Light capture efficiencies of Soybean in low light intensity

ADAPTASI KEDELAI
TERHADAP INTENSITAS CAHAYA RENDAH
MELALUI EFISIENSI PENANGKAPAN CAHAYA

KARTIKA NING TYAS

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2006

ABSTRACT
Kartika Ning Tyas. Light-capture efficiencies of Soybean in low light intensity.
Supervised by DIDY SOPANDIE and NURUL KHUMAIDA.
This research was conducted to study soybean light-capture efficiencies in
low light intensity (LLI), based on morphological, physiological characters and
ultrastructure of chloroplast. LLI levels were conditioned using paranet 50% and
dark room for certain period of time (short and long term LLI exposure). LLI
tolerant (Ceneng, Pangrango) and sensitive soybean genotype (Godek, Slamet)
were used. The result showed that in low light intensity, soybean adjust light–
capture efficiencies by increasing leaf area, chlorophyll a and b, total chlorophyll

content, anthocyanin and reduc ing the ratio of chlorophyll a/b, stomata density
and leaf thickness. Tolerant genotype, Ceneng, showed more adapted to LLI than
sensitive genotype indicated by higher leaf area, leaf thickness, chlorophyll
content, ratio of chlorophyll a/b, anthocyanin and well developed stack grana.
Keyword: tolerant genotype, sensitive genotype, light-capture efficiencies

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Adaptasi Kedelai terhadap Intensitas
Cahaya Rendah Melalui Efisiensi Penangkapan Cahaya adalah karya saya sendiri
dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada Perguruan Tinggi manapun.
Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun
tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan
dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.

Bogor, Juli 2006

Kartika Ning Tyas
NIM A351030071

ADAPTASI KEDELAI

TERHADAP INTENSITAS CAHAYA RENDAH
MELALUI EFISIENSI PENANGKAPAN CAHAYA

KARTIKA NING TYAS

Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Agronomi

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2006

© Hak cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2006
Hak cipta dilindungi
Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa ijin tertulis dari
Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam
Bentuk apapun, baik cetak, fotocopi, mikrofilm dan sebagainya

Judul Tesis
Nama Mahasiswa
Nomor Pokok

: Adaptasi Kedelai Terhadap Intensitas Cahaya Rendah
Melalui Efisiensi Penangkapan Cahaya
: Kartika Ning Tyas
: A 351030071

Disetujui
Komisi Pembimbing,

Prof. Dr. Ir. Didy Sopandie, MAgr.
Ketua

Dr. Ir. Nurul Khumaida, MSi.
Anggota

Diketa hui

Ketua Program Studi Agronomi

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr. Ir. Satriyas Ilyas, MS.

Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, MS.

Tanggal Ujian : 20 Juni 2006

Tanggal lulus: 31 Juli 2006

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Surakarta, 7 April 1969, merupakan putri pertama
dari empat bersaudara dari ayah Drs. Muljadi dan Ibu Dra. Siti Rochani MPd.
Pada Juli 1987, penulis diterima di Fakultas Pertanian Universitas Negeri Sebelas
Maret Surakarta mengambil jurusan Budidaya Pertanian program studi Agronomi
dan selesai 3 Maret 1992. Sejak 1 April 1994, penulis bekerja di Pusat Konservasi
Tumbuhan-Kebun Raya Bogor-LIPI. Dan tahun 2003 penulis meneruskan

pendidikan dan diterima di Sekolah Pascasarjana program studi Agronomi Institut
Pertanian Bogor.

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas rahmat dan
karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini.
Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Prof. Dr. Ir. Didy Sopandie, M.Agr, selaku ketua Komisi Pembimbing dan
Ketua Hibah Penelitian Tim Pascasarjana (HPTP)
2. Dr. Ir. Nurul Khumaida, M.S i selaku anggota Komisi Pembimbing dan
anggota peneliti Hibah Penelitian Tim Pascasarjana (HPTP)
3. Dr. Ir. Trikosoemaningtyas , selaku anggota peneliti Hibah Penelitian Tim
Pascasarjana (HPTP)
4. Dr. Ir. Munif Ghulamahdi, MS i selaku penguji luar komisi pembimbing
5. Kepala PKT-Kebun Raya Bogor-LIPI yang telah memberikan ijin tugas
belajar
6. DIKTI yang telah memberikan dana penelitian Hibah Penelitian Tim
Pascasarjana
7. Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia yang telah memberikan dana
pendidikan pada tahun akademik 2005/2006.

8. Ir. Kisman Makbul MSc, Ir. La Muhuria MP, Ir. Imam Widodo MS, Ir. Desta
Winas M.S i dan Ir. Tri Lestari M.Si di Tim Hibah Penelitian Pascasarjana
9. Dr. Juliarni di FMIPA, Biologi IPB
10. Kepala dan Staf di Kebun Cikeumeuh dan Laboratorium Virologi Balitbiogen
11. Kepala dan Staf Laboratorium Ekofisiologi Tanaman, Laboratorium Research
Group on Crop Improvement, dan Laboratorium Terpadu FAPERTA IPB
12. Kepala dan Staf di Laboratorium TEM dan Histologi Eijkman Jakarta
13. Keluarga besar tercinta.
14. Rekan-rekan di PKT-Kebun Raya Bogor-LIPI dan di Sekolah Pascasarjana
IPB serta semua pihak yang telah memberikan bantuan.
Semoga hasil penelitian ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu
pengetahuan pertanian. Amin.
Bogor, Juli 2006
Kartika Ning Tyas

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................

ix

DAFTAR TABEL ...........................................................................................

x

DAFTAR LAMPIRAN …...............................................................................

xi

PENDAHULUAN ...........................................................................................
Latar Belakang …................................................................................
Tujuan …..............................................................................................
Hipotesis …..........................................................................................

1
1
2
2

TINJAUAN PUSTAKA …..............................................................................

Daun dan Kloroplas ...............…..........................................................
Cahaya ...................…..........................................................................
Pigmen Fotosintetik .............................................................................
Fotosistem Sebagai Kompleks Pemanen Cahaya ................................
Mekanisme Adaptasi Tanaman Terhadap Naungan ............................
Perubahan pada Kloroplas ...................................................................
Antosianin .............…..........................................................................

3
4
6
7
9
10
11
12

BAHAN DAN METODE …...........................................................................
Waktu dan Tempat …..........................................................................
Metode Penelitian ……........................................................................

Respon Genotipe Terhadap Intensitas Cahaya Jangka Pendek
Respon Genotipe Terhadap Intensitas Cahaya Jangka Panjang
Struktur kloroplas ....................................................................

15
15
15
15
16
18

HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................................
Respon Genotipe Terhadap Intensitas Cahaya Jangka Pendek ...........
Morfologi dan Anatomi Daun .................................................
Kandungan klorofil dan Indeks Warna Hijau Relatif Daun ....
Antosianin
…............................................................................
Respon Genotipe Terhadap Intensitas Cahaya Jangka Panjang ..........
Morfologi dan Anatomi Daun .................................................
Kandungan klorofil dan Indeks Warna Hijau Relatif Daun ....

Antosianin ...............................................................................
Struktur Kloroplas ...............................................................................

19
19
19
21
25

PEMBAHASAN UMUM ...............................................................................

42

SIMPULAN ....................................................................................................

46

SARAN ...........................................................................................................

47

DAFTAR PUSTAKA ….................................................................................

48

LAMPIRAN ....................................................................................................

53

27
26
30
34
36

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1.

Gambaran umum fotosintesis : kerjasama reaksi terang dan Siklus Calvin
(Campbell et al. 2002) ..................................................................................

3

2.

Daun, stomata dan kloroplas (Campbell et al. 2002) ...................................

4

3.

Organisasi komplek protein pada membran tilakoid (Becker et al. 2000)....

6

4.

Spektrum cahaya yang diserap oleh berbagai pigmen (Becker et al. 2000)

7

5.

a. Struktur klorofil a b. Rumus molekul β-carotene dan lutein (Campbell
et al. 2002) ....................................................................................................

8

6.

Transfer energi ke pusat reaksi pada suatu fotosistem (Becker et al. 2000)

10

7.

Lintasan pembentukan Antosianin ...............................................................

13

8.

Jumlah stomata beberapa genotipe kedelai pada cahaya 100% (kontrol)

21

9.

Warna daun dan luas daun beberapa genotipe kedelai pada perlakuan
cahaya jangka pendek (short term exposure) ...............................................

23

10. Tebal daun genotipe Ceneng dan Godek pada intensitas cahaya 100% dan
50% pada umur 10 MST ..............................................................................

29

11. Hubungan antara kandungan klorofil total dengan indeks warna hijau
relatif daun ....................................................................................................

33

12. Struktur kloroplas kedelai genotipe Ceneng dan Godek pada perlakuan
gelap 5 hari setelah 14 hari ditanam pada cahaya 100% (TEM) ..................

37

13. Struktur k loroplas kedelai genotipe Ceneng dan Godek pad a umur 8 MST
pada cahaya 100% (TEM).............................................................................

38

14. Struktur k loroplas kedelai genotipe Ceneng dan Godek pada umur 8 MST
pada cahaya 50% (TEM) ..............................................................................

39

DAFTAR TABEL
Halaman
1.

2.

3.
4.

5.

6.

7.

Luas daun (cm2 ), tebal daun (µ m), panjang palisade (µm), dan jumlah
stomata beberapa genotipe kedelai pada berbagai perlakuan cahaya jangka
pendek ..........................................................................................................

19

Kandungan klorofil a, b, klorofil total (mg/g), nisbah klorofil a/b, dan
indeks warna hijau relatif daun beberapa genotipe kedelai pada berbagai
perlakuan cahaya jangka pendek ..................................................................

22

Kandungan antosianin (ng/g) pada beberapa genotipe kedelai pada
berbagai perlakuan cahaya jangka pendek ...................................................

25

Luas daun (cm2 ), tebal daun (µ m), panjang palisade (µm), dan jumlah
stomata beberapa genotipe kedelai pada intensitas cahaya 100% dan 50%
pada umur 4, 6, 8, dan 10 MST ..........................................................................

28

Kandungan klorofil a dan b (mg/g) serta nisbah klorofil a/b beberapa
genotipe kedelai pada intensitas cahaya 100% dan 50% pada umur 4, 6, 8,
dan 10 MST ..................................................................................................

31

Kandungan klorofil total (mg/g) dan indeks warna hijau relatif daun
beberapa genotipe kedelai pada intensitas cahaya 100% dan 50% pada
umur 4, 6, 8, dan 10 MST ............................................................................

33

Kandungan antosianin (ng/g) beberapa genotipe kedelai pada intensitas
cahaya 100% dan 50% pada umur 4, 6, 8, dan 10 MST ..............................

35

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Bagan percobaan perlakuan cahaya jangka pendek (short term exposure)
dan jangka panjang (long term exposure) ...……………………................

49

2.

Tahapan analisis klorofil ....................…………….……….........................

50

3.

Tahapan analisis antosianin ..................…………..……..............................

51

4.

Prosedur preparasi sampel resin untuk pengamatan stru ktur kloroplas .......

52

5.

F hitung perlakuan cahaya jangka pendek (short term exposure) ................

54

6.

F hitung perlakuan cahaya jangka panjang (long term exposure) ...............

55

1.

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kedelai merupakan salah satu sumber protein nabati yang diperlukan oleh
rakyat Indonesia sebagai sumber bahan pangan dan pakan dengan rata-rata
kebutuhan sebesar 1.9 juta ton pertahun, tetapi sebagian besar masih diimpor
mencapai rata-rata 1.2 juta ton per tahun sejak tahun 2000 sampai 2004, naik dari
839 ribu ton pada tahun 1998 (Badan Pusat Statistik 2005). Kenaikan impor ini
disebabkan produksi kedelai nasional cenderung menurun sedang kebutuhan akan
kedelai meningkat terus seiring dengan pertambahan jumlah penduduk.
Kecenderungan penurunan produksi disebabkan oleh banyak faktor, antara
lain semakin terbatasnya luasan lahan subur. Karena itu perlu diupayakan
peningkatan produksi kedelai, antara lain melalui pendekatan ekstensifikasi
dengan mengembangkan kedelai sebagai tanaman sela pad a areal tanaman
perkebunan sebelum menghasilkan. Berdasarkan hasil penelitian Chozin et al.
(1999) nilai intensitas cahaya di bawah tegakan karet umur 2 dan 3 tahun setara
dengan naungan paranet 25% dan 50%. Dengan demikian kedelai dapat ditanam
sebagai tanaman sela sampai tanaman karet berumur 3 tahun.
Pengembangan kedelai sebagai tanaman sela menghadapi berbagai
kendala yang dapat menghambat pertumbuhan dan perkembangan tanaman
terutama intensitas cahaya yang rendah, yang disebabkan oleh adanya penaungan
dari tanaman utama. Intensitas cahaya rendah akan menyebabkan terganggunya
proses metabolisme terutama fotosintesis. Seleksi pada 70 genotipe kedelai
dengan menggunakan naungan paranet 50% menghasilkan 29 genotipe toleran, 25
moderat dan 16 peka (Elfarisna 2000). Tanaman beradaptasi terhadap intensitas
cahaya rendah melalui mekanisme penghindaran dan toleransi (Levitt 1980).
Sehingga kedelai yang akan dikembangkan sebagai tanaman sela harus dapat
beradaptasi dengan intensitas cahaya rendah.
Penelitian tentang mekanisme efisiensi penangkapan cahaya pada
intensitas cahaya rendah pada kedelai telah banyak dilakukan oleh beberapa
peneliti (Elfarisna 2000, Khumaida 2002, Handayani 2003), namun demikian
masih banyak komponen anatomi daun yang terkait dengan mekanisme efisiensi

penangkapan cahaya yang belum banyak diteliti seperti struktur kloroplas,
demikian pula aspek fisiologis seperti pigmen non kloroplas. Struktur kloroplas
dipengaruhi intensitas cahaya sehingga volume grana pada kloroplas naungan
dapat 10-20 kali lipat kloroplas cahaya yang berkorelasi dengan ratio klorofil a/b
dan PSII/PSI, untuk meningkatkan penangkapan dan penyerapan cahaya
(Critchley 1999). Dan pigmen non kloroplas seperti antosianin berfungsi
melindungi kloroplas yang sedang beradaptasi dengan kondisi naungan dan untuk
menjaga resorbsi hara (Hoch et al. 2003) dengan menyerap cahaya UV dan
mentransmisikan cahaya biru dan merah (Hopkins dan Huner 2004) cahaya yang
efektif untuk fotosintesis.
Berdasarkan uraian di atas maka penelitian yang bertujuan untuk
mengetahui mekanisme adaptasi kedelai terhadap intensitas cahaya rendah
melalui efisiensi penangkapan cahaya masih perlu dilakukan.
Tujuan Penelitian
Tujuan umum penelitian ini adalah mengkaji mekanisme fisiologi adaptasi
kedelai terhadap kondisi cekaman intensitas cahaya rendah melalui efisiensi
penangkapan cahaya. Secara khusus penelitian ini bertujuan untuk mengkaji
perubahan-perubahan yang terjadi akibat naungan pada tanaman kedelai toleran
dan peka naungan, yang meliputi :
1. Morfologi dan anatomi daun yang berhubungan dengan penangkapan cahaya.
2. Kandungan pigmen klorofil dan antosianin
3. Struktur kloroplas.
Hipotesis
1. Adaptasi terhadap naungan pada kedelai dilakukan dengan peningkatan luas
daun, pengurangan ketebalan daun, dan penurunan kerapatan stomata.
2. Genotipe toleran dan peka memberikan respon yang berbeda terhadap
komposisi pigmen klorofil dan antosianin.
3. Terdapat perbedaan respon antara genotip toleran dan peka terhadap perubahan
struktur kloroplas akibat cekaman naungan.

TINJAUAN PUSTAKA
Karakteristik yang paling penting pada tumbuhan adalah kemampuannya
untuk memanen energi dari matahari yang digunakan untuk mengubah CO2 udara
menjadi molekul organik yang lebih komplek. Proses ini dinamakan fotosintesis
yang meliputi reaksi oksidasi dan reduksi. Proses keseluruhan adalah oksidasi air
(pemindahan elektron disertai pelepasan O2 sebagai hasil samping) pada reaksi
terang dan reduksi CO2 pada siklus Calvin untuk membentuk senyawa organik,
misalnya karbohidrat (Gambar 1). Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap
fotosintesis antara lain adalah ketersediaan CO2, H2O, cahaya, hara, suhu, umur
dan genetik (Salisbury dan Ross 1992, Campbell et al. 2002).
H2O

CO 2

cahaya

Reaksi
Terang

Siklus
Calvin

Kloroplas
O2
Gambar 1

CH2O
(gula)

Gambaran umum fotosintesis: kerjasama reaksi terang dan s i k l u s Calvin
(Campbell et al. 2002).

Daun dan Kloroplas
Daun merupakan organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis
pada tumbuhan. Struktur daun dipengaruhi oleh cahaya yang akan
berpengaruh pada luas dan tebal daun, kerapatan trikoma dan kandungan
antosianin pada vakuola sel epidermis (Bolhar-Nordenkampf dan Draxler,
1993). Secara anatomi, daun biasanya terdiri dari lapisan epidermis atas dan
bawah yang melapisi sel-sel mesofil (beberapa lapis sel palisade dan sel
bunga karang) (Hopkins dan Huner 2004). Lapisan palisade dan bentuk sel-sel

mesofil dapat berubah sesuai kondisi cahaya, yang menyebabkan tanaman
menjadi efisien dalam menyimpan energi cahaya untuk perkembangannya. Peran
yang kontras antara sel palisade dan sel bunga karang, yaitu sel palisade dapat
menyebabkan cahaya lewat dan sel bunga karang menangkap cahaya sebanyak
mungkin, menyebabkan absorbsi cahaya yang lebih seragam di dalam daun. (Taiz
dan Zeiger 2002).
Kloroplas

Penampang melintang daun

Sel Mesofil

Berkas pembuluh

Mesofil

Stomat
a

5 µm

CO2 O2

Kloroplas

Ruang antar membran

Membran
luar

Grana
Grana

Stroma

1 µm

Membran
dalam

Stroma

Tilakoid

Ruang tilakoid

Gambar 2 Anatomi daun, stomata dan kloroplas (Campbell et al. 2002).

Pada daun juga terdapat organ -organ tambahan yang berperan dalam dua
proses penting yaitu fotosintesis dan transpirasi, melalui pertukaran gas pada daun
dengan

lingkungannya

(Woodward

1998,

Croxdale

2000).

Tanaman

mengoptimalkan pertukaran gasnya dengan beradaptasi secara long-term
(misalnya melalui kerapatan stomata) dan short-term (pembukaan dan penutupan
stomata) (Schluter 2003).

Dalam sel-sel mesofil terdapat organel sel yang berfungsi untuk
melakukan proses fotosintesis yang disebut kloroplas (Gambar 2). Aneka
bentuk dan ukuran kloroplas ditemukan pada berbagai tumbuhan. Kloroplas
berasal dari proplastid yang membelah pada saat embrio berkembang, dan
menjadi kloroplas ketika daun dan batang terbentuk. Kloroplas muda juga aktif
membelah, khususnya bila organ yang mengandung kloroplas terkena cahaya
(Salisbury dan Ross 1992).
Sel mesofil umumnya memiliki kurang lebih 30-40 kloroplas, berukuran
2-4 x 4-7 µm (Campbell et al., 2002). Kloroplas diselubungi membran ganda
untuk mengatur lalu lintas molekul keluar masuk kloroplas. Di dalam kloroplas
dijumpai bahan amorf, lir-gel, dan kaya akan enzim yang disebut stroma. Di
dalam stroma terdapat tilakoid (kantung) yang mengandung pigmen. Pada
membran tilakoid ini energi cahaya digunakan untuk mengoksidasi H2O untuk
membentuk ATP d an NADPH, energi yang diperlukan dalam Siklus Calvin untuk
mengubah CO2 menjadi karbohidrat. Pada bagian tertentu terdapat tumpukan
tilakoid yang disebut grana. Rongga yang ada dalam tilakoid dinamakan lumen,
yang berisi air dan garam terlarut yang juga berperan dalam fotosintesis
(Salisburry dan Ross 1992, Newcomb 1997, Becker et al. 2000, Campbell et al.
2002, Taiz dan Zeiger 2002).
Kloroplas berisi DNA dan RNA sehingga banyak protein kloroplas
merupakan produk transkripsi dan translasi dalam kloroplas. Protein yang
lain dikode oleh DNA inti, disintesis oleh ribosom dalam sitoplasma
(Newcomb 1997, Campbell et al. 2002, Buchanan et al. 2000).
Pada membran tilakoid terdapat berbagai macam protein esensial
untuk fotosintesis. Fotosistem II (PSII), Komple k cyt b6-f, Fotosistem I (PSI)
dan ATP synthase yang merupakan protein integral dan tersisip dalam lipid
bilayer dari membran. PS II dan protein transport elektron berlokasi terutama
pada lamela grana. PS I dan protein transfer elektron serta enzim yang
mengkatalisis pembentukan ATP (ATP Synthase) ditemukan dalam lamela
stroma dan bagian pinggir dari lamela grana. Komplek cyt b6-f yang
menghubungkan kedua fotosistem terdistribusi secara merata (Becker et al.

2000, Taiz dan Zeiger 2002, Hopkins dan Huner 2004). Organisasi komplek
protein pada membran tilakoid disajikan pada Gambar 3.
Granum

Stroma

Thylakoid lumen

Appressed

Nonappresse d

region

region

Stroma

Gambar 3 Organisasi komplek protein pada membran tilakoid (Becker et al. 2000).

Cahaya
Cahaya sangat besar peranannya dalam proses fisiologis , seperti
fotosintesis,

respirasi,

pertumbuhan

dan

perkembangan,

penutupan

dan

pembukaan stomata, berbagai pergerakan tanaman, dan perkecambahan (Taiz dan
Zeiger 2002) melalui sinyal transduki pada 4 tipe fotoreseptor, fotoreseptor
cahaya biru dan 3 fotoreseptor cahaya merah (phytochrom, protochlorophyllide
reductase dan chlorophyll) (Mullet 1997)
Cahaya merupakan bentuk energi yang dikenal sebagai energi
elektromagnetik, yang juga disebut radiasi yang bergerak dalam bentuk
gelombang.

Jarak

antara

puncak -puncak

gelombang

disebut

panjang

gelombang dan yang paling penting bagi kehidupan berkisar antara panjang
gelombang 380-750 nm, yang dikenal sebagai cahaya tampak . Cahaya ini
dapat dideteksi mata manusia sebagai bermacam-macam warna (Campbell et
al. 2002).
Cahaya tersusun atas partikel-partikel yang d isebut foton, memiliki
jumlah energi tetap yang berbanding terbalik dengan panjang gelombang
cahaya sehingga semakin pendek panjang gelombang, semakin tinggi
energinya. Energi cahaya pada panjang gelombang 400-700 nm merupakan

panjang gelombang paling aktif dalam fotosintesis (Becker et al. 2000, Taiz dan
Zeiger 2002).
Bila cahaya mengenai materi, cahaya dapat dipantulkan, diteruskan
(ditransmisi), atau diserap (diabsorpsi). Bahan -bahan yang menyerap cahayatampak pada tumbuhan disebut pigmen. Pigmen yang berbeda akan menyerap
panjang gelombang yang berbeda, dan panjang gelombang yang diserap akan
menghilang (Campbell et al. 2002; Hopkins dan Huner 2004 ). Spektrum cahaya
yang diserap oleh berbagai pigmen disajikan pada Gambar 4.

Absorption

Intensity of the sun’s
radiation at the Earth’s
surface

400

300

500

600

700

800

900

Wavelength, nm

Key

Chlorophyll a (green)
Chlorophyll b (green)
ß carotene (yellow)

Phycoerythrin (red)
Phycocyanin (blue)

Gambar 4 Spektrum cahaya yang diserap oleh berbagai pigmen (Becker et al. 2000).

Pigmen Fotosintetik
Klorofil dan karoten merupakan pigmen fotosintetik pada tumbuhan.
Klorofil merupakan pigmen utama dalam fotosintesis, turunan δ-aminolevulinic
acid (ALA) yang dibentuk di plastid (Sandmann dan Scherr 1998). Struktur
klorofil terdiri dari cincin porfirin, dengan atom magnesium sebagai pusat dan
ekor hidrokarbon (phytol) yang berinteraksi dengan daerah hidrofobik protein
pada membran tilakoid (Gambar 5). Bagian cincin berisi elektron yang tidak
terikat secara ketat dan merupakan bagian molekul yang terlibat dalam transisi

elektronik dan reaksi redoks (Campbell et al. 2002, Taiz dan Zeiger 2002,
Hopkins dan Huner 2004).

Gambar 5 a. Struktur klorofil a
2002).

b. rumus molekul β -carotene dan lutein (Campbell et al.

Klorofil a (C 55H72O5N4Mg) berperan sebagai penangkap cahaya dan
klorofil a tertentu (P680 dan P700) berperan-serta secara langsung dalam reaksi
terang, mengubah energi matahari menjadi energi kimiawi. Klorofil b
(C 55 H70O6 N4 Mg) hampir identik dengan klorofil a, tetapi perbedaan struktural
yang kecil di antara keduanya cukup untuk membuat kedua pigmen tersebut
mempunyai spektra absorpsi yang berbeda, sehingga warnanyapun juga berbeda.
Klorofil a berwarna biru-hijau sementara klorofil b berwarna kuning-hijau.
Klorofil b berfungsi sebagai pigmen pemanen cahaya yang d ibentuk dari klorofil
a melalui oksidasi methyl (-CH3) pada tetraphyrrole cincin B menjadi bentuk
formil (-CHO) setelah terjadi akumulasi klorofil a (Ito et al. 1996) oleh enzim
oxigenase (Sandmann dan Scheer 1998). Bila klorofil b disintesa melebihi
kebutuhan, klorofil b akan dikonversi ke klorofil a dan akan terikat ke komplek
protein klorofil a (Ito et al. 1996). Bila klorofil b tidak dapat dikonversi ke
klorofil a, klorofil b akan dilepaskan dari apoprotein LHCII (light-harvesting
complexes II) dan ditimbun pada membran tilakoid sebagai klorofil bebas.

Klorofil bebas ini beracun bagi kloroplas karena membentuk oksigen radikal,
yang merusak kloroplas (Ito et al. 1994).
Pigmen aksesoris selain klorofil b adalah karotenoid (karoten dan
xanthofil) , merupakan senyawa hidrokarbon yang mempunyai warna berbagai
campuran kuning dan jingga, berfungsi terutama dalam fotoproteksi dengan
menyerap dan melepaskan energi cahaya yang berlebihan, yang jika tidak
dilepas

akan

merusak

klorofil. Karotenoid merupakan pigmen yang

menangkap cahaya pada kisaran panjang gelombang 445 nm, energi yang
diserap akan disalurkan ke pusat reaksi melalui klorofil b (Sandmann dan
Scheer 1998). Pigmen-pigmen asesori ini sebagian besar ditemukan di
kompleks pemanen cahaya (LHC) pada PSII (Buchanan et al. 2000, Hopkins
dan Huner 2004).
Fotosistem sebagai Komplek Pemanen Cahaya
Pada membran tilakoid terdapat dua jenis fotosistem yang bekerja secara
bersama pada reaksi terang fotosintesis yaitu fotosistem I (PSI) dan fotosistem II
(PSII). Masing-masing memiliki pusat reaksi dan aseptor elektron primer
tertentu yang berdekatan dengan molekul klorofil a yang menjadi pusat reaksi.
Klorofil a pusat-reaksi fotosistem I adalah P700, menyerap cahaya pada panjang
gelombang 700 nm (bagian spektrum yang sangat merah). Klorofil a pusatreaksi fotosistem II adalah P680, spektrum absorpsinya memiliki puncak pada
680 nm (juga bagian spektrum merah).
Fotosistem memiliki kompleks antena pengumpul-cahaya (LHC) yang
berfungsi untuk mengirim energi secara efisien ke pusat reaksi dimana mereka
berasosiasi. Ukuran sistem antena berbeda-bed a. Jumlah dan keragaman molekul
pigmen membuat fotosistem dapat mengumpulkan cahaya pada permukaan yang
lebih luas dan spektrum yang lebih lebar daripada yang dapat dikumpulkan
molekul pigmen tunggal. Ketika setiap molekul antena menyerap foton, energinya
disalurkan dari molekul pigmen ke molekul pigmen lain d idekatnya yang
energinya lebih rendah hingga energi itu menemukan klorofil a yang berfungsi
sebagai pusat reaksi (Gambar 6). Kira-kira 95-99% foton yang diserap pigmen
antena ditransfer ke pusat reaksi dengan absorbsi maksimum ke arah warna
merah. Transfer elektron yang digerakkan cahaya matahari dari klorofil ke

akseptor elektron primer merupakan langkah pertama reaksi terang (Becker et al.
2000, Taiz dan Zeiger 2002, Hopkins dan Huner 2004).
Proton
Antenna
pigmen

Photosystem

Resonance
transfer

Electron
acceptor
Reaction
centre
chlorophyll

Electron
transfer

Gambar 6 Transfer energi ke pusat reaksi pada suatu fotosistem (Becker et al.
2000).

Mekanisme adaptasi tanaman terhadap naungan
Intensitas cahaya rendah menyebabkan proses metabolisme terganggu,
yang diakibatkan oleh adanya penurunan laju fotosintesis dan sintesis karbohidrat.
Pengaruh tercepat dari cekaman cahaya rendah ialah terhadap penurunan
kandungan karbohidrat, terutama fruktosa dan sukrosa, yang diikuti dengan
berbagai perubahan metabolisme pada tanaman. Pada kebanyakan tanaman,
kemampuan tanaman dalam mengatasi cekaman naungan adalah tergantung pada
kemampuannya dalam melanjutkan fotosintesis dalam kondisi defisit cahaya
(Levitt 1980).
Mohr dan Schopfer (1995) menjelaskan bahwa adaptasi terhadap naungan
pada dasarnya dapat melalui dua cara, yaitu melalui: 1) peningkatan luas daun
sebagai cara mengurangi penggunaan metabolit, dan 2) mengurangi jumlah
cahaya yang ditransmisikan dan direfleksikan. Sedang Levitt (1980) menyatakan
bahwa adaptasi terhadap naungan dicapai melalui: 1) mekanisme penghindaran
(avoidance) yang berkaitan dengan respon perubahan anatomi dan morfologi daun
untuk fotosintesis yang efisien dan 2) mekanisme toleran (tolerance) yang
berkaitan dengan penurunan titik kompensasi cahaya serta respirasi yang efisien.
Uji cepat ruang gelap merupakan cara yang efektif untuk menyeleksi
plasma nutfah toleran pada intensitas cahaya rendah. Genotipe toleran yang

efisien respirasinya mampu bertahan hidup sampai akhir penelitian. Nilai
kesesuaian uji tersebut pada padi gogo 93,3% dengan percobaan naungan paranet
dan 56% dengan hasil uji lapang di bawah tegakan karet (Sopandie et al. 2003b).
Naungan 50% pada padi gogo menyebabkan perubahan morfologi, anatomi dan
agronomi baik pada genotipe yang toleran maupun yang peka dan mekanisme
efisiensi penangkapan cahaya dilakukan dengan penambahan tinggi tanaman,
memperluas permukaan daun, penurunan ketebalan daun dan lapisan mesofil
(Sopandie et al. 2003a).
Pada kedelai, seleksi plasma nutfah pada 70 genotipe dengan
menggunakan naungan paranet 50% menghasilkan 29 genotipe toleran, 25
moderat dan 16 peka. Hasil verifikasi selanjutnya diperoleh 13 genotipe yang
konsisten toleran dari 16 genotipe yang diuji, antara lain Ceneng dan Pangrango.
Dan satu genotipe yang konsisten peka dari 5 genotipe yang diuji, yaitu Godek A
(Elfarisna 2000). Naungan pada kedelai menyebabkan kenaikkan kandungan
klorofil daun, kadar nitrogen daun, bobot 100 biji, penurunan jumlah polong dan
biji per tanaman dan produksi biji kering (Sunarlim, 1985). Reduksi cahaya
menjadi 40% sejak perkecambahan pada kedelai menurunkan jumlah buku,
cabang, diameter cabang, jumlah polong, dan hasil biji (Baharsjah 1980).
Perubahan pada Kloroplas
Cahaya mempengaruhi orientasi kloroplas dalam sel daun. Pada intensitas
cahaya rendah, kloroplas akan mengumpul pada kedua sisi dinding sel terdekat
dan terjauh dari cahaya. (Mohr dan Schopfer 1995, Taiz dan Zeiger 2002).
Intensitas cahaya rendah meningkatkan jumlah kloroplas per sel, volume
kloroplas dan membran tylakoid serta grana (stack granum). Aktivitas fotokimia
pada pusat reaksi II dan jumlah cytochrome f menurun, sedang jumlah LHC
meningkat, berhubungan dengan keberadaan pigmen antena yang lebih banyak
(Tanaka et al. 1998). Perbedaan antara kloroplas cahaya dan naungan adalah
ukuran volume grana. Kloroplas cahaya hanya mempunyai grana 2-5 membran
sedang kloroplas naungan dapat mempunyai 10-20 kali lipatnya yang berkorelasi
dengan ratio klorofil a/b dan PSII/PSI, untuk meningkatkan penangkapan dan
penyerapan cahaya (Critchley 1999). Penurunan nisbah klorofil a/b pada
intensitas cahaya rendah disebabkan peningkatan

klorofil b, yang berkaitan

dengan peningkatan protein klorofil a/b pada LHCII. Membesarnya antena untuk
fotosistem II ini akan mempertinggi efisiensi pemanenan cahaya. Walaupun
kandungan klorofil tinggi, rendahnya laju fotosintesis sering dihubungkan dengan
tingginya resistensi stomata dan rendahnya aktivitas Ribulose bifosfat (RuBP).
Selain itu, walaupun kandungan klorofil meningkat namun terjadi penurunan
jumlah klorofil per luas area daun karena daun menjadi lebih tipis (Mohr dan
Schopfer 1995).
Mekanisme adaptasi terhadap intensitas cahaya rendah pada kedelai
menurut Khumaida (2002) melalui peningkatan kandungan klorofil yang terjadi
pada semua genotipe kedelai yang diberi perlakuan naungan. Kandungan klorofil
a dan b sama-sama meningkat, namun proporsi peningkatan terjadi lebih banyak
pada klorofil b, sehingga menurunkan rasio klorofil a/b. Perlakuan gelap
menyebabkan gangguan perkembangan membran tilakoid kedelai toleran maupun
peka naungan. Sedang perlakuan naungan 50% tidak menghambat perkembangan
membran tilakoid pada genotipe toleran seperti Pangrango dan B613, tetapi
menghambat pada genotipe peka Godek. Pada kondisi naungan 50% kloroplas
genotipe toleran mempunyai volume grana dan butir pati lebih banyak
dibandingkan genotipe peka.
Antosianin
Selain klorofil yang terdapat dalam kloroplas, pada tanaman juga terdapat
pigmen non kloroplas yaitu antosianin (anthos=bunga; kyanos=biru tua).
Antosianin merupakan produk metabolisme sekunder yang termasuk golongan
flavonoid dan dikenal sebagai pigmen yang menyebabkan warna merah jambu,
ungu dan biru. Antosianin dibentuk dari asam amino Phenylalanine melalui
lintasan sikimat di sitoplasma dan ditimbun dalam vakuola sel parenkim dewasa
(Noh dan Spalding 1998, Buchanan

et al. 2000). Lintasan pembentukan

antosianin disajikan pada gambar 7. Antosianin merupakan bentuk glikosida
(turunan gula) dari berbagai jenis antosianidin yang dibentuk dari dihidroflavonol.
Keberadaan gula (aglikon) pada antosianin sangat meningkatkan kelarutannya
dalam air (Salisbury dan Roos 1995). PAL (Phenylalanine Ammonia Lyase)
merupakan enzim kunci dalam metabolisme, aktivitasnya meningkat seiring
dengan umur daun dan berhubungan dengan proses penuaan (Buchanan et al.

2000). Pembentukan antosianin dipengaruhi cahaya (ultra violet dan cahaya
tampak) juga oleh stress hara (terutama kekurangan nitrogen dan fosfor),
kekeringan serta suhu rendah (Hoch et al. 2003).

Siklus Calvin
Shikimat

Metabolisme Primer

Phenylalanine
PAL1
PAL2
PAL3

Metabolisme Sekunder

Cinnamate
4-Coumarate
4-Coumaryl-CoA

3 malonyl-CoA

CHS

Naringenin chalcone
CHI

Naringenin
F3H

3-hydroxyflavones
DFR

Flavan-3,4-diols
Anthocyanin
Gambar 7

Lintasan pembentukan antosianin (modifikasi dari Noh dan Spalding 1998 serta
Buchanan et al. 2000). Enzim yang terlibat adalah PAL (Phenylalanine Ammonia
Lyase); CHS (Chalcone synthase); CHI (Chalcone Isomerase); F3H (Flavanone-3hydroxylase); dan DR (Dihydroflavonol 4-reductase) .

Woodall dan Stewart (1998) menyimpulkan dari hasil beberapa penelitian
bahwa antosianin mempunyai distribusi yang luas pada daun, dapat ditemukan
pada sel epidermis bagian atas atau bawah, atau sel-sel mesofil dan biasanya
mempunyai absorbsi pada panjang gelombang 270-290 nm (UV) dan 500-550 nm
(visible spectrum). Acylasi dengan asam organik aromatik meningkatkan
penyerapan pada daerah UV di panjang gelombang 310-320 nm. Hal ini
menunjukkan fungsi antosianin yang mencegah kerusakan akibat radiasi UV.
Hopkins dan Huner (2004) juga menjelaskan bahwa antosianin menyerap cahaya

antara 475 nm dan 560 nm dan mentransmisikan cahaya biru dan merah.
Sebagaimana flavonoid, antosianin menyerap UV-B sehingga diduga fungsinya
untuk mencegah kerusakan jaringan daun yang disebabkan oleh radiasi ultra violet
seperti kerusakan asam nukleat, protein dan apparatus fotosintesis yang akan
mengurangi biomass.
Antosianin dapat diekstrak dalam larutan yang sedikit asam. Warna
antosianin peka terhadap pH : merah (asam), violet (netral) dan biru (basa) dan
umumnya bermuatan positif sehingga bergerak menuju katode saat elektroforesis.
Perubahan warna ini terjadi akibat hidroksilasi atau metilasi pada aglikon dan
reaksi tersebut dapat balik (Salisbury dan Roos 1995, Hopkins dan Huner 2004 ).

BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Kebun Percobaan Cikeumeuh Balai Penelitian
Biologi dan Genetika C imanggu Bogor untuk penanaman dan pendataan di
lapang. Analisis pigmen klorofil dan antosianin dilakukan di Laboratorium
Research Group on Crop Improvement IPB. Pengamatan morfologi dan anatomi
dilakukan di Laboratorium Ekofisiologi Tanaman Departemen Agronomi dan
Hortikultura, IPB. Pembuatan blok resin untuk struktur kloroplas dilakukan di
Laboratorium Virologi Balitbiogen Cimanggu, preparasi sampel TEM dilakukan
di Laboratorium Terpadu FAPERTA IPB, dan pemotretan struktur kloroplas
dilakukan di Laboratorium Eijkman Jakarta. Penelitian dimulai pada bulan
September 2004 sampai April 2006.
Metode Penelitian
Penelitian ini meliputi dua percobaan. Percobaan pertama bersifat jangka
pendek (short term exposure) sedangkan percobaan kedua bersifat jangka panjang
(long term exposure).

Dalam percobaan pertama akan dipelajari perubahan

genotipe kedelai toleran dan peka sebagai respon atas berbagai kondisi cahaya
jangka pendek sedangkan dalam percobaan kedua akan dipelajari perubahan
genotipe kedelai toleran dan peka sebagai respon atas intensitas cahaya 100% dan
50% jangka panjang. Intensitas cahaya 50% dilakukan dengan cara meletakkan
paranet hitam di sisi atas dan keempat sisi sampingnya dengan rangka dari bambu
dengan tinggi 2 m di atas permukaan tanah.
Percobaan 1. Respon genotipe terhadap berbagai intensitas cahaya jangka
pendek (short term exposure)
Rancangan yang digunakan adalah rancangan acak kelompok pola
faktorial dengan 2 faktor, yaitu genotipe dan cahaya. Faktor cahaya yang
digunakan terdiri dari
L0 : 5 hari gelap total.
L1 : 8 hari cahaya 50%.
L2 : 8 hari cahaya 100%.
L3 : 3 hari cahaya 50%.

L4 : 3 hari cahaya 50% + 2 hari cahaya 100%.
L5 : 3 hari cahaya 50% + 2 hari cahaya 100% + 3 hari gelap total.
Pemberian perlakuan cahaya pada genotipe dilakukan setelah tanaman kedelai
berumur 14 hari pada cahaya 100%.
Faktor genotipe yang digunakan pada percobaan ini terdiri dari dua
genotipe toleran (Pangrango (G1) dan Ceneng (G2)) dan dua genotipe peka
(Godek (G3) dan Slamet (G4)). Dengan demikian terdapat 24 kombinasi
perlakuan, masing-masing perlakuan menggunakan 3 tanaman sebagai ulangan .
Penanaman dan pemeliharaan dilakukan dalam polibag sesuai teknik budidaya
kedelai yang optimum. Waktu penanaman diatur sedemikian rupa sehingga
pengambilan sampel dapat dilakukan secara serempak. Bagan Percobaan 1
disajikan pada Lampiran 1.
Percobaan 2. Pengaruh intensitas cahaya rendah jangka panjang (Long term
exposure)
Percobaan terdiri dari dua faktor : intensitas cahaya sebagai petak utama
dan genotipe sebagai anak petak. Intensitas cahaya terdiri dari dua taraf :
intensitas cahaya 100% (kontrol) dan 50%. Faktor genotipe yang digunakan pada
percobaan ini meliputi dua genotipe toleran (Pangrango (G1) dan Ceneng (G2))
serta dua genotipe peka (Godek (G3) dan Slamet (G4)). Dengan demikian terdapat
8 kombinasi perlakuan, masing -masing perlakuan menggunakan 3 tanaman
sebagai ulangan dan dipelihara dalam polibag sesuai teknik budidaya kedelai yang
optimum. Unit-unit percobaan ditata berdasarkan rancangan acak kelompok dalam
pola petak terpisah (split plot) dengan anak petak tersarang (nested) pada petak
utama.
Pemberian perlakuan intensitas cahaya dilaksanakan setelah tanaman
kedelai berumur 14 hari pada cahaya 100%. Waktu penanaman diatur sedemikian
rupa sehingga pengambilan sampel dapat dilakukan secara serempak, dimana
tanaman pada masing-masing perlakuan pada saat itu telah berumur 4, 6, 8, dan
10 minggu setelah tanam (MST). Bagan percobaan 2 disajikan pada Lampiran 1.

Pengamatan
Sampel daun yang dipilih merupakan daun yang telah membuka penuh
(daun ke 2-3 dari atas) yang diambil sekitar jam 09.00 WIB saat cuaca cerah.
Peubah yang diamati dan dianalisis pada percobaan 1 dan 2 meliputi:
1. Luas daun yang diukur adalah luas daun trifoliate ketiga dari atas yang
telah membuka penuh dengan menggunakan leaf area meter.
2. Tebal daun dan panjang palisade diamati menggunakan mikroskup cahaya
dari preparat tebal daun yang dibuat dengan blok parafin. Khusus pada
perlakuan long term, tebal daun dan panjang palisade hanya diamati pada
umur 10 MST.
3. Jumlah stomata, diperoleh dengan mengolesi permukaan bawah daun
bagian tengah dengan cat kuku, kemudian dikelupas dan ditempelkan pada
gelas preparat. Jumlah stomata dihitung di bawah mikroskup cahaya
dengan pembesaran 1000x.
4. Kandungan klorofil dihitung menurut Arnon (1949) dengan mengekstraksi
50 mg sampel daun menggunakan 10 ml aseton 80% dan kuantifikasinya
dilakukan

dengan

gelombang 663 nm,

menggunakan

spektrofotometer

pada

panjang

645 nm dan 652 nm. Preparasi sampel klorofil

disajikan pada Lampiran 2.
5. Indeks warna hijau relatif daun diamati dengan alat FHK Chlorophylltester
CT-102. Sebelum digunakan alat dikalibrasikan terlebih dahulu dengan
standar warna hijau yang telah disertakan pada alat tersebut (angka 1.5).
Warna daun diamati secara langsung pada tanaman dengan cara meletakan
daun pada alat tersebut tanpa merusak tanaman. Angka yang tertera pada
layar kemudian dicatat sebagai indeks warna hijau relatif daun.
6. Kandungan antosianin diperoleh dengan mengekstraksi 1 mg sampel daun
dengan 25 ml etanol:HCl 1N (85:15 v/v) dan kuantifikasinya dilakukan
dengan menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 535 nm
Preparasi sampel antosianin disajikan pada Lampiran 3.

Struktur kloroplas
Struktur kloroplas diamati pada genotipe Ceneng (G2) dan Godek (G3)
dengan perlakuan sebagai berikut :
L0 : Perlakuan gelap 5 hari setelah 14 hari ditanam pada cahaya 100% .
L5 : 42 hari cahaya 100% (8 mst)
L6 : 42 hari cahaya 50% (8 mst)
Struktur kloroplas dibuat dari preparat sampel resin yang diiris dengan
ketebalan di bawah 1 um yang kemudian diamati dan dipotret menggunakan
Transmission Electron Microscope (TEM) tipe JEOL, JEM 1010, Japan. Preparasi
sampel resin (Meek 1976) untuk pengamatan struktur kloroplas disajikan pada
Lampiran 4.
Analisis Data
Data yang diperoleh dianalisis ragam sesuai rancangan yang digunakan.
Pada Percobaan 1, perbedaan dua nilai tengah diuji menggunakan LSD sedangkan
untuk Percobaan 2 menggunakan DMRT pada taraf kepercayaan 95%. Hasil
analisis disajikan dalam bentuk Tabel dan Gambar.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Respon Genotipe Terhadap Berbagai Intensitas Cahaya Jangka Pendek
Morfologi dan Anatomi Daun
Cahaya dan genotipe serta interaksi antara cahaya dan genotipe
berpengaruh sangat nyata terhadap luas daun, tebal daun dan panjang palisade.
Demikian juga pada jumlah stomata, kecuali genotipe yang berpengaruh tidak
nyata (Lampiran 5).
Tabel 1 Respon luas daun (cm2 ), tebal daun (µm), panjang palisade (µ m) dan
jumlah stomata beberapa genotipe kedelai pada berbagai perlakuan
cahaya jangka pendek.
Perlakuan cahaya jangka pendek
Genotipe

L0

Luas daun (cm2)
Pangrango 37.97 (54)
Ceneng
32.35 (49)
Godek
33.36 (53)
Slamet
31.15 (38)

L1

L2
kontrol

L3

L4

L5

Rataan

55.28 y
57.88 y
53.70 y
64.79 x

84.88 (120)
75.77 (115)
65.16 (104)
80.41 (98)
76.55 (109)

70.73
65.67
62.8
81.88
70.27

39.34 (56)
71.07 (108)
66.61 (106)
91.86 (112)
67.22 (96)

42.50 (60)
35.31 (54)
30.50 (49)
41.11 (50)
37.36 (53)

56.29 (80)
67.09 (102)
63.75 (102)
62.34 (76)
62.37 (89)

c
Tebal daun (µm)

a

ab

b

c

b

Ceneng
Godek
Rataan

15.7 (66)
13.9 (60)
14.9 (64)

19.2 (81)
12.9 (56)
16.0 (69)

23.7
23.0
23.3

17.6 (74)
17.2 (75)
17.4 (75)

20.0 (84)
17.3 (75)
18.7 (80)

23.4 (99)
14.7 (64)
19.0 (82)

e

de

a

cd

bc

b

7.0 (63)
3.6 (28)
5.3 (45)

11.2
12.5
11.8

9.4 (84)
8.0 (64)
8.7 (74)

10.2 (91)
6.2 (50)
8.2 (70)

11.5 (102)
6.5 (52)
9.0 (76)

c

a

b

b

b

11 (92)
11 (85)
14 (100)
13 (118)
12.15 (97)

12
13
14
11
12.55

13 (108)
12 (92)
10 (71)
10 (91)
11.48 (91)

11 (92)
12 (92)
10 (71)
10 (91)
10.85 (87)

Rataan

33.71 (48)

Panjang palisade ( µm)
Ceneng
4.4 (39)
Godek
4.8 (38)
Rataan
4.6 (39)

c
Jumlah stomata
Pangrango
14 (117)
Ceneng
11(85)
Godek
11(79)
Slamet
15 (136)
Rataan
12.63(101

10 (83)
11(85)
12 (86)
10 (91)
10.65 (85)

19.9 x
16.5 y

8.9 x
6.9 y

11.77 x
11.63 x
11.95 x
11.52 x

a
ab
a
bc
cd
d
Keterangan : Nilai rataan pada baris atau kolom yang sama pada peubah yang sama diikuti huruf
yang sama tidak berbeda nyata menurut uji LSD pada taraf kepercayaan 95%. Nilai
dalam kurung merupakan persentase (dibulatkan) terhadap kontrol. L0=5 hari tanpa
cahaya; L1=8 hari cahaya 50%; L2=8 hari cahaya 100%; L3=3 hari cahaya 50%;
L4=3 hari cahaya 50%+2 hari cahaya 100%; dan L5=3 hari cahaya 50%+2 hari
cahaya 100%+3 hari tanpa cahaya.

Berdasarkan hasil analisis dan uji lanjut (Tabel 1) dapat diketahui bahwa
perlakuan intensitas cahaya 50% selama 8 hari (L1) menyebabkan luas daun
meningkat sebesar 9% dari kontrol (L2) dan menurunkan tebal daun, panjang

palisade, dan jumlah stomata masing-masing menjadi sebesar 69%, 45% dan
97%. Genotipe toleran mempunyai dau n lebih tebal dan peningkatan luas daun
lebih tinggi daripada genotipe peka. Perlakuan intensitas cahaya 50% selama 3
hari (L3) mampu meningkatkan luas daun beberapa genotipe melebihi kontrol
(Ceneng, Godek , dan Slamet) dan menurunkan jumlah stomata menjad i 91%
kontrol.
Kondisi gelap selama 5 hari (L0) menghambat perkembangan daun
sehingga luas daun, tebal daun, dan panjang palisade masing-masing hanya
mencapai 48%, 64%, dan 39% dari kontrol (L2). Genotipe toleran mempunyai
daun yang lebih luas dan lebih tebal yang berarti bahwa penghambatan
perkembangan daun genotipe toleran lebih rendah dibanding genotipe peka.
Terhambatnya perkembangan daun pada kondisi tanpa cahaya, diduga
disebabkan fotosintesis tidak dapat berlangsung sehingga tidak memungkinkan
akumulasi asimilat. Sebaliknya, asimilat cadangan yang ada dirombak melalui
respirasi untuk memperoleh energi supaya tanaman tetap hidup.

Penjelasan

tersebut menunjukkan bahwa, untuk dapat mempertahankan hidup dalam waktu
yang lebih lama dalam kondisi tanpa cahaya maka strateginya adalah
mengefisienkan penggunaan asimilat cadangan, dengan kata lain mengefisienkan
proses respirasi. Hal ini sejalan dengan hasil penelitian Lestari (2005) bahwa
penurunan kandungan gula pati genotipe peka yang lebih tinggi diband ing
genotipe toleran, yang berarti bahwa genotipe peka tidak efisien atau proses
respirasinya tidak efisien. Tingginya respirasi pada genotipe peka juga diduga ada
kaitannya dengan tingginya jumlah stomata pada genotipe tersebut. Jumlah
stomata pada tanaman kontrol disajikan pada Gambar 8.
Pada perlakuan cahaya jangka pendek berganti yang diakhiri dengan
kondisi gelap selama 3 hari (L5) luas daun genotipe Pangrango dan Slamet lebih
sempit dibanding kontrol, sedang luas daun genotipe Ceneng dan Godek lebih
lebar dari pada kontrolnya, menunjukkan mekanisme penghindaran yang lebih
baik pada genotipe Ceneng dan Godek. Pada tebal daun dan panjang palisade
terjadi peningkatan pada genotipe Ceneng sedang pada genotipe Godek menurun,
yang menunjukkan bahwa faktor genotipe lebih berpengaruh terhadap ketebalan
daun dan panjang palisade. Pada stomata terjadi penurunan jumlah yang berbeda

nyata dengan kontrol, menjadi 85% dari kontrol. Jumlah stomata genotipe toleran
lebih rendah dari pada genotipe peka.

Pangrango

Ceneng

Godek

Slamet

Gambar 8 Jumlah stomata beberapa genotipe kedelai pada cahaya 100% (kontrol)

Kandungan Klorofil dan Indeks Warna Hijau Relatif Daun
Pada perlakuan berbagai cahaya jangka pendek (short term exposure),
cahaya dan genotipe berpengaruh sangat nyata terhadap kandungan klorofil a, b,
dan klorofil total serta indeks warna hijau relatif daun. Pada nisbah klorofil a/b,
pengaruh cahaya sangat nyata sedang genotipe berpengaruh tidak nyata. Interaksi
antara cahaya dan genotipe berpengaruh tidak nyata terhadap kandungan klorofil
daun dan nisbah klorofil a/b, tetapi berpengaruh sangat nyata terhadap indeks
warna hijau relatif daun (Lampiran 5). Warna daun hasil pengamatan disajikan
pada Gambar 9.

Tabel 2 Kandungan klorofil a, b, klorofil total (mg/g), nisbah klorofil a/b dan
indeks warna hijau relatif daun pada beberapa genotipe kedelai pada
berbagai perlakuan cahaya jangka pendek
Perlakuan cahaya jangka pendek

Genotipe

L0

L5

Rataan

0.589 (94)
0.755 (160)
0.607 (91)
0.482 (102)
0.608 (109)

0.457 (73)
0.544 (115)
0.312 (47)
0.247 (52)
0.390 (70)

0.521 xy
0.566 x
0.461 yz
0.398 z

bc

ab

c

0.274
0.218
0.302
0.221
0.254

0.257 (94)
0.183 (84)
0.259 (86)
0.214 (97)
0.228 (90)

0.344 (125)
0.312 (143)
0.323 (107)
0.264 (119)
0.311 (122)

0.232 (85)
0.340 (156)
0.186 (61)
0.128 (58)
0.221 (87)

L1

L2
kontrol

L3

0.669 (107)
0.807 (171)
0.556 (83)
0.523 (110)
0.608 (109)

0.624
0.473
0.666
0.474
0.559

0.519 (83)
0.469 (99)
0.471 (71)
0.530 (112)
0.497 (89)

ab

0.352 (129)
0.360 (165)
0.324 (107)
0.241 (109)
0.319 (126)

L4

Klorofil a (mg/g)
Pangrango
Ceneng
Godek
Slamet
Rataan

0.269 (43)
0.347 (73)
0.157 (24)
0.131 (28)
0.226 (41)

d

Klorofil b (mg/g)
Pangrango
0.197 (72)
Ceneng
0.267 (122)
Godek
0.158 (52)
Slamet
0.104 (47)
0.181 (71)
Rataan

c

a

a

ab

bc

a

bc

Klorofil total (mg/g)
Pangrango
0.466 (52)
Ceneng
0.614 (89)
Godek
0.314 (32)
Slamet
0.235 (34)
0.226
(41)
Rataan

1.021(114)
1.167 (169)
0.879 (91)
0.764 (110)
0.608 (108)

0.897
0.691
0.968
0.695
0.559

0.776 (86)
0.651 (94)
0.730 (75)
0.743 (107)
0.497 (89)

0.933 (104)
1.066 (154)
0.929 (96)
0.745 (107)
0.608 (109)

0.689 (77)
0.884 (128)
0.498 (51)
0.375 (54)
0.390 (70)

a

ab

bc

a

c

Nisbah klorofil a/b
Pangrango
1.487 (66)
Ceneng
1.349 (60)
Godek
1.093 (47)
Slamet
1.339 (62)
1.317 (59)
Rataan

1.873 (83)
2.268 (101)
1.737 (75)
2.176 (101)
2.014 (90)

2.265
2.246
2.317
2.160
2.247

2.092 (92)
2.567 (114)
1.875 (81)
2.483 (115)
2.254 (100)

1.711 (76)
2.426 (108)
2.002 (86)
1.837 (85)
1.990 (89)

2.062 (91)
1.765 (79)
1.742 (75)
1.786 (83)
1.839 (82)

c

ab

a

a

ab

b

0.276 (29)
0.334 (36)
0.048 (6)
0.092 (11)
0.188 (21)

0.812 (86)
0.878 (96)
0.752 (90)
0.764 (90)
0.802 (92)

0.942
0.916
0.832
0.852
0.886

0.854 (91)
0.988 (108)
0.792 (95)
0.862 (101)
0.874 (99)

0.782 (83)
0.766 (84)
0.766 (92)
0.712 (84)
0.757 (87)

0.614 (65)
0.748 (82)
0.642 (77)
0.626 (73)
0.658 (74)

e

b

a

a

c

d

d

Indeks warna
Pangrango
Ceneng
Godek
Slamet
Rataan

0.276 x
0.280 x
0.259 x
0.195 y

0.797 x
0.846 x
0.720 xy
0.593 y

1.915 xy
2.103 x
1.795 y
1.964 xy

0.713 y
0.772x
0.639 z
0.651 z