Respon Fisiologis Jarak Pagar (Jatropha curcas) Andromonoecious pada Perlakuan Cekaman Kekeringan
i
RESPON FISIOLOGIS JARAK PAGAR (Jatropha curcas)
ANDROMONOECIOUS PADA PERLAKUAN CEKAMAN
KEKERINGAN
NANDA DANISWARA AZMI
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
ii
ABSTRAK
NANDA DANISWARA AZMI. Respon Fisiologis Jarak Pagar (Jatropha curcas)
Andromonoecious pada Perlakuan Cekaman Kekeringan. Dibimbing oleh TRIADIATI dan
SULISTIJORINI.
Tanaman jarak pagar (Jatropha curcas) umumnya merupakan tanaman monoecious dan
dapat berkembang baik di lahan kritis di wilayah Indonesia Timur, salah satunya di Kabupaten
Dompu. Tanaman jarak pagar andromonoecious masih jarang ditemukan. Salah satu faktor
penekan pertumbuhan dan perkembangan tanaman adalah kondisi kekeringan. Respon fisiologi
jarak pagar andromonoecious dari tiga tanaman induk yang mengalami cekaman kekeringan
dianalisis berdasarkan kandungan prolin dan asam askorbat. Rancangan percobaan yang digunakan
ialah rancangan acak lengkap faktorial. Tanaman jarak pagar andromonoecious yang diberi
perlakuan hari cekaman kekeringan memberikan respon fisiologis yang berbeda-beda. Tanaman
jarak pagar andromonoecious induk 5 memiliki respon yang lebih baik dan lebih toleran terhadap
kekeringan daripada tanaman jarak pagar andromonoecious induk 1 dan 6. Tanaman induk 5
dapat bertahan hidup dengan cara meningkatkan jumlah daun dan kandungan prolin hingga hari
ke-15 serta kandungan asam askorbat hingga hari ke-12 cekaman kekeringan. Selain itu,
tanaman induk 5 juga meningkatkan jumlah akar lateral di hari ke-3 dan panjang akar primer di
hari ke-9 cekaman kekeringan.
Kata kunci: respon fisiologis, jarak pagar (Jatropha curcas), andromonoecious, cekaman
kekeringan
ABSTRACT
NANDA DANISWARA AZMI. Physiological Response of Andromonoecious Physicnut
(Jatropha curcas) at Drought Stress. Under supervised by TRIADIATI and SULISTIJORINI.
Physicnut (Jatropha curcas) is generally a monoecious plant and can grow well on
degraded land in eastern Indonesia, for example in Dompu. While, andromonoecious physicnut
still rare. One factor suppressing plant growth and development throughout is drought condition.
Physiological response andromonoecious physicnut of three parent plants experiencing drought
stress was analyzed based on content of proline and ascorbic acid. Experimental design was used
completely randomized factorial design. Andromonoecious physicnut which given drough stress
treatment has different physiological responses. Andromonoecious physicnut parent plant number
5 has better response and more tolerant of drought than those of parent plant number 1 and 6.
Parent plant number 5 can survive by increasing the number of leaves and proline content until the
15th day, and ascorbic acid content until 12th day of drought stress. In addition, parent plant
number 5 also increasing number of lateral roots in 3th day and extending primary root in 9th day of
drought stress.
Keyword: physiological response, physicnut (Jatropha curcas), andromonoecious, drought stress
iii
RESPON FISIOLOGIS JARAK PAGAR (Jatropha curcas)
ANDROMONOECIOUS PADA PERLAKUAN CEKAMAN
KEKERINGAN
NANDA DANISWARA AZMI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Biologi
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
iv
Judul
Nama
NRP
: Respon
Fisiologis
Jarak
Pagar
(Jatropha
Andromonoecious pada Perlakuan Cekaman Kekeringan
: Nanda Daniswara Azmi
: G34070111
curcas)
Disetujui
Pembimbing I,
Pembimbing I,
Dr. Triadiati, M. Si
NIP 19600224 198603 2 001
Dr. Ir. Sulistijorini, M. Si
NIP 19630920 198903 2 001
Diketahui
Ketua Departemen Biologi
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Dr. Ir. Ence Darmo Jaya Supena, M.Si
NIP 19641002 198903 1 002
Tanggal Lulus:
v
PRAKATA
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat, nikmat, dan karunia-Nya sehingga penulis
dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Desember 2010
sampai April 2012 dengan judul Respon Fisiologis Jarak Pagar (Jatropha curcas)
Andromonoecious pada Perlakuan Cekaman Kekeringan.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada berbagai pihak yang telah membantu
dalam penelitian dan penyelesaian penulisan karya ilmiah ini antara lain ibu Dr. Triadiati, M.Si
dan Ibu Dr. Ir. Sulistijorini, M.Si atas bimbingan, arahan dan masukannya selama ini, ibu Dra.
Taruni, M.Si selaku penguji karya ilmiah penulis atas koreksi dan saran yang telah diberikan
kepada penulis. Ucapan terima kasih juga penulis tujukan kepada Ibu Dasumiyati, Kak Arif
Pambudi, Kak Andik, Mbak Rina, Ibu Vio, Faisal K, Eko Prabowo, Siti Komariyah, Yuni dan Lili
yang telah membantu penulis selama di Laboratorium Penelitian Fisiologi Tumbuhan.
Penghargaan penulis berikan kepada Bapak dan Ibu Jajat yang telah membantu menjaga tanaman
penelitian penulis di lahan penelitian Cikabayan milik University Farm, Bapak Rusna, Bapak
Tisna dan Ibu Retno yang telah membantu dalam penyediaan bahan di dalam rumah kaca
Departemen Biologi dan dalam peminjaman alat di Laboratorium Terpadu Biologi IPB. Tidak lupa
pula kepada teman-teman Biologi angkatan 44 atas kebersamaannya selama empat tahun terakhir
ini, teman-teman Cunai’s group (kokom, niswa, yuni, ifit, age, fina, risma, rodhiah) dan Serum G
IPB atas nasihat, penjagaan, dan ukhuwah yang telah terjalin, dan teman-teman Kosan Marhamah
(Mila, Mbak Dini, Mbak Isnia, Mbak Fitri, Istiqomah, Karimah, Mbak Dya, Kak Irma, Kak Endju,
Mbak Caca, Mbak Ayes, Dina) atas kegembiraan dan persaudaraan yang telah dihadirkan selama
tinggal se-atap. Terima kasih yang tak terungkapkan untuk kedua orang tua penulis, Muchson
Ischak dan Ni’azah atas do’a, kasih sayang, nasihat, dukungan, dan pengorbanan yang telah di
berikan. Terimakasih juga untuk kedua adikku Silmi dan Qowwam, serta Adik-adik 47 (Hana,
Puji, Zurika, Mia, Debi, dan Asty) yang menjadi motivasi tersendiri bagi penulis untuk selalu
menjadi contoh yang baik.
Penulis menyadari bahwa karya ilmiah ini masih jauh dari sempurna, namun penulis
berharap semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi ilmu pengetahuan selanjutnya.
Bogor, September 2012
Nanda Daniswara Azmi
vi
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 20 April 1989 di Jakarta dari pasangan Bapak Muchson
Ischak dengan Ibu Ni’azah. Penulis merupakan putri pertama dari tiga bersaudara. Saat ini, penulis
tinggal bersama orang tua dan kedua adiknya di Jl. Borneo II Blok N 36 no 69 RT 02/RW 32
Taman Wisma Asri, Bekasi Utara. Tahun 2007 penulis lulus dari SMA Muhammadiyah 9 Bekasi
dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa
Baru (SPMB) dengan mayor Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Selama kuliah di IPB, penulis pernah menjadi asisten praktikum pada mata kuliah
Fisiologi Tumbuhan (tahun 2011-2012) dan Pendidikan Agama Islam (tahun 2011). Penulis juga
aktif berorganisasi dan berpartisipasi dalam beberapa kegiatan, yaitu menjadi koordinator infokom
Mushola Asrama TPB IPB Rusunawa, sekertaris divisi Relasi SERUM-G 2008/2009, sekertaris
divisi Public Relation SERUM-G 2009/2010, ketua divisi konsumsi kepanitian G-Force 45 (2009),
anggota divisi Scientist Guardian G-Force 46 (2010), sekertaris divisi PDD SALAM ISC 2011,
dan anggota Rohis Biologi 44. Selain itu, penulis pernah menjadi staf pengajar Biologi di
Bimbingan Belajar EXPERT. Penulis juga memiliki pengalaman praktik lapang dalam proses
pengolahan susu menjadi yoghurt di Unit Peternakan Darul Fallah, Ciampea-Bogor.
vii
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI ................................................................................................................................... vii
DAFTAR TABEL ..........................................................................................................................viii
PENDAHULUAN............................................................................................................................. 1
Latar Belakang .............................................................................................................................. 1
Tujuan ........................................................................................................................................... 1
BAHAN DAN METODE ................................................................................................................. 2
Waktu dan Tempat ........................................................................................................................ 2
Bahan dan Alat ............................................................................................................................. 2
Metode .......................................................................................................................................... 2
Penanaman dan perawatan tanaman ......................................................................................... 2
Perlakuan cekaman kekeringan ................................................................................................ 2
Analisis prolin .......................................................................................................................... 2
Analisis asam askorbat (ASA) .................................................................................................. 2
Rancangan percobaan ............................................................................................................... 3
HASIL ............................................................................................................................................... 3
PEMBAHASAN ............................................................................................................................... 4
SIMPULAN DAN SARAN .............................................................................................................. 6
Simpulan ....................................................................................................................................... 6
Saran ............................................................................................................................................. 6
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................................... 6
viii
DAFTAR TABEL
Halaman
1.
Jumlah daun, kandungan prolin dan asam askorbat (ASA) pada perlakuan hari cekaman
kekeringan dan perlakuan induk tanaman jarak pagar. ....................................................... 3
2.
Jumlah akar lateral dan panjang akar primer pada perlakuan hari cekaman kekeringan dan
perlakuan induk tanaman jarak pagar. ................................................................................ 4
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tanaman jarak pagar (Jatropha
curcas) biasanya dijadikan sebagai tanaman
pembatas
pagar
dan
masih
jarang
dibudidayakan secara khusus. Tanaman jarak
pagar dapat beradaptasi pada lahan ataupun
agroklimat di Indonesia. Tanaman ini dapat
tumbuh pada kisaran curah hujan 200 mm
hingga kondisi basah tertinggi 2000 mm per
tahun (Openshaw 2000). Ketinggian tempat
tumbuh tanaman jarak pagar maksimal
hingga 700 m dpl dan kelembaban relatif
sekitar 75% (Behera et al. 2010). Tanaman
ini tahan kering dan toleran pada lingkungan
yang kritis (Parwata et al. 2010).
Wilayah Indonesia memiliki lahan
kritis mencapai 2,6 juta hektar dengan
kondisi tanah yang tandus dan kering
(Capstick 2007), antara lain di wilayah
Kabupaten Dompu, Nusa Tenggara Barat.
Kabupaten ini sebagian besar berada pada
ketinggian 100-500 m dpl dan memiliki iklim
yang sedang hingga sangat kering
(www.dompukab.go.id).
Pengembangan komoditas jarak
pagar paling sesuai untuk lahan marginal atau
lahan kritis di Indonesia. Wilayah yang sesuai
adalah wilayah Indonesia Timur, dengan
curah hujan skitar 200-1500 mm per tahun
(Prawitasari et al. 2006). Jarak pagar dapat
tumbuh dimana saja dengan cepat dan kuat,
baik itu di dataran rendah yang beriklim
basah maupun sedang dan juga pada lahan
yang tandus dan berbatu. Kondisi tanah
bukan menjadi faktor pembatas, tetapi jarak
pagar 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).
Jarak
pagar
pada
umumnya
merupakan tanaman monoecious, artinya
bunga jantan dan bunga betina berada pada
satu tanaman yang sama. Berdasarkan alat
kelamin pada bunga, terdapat dua tipe
tanaman
yaitu
tanaman
monoecious
(uniseksual) dan andromonoecious. Tanaman
monoecious atau uniseksual menghasilkan
bunga jantan dan bunga betina yang terpisah,
sedangkan
tanaman
andromonoecious
menghasilkan bunga jantan dan bunga
hermaprodit. Bunga hermaprodit adalah
bunga dengan alat kelamin jantan dan betina
berada pada satu bunga (Asbani 2009).
Hadirnya bunga hermaprodit ini diduga
merupakan interaksi faktor genetik dengan
lingkungan. Dugaan ini diperkuat dengan
hasil observasi yang dilakukan selama satu
tahun (2007-2008) pada sejumlah genotipe
jarak pagar di Kebun Percobaan Pakuwon,
Sukabumi. Di sisi lain, tanaman jarak pagar
yang berbunga hermaprodit ini masih jarang
ditemukan (Hartati dan Sudarsono 2010).
Kondisi kekeringan pada tanaman
merupakan salah satu faktor yang dapat
menekan pertumbuhan dan perkembangan
tanaman (Schwanz dan Polle 2001).
Kekeringan yang terjadi berkelanjutan akan
menyebabkan fase generatif terganggu,
terjadinya senesens dan bahkan kematian
(Neumann 2008). Respon morfologi terhadap
cekaman kekeringan diantaranya yaitu
memperbaiki serapan air dengan cara
meningkatkan kedalaman akar, mengurangi
hilangnya air dengan mengurangi jerapan
panas melalui permukaan daun yang semakin
kecil, penggulungan daun, pelipatan atau
menggugurkan daun (Fukai dan Coeper
1995). Tanaman dapat menggunakan lebih
dari satu mekanisme untuk tahan cekaman
kekeringan (Mitra 2001). Mekanisme tersebut
diantaranya terjadi akumulasi prolin pada
daun (Kandowangko et al. 2009), adanya
pembentukan asam askorbat (ASA) (Sodikin
2009), serta pembentukan formasi akar yang
dalam dan percabangan akar yang banyak
(Dubrovsky dan Go’mez-lomeli 2003).
Informasi tentang jarak pagar
monoecious sudah banyak di masyarakat.
Sedangkan informasi tentang jarak pagar
andromonoecious masih sedikit dan jarang
ditemukan.
Informasi
tentang respon
fisiologis
tanaman
jarak
pagar
andromonoecious yang tumbuh pada kondisi
kekeringan atau yang terkena cekaman
kekeringan belum diketahui.
Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui respon fisiologis tanaman jarak
pagar andromonoecious yang diberi cekaman
kekeringan.
2
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan mulai dari
akhir bulan Desember 2010 sampai April
2012. Penanaman,
pemeliharaan dan
pemberian perlakuan cekaman kekeringan
bertempat di Lahan Penelitian University
Farm dan rumah kaca Departemen Biologi.
Analisis kandungan prolin dan asam askorbat
dilakukan di Laboratorium Penelitian
Fisiologi Tumbuhan Departemen Biologi,
FMIPA, Institut Pertanian Bogor.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan adalah benih
tanaman jarak pagar andromonoecious aksesi
Dompu (no. koleksi 1,5, dan 6), tanah, pupuk
NPK, asam metafosforik 5%, dichlorophenolindophenol (DCIP), larutan ASA murni, asam
sulfosalisilat 3%, asam asetat glasial, asam
ortofosforik, ninhidrin, larutan toluene,
aquades, koran atau kertas bekas, plastik klip
(besar dan kecil), alumunium foil, dan kertas
saring.
Peralatan yang digunakan adalah kamera
digital, meteran, jangka sorong, gunting,
gelas piala, pisau, pinset, pipet, penangas air,
oven, botol penyimpan larutan, erlenmeyer,
gelas ukur, buret dan penyangganya, batang
pengaduk, sudip.
Metode
Penanaman
dan
perawatan
tanaman. Biji jarak yang berasal dari bunga
hermaprodit tanaman induk jarak pagar
andromonoecious 1, 5, dan 6 ditanam pada
polibag ukuran 60 cm x 60 cm dengan 12
ulangan disetiap induk. Sehingga total
seluruh tanaman yang dirawat adalah 36
tanaman. Biji-biji yang telah ditanam tersebut
dirawat hingga berumur tujuh bulan di lahan
penelitian University Farm. Setelah itu,
dilakukan penyetekan dengan menggunakan
stek batang pada setiap tanaman (satu batang)
dan dipelihara sampai berumur delapan
minggu di rumah kaca. Proses perawatan
tanaman meliputi pemupukan, penyiangan
gulma, dan penyiraman sampai tanaman siap
diberi perlakuan cekaman kekeringan.
Perlakuan cekaman kekeringan.
Perlakuan cekaman kekeringan diberikan
dalam jangka waktu yang berbeda yaitu 0, 3,
6, 9, 12, dan 15 hari dengan penyiraman
terakhir dilakukan pada hari ke-0. Pada setiap
jangka waktu tersebut, tanaman jarak pagar
andromonoecious yang telah diberi cekaman
kekeringan diambil sebanyak dua ulangan
tanaman pada setiap induk dan diambil data
jumlah daun. Kemudian, tanaman-tanaman
yang sudah diambil data jumlah daunnya
dicabut dari polibag dan diambil data jumlah
akar lateral dan panjang akar primernya.
Salah satu ciri tanaman jarak pagar
andromonoecious
dapat
dilihat
dari
percabangannya yaitu memiliki percabangan
dari batang utama ≥4 cabang dengan sudut
cabang ≥450. Pada stek batang juga diberikan
perlakuan hari cekaman kekeringan yang
sama sesuai dengan cekaman kekeringan
yang diberikan pada saat batang tersebut
belum distek atau masih menyatu dengan
tanaman induk saat berada di lahan
penelitian. Kemudian, dari stek batang ini
diambil beberapa helai daun sesuai dengan
jangka waktu perlakuan hari kekeringan
untuk dilakukan analisis kandungan prolin
dan asam askorbat (ASA). Daun yang
diambil adalah daun yang sudah lebar penuh
dan biasanya berada di urutan ketiga atau
keempat dari pucuk batang.
Analisis prolin. Kandungan prolin
dianalisis berdasarkan metode Bates (1973)
dengan menggunakan spektrofotometer UVVIS. Sampel daun jarak pagar sebanyak 0,5
gram digerus, kemudian ditambahkan 10 ml
larutan asam sulfosalisilat 3% dan disaring
menggunakan kertas saring. Filtrat sampel
sebanyak 2 ml direaksikan dengan 2 ml asam
ninhidrin dan 2 ml asam asetat glasial dalam
tabung uji selama satu jam pada suhu 1000C.
Setelah dipanaskan, campuran tersebut
didinginkan dalam bak es. Pada ekstraksi
yang sudah dingin, ditambahkan 4 ml toluene
dan di kocok menggunakan stirrer selama 1520 detik. Kandungan prolin diukur
menggunakan spektrofotometer UV-VIS
dengan panjang gelombang 520 nm. Asam
ninhidrin dapat dibuat dengan melarutkan
1,25 g ninhidrin dalam 30 ml asam asetat
glasial 100% dan 20 ml asam ortofosforik
pada suhu 600-800C. Setelah larut dan dingin,
asam ninhidrin disimpan selama 24 jam pada
suhu 40C agar stabil
Analisis asam askorbat (ASA).
Kandungan ASA dianalisis berdasarkan
metode yang dikembangkan Reiss (1993)
yang telah di modifikasi. Kandungan ASA
diukur dengan menggunakan metode titrasi.
Sampel daun jarak pagar sebanyak 0,5 gram
digerus dengan asam metafosforik 5%
kemudian difiltrasi menggunakan kertas
saring. Filtrat yang diperoleh kemudian
dititrasi
menggunakan
dichlorophenolindophenol (DCIP) 0,8 g/l. Bubuk DCIP
dapat dilarutkan dengan menggunakan
3
larutan NaOH 1 N sebanyak 2 ml/150 ml
larutan DCIP. Larutan ini harus segera
digunakan dalam jangka waktu kurang dari
seminggu dan disimpan pada suhu 40C.
Larutan DCIP yang digunakan untuk titrasi
distandarisasi dengan larutan ASA murni
dengan cara titrasi. Sebanyak 1 ml larutan
ASA murni (4 mg/l) dan 9 ml asam
metafosforik 5%. Titrasi dihentikan saat
terjadi perubahan warna menjadi merah
muda.
Rancangan percobaan. Rancangan
percobaan yang digunakan adalah metode
rancangan acak lengkap dua faktor. Induk
tanaman (induk 1, 5, 6) sebagai faktor
pertama dan hari cekaman kekeringan (0, 3,
6, 9, 12, 15 hari) sebagai faktor kedua.
Analisis data menggunakan ANOVA dan uji
lanjut Duncan pada taraf α=5% dengan
software SAS 9.1.
HASIL
Pada pengamatan parameter jumlah
daun dan kandungan prolin (Tabel 1)
menunjukkan hasil yang tidak berbeda nyata
(p>0,05).
Tanaman
jarak
pagar
andromonoecious induk 1 cenderung
menghasilkan jumlah daun terbanyak pada
hari cekaman kekeringan ke-3 dan kandungan
prolin terbanyak pada hari cekaman
kekeringan ke-15. Tanaman jarak pagar
andromonoecious induk 5 cenderung
menghasilkan jumlah daun dan kandungan
prolin terbanyak pada hari cekaman
kekeringan yang sama yaitu hari ke-15.
Sedangkan
tanaman
jarak
pagar
andromonoecious induk 6 cenderung
menghasilkan jumlah daun terbanyak pada
hari cekaman kekeringan ke-9 dan kandungan
prolin terbanyak pada hari cekaman
kekeringan ke-12.
Kandungan
ASA
(Tabel
1)
menunjukkan hasil yang berbeda nyata
(p≤0,05). Kandungan ASA terbanyak yang
dihasilkan oleh tanaman jarak pagar
andromonoecious induk 5 pada hari cekaman
kekeringan ke-12. Sedangkan kandungan
ASA terbanyak yang dihasilkan tanaman
jarak pagar andromonoecious induk 1 pada
hari ke-3 dan induk 6 pada hari ke-0.
Tabel 1 Jumlah daun, kandungan prolin dan asam askorbat (ASA) pada perlakuan hari cekaman
kekeringan dan perlakuan induk tanaman jarak pagar.
Parameter
Jumlah Daun
(lembar)
Kandungan Prolin
(µmol/g sampel)
Kandungan ASA
(mg /100 g Sampel)
Perlakuan Hari
Kekeringan
0
3
6
9
12
15
0
3
6
9
12
15
0
3
6
9
12
15
1
148abcd
184abc
143abcd
158abcd
164abcd
89cd
1,7ab
1,2b
1,8ab
1,2b
1,6ab
2,3a
285,1abc
293,2ab
277,9abcd
247,4bcd
279,5abcd
238,3bcd
Perlakuan Induk
5
148abcd
104bcd
132abcd
183abc
135abcd
206a
1,1b
0,9b
1,4b
1,1b
1,2b
1,8ab
239,9bcd
258,4bcd
193,4cd
237,5bcd
321,1ab
296,5ab
6
106bcd
75d
146abcd
192ab
160abcd
160abcd
1,4ab
1,2b
1,8ab
1,5ab
1,8ab
1,3b
353,6a
260bcd
257,8bcd
190,1d
261,9bcd
305,5ab
Keterangan: Angka-angka dengan diikuti huruf yang sama pada kolom yang sama memiliki arti
tidak berbeda nyata berdasarkan Uji Duncan pada taraf nyata 5%.
4
Tabel 2 Jumlah akar lateral dan panjang akar primer pada perlakuan hari cekaman kekeringan dan
perlakuan induk tanaman jarak pagar.
Parameter
Jumlah Akar
Lateral (buah)
Panjang Akar
Primer (cm)
Perlakuan Hari
Kekeringan
0
3
6
9
12
15
0
3
6
9
12
15
1
27ab
36a
29ab
28ab
27ab
25ab
58cd
99,5ab
60,5bcd
81abcd
89,5abcd
76,5abcd
Perlakuan Induk
5
29ab
37a
27ab
36a
34a
30ab
63,5bcd
54cd
49,5d
90abc
53cd
76abcd
6
27ab
19b
32a
35a
34a
33a
52,5cd
57cd
55cd
106a
77,5abcd
79,5abcd
Keterangan: Angka-angka dengan diikuti huruf yang sama pada kolom yang sama memiliki arti
tidak berbeda nyata berdasarkan Uji Duncan pada taraf nyata 5%.
Jumlah akar lateral (Tabel 2)
menunjukkan hasil yang tidak berbeda nyata
(p>0,05).
Tanaman
jarak
pagar
andromonoecious induk 1 dan induk 5
cenderung memiliki jumlah akar lateral
terbanyak pada hari cekaman kekeringan ke3. Tanaman jarak pagar andromonoecious
induk 6 cenderung memiliki jumlah akar
lateral terbanyak pada hari cekaman
kekeringan ke-9.
Panjang akar primer (Tabel 2)
menunjukkan hasil yang berbeda nyata
(p≤0.05). Panjang akar primer terpanjang
dihasilkan oleh tanaman jarak pagar
andromonoecious induk 6 pada hari cekaman
kekeringan ke-9. Sedangkan pada tanaman
jarak pagar andromonoecious induk 1
panjang maksimal pada hari cekaman
kekeringan ke-3 dan induk 5 panjang
maksimal pada hari cekaman kekeringan ke9.
PEMBAHASAN
Respon
jumlah
daun
yang
ditunjukkan oleh tanaman jarak pagar
andromonoecious setelah diberikan perlakuan
hari cekaman kekeringan berbeda-beda
(Tabel
1).
Tanaman
jarak
pagar
andromonoecious
ini
cenderung
menggugurkan
daunnya
saat
terkena
cekaman kekeringan yang berat. Walaupun
demikian,
tanaman
induk
5
tetap
memperbanyak daunnya
sampai
hari
cekaman kekeringan ke-15.
Daun pada tanaman yang terkena
cekaman kekeringan dapat mengalami
kelayuan
dan
menggulung
sehingga
menghambat fotosintesis. Akibat lanjut dari
cekaman kekeringan adalah menurunnya laju
fotosintesis dan seringkali mengakibatkan
menurunnya akumulasi fotosintat (Savin dan
Nicolas 1996). Akumulasi fotosintat yang
terbatas atau terhenti mengakibatkan tanaman
berada pada tingkat kekurangan karbohidrat,
terpacunya degradasi lemak dan protein,
akumulasi asam amino, dan mengurangi
aktivitas enzim glikolisis. Pada tanaman yang
peka
terhadap
cekaman
kekeringan,
perubahan metabolisme tersebut akan
mempercepat kerusakan sel-sel bersifat tidak
dapat balik, sehingga mengakibatkan
kematian (Yu 1999). Tetapi bisa juga terjadi
perbedaan respon karena adanya genetik
tanaman, dimana perbedaan morfologi,
anatomi
dan
metabolisme
akan
menghasilkan respon yang berbeda terhadap
cekaman kekeringan (Hamim 2004).
Respon kandungan prolin yang
ditunjukkan
tanaman
jarak
pagar
andromonoecious tidak terlalu berbeda
(Tabel 1). Cekaman kekeringan yang
diberikan pada tanaman jarak pagar
andromonoecious cenderung mengakibatkan
terjadinya peningkatan kandungan prolin
hingga hari cekaman kekeringan ke-15.
Peningkatan prolin ini hanya terdapat pada
tanaman induk 1 dan 5 dari ketiga induk
tanaman jarak pagar andromonoeciuos yang
telah diberi cekaman kekeringan. Hal ini
sesuai dengan yang dinyatakan oleh Gardner
et al. (1991) bahwa dalam kondisi
kekurangan air yang sedang hingga parah,
konsentrasi asam amino prolin meningkat
dibandingkan asam amino lainnya.
5
Sel tumbuhan tertentu yang terpapar
kondisi lingkungan yang kurang cocok
seperti kekeringan, kadar garam, temperatur
rendah, dan naungan akan menghasilkan
prolin untuk menjaga keseimbangan osmotik
sel. Hal ini dilakukan untuk mengatur
tekanan osmotik pada kondisi cekaman
(osmotic adjustment) (Leegood 2001).
Tanaman
yang
mempunyai
tingkat
osmotikum lebih tinggi diduga lebih toleran
terhadap cekaman kekeringan dibanding
tanaman yang tingkat osmotikumnya lebih
rendah. Apabila terjadi penurunan kandungan
prolin, maka penurunan yang lebih sedikit
dianggap yang toleran (Delauney dan Verma
1993). Prolin merupakan asam amino bebas
yang disintesis tanaman dalam jaringan
floem, akar dan biji (Simpson 2001). Prolin
berperan besar sebagai osmoregulator,
sehingga produksi senyawa tersebut yang
berlebihan dapat menghasilkan peningkatan
toleransi terhadap cekaman kekeringan
tanaman (Marjorie et al. 2002). Bahan dasar
pembentukan prolin adalah nitrogen dan hasil
asimilat (Lakitan 2000). Hasil asimilat ini,
biasanya banyak terdapat pada hari cekaman
kekeringan terberat atau pada jangka waktu
kekeringan yang paling lama. Namun, pada
kondisi normal (tanaman tidak mengalami
cekaman kekeringan) konsentrasi prolin akan
selalu rendah (Khaerana et al. 2008). Oleh
sebab itu adanya akumulasi prolin dapat
menjadi indikator tanaman yang toleran
terhadap kekeringan dan salinitas tinggi
(Fitranty et al. 2003).
Respon kandungan asam askorbat
(ASA) tanaman jarak pagar andromonoecious
yang telah diberikan perlakuan hari cekaman
kekeringan menunjukkan hasil yang berbedabeda (Tabel 1). Cekaman kekeringan yang
diberikan pada tanaman jarak pagar
andromonoecious cenderung mengakibatkan
terjadinya penurunan kandungan ASA hingga
hari cekaman kekeringan ke-15. Hal ini
berbeda dengan yang terjadi pada tanaman
padi gogo, Echinochloa crusgalli. L., dan
caisim dimana kandungan ASA meningkat
saat terjadi cekaman kekeringan (Arifai
2009). Namun, diantara ketiga induk tanaman
jarak pagar andromonoecious, tanaman induk
5 memiliki respon kandungan ASA yang
lebih baik. Pada tanaman induk 5, kandungan
ASA mengalami peningkatan dari hari
cekaman ke-6 hingga hari cekaman ke-12,
walaupun kemudian terjadi penurunan
kembali di hari ke-15.
Perubahan lingkungan yang tidak
menguntungkan termasuk kekeringan pada
tumbuhan, dapat menyebabkan terbentuknya
senyawa oksidatif. Jika kondisi ini dibiarkan,
tumbuhan
akan
mengalami
cekaman
oksidatif. Pembentukan senyawa oksidatif
pada tumbuhan diawali dengan reduksi
oksigen pada membran sel kloroplas
membentuk superoksida (O2-). Jika hal ini
terjadi akan terbentuk spesies oksigen reaktif
(ROS) yang meliputi molekul-molekul
seperti: superoksida (O2-), singlet oksigen (O2), radikal hidroksil (OH-) dan hidrogen
peroksida (H2O2) (Blokhina et al. 2003).
Pembentukan ROS ini akan terus meningkat
ketika
kondisi
lingkungan
tidak
menguntungkan terus terjadi. Namun,
tanaman
memiliki
suatu
mekanisme
penyelamatan terhadap kondisi tersebut.
Salah satu mekanisme tersebut yaitu
mekanisme antioksidan non-enzimatik yang
menghasilkan senyawa-senyawa antioksidan
seperti asam askorbat (ASA), glutasi (GSH),
tokopherol,
flavonoid,
alkaloid
dan
karotenoid (Apel dan Hirt 2004).
Cekaman kekeringan pada tanaman
dapat menginduksi terjadinya akumulasi
ASA (Pignocchi et al. 2003). Peningkatan
ASA pada tanaman ini memiliki peran untuk
mereduksi radikal bebas yang terbentuk
akibat cekaman oksidatif (Mc Kersie dan
Leshem 1994). Antioksidan seperti ASA
akan mengalami peningkatan di kloroplas
pada kondisi kekeringan (Iturbe-Ormaetxe et
al. 1998). Kecenderungan adanya penurunan
kandungan ASA pada tanaman jarak pagar
andromonoecious ini bisa saja terjadi karena
adanya fungsi lain dari ASA yaitu sebagai
ko-faktor untuk violaxantin deoxidase pada
siklus xanthopyl. Proses ini memiliki peran
dalam perlindungan pelepasan penyerapan
cahaya dalam bentuk panas dan bisa diukur
sebagai nonphotochemical quenching dari
fluorosence klorofil (Ayhan 2000).
Panjang akar primer dan jumlah akar
lateral
pada
tanaman
jarak
pagar
andromonoecious menunjukkan hasil yang
berbeda-beda (Tabel 2). Namun, diantara
ketiga
induk
tanaman
jarak
pagar
andromonoecious, tanaman induk 5 memiliki
respon yang cukup baik. Tanaman induk 5
memiliki panjang akar primer (panjang
maksimal di hari ke-9) yang hampir seiring
dengan kandungan prolinnya (kandungan
maksimal di hari ke-15). Sedangkan jumlah
akar lateralnya terbentuk secara maksimal di
hari ke-3. Respon panjang akar primer ini
erat kaitannya juga dengan jumlah kandungan
prolin yang dihasilkan oleh tanaman saat
terkena cekaman kekeringan (Tabel 1).
6
Seperti yang terjadi pada tanaman jagung,
genotipe yang memiliki kandungan prolin
tinggi cenderung memiliki panjang akar yang
lebih panjang (Efendi 2009). Pada tanaman
hotong (Setaria italica L. Beauv),
perpanjangan akar berkorelasi positif dengan
akumulasi prolin (Tuasamu 2009).
Menurut Wu dan Cosgrove (2000)
pertumbuhan panjang akar yang intensif
merupakan penentu kemampuan tanaman
untuk beradaptasi pada kondisi cekaman
kekeringan.
Cekaman
kekeringan
menginduksi peningkatan akumulasi prolin
yang diduga mempengaruhi peningkatan
panjang akar pada aksesi tanaman hotong
dengan
adanya
sinyal
kimia
yang
dikendalikan oleh asam absisat (ABA)
(Comstock 2002). Hal ini terjadi karena
akumulasi prolin di daun akan ditranspor ke
bagian ujung akar terutama
zona
pemanjangan akar untuk merangsang
pertumbuhan akar sebagai respon awal ketika
terjadi defisit air (Voetberg dan Sharp 1991).
Zona pemanjangan akar terdapat dibelakang
zona meristem akar (Salisbury dan Ross
1995).
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Tanaman
jarak
pagar
andromonoecious induk 5 memiliki respon
yang lebih baik dan lebih toleran terhadap
kekeringan daripada tanaman jarak pagar
andromonoecious induk 1 dan 6. Tanaman
induk 5 dapat bertahan hidup dengan cara
meningkatkan jumlah daun dan kandungan
prolin hingga hari ke-15 serta kandungan
asam askorbat hingga hari ke-12 cekaman
kekeringan. Selain itu, tanaman induk 5 juga
meningkatkan jumlah akar lateral di hari ke-3
dan panjang akar primer di
hari ke-9
cekaman kekeringan.
Saran
Perlu dilakukan penelitian lebih
lanjut tentang perbedaan respon yang
diberikan tanaman jarak pagar hermaprodit
(induk 1, 5, dan 6) terhadap cekaman
kekeringan dengan waktu cekaman yang
lebih panjang. Perbedaan respon yang perlu
diamati yaitu antara respon yang ditunjukkan
tanaman yang dirawat di lahan terbuka
menggunakan naungan dengan tanaman yang
dirawat di dalam rumah kaca. Hal ini perlu
dilakukan agar diperoleh data yang lebih
akurat berkaitan dengan perbedaan nilai
respon yang dihasilkan.
DAFTAR PUSTAKA
Apel K, Hirt H. 2004. Reactive oxygen
species
metabolism,
oxydative
stress, and signal transduction. Plant
Biol 143: 391-396.
Arifai M. 2009. Respon anatomi daun dan
parameter fotosintesis tumbuhan
padi gogo, caisim, Echinochloa
crussgalli. L., dan bayam pada
berbagai
cekaman
kekeringan
[tesis]. Bogor: Sekolah Pasca
Sarjana, Institut Pertanian Bogor.
Asbani
N.
2009.
Jarak
pagar
andromonoecious.
Info
Tek
Perkebunan 1: 23.
Ayhan C. 2000. Catalytic oxidation of p-Cres
1 by ascorbate peroxidase. Archive
of Biochem Biophys 373: 175-181.
Bates LS. 1973. Rapid determination of free
proline for water-stress studies.
Plant and Soil 39: 205-207.
Behera SK, Srivastava P, Tripathi R, Singh
JP, Singh N. 2010. Evaluation of
plant performance of Jatropha
curcas L under different agropractices for optimizing biomass – a
case study. Biomass and Bioenergy
34: 30-41.
Blokhina O, Virolainen E, Fagerstedt. 2003.
Antioxidant, oxidative damage and
oxygen deprivation stress [review].
Ann Bot 91: 179-194.
Capstick R. 2007. Jatropha curcas “Hasil
Panen
Rakyat”.
Prosiding
konferensi nasional Pemanfaatan
Hasil Samping, Industri Biodiesel
dan
etanol,
Serta
Peluang
Pengembangan
Industri
Integratednya; Jakarta, 13 Mar
2007. Bogor: Pusat Penelitian
Surfaktan dan Bioenergi. hlm 113118.
Comstock JP. 2002. Hidraulic and chemical
signaling in the control of stomatal
conductance and transpiration [Short
papers] . Exp Bot 537: 195-200.
Delauney AJ, Verma DPS. 1993. Proline
biosinthesis and osmoregulation in
plants. The Plant J 4: 215-223.
Dubrovsky JG, Go’mez-lomeli LF. 2003.
Water defisit accelerates determinate
developmental program of primary
root and does not affect lateral root
initiation in a sonoran desert cactus
(Pachycereus pringlei, cactaceae).
Am J Bot 90: 823-831.
7
Efendi R. 2009. Tanggap genotype jagung
toleran dan peka terhadap cekaman
kekeringan
pada
fase
perkecambahan. Prosiding Seminar
Nasional Serealia.
Fitranty N, Nurlimala F, Santoso D, Minarsih
H. 2003. Efektivitas Agrobacterium
mentransfer gen P5CS ke dalam
kalus tebu klon PS 851. Menara
Perkebunan 71: 16-27.
Fukai S, Coeper M. 1995. Development of
drought resistant cultivars using
physio- morphological traits in rice.
Field Crops Res 40: 67-86.
Gardner FP, Pearce RB, Mitchell RL. 1991.
Fisiologi
Tanaman
Budidaya.
Herawati
Susilo
(Penerjemah).
Jakarta:
Universitas
Indonesia.
Terjemahan dari: Physiology of
Crop Plants.
Hamim. 2004. Underlying drought stress
effect on plant: inhibition of
photosynthesis. Hayati 11: 164-169.
Hartati RS, Sudarsono. 2010. Pewarisan sifat
hermaprodit pada jarak pagar. Info
Tek Perkebunan 2: 19.
Iturbe-Ormaetxe I, Escuredo PR, Arrese-Igor
C, Becana M. 1998. Oxidative
damage in pea plant exposed to
water deficit or paraquat. Plant
Physiol 132: 173-181.
Kandowangko NY, Suryatmana G, Nurlaeny
N, Simanungkalit RDM. 2009.
Proline and abscisic acid content in
droughted corn plant inoculated with
Azospirillum sp. and arbuscular
mycorrhizae fungi. Hayati 16: 1520.
Khaerana, Ghulamahdi M, Purwakusumah
ED. 2008. Pengaruh cekaman
kekeringan dan umur panen terhadap
pertumbuhan
dan
kandungan
xanthorizol temulawak (Curcuma
xanthoriza roxb.). Bul Agron 36:
241-247.
Lakitan B. 2000. Dasar-Dasar Fisiologi
Tumbuhan. Jakarta: Raja Grapindo
Persada.
Leegood CPJL. 2001. Plant Biochemistry
And Molecular Biology. Second
edition. John Wiley and Sons.
Marjorie J, Raymond, Smirnop N. 2002.
Proline metabolism and transport in
maize seedlings at low water
potential. Ann Bot 89: 813-823.
Mc Kersie DB, Leshem YY. 1994. Stress and
Stress Coping in Cultivated Plants.
Netherlands: Kluwer Academic
Publisher.
Mitra J. 2001. Genetics and genetic
improvement of drought resistance
in crop plants. Current Sci 80: 758762.
Mulyani A, Agus F, Allelorung D. 2006.
Potensi Sumber Daya Lahan untuk
Pengembangan
Jarak
Pagar
(Jatropha curcas L.) di Indonesia.
Bogor: Pusat Penelitian dan
Pengembangan Perkebunan.
Neumann PM. 2008. Coping mechanisms for
crop plants in drought-prone
environments. Ann Bot 101: 901907.
Openshaw K. 2000. A review of Jatropha
curcas: an oil plant of unfulfilled
promise. Biomass Bioenerg 19: 115.
Parwata IGMA, Indradewa D, Yudono P,
Kertonegoro
BD.
2010.
Pengelompokkan genotype jarak
pagar berdasarkan ketahanannya
terhadap kekeringan pada fase
pembibitan di lahan pasir pantai. J.
Agron Indones 38:156 – 162.
Pignocchi C, Fletcher JM, Wilkinson JE,
Barnes JD, Foyer CH. 2003. The
function of ascorbate oxidase in
tobacco. Plant Physiol 132:1631–
1641.
Prawitasari T et al. 2006. Jarak Pagar
Tanaman Penghasil Biodiesel. Seri
Agribisnis. Bogor: PT. Penebar
Swadaya.
Reiss C. 1993. Part 1; plant biochemistry,
determination of ascorbic acid
content of cabbage. Experiment in
Plant Physiology. New Jersey:
Benjamin Cummings.
Salisbury FB, Ross CW. 1995. Fisiologi
Tumbuhan. Jilid ke-3. Lukman DR,
Sumaryono, penerjemah; Niksolihin
S,
editor.
Bandung:
ITB.
Terjemahan dari: Plant Physiology.
Savin R, Nicolas ME. 1996. Effect of short
periods of drought and high
temperature on grain growth and
starch accumulation of two malting
barley cultivars. Aust J Plant Physiol
23: 201-210.
Simpson DJ. 2001. Proteolytic degradation of
cereal prolamins – the problem with
proline. J Plant Sci 161: 825-838.
Schwanz P and Polle A. 2001. Differential
stress responses of antioxidative
system to drought in pendunculate
8
oak (Quercus robur) and maritime
pine (Pinus pinaster) grown under
high CO2 concentrations. J Exp Bot
52: 133-143.
Sodikin H. 2009. Aktivitas superoksida
dismutase, askorbat peroksidase dan
akumulasi asam askorbat akibat
cekaman kekeringan dan herbisida
paraquat pada kedelai budidaya dan
kedelai liar [skripsi]. Bogor:
Departemen
Biologi,
Institut
Pertanian Bogor.
Tuasamu Y. 2009. Toleransi hotong (Setaria
italica L. Beauv) pada berbagai
cekaman kekeringan: pendekatan
anatomi dan fisiologi [tesis]. Bogor:
Sekolah
Pascasarjana,
Institut
Pertanian Bogor.
Voetberg GS, Sharp RE. 1991. Growth of the
maize primary root at low water
potentials. III. Role of increase
proline deposition in osmotic
adjustment. Plant Physiol 96: 11251130.
Wu Y, Cosgrove DJ. 2000. Adaptation of
root to low water potentials by
changes in cell wall extensibility and
cell wall proteins. J Exp Bot
51:1543-1553.
www.dompukab.go.id [25 Agustus 2012]
Yu SM. 1999. Cellular and genetic responses
of plants to sugar starvation. Plant
Physiol 121:687-693.
RESPON FISIOLOGIS JARAK PAGAR (Jatropha curcas)
ANDROMONOECIOUS PADA PERLAKUAN CEKAMAN
KEKERINGAN
NANDA DANISWARA AZMI
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
ii
ABSTRAK
NANDA DANISWARA AZMI. Respon Fisiologis Jarak Pagar (Jatropha curcas)
Andromonoecious pada Perlakuan Cekaman Kekeringan. Dibimbing oleh TRIADIATI dan
SULISTIJORINI.
Tanaman jarak pagar (Jatropha curcas) umumnya merupakan tanaman monoecious dan
dapat berkembang baik di lahan kritis di wilayah Indonesia Timur, salah satunya di Kabupaten
Dompu. Tanaman jarak pagar andromonoecious masih jarang ditemukan. Salah satu faktor
penekan pertumbuhan dan perkembangan tanaman adalah kondisi kekeringan. Respon fisiologi
jarak pagar andromonoecious dari tiga tanaman induk yang mengalami cekaman kekeringan
dianalisis berdasarkan kandungan prolin dan asam askorbat. Rancangan percobaan yang digunakan
ialah rancangan acak lengkap faktorial. Tanaman jarak pagar andromonoecious yang diberi
perlakuan hari cekaman kekeringan memberikan respon fisiologis yang berbeda-beda. Tanaman
jarak pagar andromonoecious induk 5 memiliki respon yang lebih baik dan lebih toleran terhadap
kekeringan daripada tanaman jarak pagar andromonoecious induk 1 dan 6. Tanaman induk 5
dapat bertahan hidup dengan cara meningkatkan jumlah daun dan kandungan prolin hingga hari
ke-15 serta kandungan asam askorbat hingga hari ke-12 cekaman kekeringan. Selain itu,
tanaman induk 5 juga meningkatkan jumlah akar lateral di hari ke-3 dan panjang akar primer di
hari ke-9 cekaman kekeringan.
Kata kunci: respon fisiologis, jarak pagar (Jatropha curcas), andromonoecious, cekaman
kekeringan
ABSTRACT
NANDA DANISWARA AZMI. Physiological Response of Andromonoecious Physicnut
(Jatropha curcas) at Drought Stress. Under supervised by TRIADIATI and SULISTIJORINI.
Physicnut (Jatropha curcas) is generally a monoecious plant and can grow well on
degraded land in eastern Indonesia, for example in Dompu. While, andromonoecious physicnut
still rare. One factor suppressing plant growth and development throughout is drought condition.
Physiological response andromonoecious physicnut of three parent plants experiencing drought
stress was analyzed based on content of proline and ascorbic acid. Experimental design was used
completely randomized factorial design. Andromonoecious physicnut which given drough stress
treatment has different physiological responses. Andromonoecious physicnut parent plant number
5 has better response and more tolerant of drought than those of parent plant number 1 and 6.
Parent plant number 5 can survive by increasing the number of leaves and proline content until the
15th day, and ascorbic acid content until 12th day of drought stress. In addition, parent plant
number 5 also increasing number of lateral roots in 3th day and extending primary root in 9th day of
drought stress.
Keyword: physiological response, physicnut (Jatropha curcas), andromonoecious, drought stress
iii
RESPON FISIOLOGIS JARAK PAGAR (Jatropha curcas)
ANDROMONOECIOUS PADA PERLAKUAN CEKAMAN
KEKERINGAN
NANDA DANISWARA AZMI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Biologi
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
iv
Judul
Nama
NRP
: Respon
Fisiologis
Jarak
Pagar
(Jatropha
Andromonoecious pada Perlakuan Cekaman Kekeringan
: Nanda Daniswara Azmi
: G34070111
curcas)
Disetujui
Pembimbing I,
Pembimbing I,
Dr. Triadiati, M. Si
NIP 19600224 198603 2 001
Dr. Ir. Sulistijorini, M. Si
NIP 19630920 198903 2 001
Diketahui
Ketua Departemen Biologi
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Dr. Ir. Ence Darmo Jaya Supena, M.Si
NIP 19641002 198903 1 002
Tanggal Lulus:
v
PRAKATA
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat, nikmat, dan karunia-Nya sehingga penulis
dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Desember 2010
sampai April 2012 dengan judul Respon Fisiologis Jarak Pagar (Jatropha curcas)
Andromonoecious pada Perlakuan Cekaman Kekeringan.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada berbagai pihak yang telah membantu
dalam penelitian dan penyelesaian penulisan karya ilmiah ini antara lain ibu Dr. Triadiati, M.Si
dan Ibu Dr. Ir. Sulistijorini, M.Si atas bimbingan, arahan dan masukannya selama ini, ibu Dra.
Taruni, M.Si selaku penguji karya ilmiah penulis atas koreksi dan saran yang telah diberikan
kepada penulis. Ucapan terima kasih juga penulis tujukan kepada Ibu Dasumiyati, Kak Arif
Pambudi, Kak Andik, Mbak Rina, Ibu Vio, Faisal K, Eko Prabowo, Siti Komariyah, Yuni dan Lili
yang telah membantu penulis selama di Laboratorium Penelitian Fisiologi Tumbuhan.
Penghargaan penulis berikan kepada Bapak dan Ibu Jajat yang telah membantu menjaga tanaman
penelitian penulis di lahan penelitian Cikabayan milik University Farm, Bapak Rusna, Bapak
Tisna dan Ibu Retno yang telah membantu dalam penyediaan bahan di dalam rumah kaca
Departemen Biologi dan dalam peminjaman alat di Laboratorium Terpadu Biologi IPB. Tidak lupa
pula kepada teman-teman Biologi angkatan 44 atas kebersamaannya selama empat tahun terakhir
ini, teman-teman Cunai’s group (kokom, niswa, yuni, ifit, age, fina, risma, rodhiah) dan Serum G
IPB atas nasihat, penjagaan, dan ukhuwah yang telah terjalin, dan teman-teman Kosan Marhamah
(Mila, Mbak Dini, Mbak Isnia, Mbak Fitri, Istiqomah, Karimah, Mbak Dya, Kak Irma, Kak Endju,
Mbak Caca, Mbak Ayes, Dina) atas kegembiraan dan persaudaraan yang telah dihadirkan selama
tinggal se-atap. Terima kasih yang tak terungkapkan untuk kedua orang tua penulis, Muchson
Ischak dan Ni’azah atas do’a, kasih sayang, nasihat, dukungan, dan pengorbanan yang telah di
berikan. Terimakasih juga untuk kedua adikku Silmi dan Qowwam, serta Adik-adik 47 (Hana,
Puji, Zurika, Mia, Debi, dan Asty) yang menjadi motivasi tersendiri bagi penulis untuk selalu
menjadi contoh yang baik.
Penulis menyadari bahwa karya ilmiah ini masih jauh dari sempurna, namun penulis
berharap semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi ilmu pengetahuan selanjutnya.
Bogor, September 2012
Nanda Daniswara Azmi
vi
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 20 April 1989 di Jakarta dari pasangan Bapak Muchson
Ischak dengan Ibu Ni’azah. Penulis merupakan putri pertama dari tiga bersaudara. Saat ini, penulis
tinggal bersama orang tua dan kedua adiknya di Jl. Borneo II Blok N 36 no 69 RT 02/RW 32
Taman Wisma Asri, Bekasi Utara. Tahun 2007 penulis lulus dari SMA Muhammadiyah 9 Bekasi
dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa
Baru (SPMB) dengan mayor Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Selama kuliah di IPB, penulis pernah menjadi asisten praktikum pada mata kuliah
Fisiologi Tumbuhan (tahun 2011-2012) dan Pendidikan Agama Islam (tahun 2011). Penulis juga
aktif berorganisasi dan berpartisipasi dalam beberapa kegiatan, yaitu menjadi koordinator infokom
Mushola Asrama TPB IPB Rusunawa, sekertaris divisi Relasi SERUM-G 2008/2009, sekertaris
divisi Public Relation SERUM-G 2009/2010, ketua divisi konsumsi kepanitian G-Force 45 (2009),
anggota divisi Scientist Guardian G-Force 46 (2010), sekertaris divisi PDD SALAM ISC 2011,
dan anggota Rohis Biologi 44. Selain itu, penulis pernah menjadi staf pengajar Biologi di
Bimbingan Belajar EXPERT. Penulis juga memiliki pengalaman praktik lapang dalam proses
pengolahan susu menjadi yoghurt di Unit Peternakan Darul Fallah, Ciampea-Bogor.
vii
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI ................................................................................................................................... vii
DAFTAR TABEL ..........................................................................................................................viii
PENDAHULUAN............................................................................................................................. 1
Latar Belakang .............................................................................................................................. 1
Tujuan ........................................................................................................................................... 1
BAHAN DAN METODE ................................................................................................................. 2
Waktu dan Tempat ........................................................................................................................ 2
Bahan dan Alat ............................................................................................................................. 2
Metode .......................................................................................................................................... 2
Penanaman dan perawatan tanaman ......................................................................................... 2
Perlakuan cekaman kekeringan ................................................................................................ 2
Analisis prolin .......................................................................................................................... 2
Analisis asam askorbat (ASA) .................................................................................................. 2
Rancangan percobaan ............................................................................................................... 3
HASIL ............................................................................................................................................... 3
PEMBAHASAN ............................................................................................................................... 4
SIMPULAN DAN SARAN .............................................................................................................. 6
Simpulan ....................................................................................................................................... 6
Saran ............................................................................................................................................. 6
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................................... 6
viii
DAFTAR TABEL
Halaman
1.
Jumlah daun, kandungan prolin dan asam askorbat (ASA) pada perlakuan hari cekaman
kekeringan dan perlakuan induk tanaman jarak pagar. ....................................................... 3
2.
Jumlah akar lateral dan panjang akar primer pada perlakuan hari cekaman kekeringan dan
perlakuan induk tanaman jarak pagar. ................................................................................ 4
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tanaman jarak pagar (Jatropha
curcas) biasanya dijadikan sebagai tanaman
pembatas
pagar
dan
masih
jarang
dibudidayakan secara khusus. Tanaman jarak
pagar dapat beradaptasi pada lahan ataupun
agroklimat di Indonesia. Tanaman ini dapat
tumbuh pada kisaran curah hujan 200 mm
hingga kondisi basah tertinggi 2000 mm per
tahun (Openshaw 2000). Ketinggian tempat
tumbuh tanaman jarak pagar maksimal
hingga 700 m dpl dan kelembaban relatif
sekitar 75% (Behera et al. 2010). Tanaman
ini tahan kering dan toleran pada lingkungan
yang kritis (Parwata et al. 2010).
Wilayah Indonesia memiliki lahan
kritis mencapai 2,6 juta hektar dengan
kondisi tanah yang tandus dan kering
(Capstick 2007), antara lain di wilayah
Kabupaten Dompu, Nusa Tenggara Barat.
Kabupaten ini sebagian besar berada pada
ketinggian 100-500 m dpl dan memiliki iklim
yang sedang hingga sangat kering
(www.dompukab.go.id).
Pengembangan komoditas jarak
pagar paling sesuai untuk lahan marginal atau
lahan kritis di Indonesia. Wilayah yang sesuai
adalah wilayah Indonesia Timur, dengan
curah hujan skitar 200-1500 mm per tahun
(Prawitasari et al. 2006). Jarak pagar dapat
tumbuh dimana saja dengan cepat dan kuat,
baik itu di dataran rendah yang beriklim
basah maupun sedang dan juga pada lahan
yang tandus dan berbatu. Kondisi tanah
bukan menjadi faktor pembatas, tetapi jarak
pagar 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).
Jarak
pagar
pada
umumnya
merupakan tanaman monoecious, artinya
bunga jantan dan bunga betina berada pada
satu tanaman yang sama. Berdasarkan alat
kelamin pada bunga, terdapat dua tipe
tanaman
yaitu
tanaman
monoecious
(uniseksual) dan andromonoecious. Tanaman
monoecious atau uniseksual menghasilkan
bunga jantan dan bunga betina yang terpisah,
sedangkan
tanaman
andromonoecious
menghasilkan bunga jantan dan bunga
hermaprodit. Bunga hermaprodit adalah
bunga dengan alat kelamin jantan dan betina
berada pada satu bunga (Asbani 2009).
Hadirnya bunga hermaprodit ini diduga
merupakan interaksi faktor genetik dengan
lingkungan. Dugaan ini diperkuat dengan
hasil observasi yang dilakukan selama satu
tahun (2007-2008) pada sejumlah genotipe
jarak pagar di Kebun Percobaan Pakuwon,
Sukabumi. Di sisi lain, tanaman jarak pagar
yang berbunga hermaprodit ini masih jarang
ditemukan (Hartati dan Sudarsono 2010).
Kondisi kekeringan pada tanaman
merupakan salah satu faktor yang dapat
menekan pertumbuhan dan perkembangan
tanaman (Schwanz dan Polle 2001).
Kekeringan yang terjadi berkelanjutan akan
menyebabkan fase generatif terganggu,
terjadinya senesens dan bahkan kematian
(Neumann 2008). Respon morfologi terhadap
cekaman kekeringan diantaranya yaitu
memperbaiki serapan air dengan cara
meningkatkan kedalaman akar, mengurangi
hilangnya air dengan mengurangi jerapan
panas melalui permukaan daun yang semakin
kecil, penggulungan daun, pelipatan atau
menggugurkan daun (Fukai dan Coeper
1995). Tanaman dapat menggunakan lebih
dari satu mekanisme untuk tahan cekaman
kekeringan (Mitra 2001). Mekanisme tersebut
diantaranya terjadi akumulasi prolin pada
daun (Kandowangko et al. 2009), adanya
pembentukan asam askorbat (ASA) (Sodikin
2009), serta pembentukan formasi akar yang
dalam dan percabangan akar yang banyak
(Dubrovsky dan Go’mez-lomeli 2003).
Informasi tentang jarak pagar
monoecious sudah banyak di masyarakat.
Sedangkan informasi tentang jarak pagar
andromonoecious masih sedikit dan jarang
ditemukan.
Informasi
tentang respon
fisiologis
tanaman
jarak
pagar
andromonoecious yang tumbuh pada kondisi
kekeringan atau yang terkena cekaman
kekeringan belum diketahui.
Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui respon fisiologis tanaman jarak
pagar andromonoecious yang diberi cekaman
kekeringan.
2
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan mulai dari
akhir bulan Desember 2010 sampai April
2012. Penanaman,
pemeliharaan dan
pemberian perlakuan cekaman kekeringan
bertempat di Lahan Penelitian University
Farm dan rumah kaca Departemen Biologi.
Analisis kandungan prolin dan asam askorbat
dilakukan di Laboratorium Penelitian
Fisiologi Tumbuhan Departemen Biologi,
FMIPA, Institut Pertanian Bogor.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan adalah benih
tanaman jarak pagar andromonoecious aksesi
Dompu (no. koleksi 1,5, dan 6), tanah, pupuk
NPK, asam metafosforik 5%, dichlorophenolindophenol (DCIP), larutan ASA murni, asam
sulfosalisilat 3%, asam asetat glasial, asam
ortofosforik, ninhidrin, larutan toluene,
aquades, koran atau kertas bekas, plastik klip
(besar dan kecil), alumunium foil, dan kertas
saring.
Peralatan yang digunakan adalah kamera
digital, meteran, jangka sorong, gunting,
gelas piala, pisau, pinset, pipet, penangas air,
oven, botol penyimpan larutan, erlenmeyer,
gelas ukur, buret dan penyangganya, batang
pengaduk, sudip.
Metode
Penanaman
dan
perawatan
tanaman. Biji jarak yang berasal dari bunga
hermaprodit tanaman induk jarak pagar
andromonoecious 1, 5, dan 6 ditanam pada
polibag ukuran 60 cm x 60 cm dengan 12
ulangan disetiap induk. Sehingga total
seluruh tanaman yang dirawat adalah 36
tanaman. Biji-biji yang telah ditanam tersebut
dirawat hingga berumur tujuh bulan di lahan
penelitian University Farm. Setelah itu,
dilakukan penyetekan dengan menggunakan
stek batang pada setiap tanaman (satu batang)
dan dipelihara sampai berumur delapan
minggu di rumah kaca. Proses perawatan
tanaman meliputi pemupukan, penyiangan
gulma, dan penyiraman sampai tanaman siap
diberi perlakuan cekaman kekeringan.
Perlakuan cekaman kekeringan.
Perlakuan cekaman kekeringan diberikan
dalam jangka waktu yang berbeda yaitu 0, 3,
6, 9, 12, dan 15 hari dengan penyiraman
terakhir dilakukan pada hari ke-0. Pada setiap
jangka waktu tersebut, tanaman jarak pagar
andromonoecious yang telah diberi cekaman
kekeringan diambil sebanyak dua ulangan
tanaman pada setiap induk dan diambil data
jumlah daun. Kemudian, tanaman-tanaman
yang sudah diambil data jumlah daunnya
dicabut dari polibag dan diambil data jumlah
akar lateral dan panjang akar primernya.
Salah satu ciri tanaman jarak pagar
andromonoecious
dapat
dilihat
dari
percabangannya yaitu memiliki percabangan
dari batang utama ≥4 cabang dengan sudut
cabang ≥450. Pada stek batang juga diberikan
perlakuan hari cekaman kekeringan yang
sama sesuai dengan cekaman kekeringan
yang diberikan pada saat batang tersebut
belum distek atau masih menyatu dengan
tanaman induk saat berada di lahan
penelitian. Kemudian, dari stek batang ini
diambil beberapa helai daun sesuai dengan
jangka waktu perlakuan hari kekeringan
untuk dilakukan analisis kandungan prolin
dan asam askorbat (ASA). Daun yang
diambil adalah daun yang sudah lebar penuh
dan biasanya berada di urutan ketiga atau
keempat dari pucuk batang.
Analisis prolin. Kandungan prolin
dianalisis berdasarkan metode Bates (1973)
dengan menggunakan spektrofotometer UVVIS. Sampel daun jarak pagar sebanyak 0,5
gram digerus, kemudian ditambahkan 10 ml
larutan asam sulfosalisilat 3% dan disaring
menggunakan kertas saring. Filtrat sampel
sebanyak 2 ml direaksikan dengan 2 ml asam
ninhidrin dan 2 ml asam asetat glasial dalam
tabung uji selama satu jam pada suhu 1000C.
Setelah dipanaskan, campuran tersebut
didinginkan dalam bak es. Pada ekstraksi
yang sudah dingin, ditambahkan 4 ml toluene
dan di kocok menggunakan stirrer selama 1520 detik. Kandungan prolin diukur
menggunakan spektrofotometer UV-VIS
dengan panjang gelombang 520 nm. Asam
ninhidrin dapat dibuat dengan melarutkan
1,25 g ninhidrin dalam 30 ml asam asetat
glasial 100% dan 20 ml asam ortofosforik
pada suhu 600-800C. Setelah larut dan dingin,
asam ninhidrin disimpan selama 24 jam pada
suhu 40C agar stabil
Analisis asam askorbat (ASA).
Kandungan ASA dianalisis berdasarkan
metode yang dikembangkan Reiss (1993)
yang telah di modifikasi. Kandungan ASA
diukur dengan menggunakan metode titrasi.
Sampel daun jarak pagar sebanyak 0,5 gram
digerus dengan asam metafosforik 5%
kemudian difiltrasi menggunakan kertas
saring. Filtrat yang diperoleh kemudian
dititrasi
menggunakan
dichlorophenolindophenol (DCIP) 0,8 g/l. Bubuk DCIP
dapat dilarutkan dengan menggunakan
3
larutan NaOH 1 N sebanyak 2 ml/150 ml
larutan DCIP. Larutan ini harus segera
digunakan dalam jangka waktu kurang dari
seminggu dan disimpan pada suhu 40C.
Larutan DCIP yang digunakan untuk titrasi
distandarisasi dengan larutan ASA murni
dengan cara titrasi. Sebanyak 1 ml larutan
ASA murni (4 mg/l) dan 9 ml asam
metafosforik 5%. Titrasi dihentikan saat
terjadi perubahan warna menjadi merah
muda.
Rancangan percobaan. Rancangan
percobaan yang digunakan adalah metode
rancangan acak lengkap dua faktor. Induk
tanaman (induk 1, 5, 6) sebagai faktor
pertama dan hari cekaman kekeringan (0, 3,
6, 9, 12, 15 hari) sebagai faktor kedua.
Analisis data menggunakan ANOVA dan uji
lanjut Duncan pada taraf α=5% dengan
software SAS 9.1.
HASIL
Pada pengamatan parameter jumlah
daun dan kandungan prolin (Tabel 1)
menunjukkan hasil yang tidak berbeda nyata
(p>0,05).
Tanaman
jarak
pagar
andromonoecious induk 1 cenderung
menghasilkan jumlah daun terbanyak pada
hari cekaman kekeringan ke-3 dan kandungan
prolin terbanyak pada hari cekaman
kekeringan ke-15. Tanaman jarak pagar
andromonoecious induk 5 cenderung
menghasilkan jumlah daun dan kandungan
prolin terbanyak pada hari cekaman
kekeringan yang sama yaitu hari ke-15.
Sedangkan
tanaman
jarak
pagar
andromonoecious induk 6 cenderung
menghasilkan jumlah daun terbanyak pada
hari cekaman kekeringan ke-9 dan kandungan
prolin terbanyak pada hari cekaman
kekeringan ke-12.
Kandungan
ASA
(Tabel
1)
menunjukkan hasil yang berbeda nyata
(p≤0,05). Kandungan ASA terbanyak yang
dihasilkan oleh tanaman jarak pagar
andromonoecious induk 5 pada hari cekaman
kekeringan ke-12. Sedangkan kandungan
ASA terbanyak yang dihasilkan tanaman
jarak pagar andromonoecious induk 1 pada
hari ke-3 dan induk 6 pada hari ke-0.
Tabel 1 Jumlah daun, kandungan prolin dan asam askorbat (ASA) pada perlakuan hari cekaman
kekeringan dan perlakuan induk tanaman jarak pagar.
Parameter
Jumlah Daun
(lembar)
Kandungan Prolin
(µmol/g sampel)
Kandungan ASA
(mg /100 g Sampel)
Perlakuan Hari
Kekeringan
0
3
6
9
12
15
0
3
6
9
12
15
0
3
6
9
12
15
1
148abcd
184abc
143abcd
158abcd
164abcd
89cd
1,7ab
1,2b
1,8ab
1,2b
1,6ab
2,3a
285,1abc
293,2ab
277,9abcd
247,4bcd
279,5abcd
238,3bcd
Perlakuan Induk
5
148abcd
104bcd
132abcd
183abc
135abcd
206a
1,1b
0,9b
1,4b
1,1b
1,2b
1,8ab
239,9bcd
258,4bcd
193,4cd
237,5bcd
321,1ab
296,5ab
6
106bcd
75d
146abcd
192ab
160abcd
160abcd
1,4ab
1,2b
1,8ab
1,5ab
1,8ab
1,3b
353,6a
260bcd
257,8bcd
190,1d
261,9bcd
305,5ab
Keterangan: Angka-angka dengan diikuti huruf yang sama pada kolom yang sama memiliki arti
tidak berbeda nyata berdasarkan Uji Duncan pada taraf nyata 5%.
4
Tabel 2 Jumlah akar lateral dan panjang akar primer pada perlakuan hari cekaman kekeringan dan
perlakuan induk tanaman jarak pagar.
Parameter
Jumlah Akar
Lateral (buah)
Panjang Akar
Primer (cm)
Perlakuan Hari
Kekeringan
0
3
6
9
12
15
0
3
6
9
12
15
1
27ab
36a
29ab
28ab
27ab
25ab
58cd
99,5ab
60,5bcd
81abcd
89,5abcd
76,5abcd
Perlakuan Induk
5
29ab
37a
27ab
36a
34a
30ab
63,5bcd
54cd
49,5d
90abc
53cd
76abcd
6
27ab
19b
32a
35a
34a
33a
52,5cd
57cd
55cd
106a
77,5abcd
79,5abcd
Keterangan: Angka-angka dengan diikuti huruf yang sama pada kolom yang sama memiliki arti
tidak berbeda nyata berdasarkan Uji Duncan pada taraf nyata 5%.
Jumlah akar lateral (Tabel 2)
menunjukkan hasil yang tidak berbeda nyata
(p>0,05).
Tanaman
jarak
pagar
andromonoecious induk 1 dan induk 5
cenderung memiliki jumlah akar lateral
terbanyak pada hari cekaman kekeringan ke3. Tanaman jarak pagar andromonoecious
induk 6 cenderung memiliki jumlah akar
lateral terbanyak pada hari cekaman
kekeringan ke-9.
Panjang akar primer (Tabel 2)
menunjukkan hasil yang berbeda nyata
(p≤0.05). Panjang akar primer terpanjang
dihasilkan oleh tanaman jarak pagar
andromonoecious induk 6 pada hari cekaman
kekeringan ke-9. Sedangkan pada tanaman
jarak pagar andromonoecious induk 1
panjang maksimal pada hari cekaman
kekeringan ke-3 dan induk 5 panjang
maksimal pada hari cekaman kekeringan ke9.
PEMBAHASAN
Respon
jumlah
daun
yang
ditunjukkan oleh tanaman jarak pagar
andromonoecious setelah diberikan perlakuan
hari cekaman kekeringan berbeda-beda
(Tabel
1).
Tanaman
jarak
pagar
andromonoecious
ini
cenderung
menggugurkan
daunnya
saat
terkena
cekaman kekeringan yang berat. Walaupun
demikian,
tanaman
induk
5
tetap
memperbanyak daunnya
sampai
hari
cekaman kekeringan ke-15.
Daun pada tanaman yang terkena
cekaman kekeringan dapat mengalami
kelayuan
dan
menggulung
sehingga
menghambat fotosintesis. Akibat lanjut dari
cekaman kekeringan adalah menurunnya laju
fotosintesis dan seringkali mengakibatkan
menurunnya akumulasi fotosintat (Savin dan
Nicolas 1996). Akumulasi fotosintat yang
terbatas atau terhenti mengakibatkan tanaman
berada pada tingkat kekurangan karbohidrat,
terpacunya degradasi lemak dan protein,
akumulasi asam amino, dan mengurangi
aktivitas enzim glikolisis. Pada tanaman yang
peka
terhadap
cekaman
kekeringan,
perubahan metabolisme tersebut akan
mempercepat kerusakan sel-sel bersifat tidak
dapat balik, sehingga mengakibatkan
kematian (Yu 1999). Tetapi bisa juga terjadi
perbedaan respon karena adanya genetik
tanaman, dimana perbedaan morfologi,
anatomi
dan
metabolisme
akan
menghasilkan respon yang berbeda terhadap
cekaman kekeringan (Hamim 2004).
Respon kandungan prolin yang
ditunjukkan
tanaman
jarak
pagar
andromonoecious tidak terlalu berbeda
(Tabel 1). Cekaman kekeringan yang
diberikan pada tanaman jarak pagar
andromonoecious cenderung mengakibatkan
terjadinya peningkatan kandungan prolin
hingga hari cekaman kekeringan ke-15.
Peningkatan prolin ini hanya terdapat pada
tanaman induk 1 dan 5 dari ketiga induk
tanaman jarak pagar andromonoeciuos yang
telah diberi cekaman kekeringan. Hal ini
sesuai dengan yang dinyatakan oleh Gardner
et al. (1991) bahwa dalam kondisi
kekurangan air yang sedang hingga parah,
konsentrasi asam amino prolin meningkat
dibandingkan asam amino lainnya.
5
Sel tumbuhan tertentu yang terpapar
kondisi lingkungan yang kurang cocok
seperti kekeringan, kadar garam, temperatur
rendah, dan naungan akan menghasilkan
prolin untuk menjaga keseimbangan osmotik
sel. Hal ini dilakukan untuk mengatur
tekanan osmotik pada kondisi cekaman
(osmotic adjustment) (Leegood 2001).
Tanaman
yang
mempunyai
tingkat
osmotikum lebih tinggi diduga lebih toleran
terhadap cekaman kekeringan dibanding
tanaman yang tingkat osmotikumnya lebih
rendah. Apabila terjadi penurunan kandungan
prolin, maka penurunan yang lebih sedikit
dianggap yang toleran (Delauney dan Verma
1993). Prolin merupakan asam amino bebas
yang disintesis tanaman dalam jaringan
floem, akar dan biji (Simpson 2001). Prolin
berperan besar sebagai osmoregulator,
sehingga produksi senyawa tersebut yang
berlebihan dapat menghasilkan peningkatan
toleransi terhadap cekaman kekeringan
tanaman (Marjorie et al. 2002). Bahan dasar
pembentukan prolin adalah nitrogen dan hasil
asimilat (Lakitan 2000). Hasil asimilat ini,
biasanya banyak terdapat pada hari cekaman
kekeringan terberat atau pada jangka waktu
kekeringan yang paling lama. Namun, pada
kondisi normal (tanaman tidak mengalami
cekaman kekeringan) konsentrasi prolin akan
selalu rendah (Khaerana et al. 2008). Oleh
sebab itu adanya akumulasi prolin dapat
menjadi indikator tanaman yang toleran
terhadap kekeringan dan salinitas tinggi
(Fitranty et al. 2003).
Respon kandungan asam askorbat
(ASA) tanaman jarak pagar andromonoecious
yang telah diberikan perlakuan hari cekaman
kekeringan menunjukkan hasil yang berbedabeda (Tabel 1). Cekaman kekeringan yang
diberikan pada tanaman jarak pagar
andromonoecious cenderung mengakibatkan
terjadinya penurunan kandungan ASA hingga
hari cekaman kekeringan ke-15. Hal ini
berbeda dengan yang terjadi pada tanaman
padi gogo, Echinochloa crusgalli. L., dan
caisim dimana kandungan ASA meningkat
saat terjadi cekaman kekeringan (Arifai
2009). Namun, diantara ketiga induk tanaman
jarak pagar andromonoecious, tanaman induk
5 memiliki respon kandungan ASA yang
lebih baik. Pada tanaman induk 5, kandungan
ASA mengalami peningkatan dari hari
cekaman ke-6 hingga hari cekaman ke-12,
walaupun kemudian terjadi penurunan
kembali di hari ke-15.
Perubahan lingkungan yang tidak
menguntungkan termasuk kekeringan pada
tumbuhan, dapat menyebabkan terbentuknya
senyawa oksidatif. Jika kondisi ini dibiarkan,
tumbuhan
akan
mengalami
cekaman
oksidatif. Pembentukan senyawa oksidatif
pada tumbuhan diawali dengan reduksi
oksigen pada membran sel kloroplas
membentuk superoksida (O2-). Jika hal ini
terjadi akan terbentuk spesies oksigen reaktif
(ROS) yang meliputi molekul-molekul
seperti: superoksida (O2-), singlet oksigen (O2), radikal hidroksil (OH-) dan hidrogen
peroksida (H2O2) (Blokhina et al. 2003).
Pembentukan ROS ini akan terus meningkat
ketika
kondisi
lingkungan
tidak
menguntungkan terus terjadi. Namun,
tanaman
memiliki
suatu
mekanisme
penyelamatan terhadap kondisi tersebut.
Salah satu mekanisme tersebut yaitu
mekanisme antioksidan non-enzimatik yang
menghasilkan senyawa-senyawa antioksidan
seperti asam askorbat (ASA), glutasi (GSH),
tokopherol,
flavonoid,
alkaloid
dan
karotenoid (Apel dan Hirt 2004).
Cekaman kekeringan pada tanaman
dapat menginduksi terjadinya akumulasi
ASA (Pignocchi et al. 2003). Peningkatan
ASA pada tanaman ini memiliki peran untuk
mereduksi radikal bebas yang terbentuk
akibat cekaman oksidatif (Mc Kersie dan
Leshem 1994). Antioksidan seperti ASA
akan mengalami peningkatan di kloroplas
pada kondisi kekeringan (Iturbe-Ormaetxe et
al. 1998). Kecenderungan adanya penurunan
kandungan ASA pada tanaman jarak pagar
andromonoecious ini bisa saja terjadi karena
adanya fungsi lain dari ASA yaitu sebagai
ko-faktor untuk violaxantin deoxidase pada
siklus xanthopyl. Proses ini memiliki peran
dalam perlindungan pelepasan penyerapan
cahaya dalam bentuk panas dan bisa diukur
sebagai nonphotochemical quenching dari
fluorosence klorofil (Ayhan 2000).
Panjang akar primer dan jumlah akar
lateral
pada
tanaman
jarak
pagar
andromonoecious menunjukkan hasil yang
berbeda-beda (Tabel 2). Namun, diantara
ketiga
induk
tanaman
jarak
pagar
andromonoecious, tanaman induk 5 memiliki
respon yang cukup baik. Tanaman induk 5
memiliki panjang akar primer (panjang
maksimal di hari ke-9) yang hampir seiring
dengan kandungan prolinnya (kandungan
maksimal di hari ke-15). Sedangkan jumlah
akar lateralnya terbentuk secara maksimal di
hari ke-3. Respon panjang akar primer ini
erat kaitannya juga dengan jumlah kandungan
prolin yang dihasilkan oleh tanaman saat
terkena cekaman kekeringan (Tabel 1).
6
Seperti yang terjadi pada tanaman jagung,
genotipe yang memiliki kandungan prolin
tinggi cenderung memiliki panjang akar yang
lebih panjang (Efendi 2009). Pada tanaman
hotong (Setaria italica L. Beauv),
perpanjangan akar berkorelasi positif dengan
akumulasi prolin (Tuasamu 2009).
Menurut Wu dan Cosgrove (2000)
pertumbuhan panjang akar yang intensif
merupakan penentu kemampuan tanaman
untuk beradaptasi pada kondisi cekaman
kekeringan.
Cekaman
kekeringan
menginduksi peningkatan akumulasi prolin
yang diduga mempengaruhi peningkatan
panjang akar pada aksesi tanaman hotong
dengan
adanya
sinyal
kimia
yang
dikendalikan oleh asam absisat (ABA)
(Comstock 2002). Hal ini terjadi karena
akumulasi prolin di daun akan ditranspor ke
bagian ujung akar terutama
zona
pemanjangan akar untuk merangsang
pertumbuhan akar sebagai respon awal ketika
terjadi defisit air (Voetberg dan Sharp 1991).
Zona pemanjangan akar terdapat dibelakang
zona meristem akar (Salisbury dan Ross
1995).
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Tanaman
jarak
pagar
andromonoecious induk 5 memiliki respon
yang lebih baik dan lebih toleran terhadap
kekeringan daripada tanaman jarak pagar
andromonoecious induk 1 dan 6. Tanaman
induk 5 dapat bertahan hidup dengan cara
meningkatkan jumlah daun dan kandungan
prolin hingga hari ke-15 serta kandungan
asam askorbat hingga hari ke-12 cekaman
kekeringan. Selain itu, tanaman induk 5 juga
meningkatkan jumlah akar lateral di hari ke-3
dan panjang akar primer di
hari ke-9
cekaman kekeringan.
Saran
Perlu dilakukan penelitian lebih
lanjut tentang perbedaan respon yang
diberikan tanaman jarak pagar hermaprodit
(induk 1, 5, dan 6) terhadap cekaman
kekeringan dengan waktu cekaman yang
lebih panjang. Perbedaan respon yang perlu
diamati yaitu antara respon yang ditunjukkan
tanaman yang dirawat di lahan terbuka
menggunakan naungan dengan tanaman yang
dirawat di dalam rumah kaca. Hal ini perlu
dilakukan agar diperoleh data yang lebih
akurat berkaitan dengan perbedaan nilai
respon yang dihasilkan.
DAFTAR PUSTAKA
Apel K, Hirt H. 2004. Reactive oxygen
species
metabolism,
oxydative
stress, and signal transduction. Plant
Biol 143: 391-396.
Arifai M. 2009. Respon anatomi daun dan
parameter fotosintesis tumbuhan
padi gogo, caisim, Echinochloa
crussgalli. L., dan bayam pada
berbagai
cekaman
kekeringan
[tesis]. Bogor: Sekolah Pasca
Sarjana, Institut Pertanian Bogor.
Asbani
N.
2009.
Jarak
pagar
andromonoecious.
Info
Tek
Perkebunan 1: 23.
Ayhan C. 2000. Catalytic oxidation of p-Cres
1 by ascorbate peroxidase. Archive
of Biochem Biophys 373: 175-181.
Bates LS. 1973. Rapid determination of free
proline for water-stress studies.
Plant and Soil 39: 205-207.
Behera SK, Srivastava P, Tripathi R, Singh
JP, Singh N. 2010. Evaluation of
plant performance of Jatropha
curcas L under different agropractices for optimizing biomass – a
case study. Biomass and Bioenergy
34: 30-41.
Blokhina O, Virolainen E, Fagerstedt. 2003.
Antioxidant, oxidative damage and
oxygen deprivation stress [review].
Ann Bot 91: 179-194.
Capstick R. 2007. Jatropha curcas “Hasil
Panen
Rakyat”.
Prosiding
konferensi nasional Pemanfaatan
Hasil Samping, Industri Biodiesel
dan
etanol,
Serta
Peluang
Pengembangan
Industri
Integratednya; Jakarta, 13 Mar
2007. Bogor: Pusat Penelitian
Surfaktan dan Bioenergi. hlm 113118.
Comstock JP. 2002. Hidraulic and chemical
signaling in the control of stomatal
conductance and transpiration [Short
papers] . Exp Bot 537: 195-200.
Delauney AJ, Verma DPS. 1993. Proline
biosinthesis and osmoregulation in
plants. The Plant J 4: 215-223.
Dubrovsky JG, Go’mez-lomeli LF. 2003.
Water defisit accelerates determinate
developmental program of primary
root and does not affect lateral root
initiation in a sonoran desert cactus
(Pachycereus pringlei, cactaceae).
Am J Bot 90: 823-831.
7
Efendi R. 2009. Tanggap genotype jagung
toleran dan peka terhadap cekaman
kekeringan
pada
fase
perkecambahan. Prosiding Seminar
Nasional Serealia.
Fitranty N, Nurlimala F, Santoso D, Minarsih
H. 2003. Efektivitas Agrobacterium
mentransfer gen P5CS ke dalam
kalus tebu klon PS 851. Menara
Perkebunan 71: 16-27.
Fukai S, Coeper M. 1995. Development of
drought resistant cultivars using
physio- morphological traits in rice.
Field Crops Res 40: 67-86.
Gardner FP, Pearce RB, Mitchell RL. 1991.
Fisiologi
Tanaman
Budidaya.
Herawati
Susilo
(Penerjemah).
Jakarta:
Universitas
Indonesia.
Terjemahan dari: Physiology of
Crop Plants.
Hamim. 2004. Underlying drought stress
effect on plant: inhibition of
photosynthesis. Hayati 11: 164-169.
Hartati RS, Sudarsono. 2010. Pewarisan sifat
hermaprodit pada jarak pagar. Info
Tek Perkebunan 2: 19.
Iturbe-Ormaetxe I, Escuredo PR, Arrese-Igor
C, Becana M. 1998. Oxidative
damage in pea plant exposed to
water deficit or paraquat. Plant
Physiol 132: 173-181.
Kandowangko NY, Suryatmana G, Nurlaeny
N, Simanungkalit RDM. 2009.
Proline and abscisic acid content in
droughted corn plant inoculated with
Azospirillum sp. and arbuscular
mycorrhizae fungi. Hayati 16: 1520.
Khaerana, Ghulamahdi M, Purwakusumah
ED. 2008. Pengaruh cekaman
kekeringan dan umur panen terhadap
pertumbuhan
dan
kandungan
xanthorizol temulawak (Curcuma
xanthoriza roxb.). Bul Agron 36:
241-247.
Lakitan B. 2000. Dasar-Dasar Fisiologi
Tumbuhan. Jakarta: Raja Grapindo
Persada.
Leegood CPJL. 2001. Plant Biochemistry
And Molecular Biology. Second
edition. John Wiley and Sons.
Marjorie J, Raymond, Smirnop N. 2002.
Proline metabolism and transport in
maize seedlings at low water
potential. Ann Bot 89: 813-823.
Mc Kersie DB, Leshem YY. 1994. Stress and
Stress Coping in Cultivated Plants.
Netherlands: Kluwer Academic
Publisher.
Mitra J. 2001. Genetics and genetic
improvement of drought resistance
in crop plants. Current Sci 80: 758762.
Mulyani A, Agus F, Allelorung D. 2006.
Potensi Sumber Daya Lahan untuk
Pengembangan
Jarak
Pagar
(Jatropha curcas L.) di Indonesia.
Bogor: Pusat Penelitian dan
Pengembangan Perkebunan.
Neumann PM. 2008. Coping mechanisms for
crop plants in drought-prone
environments. Ann Bot 101: 901907.
Openshaw K. 2000. A review of Jatropha
curcas: an oil plant of unfulfilled
promise. Biomass Bioenerg 19: 115.
Parwata IGMA, Indradewa D, Yudono P,
Kertonegoro
BD.
2010.
Pengelompokkan genotype jarak
pagar berdasarkan ketahanannya
terhadap kekeringan pada fase
pembibitan di lahan pasir pantai. J.
Agron Indones 38:156 – 162.
Pignocchi C, Fletcher JM, Wilkinson JE,
Barnes JD, Foyer CH. 2003. The
function of ascorbate oxidase in
tobacco. Plant Physiol 132:1631–
1641.
Prawitasari T et al. 2006. Jarak Pagar
Tanaman Penghasil Biodiesel. Seri
Agribisnis. Bogor: PT. Penebar
Swadaya.
Reiss C. 1993. Part 1; plant biochemistry,
determination of ascorbic acid
content of cabbage. Experiment in
Plant Physiology. New Jersey:
Benjamin Cummings.
Salisbury FB, Ross CW. 1995. Fisiologi
Tumbuhan. Jilid ke-3. Lukman DR,
Sumaryono, penerjemah; Niksolihin
S,
editor.
Bandung:
ITB.
Terjemahan dari: Plant Physiology.
Savin R, Nicolas ME. 1996. Effect of short
periods of drought and high
temperature on grain growth and
starch accumulation of two malting
barley cultivars. Aust J Plant Physiol
23: 201-210.
Simpson DJ. 2001. Proteolytic degradation of
cereal prolamins – the problem with
proline. J Plant Sci 161: 825-838.
Schwanz P and Polle A. 2001. Differential
stress responses of antioxidative
system to drought in pendunculate
8
oak (Quercus robur) and maritime
pine (Pinus pinaster) grown under
high CO2 concentrations. J Exp Bot
52: 133-143.
Sodikin H. 2009. Aktivitas superoksida
dismutase, askorbat peroksidase dan
akumulasi asam askorbat akibat
cekaman kekeringan dan herbisida
paraquat pada kedelai budidaya dan
kedelai liar [skripsi]. Bogor:
Departemen
Biologi,
Institut
Pertanian Bogor.
Tuasamu Y. 2009. Toleransi hotong (Setaria
italica L. Beauv) pada berbagai
cekaman kekeringan: pendekatan
anatomi dan fisiologi [tesis]. Bogor:
Sekolah
Pascasarjana,
Institut
Pertanian Bogor.
Voetberg GS, Sharp RE. 1991. Growth of the
maize primary root at low water
potentials. III. Role of increase
proline deposition in osmotic
adjustment. Plant Physiol 96: 11251130.
Wu Y, Cosgrove DJ. 2000. Adaptation of
root to low water potentials by
changes in cell wall extensibility and
cell wall proteins. J Exp Bot
51:1543-1553.
www.dompukab.go.id [25 Agustus 2012]
Yu SM. 1999. Cellular and genetic responses
of plants to sugar starvation. Plant
Physiol 121:687-693.