Ringkasan - Penggalian potensi allelopati padi (Oryza sativa L.) dalam upaya meningkatkan daya saingnya terhadap gulma Echinochloa cruss-galli (L.) Beauv.

RINGKASAN
HASIL PENELITIAN FUNDAMENTAL

Penggalian potensi allelopati padi (Oryza sativa L.)
dalam upaya meningkatkan daya saingnya terhadap
gulma
Echinochloa cruss-galli (L.) Beauv.

Oleh:
Dr. Ir. Irawati Chaniago, MRurSc**
Dr. sc.agr. Ir. Jamsari, MP

Dibiayai Proyek Penelitian Fundamental
Dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Penelitian
Nomor: 005/SP2H/PP/DP2M/III/2008
Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi
Departemen Pendidikan Nasional

FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS ANDALAS PADANG
Desember 2008


LEMBAR IDENTITAS DAN PENGESAHAN RINGKASAN
HASIL PENELITIAN FUNDAMENTAL TAHUN 2008
1. Judul Penelitian

:

Penggalian potensi allelopati padi (Oryza sativa L.) dalam
upaya meningkatkan daya saingnya terhadap gulma
Echinochloa cruss-galli (L.) Beauv.

2. Peneliti Utama
a. Nama lengkap
b. Jenis kelamin
c. NIP
d. Pangkat /Golongan
e. Jabatan struktural
f. Jabatan fungsional
g. Fakultas/Jurusan
h. Pusat Penelitian

i. Alamat

:
:
:
:
:
:
:
:
:

j. Telpon/Faks
k. Alamat rumah

:
:

l. Telpon
m. e-mail


:
:

Dr. Ir. Irawati Chaniago, MRurSc
Perempuan
131 847 360
Pembina / IV/a
Lektor Kepala
Pertanian/Budidaya Pertanian
Universitas Andalas
Fakultas Pertanian, Universitas Andalas, Kampus Limau
Manih, Padang 25163
(0751) 72776 / (0751) 72702
Jl. Perjuangan III/5
Belanti Permai, Padang 25137
(0751) 40505
ichaniago@faperta.unand.ac.id

3. Anggota Peneliti


:

a. Dr. sc. agr. Ir. Jamsari, MP (anggota)
b. Ade Noverta, SP (teknisi/pembantu peneliti)

4. Lokasi Penelitian

:

Rumah Kawat, Lab Fisiologi Tumbuhan, dan Lab
Bioteknologi Tanaman & Genetika Molekuler, Fakultas
Pertanian Universitas Andalas Padang

5. Masa Penelitian

:

10 (sepuluh) bulan


6. Biaya yang diperlukan

;

Rp. 37.000.000,(tiga puluh tujuh juta rupiah)

Mengetahui:
Dekan Fakultas Pertanian
Universitas Andalas Padang

Padang, 12 Desember 2008
Ketua Tim Peneliti,

Prof. Ir. Ardi, MSc
NIP. 130 816 270

Dr. Ir. Irawati Chaniago, MRurSc
NIP. 131 847 360

Menyetujui,

Ketua Lembaga Penelitian

Dr. Ir. Syafrimen Yasin, MS, MSc.
NIP. 131 647 299

Penggalian potensi allelopati padi (Oryza sativa L.) dalam upaya meningkatkan
daya saingnya terhadap gulma Echinochloa cruss-galli (L.) Beauv.
Irawati Chaniago dan Jamsari
Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Andalas Padang

RINGKASAN
Echinochloa cruss-galli (L.) Beauv. adalah gulma utama dan paling merugikan
pada pertanaman padi dan pengendaliannya, seperti juga pada pertanaman lainnya,
biasanya dilakukan dengan aplikasi herbisida yang merupakan salah satu penentu
keberhasilan dalam sistem pertanian. Akan tetapi, aplikasi herbisida ini telah
menyebabkan meningkatnya resistensi gulma terhadap herbisida (Foes et al., 1998;
Tranel et al., 2004) dan efek residu pada lahan pertanian.
Kondisi demikian telah menyebabkan terjadinya peningkatan kesadaran manusia
akan bahaya herbisida terhadap lingkungan. Herbisida telah menyebabkan terjadinya
gangguan keseimbangan pada flora dan fauna yang hidup di sekitar areal pertanian

tersebut (Cooke and Burn, 1995). Oleh karena itu ketergantungan pada aplikasi
herbisida tidak dianjurkan dalam praktek pertanian yang berkelanjutan dan ramah
lingkungan.
Pencarian herbisida alternatif untuk mengendalikan gulma telah mulai
dilaksanakan walaupun belum banyak dipublikasikan. Beberapa publikasi yang ada
baru merupakan penelitian awal yang membandingkan aktivitas senyawa metabolit
sekunder yang dihasilkan tumbuhan tertentu dengan aktivitas beberapa herbisida
komersial. Sebagai contoh, Reigosa et al. (2001) menguji aktivitas senyawa ρ–
hydroxybenzoic dan ferulic acids dan senyawa BOA [2(3H)-benzoxazolinone)] dan
membandingkannya dengan aktivitas herbisida linuron dan fluometuron. Mereka
mendapatkan bahwa senyawa metabolit sekunder yang diuji telah menyebabkan
terjadinya kebocoran anion dan kation pada sel-sel akar lettuce. Senyawa sorgoleone
terbukti mampu menghambat elektron transpor pada fotosintesis, sama dengan aktivitas
herbisida diuron (Gonzalez et al., 1997), dan senyawa podophyllotoxin yang berasal
dari daun mayapple (Podophyllum peltatum L.) mampu menghambat pembelahan sel
seperti aktivitas herbisida terbutol, sindone-B dan herbisida carbamat (Lehnen Jr et al.,
1990; Lehnen Jr dan Vaughn, 1992; Oliva et al., 2002).
Senyawa allelokimia (senyawa penyebab allelopati) berasal dari bagian
yang berbeda pada tumbuhan penghasilnya; akan tetapi, bagian terpenting


sebagai sumber allelokimia adalah akar dan daun (Rice, 1984). Eksudat akar
berperan aktif dalam pengaturan sismbiosis dan proteksi tumbuhan
terhadap mikroorganisme (Neumann and Martinoia, 2002; Bais et al., 2004).

Peneliti di Korea Selatan telah mulai mencoba pencarian genotipe padi yang mampu
menekan pertumbuhan gulma Echinochloa cruss-galli. Mereka menguji 100 genotipe
padi di Korea Selatan dan mendapatkan bahwa sekam padi lebih berpotensi menekan
pertumbuhan gulma dibandingkan bagian tunas tanaman padi. Jerami padi juga terbukti
menghambat pertumbuhan gulma E. cruss-galli (Ahn dan Chung, 2000; Chung et al.,
2003). Akan tetapi, penelitian tentang eksplorasi dan pengujian genotipe padi yang
berpotensi menghambat pertumbuhan gulma E. cruss-galli di Indonesia belum pernah
dipublikasikan.
Senyawa allelokimia dapat dijadikan sebagai solusi alternatif dalam pegendalian
gulma pada pertanaman padi karena potensinya dalam meningkatkan daya saing
tanaman padi terhadap gulma tertentu. Dalam jangka panjang, tujuan ini bisa dicapai
melalui rekayasa genetik sehingga tanaman padi yang berdaya saing tinggi terhadap
gulma dapat diciptakan. Selain itu allelokimia juga punya potensi untuk dikembangkan
sebagai herbisida alami (bio-herbisida). Beberapa allelokimia seperti artimisinin (Lydon
et al., 1997), phenolic dan hydroxamic acids (Reigosa et al., 2001) dan allelokimia yang
berasal dari mulsa tanaman rye (Nagabhushana et al., 2001) telah terbukti bisa

dikembangkan sebagai bio-herbisida yang ramah lingkungan.
Genotipe tertentu tanaman padi memiliki potensi untuk dimanfaatkan dalam
mengurangi ketergantungan pada herbisida sintetik dalam mengendalikan gulma seperti
yang tersebut diatas. Allelopati pada tanaman padi sebenarnya adalah potensi yang
diturunkan secara genetik (Dilday et al., 1998); oleh karena itu, menyisipkan sifat
khusus ini pada padi yang berpotensi hasil tinggi melalui program pemuliaan tanaman
merupakan suatu keniscayaan. Hal ini akan meningkatkan kapasitas alami padi untuk
bersaing dengan gulma pada ekosistem alami padi (Olofsdotter, 1998).
Pencarian genotipe dengan kemampuan penekanan atau penghambatan
pertumbuhan gulma E. cruss-galli sangat penting artinya dalam upaya perakitan dan
pelestarian plasma nutfah dengan keunggulan genetik. Sumber gen pembawa sifat
toleransi dan ketahanan terhadap gulma tersebut perlu diidentifikasi melalui kegiatan
karakterisasi molekuler.
Penelitian ini dilaksanakan sebagai studi awal dalam upaya penggalian potensi
allelopati padi yang digunakan untuk menekan pertumbuhan gulma Echinonchloa

cruss-galli yang merupakan gulma utama pada pertanaman padi. Penelitian ini
bertujuan untuk mencari dan mengkarakterisasi DNA genotipe padi yang berpotensi
allelopati terhadap gulma E. cruss-galli.
Penelitian dilaksanakan selama dua tahun dan tahun pertama terdiri dari 3 tahapan

percobaan. Tahap pertama adalah pencarian genotipe padi yang berpotensi allelopati
melalui uji hayati (bioassay) dengan modifikasi metode relay seeding technique. Benih
padi dan gulma dikecambahkan dan ditumbuhkan dalam Petri dish selama 14 hari
sebelum pengamatan. Pada tahap ini telah diuji 100 genotipe padi, diperoleh dari
koleksi plasmanutfah padi Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi &
Sumberdaya Genetik Pertanian (Balitbiogen) Bogor. Genotipe padi yang berpotensi
allelopati, dengan kriteria mampu menekan pertumbuhan gulma ≥50%, dijadikan obyek
uji pada percobaan tahap kedua. Percobaan pada tahap kedua merupakan pengujian
lanjutan bagi padi dengan potensi allelopati terhadap gulma E. cruss-galli. Pengujian
dilakukan dengan mengekstraksi dan menganalisis aktivitas enzim peroksidase,
mengikuti metode Dodd (1996) dan Ng et al. (2003), pada gulma yang ditumbuhkan
bersamaan dengan padi. Tahap ketiga dari penelitian ini adalah isolasi DNA genotipe
padi yang paling berpotensi (toleran) dan paling tidak berpotensi (peka) terhadap gulma
uji. Percobaan tahun kedua bertujuan untuk mengkarakterisasi DNA yang diduga
mengendalikan sifat allelopati padi terhadap gulma uji. Pada tahap ini dilakukan juga
pemilihan primer yang sesuai dilanjutkan dengan polymorphisme DNA oleh primer
yang sesuai dengan mesin PCR. Padi yang paling berpotensi allelopati (disebut
‘resisten’) dan yang paling tidak berpotensi allelopati (disebut ‘peka’), serta gulma E.
cruss-galli dianalisis dan karakterisasi DNA nya.
Hasil percobaan menunjukkan bahwa dari 100 genotipe padi yang diuji, terdapat

dua genotipe padi yang paling berpotensi allelopati terhadap gulma E. cruss-galli yaitu
Cempo lutut dan Badik/Gadih kabalai; sedangkan Pulu palappa dan Harapan merupakan
genotipe yang paling tidak berpotensi allelopati. Pengujian aktivitas enzim peroksidase
menunjukkan bahwa tidak ditemukan perbedaan respon terhadap genotipe padi yang
berbeda. Penelitian ini juga mendapatkan dua dari 45 primer yang diuji menunjukkan
fragmen DNA >5. Primer tersebut adalah OPY 20 dan OPK 15. Selanjutnya isolasi dan
karakterisasi DNA menunjukkan bahwa terdapat perbedaan pola distribusi DNA
diantara genotipe padi yang diuji.
Hasil seleksi individu memperlihatkan adanya polymorphisme pada padi kultivar
Cempo Lutut. Fragmen DNA tersebut juga ditemukan pada sampel DNA gulma

Echinocloa cruss-galli dengan posisi yang sama. Dengan adanya fragmen DNA yang
sama posisinya pada gulma diasumsikan bahwa gulma dan padi memiliki kekerabatan.
Dengan adanya kesamaan fragmen antara padi dengan gulma diduga fragmen tersebut
mengandung gen pengendali allelopati karena gulma E. cruss-galli

juga bersifat

allelopati terhadap padi. Penelitian ini telah membuka jalan bagi pencarian genotipe
padi dengan otensi allelopati terhadap gulma. Dalam jangka panjang diharapkan akan
dapat ditemukan gen pengendali allelopati pada padi sehingga dapat menjadi bahan
perakitan padi dengan hasil tinggi namun tahan terhadap gulma Echinocloa cruss-galli.

______________________
Kata kunci : allelopati, padi, Echinochloa cruss-galli, DNA, peroksidase