on marginal lands
to avoid competition with food crops. Therefore, drought tolerant
varieties/clones with high productivity are needed in order to meet the
target of 1.5 ha jatropha plantation in 2010. The research was aimed at: 1)
studying morphological and physiological response of six genotypes of
Jatropha curcas L. seedling to drought stress, 2) determining drought
tolerance of the six genotypes. The research was conducted in Seed
Science and Technology Laboratory at Leuwikopo. Morphological and
physiological response was analyzed at Ecophysiology Laboratory and
RGCI Laboratory from July to Oktober 2007.
Split plot with three replication was used as experimental designed,
with soil moisture content, ie. K1=40%, K2=36%, K3=32% as the main plot
and genotype as sub-plot, ie. A1=Karanganyar, A2=Sukabumi, A3=NTB
(Dompu), A4=IP-1P, A5=IP-1M dan A6= IP-1A. The data was analysed
using SAS and DMRT at α=0.05. The results show that soil moisture
content significantly affected leaf area, number of opened stomata, shoot
dry weight, root dry weight, shoot/root ratio, root length, leaf water content,
net assimilation rate, chlorophyll content and carbon content. Leaf area,
shoot dry weight, root length and net assimilation rate were also affected
by genotype. The interaction of soil moisture content and genotype only
affected plant height, leaf thickness and root volume. The increment of
plant height averaged of 14.07, 11.02 and 9.73 cm was obtained 8 week
after the seedlings were grown on 40, 36 and 32% soil moisture content
respectively, with genotype from Sukabumi had the highest increment.
Although soil moisture affected the number of opened stomata in which
the lower soil moisture resulted in lower number, however, it was not vary
among genotypes. Likewise was the shoot dry weight.
The low soil moisture (32%) reduced root length. The lower the soil
moisture the lower the root length, so as root volume. The reduction of root
volume was lowest in IP-1M. Leaf water content was reduced only on
those planted in 32% soil moisture. Soil moisture of 32% was considered
as drought stress condition therefore was used to evaluate drought
tolerance of the six genotypes. The sensitivity index show that NTB was
the most tolerant genotypes, followed by IP-1M, Karanganyar, IP-1P,
Sukabumi and IP-1A respectively.
Keywords: Jatropha curcas L, drought tolerance, seedlings, morphological
response, physiological response.
Ringkasan
SARTIKA SYAFI. Respon Morfologis dan Fisiologis Bibit Berbagai
Genotipe Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) Terhadap Cekaman
Kekeringan. Dibimbing oleh ENDANG MURNIATI dan ENDAH RETNO
PALUPI.
Tanaman jarak pagar merupakan tanaman tahunan yang tahan
kekeringan. Jarak pagar dapat beradaptasi pada lahan ataupun agroklimat
di Indonesia bahkan tanaman ini dapat tumbuh baik pada lahan dengan
tingkat kesuburan rendah (lahan kritis). Budidaya tanaman jarak pagar
sebaiknya lebih difokuskan ke lahan kering agar tidak berkompetisi
dengan budidaya tanaman pangan, sehingga pengembangan tanaman
jarak yang paling sesuai untuk dilakukan yaitu di lahan marginal seperti di
wilayah Indonesia Timur. Penelitian ini bertujuan untuk: (1) mempelajari
respon morfologis dan fisiologis bibit berbagai genotipe tanaman jarak
pagar terhadap cekaman kekeringan dan (2) mendapatkan informasi
toleransi terhadap kekeringan masing-masing genotipe yang digunakan.
Penelitian ini dilaksanakan di rumah kaca Laboratorium Ilmu dan
Teknologi Benih Leuwikopo. Analisis fisiologis dan morfologis di
laboratorium Ekofisiologi dan RGCI, Departemen Agronomi dan
Hortikultura, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor, pada bulan Juli
sampai dengan November 2007.
Rancangan yang digunakan adalah rancangan petak terbagi (split
plot) dengan tiga ulangan. Faktor pertama, sebagai petak utama adalah
kadar air media terdiri atas K1 : kadar air media 40%, K2 : kadar air media
36%, K3 : kadar air media 32%. Faktor kedua, sebagai anak petak adalah
genotipe terdiri atas A1 : Karanganyar, A2 : Sukabumi, A3 : NTB, A4 : IP-1P,
A5 : IP-1M dan A6 : IP - 1A. Peubah morfologis yang diamati adalah tinggi
tanaman, luas daun, ketebalan daun, jumlah stomata terbuka, defisit air,
bobot kering pucuk, bobot kering akar, ratio pucuk akar, panjang akar dan
volume akar, sedangkan peubah fisiologi yang diamati adalah kadar air
daun, laju asimilasi bersih, kandungan klorofil, kandungan karbon dan
kandungan prolin. Data dianalisis dengan menggunakan SAS, bila
berpengaruh nyata dilanjutkan dengan uji Duncan pada taraf 5%.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kadar air media secara nyata
mempengaruhi luas daun, jumlah stomata terbuka, bobot kering pucuk,
bobot kering akar, rasio pucuk/akar, panjang akar, kadar air daun, laju
assimilasi bersih, kandungan klorofil dan karbon. Sedangkan genotipe
mempengaruhi berat kering pucuk, panjang akar dan laju assimilasi
bersih. Interaksi antara kadar air media dan genotipe hanya
mempengaruhi tinggi tanaman, ketebalan daun dan volume akar.
Peningkatan tinggi tanaman rata-rata 14.07. 11.02 dan 9.73 cm terjadi 8
minggu setelah tanam ditanam pada 40, 36 dan 32% kadar air media,
dengan genotipe Sukabumi menunjukkan peningkatan yang paling besar.
Kadar air media berpengaruh terhadap jumlah stomata terbuka, akan
tetapi jumlah stomata terbuka tidak berbeda antar genotipe. Demikian juga
bobot kering pucuk.
Kadar air media yang rendah (32%) menurunkan panjang akar.
Semakin rendah kadar air media maka panjang akar juga makin rendah,
demikian juga volume akar. Penurunan volume akar paling rendah terjadi
pada IP-1M. Kadar air daun tanaman yang ditanam pada kadar air media
32% lebih rendah dibandingkan dengan tanaman pada kadar air media 40
dan 36%. Kadar air media 32% dikategorikan sebagai kondisi cekaman
kekeringan, sehingga digunakan dalam evaluasi toleransi kekeringan pada
keenam genotipe yang diamati. Indeks sensitivitas keenam genotipe
menunjukkan bahwa genotipe NTB yang paling toleran terhadap
kekeringan diikuti berturut-turut oleh IP-1M, Karanganyar, IP-1P,
Sukabumi dan IP-1A.
Kata kunci: jarak pagar, toleransi kekeringan, bibit, respon morfologis,
respon fisiologis.
©Hak cipta milik IPB, tahun 2008
Hak cipta dilindungi
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan ini hanya
untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah,
penyusunan laporan, penulisan keritik, atau tinjauan suatu masalah; dan
pengutipan tersebut tidak merugiikan kepentingan yang wajar IPB.
Dilarang mengumumkan atau memperbanyak sebagian atau seluruh
karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB
RESPON MORFOLOGIS DAN FISIOLOGIS BIBIT BERBAGAI
GENOTIPE JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.) TERHADAP
CEKAMAN KEKERINGAN
SARTIKA SYAFI
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Departemen Agronomi dan Hortikultura
PROGRAM STUDI AGRONOMI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2008
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr.Ir.Suwarto,MS.
Judul Tesis
Nama Mahasiswa
Nomor Pokok
Program Studi
: RESPON MORFOLOGIS DAN FISIOLOGIS BIBIT
BERBAGAI GENOTIPE JARAK PAGAR (Jatropha
curcas L.) TERHADAP CEKAMAN KEKERINGAN
: Sartika Syafi
: A 351050031
: Agronomi
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr.Ir.Endang Murniati, MS.
Ketua
Dr.Ir.Endah Retno Palupi, M.Sc.
Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Agronomi
Dr. Ir. Munif Ghulamahdi, MS.
Tanggal Ujian:19 Agustus 2008
Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S.
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala
karunia dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
penulisan tesis ini. Penelitian yang dilaksanakan dari bulan Juli sampai
dengan November 2007 ini berjudul: Respon morfologis dan fisiologis bibit
berbagai genotipe jarak pagar (Jatropha curcas L.) terhadap cekaman
kekeringan.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terimakasih yang
setulus-tulusnya dan penghargaan yang tinggi kepada:
1. Dr.Ir. Endang Murniati, MS sebagai ketua komisi pembimbing dan
Dr.Ir. Endah Retno Palupi, MSc selaku anggota komisi pembimbing,
atas segala bantuan, arahan dan bimbingan yang dengan sabar
mereka berikan kepada penulis sejak awal penelitian sampai penulisan
tesis ini.
2. Dr.Ir.Suwarto, MS selaku dosen penguji yang telah memberi saran dan
masukan dalam penyempurnaan penulisan tesis ini.
3. Pimpinan dan Staf di lingkup Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian
Bogor, atas segala pendidikan, layanan administrasi dan bantuan yang
telah diberikan.
4. Pimpinan, staf dan pegawai Laboratorium Ekofisiologi Fakultas
Pertanian IPB, atas segala bantuan yang telah diberikan selama
aktivitas di laboratorium.
5. Pimpinan, staf dan pegawai Laboratorium Research Group on Crop
Improvement (RGCI) Fakultas Pertanian IPB, atas segala bantuan
yang telah diberikan selama aktivitas di laboratorium.
6. Pimpinan, staf dan pegawai Laboratorium Ekofisiologi Tanaman,
BALITRO. Cimanggu, atas segala bantuan yang telah diberikan
selama aktivitas di laboratorium.
7. Rektor Universitas Muhammadyah yang telah memberikan izin untuk
melanjutkan study.
8. Ayahanda dan Ibunda tercinta atas doa dan restunya yang selalu
menyertai penulis dalam keadaan suka maupun duka yang semuanya
tidak akan terbalaskan, hanya Yang Maha Kuasa penulis serahkan
segalanya.
9. Kakak-kakak dan Adikku tersayang atas dukungannya baik moril,
spirituil dan materil, semoga semuanya mendapat tempat di sisi Yang
Maha Kuasa.
10. Teman-teman Pascasarjana Fakultas Pertanian Ir.Ince MS, Ir Iskandar
MS, Ir Bambang MS, Safrizal SP.Msi. yang telah memberikan
dukungannya baik dalam keadaan suka maupun duka.
11. Teman-teman dari Maluku Utara (Ternate) Didi, zais, yuyun, Ismad
dan Ahmad yang telah memberikan dukungannya.
Tesis ini merupakan upaya maksimal yang dapat penulis sajikan.
Namun demikian sebagai manusia biasa yang tidak luput dari Khilaf, salah
dan keliru dengan senang hati menerima kritik dan saran yang bermanfaat
dari semua pihak demi penyempurnaannya. Semoga segala bantuan yang
diberikan mendapat balasan yang setimpal dari Allah SWT. Amin.
Bogor, Agustus 2008
Penulis
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Ternate pada tanggal 18 Maret 1978 dari Ayah
Hi. Syafi Do. Hi. Thalib dan Ibu Robo Adam. Penulis merupakan putri ke
enam dari tujuh bersaudara.
Penulis menyelesaikan pendidikan sekolah dasar di Sekolah Dasar
Negeri Dufa-Dufa 2 Ternate (1992), sekolah menengah pertama di
Sekolah Menengah Pertama Negeri 2 Ternate (1995) dan sekolah
menengah atas di Sekolah Menengah Atas Negeri 5 Ternate (1998).
Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan Budidaya Pertanian,
Universitas Khairun Ternate, lulus pada tahun 2002. Selanjutnya pada
tahun 2005 penulis mendapatkan kesempatan untuk melanjutkan
pendidikan ke Program Magister pada Program Studi Agronomi di sekolah
Pascasarjana IPB. Beasiswa pendidikan pascasarjana diperoleh dari
BPPS.
Penulis bekerja sebagai staf pengajar di Fakultas Pertanian
Universitas Muhammadyah Ternate tahun 2005.
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI.......................................................................................
DAFTAR TABEL................................................................................
DAFTAR GAMBAR............................................................................
DAFTAR LAMPIRAN.........................................................................
PENDAHULUAN
Latar Belakang...........................................................................
Tujuan Penelitian.......................................................................
Hipotesis....................................................................................
Halaman
vi
viii
x
xi
1
3
3
TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman Jarak Pagar..................................................................
Respon Morfologis Tanaman terhadap Cekaman Kekeringan...
Respon Fisiologis Tanaman terhadap Cekaman Kekeringan.....
5
6
9
BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Peneltian......................................................
Bahan dan Alat............................................................................
Metode Penelitian........................................................................
Pelaksanaan Penelitian...............................................................
Pengamatan................................................................................
13
13
14
15
18
HASIL DAN PEMBAHASAN
Keadaan Umum Penelitian..........................................................
Pengaruh Perlakuan terhadap Peubah yang diamati..................
Respon Morfologis Enam Bibit Genotipe Jarak Pagar
terhadap Cekaman Kekeringan...................................................
Tinggi Tanaman....................................................................
Luas daun............................................................................
Ketebalan daun…………..…………………………………….
Jumlah stomata ............……………………………………….
Defisit air…………………………………………………………
Bobot kering pucuk...............................................................
Bobot kering akar..................................................................
Ratio pucuk akar...................................................................
Panjang akar.........................................................................
Volume akar..........................................................................
Respon Fisiologis Enam Bibit Genotipe Jarak Pagar terhadap
Cekaman Kekeringan..................................................................
Kadar air daun......................................................................
Laju asimilasi bersih ............................................................
Kandungan klorofil……………………………………………...
Kandungan karbon……………………………………………..
Kandungan prolin..................................................................
Toleransi terhadap Cekaman Kekeringan...................................
23
24
25
25
26
28
29
31
32
34
35
35
38
39
39
40
42
43
44
45
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan..................................................................................
Saran...........................................................................................
49
49
DAFTAR PUSTAKA........................................................................... 50
LAMPIRAN........................................................................................
54
DAFTAR TABEL
No
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Halaman
Kadar air benih, daya berkecambah dan tinggi bibit
genotipe jarak pagar yanng digunakan dalam penelitian ..
23
Rekapitulasi sidik ragam pengaruh kadar air media dan
genotipe terhadap karakter morfologis dan fisiologis
tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) pada akhir
pengamatan........................................................................
24
Pengaruh interaksi antara kadar air media dan genotipe
terhadap tinggi tanaman (cm) jarak pagar pada akhir
pengamatan........................................................................
25
Pertambahan tinggi tanaman selama 8 minggu setelah
perlakuan pada masing-masing genotype dan kadar air
media…………………………………………………………...
26
Pengaruh kadar air media terhadap luas daun (cm2)
tanaman jarak pagar pada akhir pengamatan....................
27
Pengaruh genotipe
terhadap luas daun (cm2)
tanaman jarak pagar pada akhir pengamatan..................
28
Pengaruh interaksi antara kadar air media dan genotipe
terhadap ketebalan daun (mm) jarak pagar pada akhir
pengamatan……………………………………………………
28
Pengaruh kadar air media terhadap jumlah stomata
terbuka, stomata tertutup dan total stomata tanaman
jarak pagar pada akhir pengamatan...................................
29
Pengaruh genotipe terhadap jumlah stomata terbuka,
tertutup dan total stomata tanaman jarak pagar pada
akhir pengamatan...............................................................
30
Pengaruh kadar air media terhadap defisit air (%) jarak
pagar pada akhir pengamatan............................................
31
Pengaruh kadar air media terhadap bobot kering pucuk
(g) jarak pagar pada akhir pengamatan.............................
32
Pengaruh genotipe terhadap bobot kering pucuk (g)
tanaman jarak pagar pada akhir pengamatan..................
33
Pengaruh kadar air media terhadap bobot kering akar (g)
jarak pagar..........................................................................
34
14.
Pengaruh kadar air media terhadap rasio pucuk akar
jarak pagar pada akhir pengamatan...................................
35
15.
Pengaruh kadar air media terhadap panjang akar (cm)
jarak pagar pada akhir pengamatan...................................
36
16.
Pengaruh genotipe terhadap panjang akar (cm) jarak
pagar pada akhir pengamatan..........................................
37
17.
Pengaruh interaksi antara kadar air media dan genotipe
terhadap volume akar (cm3) jarak pagar pada akhir
pengamatan........................................................................
38
18.
Perbedaan volume akar (cm3) pada masing-masing
genotype dan kadar air media (40% - 36% dan 36% 32%).……………………………………………………………
39
19.
Pengaruh kadar air media terhadap kadar air daun (%)
jarak pagar pada akhir pengamatan..................................
40
20.
Pengaruh kadar air media terhadap laju asimilasi bersih
(g cm2hari-1) jarak pagar pada akhir pengamatan..............
40
21.
Pengaruh genotipe terhadap Laju asimilasi bersih (g
m2hari-1) jarak pagar pada akhir pengamatan...................
41
22.
Pengaruh kadar air media terhadap kandungan klorofil
(mg/g) jarak pagar pada akhir pengamatan........................
42
23.
Pengaruh kadar air media terhadap kandungan karbon
(%) jarak pagar pada akhir pengamatan............................
43
24.
Pengaruh kadar air media terhadap kandungan prolin (μg
prolin/g bobot segar) tanaman jarak pagar pada akhir
pengamatan........................................................................
44
25.
Rekapitulasi hasil pengamatan rata-rata pengaruh kadar
air media terhadap berbagai peubah yang diamati............
46
26.
Matriks tingkat toleransi pada 15 peubah berdasarkan
nilai indeks sensitivitas yang diamati pada masing-masing
genotipe..............................................................................
47
27.
Rekapitulasi jumlah tingkat sensitivitas pada enam
genotipe jarak pagar...........................................................
47
DAFTAR GAMBAR
Halaman
No
1.
Kerangka pikir pengaruh berbagai genotipe dan
cekaman kekeringan terhadap respon morfologis dan
fisiologis bibit jarak pagar.................................................
4
DAFTAR LAMPIRAN
No
Halaman
Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap tinggi tanaman pada akhir pengamatan…………
55
Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap luas daun pada akhir pengamatan……………….
55
Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap ketebalan daun pada akhir pengamatan………..
55
Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap jumlah stomata pada akhir pengamatan............
56
Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap defisit air pada akhir pengamatan.......................
56
Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap bobot kering pucuk jarak pagar pada akhir
pengamatan........................................................................
56
Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap bobot kering akar jarak pagar pada akhir
pengamatan........................................................................
57
Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap rasio pucuk akar jarak pagar pada akhir
pengamatan........................................................................
57
Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap panjang akar pada akhir pengamatan…………...
57
10. Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap volume akar pada akhir pengamatan……………
58
11. Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap kadar air daun pada akhir pengamatan…………
58
12. Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap laju asimilasi bersih (NAR) pada akhir
pengamatan........................................................................
58
13. Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap klorofil daun pada akhir pengamatan.................
59
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
14. Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap kandungan karbon pada akhir pengamatan…….
59
15. Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap kandungan prolin pada akhir pengamatan..........
59
16. Nilai IS berdasarkan peubah tinggi tanaman......................
60
17. Nilai IS berdasarkan peubah luas daun..............................
60
18. Nilai IS berdasarkan peubah ketebalan daun.....................
60
19. Nilai IS berdasarkan peubah jumlah stomata.....................
60
20. Nilai IS berdasarkan peubah defisit air...............................
61
21. Nilai IS berdasarkan peubah bobot kering pucuk...............
61
22. Nilai IS berdasarkan peubah bobot kering akar..................
61
23. Nilai IS berdasarkan peubah ratio pucuk akar....................
61
24. Nilai IS berdasarkan peubah panjang akar.........................
62
25. Nilai IS berdasarkan peubah volume akar..........................
62
26. Nilai IS berdasarkan peubah kadar air daun......................
62
27. Nilai IS berdasarkan peubah laju asimilasi bersih (NAR)...
62
28. Nilai IS berdasarkan peubah kandungan klorofil................
63
29. Nilai IS berdasarkan peubah kandungan karbon................
63
30. Nilai IS berdasarkan peubah kandungan prolin..................
63
31. Absorbansi Larutan Standar – Prolin..................................
63
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Cadangan minyak mentah dunia semakin hari semakin berkurang
sedangkan kebutuhan semakin meningkat seiring dengan pertambahan
penduduk dunia. Meningkatnya konsumsi minyak dunia telah berakibat
pada meningkatnya harga minyak bumi hingga mencapai di atas $ 130 per
barel. Harga ini diperkirakan akan terus meningkat seiring terjadinya
kelangkaan sumber energi tersebut. Menghadapi kenaikan harga minyak
pada
tahun
2005,
pemerintah
Indonesia
melakukan
kebijakan
pengembangan bahan bakar nabati (BBN) yang merupakan sumber
energi yang dapat diperbaharui dan ramah lingkungan.
Saat ini berbagai cara digunakan untuk mengantisipasi hal
tersebut, maka sumber energi alternatif seperti bahan bakar nabati perlu
dicari bahkan terus diperbaharui setiap waktu sebagai persediaan
sepanjang waktu. Bahan bakar nabati dapat digunakan baik secara murni
maupun dicampur dengan petrodiesel tanpa terjadi perubahan pada mesin
diesel kendaraan atau mesin lain yang menggunakannya (Mahmud 2006).
Penggunaan bahan bakar nabati sebagai sumber energi semakin
mendesak untuk direalisasikan. Bahan bakar nabati yang merupakan
salah satu solusi menghadapi kelangkaan bahan bakar minyak pada masa
mendatang yang bersifat ramah lingkungan, dapat diperbaharui serta
mampu menurunkan gas buang dan efek gas rumah kaca. Beberapa
tanaman yang mempunyai potensi sebagai bahan bakar nabati (BBN)
antara lain kelapa sawit, kelapa, ubi kayu, ubi jalar, tebu, kedelai, jagung
dan jarak pagar (Prawitasari et al. 2006).
Melihat potensi yang terdapat pada tanaman jarak pagar maka
tanaman ini mulai dikembangkan karena biji jarak pagar dapat diolah
untuk menghasilkan minyak yang akan diproses lebih lanjut menjadi
biodiesel, biogasoline dan bahan pembuatan sabun. Selama ini tanaman
jarak hanya ditanam sebagai pagar dan tidak diusahakan secara khusus
padahal tanaman ini selain dapat digunakan sebagai sumber penghasil
bahan
bakar
juga
dapat
digunakan
sebagai
biopestisida
untuk
2
mengendalikan keong emas dan sebagai obat, minyak jarak dapat
digunakan untuk meredakan rasa sakit karena rematik. Pada industri
tekstil tanaman jarak digunakan sebagai bahan pewarna (Heyne 1987).
Tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) merupakan salah satu
tanaman primadona sebagai sumber energi alternatif yang sangat
prospektif dan dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar pengganti solar.
Minyak jarak pagar tidak termasuk dalam kategori minyak makan (edible
oil), sehingga pemanfaatannya sebagai biodiesel tidak akan mengganggu
penyediaan kebutuhan minyak makan nasional, kebutuhan industri dan
ekspor CPO (Prawitasari et al. 2006).
Tanaman jarak pagar merupakan tanaman tahunan yang tahan
kekeringan. Jarak pagar dapat beradaptasi pada lahan ataupun agroklimat
di Indonesia bahkan tanaman ini dapat tumbuh baik pada lahan dengan
tingkat kesuburan rendah (lahan kritis). Budidaya tanaman jarak pagar
sebaiknya lebih difokuskan ke lahan kering agar tidak berkompetisi
dengan budidaya tanaman pangan, sehingga pengembangan tanaman
jarak yang paling sesuai untuk dilakukan yaitu di lahan marginal seperti di
wilayah Indonesia Timur (Mulyani et al. 2006).
Walaupun tergolong tanaman yang tahan kekeringan, jarak juga
dapat tumbuh dimana saja dengan cepat dan kuat, baik itu didataran
rendah yang beriklim basah maupun sedang dan juga pada lahan yang
tandus dan berbatu. Kelengasan tanah bukan menjadi faktor pembatas
(misalnya irigasi atau curah hujan cukup merata), tetapi jarak yang hidup
di daerah basah produksinya rendah karena bunganya mudah gugur.
Jarak pagar dapat berproduksi sepanjang tahun, tetapi tidak dapat
bertahan dalam kondisi tanah jenuh air. Iklim yang kering akan
meningkatkan
kadar
minyak
biji,
akan
tetapi
kekeringan
yang
berkepanjangan menyebabkan gugur daun sehingga pertumbuhan
tanaman menjadi terhambat (Mulyani et al. 2006).
Kendala
utama
dalam
pengusahaan
jarak
pagar
adalah
ketersediaan benih unggul bermutu tinggi. Pada umumnya petani jarak
pagar melakukan pembibitan sendiri dengan teknologi yang masih
3
sederhana yang kurang memadai tanpa memperhatikan mutu bahan
tanaman. Tanaman jarak merupakan tanaman tahunan yang dapat
berproduksi selama beberapa tahun, seyogyanya bahan tanaman yang
digunakan adalah yang jelas asal-usulnya dan bermutu tinggi.
Pusat
Penelitian
dan
Pengembangan
Perkebunan
telah
mengembangkan tanaman jarak pagar yaitu IP-1A, IP-1M dan IP-1P.
Ketiga IP tersebut masing-masing direkomendasikan sebagai sumber
benih untuk daerah beriklim kering, sedang dan basah. Karena
pengembangan jarak pagar diarahkan ke daerah marginal yang umumnya
kering, maka diperlukan bahan tanam yang toleran kekeringan. Melalui
penelitian ini diharapkan akan diperoleh informasi toleransi bibit beberapa
genotipe jarak pagar yang toleran terhadap kekeringan berdasarkan
respons morfologis dan ekofisiologisnya. Pemilihan bahan tanam untuk
pengembangan tanaman jarak pagar di daerah tertentu dapat disesuaikan
dengan keadaan iklimnya.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini yaitu:
1. Mempelajari respon morfologis dan fisiologis bibit berbagai genotipe
jarak pagar terhadap cekaman kekeringan
2. Mendpatkan informasi genotipe-genotipe yang toleran terhadap
kekeringan.
Hipotesis
Adapun hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini yaitu:
1. Kadar air media berpengaruh terhadap respon morfologis dan fisiologis
bibit jarak pagar
2. Terdapat keragaman respon morfologis dan fisiologis bibit pada
beberapa genotipe jarak pagar yang diamati
3. Terdapat interaksi antara
kadar air media dan genotipe terhadap
respon morfologis dan fisiologis bibit jarak pagar.
4
RESPON MORFOLOGIS DAN FISIOLOGIS BIBIT BERBAGAI
GENOTIPE JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.) TERHADAP
CEKAMAN KEKERINGAN
Bahan Æ
Enam Genotipe (tiga aksesi dan tiga populasi)
Perlakuan Æ
Tiga tingkat stress kekeringan
(kadar air media yang berbeda)
Variabel pengamatan
Parameter Morfologis
◙ Tinggi tanaman
◙ Luas daun
◙ Ketebalan daun
◙ Jumlah stomata terbuka
◙ Defisit air
◙ Bobot kering pucuk
◙ Bobot kering akar
◙ Rasio pucuk akar
◙ Panjang akar
◙ Volume akar
Target
Parameter Fisiologis
◙ Kadar air daun
◙ Laju asimilasi bersih
◙ Kandungan klorofil
◙ Kandungan karbon
◙ Kandungan prolin
Mengetahui keragaman morfologis dan fisiologis bibit pada berbagai
genotipe jarak pagar pada kondisi cekaman kekeringan,
Tujuan Akhir
- Untuk mempelajari respon morfologis dan fisiologis bibit
berbagai genotipe jarak pagar terhadap cekaman
kekeringan
- Untuk mendapatkan informasi genotipe-genotipe yang
toleran terhadap kekeringan.
Gambar 1 Kerangka pikir pengaruh berbagai genotipe dan cekaman
kekeringan terhadap respon morfologis dan fisiologis bibit
jarak pagar.
TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman Jarak Pagar
Jarak pagar diperkirakan berasal dari Amerika Tengah, khususnya
Meksiko. Di daerah tersebut, tanaman tumbuh secara alami di kawasan
hutan pinggiran pantai. Di Afrika dan Asia, jarak pagar hanya ditemukan
sebagai tanaman pagar atau pembatas lahan pertanian. Jarak pagar
menyebar di Malaka setelah tahun 1700 dan di Filipina sebelum tahun
1750. Di Malaka, jarak pagar disebut sebagai Dutch castor oil dan di Jawa
sebagai Chinese castor oil. Di Afrika dan Asia, jarak pagar disebut sebagai
castor oil plant yang menunjukkan bahwa tanaman ini ditanam untuk
diambil minyaknya. Sebutan jarak sebagai hedge castor oil plant
menunjukkan bahwa tanaman ini biasanya ditanam sebagai pagar.
Penyebaran jarak pagar di Thailand terjadi lebih dari dua abad yang lalu
oleh saudagar-saudagar Portugis yang menggunakan biji jarak untuk
membuat sabun cuci dan lainnya. Di Thailand terdapat lima spesies jarak
pagar yaitu J. curcas, J. gossypifolia, J. multifida, J. integrrima, dan J.
podagrica (Mulyani et al. 2006).
Tidak ada catatan yang pasti kapan jarak pagar masuk ke wilayah
Indonesia, tetapi diperkirakan bersamaan dengan di Malaysia. Jarak pagar
dapat ditemukan di berbagai tempat, namun umumnya tumbuh di pagar
atau tepi jalan di pedesaan. Jarak pagar dikenal dengan berbagai nama
daerah, antara lain nawaih nawas di Aceh, jarak wolanda di Manado, jirak
di Minangkabau, jarak kosta di Jawa Barat, jarak budeg, jarak gundul,
jarak iri, jarak pager, jarak cina, kaleke di Madura, jarak pageh di Bali,
tangang-tangang kali kanjoh di Makassar, malate (hoti) di Seram Timur,
dan balacai di Maluku Utara (Mulyani et al. 2006).
Tanaman jarak pagar dapat menyebar luas dan tumbuh subur di
daerah yang cocok sebagai tempat tumbuhnya yaitu di dataran rendah
hingga ketinggian 300 m dpl. Namun, sebaran tumbuh dapat mencapai
ketinggian 1.000 m dpl dengan suhu tahunan sekitar 18.0-28.5oC.
Pengembangan komoditas jarak paling sesuai untuk lahan marginal atau
6
lahan
kritis
di
Indonesia.
Wilayah
yang
sesuai
untuk
tempat
pengembangan jarak pagar adalah di wilayah Indonesia Timur, dengan
curah hujan 200-1500 mm per tahun (Prawitasari et al. 2006).
Tanaman jarak pagar termasuk famili Euphorbiaceae, satu famili
dengan karet dan ubi kayu. Tanaman jarak berbentuk perdu dengan tinggi
1-7 m, bercabang tidak teratur. Batangnya berkayu, silindris dan bila
terluka mengeluarkan getah. Tanaman jarak pagar berakar tunggal yang
mampu menahan air dan tanah sehingga tahan terhadap kekeringan,
selain itu juga berfungsi sebagai tanaman penahan erosi. Daun tersebar di
sepanjang batang, permukaan atas dan bawah daun berwarna hijau
dengan bagian bawah lebih pucat dibandingkan permukaan atas.
Daunnya lebar dan berbentuk jantung atau bulat telur melebar dengan
panjang 5-15 cm. Tulang daun menjari dengan jumlah 5-7 tulang daun
utama. Daunnya dihubungkan dengan tangkai daun. Panjang tangkai
daun antara 4-15 cm (Prawitasari et al. 2006).
Tanaman jarak mempunyai bunga majemuk berbentuk malai,
berwarna kuning kehijauan, berkelamin tunggal dan berumah satu
(monoecious), yaitu bunga jantan dan bunga betina terdapat pada satu
tanaman dan tersusun dalam rangkaian berbentuk cawan yang tumbuh
diujung batang atau ketiak daun. Bunga betina lebih besar dari bunga
jantan terdiri atas ovari (bakal buah) yang beruang lima. Tangkai putik
lepas atau melekat pada pangkal, kepala putik terpecah tiga, berwarna
coklat. Buahnya berbentuk elips dengan panjang satu cm, memiliki dua
hingga tiga biji dengan kadar minyak dalam inti biji 54,2% atau sekitar
31,5% dari berat total biji. Pada umur lima bulan sudah mulai berbuah dan
produktivitas tertinggi dicapai ketika tanaman berumur lima tahun. Umur
produktif jarak pagar mencapai 50 tahun (Syah 2005).
Respon Morfologis Tanaman terhadap Cekaman Kekeringan
Pada tanaman, cekaman kekeringan merupakan istilah untuk
menyatakan bahwa tanaman mengalami kekurangan suplai air akibat
keterbatasan air dari lingkungannya yaitu media tanam. Menurut Morgan
(1984) tipe cekaman kekeringan sangat beragam mulai dari adanya
7
fluktuasi kelembaban udara, radiasi matahari yang diterima tanaman
cukup tinggi sampai pada lahan bermasalah yang mengalami defisit air,
dan kelembaban udara sangat rendah di lingkungan yang kering.
Kekurangan air secara internal pada tanaman berakibat langsung pada
penurunan pembelahan dan pembesaran sel. Pada tahap pertumbuhan
vegetatif, air digunakan oleh tanaman untuk pembelahan dan pembesaran
sel yang terwujud dalam pertambahan tinggi tanaman, perbanyakan daun
dan pertumbuhan akar (Kramer 1969).
Menurut Levitt (1980) dan Bray (1997), cekaman kekeringan yang
biasa disebut drought stress pada tanaman dapat disebabkan dua hal
yaitu (1) kekurangan suplai air di daerah perakaran dan (2) permintaan air
yang berlebihan oleh daun akibat laju evapotranspirasi melebihi laju
absorpsi air walaupun keadaan air tanah cukup tersedia. Menurut Fitter
dan Hay (1991), keadaan cekaman air menyebabkan penurunan turgor
pada sel tanaman dan berakibat pada menurunnya proses fisiologi.
Potensial turgor akan menurun hingga dapat mencapai nol dan
mengakibatkan kelayuan jika kehilangan air dari tanaman ini berlangsung
terus-menerus di luar batas kendalinya (Naiola 1996).
Hasil penelitian Pangaribuan (2001) pada tanaman kelapa sawit
menunjukkan bahwa kadar air media mengakibatkan perbedaan yang
nyata terhadap tinggi tanaman. Bibit kelapa sawit pada umur 20 minggu
setelah ditanam pada kondisi media 75% KL sebesar 48.80
cm lebih
tinggi dibandingkan bibit yang ditanam pada media 25% KL yaitu 34.36
cm. Demikian juga luas daun pada kondisi media yang rendah 25% KL
menurun sebesar 55.5% cm2.
Wijana (2001) melakukan penelitian yang sama pada tanaman
kelapa sawit menyatakan bahwa, pada kondisi kadar air tanah sekitar
10,6% dapat menyebabkan terjadinya cekamam kekeringan. Pengaruh
cekaman kekeringan lebih lanjut akan menyebabkan pengurangan luas
daun sekitar 0,022% yang erat kaitannya dengan penurunan potensial air
daun. Penurunan tersebut menyebabkan luas permukaan fotosintesis
berkurang.
8
Keadaan
yang
sangat
kering
pada
tanaman
akan
dapat
mempengaruhi fase pertumbuhan dan produksi tanaman. Bila keadaan
kering terjadi selama fase vegetatif maka akan berpengaruh terhadap luas
daun dan panjang batang sehingga dapat menurunkan laju fotosintesis.
Boyer (1970) menyatakan bahwa menurunnya laju fotosintesis pada
tanaman kedelai yang mengalami kekeringan terutama disebabkan oleh
meningkatnya resistensi stomata terhadap CO2, sedangkan menurunnya
fotosintesis secara langsung pada tanaman yang mengalami kekeringan
juga akibat protoplasma dan kloroplas mengalami dehidrasi sehingga
mempunyai kemampuan yang rendah untuk proses fotosintesis.
Pada kondisi kekeringan, stomata daun menutup atau menutup
sebagian dan mengurangi aktivitasnya, sehingga menghambat masuknya
CO2 didalam ruang interseluler daun yang secara langsung mengurangi
aktivitas fotosintesis. Kekurangan air pada tanaman yang menghambat
terjadinya proses fotosintesis juga diteliti oleh Gerik et al. (1996) yang
telah membuktikan bahwa kekurangan air pada tanaman kapas sangat
berpengaruh terhadap kapasitas fotosintesis. Terjadi penurunan kapasitas
fotosintesis dan peningkatan penuaan daun yang berpengaruh buruk
terhadap produksi kapas. Pengaruh negatif lainnya akibat kekurangan air
adalah
terjadinya
penurunan
pertumbuhan
dan
pembesaran
sel,
perluasan daun, translokasi, dan transpirasi tanaman. Perluasan daun
pada 5 hari cekaman memiliki luas daun sekitar 20.4 cm2, setelah
mengalami cekaman yang lebih lanjut sekitar 9 hari memiliki luas daun
yang lebih kecil yaitu 16.5 cm2.
Tardieu dalam Sopandie (2006) mengatakan ada dua pendekatan
utama yang sering digunakan untuk melihat kemampuan tanaman dalam
menghadapi cekaman kekeringan. Pendekatan pertama adalah dengan
melihat kemampuan pengambilan air secara maksimal dengan perluasan
dan kedalaman sistem perakaran. Pendekatan kedua dengan melihat
kemampuan
tanaman
mempertahankan
turgor
melalui
penurunan
potensial osmotik, mengingat tekanan turgor mutlak diperlukan bagi
jaringan untuk menjaga tingkat aktivitas fisiologi.
9
Dedywiryanto (2006) yang melakukan penelitian pada kelapa sawit,
menunjukkan bahwa, ketersediaan air tanah yang semakin rendah akan
mengakibatkan ketersediaan air bagi tanaman semakin berkurang,
sementara proses metabolisme dan transpirasi masih terus berlangsung,
sehingga mengurangi jumlah air yang tersimpan pada tajuk tanaman yang
dapat menyebabkan terjadinya penurunan kadar air daun pada tanaman
yang ditanam didalam media 25% KL. Hal yang sama juga diteliti oleh
Pangaribuan (2001) menunjukkan bahwa, pada kondisi kekurangan air,
bobot kering akar tanaman kelapa sawit menurun setelah mengalami
perlakuan cekaman pada 25% KL sekitar 4.57 g dari 9.22 g (100% KL).
Respon Fisiologis Tanaman terhadap Cekaman Kekeringan
Prolin merupakan salah satu metabolit yang terbentuk dan
terakumulasi pada daun dalam jumlah yang lebih banyak apabila tanaman
mengalami cekaman kekeringan. Peningkatan kadar prolin pada awal
terjadinya kekeringan relatif lambat dan meningkat dengan cepat setelah
tanaman mengalami kekeringan lebih lanjut. Prolin yang terakumulasi
didalam sitoplasma berperan memelihara keseimbangan air antara
vakuola, sitoplasma dan dengan lingkungan (Yang dan Kao 1999).
Prolin mempunyai salah satu fungsi yaitu untuk melindungi dari
denaturasi protein, sebagai sumber energi dari kelompok amino dan
merupakan protektan bagi enzim akibat pengaruh toksik biologi seperti
urea. Oleh karena itu prolin dikenal sebagai salah satu osmoprotektan
(Notle et al. 1997). Sebagai osmoprotektan, prolin diduga sangat terlibat
dalam osmoregulasi, menjaga kelarutan protein, kestabilan membran
fosfolipid dan juga sebagai sumber cadangan karbon, nitrogen dan energi
(Walton et al. 1998).
Menurut Levitt (1980) peranan prolin tidak hanya terbatas pada
penyesuaian osmotik yang dikaitkan dengan status air, tetapi juga
menjaga peranan lain seperti menetralisir pengaruh toksik NH3 hasil
hidrolisis protein, sebagai sumber energi dan sumber N bagi pemulihan
proses fisiologis pada tanaman yang mengalami cekaman kekeringan.
10
Menurut Yang dan Kao (1999) prolin merupakan salah satu asam amino
yang di sintesis dan diakumulasi pada berbagai jaringan tanaman yang
dicekam kekeringan, terutama pada bagian daun. Menurut Yoshida et al.
(1997) prolin dijumpai terakumulasi lebih banyak pada tanaman yang lebih
toleran terhadap cekaman kekeringan dibandingkan dengan tanaman
yang peka.
Bates et al. (1973) mengatakan bahwa kandungan prolin pada
tanaman meningkat secara proporsional lebih cepat dibandingkan dengan
asam amino lain pada kondisi cekaman kekeringan. Indikasi ini dapat
dimanfaatkan sebagai suatu tolok ukur untuk mengevaluasi varietasvarietas yang tahan terhadap kondisi kekeringan. Prolin disintesis dan
diakumulasi dari asam glutamat serta diduga selama cekaman kekeringan
prolin berfungsi sebagai cadangan makanan. Wijana (2001) yang
melakukan penelitian pada kelapa sawit mengatakan bahwa prolin
mengalami peningkatan setelah tanaman dicekam kekeringan sejalan
dengan penurunan kandungan air daun.
Informasi
mengenai
karakter toleransi
tanaman terhadap
cekaman kekeringan berdasarkan karakteristik morfofisiologi sudah cukup
banyak dilaporkan pada tanaman pangan seperti jagung (Frederique et al.
1998). Pada genotipe kopi arabika (Coffea arabica) dan kopi robusta
(Coffea canophora) yang toleran, perlakuan cekaman kekeringan
menyebabkan terjadinya peningkatan akumulsi prolin dua kali lebih
banyak dibandingkan dengan tanpa perlakuan kekeringan (Maestri et al.
1995). Hal yang sama juga dinyatakan oleh Hanson et al.(1986) bahwa
secara keseluruhan tanaman dapat menunjukkan tingkat toleransi
terhadap cekaman kekeringan melalui penekanan proses fisiologis antara
lain pengurangan dehidrasi sel, misalnya rendahnya konduktan stomata
terhadap penguapan air, tekanan osmotik atau osmoregulasi dan laju
fotosintesis bersih.
Penelitian Chirtine et al. (1996) membuktikan bahwa konsentrasi
asam amino pada tanaman alfalfa meningkat (1.8 kali) ketika potensial air
tanah diturunkan dari -0.5 sampai -2.0 MPa dan respon dari setiap
11
tanaman untuk menghasilkan asam amino bervariasi untuk setiap
potensial air yang berbeda. Konsentrasi asam amino pada tanaman alfalfa
ini meningkat sejalan dengan menurunnya potensial air.
Konsentrasi prolin yang dihasilkan mencapai 150 mM pada
tanaman alfalfa untuk merespon penurunan potensial air tanah sebesar 1.0 sampai -2.0 MPa. Diketahui juga bahwa dari beberapa asam amino
yang terdapat pada tanaman alfalfa tersebut, prolin merupakan asam
amino yang paling berfluktuasi sehubungan dengan adanya perbedaan
potensial air, sedangkan asparagin yang merupakan asam amio utama
dengan kandungan 75% pada tanaman alfalfa, tidak menunjukkan respon
terhadap perubahan potensial air, sehingga kadarnya tetap tinggi baik
dalam keadaan tanpa cekaman kekeringan maupun dalam keadaan
tercekam (Chirtine 1996).
Cekaman kekeringan mempengaruhi berbagai aspek pertumbuhan
tanaman. Pada tanaman yang layu akibat kekeringan, terjadi peningkatan
hidrolisi protein yang dibarengi dengan peningkatan asam amino (Barnett
dan Naylor 1966). Kekurangan air akan menurunkan kandungan protein
larut dan kandungan asam amino arginin, sebaliknya kandungan asam
amnino prolin meningkat dalam jumlah yang banyak (Kramer 1969).
Produksi total fotosintat dtentukan oleh interaksi antara laju
fotosintesis dan luas daun atau permukaan fotosintetik (Sinha ey al. 1982).
Kekeringan akan mengakibatkan penurunan produksi fotosintat bersih,
oleh karena reduksi luas daun dan peningkatan konduktansi stomata
(Kramer 1969). Penurunan produksi bahan kering atau produksi fotosintat
tersbut disebabkan rendahnya laju fotosintesis, sebagaimana dijelaskan
oleh Mayoral et al. (1981) bahwa rendahnya laju fotosintesis akibat
kekeringan, disebabkan berkurangnya kandungan klorofil daun dan
terhambatnya aktivitas enzim-enzim yang terlibat dalam fotosintesis, yaitu
enzim RuBP karboksilase dan PEP karboksilase.
Cekaman air dapat mempengaruhi perangkat fotosintesis yaitu
menurunkan kandungan klorofil dalam kloroplas, mesofil pada sel yang
aktif berfotosintesis (Haryadi dan Yahya 1988). Respon penurunan
12
kandungan klorofil juga yang diteliti oleh Yusnaeni (2002) pada tanaman
Hoya (Asclepiadaceae) yang mengatakan bahwa, kandungn klorofil
menurun sekitar 0.46 mg/g daun segar (penyiraman setiap minggu) jika
dibandingkan dengan penyiraman setiap hari yang memiliki klorofil sekitar
0.54 mg/g daun segar.
Fotosintesis pada hakekatnya merupakan satu-satunya mekanisme
masuknya energi ke dalam dunia kehidupan. Sebagaimana reaksi
oksidasi penghasil energi, yaitu tempat bergantungnya semua kehidupan,
maka
fotosintesis
meliputi
reaksi
oksidasi
dan
reduksi.
Proses
keseluruhan adalah pemindahan elektron (oksidasi) disertai dengan
pelepasan O2 sebagai hasil samping dan reduksi CO2 untuk membentuk
senyawa organik, misalnya karbohidrat (Salisbury dan Ross 1992).
BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Peneltian
Penelitian ini dilaksanakan di rumah kaca Laboratorium Ilmu dan
Teknologi Benih
Leuwikopo,
analisis morfologid
dan
ekofisiologis
dilakukan di Laboratorium Ekofisiologi dan RGCI. Departemen Agronomi
dan Hortikultura Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Penentuan
luas daun dengan leaf area meter di Laboratorium Ekofisiologi Tanaman,
BALITRO. Cimanggu.
Penelitian berlangsung pada bulan Juli sampai
dengan November 2007.
Bahan dan Alat
Bahan tanaman yang digunakan pada penelitian ini adalah benih
jarak pagar yang terdiri atas tiga populasi yaitu Pakuwon (IP-1P),
Muktiharjo (IP-1M) dan Asembagus (IP-1A). Ketiganya masing-masing
direkomendasikan sebagai sumber benih untuk daerah basah, sedang
dan kering yang merupakan hasil seleksi dari Puslitbang Perkebunan.
Selain itu juga benih jarak pagar yang belum terseleksi terdiri atas tiga
aksesi yaitu Sukabumi, Karanganyar dan NTB yang masing-masing
mewakili daerah basah, sedang dan kering. Media tumbuh yang
digunakan adalah tanah lapisan atas dan pasir dengan perbandingan 3:1
berdasarkan volume. Tanaman dipupuk dengan menggunakan pupuk
Urea dengan dosis 1.3 g/4 kg media. Bahan kimia untuk analisis prolin
dan kandungan klorofil adalah asam asetat glasial, asam fosfat, asam
sulfosalisilat, ninhidrin, toluen dan aseton.
Alat yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari oven, mikroskop,
spektrofotometer, leaf area meter, slides, penangas air, timbangan,
timbangan analitik, meteran, penggaris, gelas ukur, tabung reaksi, corong,
mortar, cawan porselin, ayakan tanah berukuran 5 mm, pisau dan polybag
ukuran 35 cm x 35 cm (5 kg) dan polybag berukuran 20 cm x 20 cm (1 kg)
dengan ketebalan 0.2 mm, kantong plastik, karet gelang, alat tanam dan
alat penyiram.
14
Metode Penelitian
Rancangan Percobaan
Penelitian ini disusun secara petak terbagi (split plot) menggunakan
rancangan acak kelompok (RAK) dengan dua faktor, yaitu:
1. Faktor pertama, kadar air media (KAM) sebagai petak utama, yang
terdiri atas tiga taraf:
K1 : Kadar air media 40 %
K2 : Kadar air media 36 %
K3 : Kadar air media 32 %
2. Faktor kedua, genotipe yang terdiri dari aksesi dan populasi sebagai
anak petak, sebagai berikut
A1 : Karanganyar
A4 : IP-1P
A2 : Sukabumi
A5 : IP-1M
A3 : NTB
A6 : IP-1A
Dengan demikian, secara keseluruhan diperoleh 18 kombinasi
perlakuan. Tiap perlakuan diulang tiga kali, sehingga terdapat 54 satuan
percobaan. Tiap percobaan terdiri dari 8 bibit, maka jumlah bibit yang
digunakan sebanyak 432 bibit jarak pagar. Data yang diperoleh dianalisis
dengan uji F menggunakan program SAS (Statistical Analysis System)
dan jika berpengaruh nyata secara statistik (pada α = 5%) maka dilakukan
uji lanjut menggunakan Duncan Multiple Range Test (DMRT)
Model rancangan percobaan yang digunakan adalah sebagai berikut:
Yijk = µ + Rk + Pi + δik + Kj + (PK)ij +
ijk
dimana :
Yijk
µ
Rk
Pi
δik
Kj
PKij
ijk
= nilai pengamatan pada perlakuan cekaman kekeringan ke-i, dan
perlakuan genotipe ke-j dan ulangan ke-k.
= nilai rataan umum
= pengaruh ulangan ke-k
= pengaruh perlakuan cekaman kekeringan pada taraf ke-i
= pengaruh galat pada perlakuan cekaman kekeringan ke-i dan
ulangan ke-k
= pengaruh perlakuan genotipe pada taraf ke-j
= pengaruh interaksi antara cekaman kekeringan pada taraf ke-i dan
genotipe ke-j.
= pengaruh galat pada perlakuan cekaman kekeringan pada taraf
ke-i dan genotipe ke-j dan ulangan ke-k.
15
Pelaksanaan Penelitian
Persemaian Benih
Benih jarak pagar dikecambahkan terlebih dahulu pada bedengan
persemaian dengan media semai terdiri dari tanah lapisan atas dan pasir
yang terletak di dalam rumah kaca. Pemeliharaan dilakukan dengan
melakukan penyiraman setiap hari pada pagi dan sore hari. Kecambah
dipelihara dalam persemaian selama 21 hari, sebelum dipindahkan ke
pembibita yang berukuran 20 cm x 20 cm dan dipelihara pada kondisi
yang optimum selama 2 bulan. Selanjutnya bibit yang dipindahkan ke
polybag yang berukuran 35 cm x 35 cmyang berisi 4 kg tanah. Sebelum
dipindahkan bibit dikondisikan pada kondisi yang sub optimum (selama 3
hari tidak di lakukan penyiraman).
Penyiapan Media Tanaman
Mula-mula campuran tanah dikeringanginkan dan diayak dengan
menggunakan ayakan berdiameter lubang ± 5 mm untuk membuang sisasisa kayu, akar dan batu. Selanjutnya tanah dicampur pasir dengan
perbandingan 3:1 berdasarkan volume, kemudian dicampur pupuk urea
sebanyak 1.3 g/4 kg tanah. Selanjutnya media tanam dimasukkan
kedalam polibag dengan ukuran 35 x 35 cm, masing-masing diisi 4 kg
tanah kering angin.
Penetapan Kapasitas Lapang dan Titik Layu Permanen pada Media
Tanam
Penetapan kapasitas lapang dan titik layu permanen pada media
tanam dilakukan dengan menggunakan alat ”Pressure Plate Apparatus”
dan ”Pressure Membran Apparatus” masing-masing pada pF 2.54 dan pF
4.20. Untuk penetapan kapasitas lapang d
BIBIT BERBAGAI GENOTIPE JARAK PAGAR (JATROPHA
CURCAS L.) TERHADAP CEKAMAN KEKERINGAN
SARTIKA SYAFI
PROGRAM STUDI AGRONOMI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2008
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan sebenar-benarnya, bahwa segala
pernyataan dalam tesis yang berjudul: Respon Morfologis dan Fisiologis
Bibit Berbagai Genotipe Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) terhadap
cekaman kekeringan adalah karya saya sendiri dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan
tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya
yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan
dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis
ini.
Bogor, Agustus 2008
Sartika Syafi
NIM A351050031
ABSTRACT
SARTIKA SYAFI. Morphological and Physiological Response of Six
Genotypes of Jatropha curcas L. seedling to water stress. Under direction
of ENDANG MURNIATI and ENDAH RETNO PALUPI.
Development of Jatropha in Indonesia is focused on marginal lands
to avoid competition with food crops. Therefore, drought tolerant
varieties/clones with high productivity are needed in order to meet the
target of 1.5 ha jatropha plantation in 2010. The research was aimed at: 1)
studying morphological and physiological response of six genotypes of
Jatropha curcas L. seedling to drought stress, 2) determining drought
tolerance of the six genotypes. The research was conducted in Seed
Science and Technology Laboratory at Leuwikopo. Morphological and
physiological response was analyzed at Ecophysiology Laboratory and
RGCI Laboratory from July to Oktober 2007.
Split plot with three replication was used as experimental designed,
with soil moisture content, ie. K1=40%, K2=36%, K3=32% as the main plot
and genotype as sub-plot, ie. A1=Karanganyar, A2=Sukabumi, A3=NTB
(Dompu), A4=IP-1P, A5=IP-1M dan A6= IP-1A. The data was analysed
using SAS and DMRT at α=0.05. The results show that soil moisture
content significantly affected leaf area, number of opened stomata, shoot
dry weight, root dry weight, shoot/root ratio, root length, leaf water content,
net assimilation rate, chlorophyll content and carbon content. Leaf area,
shoot dry weight, root length and net assimilation rate were also affected
by genotype. The interaction of soil moisture content and genotype only
affected plant height, leaf thickness and root volume. The increment of
plant height averaged of 14.07, 11.02 and 9.73 cm was obtained 8 week
after the seedlings were grown on 40, 36 and 32% soil moisture content
respectively, with genotype from Sukabumi had the highest increment.
Although soil moisture affected the number of opened stomata in which
the lower soil moisture resulted in lower number, however, it was not vary
among genotypes. Likewise was the shoot dry weight.
The low soil moisture (32%) reduced root length. The lower the soil
moisture the lower the root length, so as root volume. The reduction of root
volume was lowest in IP-1M. Leaf water content was reduced only on
those planted in 32% soil moisture. Soil moisture of 32% was considered
as drought stress condition therefore was used to evaluate drought
tolerance of the six genotypes. The sensitivity index show that NTB was
the most tolerant genotypes, followed by IP-1M, Karanganyar, IP-1P,
Sukabumi and IP-1A respectively.
Keywords: Jatropha curcas L, drought tolerance, seedlings, morphological
response, physiological response.
Ringkasan
SARTIKA SYAFI. Respon Morfologis dan Fisiologis Bibit Berbagai
Genotipe Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) Terhadap Cekaman
Kekeringan. Dibimbing oleh ENDANG MURNIATI dan ENDAH RETNO
PALUPI.
Tanaman jarak pagar merupakan tanaman tahunan yang tahan
kekeringan. Jarak pagar dapat beradaptasi pada lahan ataupun agroklimat
di Indonesia bahkan tanaman ini dapat tumbuh baik pada lahan dengan
tingkat kesuburan rendah (lahan kritis). Budidaya tanaman jarak pagar
sebaiknya lebih difokuskan ke lahan kering agar tidak berkompetisi
dengan budidaya tanaman pangan, sehingga pengembangan tanaman
jarak yang paling sesuai untuk dilakukan yaitu di lahan marginal seperti di
wilayah Indonesia Timur. Penelitian ini bertujuan untuk: (1) mempelajari
respon morfologis dan fisiologis bibit berbagai genotipe tanaman jarak
pagar terhadap cekaman kekeringan dan (2) mendapatkan informasi
toleransi terhadap kekeringan masing-masing genotipe yang digunakan.
Penelitian ini dilaksanakan di rumah kaca Laboratorium Ilmu dan
Teknologi Benih Leuwikopo. Analisis fisiologis dan morfologis di
laboratorium Ekofisiologi dan RGCI, Departemen Agronomi dan
Hortikultura, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor, pada bulan Juli
sampai dengan November 2007.
Rancangan yang digunakan adalah rancangan petak terbagi (split
plot) dengan tiga ulangan. Faktor pertama, sebagai petak utama adalah
kadar air media terdiri atas K1 : kadar air media 40%, K2 : kadar air media
36%, K3 : kadar air media 32%. Faktor kedua, sebagai anak petak adalah
genotipe terdiri atas A1 : Karanganyar, A2 : Sukabumi, A3 : NTB, A4 : IP-1P,
A5 : IP-1M dan A6 : IP - 1A. Peubah morfologis yang diamati adalah tinggi
tanaman, luas daun, ketebalan daun, jumlah stomata terbuka, defisit air,
bobot kering pucuk, bobot kering akar, ratio pucuk akar, panjang akar dan
volume akar, sedangkan peubah fisiologi yang diamati adalah kadar air
daun, laju asimilasi bersih, kandungan klorofil, kandungan karbon dan
kandungan prolin. Data dianalisis dengan menggunakan SAS, bila
berpengaruh nyata dilanjutkan dengan uji Duncan pada taraf 5%.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kadar air media secara nyata
mempengaruhi luas daun, jumlah stomata terbuka, bobot kering pucuk,
bobot kering akar, rasio pucuk/akar, panjang akar, kadar air daun, laju
assimilasi bersih, kandungan klorofil dan karbon. Sedangkan genotipe
mempengaruhi berat kering pucuk, panjang akar dan laju assimilasi
bersih. Interaksi antara kadar air media dan genotipe hanya
mempengaruhi tinggi tanaman, ketebalan daun dan volume akar.
Peningkatan tinggi tanaman rata-rata 14.07. 11.02 dan 9.73 cm terjadi 8
minggu setelah tanam ditanam pada 40, 36 dan 32% kadar air media,
dengan genotipe Sukabumi menunjukkan peningkatan yang paling besar.
Kadar air media berpengaruh terhadap jumlah stomata terbuka, akan
tetapi jumlah stomata terbuka tidak berbeda antar genotipe. Demikian juga
bobot kering pucuk.
Kadar air media yang rendah (32%) menurunkan panjang akar.
Semakin rendah kadar air media maka panjang akar juga makin rendah,
demikian juga volume akar. Penurunan volume akar paling rendah terjadi
pada IP-1M. Kadar air daun tanaman yang ditanam pada kadar air media
32% lebih rendah dibandingkan dengan tanaman pada kadar air media 40
dan 36%. Kadar air media 32% dikategorikan sebagai kondisi cekaman
kekeringan, sehingga digunakan dalam evaluasi toleransi kekeringan pada
keenam genotipe yang diamati. Indeks sensitivitas keenam genotipe
menunjukkan bahwa genotipe NTB yang paling toleran terhadap
kekeringan diikuti berturut-turut oleh IP-1M, Karanganyar, IP-1P,
Sukabumi dan IP-1A.
Kata kunci: jarak pagar, toleransi kekeringan, bibit, respon morfologis,
respon fisiologis.
©Hak cipta milik IPB, tahun 2008
Hak cipta dilindungi
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan ini hanya
untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah,
penyusunan laporan, penulisan keritik, atau tinjauan suatu masalah; dan
pengutipan tersebut tidak merugiikan kepentingan yang wajar IPB.
Dilarang mengumumkan atau memperbanyak sebagian atau seluruh
karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB
RESPON MORFOLOGIS DAN FISIOLOGIS BIBIT BERBAGAI
GENOTIPE JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.) TERHADAP
CEKAMAN KEKERINGAN
SARTIKA SYAFI
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Departemen Agronomi dan Hortikultura
PROGRAM STUDI AGRONOMI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2008
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr.Ir.Suwarto,MS.
Judul Tesis
Nama Mahasiswa
Nomor Pokok
Program Studi
: RESPON MORFOLOGIS DAN FISIOLOGIS BIBIT
BERBAGAI GENOTIPE JARAK PAGAR (Jatropha
curcas L.) TERHADAP CEKAMAN KEKERINGAN
: Sartika Syafi
: A 351050031
: Agronomi
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr.Ir.Endang Murniati, MS.
Ketua
Dr.Ir.Endah Retno Palupi, M.Sc.
Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Agronomi
Dr. Ir. Munif Ghulamahdi, MS.
Tanggal Ujian:19 Agustus 2008
Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S.
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala
karunia dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
penulisan tesis ini. Penelitian yang dilaksanakan dari bulan Juli sampai
dengan November 2007 ini berjudul: Respon morfologis dan fisiologis bibit
berbagai genotipe jarak pagar (Jatropha curcas L.) terhadap cekaman
kekeringan.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terimakasih yang
setulus-tulusnya dan penghargaan yang tinggi kepada:
1. Dr.Ir. Endang Murniati, MS sebagai ketua komisi pembimbing dan
Dr.Ir. Endah Retno Palupi, MSc selaku anggota komisi pembimbing,
atas segala bantuan, arahan dan bimbingan yang dengan sabar
mereka berikan kepada penulis sejak awal penelitian sampai penulisan
tesis ini.
2. Dr.Ir.Suwarto, MS selaku dosen penguji yang telah memberi saran dan
masukan dalam penyempurnaan penulisan tesis ini.
3. Pimpinan dan Staf di lingkup Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian
Bogor, atas segala pendidikan, layanan administrasi dan bantuan yang
telah diberikan.
4. Pimpinan, staf dan pegawai Laboratorium Ekofisiologi Fakultas
Pertanian IPB, atas segala bantuan yang telah diberikan selama
aktivitas di laboratorium.
5. Pimpinan, staf dan pegawai Laboratorium Research Group on Crop
Improvement (RGCI) Fakultas Pertanian IPB, atas segala bantuan
yang telah diberikan selama aktivitas di laboratorium.
6. Pimpinan, staf dan pegawai Laboratorium Ekofisiologi Tanaman,
BALITRO. Cimanggu, atas segala bantuan yang telah diberikan
selama aktivitas di laboratorium.
7. Rektor Universitas Muhammadyah yang telah memberikan izin untuk
melanjutkan study.
8. Ayahanda dan Ibunda tercinta atas doa dan restunya yang selalu
menyertai penulis dalam keadaan suka maupun duka yang semuanya
tidak akan terbalaskan, hanya Yang Maha Kuasa penulis serahkan
segalanya.
9. Kakak-kakak dan Adikku tersayang atas dukungannya baik moril,
spirituil dan materil, semoga semuanya mendapat tempat di sisi Yang
Maha Kuasa.
10. Teman-teman Pascasarjana Fakultas Pertanian Ir.Ince MS, Ir Iskandar
MS, Ir Bambang MS, Safrizal SP.Msi. yang telah memberikan
dukungannya baik dalam keadaan suka maupun duka.
11. Teman-teman dari Maluku Utara (Ternate) Didi, zais, yuyun, Ismad
dan Ahmad yang telah memberikan dukungannya.
Tesis ini merupakan upaya maksimal yang dapat penulis sajikan.
Namun demikian sebagai manusia biasa yang tidak luput dari Khilaf, salah
dan keliru dengan senang hati menerima kritik dan saran yang bermanfaat
dari semua pihak demi penyempurnaannya. Semoga segala bantuan yang
diberikan mendapat balasan yang setimpal dari Allah SWT. Amin.
Bogor, Agustus 2008
Penulis
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Ternate pada tanggal 18 Maret 1978 dari Ayah
Hi. Syafi Do. Hi. Thalib dan Ibu Robo Adam. Penulis merupakan putri ke
enam dari tujuh bersaudara.
Penulis menyelesaikan pendidikan sekolah dasar di Sekolah Dasar
Negeri Dufa-Dufa 2 Ternate (1992), sekolah menengah pertama di
Sekolah Menengah Pertama Negeri 2 Ternate (1995) dan sekolah
menengah atas di Sekolah Menengah Atas Negeri 5 Ternate (1998).
Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan Budidaya Pertanian,
Universitas Khairun Ternate, lulus pada tahun 2002. Selanjutnya pada
tahun 2005 penulis mendapatkan kesempatan untuk melanjutkan
pendidikan ke Program Magister pada Program Studi Agronomi di sekolah
Pascasarjana IPB. Beasiswa pendidikan pascasarjana diperoleh dari
BPPS.
Penulis bekerja sebagai staf pengajar di Fakultas Pertanian
Universitas Muhammadyah Ternate tahun 2005.
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI.......................................................................................
DAFTAR TABEL................................................................................
DAFTAR GAMBAR............................................................................
DAFTAR LAMPIRAN.........................................................................
PENDAHULUAN
Latar Belakang...........................................................................
Tujuan Penelitian.......................................................................
Hipotesis....................................................................................
Halaman
vi
viii
x
xi
1
3
3
TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman Jarak Pagar..................................................................
Respon Morfologis Tanaman terhadap Cekaman Kekeringan...
Respon Fisiologis Tanaman terhadap Cekaman Kekeringan.....
5
6
9
BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Peneltian......................................................
Bahan dan Alat............................................................................
Metode Penelitian........................................................................
Pelaksanaan Penelitian...............................................................
Pengamatan................................................................................
13
13
14
15
18
HASIL DAN PEMBAHASAN
Keadaan Umum Penelitian..........................................................
Pengaruh Perlakuan terhadap Peubah yang diamati..................
Respon Morfologis Enam Bibit Genotipe Jarak Pagar
terhadap Cekaman Kekeringan...................................................
Tinggi Tanaman....................................................................
Luas daun............................................................................
Ketebalan daun…………..…………………………………….
Jumlah stomata ............……………………………………….
Defisit air…………………………………………………………
Bobot kering pucuk...............................................................
Bobot kering akar..................................................................
Ratio pucuk akar...................................................................
Panjang akar.........................................................................
Volume akar..........................................................................
Respon Fisiologis Enam Bibit Genotipe Jarak Pagar terhadap
Cekaman Kekeringan..................................................................
Kadar air daun......................................................................
Laju asimilasi bersih ............................................................
Kandungan klorofil……………………………………………...
Kandungan karbon……………………………………………..
Kandungan prolin..................................................................
Toleransi terhadap Cekaman Kekeringan...................................
23
24
25
25
26
28
29
31
32
34
35
35
38
39
39
40
42
43
44
45
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan..................................................................................
Saran...........................................................................................
49
49
DAFTAR PUSTAKA........................................................................... 50
LAMPIRAN........................................................................................
54
DAFTAR TABEL
No
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Halaman
Kadar air benih, daya berkecambah dan tinggi bibit
genotipe jarak pagar yanng digunakan dalam penelitian ..
23
Rekapitulasi sidik ragam pengaruh kadar air media dan
genotipe terhadap karakter morfologis dan fisiologis
tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) pada akhir
pengamatan........................................................................
24
Pengaruh interaksi antara kadar air media dan genotipe
terhadap tinggi tanaman (cm) jarak pagar pada akhir
pengamatan........................................................................
25
Pertambahan tinggi tanaman selama 8 minggu setelah
perlakuan pada masing-masing genotype dan kadar air
media…………………………………………………………...
26
Pengaruh kadar air media terhadap luas daun (cm2)
tanaman jarak pagar pada akhir pengamatan....................
27
Pengaruh genotipe
terhadap luas daun (cm2)
tanaman jarak pagar pada akhir pengamatan..................
28
Pengaruh interaksi antara kadar air media dan genotipe
terhadap ketebalan daun (mm) jarak pagar pada akhir
pengamatan……………………………………………………
28
Pengaruh kadar air media terhadap jumlah stomata
terbuka, stomata tertutup dan total stomata tanaman
jarak pagar pada akhir pengamatan...................................
29
Pengaruh genotipe terhadap jumlah stomata terbuka,
tertutup dan total stomata tanaman jarak pagar pada
akhir pengamatan...............................................................
30
Pengaruh kadar air media terhadap defisit air (%) jarak
pagar pada akhir pengamatan............................................
31
Pengaruh kadar air media terhadap bobot kering pucuk
(g) jarak pagar pada akhir pengamatan.............................
32
Pengaruh genotipe terhadap bobot kering pucuk (g)
tanaman jarak pagar pada akhir pengamatan..................
33
Pengaruh kadar air media terhadap bobot kering akar (g)
jarak pagar..........................................................................
34
14.
Pengaruh kadar air media terhadap rasio pucuk akar
jarak pagar pada akhir pengamatan...................................
35
15.
Pengaruh kadar air media terhadap panjang akar (cm)
jarak pagar pada akhir pengamatan...................................
36
16.
Pengaruh genotipe terhadap panjang akar (cm) jarak
pagar pada akhir pengamatan..........................................
37
17.
Pengaruh interaksi antara kadar air media dan genotipe
terhadap volume akar (cm3) jarak pagar pada akhir
pengamatan........................................................................
38
18.
Perbedaan volume akar (cm3) pada masing-masing
genotype dan kadar air media (40% - 36% dan 36% 32%).……………………………………………………………
39
19.
Pengaruh kadar air media terhadap kadar air daun (%)
jarak pagar pada akhir pengamatan..................................
40
20.
Pengaruh kadar air media terhadap laju asimilasi bersih
(g cm2hari-1) jarak pagar pada akhir pengamatan..............
40
21.
Pengaruh genotipe terhadap Laju asimilasi bersih (g
m2hari-1) jarak pagar pada akhir pengamatan...................
41
22.
Pengaruh kadar air media terhadap kandungan klorofil
(mg/g) jarak pagar pada akhir pengamatan........................
42
23.
Pengaruh kadar air media terhadap kandungan karbon
(%) jarak pagar pada akhir pengamatan............................
43
24.
Pengaruh kadar air media terhadap kandungan prolin (μg
prolin/g bobot segar) tanaman jarak pagar pada akhir
pengamatan........................................................................
44
25.
Rekapitulasi hasil pengamatan rata-rata pengaruh kadar
air media terhadap berbagai peubah yang diamati............
46
26.
Matriks tingkat toleransi pada 15 peubah berdasarkan
nilai indeks sensitivitas yang diamati pada masing-masing
genotipe..............................................................................
47
27.
Rekapitulasi jumlah tingkat sensitivitas pada enam
genotipe jarak pagar...........................................................
47
DAFTAR GAMBAR
Halaman
No
1.
Kerangka pikir pengaruh berbagai genotipe dan
cekaman kekeringan terhadap respon morfologis dan
fisiologis bibit jarak pagar.................................................
4
DAFTAR LAMPIRAN
No
Halaman
Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap tinggi tanaman pada akhir pengamatan…………
55
Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap luas daun pada akhir pengamatan……………….
55
Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap ketebalan daun pada akhir pengamatan………..
55
Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap jumlah stomata pada akhir pengamatan............
56
Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap defisit air pada akhir pengamatan.......................
56
Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap bobot kering pucuk jarak pagar pada akhir
pengamatan........................................................................
56
Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap bobot kering akar jarak pagar pada akhir
pengamatan........................................................................
57
Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap rasio pucuk akar jarak pagar pada akhir
pengamatan........................................................................
57
Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap panjang akar pada akhir pengamatan…………...
57
10. Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap volume akar pada akhir pengamatan……………
58
11. Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap kadar air daun pada akhir pengamatan…………
58
12. Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap laju asimilasi bersih (NAR) pada akhir
pengamatan........................................................................
58
13. Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap klorofil daun pada akhir pengamatan.................
59
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
14. Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap kandungan karbon pada akhir pengamatan…….
59
15. Sidik ragam pengaruh kadar air media dan genotipe
terhadap kandungan prolin pada akhir pengamatan..........
59
16. Nilai IS berdasarkan peubah tinggi tanaman......................
60
17. Nilai IS berdasarkan peubah luas daun..............................
60
18. Nilai IS berdasarkan peubah ketebalan daun.....................
60
19. Nilai IS berdasarkan peubah jumlah stomata.....................
60
20. Nilai IS berdasarkan peubah defisit air...............................
61
21. Nilai IS berdasarkan peubah bobot kering pucuk...............
61
22. Nilai IS berdasarkan peubah bobot kering akar..................
61
23. Nilai IS berdasarkan peubah ratio pucuk akar....................
61
24. Nilai IS berdasarkan peubah panjang akar.........................
62
25. Nilai IS berdasarkan peubah volume akar..........................
62
26. Nilai IS berdasarkan peubah kadar air daun......................
62
27. Nilai IS berdasarkan peubah laju asimilasi bersih (NAR)...
62
28. Nilai IS berdasarkan peubah kandungan klorofil................
63
29. Nilai IS berdasarkan peubah kandungan karbon................
63
30. Nilai IS berdasarkan peubah kandungan prolin..................
63
31. Absorbansi Larutan Standar – Prolin..................................
63
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Cadangan minyak mentah dunia semakin hari semakin berkurang
sedangkan kebutuhan semakin meningkat seiring dengan pertambahan
penduduk dunia. Meningkatnya konsumsi minyak dunia telah berakibat
pada meningkatnya harga minyak bumi hingga mencapai di atas $ 130 per
barel. Harga ini diperkirakan akan terus meningkat seiring terjadinya
kelangkaan sumber energi tersebut. Menghadapi kenaikan harga minyak
pada
tahun
2005,
pemerintah
Indonesia
melakukan
kebijakan
pengembangan bahan bakar nabati (BBN) yang merupakan sumber
energi yang dapat diperbaharui dan ramah lingkungan.
Saat ini berbagai cara digunakan untuk mengantisipasi hal
tersebut, maka sumber energi alternatif seperti bahan bakar nabati perlu
dicari bahkan terus diperbaharui setiap waktu sebagai persediaan
sepanjang waktu. Bahan bakar nabati dapat digunakan baik secara murni
maupun dicampur dengan petrodiesel tanpa terjadi perubahan pada mesin
diesel kendaraan atau mesin lain yang menggunakannya (Mahmud 2006).
Penggunaan bahan bakar nabati sebagai sumber energi semakin
mendesak untuk direalisasikan. Bahan bakar nabati yang merupakan
salah satu solusi menghadapi kelangkaan bahan bakar minyak pada masa
mendatang yang bersifat ramah lingkungan, dapat diperbaharui serta
mampu menurunkan gas buang dan efek gas rumah kaca. Beberapa
tanaman yang mempunyai potensi sebagai bahan bakar nabati (BBN)
antara lain kelapa sawit, kelapa, ubi kayu, ubi jalar, tebu, kedelai, jagung
dan jarak pagar (Prawitasari et al. 2006).
Melihat potensi yang terdapat pada tanaman jarak pagar maka
tanaman ini mulai dikembangkan karena biji jarak pagar dapat diolah
untuk menghasilkan minyak yang akan diproses lebih lanjut menjadi
biodiesel, biogasoline dan bahan pembuatan sabun. Selama ini tanaman
jarak hanya ditanam sebagai pagar dan tidak diusahakan secara khusus
padahal tanaman ini selain dapat digunakan sebagai sumber penghasil
bahan
bakar
juga
dapat
digunakan
sebagai
biopestisida
untuk
2
mengendalikan keong emas dan sebagai obat, minyak jarak dapat
digunakan untuk meredakan rasa sakit karena rematik. Pada industri
tekstil tanaman jarak digunakan sebagai bahan pewarna (Heyne 1987).
Tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) merupakan salah satu
tanaman primadona sebagai sumber energi alternatif yang sangat
prospektif dan dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar pengganti solar.
Minyak jarak pagar tidak termasuk dalam kategori minyak makan (edible
oil), sehingga pemanfaatannya sebagai biodiesel tidak akan mengganggu
penyediaan kebutuhan minyak makan nasional, kebutuhan industri dan
ekspor CPO (Prawitasari et al. 2006).
Tanaman jarak pagar merupakan tanaman tahunan yang tahan
kekeringan. Jarak pagar dapat beradaptasi pada lahan ataupun agroklimat
di Indonesia bahkan tanaman ini dapat tumbuh baik pada lahan dengan
tingkat kesuburan rendah (lahan kritis). Budidaya tanaman jarak pagar
sebaiknya lebih difokuskan ke lahan kering agar tidak berkompetisi
dengan budidaya tanaman pangan, sehingga pengembangan tanaman
jarak yang paling sesuai untuk dilakukan yaitu di lahan marginal seperti di
wilayah Indonesia Timur (Mulyani et al. 2006).
Walaupun tergolong tanaman yang tahan kekeringan, jarak juga
dapat tumbuh dimana saja dengan cepat dan kuat, baik itu didataran
rendah yang beriklim basah maupun sedang dan juga pada lahan yang
tandus dan berbatu. Kelengasan tanah bukan menjadi faktor pembatas
(misalnya irigasi atau curah hujan cukup merata), tetapi jarak yang hidup
di daerah basah produksinya rendah karena bunganya mudah gugur.
Jarak pagar dapat berproduksi sepanjang tahun, tetapi tidak dapat
bertahan dalam kondisi tanah jenuh air. Iklim yang kering akan
meningkatkan
kadar
minyak
biji,
akan
tetapi
kekeringan
yang
berkepanjangan menyebabkan gugur daun sehingga pertumbuhan
tanaman menjadi terhambat (Mulyani et al. 2006).
Kendala
utama
dalam
pengusahaan
jarak
pagar
adalah
ketersediaan benih unggul bermutu tinggi. Pada umumnya petani jarak
pagar melakukan pembibitan sendiri dengan teknologi yang masih
3
sederhana yang kurang memadai tanpa memperhatikan mutu bahan
tanaman. Tanaman jarak merupakan tanaman tahunan yang dapat
berproduksi selama beberapa tahun, seyogyanya bahan tanaman yang
digunakan adalah yang jelas asal-usulnya dan bermutu tinggi.
Pusat
Penelitian
dan
Pengembangan
Perkebunan
telah
mengembangkan tanaman jarak pagar yaitu IP-1A, IP-1M dan IP-1P.
Ketiga IP tersebut masing-masing direkomendasikan sebagai sumber
benih untuk daerah beriklim kering, sedang dan basah. Karena
pengembangan jarak pagar diarahkan ke daerah marginal yang umumnya
kering, maka diperlukan bahan tanam yang toleran kekeringan. Melalui
penelitian ini diharapkan akan diperoleh informasi toleransi bibit beberapa
genotipe jarak pagar yang toleran terhadap kekeringan berdasarkan
respons morfologis dan ekofisiologisnya. Pemilihan bahan tanam untuk
pengembangan tanaman jarak pagar di daerah tertentu dapat disesuaikan
dengan keadaan iklimnya.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini yaitu:
1. Mempelajari respon morfologis dan fisiologis bibit berbagai genotipe
jarak pagar terhadap cekaman kekeringan
2. Mendpatkan informasi genotipe-genotipe yang toleran terhadap
kekeringan.
Hipotesis
Adapun hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini yaitu:
1. Kadar air media berpengaruh terhadap respon morfologis dan fisiologis
bibit jarak pagar
2. Terdapat keragaman respon morfologis dan fisiologis bibit pada
beberapa genotipe jarak pagar yang diamati
3. Terdapat interaksi antara
kadar air media dan genotipe terhadap
respon morfologis dan fisiologis bibit jarak pagar.
4
RESPON MORFOLOGIS DAN FISIOLOGIS BIBIT BERBAGAI
GENOTIPE JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.) TERHADAP
CEKAMAN KEKERINGAN
Bahan Æ
Enam Genotipe (tiga aksesi dan tiga populasi)
Perlakuan Æ
Tiga tingkat stress kekeringan
(kadar air media yang berbeda)
Variabel pengamatan
Parameter Morfologis
◙ Tinggi tanaman
◙ Luas daun
◙ Ketebalan daun
◙ Jumlah stomata terbuka
◙ Defisit air
◙ Bobot kering pucuk
◙ Bobot kering akar
◙ Rasio pucuk akar
◙ Panjang akar
◙ Volume akar
Target
Parameter Fisiologis
◙ Kadar air daun
◙ Laju asimilasi bersih
◙ Kandungan klorofil
◙ Kandungan karbon
◙ Kandungan prolin
Mengetahui keragaman morfologis dan fisiologis bibit pada berbagai
genotipe jarak pagar pada kondisi cekaman kekeringan,
Tujuan Akhir
- Untuk mempelajari respon morfologis dan fisiologis bibit
berbagai genotipe jarak pagar terhadap cekaman
kekeringan
- Untuk mendapatkan informasi genotipe-genotipe yang
toleran terhadap kekeringan.
Gambar 1 Kerangka pikir pengaruh berbagai genotipe dan cekaman
kekeringan terhadap respon morfologis dan fisiologis bibit
jarak pagar.
TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman Jarak Pagar
Jarak pagar diperkirakan berasal dari Amerika Tengah, khususnya
Meksiko. Di daerah tersebut, tanaman tumbuh secara alami di kawasan
hutan pinggiran pantai. Di Afrika dan Asia, jarak pagar hanya ditemukan
sebagai tanaman pagar atau pembatas lahan pertanian. Jarak pagar
menyebar di Malaka setelah tahun 1700 dan di Filipina sebelum tahun
1750. Di Malaka, jarak pagar disebut sebagai Dutch castor oil dan di Jawa
sebagai Chinese castor oil. Di Afrika dan Asia, jarak pagar disebut sebagai
castor oil plant yang menunjukkan bahwa tanaman ini ditanam untuk
diambil minyaknya. Sebutan jarak sebagai hedge castor oil plant
menunjukkan bahwa tanaman ini biasanya ditanam sebagai pagar.
Penyebaran jarak pagar di Thailand terjadi lebih dari dua abad yang lalu
oleh saudagar-saudagar Portugis yang menggunakan biji jarak untuk
membuat sabun cuci dan lainnya. Di Thailand terdapat lima spesies jarak
pagar yaitu J. curcas, J. gossypifolia, J. multifida, J. integrrima, dan J.
podagrica (Mulyani et al. 2006).
Tidak ada catatan yang pasti kapan jarak pagar masuk ke wilayah
Indonesia, tetapi diperkirakan bersamaan dengan di Malaysia. Jarak pagar
dapat ditemukan di berbagai tempat, namun umumnya tumbuh di pagar
atau tepi jalan di pedesaan. Jarak pagar dikenal dengan berbagai nama
daerah, antara lain nawaih nawas di Aceh, jarak wolanda di Manado, jirak
di Minangkabau, jarak kosta di Jawa Barat, jarak budeg, jarak gundul,
jarak iri, jarak pager, jarak cina, kaleke di Madura, jarak pageh di Bali,
tangang-tangang kali kanjoh di Makassar, malate (hoti) di Seram Timur,
dan balacai di Maluku Utara (Mulyani et al. 2006).
Tanaman jarak pagar dapat menyebar luas dan tumbuh subur di
daerah yang cocok sebagai tempat tumbuhnya yaitu di dataran rendah
hingga ketinggian 300 m dpl. Namun, sebaran tumbuh dapat mencapai
ketinggian 1.000 m dpl dengan suhu tahunan sekitar 18.0-28.5oC.
Pengembangan komoditas jarak paling sesuai untuk lahan marginal atau
6
lahan
kritis
di
Indonesia.
Wilayah
yang
sesuai
untuk
tempat
pengembangan jarak pagar adalah di wilayah Indonesia Timur, dengan
curah hujan 200-1500 mm per tahun (Prawitasari et al. 2006).
Tanaman jarak pagar termasuk famili Euphorbiaceae, satu famili
dengan karet dan ubi kayu. Tanaman jarak berbentuk perdu dengan tinggi
1-7 m, bercabang tidak teratur. Batangnya berkayu, silindris dan bila
terluka mengeluarkan getah. Tanaman jarak pagar berakar tunggal yang
mampu menahan air dan tanah sehingga tahan terhadap kekeringan,
selain itu juga berfungsi sebagai tanaman penahan erosi. Daun tersebar di
sepanjang batang, permukaan atas dan bawah daun berwarna hijau
dengan bagian bawah lebih pucat dibandingkan permukaan atas.
Daunnya lebar dan berbentuk jantung atau bulat telur melebar dengan
panjang 5-15 cm. Tulang daun menjari dengan jumlah 5-7 tulang daun
utama. Daunnya dihubungkan dengan tangkai daun. Panjang tangkai
daun antara 4-15 cm (Prawitasari et al. 2006).
Tanaman jarak mempunyai bunga majemuk berbentuk malai,
berwarna kuning kehijauan, berkelamin tunggal dan berumah satu
(monoecious), yaitu bunga jantan dan bunga betina terdapat pada satu
tanaman dan tersusun dalam rangkaian berbentuk cawan yang tumbuh
diujung batang atau ketiak daun. Bunga betina lebih besar dari bunga
jantan terdiri atas ovari (bakal buah) yang beruang lima. Tangkai putik
lepas atau melekat pada pangkal, kepala putik terpecah tiga, berwarna
coklat. Buahnya berbentuk elips dengan panjang satu cm, memiliki dua
hingga tiga biji dengan kadar minyak dalam inti biji 54,2% atau sekitar
31,5% dari berat total biji. Pada umur lima bulan sudah mulai berbuah dan
produktivitas tertinggi dicapai ketika tanaman berumur lima tahun. Umur
produktif jarak pagar mencapai 50 tahun (Syah 2005).
Respon Morfologis Tanaman terhadap Cekaman Kekeringan
Pada tanaman, cekaman kekeringan merupakan istilah untuk
menyatakan bahwa tanaman mengalami kekurangan suplai air akibat
keterbatasan air dari lingkungannya yaitu media tanam. Menurut Morgan
(1984) tipe cekaman kekeringan sangat beragam mulai dari adanya
7
fluktuasi kelembaban udara, radiasi matahari yang diterima tanaman
cukup tinggi sampai pada lahan bermasalah yang mengalami defisit air,
dan kelembaban udara sangat rendah di lingkungan yang kering.
Kekurangan air secara internal pada tanaman berakibat langsung pada
penurunan pembelahan dan pembesaran sel. Pada tahap pertumbuhan
vegetatif, air digunakan oleh tanaman untuk pembelahan dan pembesaran
sel yang terwujud dalam pertambahan tinggi tanaman, perbanyakan daun
dan pertumbuhan akar (Kramer 1969).
Menurut Levitt (1980) dan Bray (1997), cekaman kekeringan yang
biasa disebut drought stress pada tanaman dapat disebabkan dua hal
yaitu (1) kekurangan suplai air di daerah perakaran dan (2) permintaan air
yang berlebihan oleh daun akibat laju evapotranspirasi melebihi laju
absorpsi air walaupun keadaan air tanah cukup tersedia. Menurut Fitter
dan Hay (1991), keadaan cekaman air menyebabkan penurunan turgor
pada sel tanaman dan berakibat pada menurunnya proses fisiologi.
Potensial turgor akan menurun hingga dapat mencapai nol dan
mengakibatkan kelayuan jika kehilangan air dari tanaman ini berlangsung
terus-menerus di luar batas kendalinya (Naiola 1996).
Hasil penelitian Pangaribuan (2001) pada tanaman kelapa sawit
menunjukkan bahwa kadar air media mengakibatkan perbedaan yang
nyata terhadap tinggi tanaman. Bibit kelapa sawit pada umur 20 minggu
setelah ditanam pada kondisi media 75% KL sebesar 48.80
cm lebih
tinggi dibandingkan bibit yang ditanam pada media 25% KL yaitu 34.36
cm. Demikian juga luas daun pada kondisi media yang rendah 25% KL
menurun sebesar 55.5% cm2.
Wijana (2001) melakukan penelitian yang sama pada tanaman
kelapa sawit menyatakan bahwa, pada kondisi kadar air tanah sekitar
10,6% dapat menyebabkan terjadinya cekamam kekeringan. Pengaruh
cekaman kekeringan lebih lanjut akan menyebabkan pengurangan luas
daun sekitar 0,022% yang erat kaitannya dengan penurunan potensial air
daun. Penurunan tersebut menyebabkan luas permukaan fotosintesis
berkurang.
8
Keadaan
yang
sangat
kering
pada
tanaman
akan
dapat
mempengaruhi fase pertumbuhan dan produksi tanaman. Bila keadaan
kering terjadi selama fase vegetatif maka akan berpengaruh terhadap luas
daun dan panjang batang sehingga dapat menurunkan laju fotosintesis.
Boyer (1970) menyatakan bahwa menurunnya laju fotosintesis pada
tanaman kedelai yang mengalami kekeringan terutama disebabkan oleh
meningkatnya resistensi stomata terhadap CO2, sedangkan menurunnya
fotosintesis secara langsung pada tanaman yang mengalami kekeringan
juga akibat protoplasma dan kloroplas mengalami dehidrasi sehingga
mempunyai kemampuan yang rendah untuk proses fotosintesis.
Pada kondisi kekeringan, stomata daun menutup atau menutup
sebagian dan mengurangi aktivitasnya, sehingga menghambat masuknya
CO2 didalam ruang interseluler daun yang secara langsung mengurangi
aktivitas fotosintesis. Kekurangan air pada tanaman yang menghambat
terjadinya proses fotosintesis juga diteliti oleh Gerik et al. (1996) yang
telah membuktikan bahwa kekurangan air pada tanaman kapas sangat
berpengaruh terhadap kapasitas fotosintesis. Terjadi penurunan kapasitas
fotosintesis dan peningkatan penuaan daun yang berpengaruh buruk
terhadap produksi kapas. Pengaruh negatif lainnya akibat kekurangan air
adalah
terjadinya
penurunan
pertumbuhan
dan
pembesaran
sel,
perluasan daun, translokasi, dan transpirasi tanaman. Perluasan daun
pada 5 hari cekaman memiliki luas daun sekitar 20.4 cm2, setelah
mengalami cekaman yang lebih lanjut sekitar 9 hari memiliki luas daun
yang lebih kecil yaitu 16.5 cm2.
Tardieu dalam Sopandie (2006) mengatakan ada dua pendekatan
utama yang sering digunakan untuk melihat kemampuan tanaman dalam
menghadapi cekaman kekeringan. Pendekatan pertama adalah dengan
melihat kemampuan pengambilan air secara maksimal dengan perluasan
dan kedalaman sistem perakaran. Pendekatan kedua dengan melihat
kemampuan
tanaman
mempertahankan
turgor
melalui
penurunan
potensial osmotik, mengingat tekanan turgor mutlak diperlukan bagi
jaringan untuk menjaga tingkat aktivitas fisiologi.
9
Dedywiryanto (2006) yang melakukan penelitian pada kelapa sawit,
menunjukkan bahwa, ketersediaan air tanah yang semakin rendah akan
mengakibatkan ketersediaan air bagi tanaman semakin berkurang,
sementara proses metabolisme dan transpirasi masih terus berlangsung,
sehingga mengurangi jumlah air yang tersimpan pada tajuk tanaman yang
dapat menyebabkan terjadinya penurunan kadar air daun pada tanaman
yang ditanam didalam media 25% KL. Hal yang sama juga diteliti oleh
Pangaribuan (2001) menunjukkan bahwa, pada kondisi kekurangan air,
bobot kering akar tanaman kelapa sawit menurun setelah mengalami
perlakuan cekaman pada 25% KL sekitar 4.57 g dari 9.22 g (100% KL).
Respon Fisiologis Tanaman terhadap Cekaman Kekeringan
Prolin merupakan salah satu metabolit yang terbentuk dan
terakumulasi pada daun dalam jumlah yang lebih banyak apabila tanaman
mengalami cekaman kekeringan. Peningkatan kadar prolin pada awal
terjadinya kekeringan relatif lambat dan meningkat dengan cepat setelah
tanaman mengalami kekeringan lebih lanjut. Prolin yang terakumulasi
didalam sitoplasma berperan memelihara keseimbangan air antara
vakuola, sitoplasma dan dengan lingkungan (Yang dan Kao 1999).
Prolin mempunyai salah satu fungsi yaitu untuk melindungi dari
denaturasi protein, sebagai sumber energi dari kelompok amino dan
merupakan protektan bagi enzim akibat pengaruh toksik biologi seperti
urea. Oleh karena itu prolin dikenal sebagai salah satu osmoprotektan
(Notle et al. 1997). Sebagai osmoprotektan, prolin diduga sangat terlibat
dalam osmoregulasi, menjaga kelarutan protein, kestabilan membran
fosfolipid dan juga sebagai sumber cadangan karbon, nitrogen dan energi
(Walton et al. 1998).
Menurut Levitt (1980) peranan prolin tidak hanya terbatas pada
penyesuaian osmotik yang dikaitkan dengan status air, tetapi juga
menjaga peranan lain seperti menetralisir pengaruh toksik NH3 hasil
hidrolisis protein, sebagai sumber energi dan sumber N bagi pemulihan
proses fisiologis pada tanaman yang mengalami cekaman kekeringan.
10
Menurut Yang dan Kao (1999) prolin merupakan salah satu asam amino
yang di sintesis dan diakumulasi pada berbagai jaringan tanaman yang
dicekam kekeringan, terutama pada bagian daun. Menurut Yoshida et al.
(1997) prolin dijumpai terakumulasi lebih banyak pada tanaman yang lebih
toleran terhadap cekaman kekeringan dibandingkan dengan tanaman
yang peka.
Bates et al. (1973) mengatakan bahwa kandungan prolin pada
tanaman meningkat secara proporsional lebih cepat dibandingkan dengan
asam amino lain pada kondisi cekaman kekeringan. Indikasi ini dapat
dimanfaatkan sebagai suatu tolok ukur untuk mengevaluasi varietasvarietas yang tahan terhadap kondisi kekeringan. Prolin disintesis dan
diakumulasi dari asam glutamat serta diduga selama cekaman kekeringan
prolin berfungsi sebagai cadangan makanan. Wijana (2001) yang
melakukan penelitian pada kelapa sawit mengatakan bahwa prolin
mengalami peningkatan setelah tanaman dicekam kekeringan sejalan
dengan penurunan kandungan air daun.
Informasi
mengenai
karakter toleransi
tanaman terhadap
cekaman kekeringan berdasarkan karakteristik morfofisiologi sudah cukup
banyak dilaporkan pada tanaman pangan seperti jagung (Frederique et al.
1998). Pada genotipe kopi arabika (Coffea arabica) dan kopi robusta
(Coffea canophora) yang toleran, perlakuan cekaman kekeringan
menyebabkan terjadinya peningkatan akumulsi prolin dua kali lebih
banyak dibandingkan dengan tanpa perlakuan kekeringan (Maestri et al.
1995). Hal yang sama juga dinyatakan oleh Hanson et al.(1986) bahwa
secara keseluruhan tanaman dapat menunjukkan tingkat toleransi
terhadap cekaman kekeringan melalui penekanan proses fisiologis antara
lain pengurangan dehidrasi sel, misalnya rendahnya konduktan stomata
terhadap penguapan air, tekanan osmotik atau osmoregulasi dan laju
fotosintesis bersih.
Penelitian Chirtine et al. (1996) membuktikan bahwa konsentrasi
asam amino pada tanaman alfalfa meningkat (1.8 kali) ketika potensial air
tanah diturunkan dari -0.5 sampai -2.0 MPa dan respon dari setiap
11
tanaman untuk menghasilkan asam amino bervariasi untuk setiap
potensial air yang berbeda. Konsentrasi asam amino pada tanaman alfalfa
ini meningkat sejalan dengan menurunnya potensial air.
Konsentrasi prolin yang dihasilkan mencapai 150 mM pada
tanaman alfalfa untuk merespon penurunan potensial air tanah sebesar 1.0 sampai -2.0 MPa. Diketahui juga bahwa dari beberapa asam amino
yang terdapat pada tanaman alfalfa tersebut, prolin merupakan asam
amino yang paling berfluktuasi sehubungan dengan adanya perbedaan
potensial air, sedangkan asparagin yang merupakan asam amio utama
dengan kandungan 75% pada tanaman alfalfa, tidak menunjukkan respon
terhadap perubahan potensial air, sehingga kadarnya tetap tinggi baik
dalam keadaan tanpa cekaman kekeringan maupun dalam keadaan
tercekam (Chirtine 1996).
Cekaman kekeringan mempengaruhi berbagai aspek pertumbuhan
tanaman. Pada tanaman yang layu akibat kekeringan, terjadi peningkatan
hidrolisi protein yang dibarengi dengan peningkatan asam amino (Barnett
dan Naylor 1966). Kekurangan air akan menurunkan kandungan protein
larut dan kandungan asam amino arginin, sebaliknya kandungan asam
amnino prolin meningkat dalam jumlah yang banyak (Kramer 1969).
Produksi total fotosintat dtentukan oleh interaksi antara laju
fotosintesis dan luas daun atau permukaan fotosintetik (Sinha ey al. 1982).
Kekeringan akan mengakibatkan penurunan produksi fotosintat bersih,
oleh karena reduksi luas daun dan peningkatan konduktansi stomata
(Kramer 1969). Penurunan produksi bahan kering atau produksi fotosintat
tersbut disebabkan rendahnya laju fotosintesis, sebagaimana dijelaskan
oleh Mayoral et al. (1981) bahwa rendahnya laju fotosintesis akibat
kekeringan, disebabkan berkurangnya kandungan klorofil daun dan
terhambatnya aktivitas enzim-enzim yang terlibat dalam fotosintesis, yaitu
enzim RuBP karboksilase dan PEP karboksilase.
Cekaman air dapat mempengaruhi perangkat fotosintesis yaitu
menurunkan kandungan klorofil dalam kloroplas, mesofil pada sel yang
aktif berfotosintesis (Haryadi dan Yahya 1988). Respon penurunan
12
kandungan klorofil juga yang diteliti oleh Yusnaeni (2002) pada tanaman
Hoya (Asclepiadaceae) yang mengatakan bahwa, kandungn klorofil
menurun sekitar 0.46 mg/g daun segar (penyiraman setiap minggu) jika
dibandingkan dengan penyiraman setiap hari yang memiliki klorofil sekitar
0.54 mg/g daun segar.
Fotosintesis pada hakekatnya merupakan satu-satunya mekanisme
masuknya energi ke dalam dunia kehidupan. Sebagaimana reaksi
oksidasi penghasil energi, yaitu tempat bergantungnya semua kehidupan,
maka
fotosintesis
meliputi
reaksi
oksidasi
dan
reduksi.
Proses
keseluruhan adalah pemindahan elektron (oksidasi) disertai dengan
pelepasan O2 sebagai hasil samping dan reduksi CO2 untuk membentuk
senyawa organik, misalnya karbohidrat (Salisbury dan Ross 1992).
BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Peneltian
Penelitian ini dilaksanakan di rumah kaca Laboratorium Ilmu dan
Teknologi Benih
Leuwikopo,
analisis morfologid
dan
ekofisiologis
dilakukan di Laboratorium Ekofisiologi dan RGCI. Departemen Agronomi
dan Hortikultura Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Penentuan
luas daun dengan leaf area meter di Laboratorium Ekofisiologi Tanaman,
BALITRO. Cimanggu.
Penelitian berlangsung pada bulan Juli sampai
dengan November 2007.
Bahan dan Alat
Bahan tanaman yang digunakan pada penelitian ini adalah benih
jarak pagar yang terdiri atas tiga populasi yaitu Pakuwon (IP-1P),
Muktiharjo (IP-1M) dan Asembagus (IP-1A). Ketiganya masing-masing
direkomendasikan sebagai sumber benih untuk daerah basah, sedang
dan kering yang merupakan hasil seleksi dari Puslitbang Perkebunan.
Selain itu juga benih jarak pagar yang belum terseleksi terdiri atas tiga
aksesi yaitu Sukabumi, Karanganyar dan NTB yang masing-masing
mewakili daerah basah, sedang dan kering. Media tumbuh yang
digunakan adalah tanah lapisan atas dan pasir dengan perbandingan 3:1
berdasarkan volume. Tanaman dipupuk dengan menggunakan pupuk
Urea dengan dosis 1.3 g/4 kg media. Bahan kimia untuk analisis prolin
dan kandungan klorofil adalah asam asetat glasial, asam fosfat, asam
sulfosalisilat, ninhidrin, toluen dan aseton.
Alat yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari oven, mikroskop,
spektrofotometer, leaf area meter, slides, penangas air, timbangan,
timbangan analitik, meteran, penggaris, gelas ukur, tabung reaksi, corong,
mortar, cawan porselin, ayakan tanah berukuran 5 mm, pisau dan polybag
ukuran 35 cm x 35 cm (5 kg) dan polybag berukuran 20 cm x 20 cm (1 kg)
dengan ketebalan 0.2 mm, kantong plastik, karet gelang, alat tanam dan
alat penyiram.
14
Metode Penelitian
Rancangan Percobaan
Penelitian ini disusun secara petak terbagi (split plot) menggunakan
rancangan acak kelompok (RAK) dengan dua faktor, yaitu:
1. Faktor pertama, kadar air media (KAM) sebagai petak utama, yang
terdiri atas tiga taraf:
K1 : Kadar air media 40 %
K2 : Kadar air media 36 %
K3 : Kadar air media 32 %
2. Faktor kedua, genotipe yang terdiri dari aksesi dan populasi sebagai
anak petak, sebagai berikut
A1 : Karanganyar
A4 : IP-1P
A2 : Sukabumi
A5 : IP-1M
A3 : NTB
A6 : IP-1A
Dengan demikian, secara keseluruhan diperoleh 18 kombinasi
perlakuan. Tiap perlakuan diulang tiga kali, sehingga terdapat 54 satuan
percobaan. Tiap percobaan terdiri dari 8 bibit, maka jumlah bibit yang
digunakan sebanyak 432 bibit jarak pagar. Data yang diperoleh dianalisis
dengan uji F menggunakan program SAS (Statistical Analysis System)
dan jika berpengaruh nyata secara statistik (pada α = 5%) maka dilakukan
uji lanjut menggunakan Duncan Multiple Range Test (DMRT)
Model rancangan percobaan yang digunakan adalah sebagai berikut:
Yijk = µ + Rk + Pi + δik + Kj + (PK)ij +
ijk
dimana :
Yijk
µ
Rk
Pi
δik
Kj
PKij
ijk
= nilai pengamatan pada perlakuan cekaman kekeringan ke-i, dan
perlakuan genotipe ke-j dan ulangan ke-k.
= nilai rataan umum
= pengaruh ulangan ke-k
= pengaruh perlakuan cekaman kekeringan pada taraf ke-i
= pengaruh galat pada perlakuan cekaman kekeringan ke-i dan
ulangan ke-k
= pengaruh perlakuan genotipe pada taraf ke-j
= pengaruh interaksi antara cekaman kekeringan pada taraf ke-i dan
genotipe ke-j.
= pengaruh galat pada perlakuan cekaman kekeringan pada taraf
ke-i dan genotipe ke-j dan ulangan ke-k.
15
Pelaksanaan Penelitian
Persemaian Benih
Benih jarak pagar dikecambahkan terlebih dahulu pada bedengan
persemaian dengan media semai terdiri dari tanah lapisan atas dan pasir
yang terletak di dalam rumah kaca. Pemeliharaan dilakukan dengan
melakukan penyiraman setiap hari pada pagi dan sore hari. Kecambah
dipelihara dalam persemaian selama 21 hari, sebelum dipindahkan ke
pembibita yang berukuran 20 cm x 20 cm dan dipelihara pada kondisi
yang optimum selama 2 bulan. Selanjutnya bibit yang dipindahkan ke
polybag yang berukuran 35 cm x 35 cmyang berisi 4 kg tanah. Sebelum
dipindahkan bibit dikondisikan pada kondisi yang sub optimum (selama 3
hari tidak di lakukan penyiraman).
Penyiapan Media Tanaman
Mula-mula campuran tanah dikeringanginkan dan diayak dengan
menggunakan ayakan berdiameter lubang ± 5 mm untuk membuang sisasisa kayu, akar dan batu. Selanjutnya tanah dicampur pasir dengan
perbandingan 3:1 berdasarkan volume, kemudian dicampur pupuk urea
sebanyak 1.3 g/4 kg tanah. Selanjutnya media tanam dimasukkan
kedalam polibag dengan ukuran 35 x 35 cm, masing-masing diisi 4 kg
tanah kering angin.
Penetapan Kapasitas Lapang dan Titik Layu Permanen pada Media
Tanam
Penetapan kapasitas lapang dan titik layu permanen pada media
tanam dilakukan dengan menggunakan alat ”Pressure Plate Apparatus”
dan ”Pressure Membran Apparatus” masing-masing pada pF 2.54 dan pF
4.20. Untuk penetapan kapasitas lapang d