Distribusi dan Akumulasi Aluminium pada Akar Padi dalam Kondisi Cekaman Aluminium pada Larutan Hara
DISTRIBUSI DAN AKUMULASI ALUMINIUM PADA AKAR PADI
DALAM KONDISI CEKAMAN ALUMINIUM PADA LARUTAN HARA
Oleh:
NURLAELA
G34102072
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2007
ABSTRAK
NURLAELA. Distribusi dan Akumulasi Aluminium pada Akar Padi dalam Kondisi Cekaman
Aluminium pada Larutan Hara. Dibimbing oleh MIFTAHUDIN dan JULIARNI.
Aluminium (Al) merupakan faktor utama penghambat pertumbuhan tanaman pada tanah
masam. Target utama keracunan Al adalah ujung akar. Keberadaan Al di ujung akar menyebabkan
pertumbuhan akar terhambat. Penelitian ini bertujuan mempelajari distribusi dan kandungan Al
pada akar tanaman padi yang ditumbuhkan pada kondisi cekaman Al dengan mengamati
pertumbuhan akar, kandungan dan distribusi Al pada jaringan akar. Benih padi yang digunakan
adalah varietas IR 64 (sensitif Al) dan Krowal (toleran Al). Kecambah padi umur 1 hari dalam
larutan hara digunakan untuk pengukuran pertambahan panjang akar dan analisis histokimia.
Sedangkan untuk analisis kandungan Al kecambah ditumbuhkan selama 5 hari. Perlakuan Al
diberikan pada konsentrasi 0, 15, 30, 45, dan 60 ppm selama 24 jam (Percobaan I). Pada
Percobaan II, perlakuan Al dengan konsentrasi 60 ppm diberikan selama 0, 6, 12, 24, dan 48 jam.
Perlakuan cekaman Al dengan konsentrasi 15 ppm sudah menghambat pertambahan panjang akar
seminal dan menghalangi pembentukan akar adventif. Zona meristematik pada ujung akar yang
mendapat perlakuan cekaman Al berwarna ungu muda setelah diberi pewarna hematoksilin.
Akumulasi Al pada akar terdapat pada lapisan epidermis dan sub epidermis akar baik pada varietas
IR 64 maupun Krowal. Akar varietas IR 64 cenderung lebih banyak mengandung Al daripada akar
varietas Krowal. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa tidak terdapat perbedaan respon varietas
IR 64 dan Krowal terhadap cekaman dan periode cekaman Al. Sedangkan perlakuan Al
memberikan pengaruh yang nyata terhadap pertambahan panjang akar dan akumulasi Al.
ABSTRACT
NURLAELA. Aluminum Distribution and Accumulation in Rice Root under Al Stress Condition
grown in Nutrient Solution. Supervised by MIFTAHUDIN and JULIARNI.
Aluminum (Al) is the major limiting factor in plant growth on acid soils. The target of Al
toxicity is the root tip. Al exposure in root tip causes inhibition of root growth. The aim of this
research was to study Al distribution and accumulation in rice roots which were grown on Al
stress condition through observation on root growth, Al content and Al distribution in root tissues.
Rice cv. IR 64 (Al-sensitive) and Krowal (Al-tolerant) were used in this study. One-day rice
seedlings in nutrient solution were used for root elongation measurement and histochemical
analysis. Whereas five-day rice seedlings grown in nutrient solution were used for Al content
measurement. This study consisted of two experiments. First, Al concentrations of 0, 15, 30, 45,
and 60 ppm were applied for 24 h. Second, 60 ppm Al was applied for 0, 6, 12, 24, and 48 h. The
result of this study showed that 15 ppm Al inhibited seminal root growth and caused stunted
growth of adventive root. Meristematic zone of treated root tips showed purple color after staining
with hematoxylin. Al accumulation was found in the epidermal and sub epidermal layers of root in
both varieties. IR 64 tended to accumulate more Al in root tip than Krowal. This study also
showed no significant difference in responses to concentration and periods of Al treatments in both
varieties. However, Al treatment affected significantly root elongation and Al accumulation in
both varieties.
DISTRIBUSI DAN AKUMULASI ALUMINIUM PADA AKAR PADI
DALAM KONDISI CEKAMAN ALUMINIUM PADA LARUTAN HARA
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains
pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor
Oleh:
NURLAELA
G34102072
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2007
Judul : Distribusi dan Akumulasi Aluminium pada Akar Padi dalam Kondisi
Cekaman Aluminium pada Larutan Hara
Nama : Nurlaela
NRP : G34102072
Menyetujui :
Pembimbing I
Pembimbing II
Dr. Ir. Miftahudin, M.Si
NIP 131851281
Dr. Ir. Juliarni, M.Agr
NIP 132216226
Mengetahui :
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS
NIP 131473999
Tanggal Lulus :
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 11 Juli 1982 sebagai anak kedua dari empat
bersaudara dari pasangan Nasihin Ash’ari dan Masitoh.
Penulis lulus dari SMU Negeri 10 Jakarta pada tahun 2001 dan pada tahun 2002 diterima di
Departemen Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA), Institut
Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB).
Selama kuliah di Departemen Biologi FMIPA IPB, penulis pernah menjadi asisten
praktikum mata kuliah Genetika Dasar tahun ajaran 2004/2005 dan Fisiologi Tumbuhan Dasar
tahun ajaran 2005/2006. Penulis juga aktif di Himpunan Mahasiswa Biologi (HIMABIO) sebagai
Bendahara periode 2003/2004 dan 2004/2005. Penulis melaksanakan Praktik Lapangan di Kebun
Raya Bogor dengan judul Manajemen Konservasi ex-situ Tanaman Anggrek di Pusat Konservasi
Kebun Raya Bogor. Penulis juga pernah menjadi Finalis Lomba Karya Ilmiah Program Kreativitas
Mahasiswa bidang Penelitian Tingkat IPB yang diselenggarakan oleh DIKTI.
PRAKATA
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas rahmat dan karuniaNya
sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan karya ilmiah yang berjudul Distribusi dan
Kandungan Aluminium pada Akar Padi dalam Kondisi Cekaman Aluminium pada Larutan
Hara. Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Juni 2006 sampai dengan Juni 2007, bertempat di di
Laboratorium Fisiologi Tumbuhan dan Laboratorium Anatomi Tumbuhan, Departemen Biologi,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Miftahudin, M.Si dan Ibu Dr. Ir.
Juliarni, M.Agr selaku dosen pembimbing yang telah memberikan saran, dukungan dan
bimbingannya selama pelaksanaan karya ilmiah ini. Tidak lupa terima kasih penulis ucapkan
kepada Bapak Dr. Ir. Ence Darmo Jaya S., M.Si selaku dosen penguji yang telah memberikan
saran dan masukannya dalam penulisan karya ilmiah ini.
Ungkapan terima kasih penulis ucapkan kepada keluarga tercinta: bapak, mamah, kakak,
kakak ipar, Eko, dan kedua adikku yang selalu memberikan doa, semangat, perhatian dan kasih
sayangnya. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Ibu Anis, Ibu Gleni, Bapak Kus, Mba
Retno, Bapak Sabur, dan Bapak Joni yang telah membantu kelancaran pelaksanaan karya ilmiah.
Tidak lupa terima kasih untuk Ina, Nda, Ibu Dewi, Mba Vil, Irfan, Bapak Ahmad, Bapak Hari atas
segala bantuan dan kerjasamanya. Terima kasih juga penulis sampaikan untuk teman-teman di
“Ghozali Kost”, Tuti, Neng Nur, Eli, Awi, Venti, dan teman biologi 39 atas dukungan semangat
dan bantuannya.
Bogor, September 2007
Nurlaela
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL .................................................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR................................................................................................................ vii
PENDAHULUAN
Latar Belakang .................................................................................................................... 1
Tujuan ................................................................................................................................ 1
BAHAN DAN METODE
Bahan Tanaman ................................................................................................................... 1
Kultur Larutan Hara............................................................................................................. 1
Perlakuan Konsentrasi Al dan Periode Cekaman................................................................... 2
Pengukuran Pertambahan Panjang Akar .............................................................................. 2
Analisis Histokimia Akumulasi Aluminium.......................................................................... 2
Pembuatan Sediaan Mikroskopis Akar ................................................................................. 2
Analisis Akumulasi Aluminium ........................................................................................... 2
Rancangan Percobaan .......................................................................................................... 2
HASIL
Morfologi dan Pertambahan Panjang Akar ........................................................................... 3
Analisis Histokimia Akumulasi Aluminium.......................................................................... 4
Akumulasi Al pada Jaringan Akar ........................................................................................ 4
Analisis Akumulasi Aluminium............................................................................................ 4
PEMBAHASAN ...................................................................................................................... 6
SIMPULAN ............................................................................................................................. 7
DAFTAR PUSTAKA............................................................................................................... 7
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Pertambahan panjang akar padi varietas IR 64 dan Krowal untuk perlakuan konsentrasi Al..... 3
2 Pertambahan panjang akar padi varietas IR 64 dan Krowal untuk perlakuan periode
cekaman Al. .......................................................................................................................... 3
3 Akumulasi Al pada akar padi varietas IR 64 dan Krowal untuk perlakuan konsentrasi Al........ 4
4 Akumulasi Al pada akar padi varietas IR 64 dan Krowal untuk perlakuan periode
cekaman Al ........................................................................................................................... 6
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Morfologi akar padi varietas IR 64 (a) dan Krowal (b) setelah mendapat perlakuan
cekaman Al. Angka menunjukkan konsentrasi Al (ppm). Skala terkecil dalam mm ................. 3
2 Analisis histokimia akumulasi Al dengan pewarnaan hematoksilin pada akar padi
varietas IR 64 (a) dan Krowal (b). Angka menunjukkan konsentrasi Al (ppm) ........................ 4
3 Sayatan melintang akar pada daerah 1 mm dari ujung akar padi varietas IR 64 dan
Krowal (a) dan sketsa akar yang menunjukkan lokasi akumulasi Al (b)................................... 5
4 Akumulasi Al akar padi varietas IR 64 dan Krowal pada berbagai konsentrasi Al ................... 6
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tanah
masam
dengan
kandungan
aluminium (Al) tinggi banyak terdapat di
Indonesia. Tanah masam dengan tingkat pH
kurang dari 5 berhubungan dengan
ketersediaan hara N, P, K, Ca, Mg, dan Mo
yang sangat terbatas, serta adanya Al terlarut
dalam jumlah yang cukup tinggi. Konsentrasi
Al yang tinggi pada tanah masam merupakan
faktor penghambat pertumbuhan tanaman.
Kelarutan Al berhubungan dengan bentuk
senyawa Al. Menurut Kochian (1995) terdapat
tiga bentuk senyawa Al yaitu mononuklear
(Al3+), Al polinuklear, dan molekul Alkompleks. Endapan Al(OH)3 terbentuk pada
pH netral, sedangkan pada pH tinggi Al
terdapat dalam bentuk Al(OH) 4-. Ketika pH
rendah (kurang dari 4) akan terbentuk
Al(H2O)63+ atau dikenal dengan Al3+ yang
merupakan bentuk Al paling toksik bagi
tumbuhan (Matsumoto 2000).
Pengaruh Al terhadap pertumbuhan
tanaman antara lain menurunkan penyerapan
kation bivalen oleh akar terutama penyerapan
Ca2+ dan Mg2+, menghambat pembelahan selsel meristem akar, serta menurunkan
penyerapan SO42-, PO42-, dan Cl-. Kerusakan
akibat Al terhadap tanaman tampak jelas pada
akar. Akar menjadi tebal, pendek, dan
terhambat perpanjangannya (Delhaize et al.
1993). Keracunan Al terutama terlihat pada
ujung akar. Keberadaan Al di ujung akar
menyebabkan akar utama menjadi kerdil dan
akar lateral terhambat pertumbuhannya
(Samac DA dan Tesfaye M 2003).
Meskipun Al pada kondisi masam dapat
menghambat pertumbuhan, terdapat beberapa
jenis atau kultivar tanaman yang toleran
terhadap cekaman Al. Bahkan diantara spesies
terdapat keragaman genetik terhadap cekaman
Al. Adaptasi tanaman terhadap tanah masam
sangat ditentukan oleh sifat toleransi terhadap
cekaman Al. Padi (Oryza sativa) dan rye
(Secale cereale L.) tergolong ke dalam
spesies yang paling toleran diantara famili
graminae.
Menurut
Kochian
(1995) terdapat
beberapa mekanisme yang dilakukan oleh
tanaman untuk mengatasi keracunan Al yaitu
eksklusi Al pada ujung akar; melepaskan ligan
pengkelat Al seperti asam sitrat, oksalat, dan
malat; dan meningkatkan pH rizosfer.
Tanaman toleran dan sensitif Al akan
mengakumulasi Al ketika ditanam pada tanah
masam yang mengandung banyak Al (Samac
DA dan Tesfaye M 2003). Salah satu kriteria
tanaman yang toleran terhadap Al yaitu dapat
mengurangi absorpsi dan translokasi Al ke
bagian tajuk karena sebagian besar Al telah
disimpan di vakuola sel akar (Matsumoto
2000). Spesies gandum (Triticum aestivum L.)
yang
sensitif
akan
menyerap
dan
mengakumulasikan
Al
lebih
banyak
dibandingkan dengan spesies gandum yang
toleran (Delhaize et al. 1993). Akumulasi Al
pada akar padi khususnya akar padi lokal
belum banyak diketahui.
Tujuan
Mempelajari distribusi dan akumulasi Al
akar padi yang ditumbuhkan pada kondisi
cekaman Al pada larutan hara.
BAHAN DAN METODE
Bahan Tanaman
Bahan tanaman yang digunakan adalah
benih padi varietas IR 64 (sensitif Al) dan
Krowal (toleran Al) (Jagau 2000).
Kultur Larutan Hara
Benih padi kedua varietas disterilisasi
dengan NaOCl 0.5 % (v/v) selama 15 menit,
kemudian dibilas dengan akuades sebanyak 3
kali. Benih direndam di dalam akuades selama
24 jam, setelah itu dikecambahkan di dalam
cawan petri yang dilapisi kertas buram
lembab. Selanjutnya benih dikecambahkan di
dalam ruang gelap dengan kisaran suhu 2527 oC selama 48 jam.
Kecambah kemudian ditanam di dalam
larutan hara dengan cara diletakkan pada
plastic screen yang diberi bingkai styrofoam
agar mengambang dan ditempatkan di dalam
bak plastik berisi larutan hara pH 4. Larutan
hara yang digunakan adalah larutan hara
menurut Yoshida et al. (1976) yang telah
dimodifikasi. Larutan hara ini mengandung 40
ppm N (NH4NO3), 10 ppm P (NaH2PO4), 40
ppm K (K2SO4), 40 ppm Ca (CaCl2), 40 ppm
Mg
(MgSO4.7H2O),
0.5
ppm
Mn
.
(MnCl2 H2O),
0.05
ppm
Mo
((NH4)6.Mo7O24.H2O), 0.2 ppm B (H3BO3),
0.01 ppm Zn (ZnSO4.7H2O), 0.01 ppm Cu
(CuSO4.5H2O), dan 2.0 ppm Fe (NaFeEDTA).
Perlakuan Al diberikan dalam bentuk
AlCl3.6H2O.
Keasaman
larutan
hara
dipertahankan pada pH 4 setiap hari.
Selanjutnya kultur larutan hara ini diberi
aerasi dan diletakkan di dalam growth
chamber dengan kisaran suhu 29-31 oC dan
lama penyinaran 12 jam terang dan 12 jam
gelap.
2
Perlakuan Konsentrasi Al dan Periode
Cekaman
Kecambah padi kedua varietas yang
menunjukkan pertumbuhan seragam dan
mempunyai panjang akar sekitar 2 cm dipilih
untuk
perlakuan.
Kecambah-kecambah
tersebut ditanam di dalam larutan hara selama
1 hari. Selanjutnya akar kecambah-kecambah
tersebut diukur pertambahan panjangnya dan
dilakukan analisis histokimia untuk akumulasi
Al. Sedangkan untuk analisis akumulasi Al,
kecambah ditumbuhkan selama 5 hari.
Kemudian larutan hara diganti dengan larutan
0.5 mM CaCl2 dan diberi perlakuan Al (0, 15,
30, 45, dan 60 ppm) selama 24 jam
(Percobaan I). Sedangkan untuk percobaan
periode cekaman Al, perlakuan Al dengan
konsentrasi 60 ppm diberikan selama 0, 6, 12,
24, dan 48 jam (Percobaan II).
Pengukuran Pertambahan Panjang Akar
Kecambah yang ditumbuhkan dalam
larutan hara selama 24 jam diukur panjang
akar seminalnya dari bagian pangkal sampai
ujung sebagai panjang awal. Kemudian
larutan hara diberi perlakuan Al (0, 15, 30, 45,
dan 60 ppm). Setelah 24 jam diukur kembali
akar seminalnya sebagai panjang akhir.
Panjang akhir dikurangi panjang awal untuk
mengetahui pertambahan panjang akar setelah
mendapat cekaman. Untuk perlakuan Al 60
ppm, laju pertambahan panjang akar dihitung
dengan cara panjang akar setelah 0, 6, 12, 24,
dan 48 jam cekaman Al dikurangi panjang
awal per jam.
Pengukuran pertambahan
panjang akar dilakukan sebanyak 3 kali untuk
masing-masing perlakuan.
Analisis Histokimia Akumulasi Aluminium
Akar kecambah padi yang telah diberi
perlakuan berbagai konsentrasi Al selama 24
jam dibilas dengan akuades selama 30 menit,
kemudian direndam di dalam larutan
hematoksilin 0.2% dalam NaIO3 0.02%
selama 60 menit. Selanjutnya akar tersebut
dibilas kembali dengan akuades selama 30
menit (Polle et al. 1978). Kemudian akar
direndam di dalam larutan FAA (formaldehid
37% : asam asetat glasial : alkohol 70% =
5:5:90) selama 24 jam.
Lapisan warna ungu muda yang terdapat
pada ujung akar menunjukkan akumulasi Al.
Pengambilan foto akar yang telah diwarnai
dengan hematoksilin dilakukan dengan
menggunakan kamera Olympus FE-160.
Akumulasi Al pada jaringan akar diamati
dengan membuat sediaan mikroskopis akar.
Akar tanaman dari setiap perlakuan diwarnai
dengan larutan hematoksilin seperti yang telah
dilakukan
pada
analisis
histokimia.
Selanjutnya akar disayat melintang mulai dari
ujung akar sampai daerah 1 mm. Akumulasi
Al pada jaringan akar ditandai dengan lapisan
berwarna ungu muda. Pengambilan foto akar
dilakukan
dengan
menggunakan
fotomikroskop Olympus CX-40.
Analisis Akumulasi Al
Seratus potong akar, masing-masing
sepanjang 15 mm (dipotong dari ujung akar),
diletakkan di dalam cawan porselen,
dimasukkan ke dalam oven suhu 80 oC selama
24 jam, kemudian ditimbang berat keringnya.
Selanjutnya sampel akar tersebut diabukan
pada suhu 550 °C selama 2 jam. Abu tersebut
dilarutkan di dalam 4 ml larutan HNO 3 pekat
yang ditambah dengan 10 tetes H2O,
dipanaskan pada suhu 100-200 °C selama 2
jam, kemudian ditambahkan 6 N HCl
sebanyak 10 ml. Setelah itu, campuran larutan
tersebut diencerkan dengan akuades sampai
volumenya menjadi 25 ml (Cunniff 1999).
Hasil ekstraksi tersebut diukur kandungan Alnya dengan menggunakan atomic absorption
spectroscopy (Varian, SpectrAA-30). Analisis
akumulasi Al untuk masing-masing perlakuan
diulang sebanyak 3 kali.
Rancangan Percobaan
Percobaan
I.
Percobaan
disusun
berdasarkan rancangan acak kelompok (RAK)
dengan dua faktor. Faktor pertama yaitu
konsentrasi Al (0, 15, 30, 45, dan 60 ppm) dan
faktor kedua yaitu varietas padi (IR 64 dan
Krowal).
Percobaan II. Percobaan disusun
berdasarkan rancangan acak kelompok (RAK)
dengan dua faktor. Faktor pertama yaitu
periode cekaman Al (0, 6, 12, 24, dan 48 jam)
pada konsentrasi Al 60 ppm dan faktor kedua
yaitu varietas padi (IR 64 dan Krowal).
Model yang digunakan pada kedua
percobaan ini adalah sebagai berikut:
Yijk = µ + αi + βj + (αβ)ij + ρk + εijk
Yijk
µ
αi
Pembuatan Sediaan Mikroskopis Akar
βj
= nilai pengamatan pada konsentrasi
Al atau periode cekaman Al ke-i,
varietas ke-j, dan ulangan ke-k
= rataan umum
= pengaruh konsentrasi Al atau
periode cekaman Al ke-i
= pengaruh varietas ke-j
3
(αβ)ij =
ρk
εijk
pengaruh interaksi konsentrasi Al
atau periode cekaman Al ke-i dan
varietas ke-j
= pengaruh ulangan ke-k
= pengaruh acak konsentrasi Al atau
periode cekaman Al ke-i, varietas
ke-j, dan ulangan ke-k
Analisis
data
dilakukan
dengan
menggunakan analisis sidik ragam Rancangan
Acak Kelompok dengan uji DMRT (Duncan
Multiple Range Test) sebagai uji lanjut.
HASIL
Morfologi dan Pertambahan Panjang Akar
Cekaman Al menyebabkan akar seminal
menjadi lebih pendek dibandingkan dengan
tanaman kontrol. Akar adventif hanya terdapat
pada tanaman kontrol (Gambar 1).
Akar adventif
0
15
30 45
60
Akar seminal
(a)
perlakuan konsentrasi Al memberikan
pengaruh yang nyata terhadap pertambahan
panjang akar. Pertambahan panjang akar
semakin
menurun
dengan
semakin
meningkatnya konsentrasi Al.
Tabel 1 Pertambahan panjang akar padi
varietas IR 64 dan Krowal untuk
perlakuan konsentrasi Al
Pertambahan panjang akar
Perlakuan
(mm)
Varietas
IR 64
4.88 tn
Krowal
4.75 tn
Konsentrasi Al
0 ppm
15.45 a
15 ppm
3.77 b
30 ppm
2.25 c
45 ppm
1.60 cd
60 ppm
1.00 d
Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada
kolom yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji
5% (DMRT). tn=tidak berbeda nyata.
Periode cekaman Al berpengaruh nyata
terhadap laju pertambahan panjang akar.
Tanaman padi yang ditumbuhkan pada larutan
hara yang mengandung 60 ppm Al
menunjukkan penurunan laju pertambahan
panjang akar setelah 6 jam perlakuan cekaman
Al. Semakin lama periode cekaman Al,
semakin menurun laju pertambahan panjang
akar tanaman yang diberi cekaman Al 60 ppm
(Tabel 2). Tanaman kontrol (0 ppm Al) laju
pertambahan panjang akarnya terus meningkat
karena tidak adanya cekaman Al.
Tabel 2 Pertambahan panjang akar padi
varietas IR 64 dan Krowal untuk
perlakuan periode cekaman Al
0
15
30 45
60
(b)
Gambar 1 Morfologi akar padi varietas IR 64
(a) dan Krowal (b) setelah
mendapat perlakuan cekaman Al.
Angka menunjukkan konsentrasi Al
(ppm). Skala terkecil dalam mm.
Tidak terdapat perbedaan yang nyata
antara pertambahan panjang akar padi varietas
IR 64 dan Krowal (Tabel 1). Sedangkan
Perlakuan
Laju pertambahan
panjang akar (mm/jam)
0 ppm
60 ppm
Varietas
IR 64
0.41 tn
0.04 tn
Krowal
0.43 tn
0.04 tn
Periode cekaman Al
0 jam
0.00 d
0.00 b
6 jam
0.27 c
0.08 a
12 jam
0.51 b
0.06 a
24 jam
0.64 ab
0.04 ab
48 jam
0.68 a
0.02 b
Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada
kolom yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji
5% (DMRT). tn=tidak berbeda nyata.
4
Analisis Histokimia Akumulasi Aluminium
Akumulasi Al pada akar ditandai dengan
adanya warna ungu muda. Zona meristematik
akar yang mendapat perlakuan cekaman Al
selama 24 jam berwarna ungu muda setelah
diberi pewarna hematoksilin. Semakin tinggi
konsentrasi Al, semakin pekat warna ungunya
(Gambar 2). Akar padi varietas IR 64
menunjukkan warna ungu yang lebih pekat
daripada akar varietas Krowal.
Akumulasi Al pada Jaringan Akar
Akumulasi Al mulai dari ujung akar
sampai daerah 1 mm terdapat pada lapisan
epidermis dan sub epidermis akar baik pada
padi varietas IR 64 maupun Krowal.
Akumulasi Al tersebut ditandai dengan
terbentuknya warna ungu muda pada jaringan
akar. Tidak terdapat perbedaan intensitas
warna pada kedua varietas. Gambar 3
menunjukkan sayatan melintang akar pada
daerah 1 mm dari ujung akar.
Analisis Akumulasi Al
Akumulasi Al pada akar padi varietas IR
64 dan Krowal tidak berbeda nyata (Tabel 3).
Semua akar tanaman yang mendapat
perlakuan
cekaman
Al
menunjukkan
konsentrasi akumulasi Al yang relatif sama
tetapi tidak dijumpai akumulasi Al pada
tanaman kontrol.
1 mm
0 15 30 45 60
(a)
zona
sel aktif
membelah
Tabel 3 Akumulasi Al pada akar padi varietas
IR 64 dan Krowal untuk perlakuan
konsentrasi Al
Perlakuan
0 15 30 45 60
(b)
zona
sel aktif
membelah
Gambar 2 Analisis histokimia akumulasi Al
dengan pewarnaan hematoksilin
pada akar padi varietas IR 64 (a)
dan
Krowal
(b).
Angka
menunjukkan
konsentrasi Al
(ppm).
Akumulasi Al
(mg Al/g akar)
Varietas
IR 64
0.12 tn
Krowal
0.10 tn
Konsentrasi Al
0 ppm
0.00 a
15 ppm
0.12 b
30 ppm
0.12 b
45 ppm
0.11 b
60 ppm
0.13 b
Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada
kolom yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji
5% (DMRT). tn=tidak berbeda nyata.
5
0 ppm
15 ppm
Akumulasi Al
30 ppm
45 ppm
(b)
60 ppm
100 μm
IR 64
Krowal
(a)
Gambar 3 Sayatan melintang akar pada daerah 1 mm dari ujung akar padi varietas IR 64
dan Krowal (a) dan sketsa akar yang menunjukkan lokasi akumulasi Al (b).
6
Akumulasi Al
(mg Al/g akar)
Akumulasi Al pada akar padi varietas IR
64 dan Krowal tidak berbeda nyata, namun
varietas IR 64 cenderung lebih banyak
menyerap Al daripada varietas Krowal pada
perlakuan cekaman Al di atas 15 ppm
(Gambar 4).
0.16
0.14
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
15
30
45
60
Konsentrasi Al (ppm)
IR64
Krowal
Gambar 4 Akumulasi Al akar padi varietas
IR 64 dan Krowal pada berbagai
konsentrasi Al.
Periode cekaman Al berpengaruh terhadap
akumulasi Al pada akar. Semakin lama
periode cekaman Al, semakin tinggi
akumulasi Al. Periode cekaman Al selama 48
jam menunjukkan akumulasi Al paling tinggi.
Berdasarkan analisis sidik ragam tidak
terdapat perbedaan yang nyata
antara
akumulasi Al varietas IR 64 dan Krowal
(Tabel 4). Periode cekaman Al memberikan
perbedaan yang nyata pada akumulasi Al.
Tabel 4 Akumulasi Al pada akar padi varietas
IR 64 dan Krowal untuk perlakuan
periode cekaman Al
Akumulasi Al
Perlakuan
(mg Al/g akar)
Varietas
IR 64
0.09 tn
Krowal
0.08 tn
Periode cekaman Al
0 jam
0.00 a
6 jam
0.04 b
12 jam
0.06 b
24 jam
0.10 c
48 jam
0.15 d
Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada
kolom yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji
5% (DMRT). tn=tidak berbeda nyata.
PEMBAHASAN
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa
Al menghambat perpanjangan akar primer dan
menghalangi pembentukan akar adventif.
Penghambatan perpanjangan akar mulai
terlihat pada perlakuan Al 15 ppm baik pada
varietas IR 64 maupun Krowal. Semakin
tinggi konsentrasi cekaman Al semakin
rendah pertambahan panjang akar.
Kelarutan Al yang tinggi pada tanah
masam dapat menyebabkan penghambatan
pertumbuhan akar tanaman yang serius.
Menurut Kochian (1995) penghambatan
pertumbuhan akar terjadi setelah 24 jam
tercekam Al. Ion Al menempel pada dinding,
membran
plasma, dan nukleus sel.
Penempelan ion Al pada membran plasma
dapat mengganggu proses transpor melalui
membran plasma. Ion Al juga menghambat
pembelahan sel yang berhubungan dengan
sintesis DNA. Menurut Matsumoto (2000)
aktivitas mitosis menurun dengan cepat pada
daerah meristem akar akibat cekaman Al.
Akumulasi Al pada jaringan akar dapat
diamati dengan pewarnaan hematoksilin yang
merupakan metode sederhana dan mudah.
Metode ini telah digunakan oleh Polle et al.
(1978) untuk mendeteksi akumulasi Al pada
akar
gandum. Perbedaan
kemampuan
penyerapan Al pada tanaman diamati
berdasarkan kepekatan warna ungu muda pada
akar. Warna ungu yang lebih gelap
menunjukkan tingkat akumulasi Al yang lebih
tinggi, sedangkan warna lebih terang
menunjukkan tingkat akumulasi Al yang
rendah. Akar kultivar gandum yang diamati
menunjukkan warna yang semakin pekat
dengan meningkatnya konsentrasi cekaman Al
(Polle et al. 1978).
Metode pewarnaan hematoksilin juga
dapat membantu pengamatan akumulasi dan
distribusi Al di dalam jaringan akar. Hasil
penelitian ini menunjukkan bahwa akumulasi
Al pada akar padi varietas IR 64 dan Krowal
umumnya terdeteksi pada epidermis dan sub
epidermis akar (lapisan korteks terluar).
Berdasarkan
pengamatan
sediaan
mikroskopis,
kedua
varietas
tidak
menunjukkan perbedaan dalam hal distribusi
dan akumulasi Al.
7
Al diakumulasi di tudung akar, meristem
apikal, dan daerah pemanjangan akar
(Matsumoto 2000). Yamamoto et al. (2001)
menemukan akumulasi Al dalam jumlah
banyak pada daerah meristem apikal akar (0
sampai 5 mm) pada Pisum sativum. Menurut
Piñeros et al. (2002) akumulasi Al pada akar
jagung terdapat pada lapisan korteks terluar
dan Al tidak terdeteksi pada endodermis dan
silinder pusat (stele). Akumulasi Al pada
umumnya dijumpai pada epidermis dan
korteks akar (Matsumoto 2000).
Menurut Matsumoto (2000) perbedaan
akumulasi Al berhubungan dengan perbedaan
tingkat sensitivitas tumbuhan. Perbedaan
akumulasi Al pada varietas IR 64 yang
merupakan varietas sensitif Al dengan Krowal
yang sebelumnya diduga merupakan varietas
toleran Al relatif sedikit. Namun, varietas IR
64 cenderung memiliki kandungan Al lebih
tinggi dibandingkan dengan varietas Krowal.
Kecenderungan yang sama juga terlihat pada
perlakuan periode cekaman.
Periode cekaman berpengaruh nyata
terhadap akumulasi Al. Semakin lama waktu
cekaman semakin tinggi akumulasi Al pada
akar. Padi varietas IR 64 yang diberi
perlakuan cekaman Al 60 ppm setelah 24 jam
cenderung lebih sensitif terhadap Al yang
ditandai dengan lebih banyak ion Al yang
diserap. Sedangkan varietas Krowal lebih
sedikit menyerap Al. Menurut Delhaize et al.
(1993) tanaman yang sensitif akan
mengakumulasi dan menyerap Al lebih cepat
dan lebih banyak dibandingkan dengan
tanaman yang toleran. Akumulasi Al dalam
jumlah yang sedikit merupakan mekanisme
pertahanan tanaman terhadap cekaman Al
(Kochian 1995).
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa
tidak terdapat perbedaan respon terhadap
cekaman Al antara padi varietas IR 64 dengan
Krowal. Hal ini tidak sejalan dengan hasil
penelitian Jagau (2000) yang menunjukkan
bahwa varietas IR64 merupakan varietas yang
sensitif Al sedangkan varietas Krowal
merupakan varietas yang toleran Al.
SIMPULAN
Cekaman Al 15 ppm telah menyebabkan
penghambatan pertambahan panjang akar padi
varietas IR 64 (sensitif Al) dan Krowal
(toleran Al). Akumulasi Al pada kedua
varietas tersebut dijumpai pada epidermis dan
sub epidermis akar. Dalam penelitian ini tidak
terdapat perbedaan yang nyata
akumulasi Al antara kedua varietas.
dalam
DAFTAR PUSTAKA
Cunniff P, editor. 1999. Official Methods of
Analysis of AOAC International. 16th
Edition. Volume ke-1. Gaithersburg.
AOAC International.
Delhaize et al. 1993. Aluminum tolerance in
wheat (Triticum aestivum L.): I. Uptake
and distribution of aluminum in root
apices. Plant Physiol. 103:685-693.
Jagau Y. 2000. Fisiologi dan pewarisan
efisiensi
nitrogen dalam
keadaan
cekaman aluminium pada padi gogo
(Oryza sativa L.) [disertasi]. Bogor:
Program Pascasarjana, Institut Pertanian
Bogor.
Kochian LV. 1995. Cellular mechanisms of
aluminum toxicity and resistance in
plants. Annu Rev Plant Mol Biol Plant
Physiol 46:237-260.
Matsumoto H. 2000. Cell biology of
aluminum toxicity and tolerance in higher
plants. Int Rev of Cytol 200:1-46.
Piñeros MA, Magalhaes JV, Alves VMC,
Kochian LV. 2002. The physiology and
biophysics of an aluminum tolerance
mechanism based on root citrate
exudation in maize. Plant Physiol
129:1194-1206.
Polle E, Konzak CF, Kittrick JA. 1978. Visual
detection of aluminum tolerance levels in
wheat by hematoxylin staining of
seedling roots. Crop Sci 18:823-827.
Samac DA, Tesfaye M. 2003. Plant
improvement for tolerance to aluminum
in acid soil_a review. Plant Cell Tissue
Organ Cult 75:189-207.
Yamamoto Y, Kobayashi Y, Matsumoto H.
2001. Lipid peroxidation is an early
symptom triggered by aluminum, but not
the primary cause of elongations
inhibition in pea roots. Plant Physiol
125:199-208.
Yoshida S, Forno DA, Cock JH. 1976.
Laboratory Manual for Physiological
Studies of Rice. Los Banos:IRRI. hlm 5357.
DISTRIBUSI DAN AKUMULASI ALUMINIUM PADA AKAR PADI
DALAM KONDISI CEKAMAN ALUMINIUM PADA LARUTAN HARA
Oleh:
NURLAELA
G34102072
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2007
A BSTR A K
N U RLA ELA . D istribusi dan A kum ulasi A lum inium pada A kar Padi dalam K ondisi Cekam an
A lum inium pada Larutan Hara.D ibim bing oleh M IFTA HU D IN dan JULIA RN I.
A lum inium (A l) m erupakan faktor utam a pengham batpertum buhan tanam an pada tanah
m asam .Targetutam a keracunan Aladalah ujung akar.K eberadaan A ldiujung akarm enyebabkan
pertum buhan akar terham bat.Penelitian inibertujuan m em pelajaridistribusidan kandungan Al
pada akar tanam an padi yang ditum buhkan pada kondisi cekam an Al dengan m engam ati
pertum buhan akar,kandungan dan distribusiA lpada jaringan akar.Benih padiyang digunakan
adalah varietas IR 64 (sensitifA l)dan Krowal(toleran A l).K ecam bah padi um ur 1 haridalam
larutan hara digunakan untuk pengukuran pertam bahan panjang akar dan analisis histokim ia.
Sedangkan untuk analisis kandungan Al kecam bah ditum buhkan selam a 5 hari. Perlakuan A l
diberikan pada konsentrasi 0, 15, 30, 45, dan 60 ppm selam a 24 jam (Percobaan I). Pada
Percobaan II,perlakuan Aldengan konsentrasi60 ppm diberikan selam a 0,6,12,24,dan 48 jam .
Perlakuan cekam an A ldengan konsentrasi15 ppm sudah m engham batpertam bahan panjang akar
sem inaldan m enghalangipem bentukan akar adventif.Zona m eristem atik pada ujung akar yang
m endapat perlakuan cekam an A l berwarna ungu m uda setelah diberi pewarna hem atoksilin.
A kum ulasiAlpadaakarterdapatpadalapisan epiderm isdan sub epiderm isakarbaik padavarietas
IR 64 m aupun Krowal.A karvarietasIR 64 cenderung lebih banyak m engandung Aldaripadaakar
varietasKrowal.Hasilpenelitian inim enunjukkan bahwa tidak terdapatperbedaan respon varietas
IR 64 dan Krowal terhadap cekam an dan periode cekam an A l. Sedangkan perlakuan A l
m em berikan pengaruh yang nyata terhadap pertam bahan panjang akardan akum ulasiA l.
A BSTR A C T
N U RLA ELA .A lum inum D istribution and A ccum ulation in Rice RootunderA lStressCondition
grown in N utrientSolution.Supervised by M IFTA H UD IN and JULIA RN I.
A lum inum (Al)isthe m ajorlim iting factorin plantgrowth on acid soils.The targetofA l
toxicity is the roottip.Alexposure in roottip causes inhibition ofrootgrowth.The aim ofthis
research was to study A ldistribution and accum ulation in rice roots which were grown on A l
stresscondition through observation on rootgrowth,Alcontentand A ldistribution in roottissues.
Rice cv. IR 64 (A l-sensitive) and Krowal (A l-tolerant) were used in this study. O ne-day rice
seedlings in nutrient solution were used for root elongation m easurem ent and histochem ical
analysis.W hereas five-day rice seedlings grown in nutrient solution were used for A l content
m easurem ent.Thisstudy consisted oftw o experim ents.First,A lconcentrationsof 0,15,30,45,
and 60 ppm were applied for24 h.Second,60 ppm Alwasapplied for0,6,12,24,and 48 h.The
result of this study show ed that 15 ppm A l inhibited sem inalroot growth and caused stunted
growth ofadventiveroot.M eristem aticzoneoftreated roottipsshowed purplecolorafterstaining
with hem atoxylin.Alaccum ulation wasfound in theepiderm aland sub epiderm allayersofrootin
both varieties. IR 64 tended to accum ulate m ore A l in root tip than Krowal.This study also
showed no significantdifferencein responsesto concentration and periodsofA ltreatm entsin both
varieties.H owever,A ltreatm entaffected significantly rootelongation and A laccum ulation in
both varieties.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tanah
masam
dengan
kandungan
aluminium (Al) tinggi banyak terdapat di
Indonesia. Tanah masam dengan tingkat pH
kurang dari 5 berhubungan dengan
ketersediaan hara N, P, K, Ca, Mg, dan Mo
yang sangat terbatas, serta adanya Al terlarut
dalam jumlah yang cukup tinggi. Konsentrasi
Al yang tinggi pada tanah masam merupakan
faktor penghambat pertumbuhan tanaman.
Kelarutan Al berhubungan dengan bentuk
senyawa Al. Menurut Kochian (1995) terdapat
tiga bentuk senyawa Al yaitu mononuklear
(Al3+), Al polinuklear, dan molekul Alkompleks. Endapan Al(OH)3 terbentuk pada
pH netral, sedangkan pada pH tinggi Al
terdapat dalam bentuk Al(OH) 4-. Ketika pH
rendah (kurang dari 4) akan terbentuk
Al(H2O)63+ atau dikenal dengan Al3+ yang
merupakan bentuk Al paling toksik bagi
tumbuhan (Matsumoto 2000).
Pengaruh Al terhadap pertumbuhan
tanaman antara lain menurunkan penyerapan
kation bivalen oleh akar terutama penyerapan
Ca2+ dan Mg2+, menghambat pembelahan selsel meristem akar, serta menurunkan
penyerapan SO42-, PO42-, dan Cl-. Kerusakan
akibat Al terhadap tanaman tampak jelas pada
akar. Akar menjadi tebal, pendek, dan
terhambat perpanjangannya (Delhaize et al.
1993). Keracunan Al terutama terlihat pada
ujung akar. Keberadaan Al di ujung akar
menyebabkan akar utama menjadi kerdil dan
akar lateral terhambat pertumbuhannya
(Samac DA dan Tesfaye M 2003).
Meskipun Al pada kondisi masam dapat
menghambat pertumbuhan, terdapat beberapa
jenis atau kultivar tanaman yang toleran
terhadap cekaman Al. Bahkan diantara spesies
terdapat keragaman genetik terhadap cekaman
Al. Adaptasi tanaman terhadap tanah masam
sangat ditentukan oleh sifat toleransi terhadap
cekaman Al. Padi (Oryza sativa) dan rye
(Secale cereale L.) tergolong ke dalam
spesies yang paling toleran diantara famili
graminae.
Menurut
Kochian
(1995) terdapat
beberapa mekanisme yang dilakukan oleh
tanaman untuk mengatasi keracunan Al yaitu
eksklusi Al pada ujung akar; melepaskan ligan
pengkelat Al seperti asam sitrat, oksalat, dan
malat; dan meningkatkan pH rizosfer.
Tanaman toleran dan sensitif Al akan
mengakumulasi Al ketika ditanam pada tanah
masam yang mengandung banyak Al (Samac
DA dan Tesfaye M 2003). Salah satu kriteria
tanaman yang toleran terhadap Al yaitu dapat
mengurangi absorpsi dan translokasi Al ke
bagian tajuk karena sebagian besar Al telah
disimpan di vakuola sel akar (Matsumoto
2000). Spesies gandum (Triticum aestivum L.)
yang
sensitif
akan
menyerap
dan
mengakumulasikan
Al
lebih
banyak
dibandingkan dengan spesies gandum yang
toleran (Delhaize et al. 1993). Akumulasi Al
pada akar padi khususnya akar padi lokal
belum banyak diketahui.
Tujuan
Mempelajari distribusi dan akumulasi Al
akar padi yang ditumbuhkan pada kondisi
cekaman Al pada larutan hara.
BAHAN DAN METODE
Bahan Tanaman
Bahan tanaman yang digunakan adalah
benih padi varietas IR 64 (sensitif Al) dan
Krowal (toleran Al) (Jagau 2000).
Kultur Larutan Hara
Benih padi kedua varietas disterilisasi
dengan NaOCl 0.5 % (v/v) selama 15 menit,
kemudian dibilas dengan akuades sebanyak 3
kali. Benih direndam di dalam akuades selama
24 jam, setelah itu dikecambahkan di dalam
cawan petri yang dilapisi kertas buram
lembab. Selanjutnya benih dikecambahkan di
dalam ruang gelap dengan kisaran suhu 2527 oC selama 48 jam.
Kecambah kemudian ditanam di dalam
larutan hara dengan cara diletakkan pada
plastic screen yang diberi bingkai styrofoam
agar mengambang dan ditempatkan di dalam
bak plastik berisi larutan hara pH 4. Larutan
hara yang digunakan adalah larutan hara
menurut Yoshida et al. (1976) yang telah
dimodifikasi. Larutan hara ini mengandung 40
ppm N (NH4NO3), 10 ppm P (NaH2PO4), 40
ppm K (K2SO4), 40 ppm Ca (CaCl2), 40 ppm
Mg
(MgSO4.7H2O),
0.5
ppm
Mn
.
(MnCl2 H2O),
0.05
ppm
Mo
((NH4)6.Mo7O24.H2O), 0.2 ppm B (H3BO3),
0.01 ppm Zn (ZnSO4.7H2O), 0.01 ppm Cu
(CuSO4.5H2O), dan 2.0 ppm Fe (NaFeEDTA).
Perlakuan Al diberikan dalam bentuk
AlCl3.6H2O.
Keasaman
larutan
hara
dipertahankan pada pH 4 setiap hari.
Selanjutnya kultur larutan hara ini diberi
aerasi dan diletakkan di dalam growth
chamber dengan kisaran suhu 29-31 oC dan
lama penyinaran 12 jam terang dan 12 jam
gelap.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tanah
masam
dengan
kandungan
aluminium (Al) tinggi banyak terdapat di
Indonesia. Tanah masam dengan tingkat pH
kurang dari 5 berhubungan dengan
ketersediaan hara N, P, K, Ca, Mg, dan Mo
yang sangat terbatas, serta adanya Al terlarut
dalam jumlah yang cukup tinggi. Konsentrasi
Al yang tinggi pada tanah masam merupakan
faktor penghambat pertumbuhan tanaman.
Kelarutan Al berhubungan dengan bentuk
senyawa Al. Menurut Kochian (1995) terdapat
tiga bentuk senyawa Al yaitu mononuklear
(Al3+), Al polinuklear, dan molekul Alkompleks. Endapan Al(OH)3 terbentuk pada
pH netral, sedangkan pada pH tinggi Al
terdapat dalam bentuk Al(OH) 4-. Ketika pH
rendah (kurang dari 4) akan terbentuk
Al(H2O)63+ atau dikenal dengan Al3+ yang
merupakan bentuk Al paling toksik bagi
tumbuhan (Matsumoto 2000).
Pengaruh Al terhadap pertumbuhan
tanaman antara lain menurunkan penyerapan
kation bivalen oleh akar terutama penyerapan
Ca2+ dan Mg2+, menghambat pembelahan selsel meristem akar, serta menurunkan
penyerapan SO42-, PO42-, dan Cl-. Kerusakan
akibat Al terhadap tanaman tampak jelas pada
akar. Akar menjadi tebal, pendek, dan
terhambat perpanjangannya (Delhaize et al.
1993). Keracunan Al terutama terlihat pada
ujung akar. Keberadaan Al di ujung akar
menyebabkan akar utama menjadi kerdil dan
akar lateral terhambat pertumbuhannya
(Samac DA dan Tesfaye M 2003).
Meskipun Al pada kondisi masam dapat
menghambat pertumbuhan, terdapat beberapa
jenis atau kultivar tanaman yang toleran
terhadap cekaman Al. Bahkan diantara spesies
terdapat keragaman genetik terhadap cekaman
Al. Adaptasi tanaman terhadap tanah masam
sangat ditentukan oleh sifat toleransi terhadap
cekaman Al. Padi (Oryza sativa) dan rye
(Secale cereale L.) tergolong ke dalam
spesies yang paling toleran diantara famili
graminae.
Menurut
Kochian
(1995) terdapat
beberapa mekanisme yang dilakukan oleh
tanaman untuk mengatasi keracunan Al yaitu
eksklusi Al pada ujung akar; melepaskan ligan
pengkelat Al seperti asam sitrat, oksalat, dan
malat; dan meningkatkan pH rizosfer.
Tanaman toleran dan sensitif Al akan
mengakumulasi Al ketika ditanam pada tanah
masam yang mengandung banyak Al (Samac
DA dan Tesfaye M 2003). Salah satu kriteria
tanaman yang toleran terhadap Al yaitu dapat
mengurangi absorpsi dan translokasi Al ke
bagian tajuk karena sebagian besar Al telah
disimpan di vakuola sel akar (Matsumoto
2000). Spesies gandum (Triticum aestivum L.)
yang
sensitif
akan
menyerap
dan
mengakumulasikan
Al
lebih
banyak
dibandingkan dengan spesies gandum yang
toleran (Delhaize et al. 1993). Akumulasi Al
pada akar padi khususnya akar padi lokal
belum banyak diketahui.
Tujuan
Mempelajari distribusi dan akumulasi Al
akar padi yang ditumbuhkan pada kondisi
cekaman Al pada larutan hara.
BAHAN DAN METODE
Bahan Tanaman
Bahan tanaman yang digunakan adalah
benih padi varietas IR 64 (sensitif Al) dan
Krowal (toleran Al) (Jagau 2000).
Kultur Larutan Hara
Benih padi kedua varietas disterilisasi
dengan NaOCl 0.5 % (v/v) selama 15 menit,
kemudian dibilas dengan akuades sebanyak 3
kali. Benih direndam di dalam akuades selama
24 jam, setelah itu dikecambahkan di dalam
cawan petri yang dilapisi kertas buram
lembab. Selanjutnya benih dikecambahkan di
dalam ruang gelap dengan kisaran suhu 2527 oC selama 48 jam.
Kecambah kemudian ditanam di dalam
larutan hara dengan cara diletakkan pada
plastic screen yang diberi bingkai styrofoam
agar mengambang dan ditempatkan di dalam
bak plastik berisi larutan hara pH 4. Larutan
hara yang digunakan adalah larutan hara
menurut Yoshida et al. (1976) yang telah
dimodifikasi. Larutan hara ini mengandung 40
ppm N (NH4NO3), 10 ppm P (NaH2PO4), 40
ppm K (K2SO4), 40 ppm Ca (CaCl2), 40 ppm
Mg
(MgSO4.7H2O),
0.5
ppm
Mn
.
(MnCl2 H2O),
0.05
ppm
Mo
((NH4)6.Mo7O24.H2O), 0.2 ppm B (H3BO3),
0.01 ppm Zn (ZnSO4.7H2O), 0.01 ppm Cu
(CuSO4.5H2O), dan 2.0 ppm Fe (NaFeEDTA).
Perlakuan Al diberikan dalam bentuk
AlCl3.6H2O.
Keasaman
larutan
hara
dipertahankan pada pH 4 setiap hari.
Selanjutnya kultur larutan hara ini diberi
aerasi dan diletakkan di dalam growth
chamber dengan kisaran suhu 29-31 oC dan
lama penyinaran 12 jam terang dan 12 jam
gelap.
2
Perlakuan Konsentrasi Al dan Periode
Cekaman
Kecambah padi kedua varietas yang
menunjukkan pertumbuhan seragam dan
mempunyai panjang akar sekitar 2 cm dipilih
untuk
perlakuan.
Kecambah-kecambah
tersebut ditanam di dalam larutan hara selama
1 hari. Selanjutnya akar kecambah-kecambah
tersebut diukur pertambahan panjangnya dan
dilakukan analisis histokimia untuk akumulasi
Al. Sedangkan untuk analisis akumulasi Al,
kecambah ditumbuhkan selama 5 hari.
Kemudian larutan hara diganti dengan larutan
0.5 mM CaCl2 dan diberi perlakuan Al (0, 15,
30, 45, dan 60 ppm) selama 24 jam
(Percobaan I). Sedangkan untuk percobaan
periode cekaman Al, perlakuan Al dengan
konsentrasi 60 ppm diberikan selama 0, 6, 12,
24, dan 48 jam (Percobaan II).
Pengukuran Pertambahan Panjang Akar
Kecambah yang ditumbuhkan dalam
larutan hara selama 24 jam diukur panjang
akar seminalnya dari bagian pangkal sampai
ujung sebagai panjang awal. Kemudian
larutan hara diberi perlakuan Al (0, 15, 30, 45,
dan 60 ppm). Setelah 24 jam diukur kembali
akar seminalnya sebagai panjang akhir.
Panjang akhir dikurangi panjang awal untuk
mengetahui pertambahan panjang akar setelah
mendapat cekaman. Untuk perlakuan Al 60
ppm, laju pertambahan panjang akar dihitung
dengan cara panjang akar setelah 0, 6, 12, 24,
dan 48 jam cekaman Al dikurangi panjang
awal per jam.
Pengukuran pertambahan
panjang akar dilakukan sebanyak 3 kali untuk
masing-masing perlakuan.
Analisis Histokimia Akumulasi Aluminium
Akar kecambah padi yang telah diberi
perlakuan berbagai konsentrasi Al selama 24
jam dibilas dengan akuades selama 30 menit,
kemudian direndam di dalam larutan
hematoksilin 0.2% dalam NaIO3 0.02%
selama 60 menit. Selanjutnya akar tersebut
dibilas kembali dengan akuades selama 30
menit (Polle et al. 1978). Kemudian akar
direndam di dalam larutan FAA (formaldehid
37% : asam asetat glasial : alkohol 70% =
5:5:90) selama 24 jam.
Lapisan warna ungu muda yang terdapat
pada ujung akar menunjukkan akumulasi Al.
Pengambilan foto akar yang telah diwarnai
dengan hematoksilin dilakukan dengan
menggunakan kamera Olympus FE-160.
Akumulasi Al pada jaringan akar diamati
dengan membuat sediaan mikroskopis akar.
Akar tanaman dari setiap perlakuan diwarnai
dengan larutan hematoksilin seperti yang telah
dilakukan
pada
analisis
histokimia.
Selanjutnya akar disayat melintang mulai dari
ujung akar sampai daerah 1 mm. Akumulasi
Al pada jaringan akar ditandai dengan lapisan
berwarna ungu muda. Pengambilan foto akar
dilakukan
dengan
menggunakan
fotomikroskop Olympus CX-40.
Analisis Akumulasi Al
Seratus potong akar, masing-masing
sepanjang 15 mm (dipotong dari ujung akar),
diletakkan di dalam cawan porselen,
dimasukkan ke dalam oven suhu 80 oC selama
24 jam, kemudian ditimbang berat keringnya.
Selanjutnya sampel akar tersebut diabukan
pada suhu 550 °C selama 2 jam. Abu tersebut
dilarutkan di dalam 4 ml larutan HNO 3 pekat
yang ditambah dengan 10 tetes H2O,
dipanaskan pada suhu 100-200 °C selama 2
jam, kemudian ditambahkan 6 N HCl
sebanyak 10 ml. Setelah itu, campuran larutan
tersebut diencerkan dengan akuades sampai
volumenya menjadi 25 ml (Cunniff 1999).
Hasil ekstraksi tersebut diukur kandungan Alnya dengan menggunakan atomic absorption
spectroscopy (Varian, SpectrAA-30). Analisis
akumulasi Al untuk masing-masing perlakuan
diulang sebanyak 3 kali.
Rancangan Percobaan
Percobaan
I.
Percobaan
disusun
berdasarkan rancangan acak kelompok (RAK)
dengan dua faktor. Faktor pertama yaitu
konsentrasi Al (0, 15, 30, 45, dan 60 ppm) dan
faktor kedua yaitu varietas padi (IR 64 dan
Krowal).
Percobaan II. Percobaan disusun
berdasarkan rancangan acak kelompok (RAK)
dengan dua faktor. Faktor pertama yaitu
periode cekaman Al (0, 6, 12, 24, dan 48 jam)
pada konsentrasi Al 60 ppm dan faktor kedua
yaitu varietas padi (IR 64 dan Krowal).
Model yang digunakan pada kedua
percobaan ini adalah sebagai berikut:
Yijk = µ + αi + βj + (αβ)ij + ρk + εijk
Yijk
µ
αi
Pembuatan Sediaan Mikroskopis Akar
βj
= nilai pengamatan pada konsentrasi
Al atau periode cekaman Al ke-i,
varietas ke-j, dan ulangan ke-k
= rataan umum
= pengaruh konsentrasi Al atau
periode cekaman Al ke-i
= pengaruh varietas ke-j
3
(αβ)ij =
ρk
εijk
pengaruh interaksi konsentrasi Al
atau periode cekaman Al ke-i dan
varietas ke-j
= pengaruh ulangan ke-k
= pengaruh acak konsentrasi Al atau
periode cekaman Al ke-i, varietas
ke-j, dan ulangan ke-k
Analisis
data
dilakukan
dengan
menggunakan analisis sidik ragam Rancangan
Acak Kelompok dengan uji DMRT (Duncan
Multiple Range Test) sebagai uji lanjut.
HASIL
Morfologi dan Pertambahan Panjang Akar
Cekaman Al menyebabkan akar seminal
menjadi lebih pendek dibandingkan dengan
tanaman kontrol. Akar adventif hanya terdapat
pada tanaman kontrol (Gambar 1).
Akar adventif
0
15
30 45
60
Akar seminal
(a)
perlakuan konsentrasi Al memberikan
pengaruh yang nyata terhadap pertambahan
panjang akar. Pertambahan panjang akar
semakin
menurun
dengan
semakin
meningkatnya konsentrasi Al.
Tabel 1 Pertambahan panjang akar padi
varietas IR 64 dan Krowal untuk
perlakuan konsentrasi Al
Pertambahan panjang akar
Perlakuan
(mm)
Varietas
IR 64
4.88 tn
Krowal
4.75 tn
Konsentrasi Al
0 ppm
15.45 a
15 ppm
3.77 b
30 ppm
2.25 c
45 ppm
1.60 cd
60 ppm
1.00 d
Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada
kolom yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji
5% (DMRT). tn=tidak berbeda nyata.
Periode cekaman Al berpengaruh nyata
terhadap laju pertambahan panjang akar.
Tanaman padi yang ditumbuhkan pada larutan
hara yang mengandung 60 ppm Al
menunjukkan penurunan laju pertambahan
panjang akar setelah 6 jam perlakuan cekaman
Al. Semakin lama periode cekaman Al,
semakin menurun laju pertambahan panjang
akar tanaman yang diberi cekaman Al 60 ppm
(Tabel 2). Tanaman kontrol (0 ppm Al) laju
pertambahan panjang akarnya terus meningkat
karena tidak adanya cekaman Al.
Tabel 2 Pertambahan panjang akar padi
varietas IR 64 dan Krowal untuk
perlakuan periode cekaman Al
0
15
30 45
60
(b)
Gambar 1 Morfologi akar padi varietas IR 64
(a) dan Krowal (b) setelah
mendapat perlakuan cekaman Al.
Angka menunjukkan konsentrasi Al
(ppm). Skala terkecil dalam mm.
Tidak terdapat perbedaan yang nyata
antara pertambahan panjang akar padi varietas
IR 64 dan Krowal (Tabel 1). Sedangkan
Perlakuan
Laju pertambahan
panjang akar (mm/jam)
0 ppm
60 ppm
Varietas
IR 64
0.41 tn
0.04 tn
Krowal
0.43 tn
0.04 tn
Periode cekaman Al
0 jam
0.00 d
0.00 b
6 jam
0.27 c
0.08 a
12 jam
0.51 b
0.06 a
24 jam
0.64 ab
0.04 ab
48 jam
0.68 a
0.02 b
Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada
kolom yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji
5% (DMRT). tn=tidak berbeda nyata.
3
(αβ)ij =
ρk
εijk
pengaruh interaksi konsentrasi Al
atau periode cekaman Al ke-i dan
varietas ke-j
= pengaruh ulangan ke-k
= pengaruh acak konsentrasi Al atau
periode cekaman Al ke-i, varietas
ke-j, dan ulangan ke-k
Analisis
data
dilakukan
dengan
menggunakan analisis sidik ragam Rancangan
Acak Kelompok dengan uji DMRT (Duncan
Multiple Range Test) sebagai uji lanjut.
HASIL
Morfologi dan Pertambahan Panjang Akar
Cekaman Al menyebabkan akar seminal
menjadi lebih pendek dibandingkan dengan
tanaman kontrol. Akar adventif hanya terdapat
pada tanaman kontrol (Gambar 1).
Akar adventif
0
15
30 45
60
Akar seminal
(a)
perlakuan konsentrasi Al memberikan
pengaruh yang nyata terhadap pertambahan
panjang akar. Pertambahan panjang akar
semakin
menurun
dengan
semakin
meningkatnya konsentrasi Al.
Tabel 1 Pertambahan panjang akar padi
varietas IR 64 dan Krowal untuk
perlakuan konsentrasi Al
Pertambahan panjang akar
Perlakuan
(mm)
Varietas
IR 64
4.88 tn
Krowal
4.75 tn
Konsentrasi Al
0 ppm
15.45 a
15 ppm
3.77 b
30 ppm
2.25
DALAM KONDISI CEKAMAN ALUMINIUM PADA LARUTAN HARA
Oleh:
NURLAELA
G34102072
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2007
ABSTRAK
NURLAELA. Distribusi dan Akumulasi Aluminium pada Akar Padi dalam Kondisi Cekaman
Aluminium pada Larutan Hara. Dibimbing oleh MIFTAHUDIN dan JULIARNI.
Aluminium (Al) merupakan faktor utama penghambat pertumbuhan tanaman pada tanah
masam. Target utama keracunan Al adalah ujung akar. Keberadaan Al di ujung akar menyebabkan
pertumbuhan akar terhambat. Penelitian ini bertujuan mempelajari distribusi dan kandungan Al
pada akar tanaman padi yang ditumbuhkan pada kondisi cekaman Al dengan mengamati
pertumbuhan akar, kandungan dan distribusi Al pada jaringan akar. Benih padi yang digunakan
adalah varietas IR 64 (sensitif Al) dan Krowal (toleran Al). Kecambah padi umur 1 hari dalam
larutan hara digunakan untuk pengukuran pertambahan panjang akar dan analisis histokimia.
Sedangkan untuk analisis kandungan Al kecambah ditumbuhkan selama 5 hari. Perlakuan Al
diberikan pada konsentrasi 0, 15, 30, 45, dan 60 ppm selama 24 jam (Percobaan I). Pada
Percobaan II, perlakuan Al dengan konsentrasi 60 ppm diberikan selama 0, 6, 12, 24, dan 48 jam.
Perlakuan cekaman Al dengan konsentrasi 15 ppm sudah menghambat pertambahan panjang akar
seminal dan menghalangi pembentukan akar adventif. Zona meristematik pada ujung akar yang
mendapat perlakuan cekaman Al berwarna ungu muda setelah diberi pewarna hematoksilin.
Akumulasi Al pada akar terdapat pada lapisan epidermis dan sub epidermis akar baik pada varietas
IR 64 maupun Krowal. Akar varietas IR 64 cenderung lebih banyak mengandung Al daripada akar
varietas Krowal. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa tidak terdapat perbedaan respon varietas
IR 64 dan Krowal terhadap cekaman dan periode cekaman Al. Sedangkan perlakuan Al
memberikan pengaruh yang nyata terhadap pertambahan panjang akar dan akumulasi Al.
ABSTRACT
NURLAELA. Aluminum Distribution and Accumulation in Rice Root under Al Stress Condition
grown in Nutrient Solution. Supervised by MIFTAHUDIN and JULIARNI.
Aluminum (Al) is the major limiting factor in plant growth on acid soils. The target of Al
toxicity is the root tip. Al exposure in root tip causes inhibition of root growth. The aim of this
research was to study Al distribution and accumulation in rice roots which were grown on Al
stress condition through observation on root growth, Al content and Al distribution in root tissues.
Rice cv. IR 64 (Al-sensitive) and Krowal (Al-tolerant) were used in this study. One-day rice
seedlings in nutrient solution were used for root elongation measurement and histochemical
analysis. Whereas five-day rice seedlings grown in nutrient solution were used for Al content
measurement. This study consisted of two experiments. First, Al concentrations of 0, 15, 30, 45,
and 60 ppm were applied for 24 h. Second, 60 ppm Al was applied for 0, 6, 12, 24, and 48 h. The
result of this study showed that 15 ppm Al inhibited seminal root growth and caused stunted
growth of adventive root. Meristematic zone of treated root tips showed purple color after staining
with hematoxylin. Al accumulation was found in the epidermal and sub epidermal layers of root in
both varieties. IR 64 tended to accumulate more Al in root tip than Krowal. This study also
showed no significant difference in responses to concentration and periods of Al treatments in both
varieties. However, Al treatment affected significantly root elongation and Al accumulation in
both varieties.
DISTRIBUSI DAN AKUMULASI ALUMINIUM PADA AKAR PADI
DALAM KONDISI CEKAMAN ALUMINIUM PADA LARUTAN HARA
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains
pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor
Oleh:
NURLAELA
G34102072
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2007
Judul : Distribusi dan Akumulasi Aluminium pada Akar Padi dalam Kondisi
Cekaman Aluminium pada Larutan Hara
Nama : Nurlaela
NRP : G34102072
Menyetujui :
Pembimbing I
Pembimbing II
Dr. Ir. Miftahudin, M.Si
NIP 131851281
Dr. Ir. Juliarni, M.Agr
NIP 132216226
Mengetahui :
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS
NIP 131473999
Tanggal Lulus :
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 11 Juli 1982 sebagai anak kedua dari empat
bersaudara dari pasangan Nasihin Ash’ari dan Masitoh.
Penulis lulus dari SMU Negeri 10 Jakarta pada tahun 2001 dan pada tahun 2002 diterima di
Departemen Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA), Institut
Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB).
Selama kuliah di Departemen Biologi FMIPA IPB, penulis pernah menjadi asisten
praktikum mata kuliah Genetika Dasar tahun ajaran 2004/2005 dan Fisiologi Tumbuhan Dasar
tahun ajaran 2005/2006. Penulis juga aktif di Himpunan Mahasiswa Biologi (HIMABIO) sebagai
Bendahara periode 2003/2004 dan 2004/2005. Penulis melaksanakan Praktik Lapangan di Kebun
Raya Bogor dengan judul Manajemen Konservasi ex-situ Tanaman Anggrek di Pusat Konservasi
Kebun Raya Bogor. Penulis juga pernah menjadi Finalis Lomba Karya Ilmiah Program Kreativitas
Mahasiswa bidang Penelitian Tingkat IPB yang diselenggarakan oleh DIKTI.
PRAKATA
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas rahmat dan karuniaNya
sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan karya ilmiah yang berjudul Distribusi dan
Kandungan Aluminium pada Akar Padi dalam Kondisi Cekaman Aluminium pada Larutan
Hara. Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Juni 2006 sampai dengan Juni 2007, bertempat di di
Laboratorium Fisiologi Tumbuhan dan Laboratorium Anatomi Tumbuhan, Departemen Biologi,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Miftahudin, M.Si dan Ibu Dr. Ir.
Juliarni, M.Agr selaku dosen pembimbing yang telah memberikan saran, dukungan dan
bimbingannya selama pelaksanaan karya ilmiah ini. Tidak lupa terima kasih penulis ucapkan
kepada Bapak Dr. Ir. Ence Darmo Jaya S., M.Si selaku dosen penguji yang telah memberikan
saran dan masukannya dalam penulisan karya ilmiah ini.
Ungkapan terima kasih penulis ucapkan kepada keluarga tercinta: bapak, mamah, kakak,
kakak ipar, Eko, dan kedua adikku yang selalu memberikan doa, semangat, perhatian dan kasih
sayangnya. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Ibu Anis, Ibu Gleni, Bapak Kus, Mba
Retno, Bapak Sabur, dan Bapak Joni yang telah membantu kelancaran pelaksanaan karya ilmiah.
Tidak lupa terima kasih untuk Ina, Nda, Ibu Dewi, Mba Vil, Irfan, Bapak Ahmad, Bapak Hari atas
segala bantuan dan kerjasamanya. Terima kasih juga penulis sampaikan untuk teman-teman di
“Ghozali Kost”, Tuti, Neng Nur, Eli, Awi, Venti, dan teman biologi 39 atas dukungan semangat
dan bantuannya.
Bogor, September 2007
Nurlaela
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL .................................................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR................................................................................................................ vii
PENDAHULUAN
Latar Belakang .................................................................................................................... 1
Tujuan ................................................................................................................................ 1
BAHAN DAN METODE
Bahan Tanaman ................................................................................................................... 1
Kultur Larutan Hara............................................................................................................. 1
Perlakuan Konsentrasi Al dan Periode Cekaman................................................................... 2
Pengukuran Pertambahan Panjang Akar .............................................................................. 2
Analisis Histokimia Akumulasi Aluminium.......................................................................... 2
Pembuatan Sediaan Mikroskopis Akar ................................................................................. 2
Analisis Akumulasi Aluminium ........................................................................................... 2
Rancangan Percobaan .......................................................................................................... 2
HASIL
Morfologi dan Pertambahan Panjang Akar ........................................................................... 3
Analisis Histokimia Akumulasi Aluminium.......................................................................... 4
Akumulasi Al pada Jaringan Akar ........................................................................................ 4
Analisis Akumulasi Aluminium............................................................................................ 4
PEMBAHASAN ...................................................................................................................... 6
SIMPULAN ............................................................................................................................. 7
DAFTAR PUSTAKA............................................................................................................... 7
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Pertambahan panjang akar padi varietas IR 64 dan Krowal untuk perlakuan konsentrasi Al..... 3
2 Pertambahan panjang akar padi varietas IR 64 dan Krowal untuk perlakuan periode
cekaman Al. .......................................................................................................................... 3
3 Akumulasi Al pada akar padi varietas IR 64 dan Krowal untuk perlakuan konsentrasi Al........ 4
4 Akumulasi Al pada akar padi varietas IR 64 dan Krowal untuk perlakuan periode
cekaman Al ........................................................................................................................... 6
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Morfologi akar padi varietas IR 64 (a) dan Krowal (b) setelah mendapat perlakuan
cekaman Al. Angka menunjukkan konsentrasi Al (ppm). Skala terkecil dalam mm ................. 3
2 Analisis histokimia akumulasi Al dengan pewarnaan hematoksilin pada akar padi
varietas IR 64 (a) dan Krowal (b). Angka menunjukkan konsentrasi Al (ppm) ........................ 4
3 Sayatan melintang akar pada daerah 1 mm dari ujung akar padi varietas IR 64 dan
Krowal (a) dan sketsa akar yang menunjukkan lokasi akumulasi Al (b)................................... 5
4 Akumulasi Al akar padi varietas IR 64 dan Krowal pada berbagai konsentrasi Al ................... 6
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tanah
masam
dengan
kandungan
aluminium (Al) tinggi banyak terdapat di
Indonesia. Tanah masam dengan tingkat pH
kurang dari 5 berhubungan dengan
ketersediaan hara N, P, K, Ca, Mg, dan Mo
yang sangat terbatas, serta adanya Al terlarut
dalam jumlah yang cukup tinggi. Konsentrasi
Al yang tinggi pada tanah masam merupakan
faktor penghambat pertumbuhan tanaman.
Kelarutan Al berhubungan dengan bentuk
senyawa Al. Menurut Kochian (1995) terdapat
tiga bentuk senyawa Al yaitu mononuklear
(Al3+), Al polinuklear, dan molekul Alkompleks. Endapan Al(OH)3 terbentuk pada
pH netral, sedangkan pada pH tinggi Al
terdapat dalam bentuk Al(OH) 4-. Ketika pH
rendah (kurang dari 4) akan terbentuk
Al(H2O)63+ atau dikenal dengan Al3+ yang
merupakan bentuk Al paling toksik bagi
tumbuhan (Matsumoto 2000).
Pengaruh Al terhadap pertumbuhan
tanaman antara lain menurunkan penyerapan
kation bivalen oleh akar terutama penyerapan
Ca2+ dan Mg2+, menghambat pembelahan selsel meristem akar, serta menurunkan
penyerapan SO42-, PO42-, dan Cl-. Kerusakan
akibat Al terhadap tanaman tampak jelas pada
akar. Akar menjadi tebal, pendek, dan
terhambat perpanjangannya (Delhaize et al.
1993). Keracunan Al terutama terlihat pada
ujung akar. Keberadaan Al di ujung akar
menyebabkan akar utama menjadi kerdil dan
akar lateral terhambat pertumbuhannya
(Samac DA dan Tesfaye M 2003).
Meskipun Al pada kondisi masam dapat
menghambat pertumbuhan, terdapat beberapa
jenis atau kultivar tanaman yang toleran
terhadap cekaman Al. Bahkan diantara spesies
terdapat keragaman genetik terhadap cekaman
Al. Adaptasi tanaman terhadap tanah masam
sangat ditentukan oleh sifat toleransi terhadap
cekaman Al. Padi (Oryza sativa) dan rye
(Secale cereale L.) tergolong ke dalam
spesies yang paling toleran diantara famili
graminae.
Menurut
Kochian
(1995) terdapat
beberapa mekanisme yang dilakukan oleh
tanaman untuk mengatasi keracunan Al yaitu
eksklusi Al pada ujung akar; melepaskan ligan
pengkelat Al seperti asam sitrat, oksalat, dan
malat; dan meningkatkan pH rizosfer.
Tanaman toleran dan sensitif Al akan
mengakumulasi Al ketika ditanam pada tanah
masam yang mengandung banyak Al (Samac
DA dan Tesfaye M 2003). Salah satu kriteria
tanaman yang toleran terhadap Al yaitu dapat
mengurangi absorpsi dan translokasi Al ke
bagian tajuk karena sebagian besar Al telah
disimpan di vakuola sel akar (Matsumoto
2000). Spesies gandum (Triticum aestivum L.)
yang
sensitif
akan
menyerap
dan
mengakumulasikan
Al
lebih
banyak
dibandingkan dengan spesies gandum yang
toleran (Delhaize et al. 1993). Akumulasi Al
pada akar padi khususnya akar padi lokal
belum banyak diketahui.
Tujuan
Mempelajari distribusi dan akumulasi Al
akar padi yang ditumbuhkan pada kondisi
cekaman Al pada larutan hara.
BAHAN DAN METODE
Bahan Tanaman
Bahan tanaman yang digunakan adalah
benih padi varietas IR 64 (sensitif Al) dan
Krowal (toleran Al) (Jagau 2000).
Kultur Larutan Hara
Benih padi kedua varietas disterilisasi
dengan NaOCl 0.5 % (v/v) selama 15 menit,
kemudian dibilas dengan akuades sebanyak 3
kali. Benih direndam di dalam akuades selama
24 jam, setelah itu dikecambahkan di dalam
cawan petri yang dilapisi kertas buram
lembab. Selanjutnya benih dikecambahkan di
dalam ruang gelap dengan kisaran suhu 2527 oC selama 48 jam.
Kecambah kemudian ditanam di dalam
larutan hara dengan cara diletakkan pada
plastic screen yang diberi bingkai styrofoam
agar mengambang dan ditempatkan di dalam
bak plastik berisi larutan hara pH 4. Larutan
hara yang digunakan adalah larutan hara
menurut Yoshida et al. (1976) yang telah
dimodifikasi. Larutan hara ini mengandung 40
ppm N (NH4NO3), 10 ppm P (NaH2PO4), 40
ppm K (K2SO4), 40 ppm Ca (CaCl2), 40 ppm
Mg
(MgSO4.7H2O),
0.5
ppm
Mn
.
(MnCl2 H2O),
0.05
ppm
Mo
((NH4)6.Mo7O24.H2O), 0.2 ppm B (H3BO3),
0.01 ppm Zn (ZnSO4.7H2O), 0.01 ppm Cu
(CuSO4.5H2O), dan 2.0 ppm Fe (NaFeEDTA).
Perlakuan Al diberikan dalam bentuk
AlCl3.6H2O.
Keasaman
larutan
hara
dipertahankan pada pH 4 setiap hari.
Selanjutnya kultur larutan hara ini diberi
aerasi dan diletakkan di dalam growth
chamber dengan kisaran suhu 29-31 oC dan
lama penyinaran 12 jam terang dan 12 jam
gelap.
2
Perlakuan Konsentrasi Al dan Periode
Cekaman
Kecambah padi kedua varietas yang
menunjukkan pertumbuhan seragam dan
mempunyai panjang akar sekitar 2 cm dipilih
untuk
perlakuan.
Kecambah-kecambah
tersebut ditanam di dalam larutan hara selama
1 hari. Selanjutnya akar kecambah-kecambah
tersebut diukur pertambahan panjangnya dan
dilakukan analisis histokimia untuk akumulasi
Al. Sedangkan untuk analisis akumulasi Al,
kecambah ditumbuhkan selama 5 hari.
Kemudian larutan hara diganti dengan larutan
0.5 mM CaCl2 dan diberi perlakuan Al (0, 15,
30, 45, dan 60 ppm) selama 24 jam
(Percobaan I). Sedangkan untuk percobaan
periode cekaman Al, perlakuan Al dengan
konsentrasi 60 ppm diberikan selama 0, 6, 12,
24, dan 48 jam (Percobaan II).
Pengukuran Pertambahan Panjang Akar
Kecambah yang ditumbuhkan dalam
larutan hara selama 24 jam diukur panjang
akar seminalnya dari bagian pangkal sampai
ujung sebagai panjang awal. Kemudian
larutan hara diberi perlakuan Al (0, 15, 30, 45,
dan 60 ppm). Setelah 24 jam diukur kembali
akar seminalnya sebagai panjang akhir.
Panjang akhir dikurangi panjang awal untuk
mengetahui pertambahan panjang akar setelah
mendapat cekaman. Untuk perlakuan Al 60
ppm, laju pertambahan panjang akar dihitung
dengan cara panjang akar setelah 0, 6, 12, 24,
dan 48 jam cekaman Al dikurangi panjang
awal per jam.
Pengukuran pertambahan
panjang akar dilakukan sebanyak 3 kali untuk
masing-masing perlakuan.
Analisis Histokimia Akumulasi Aluminium
Akar kecambah padi yang telah diberi
perlakuan berbagai konsentrasi Al selama 24
jam dibilas dengan akuades selama 30 menit,
kemudian direndam di dalam larutan
hematoksilin 0.2% dalam NaIO3 0.02%
selama 60 menit. Selanjutnya akar tersebut
dibilas kembali dengan akuades selama 30
menit (Polle et al. 1978). Kemudian akar
direndam di dalam larutan FAA (formaldehid
37% : asam asetat glasial : alkohol 70% =
5:5:90) selama 24 jam.
Lapisan warna ungu muda yang terdapat
pada ujung akar menunjukkan akumulasi Al.
Pengambilan foto akar yang telah diwarnai
dengan hematoksilin dilakukan dengan
menggunakan kamera Olympus FE-160.
Akumulasi Al pada jaringan akar diamati
dengan membuat sediaan mikroskopis akar.
Akar tanaman dari setiap perlakuan diwarnai
dengan larutan hematoksilin seperti yang telah
dilakukan
pada
analisis
histokimia.
Selanjutnya akar disayat melintang mulai dari
ujung akar sampai daerah 1 mm. Akumulasi
Al pada jaringan akar ditandai dengan lapisan
berwarna ungu muda. Pengambilan foto akar
dilakukan
dengan
menggunakan
fotomikroskop Olympus CX-40.
Analisis Akumulasi Al
Seratus potong akar, masing-masing
sepanjang 15 mm (dipotong dari ujung akar),
diletakkan di dalam cawan porselen,
dimasukkan ke dalam oven suhu 80 oC selama
24 jam, kemudian ditimbang berat keringnya.
Selanjutnya sampel akar tersebut diabukan
pada suhu 550 °C selama 2 jam. Abu tersebut
dilarutkan di dalam 4 ml larutan HNO 3 pekat
yang ditambah dengan 10 tetes H2O,
dipanaskan pada suhu 100-200 °C selama 2
jam, kemudian ditambahkan 6 N HCl
sebanyak 10 ml. Setelah itu, campuran larutan
tersebut diencerkan dengan akuades sampai
volumenya menjadi 25 ml (Cunniff 1999).
Hasil ekstraksi tersebut diukur kandungan Alnya dengan menggunakan atomic absorption
spectroscopy (Varian, SpectrAA-30). Analisis
akumulasi Al untuk masing-masing perlakuan
diulang sebanyak 3 kali.
Rancangan Percobaan
Percobaan
I.
Percobaan
disusun
berdasarkan rancangan acak kelompok (RAK)
dengan dua faktor. Faktor pertama yaitu
konsentrasi Al (0, 15, 30, 45, dan 60 ppm) dan
faktor kedua yaitu varietas padi (IR 64 dan
Krowal).
Percobaan II. Percobaan disusun
berdasarkan rancangan acak kelompok (RAK)
dengan dua faktor. Faktor pertama yaitu
periode cekaman Al (0, 6, 12, 24, dan 48 jam)
pada konsentrasi Al 60 ppm dan faktor kedua
yaitu varietas padi (IR 64 dan Krowal).
Model yang digunakan pada kedua
percobaan ini adalah sebagai berikut:
Yijk = µ + αi + βj + (αβ)ij + ρk + εijk
Yijk
µ
αi
Pembuatan Sediaan Mikroskopis Akar
βj
= nilai pengamatan pada konsentrasi
Al atau periode cekaman Al ke-i,
varietas ke-j, dan ulangan ke-k
= rataan umum
= pengaruh konsentrasi Al atau
periode cekaman Al ke-i
= pengaruh varietas ke-j
3
(αβ)ij =
ρk
εijk
pengaruh interaksi konsentrasi Al
atau periode cekaman Al ke-i dan
varietas ke-j
= pengaruh ulangan ke-k
= pengaruh acak konsentrasi Al atau
periode cekaman Al ke-i, varietas
ke-j, dan ulangan ke-k
Analisis
data
dilakukan
dengan
menggunakan analisis sidik ragam Rancangan
Acak Kelompok dengan uji DMRT (Duncan
Multiple Range Test) sebagai uji lanjut.
HASIL
Morfologi dan Pertambahan Panjang Akar
Cekaman Al menyebabkan akar seminal
menjadi lebih pendek dibandingkan dengan
tanaman kontrol. Akar adventif hanya terdapat
pada tanaman kontrol (Gambar 1).
Akar adventif
0
15
30 45
60
Akar seminal
(a)
perlakuan konsentrasi Al memberikan
pengaruh yang nyata terhadap pertambahan
panjang akar. Pertambahan panjang akar
semakin
menurun
dengan
semakin
meningkatnya konsentrasi Al.
Tabel 1 Pertambahan panjang akar padi
varietas IR 64 dan Krowal untuk
perlakuan konsentrasi Al
Pertambahan panjang akar
Perlakuan
(mm)
Varietas
IR 64
4.88 tn
Krowal
4.75 tn
Konsentrasi Al
0 ppm
15.45 a
15 ppm
3.77 b
30 ppm
2.25 c
45 ppm
1.60 cd
60 ppm
1.00 d
Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada
kolom yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji
5% (DMRT). tn=tidak berbeda nyata.
Periode cekaman Al berpengaruh nyata
terhadap laju pertambahan panjang akar.
Tanaman padi yang ditumbuhkan pada larutan
hara yang mengandung 60 ppm Al
menunjukkan penurunan laju pertambahan
panjang akar setelah 6 jam perlakuan cekaman
Al. Semakin lama periode cekaman Al,
semakin menurun laju pertambahan panjang
akar tanaman yang diberi cekaman Al 60 ppm
(Tabel 2). Tanaman kontrol (0 ppm Al) laju
pertambahan panjang akarnya terus meningkat
karena tidak adanya cekaman Al.
Tabel 2 Pertambahan panjang akar padi
varietas IR 64 dan Krowal untuk
perlakuan periode cekaman Al
0
15
30 45
60
(b)
Gambar 1 Morfologi akar padi varietas IR 64
(a) dan Krowal (b) setelah
mendapat perlakuan cekaman Al.
Angka menunjukkan konsentrasi Al
(ppm). Skala terkecil dalam mm.
Tidak terdapat perbedaan yang nyata
antara pertambahan panjang akar padi varietas
IR 64 dan Krowal (Tabel 1). Sedangkan
Perlakuan
Laju pertambahan
panjang akar (mm/jam)
0 ppm
60 ppm
Varietas
IR 64
0.41 tn
0.04 tn
Krowal
0.43 tn
0.04 tn
Periode cekaman Al
0 jam
0.00 d
0.00 b
6 jam
0.27 c
0.08 a
12 jam
0.51 b
0.06 a
24 jam
0.64 ab
0.04 ab
48 jam
0.68 a
0.02 b
Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada
kolom yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji
5% (DMRT). tn=tidak berbeda nyata.
4
Analisis Histokimia Akumulasi Aluminium
Akumulasi Al pada akar ditandai dengan
adanya warna ungu muda. Zona meristematik
akar yang mendapat perlakuan cekaman Al
selama 24 jam berwarna ungu muda setelah
diberi pewarna hematoksilin. Semakin tinggi
konsentrasi Al, semakin pekat warna ungunya
(Gambar 2). Akar padi varietas IR 64
menunjukkan warna ungu yang lebih pekat
daripada akar varietas Krowal.
Akumulasi Al pada Jaringan Akar
Akumulasi Al mulai dari ujung akar
sampai daerah 1 mm terdapat pada lapisan
epidermis dan sub epidermis akar baik pada
padi varietas IR 64 maupun Krowal.
Akumulasi Al tersebut ditandai dengan
terbentuknya warna ungu muda pada jaringan
akar. Tidak terdapat perbedaan intensitas
warna pada kedua varietas. Gambar 3
menunjukkan sayatan melintang akar pada
daerah 1 mm dari ujung akar.
Analisis Akumulasi Al
Akumulasi Al pada akar padi varietas IR
64 dan Krowal tidak berbeda nyata (Tabel 3).
Semua akar tanaman yang mendapat
perlakuan
cekaman
Al
menunjukkan
konsentrasi akumulasi Al yang relatif sama
tetapi tidak dijumpai akumulasi Al pada
tanaman kontrol.
1 mm
0 15 30 45 60
(a)
zona
sel aktif
membelah
Tabel 3 Akumulasi Al pada akar padi varietas
IR 64 dan Krowal untuk perlakuan
konsentrasi Al
Perlakuan
0 15 30 45 60
(b)
zona
sel aktif
membelah
Gambar 2 Analisis histokimia akumulasi Al
dengan pewarnaan hematoksilin
pada akar padi varietas IR 64 (a)
dan
Krowal
(b).
Angka
menunjukkan
konsentrasi Al
(ppm).
Akumulasi Al
(mg Al/g akar)
Varietas
IR 64
0.12 tn
Krowal
0.10 tn
Konsentrasi Al
0 ppm
0.00 a
15 ppm
0.12 b
30 ppm
0.12 b
45 ppm
0.11 b
60 ppm
0.13 b
Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada
kolom yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji
5% (DMRT). tn=tidak berbeda nyata.
5
0 ppm
15 ppm
Akumulasi Al
30 ppm
45 ppm
(b)
60 ppm
100 μm
IR 64
Krowal
(a)
Gambar 3 Sayatan melintang akar pada daerah 1 mm dari ujung akar padi varietas IR 64
dan Krowal (a) dan sketsa akar yang menunjukkan lokasi akumulasi Al (b).
6
Akumulasi Al
(mg Al/g akar)
Akumulasi Al pada akar padi varietas IR
64 dan Krowal tidak berbeda nyata, namun
varietas IR 64 cenderung lebih banyak
menyerap Al daripada varietas Krowal pada
perlakuan cekaman Al di atas 15 ppm
(Gambar 4).
0.16
0.14
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
15
30
45
60
Konsentrasi Al (ppm)
IR64
Krowal
Gambar 4 Akumulasi Al akar padi varietas
IR 64 dan Krowal pada berbagai
konsentrasi Al.
Periode cekaman Al berpengaruh terhadap
akumulasi Al pada akar. Semakin lama
periode cekaman Al, semakin tinggi
akumulasi Al. Periode cekaman Al selama 48
jam menunjukkan akumulasi Al paling tinggi.
Berdasarkan analisis sidik ragam tidak
terdapat perbedaan yang nyata
antara
akumulasi Al varietas IR 64 dan Krowal
(Tabel 4). Periode cekaman Al memberikan
perbedaan yang nyata pada akumulasi Al.
Tabel 4 Akumulasi Al pada akar padi varietas
IR 64 dan Krowal untuk perlakuan
periode cekaman Al
Akumulasi Al
Perlakuan
(mg Al/g akar)
Varietas
IR 64
0.09 tn
Krowal
0.08 tn
Periode cekaman Al
0 jam
0.00 a
6 jam
0.04 b
12 jam
0.06 b
24 jam
0.10 c
48 jam
0.15 d
Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada
kolom yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji
5% (DMRT). tn=tidak berbeda nyata.
PEMBAHASAN
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa
Al menghambat perpanjangan akar primer dan
menghalangi pembentukan akar adventif.
Penghambatan perpanjangan akar mulai
terlihat pada perlakuan Al 15 ppm baik pada
varietas IR 64 maupun Krowal. Semakin
tinggi konsentrasi cekaman Al semakin
rendah pertambahan panjang akar.
Kelarutan Al yang tinggi pada tanah
masam dapat menyebabkan penghambatan
pertumbuhan akar tanaman yang serius.
Menurut Kochian (1995) penghambatan
pertumbuhan akar terjadi setelah 24 jam
tercekam Al. Ion Al menempel pada dinding,
membran
plasma, dan nukleus sel.
Penempelan ion Al pada membran plasma
dapat mengganggu proses transpor melalui
membran plasma. Ion Al juga menghambat
pembelahan sel yang berhubungan dengan
sintesis DNA. Menurut Matsumoto (2000)
aktivitas mitosis menurun dengan cepat pada
daerah meristem akar akibat cekaman Al.
Akumulasi Al pada jaringan akar dapat
diamati dengan pewarnaan hematoksilin yang
merupakan metode sederhana dan mudah.
Metode ini telah digunakan oleh Polle et al.
(1978) untuk mendeteksi akumulasi Al pada
akar
gandum. Perbedaan
kemampuan
penyerapan Al pada tanaman diamati
berdasarkan kepekatan warna ungu muda pada
akar. Warna ungu yang lebih gelap
menunjukkan tingkat akumulasi Al yang lebih
tinggi, sedangkan warna lebih terang
menunjukkan tingkat akumulasi Al yang
rendah. Akar kultivar gandum yang diamati
menunjukkan warna yang semakin pekat
dengan meningkatnya konsentrasi cekaman Al
(Polle et al. 1978).
Metode pewarnaan hematoksilin juga
dapat membantu pengamatan akumulasi dan
distribusi Al di dalam jaringan akar. Hasil
penelitian ini menunjukkan bahwa akumulasi
Al pada akar padi varietas IR 64 dan Krowal
umumnya terdeteksi pada epidermis dan sub
epidermis akar (lapisan korteks terluar).
Berdasarkan
pengamatan
sediaan
mikroskopis,
kedua
varietas
tidak
menunjukkan perbedaan dalam hal distribusi
dan akumulasi Al.
7
Al diakumulasi di tudung akar, meristem
apikal, dan daerah pemanjangan akar
(Matsumoto 2000). Yamamoto et al. (2001)
menemukan akumulasi Al dalam jumlah
banyak pada daerah meristem apikal akar (0
sampai 5 mm) pada Pisum sativum. Menurut
Piñeros et al. (2002) akumulasi Al pada akar
jagung terdapat pada lapisan korteks terluar
dan Al tidak terdeteksi pada endodermis dan
silinder pusat (stele). Akumulasi Al pada
umumnya dijumpai pada epidermis dan
korteks akar (Matsumoto 2000).
Menurut Matsumoto (2000) perbedaan
akumulasi Al berhubungan dengan perbedaan
tingkat sensitivitas tumbuhan. Perbedaan
akumulasi Al pada varietas IR 64 yang
merupakan varietas sensitif Al dengan Krowal
yang sebelumnya diduga merupakan varietas
toleran Al relatif sedikit. Namun, varietas IR
64 cenderung memiliki kandungan Al lebih
tinggi dibandingkan dengan varietas Krowal.
Kecenderungan yang sama juga terlihat pada
perlakuan periode cekaman.
Periode cekaman berpengaruh nyata
terhadap akumulasi Al. Semakin lama waktu
cekaman semakin tinggi akumulasi Al pada
akar. Padi varietas IR 64 yang diberi
perlakuan cekaman Al 60 ppm setelah 24 jam
cenderung lebih sensitif terhadap Al yang
ditandai dengan lebih banyak ion Al yang
diserap. Sedangkan varietas Krowal lebih
sedikit menyerap Al. Menurut Delhaize et al.
(1993) tanaman yang sensitif akan
mengakumulasi dan menyerap Al lebih cepat
dan lebih banyak dibandingkan dengan
tanaman yang toleran. Akumulasi Al dalam
jumlah yang sedikit merupakan mekanisme
pertahanan tanaman terhadap cekaman Al
(Kochian 1995).
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa
tidak terdapat perbedaan respon terhadap
cekaman Al antara padi varietas IR 64 dengan
Krowal. Hal ini tidak sejalan dengan hasil
penelitian Jagau (2000) yang menunjukkan
bahwa varietas IR64 merupakan varietas yang
sensitif Al sedangkan varietas Krowal
merupakan varietas yang toleran Al.
SIMPULAN
Cekaman Al 15 ppm telah menyebabkan
penghambatan pertambahan panjang akar padi
varietas IR 64 (sensitif Al) dan Krowal
(toleran Al). Akumulasi Al pada kedua
varietas tersebut dijumpai pada epidermis dan
sub epidermis akar. Dalam penelitian ini tidak
terdapat perbedaan yang nyata
akumulasi Al antara kedua varietas.
dalam
DAFTAR PUSTAKA
Cunniff P, editor. 1999. Official Methods of
Analysis of AOAC International. 16th
Edition. Volume ke-1. Gaithersburg.
AOAC International.
Delhaize et al. 1993. Aluminum tolerance in
wheat (Triticum aestivum L.): I. Uptake
and distribution of aluminum in root
apices. Plant Physiol. 103:685-693.
Jagau Y. 2000. Fisiologi dan pewarisan
efisiensi
nitrogen dalam
keadaan
cekaman aluminium pada padi gogo
(Oryza sativa L.) [disertasi]. Bogor:
Program Pascasarjana, Institut Pertanian
Bogor.
Kochian LV. 1995. Cellular mechanisms of
aluminum toxicity and resistance in
plants. Annu Rev Plant Mol Biol Plant
Physiol 46:237-260.
Matsumoto H. 2000. Cell biology of
aluminum toxicity and tolerance in higher
plants. Int Rev of Cytol 200:1-46.
Piñeros MA, Magalhaes JV, Alves VMC,
Kochian LV. 2002. The physiology and
biophysics of an aluminum tolerance
mechanism based on root citrate
exudation in maize. Plant Physiol
129:1194-1206.
Polle E, Konzak CF, Kittrick JA. 1978. Visual
detection of aluminum tolerance levels in
wheat by hematoxylin staining of
seedling roots. Crop Sci 18:823-827.
Samac DA, Tesfaye M. 2003. Plant
improvement for tolerance to aluminum
in acid soil_a review. Plant Cell Tissue
Organ Cult 75:189-207.
Yamamoto Y, Kobayashi Y, Matsumoto H.
2001. Lipid peroxidation is an early
symptom triggered by aluminum, but not
the primary cause of elongations
inhibition in pea roots. Plant Physiol
125:199-208.
Yoshida S, Forno DA, Cock JH. 1976.
Laboratory Manual for Physiological
Studies of Rice. Los Banos:IRRI. hlm 5357.
DISTRIBUSI DAN AKUMULASI ALUMINIUM PADA AKAR PADI
DALAM KONDISI CEKAMAN ALUMINIUM PADA LARUTAN HARA
Oleh:
NURLAELA
G34102072
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2007
A BSTR A K
N U RLA ELA . D istribusi dan A kum ulasi A lum inium pada A kar Padi dalam K ondisi Cekam an
A lum inium pada Larutan Hara.D ibim bing oleh M IFTA HU D IN dan JULIA RN I.
A lum inium (A l) m erupakan faktor utam a pengham batpertum buhan tanam an pada tanah
m asam .Targetutam a keracunan Aladalah ujung akar.K eberadaan A ldiujung akarm enyebabkan
pertum buhan akar terham bat.Penelitian inibertujuan m em pelajaridistribusidan kandungan Al
pada akar tanam an padi yang ditum buhkan pada kondisi cekam an Al dengan m engam ati
pertum buhan akar,kandungan dan distribusiA lpada jaringan akar.Benih padiyang digunakan
adalah varietas IR 64 (sensitifA l)dan Krowal(toleran A l).K ecam bah padi um ur 1 haridalam
larutan hara digunakan untuk pengukuran pertam bahan panjang akar dan analisis histokim ia.
Sedangkan untuk analisis kandungan Al kecam bah ditum buhkan selam a 5 hari. Perlakuan A l
diberikan pada konsentrasi 0, 15, 30, 45, dan 60 ppm selam a 24 jam (Percobaan I). Pada
Percobaan II,perlakuan Aldengan konsentrasi60 ppm diberikan selam a 0,6,12,24,dan 48 jam .
Perlakuan cekam an A ldengan konsentrasi15 ppm sudah m engham batpertam bahan panjang akar
sem inaldan m enghalangipem bentukan akar adventif.Zona m eristem atik pada ujung akar yang
m endapat perlakuan cekam an A l berwarna ungu m uda setelah diberi pewarna hem atoksilin.
A kum ulasiAlpadaakarterdapatpadalapisan epiderm isdan sub epiderm isakarbaik padavarietas
IR 64 m aupun Krowal.A karvarietasIR 64 cenderung lebih banyak m engandung Aldaripadaakar
varietasKrowal.Hasilpenelitian inim enunjukkan bahwa tidak terdapatperbedaan respon varietas
IR 64 dan Krowal terhadap cekam an dan periode cekam an A l. Sedangkan perlakuan A l
m em berikan pengaruh yang nyata terhadap pertam bahan panjang akardan akum ulasiA l.
A BSTR A C T
N U RLA ELA .A lum inum D istribution and A ccum ulation in Rice RootunderA lStressCondition
grown in N utrientSolution.Supervised by M IFTA H UD IN and JULIA RN I.
A lum inum (Al)isthe m ajorlim iting factorin plantgrowth on acid soils.The targetofA l
toxicity is the roottip.Alexposure in roottip causes inhibition ofrootgrowth.The aim ofthis
research was to study A ldistribution and accum ulation in rice roots which were grown on A l
stresscondition through observation on rootgrowth,Alcontentand A ldistribution in roottissues.
Rice cv. IR 64 (A l-sensitive) and Krowal (A l-tolerant) were used in this study. O ne-day rice
seedlings in nutrient solution were used for root elongation m easurem ent and histochem ical
analysis.W hereas five-day rice seedlings grown in nutrient solution were used for A l content
m easurem ent.Thisstudy consisted oftw o experim ents.First,A lconcentrationsof 0,15,30,45,
and 60 ppm were applied for24 h.Second,60 ppm Alwasapplied for0,6,12,24,and 48 h.The
result of this study show ed that 15 ppm A l inhibited sem inalroot growth and caused stunted
growth ofadventiveroot.M eristem aticzoneoftreated roottipsshowed purplecolorafterstaining
with hem atoxylin.Alaccum ulation wasfound in theepiderm aland sub epiderm allayersofrootin
both varieties. IR 64 tended to accum ulate m ore A l in root tip than Krowal.This study also
showed no significantdifferencein responsesto concentration and periodsofA ltreatm entsin both
varieties.H owever,A ltreatm entaffected significantly rootelongation and A laccum ulation in
both varieties.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tanah
masam
dengan
kandungan
aluminium (Al) tinggi banyak terdapat di
Indonesia. Tanah masam dengan tingkat pH
kurang dari 5 berhubungan dengan
ketersediaan hara N, P, K, Ca, Mg, dan Mo
yang sangat terbatas, serta adanya Al terlarut
dalam jumlah yang cukup tinggi. Konsentrasi
Al yang tinggi pada tanah masam merupakan
faktor penghambat pertumbuhan tanaman.
Kelarutan Al berhubungan dengan bentuk
senyawa Al. Menurut Kochian (1995) terdapat
tiga bentuk senyawa Al yaitu mononuklear
(Al3+), Al polinuklear, dan molekul Alkompleks. Endapan Al(OH)3 terbentuk pada
pH netral, sedangkan pada pH tinggi Al
terdapat dalam bentuk Al(OH) 4-. Ketika pH
rendah (kurang dari 4) akan terbentuk
Al(H2O)63+ atau dikenal dengan Al3+ yang
merupakan bentuk Al paling toksik bagi
tumbuhan (Matsumoto 2000).
Pengaruh Al terhadap pertumbuhan
tanaman antara lain menurunkan penyerapan
kation bivalen oleh akar terutama penyerapan
Ca2+ dan Mg2+, menghambat pembelahan selsel meristem akar, serta menurunkan
penyerapan SO42-, PO42-, dan Cl-. Kerusakan
akibat Al terhadap tanaman tampak jelas pada
akar. Akar menjadi tebal, pendek, dan
terhambat perpanjangannya (Delhaize et al.
1993). Keracunan Al terutama terlihat pada
ujung akar. Keberadaan Al di ujung akar
menyebabkan akar utama menjadi kerdil dan
akar lateral terhambat pertumbuhannya
(Samac DA dan Tesfaye M 2003).
Meskipun Al pada kondisi masam dapat
menghambat pertumbuhan, terdapat beberapa
jenis atau kultivar tanaman yang toleran
terhadap cekaman Al. Bahkan diantara spesies
terdapat keragaman genetik terhadap cekaman
Al. Adaptasi tanaman terhadap tanah masam
sangat ditentukan oleh sifat toleransi terhadap
cekaman Al. Padi (Oryza sativa) dan rye
(Secale cereale L.) tergolong ke dalam
spesies yang paling toleran diantara famili
graminae.
Menurut
Kochian
(1995) terdapat
beberapa mekanisme yang dilakukan oleh
tanaman untuk mengatasi keracunan Al yaitu
eksklusi Al pada ujung akar; melepaskan ligan
pengkelat Al seperti asam sitrat, oksalat, dan
malat; dan meningkatkan pH rizosfer.
Tanaman toleran dan sensitif Al akan
mengakumulasi Al ketika ditanam pada tanah
masam yang mengandung banyak Al (Samac
DA dan Tesfaye M 2003). Salah satu kriteria
tanaman yang toleran terhadap Al yaitu dapat
mengurangi absorpsi dan translokasi Al ke
bagian tajuk karena sebagian besar Al telah
disimpan di vakuola sel akar (Matsumoto
2000). Spesies gandum (Triticum aestivum L.)
yang
sensitif
akan
menyerap
dan
mengakumulasikan
Al
lebih
banyak
dibandingkan dengan spesies gandum yang
toleran (Delhaize et al. 1993). Akumulasi Al
pada akar padi khususnya akar padi lokal
belum banyak diketahui.
Tujuan
Mempelajari distribusi dan akumulasi Al
akar padi yang ditumbuhkan pada kondisi
cekaman Al pada larutan hara.
BAHAN DAN METODE
Bahan Tanaman
Bahan tanaman yang digunakan adalah
benih padi varietas IR 64 (sensitif Al) dan
Krowal (toleran Al) (Jagau 2000).
Kultur Larutan Hara
Benih padi kedua varietas disterilisasi
dengan NaOCl 0.5 % (v/v) selama 15 menit,
kemudian dibilas dengan akuades sebanyak 3
kali. Benih direndam di dalam akuades selama
24 jam, setelah itu dikecambahkan di dalam
cawan petri yang dilapisi kertas buram
lembab. Selanjutnya benih dikecambahkan di
dalam ruang gelap dengan kisaran suhu 2527 oC selama 48 jam.
Kecambah kemudian ditanam di dalam
larutan hara dengan cara diletakkan pada
plastic screen yang diberi bingkai styrofoam
agar mengambang dan ditempatkan di dalam
bak plastik berisi larutan hara pH 4. Larutan
hara yang digunakan adalah larutan hara
menurut Yoshida et al. (1976) yang telah
dimodifikasi. Larutan hara ini mengandung 40
ppm N (NH4NO3), 10 ppm P (NaH2PO4), 40
ppm K (K2SO4), 40 ppm Ca (CaCl2), 40 ppm
Mg
(MgSO4.7H2O),
0.5
ppm
Mn
.
(MnCl2 H2O),
0.05
ppm
Mo
((NH4)6.Mo7O24.H2O), 0.2 ppm B (H3BO3),
0.01 ppm Zn (ZnSO4.7H2O), 0.01 ppm Cu
(CuSO4.5H2O), dan 2.0 ppm Fe (NaFeEDTA).
Perlakuan Al diberikan dalam bentuk
AlCl3.6H2O.
Keasaman
larutan
hara
dipertahankan pada pH 4 setiap hari.
Selanjutnya kultur larutan hara ini diberi
aerasi dan diletakkan di dalam growth
chamber dengan kisaran suhu 29-31 oC dan
lama penyinaran 12 jam terang dan 12 jam
gelap.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tanah
masam
dengan
kandungan
aluminium (Al) tinggi banyak terdapat di
Indonesia. Tanah masam dengan tingkat pH
kurang dari 5 berhubungan dengan
ketersediaan hara N, P, K, Ca, Mg, dan Mo
yang sangat terbatas, serta adanya Al terlarut
dalam jumlah yang cukup tinggi. Konsentrasi
Al yang tinggi pada tanah masam merupakan
faktor penghambat pertumbuhan tanaman.
Kelarutan Al berhubungan dengan bentuk
senyawa Al. Menurut Kochian (1995) terdapat
tiga bentuk senyawa Al yaitu mononuklear
(Al3+), Al polinuklear, dan molekul Alkompleks. Endapan Al(OH)3 terbentuk pada
pH netral, sedangkan pada pH tinggi Al
terdapat dalam bentuk Al(OH) 4-. Ketika pH
rendah (kurang dari 4) akan terbentuk
Al(H2O)63+ atau dikenal dengan Al3+ yang
merupakan bentuk Al paling toksik bagi
tumbuhan (Matsumoto 2000).
Pengaruh Al terhadap pertumbuhan
tanaman antara lain menurunkan penyerapan
kation bivalen oleh akar terutama penyerapan
Ca2+ dan Mg2+, menghambat pembelahan selsel meristem akar, serta menurunkan
penyerapan SO42-, PO42-, dan Cl-. Kerusakan
akibat Al terhadap tanaman tampak jelas pada
akar. Akar menjadi tebal, pendek, dan
terhambat perpanjangannya (Delhaize et al.
1993). Keracunan Al terutama terlihat pada
ujung akar. Keberadaan Al di ujung akar
menyebabkan akar utama menjadi kerdil dan
akar lateral terhambat pertumbuhannya
(Samac DA dan Tesfaye M 2003).
Meskipun Al pada kondisi masam dapat
menghambat pertumbuhan, terdapat beberapa
jenis atau kultivar tanaman yang toleran
terhadap cekaman Al. Bahkan diantara spesies
terdapat keragaman genetik terhadap cekaman
Al. Adaptasi tanaman terhadap tanah masam
sangat ditentukan oleh sifat toleransi terhadap
cekaman Al. Padi (Oryza sativa) dan rye
(Secale cereale L.) tergolong ke dalam
spesies yang paling toleran diantara famili
graminae.
Menurut
Kochian
(1995) terdapat
beberapa mekanisme yang dilakukan oleh
tanaman untuk mengatasi keracunan Al yaitu
eksklusi Al pada ujung akar; melepaskan ligan
pengkelat Al seperti asam sitrat, oksalat, dan
malat; dan meningkatkan pH rizosfer.
Tanaman toleran dan sensitif Al akan
mengakumulasi Al ketika ditanam pada tanah
masam yang mengandung banyak Al (Samac
DA dan Tesfaye M 2003). Salah satu kriteria
tanaman yang toleran terhadap Al yaitu dapat
mengurangi absorpsi dan translokasi Al ke
bagian tajuk karena sebagian besar Al telah
disimpan di vakuola sel akar (Matsumoto
2000). Spesies gandum (Triticum aestivum L.)
yang
sensitif
akan
menyerap
dan
mengakumulasikan
Al
lebih
banyak
dibandingkan dengan spesies gandum yang
toleran (Delhaize et al. 1993). Akumulasi Al
pada akar padi khususnya akar padi lokal
belum banyak diketahui.
Tujuan
Mempelajari distribusi dan akumulasi Al
akar padi yang ditumbuhkan pada kondisi
cekaman Al pada larutan hara.
BAHAN DAN METODE
Bahan Tanaman
Bahan tanaman yang digunakan adalah
benih padi varietas IR 64 (sensitif Al) dan
Krowal (toleran Al) (Jagau 2000).
Kultur Larutan Hara
Benih padi kedua varietas disterilisasi
dengan NaOCl 0.5 % (v/v) selama 15 menit,
kemudian dibilas dengan akuades sebanyak 3
kali. Benih direndam di dalam akuades selama
24 jam, setelah itu dikecambahkan di dalam
cawan petri yang dilapisi kertas buram
lembab. Selanjutnya benih dikecambahkan di
dalam ruang gelap dengan kisaran suhu 2527 oC selama 48 jam.
Kecambah kemudian ditanam di dalam
larutan hara dengan cara diletakkan pada
plastic screen yang diberi bingkai styrofoam
agar mengambang dan ditempatkan di dalam
bak plastik berisi larutan hara pH 4. Larutan
hara yang digunakan adalah larutan hara
menurut Yoshida et al. (1976) yang telah
dimodifikasi. Larutan hara ini mengandung 40
ppm N (NH4NO3), 10 ppm P (NaH2PO4), 40
ppm K (K2SO4), 40 ppm Ca (CaCl2), 40 ppm
Mg
(MgSO4.7H2O),
0.5
ppm
Mn
.
(MnCl2 H2O),
0.05
ppm
Mo
((NH4)6.Mo7O24.H2O), 0.2 ppm B (H3BO3),
0.01 ppm Zn (ZnSO4.7H2O), 0.01 ppm Cu
(CuSO4.5H2O), dan 2.0 ppm Fe (NaFeEDTA).
Perlakuan Al diberikan dalam bentuk
AlCl3.6H2O.
Keasaman
larutan
hara
dipertahankan pada pH 4 setiap hari.
Selanjutnya kultur larutan hara ini diberi
aerasi dan diletakkan di dalam growth
chamber dengan kisaran suhu 29-31 oC dan
lama penyinaran 12 jam terang dan 12 jam
gelap.
2
Perlakuan Konsentrasi Al dan Periode
Cekaman
Kecambah padi kedua varietas yang
menunjukkan pertumbuhan seragam dan
mempunyai panjang akar sekitar 2 cm dipilih
untuk
perlakuan.
Kecambah-kecambah
tersebut ditanam di dalam larutan hara selama
1 hari. Selanjutnya akar kecambah-kecambah
tersebut diukur pertambahan panjangnya dan
dilakukan analisis histokimia untuk akumulasi
Al. Sedangkan untuk analisis akumulasi Al,
kecambah ditumbuhkan selama 5 hari.
Kemudian larutan hara diganti dengan larutan
0.5 mM CaCl2 dan diberi perlakuan Al (0, 15,
30, 45, dan 60 ppm) selama 24 jam
(Percobaan I). Sedangkan untuk percobaan
periode cekaman Al, perlakuan Al dengan
konsentrasi 60 ppm diberikan selama 0, 6, 12,
24, dan 48 jam (Percobaan II).
Pengukuran Pertambahan Panjang Akar
Kecambah yang ditumbuhkan dalam
larutan hara selama 24 jam diukur panjang
akar seminalnya dari bagian pangkal sampai
ujung sebagai panjang awal. Kemudian
larutan hara diberi perlakuan Al (0, 15, 30, 45,
dan 60 ppm). Setelah 24 jam diukur kembali
akar seminalnya sebagai panjang akhir.
Panjang akhir dikurangi panjang awal untuk
mengetahui pertambahan panjang akar setelah
mendapat cekaman. Untuk perlakuan Al 60
ppm, laju pertambahan panjang akar dihitung
dengan cara panjang akar setelah 0, 6, 12, 24,
dan 48 jam cekaman Al dikurangi panjang
awal per jam.
Pengukuran pertambahan
panjang akar dilakukan sebanyak 3 kali untuk
masing-masing perlakuan.
Analisis Histokimia Akumulasi Aluminium
Akar kecambah padi yang telah diberi
perlakuan berbagai konsentrasi Al selama 24
jam dibilas dengan akuades selama 30 menit,
kemudian direndam di dalam larutan
hematoksilin 0.2% dalam NaIO3 0.02%
selama 60 menit. Selanjutnya akar tersebut
dibilas kembali dengan akuades selama 30
menit (Polle et al. 1978). Kemudian akar
direndam di dalam larutan FAA (formaldehid
37% : asam asetat glasial : alkohol 70% =
5:5:90) selama 24 jam.
Lapisan warna ungu muda yang terdapat
pada ujung akar menunjukkan akumulasi Al.
Pengambilan foto akar yang telah diwarnai
dengan hematoksilin dilakukan dengan
menggunakan kamera Olympus FE-160.
Akumulasi Al pada jaringan akar diamati
dengan membuat sediaan mikroskopis akar.
Akar tanaman dari setiap perlakuan diwarnai
dengan larutan hematoksilin seperti yang telah
dilakukan
pada
analisis
histokimia.
Selanjutnya akar disayat melintang mulai dari
ujung akar sampai daerah 1 mm. Akumulasi
Al pada jaringan akar ditandai dengan lapisan
berwarna ungu muda. Pengambilan foto akar
dilakukan
dengan
menggunakan
fotomikroskop Olympus CX-40.
Analisis Akumulasi Al
Seratus potong akar, masing-masing
sepanjang 15 mm (dipotong dari ujung akar),
diletakkan di dalam cawan porselen,
dimasukkan ke dalam oven suhu 80 oC selama
24 jam, kemudian ditimbang berat keringnya.
Selanjutnya sampel akar tersebut diabukan
pada suhu 550 °C selama 2 jam. Abu tersebut
dilarutkan di dalam 4 ml larutan HNO 3 pekat
yang ditambah dengan 10 tetes H2O,
dipanaskan pada suhu 100-200 °C selama 2
jam, kemudian ditambahkan 6 N HCl
sebanyak 10 ml. Setelah itu, campuran larutan
tersebut diencerkan dengan akuades sampai
volumenya menjadi 25 ml (Cunniff 1999).
Hasil ekstraksi tersebut diukur kandungan Alnya dengan menggunakan atomic absorption
spectroscopy (Varian, SpectrAA-30). Analisis
akumulasi Al untuk masing-masing perlakuan
diulang sebanyak 3 kali.
Rancangan Percobaan
Percobaan
I.
Percobaan
disusun
berdasarkan rancangan acak kelompok (RAK)
dengan dua faktor. Faktor pertama yaitu
konsentrasi Al (0, 15, 30, 45, dan 60 ppm) dan
faktor kedua yaitu varietas padi (IR 64 dan
Krowal).
Percobaan II. Percobaan disusun
berdasarkan rancangan acak kelompok (RAK)
dengan dua faktor. Faktor pertama yaitu
periode cekaman Al (0, 6, 12, 24, dan 48 jam)
pada konsentrasi Al 60 ppm dan faktor kedua
yaitu varietas padi (IR 64 dan Krowal).
Model yang digunakan pada kedua
percobaan ini adalah sebagai berikut:
Yijk = µ + αi + βj + (αβ)ij + ρk + εijk
Yijk
µ
αi
Pembuatan Sediaan Mikroskopis Akar
βj
= nilai pengamatan pada konsentrasi
Al atau periode cekaman Al ke-i,
varietas ke-j, dan ulangan ke-k
= rataan umum
= pengaruh konsentrasi Al atau
periode cekaman Al ke-i
= pengaruh varietas ke-j
3
(αβ)ij =
ρk
εijk
pengaruh interaksi konsentrasi Al
atau periode cekaman Al ke-i dan
varietas ke-j
= pengaruh ulangan ke-k
= pengaruh acak konsentrasi Al atau
periode cekaman Al ke-i, varietas
ke-j, dan ulangan ke-k
Analisis
data
dilakukan
dengan
menggunakan analisis sidik ragam Rancangan
Acak Kelompok dengan uji DMRT (Duncan
Multiple Range Test) sebagai uji lanjut.
HASIL
Morfologi dan Pertambahan Panjang Akar
Cekaman Al menyebabkan akar seminal
menjadi lebih pendek dibandingkan dengan
tanaman kontrol. Akar adventif hanya terdapat
pada tanaman kontrol (Gambar 1).
Akar adventif
0
15
30 45
60
Akar seminal
(a)
perlakuan konsentrasi Al memberikan
pengaruh yang nyata terhadap pertambahan
panjang akar. Pertambahan panjang akar
semakin
menurun
dengan
semakin
meningkatnya konsentrasi Al.
Tabel 1 Pertambahan panjang akar padi
varietas IR 64 dan Krowal untuk
perlakuan konsentrasi Al
Pertambahan panjang akar
Perlakuan
(mm)
Varietas
IR 64
4.88 tn
Krowal
4.75 tn
Konsentrasi Al
0 ppm
15.45 a
15 ppm
3.77 b
30 ppm
2.25 c
45 ppm
1.60 cd
60 ppm
1.00 d
Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada
kolom yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji
5% (DMRT). tn=tidak berbeda nyata.
Periode cekaman Al berpengaruh nyata
terhadap laju pertambahan panjang akar.
Tanaman padi yang ditumbuhkan pada larutan
hara yang mengandung 60 ppm Al
menunjukkan penurunan laju pertambahan
panjang akar setelah 6 jam perlakuan cekaman
Al. Semakin lama periode cekaman Al,
semakin menurun laju pertambahan panjang
akar tanaman yang diberi cekaman Al 60 ppm
(Tabel 2). Tanaman kontrol (0 ppm Al) laju
pertambahan panjang akarnya terus meningkat
karena tidak adanya cekaman Al.
Tabel 2 Pertambahan panjang akar padi
varietas IR 64 dan Krowal untuk
perlakuan periode cekaman Al
0
15
30 45
60
(b)
Gambar 1 Morfologi akar padi varietas IR 64
(a) dan Krowal (b) setelah
mendapat perlakuan cekaman Al.
Angka menunjukkan konsentrasi Al
(ppm). Skala terkecil dalam mm.
Tidak terdapat perbedaan yang nyata
antara pertambahan panjang akar padi varietas
IR 64 dan Krowal (Tabel 1). Sedangkan
Perlakuan
Laju pertambahan
panjang akar (mm/jam)
0 ppm
60 ppm
Varietas
IR 64
0.41 tn
0.04 tn
Krowal
0.43 tn
0.04 tn
Periode cekaman Al
0 jam
0.00 d
0.00 b
6 jam
0.27 c
0.08 a
12 jam
0.51 b
0.06 a
24 jam
0.64 ab
0.04 ab
48 jam
0.68 a
0.02 b
Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada
kolom yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji
5% (DMRT). tn=tidak berbeda nyata.
3
(αβ)ij =
ρk
εijk
pengaruh interaksi konsentrasi Al
atau periode cekaman Al ke-i dan
varietas ke-j
= pengaruh ulangan ke-k
= pengaruh acak konsentrasi Al atau
periode cekaman Al ke-i, varietas
ke-j, dan ulangan ke-k
Analisis
data
dilakukan
dengan
menggunakan analisis sidik ragam Rancangan
Acak Kelompok dengan uji DMRT (Duncan
Multiple Range Test) sebagai uji lanjut.
HASIL
Morfologi dan Pertambahan Panjang Akar
Cekaman Al menyebabkan akar seminal
menjadi lebih pendek dibandingkan dengan
tanaman kontrol. Akar adventif hanya terdapat
pada tanaman kontrol (Gambar 1).
Akar adventif
0
15
30 45
60
Akar seminal
(a)
perlakuan konsentrasi Al memberikan
pengaruh yang nyata terhadap pertambahan
panjang akar. Pertambahan panjang akar
semakin
menurun
dengan
semakin
meningkatnya konsentrasi Al.
Tabel 1 Pertambahan panjang akar padi
varietas IR 64 dan Krowal untuk
perlakuan konsentrasi Al
Pertambahan panjang akar
Perlakuan
(mm)
Varietas
IR 64
4.88 tn
Krowal
4.75 tn
Konsentrasi Al
0 ppm
15.45 a
15 ppm
3.77 b
30 ppm
2.25