Peroksidasi Lipid pada Akar Padi (Oryza sativa L.) sebagai Respon Fisiologis terhadap Cekaman Aluminium.

1

PEROKSIDASI LIPID PADA AKAR PADI (Oryza sativa L.)
SEBAGAI RESPON FISIOLOGIS TERHADAP CEKAMAN ALUMINIUM

Oleh:

SRI ANINDA WULANSARI
G34102013

DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007

2

ABSTRAK
SRI ANINDA WULANSARI. Peroksidasi Lipid pada Akar Padi (Oryza sativa L.) sebagai
Respon Fisiologis terhadap Cekaman Aluminium. Dibimbing oleh MIFTAHUDIN dan UTUT

WIDYASTUTI SUHARSONO.
Aluminium (Al) merupakan faktor pembatas pertumbuhan tanaman pada tanah asam dengan
pH dibawah 4.5. Penghambatan pertumbuhan akar dan terjadinya peroksidasi pada lipid membran
sel merupakan salah satu respon tanaman terhadap keberadaan Al di rizhosfer. Dalam penelitian
ini dipelajari pengaruh keracunan Al terhadap pertumbuhan akar dan peroksidasi lipid pada akar
padi varietas IR64 dan Krowal. Akar padi varietas IR64 dan Krowal yang mendapat cekaman Al3+
(dalam bentuk AlCl3) 0, 15, 30, 45, dan 60 ppm selama 24 jam telah mengalami penghambatan
pertumbuhan akar pada konsentrasi Al 15 ppm. Akar yang mengalami penghambatan
pertumbuhan juga terlihat lebih tebal dan kerdil. Penghambatan pertumbuhan juga terjadi pada
akar samping.
Hasil analisis histokimia peroksidasi lipid menggunakan reagen Schiff’s untuk mendeteksi
peroksidasi lipid pada membran akar menunjukkan kompleks warna merah yang tidak berbeda
antara akar yang mendapat cekaman Al 0, 15, 30, dan 45 ppm pada kedua varietas. Hasil analisis
histokimia ini didukung oleh hasil analisis kuantitatif peroksidasi lipid menggunakan metode uji
Thiobarbituric Acid (TBA). Konsentrasi malondyaldehyde (MDA) sebagai produk akhir
peroksidasi lipid baru mengalami peningkatan secara signifikan pada konsentrasi cekaman Al 60
ppm mulai jam ke-12, dan terus meningkat sampai jam ke-48. Pada semua konsentrasi dan periode
cekaman Al, konsentrasi MDA pada varietas Krowal lebih rendah dari konsentrasi MDA pada
varietas IR64. Perbedaan respon tanaman terhadap Al pada penghambatan pertumbuhan akar dan
pola peroksidasi lipid menunjukkan bahwa pada padi, peroksidasi lipid tidak berhubungan

langsung dengan penghambatan pertumbuhan akar.

ABSTRACT
SRI ANINDA WULANSARI. Lipid Peroxidation in Rice Root (Oryza sativa L.) as
Physiological Response to Aluminum Stress. Supervised by MIFTAHUDIN and UTUT
WIDYASTUTI SUHARSONO.
Aluminum (Al) is a major growth-limiting factor for plants in acid soil. Inhibition of root
growth and lipid peroxidation formation of cell membrane are plant responses to Al toxicity in
rizhosfer. This paper reported Al toxicity effects on inhibition of root growth and lipid
peroxidation in rice root (Oryza sativa L.) var. IR64 and Krowal. Root growth inhibition occurred
on both varieties that were Al-stressed with 0, 15, 30, 45 and 60 ppm Al for 24 h starting at as low
as 15 ppm Al stress. The inhibited root showed thicker and stunted. The root inhibition also
occurred on lateral root.
The result of histochemical analysis, which was treated by Schiff’s reagent to detect membrane
lipid peroxidation showed that red complex formation was not significant among root treated with
0, 15, 30, and 45 ppm Al on both varieties. Quantitative analysis using Thiobarbituric Acid (TBA)
assay supported the histochemical result. Malondyaldehyde (MDA) concentration as the end
product of lipid peroxidation increased significantly at 60 ppm Al stress after 12 h, and continued
up to 48 h. In all Al concentration and periodes of stress, MDA concentration produced by Krowal
variety was lower than produced by IR64 variety. The different of plant responses to Al on

inhibition of root growth and lipid peroxidation pattern indicated that lipid peroxidation in rice
does not contribute directly to the inhibition of root growth.

3

PEROKSIDASI LIPID PADA AKAR PADI (Oryza sativa L.)
SEBAGAI RESPON FISIOLOGIS TERHADAP CEKAMAN ALUMINIUM

Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
Pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor

Oleh:
SRI ANINDA WULANSARI
G34102013

DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR
2007

4

Judul
Nama
NRP

: Peroksidasi Lipid pada Akar Padi (Oryza sativa L.) sebagai Respon
Fisiologis terhadap Cekaman Aluminium
: Sri Aninda Wulansari
: G34102013

Menyetujui,
Pembimbing I

Pembimbing II

Dr. Ir Miftahudin, M.Si

NIP 131851281

Dr. Ir. Utut Widyastuti Suharsono, M.Si
NIP131851279

Mengetahui,
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor

Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, M.Sc.
NIP 131473999

Tanggal Lulus :

5

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan
hidayah-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian ini dilaksanakan bulan
Januari 2006 sampai dengan April 2007 dengan judul Peroksidasi Lipid pada Akar Padi (Oryza

sativa) sebagai Respon Fisiologis terhadap Cekaman Aluminium.
Penulis menyampaikan penghargaan dan ucapan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah
membantu dalam penyelesaian karya ilmiah ini, terutama kepada Dr.Ir. Miftahudin, M.Si. dan
Dr. Ir. Utut Widayastuti Suharsono, M.Si. atas bimbingan, saran, ilmu, waktu dan curahan
perhatiannya selama penelitian, serta Dr. Ir. Aris Tri Wahyudi, M.Si selaku penguji yang telah
memberikan saran dan kritik. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Dra. Triadiati, M.Si
yang senantiasa memberikan arahan selama bekerja di laboratorium Biologi Terpadu; rekan
seperjuangan selama penelitian, Ina, Ela, Bu Dewi dan Mbak Vio; teman yang tiada henti
memberikan dukungan moril, Awi, Kha, Zuve, Mia, Ammay, Popi, Adit, Adel, Achie, Nearly,
Gaga, serta rekan-rekan Biologi angkatan 39 atas hangatnya persahabatan. Tak lupa juga kepada
Bahrelfi dan Mas Firdaus, terima kasih atas diskusi-diskusi yang menyenangkan.
Ungkapan terima kasih terbesar penulis sampaikan kepada Mama, Papa, Nenek, Adikku Selvi
serta seluruh keluarga tersayang atas cinta dan doa tulus tiada henti.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi kemajuan ilmu pengetahuan. Amin.
Bogor, Agustus 2007

Sri Aninda Wulansari

6

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Majalengka tanggal 10 Juni 1984 sebagai putri pertama dari dua
bersaudara dari pasangan Ucup Suparsa, S.Pd. dan Titin Supartini.
Tahun 2002 penulis lulus dari SMU Negeri 1 Jatiwangi dan pada tahun yang sama diterima di
Institut Pertanian Bogor melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB) pada Departemen
Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Semasa kuliah di Departemen Biologi FMIPA IPB, penulis pernah aktif dalam organisasi
intern biologi yaitu Himpunan Mahasiswa Biologi (HIMABIO) serta turut serta sebagai panitia
dalam berbagai kegiatan. Penulis pernah mengikuti International Symposium on Sustainable in
Agriculture of Asia 2006 (ISSAA ’06), kerjasama antara Institut Pertanian Bogor (IPB) dengan
Univesitas Ibaraki Jepang yang bertempat di kampus IPB Darmaga, Bogor, Indonesia. Penulis juga
aktif menjadi asisten mata kuliah Biologi Dasar tahun ajaran 2005-2006, mata kuliah Taksonomi
Tumbuhan Berpembuluh tahun 2004-2005 dan 2005-2006, mata kuliah Biologi Alga dan
Bryophyta tahun 2004-2005 dan 2005-2006, mata kuliah Fisiologi Tumbuhan tahun 2004-2005
dan 2005-2006, dan mata kuliah Botani Umum tahun 2004-2005 dan 2005-2006. Tahun 2005
penulis melaksanakan Praktik Lapangan di Unit Waste Water Treatment, PT Pindo Deli Pulp and
Paper Mills II, Karawang, Jawa Barat dengan topik Perbandingan Efektivitas NPK dengan Urea
dan SP35 sebagai Sumber Nutrisi Mikroorganisme Pengurai Limbah. Tahun 2006 penulis
mengikuti lomba Program Kreativitas Mahasiswa Penelitian (PKM-P) dan lolos seleksi tingkat
Direktorat Jenderal Perguruan Tinggi Nasional (DIKTI) dengan topik Kandungan dan Distribusi

Aluminium, Peroksidasi Lipid, dan Sekresi Asam Organik pada Akar Padi Gogo sebagai
Parameter Fisiologis terhadap Cekaman Aluminium.

7

DAFTAR ISI
Halaman

DAFTAR GAMBAR.................................................................................................................

viii

DAFTAR LAMPIRAN..............................................................................................................

viii

PENDAHULUAN.....................................................................................................................
Latar Belakang...............................................................................................................
Tujuan ............................................................................................................................

1
1
1

BAHAN DAN METODE .........................................................................................................
Bahan. ............................................................................................................................
Kultur Hara ....................................................................................................................
Analisis Root Regrowth .................................................................................................
Analisis Histokimia Peroksidasi Lipid...........................................................................
Analisis Kuantitatif Peroksidasi Lipid ...........................................................................
Analisis Data..................................................................................................................

2
2
2
2
2
2
3

HASIL ......................................................................................................................................
Morfologi Akar ..............................................................................................................
Analisis Root Regrowth .................................................................................................
Analisis Histokimia Peroksidasi Lipid...........................................................................
Analisis Kuantitatif Peroksidasi Lipid ...........................................................................

3
3
3
3
4

PEMBAHASAN.........................................................................................................................

5

SIMPULAN DAN SARAN........................................................................................................ 6
DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................................................

7

8

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Diagram proses peroksidasi lipid ........................................................................................ 1
2 Morfologi akar IR64 dan Krowal ........................................................................................

3

3 Rata-rata pertambahan panjang akar IR64 dan Krowal selama perlakuan Aluminium .......

3

4 Rata-rata Root regrowth IR64 dan Krowal..........................................................................

3

5 Pewarnaan histokimia akar IR64 dan Krowal pada perlakuan Al 0,15, 30, 45 dan 60 ppm.
............................................................................................................................................

4

6 Pewarnaan histokimia akar IR64 dan Krowal pada perlakuan Al 0 dan 60 ppm.................

4

7 Pewarnaan histokimia akar IR64 dan Krowal pada perlakuan Al 0, 6, 12, 24, dan 48 jam

4

8 Pewarnaan histokimia akar IR64 dan Krowal pada perlakuan Al 0 dan 48 jam. ................

4

9 Konsentrasi Malondialdehyde (MDA) akar IR64 dan Krowal pada perlakuan Al 0,15, 30,
45 dan 60 ppm .................................................................................................................... 5
10 Konsentrasi Malondialdehyde (MDA) perlakuan Al 0 dan 45 ppm pada kedelai varietas
Lumut dan padi varietas IR64 ............................................................................................

5

11 Konsentrasi Malondialdehyde (MDA) akar IR64 dan Krowal pada perlakuan Al 0, 6, 12,
24, dan 48 jam .....................................................................................................................

5

9

PENDAHULUAN
Latar belakang
Aluminium (Al) adalah faktor pembatas
utama pertumbuhan tanaman pada tanah asam
(pH di bawah 4.5). Al dapat berada dalam
berbagai bentuk bergantung pada pH rizhosfer. Pada pH di bawah 4.5, bentuk Al yang
dominan adalah Al(H2O)63+. Seiring dengan
meningkatnya pH, bentuk ini akan berubah
menjadi Al(OH)2+ dan Al(OH)2+. Al(H2O)63+
yang biasa disebut Al3+ dipercaya sebagai
bentuk yang paling beracun bagi tanaman
dibandingkan Al(OH)2+ dan Al(OH)2+ (Matsumoto 2000).
Situs utama keracunan dan akumulasi Al
adalah daerah meristem akar karena daerah ini
merupakan daerah perakaran yang paling
sensitif terhadap perubahan lingkungan dan
masih sangat aktif membelah. Targetnya
adalah senyawa pektin pada dinding sel,
permukaan luar membran plasma dan ligan
donor oksigen (seperti gugus karboksil dan
gugus fosfat dari Poly Unsaturated Fatty Acid
= PUFA) (Yamamoto et al. 2001). Interaksi
aluminium dengan ketiga target di atas dapat
memberikan efek yang berbeda-beda, yang
semuanya berdampak terhadap metabolisme
pada membran plasma. Pada dinding sel,
aluminium menggantikan posisi Ca2+ dalam
ikatan Ca-pektat yang menyebabkan dinding
sel kaku (Blamey 1993). Sedangkan terikatnya Al3+ dengan gugus fosfat pada
membran menyebabkan hilangnya permeabilitas membran sehingga membran mengalami kekakuan. Selain itu kanal Ca2+
terhalang oleh Al3+, sehingga pertukaran
kation terhambat. Hal ini akan menyebabkan
terjadinya perbedaan potensial yang cukup
tinggi antara di dalam dengan di luar sel.
Struktur membran yang kaku dan tidak
permeabel serta perbedaan potensial tersebut
dapat menyebabkan terjadinya retakan pada
membran sehingga sel mengalami kematian
(Yamamoto et al. 2001).
Ion Al3+ berinteraksi kuat dengan komponen membran plasma (Matsumoto 2000).
Ikatan Al3+ dengan lipid membran menyebabkan membran menjadi kaku yang
berdampak pada metabolisme yang terjadi di
membran plasma. Salah satu akibat dari
perubahan struktur dan fungsi membran ini
adalah terjadinya peroksidasi lipid (Yamamoto et al. 2001). Peroksidasi lipid merupakan suatu reaksi autooksidasi, dalam hal ini

lipid membran mengalami kelebihan oksigen
radikal bebas (superoksida). Interaksi
aluminium dengan protein dan lipid membran
dapat meningkatkan produksi Reactive
Oxygen Species (ROS) seperti O2- yang
berdampak pada peroksidasi lipid. Proses
peroksidasi lipid diawali dengan tahap
inisiasi. Pada tahap ini terjadi pemisahan atom
H oleh radikal bebas dari suatu grup metil (CH2-) dari PUFA. Reaksi ini menghasilkan
pembentukkan suatu karbon radikal bebas
(-*CH-) pada PUFA. Karbon radikal bebas ini
distabilkan melalui ikatan rangkap yang
menghasilkan diena terkonjugasi. Diena
adalah senyawa yang mempunyai ikatan
rangkap, yang bila letaknya berdekatan dapat
melakukan konjugasi. Bila diena terkonjugasi
bereaksi dengan O2, maka akan terbentuk
radikal peroksida lipid (ROO*). Tahap
selanjutnya adalah propagasi, dimana radikal
peroksida lipid dapat menghilangkan sebuah
atom H dari molekul lipid lain yang
berdekatan untuk membentuk radikal lipid
lain. Bila radikal lipid ini bereaksi lagi dengan
O2, maka reaksi peroksidasi lipid akan terus
berlanjut (Gambar 1). Peroksidasi lipid
sebagai akibat cekaman Al merupakan
penyebab langsung kematian sel (Yamamoto
et al. 2001).

Radikal
peroksil
Radikal
hidroksil

oksigen

Gambar 1 Tahapan proses
terjadinya
peroksidasi pada lipid membran.
Tingkat kerusakan pada sel akibat
peroksidasi lipid berbeda untuk tiap spesies,
bahkan tiap varietas dalam satu spesies.
Sejauh ini perbedaan tingkat peroksidasi lipid
antar varietas pada padi belum banyak
diketahui, termasuk padi lokal Indonesia. Oleh
karena itu, penelitian ini mengungkap pola
peroksidasi lipid pada padi sawah dan padi
gogo lokal Indonesia.
Tujuan
Penelitian ini bertujuan mempelajari
peroksidasi lipid pada akar tanaman padi yang

10

mendapat cekaman Al pada
konsentrasi dan periode cekaman.

berbagai

BAHAN DAN METODE
Bahan
Bahan tanaman yang digunakan dalam
penelitian ini adalah benih padi varietas IR64
(padi sawah) dan Krowal (padi lokal
Indonesia). Benih padi tersebut diperoleh dari
Balai Penelitian Biologi Molekuler dan
Sumber Daya Genetika (BALITBIOGEN)
Cimanggu Bogor.
Metode
Kultur hara. Benih padi disterilisasi
dengan natrium hipoklorit 0.5% (v/v) selama
15 menit kemudian dikecambahkan selama 48
jam. Kecambah padi yang seragam ditanam
pada saringan plastik yang mengambang di
atas larutan hara dengan komposisi 0.4 mM
CaCl2.2H2O, 0.25 mM MgSO4.6H2O, 0.65
mM K2SO4, 0.04 mM NH4NO3, 0.01 mM
NH4Cl (Miftahudin et al. 2002), pH 4.0.
Larutan hara tersebut diganti setiap hari.
Analisis Root Regrowth. Pengaruh
alumunium terhadap penghambatan panjang
akar dapat diukur menggunakan metode Root
Regrowth. Tanaman yang ditumbuhkan dalam
kultur hara selama 24 jam diberi perlakuan Al
(dalam bentuk AlCl3.6H2O) konsentrasi 0, 15,
30, 45, dan 60 ppm selama 24 jam. Kemudian
akar diukur panjangnya sebagai panjang awal
dan ditumbuhkan kembali pada larutan hara
tanpa aluminium. Setelah 48 jam akar diukur
kembali panjangnya sebagai panjang akhir.
Root Regrowth merupakan selisih panjang
akhir dikurangi panjang awal. Percobaan ini
dilakukan sebanyak tiga ulangan.
Analisis Histokimia Peroksidasi Lipid.
Pendeteksian terjadinya peroksidasi lipid
secara histokimia dilakukan mengikuti metode
Pompella et al. (1987). Tanaman yang
ditumbuhkan dalam kultur hara selama 48 jam
diberi perlakuan Al dengan konsentrasi 0, 15,
30, 45, dan 60 ppm selama 24 jam. Selain itu
pada seri percobaan lain kecambah padi
mendapatkan perlakuan 60 ppm Al pada
periode 0, 6, 12, 24, dan 48 jam. Kemudian
akar diwarnai dengan reagen Schiff’s (basic
Fuchsin 0.5% (w/v), K2S2O5 0.5% (w/v), HCl
10% (v/v)) selama 20 menit untuk mendeteksi
aldehid fungsional hasil peroksidasi lipid.
Kemudian akar dicuci dengan larutan sulfit
(K2S2O5 0.5% (w/v)) dalam 0.05 M HCl
selama 15-30 menit. Akar yang telah diwarnai
disimpan dalam larutan sulfit untuk mempertahankan warna, kemudian diamati dan
diambil gambarnya.

Analisis Kuantitatif Peroksidasi Lipid.
Metode Analisis kuantitatif peroksidasi lipid
merujuk pada Mihara et al. (1980) yang
dimodifikasi dalam jumlah tanaman, suhu dan
waktu inkubasi, serta kecepatan dan waktu
sentrifugasi. Tanaman mendapat perlakuan
kultur hara dan Al yang sama dengan analisis
histokimia. Akar yang telah dipotong 1.5 cm
dari ujungnya (masing-masing 80 tanaman
untuk tiap perlakuan atau setara dengan 200
gram), digerus menggunakan mortar dalam
0.5 ml larutan Trichloroacetic Acid (TCA)
0.1% (w/v) yang mengandung 1 mM
Butylated Hydroxytoluene (BHT) pada suhu
4oC. Homogenat tersebut kemudian ditambah
3 ml larutan H3PO4 2% (v/v) dan 1 ml TBA
0.6% (w/v) dalam TCA 20% (w/v). Campuran
tersebut diinkubasi pada suhu 100oC selama
30 menit, kemudian di-dinginkan sampai
mencapai suhu ruang. Setelah dingin,
campuran ditambah 4 ml n-butanol 100 %
(v/v) kemudian dikocok dengan kuat
menggunakan vortex. Fase butanol dan fase
larutan dipisahkan dengan sentrifugasi 4200
rpm selama 30 menit (Labofuge 400R).
Absorbansi kompleks TBA-MDA pada fase
butanol diukur dengan spektrofotometer pada
panjang gelombang (λ) 532 nm, sedangkan
untuk nilai absorban non spesifik diukur pada
λ 520 nm. Konsentrasi MDA sebagai produk
akhir peroksidasi lipid dapat dihitung dengan
mengurangi nilai absorban pada λ 532 nm
dengan nilai absorban pada λ 520 nm dengan
akar tanaman tanpa perlakuan Al digunakan
sebagai kontrol. Tingkat peroksidasi lipid
dicerminkan oleh konsentrasi MDA yang
terbentuk yang dapat dihitung menggunakan
rumus:
[MDA] = ( A / ε . d ) v
[MDA]

= Konsentrasi MDA yang
bentuk ( nmol)
A = Selisih nilai absorban
ε = Nilai ekstinsi MDA (155 mM-1
cm-1)
d = Lebar kuvet (cm)
v = Volume sampel (ml)

ter-

Percobaan
ulangan.

tiga

ini

dilakukan

sebanyak

Sebagai pembanding, analisis kuantitatif
peroksidasi lipid juga dilakukan pada akar
tanaman kedelai varietas Lumut yang sensitif
terhadap Al (masing-masing 20 tanaman
untuk tiap perlakuan atau setara dengan 200
gram) dengan konsentrasi cekaman Al 0 dan

11

Analisis Data. Data hasil percobaan
dianalisis dengan Analisis Sidik Ragam
berdasarkan percobaan faktorial yang disusun
berdasarkan rancangan acak kelompok (RAK)
dengan varietas tanaman sebagai faktor
pertama dan konsentrasi Al atau periode
cekaman sebagai faktor kedua dengan model
linear yang diuji adalah:
Yijk= μ + αi + βj + (αβ)ij + γk + εijk
= pengamatan pada konsentrasi Al
atau periode cekaman Al ke i,
varietas j dan ulangan ke k.
μ
= rataan umum
αi
= pengaruh konsentrasi Al atau
periode cekaman Al ke i
βj
= pengaruh varietas ke j
(αβ)ij = pengaruh konsentrasi Al atau
periode cekaman Al ke i pada
varietas ke j
γk
= kelompok ke k
= pengaruh acak pada konsentrasi Al
εijk
atau periode cekaman Al ke i,
varietas ke j, dan ulangan ke k.
Yijk

Root Regrowth
Akar padi IR64 dan Krowal yang
mendapat cekaman Al mengalami penghambatan pemanjangan akar bila dibandingkan dengan kontrol (konsentrasi Al 0
ppm) (Gambar 2). Penghambatan ini terus
meningkat seiring dengan peningkatan
konsentrasi Al yang diberikan (Gambar 3).

Pertambahan Panjang Akar
(cm)

45 ppm selama 24 jam, dan dilakukan satu
kali ulangan.

3,0
2,5
2,0
IR 64

1,5

Krowal

1,0
0,5
0,0
0

15

30

45

60

Konsentrasi Aluminium (ppm)

Gambar 3 Rata-rata pertambahan panjang akar
padi varietas IR64 dan Krowal
selama mendapat cekaman Al 0, 15,
30, 45, dan 60 ppm selama 24 jam.
Rata-rata dari tiga ulangan.

Setelah ditumbuhkan kembali dalam kultur
hara tanpa Al selama 48 jam, pemanjangan
akar mengalami recovery (pemulihan)
(Gambar 4).

HASIL
5
Root Regrowth (cm)

Morfologi Akar
Akar yang mendapat cekaman Al,
mengalami gangguan dalam beberapa proses
metabolisme selnya. Hal ini berdampak pada
penghambatan pembentukkan akar samping
pada akar padi IR64 dan Krowal. Selain
pemanjangan akar terhambat, akar juga
menjadi lebih tebal. Gejala ini mulai terlihat
pada konsentrasi Al 15 ppm (Gambar 2).

4
3

IR64

2

Krowal

1
0
0

15

30

45

60

Konsentrasi Aluminium (ppm)

Gambar 4 Rata-rata Root Regrowth pada padi
varietas IR64 dan Krowal setelah
ditumbuhkan kembali dalam kultur
hara tanpa Al selama 48 jam. Ratarata dari tiga ulangan.

Krowal
Al 0 15 30 45 60

IR64
0

15

30

45 60 ppm

Gambar 2 Morfologi akar padi varietas IR64
dan
Krowal setelah mendapat
cekaman Al 0, 15, 30, 45, dan 60 ppm
selama 24 jam.

Analisis Histokimia Peroksidasi Lipid
Hasil analisis histokimia dari peroksidasi
lipid menunjukkan intensitas warna akar yang
tidak berbeda antara akar yang mendapat
cekaman Al 15, 30, dan 45 ppm baik pada
padi varietas IR64 maupun Krowal.
Perbedaan intensitas warna baru terlihat pada
akar yang mendapat cekaman Al 60 ppm
(Gambar 5).

12

IR64

aldehid fungsional hasil peroksidasi lipid
semakin pekat (Gambar 7).

Krowal

Krowal

1 mm

1 mm

IR64

0

15 30 45 60

Gambar 5 Analisis histokimia peroksidasi lipid
pada akar padi varietas IR64 dan
Krowal setelah perlakuan Al 0, 15, 30,
45, dan 60 ppm selama 24 jam. Tanda
panah menunjukkan batas terbentuknya
kompleks warna merah.

Hal ini menunjukkan bahwa baik padi
varietas IR64 maupun Krowal baru
mengalami peningkatan proses peroksidasi
lipid pada perlakuan cekaman Al 60 ppm.
Gejalanya jelas terlihat saat akar dari tanaman
kontrol dibandingkan dengan akar dari
tanaman yang mendapat cekaman Al 60 ppm
(Gambar 6). Ujung akar padi varietas IR64
terwarnai lebih pekat dan lebih luas daripada
ujung akar padi varietas Krowal yang
mendapat perlakuan yang sama. Hal ini
menandakan bahwa akar padi varietas IR64
mengalami peroksidasi lipid lebih banyak
daripada akar padi varietas Krowal.

0

1 mm

15 30 45 60

1 mm

0

6 12 24 48

0

6

12 24 48

Gambar 7 Analisis histokimia peroksidasi lipid
pada akar padi IR64 dan Krowal
setelah perlakuan Al 60 ppm selama
0, 6, 12, 24, dan 48 jam. Tanda panah
menunjukkan batas
terbentuknya
kompleks warna merah.

Hasil analisis periode cekaman Al
menunjukkan warna akar padi varietas IR64
lebih pekat dan lebih luas dibanding akar padi
varietas Krowal. Gejala ini lebih jelas terlihat
saat dibandingkan antara akar padi tanpa Al
dengan akar padi yang telah mendapat
cekaman Al 60 ppm selama 48 jam (Gambar
8).
IR64

Krowal

1 mm

IR64 Krowal

1 mm

0 48

Al

0 60 0 60 ppm

Gambar 6 Perbandingan analisis histokimia
peroksidasi lipid pada akar padi
varietas IR64 dan Krowal setelah
perlakuan Al 60 ppm selama 24 jam.
Tanda panah menunjukkan batas
terbentuknya kompleks warna merah.

Untuk mengetahui awal terjadinya
peroksidasi lipid akibat cekaman Al 60 ppm,
selanjutnya dilakukan analisis periode
cekaman Al pada konsentrasi Al 60 ppm.
Hasil analisis menunjukkan bahwa semakin
lama periode cekaman, warna yang terbentuk
sebagai ikatan antara reagen Schiff’s dengan

0 48

Gambar 8 Perbandingan Analisis Histokimia
peroksidasi lipid pada akar padi
varietas IR64 dan Krowal setelah
perlakuan Al 60 ppm selama 48 jam.
Tanda panah menunjukkan batas
terbentuknya kompleks warna merah.

Analisis Kuantitatif Peroksidasi Lipid
Malondyaldehyde (MDA) adalah produk
akhir peroksidasi lipid, dan diakumulasi
ketika tanaman mengalami cekaman oksidatif.
Perlakuan cekaman Al meningkatkan
konsentrasi MDA pada kedua varietas.
Namun peningkatan konsentrasi MDA ini
baru terlihat berbeda nyata pada perlakuan Al
60 ppm di-bandingkan dengan konsentrasi
MDA pada perlakuan lainnya (Gambar 9).

13

PEMBAHASAN

[MDA] nmol/ g akar

300
250
200
IR 64

150

Krowal
100
50
0
0

15

30

45

60

Konsentrasi Alumunium (ppm)

Gambar 9 Rata-rata konsentrasi MDA pada akar
padi varietas IR64 dan Krowal setelah
mendapat cekaman Al 0, 15, 30, 45,
dan 60 ppm selama 24 jam. Rata-rata
dari tiga ulangan.

Perbandingan konsentrasi MDA sebagai
produk akhir peroksidasi lipid yang dilakukan
pada padi varietas IR64 dengan kedelai
varietas Lumut menunjukkan bahwa kedelai
varietas Lumut mempunyai nilai yang jauh
lebih tinggi dibandingkan padi varietas IR64
(Gambar 10). Hal ini menunjukkan bahwa
pada perlakuan yang sama, padi lebih sedikit
mengalami peroksidasi lipid dibanding
kedelai akibat cekaman Al.

[MDA] nmol/ g akar

3000
2500
2000
IR 64

1500

Lumut

1000
500
0
0

45

Konsentrasi Aluminium (ppm)

Gambar 10 Konsentrasi MDA pada akar padi
varietas IR64 dan kedelai varietas
Lumut pada konsentrasi cekaman Al 0
dan 45 ppm selama 24 jam.

Akar tanaman padi yang mendapat
perlakuan Al 60 ppm, menunjukkan
peningkatan konsentrasi MDA mulai jam ke12, dan terus meningkat sampai jam ke-48
(Gambar 11).

[MDA] nmol/ g akar

300
250
200
IR 64

150

Krowal

100
50
0
0

6

12

24

48

Lama Pe rlakuan Alumunium (jam)

Gambar 11 Rata-rata konsentrasi MDA pada akar
padi IR64 dan Krowal setelah
mendapat cekaman Al 60 ppm
selama 0, 6, 12, 24, dan 48 jam. Ratarata dari tiga ulangan.

Penghambatan pemanjangan akar adalah
gejala awal yang terlihat akibat cekaman Al.
Pada penelitian ini, perlakuan cekaman Al
telah dapat menghambat pertumbuhan akar
pada konsentrasi Al 15 ppm. Menurut
Matsumoto (1991), pemanjangan akar
berhubungan dengan pembelahan dan
pemanjangan sel. Aluminium yang masuk ke
dalam sel dapat berikatan dengan gugus fosfat
dari DNA yang menyebabkan terhambatnya
proses replikasi pada mitosis sehingga
pembelahan sel terhambat. Alumunium juga
menyebabkan akumulasi polisakarida dinding
sel, khususnya polisakarida hemiselulosa pada
daerah pertumbuhan (Tabuchi dan Matsumoto, 2001) yang berakibat pada penebalan
dinding sel. Selain itu, Al3+ berinteraksi
dengan pektin yang berada pada dinding sel
menggantikan posisi Ca menyebabkan
dinding sel kaku dan menghambat proses
pertukaran kation, sehingga sel tidak dapat
membesar dan memanjang (Blamey et al.
1993).
Kollmeier et al. (2000) menemukan bahwa
Al3+ juga dapat menyebabkan penghambatan
transport auksin ke pangkal akar yang diduga
sebagai salah satu mekanisme Al3+ dalam
menginduksi penghambatan pemanjangan sel
akar. Namun mekanisme penghambatannya
belum diketahui dengan pasti. Selain
mengalami penghambatan pertumbuhan, akar
tanaman yang mendapat perlakuan Al juga
terlihat lebih tebal atau gemuk, serta lebih
sedikit jumlah akar sampingnya bila
dibandingkan dengan akar tanaman yang tidak
mendapat perlakuan Al (Gambar 2). Hal ini
terjadi pada varietas IR64 dan Krowal yang
menunjukkan bahwa keduanya mempunyai
respon pertumbuhan akar yang sama terhadap
cekaman Al.
Toleransi tanaman terhadap cekaman Al,
bukan hanya dilihat dari terhambatnya
pertumbuhan akar selama perlakuan. Tetapi
juga kemampuannya untuk terus bertahan
hidup setelah mendapat cekaman dan
dikembalikan pada kondisi normal tanpa Al.
Pada penelitian ini, akar tanaman padi varietas
IR64 dan Krowal masih terus mengalami
pertumbuhan setelah dikembalikan pada
kultur hara tanpa Al walaupun laju
pertumbuhannya semakin menurun seiring
dengan meningkatnya konsentrasi Al yang
telah diberikan sebelumnya. Hal ini
menunjukkan bahwa kedua varietas mempunyai kemampuan untuk memperbaiki

14

sistem pertumbuhannya sehingga masih tetap
dapat bertahan hidup walaupun telah
mendapat cekaman Al.
Selain menghambat pertumbuhan akar,
Al3+ dapat menyebabkan peroksidasi lipid
serta kerusakan membran (Cakmak dan Horst
1991). Malondyaldehyde (MDA) adalah
produk oksidasi lipid membran, dan
keberadaannya bisa menunjukkan tingkat
cekaman oksidatif yang dialami tanaman.
Pada penelitian ini, konsentrasi MDA
meningkat secara signifikan ketika tanaman
mendapat perlakuan Al 60 ppm. Hal ini
menunjukkan bahwa cekaman Al 60 ppm
menyebabkan tanaman mengalami cekaman
oksidatif dan peroksidasi lipid pada membran.
Nilai MDA yang diperoleh dari penelitian ini
berbeda dengan hasil penelitian-penelitian
sejenis sebelumnya yang dilakukan oleh
Cakmak dan Horst (1991) pada tanaman
kedelai (Glycine max L.) dan Yamamoto et al.
(2001) pada tanaman kapri (Pisum sativum
L.). Menurut hasil penelitian mereka, akar
tanaman yang diberi perlakuan Al mengalami
peningkatan peroksidasi lipid yang meningkat
seiring dengan meningkatnya konsentrasi Al
yang diberikan pada media tumbuh.
Sedangkan pada padi, perlakuan Al 15, 30,
dan 45 ppm tidak mempengaruhi peroksidasi
lipid pada kedua varietas. Pada ketiga
konsentrasi cekaman Al tersebut, kedua
varietas tanaman belum mengalami cekaman
oksidatif yang cukup berarti.
Kenyataan ini berbeda dengan hasil
analisis kuantitatif peroksidasi lipid yang
dilakukan terhadap kedelai varietas Lumut.
Jika dibandingkan dengan tanaman padi IR64
dengan perlakuan cekaman Al yang sama (45
ppm), pembentukan MDA pada kedelai
varietas Lumut jauh lebih tinggi. Hal ini
menunjukkan bahwa membran sel padi lebih
toleran terhadap peroksidasi lipid yang
disebabkan oleh Al dibanding membran sel
kedelai.
Pembentukkan MDA pada akar Krowal
yang lebih rendah daripada MDA yang
terbentuk pada akar IR64 menandakan bahwa
pada perlakuan cekaman yang sama varietas
Krowal mengalami cekaman oksidatif yang
lebih rendah dibanding IR64.
Setiap spesies mempunyai mekanisme
toleransi yang berbeda-beda terhadap
cekaman Al. Begitupun dengan mekanisme
terjadinya peroksidasi lipid pada membran
plasma sebagai respon tanaman terhadap
keberadaan Al. Mekanisme awal terjadinya

peroksidasi lipid disebabkan oleh terjadinya
modifikasi struktur membran. Menurut
Cakmak dan Horst (1991), modifikasi struktur
membran karena interaksi Al3+ dengan protein
dan lipid membran dapat meningkatkan
produksi spesies oksigen reaktif (ROS) seperti
O2- dan H2O2 dan peroksidasi lipid. Oksigen
radikal (O2-) berasal dari beberapa proses
metabolik seperti respirasi pada membran
plasma. Sedangkan H2O2 diproduksi oleh
dismutasi enzimatik dan dismutasi spontan
dari O2-. Kombinasi O2- dan H2O2,
membentuk radikal hidroksi reaktif tinggi
yang menginisiasi rantai reaksi radikal bebas
yang menghasilkan peroksidasi lipid. Hasil
penelitian ini menunjukkan bahwa pada padi
pun terdapat mekanisme toleransi tersendiri
terhadap cekaman Al yang dapat menghambat
terjadinya peroksidasi lipid. Sehingga pada
konsentrasi cekaman Al yang pada tanaman
lain (seperti kedelai) telah menyebabkan
peningkatan peroksidasi lipid, peningkatan
peroksidasi lipid masih dapat dihambat pada
padi varietas IR64 dan Krowal.
Hasil analisis peroksidasi lipid pada
penelitian ini tidak sejalan dengan hasil
analisis root regrowth dimana penghambatan
pemanjangan akar sudah terlihat pada
cekaman Al 15 ppm, sedangkan peroksidasi
lipid baru terlihat secara nyata pada
konsentrasi Al 60 ppm. Penelitian Yamamoto
et al. (2001) menunjukkan bahwa pada Pisum
sativum, peroksidasi lipid merupakan gejala
yang tampak sebagai akibat cekaman Al, tapi
bukan merupakan penyebab utama terjadinya
penghambatan pemanjangan akar. Hasil
penelitian tersebut sejalan dengan hasil
penelitian ini yang juga membuktikan bahwa
peroksidasi lipid bukan merupakan faktor
utama penyebab penghambatan akar pada
tanaman padi.

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Padi varietas IR64 dan Krowal
mempunyai respon yang sama terhadap Al
berdasarkan terjadinya penghambatan pertumbuhan akar dan peroksidasi lipid. Konsentrasi
Al 15 ppm telah dapat menyebabkan pemanjangan akar terhambat. Sedangkan pada
peroksidasi lipid, peningkatan konsentrasi
MDA sebagai produk akhir peroksidasi lipid
akibat perlakuan Al baru terlihat pada
konsentrasi 60 ppm jam ke 12. Hasil
penelitian ini menunjukkan bahwa pada padi,

15

peroksidasi lipid tidak berhubungan langsung
dengan penghambatan panjang akar.
Saran
Diperlukan analisis anatomi akar untuk
mengetahui tingkat kerusakan jaringan. Selain
itu analisis peroksidasi lipid perlu dilakukan
terhadap varietas padi toleran sehingga dapat
diketahui mekanisme toksisitas Al pada padi.

DAFTAR PUSTAKA
Blamey FPC, Edwards DG, Asher CJ. 1993.
Factors affecting aluminium sorption by
calcium pectate. Plant and Soil. 113:
1447-1455
Cakmak I, Horst WJ. 1991. Effect of aluminum on lipid peroxidation, superoxide
dismutase, catalase, and peroxidase
activities in root tips of soybean (Glycine
max L.). Plant Physiol 83: 463-468.
Kollmeier M, Felle HH, Horst WJ. 2000.
Genotypical differences in aluminum
resistance of maize are expressed in the
distal part of the transition zone. Is
reduced basipetal auxin flow involved in
inhibition of root elongation by
aluminium? Plant Physiol. 122: 945-956.
Matsumoto H. 1991. Biochemical mechanism
of toxicity of aluminium and the
sequestration of aluminium in plant cells.

Di dalam: Wright RJ, editor. Plant Soil
Interaction at Low pH. Netherland:
Kluwer Academic Publ. hal 825-838.
Matsumoto H. 2000. Cell biology of
aluminum toxicity and tolerance in higher
plants. Int Rev Cytol 200: 1-46.
Miftahudin, Scoles GJ, Gustafson JP. 2002.
AFLP markers tightly linked to the
aluminum tolerance gene Alt3 in rye
(Secale sereale L.). Theor. Appl. Genet.
104:626-631.
Mihara M, Uchiyama M, Fukazawa K. 1980.
Thiobarbituric acid value on fresh
homogenate of rat as parameter of lipid
peroxidation in aging, CCl4 intoxication
and vitamin edeficiency. Biochem Med
23:302-311.
Pompella LA, Maellaro E, Casini AF,
Comporti M. 1987. Histochemical detection of lipid peroxidation in the liver of
bromobenzene-poisoned mice. Am. J
Pathol. 129:295-301.
Tabuchi A, Matsumoto H. 2001. Changes in
cell wall properties of wheat (Triticum
aestivum) roots during aluminum-induced
growth inhibition. Physiol. Plant. 112:
353-358.
Yamamoto Y, Yukiko k, Hideaki M. 2001.
Lipid peroxidation is an early symptom
triggered by alumunium, but not primary
cause of elongation inhibition in pea roots.
Plant Physiol. 125:199-208.

1

PEROKSIDASI LIPID PADA AKAR PADI (Oryza sativa L.)
SEBAGAI RESPON FISIOLOGIS TERHADAP CEKAMAN ALUMINIUM

Oleh:

SRI ANINDA WULANSARI
G34102013

DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007

2

ABSTRAK
SRI ANINDA WULANSARI. Peroksidasi Lipid pada Akar Padi (Oryza sativa L.) sebagai
Respon Fisiologis terhadap Cekaman Aluminium. Dibimbing oleh MIFTAHUDIN dan UTUT
WIDYASTUTI SUHARSONO.
Aluminium (Al) merupakan faktor pembatas pertumbuhan tanaman pada tanah asam dengan
pH dibawah 4.5. Penghambatan pertumbuhan akar dan terjadinya peroksidasi pada lipid membran
sel merupakan salah satu respon tanaman terhadap keberadaan Al di rizhosfer. Dalam penelitian
ini dipelajari pengaruh keracunan Al terhadap pertumbuhan akar dan peroksidasi lipid pada akar
padi varietas IR64 dan Krowal. Akar padi varietas IR64 dan Krowal yang mendapat cekaman Al3+
(dalam bentuk AlCl3) 0, 15, 30, 45, dan 60 ppm selama 24 jam telah mengalami penghambatan
pertumbuhan akar pada konsentrasi Al 15 ppm. Akar yang mengalami penghambatan
pertumbuhan juga terlihat lebih tebal dan kerdil. Penghambatan pertumbuhan juga terjadi pada
akar samping.
Hasil analisis histokimia peroksidasi lipid menggunakan reagen Schiff’s untuk mendeteksi
peroksidasi lipid pada membran akar menunjukkan kompleks warna merah yang tidak berbeda
antara akar yang mendapat cekaman Al 0, 15, 30, dan 45 ppm pada kedua varietas. Hasil analisis
histokimia ini didukung oleh hasil analisis kuantitatif peroksidasi lipid menggunakan metode uji
Thiobarbituric Acid (TBA). Konsentrasi malondyaldehyde (MDA) sebagai produk akhir
peroksidasi lipid baru mengalami peningkatan secara signifikan pada konsentrasi cekaman Al 60
ppm mulai jam ke-12, dan terus meningkat sampai jam ke-48. Pada semua konsentrasi dan periode
cekaman Al, konsentrasi MDA pada varietas Krowal lebih rendah dari konsentrasi MDA pada
varietas IR64. Perbedaan respon tanaman terhadap Al pada penghambatan pertumbuhan akar dan
pola peroksidasi lipid menunjukkan bahwa pada padi, peroksidasi lipid tidak berhubungan
langsung dengan penghambatan pertumbuhan akar.

ABSTRACT
SRI ANINDA WULANSARI. Lipid Peroxidation in Rice Root (Oryza sativa L.) as
Physiological Response to Aluminum Stress. Supervised by MIFTAHUDIN and UTUT
WIDYASTUTI SUHARSONO.
Aluminum (Al) is a major growth-limiting factor for plants in acid soil. Inhibition of root
growth and lipid peroxidation formation of cell membrane are plant responses to Al toxicity in
rizhosfer. This paper reported Al toxicity effects on inhibition of root growth and lipid
peroxidation in rice root (Oryza sativa L.) var. IR64 and Krowal. Root growth inhibition occurred
on both varieties that were Al-stressed with 0, 15, 30, 45 and 60 ppm Al for 24 h starting at as low
as 15 ppm Al stress. The inhibited root showed thicker and stunted. The root inhibition also
occurred on lateral root.
The result of histochemical analysis, which was treated by Schiff’s reagent to detect membrane
lipid peroxidation showed that red complex formation was not significant among root treated with
0, 15, 30, and 45 ppm Al on both varieties. Quantitative analysis using Thiobarbituric Acid (TBA)
assay supported the histochemical result. Malondyaldehyde (MDA) concentration as the end
product of lipid peroxidation increased significantly at 60 ppm Al stress after 12 h, and continued
up to 48 h. In all Al concentration and periodes of stress, MDA concentration produced by Krowal
variety was lower than produced by IR64 variety. The different of plant responses to Al on
inhibition of root growth and lipid peroxidation pattern indicated that lipid peroxidation in rice
does not contribute directly to the inhibition of root growth.

9

PENDAHULUAN
Latar belakang
Aluminium (Al) adalah faktor pembatas
utama pertumbuhan tanaman pada tanah asam
(pH di bawah 4.5). Al dapat berada dalam
berbagai bentuk bergantung pada pH rizhosfer. Pada pH di bawah 4.5, bentuk Al yang
dominan adalah Al(H2O)63+. Seiring dengan
meningkatnya pH, bentuk ini akan berubah
menjadi Al(OH)2+ dan Al(OH)2+. Al(H2O)63+
yang biasa disebut Al3+ dipercaya sebagai
bentuk yang paling beracun bagi tanaman
dibandingkan Al(OH)2+ dan Al(OH)2+ (Matsumoto 2000).
Situs utama keracunan dan akumulasi Al
adalah daerah meristem akar karena daerah ini
merupakan daerah perakaran yang paling
sensitif terhadap perubahan lingkungan dan
masih sangat aktif membelah. Targetnya
adalah senyawa pektin pada dinding sel,
permukaan luar membran plasma dan ligan
donor oksigen (seperti gugus karboksil dan
gugus fosfat dari Poly Unsaturated Fatty Acid
= PUFA) (Yamamoto et al. 2001). Interaksi
aluminium dengan ketiga target di atas dapat
memberikan efek yang berbeda-beda, yang
semuanya berdampak terhadap metabolisme
pada membran plasma. Pada dinding sel,
aluminium menggantikan posisi Ca2+ dalam
ikatan Ca-pektat yang menyebabkan dinding
sel kaku (Blamey 1993). Sedangkan terikatnya Al3+ dengan gugus fosfat pada
membran menyebabkan hilangnya permeabilitas membran sehingga membran mengalami kekakuan. Selain itu kanal Ca2+
terhalang oleh Al3+, sehingga pertukaran
kation terhambat. Hal ini akan menyebabkan
terjadinya perbedaan potensial yang cukup
tinggi antara di dalam dengan di luar sel.
Struktur membran yang kaku dan tidak
permeabel serta perbedaan potensial tersebut
dapat menyebabkan terjadinya retakan pada
membran sehingga sel mengalami kematian
(Yamamoto et al. 2001).
Ion Al3+ berinteraksi kuat dengan komponen membran plasma (Matsumoto 2000).
Ikatan Al3+ dengan lipid membran menyebabkan membran menjadi kaku yang
berdampak pada metabolisme yang terjadi di
membran plasma. Salah satu akibat dari
perubahan struktur dan fungsi membran ini
adalah terjadinya peroksidasi lipid (Yamamoto et al. 2001). Peroksidasi lipid merupakan suatu reaksi autooksidasi, dalam hal ini

lipid membran mengalami kelebihan oksigen
radikal bebas (superoksida). Interaksi
aluminium dengan protein dan lipid membran
dapat meningkatkan produksi Reactive
Oxygen Species (ROS) seperti O2- yang
berdampak pada peroksidasi lipid. Proses
peroksidasi lipid diawali dengan tahap
inisiasi. Pada tahap ini terjadi pemisahan atom
H oleh radikal bebas dari suatu grup metil (CH2-) dari PUFA. Reaksi ini menghasilkan
pembentukkan suatu karbon radikal bebas
(-*CH-) pada PUFA. Karbon radikal bebas ini
distabilkan melalui ikatan rangkap yang
menghasilkan diena terkonjugasi. Diena
adalah senyawa yang mempunyai ikatan
rangkap, yang bila letaknya berdekatan dapat
melakukan konjugasi. Bila diena terkonjugasi
bereaksi dengan O2, maka akan terbentuk
radikal peroksida lipid (ROO*). Tahap
selanjutnya adalah propagasi, dimana radikal
peroksida lipid dapat menghilangkan sebuah
atom H dari molekul lipid lain yang
berdekatan untuk membentuk radikal lipid
lain. Bila radikal lipid ini bereaksi lagi dengan
O2, maka reaksi peroksidasi lipid akan terus
berlanjut (Gambar 1). Peroksidasi lipid
sebagai akibat cekaman Al merupakan
penyebab langsung kematian sel (Yamamoto
et al. 2001).

Radikal
peroksil
Radikal
hidroksil

oksigen

Gambar 1 Tahapan proses
terjadinya
peroksidasi pada lipid membran.
Tingkat kerusakan pada sel akibat
peroksidasi lipid berbeda untuk tiap spesies,
bahkan tiap varietas dalam satu spesies.
Sejauh ini perbedaan tingkat peroksidasi lipid
antar varietas pada padi belum banyak
diketahui, termasuk padi lokal Indonesia. Oleh
karena itu, penelitian ini mengungkap pola
peroksidasi lipid pada padi sawah dan padi
gogo lokal Indonesia.
Tujuan
Penelitian ini bertujuan mempelajari
peroksidasi lipid pada akar tanaman padi yang

10

mendapat cekaman Al pada
konsentrasi dan periode cekaman.

berbagai

BAHAN DAN METODE
Bahan
Bahan tanaman yang digunakan dalam
penelitian ini adalah benih padi varietas IR64
(padi sawah) dan Krowal (padi lokal
Indonesia). Benih padi tersebut diperoleh dari
Balai Penelitian Biologi Molekuler dan
Sumber Daya Genetika (BALITBIOGEN)
Cimanggu Bogor.
Metode
Kultur hara. Benih padi disterilisasi
dengan natrium hipoklorit 0.5% (v/v) selama
15 menit kemudian dikecambahkan selama 48
jam. Kecambah padi yang seragam ditanam
pada saringan plastik yang mengambang di
atas larutan hara dengan komposisi 0.4 mM
CaCl2.2H2O, 0.25 mM MgSO4.6H2O, 0.65
mM K2SO4, 0.04 mM NH4NO3, 0.01 mM
NH4Cl (Miftahudin et al. 2002), pH 4.0.
Larutan hara tersebut diganti setiap hari.
Analisis Root Regrowth. Pengaruh
alumunium terhadap penghambatan panjang
akar dapat diukur menggunakan metode Root
Regrowth. Tanaman yang ditumbuhkan dalam
kultur hara selama 24 jam diberi perlakuan Al
(dalam bentuk AlCl3.6H2O) konsentrasi 0, 15,
30, 45, dan 60 ppm selama 24 jam. Kemudian
akar diukur panjangnya sebagai panjang awal
dan ditumbuhkan kembali pada larutan hara
tanpa aluminium. Setelah 48 jam akar diukur
kembali panjangnya sebagai panjang akhir.
Root Regrowth merupakan selisih panjang
akhir dikurangi panjang awal. Percobaan ini
dilakukan sebanyak tiga ulangan.
Analisis Histokimia Peroksidasi Lipid.
Pendeteksian terjadinya peroksidasi lipid
secara histokimia dilakukan mengikuti metode
Pompella et al. (1987). Tanaman yang
ditumbuhkan dalam kultur hara selama 48 jam
diberi perlakuan Al dengan konsentrasi 0, 15,
30, 45, dan 60 ppm selama 24 jam. Selain itu
pada seri percobaan lain kecambah padi
mendapatkan perlakuan 60 ppm Al pada
periode 0, 6, 12, 24, dan 48 jam. Kemudian
akar diwarnai dengan reagen Schiff’s (basic
Fuchsin 0.5% (w/v), K2S2O5 0.5% (w/v), HCl
10% (v/v)) selama 20 menit untuk mendeteksi
aldehid fungsional hasil peroksidasi lipid.
Kemudian akar dicuci dengan larutan sulfit
(K2S2O5 0.5% (w/v)) dalam 0.05 M HCl
selama 15-30 menit. Akar yang telah diwarnai
disimpan dalam larutan sulfit untuk mempertahankan warna, kemudian diamati dan
diambil gambarnya.

Analisis Kuantitatif Peroksidasi Lipid.
Metode Analisis kuantitatif peroksidasi lipid
merujuk pada Mihara et al. (1980) yang
dimodifikasi dalam jumlah tanaman, suhu dan
waktu inkubasi, serta kecepatan dan waktu
sentrifugasi. Tanaman mendapat perlakuan
kultur hara dan Al yang sama dengan analisis
histokimia. Akar yang telah dipotong 1.5 cm
dari ujungnya (masing-masing 80 tanaman
untuk tiap perlakuan atau setara dengan 200
gram), digerus menggunakan mortar dalam
0.5 ml larutan Trichloroacetic Acid (TCA)
0.1% (w/v) yang mengandung 1 mM
Butylated Hydroxytoluene (BHT) pada suhu
4oC. Homogenat tersebut kemudian ditambah
3 ml larutan H3PO4 2% (v/v) dan 1 ml TBA
0.6% (w/v) dalam TCA 20% (w/v). Campuran
tersebut diinkubasi pada suhu 100oC selama
30 menit, kemudian di-dinginkan sampai
mencapai suhu ruang. Setelah dingin,
campuran ditambah 4 ml n-butanol 100 %
(v/v) kemudian dikocok dengan kuat
menggunakan vortex. Fase butanol dan fase
larutan dipisahkan dengan sentrifugasi 4200
rpm selama 30 menit (Labofuge 400R).
Absorbansi kompleks TBA-MDA pada fase
butanol diukur dengan spektrofotometer pada
panjang gelombang (λ) 532 nm, sedangkan
untuk nilai absorban non spesifik diukur pada
λ 520 nm. Konsentrasi MDA sebagai produk
akhir peroksidasi lipid dapat dihitung dengan
mengurangi nilai absorban pada λ 532 nm
dengan nilai absorban pada λ 520 nm dengan
akar tanaman tanpa perlakuan Al digunakan
sebagai kontrol. Tingkat peroksidasi lipid
dicerminkan oleh konsentrasi MDA yang
terbentuk yang dapat dihitung menggunakan
rumus:
[MDA] = ( A / ε . d ) v
[MDA]

= Konsentrasi MDA yang
bentuk ( nmol)
A = Selisih nilai absorban
ε = Nilai ekstinsi MDA (155 mM-1
cm-1)
d = Lebar kuvet (cm)
v = Volume sampel (ml)

ter-

Percobaan
ulangan.

tiga

ini

dilakukan

sebanyak

Sebagai pembanding, analisis kuantitatif
peroksidasi lipid juga dilakukan pada akar
tanaman kedelai varietas Lumut yang sensitif
terhadap Al (masing-masing 20 tanaman
untuk tiap perlakuan atau setara dengan 200
gram) dengan konsentrasi cekaman Al 0 dan

10

mendapat cekaman Al pada
konsentrasi dan periode cekaman.

berbagai

BAHAN DAN METODE
Bahan
Bahan tanaman yang digunakan dalam
penelitian ini adalah benih padi varietas IR64
(padi sawah) dan Krowal (padi lokal
Indonesia). Benih padi tersebut diperoleh dari
Balai Penelitian Biologi Molekuler dan
Sumber Daya Genetika (BALITBIOGEN)
Cimanggu Bogor.
Metode
Kultur hara. Benih padi disterilisasi
dengan natrium hipoklorit 0.5% (v/v) selama
15 menit kemudian dikecambahkan selama 48
jam. Kecambah padi yang seragam ditanam
pada saringan plastik yang mengambang di
atas larutan hara dengan komposisi 0.4 mM
CaCl2.2H2O, 0.25 mM MgSO4.6H2O, 0.65
mM K2SO4, 0.04 mM NH4NO3, 0.01 mM
NH4Cl (Miftahudin et al. 2002), pH 4.0.
Larutan hara tersebut diganti setiap hari.
Analisis Root Regrowth. Pengaruh
alumunium terhadap penghambatan panjang
akar dapat diukur menggunakan metode Root
Regrowth. Tanaman yang ditumbuhkan dalam
kultur hara selama 24 jam diberi perlakuan Al
(dalam bentuk AlCl3.6H2O) konsentrasi 0, 15,
30, 45, dan 60 ppm selama 24 jam. Kemudian
akar diukur panjangnya sebagai panjang awal
dan ditumbuhkan kembali pada larutan hara
tanpa aluminium. Setelah 48 jam akar diukur
kembali panjangnya sebagai panjang akhir.
Root Regrowth merupakan selisih panjang
akhir dikurangi panjang awal. Percobaan ini
dilakukan sebanyak tiga ulangan.
Analisis Histokimia Peroksidasi Lipid.
Pendeteksian terjadinya peroksidasi lipid
secara histokimia dilakukan mengikuti metode
Pompella et al. (1987). Tanaman yang
ditumbuhkan dalam kultur hara selama 48 jam
diberi perlakuan Al dengan konsentrasi 0, 15,
30, 45, dan 60 ppm selama 24 jam. Selain itu
pada seri percobaan lain kecambah padi
mendapatkan perlakuan 60 ppm Al pada
periode 0, 6, 12, 24, dan 48 jam. Kemudian
akar diwarnai dengan reagen Schiff’s (basic
Fuchsin 0.5% (w/v), K2S2O5 0.5% (w/v), HCl
10% (v/v)) selama 20 menit untuk mendeteksi
aldehid fungsional hasil peroksidasi lipid.
Kemudian akar dicuci dengan larutan sulfit
(K2S2O5 0.5% (w/v)) dalam 0.05 M HCl
selama 15-30 menit. Akar yang telah diwarnai
disimpan dalam larutan sulfit untuk mempertahankan warna, kemudian diamati dan
diambil gambarnya.

Analisis Kuantitatif Peroksidasi Lipid.
Metode Analisis kuantitatif peroksidasi lipid
merujuk pada Mihara et al. (1980) yang
dimodifikasi dalam jumlah tanaman, suhu dan
waktu inkubasi, serta kecepatan dan waktu
sentrifugasi. Tanaman mendapat perlakuan
kultur hara dan Al yang sama dengan analisis
histokimia. Akar yang telah dipotong 1.5 cm
dari ujungnya (masing-masing 80 tanaman
untuk tiap perlakuan atau setara dengan 200
gram), digerus menggunakan mortar dalam
0.5 ml larutan Trichloroacetic Acid (TCA)
0.1% (w/v) yang mengandung 1 mM
Butylated Hydroxytoluene (BHT) pada suhu
4oC. Homogenat tersebut kemudian ditambah
3 ml