VARIASI GENETIK BERBAGAI GENOTIPE KEDELAI DALAM KONDISI CEKAMAN KEKERINGAN

VARIASI GENETIK BERBAGAI GENOTIPE KEDELAI DALAM
KONDISI CEKAMAN KEKERINGAN
(GENETIC VARIATION AMONG SOYBEAN GENOTYPES UNDER
DROUGHT CONDITION)
Yuniaty, A. 1, Lantican. R.M 2 Lales, J.S. 2, and Hernandez, J. 2
1. Fakultas Biologi Universitas Jenderal Soedirman
2. Departement of Agronomy, University of The Philippines Los Banos

ABSTRACT
Genetic variation in various physiological characters and yield of several soybean genotypes was
studied. Physiological characters studied were leaf relative water content, leaf temperature, transpiration
rate, and diffusive resistance. In addition, seed weight per plant was also measured. The aim of the study
was to study the genetic variation among soybean genotypes under drought condition imposed at R5
stage until harvesting time. The results revealed genetic variation among the genotypes studied. Some
genotypes were able to maintain high relative water contents, while some others showed high
transpiration rates and exhibited low diffusive resistances. No differences in leaf temperature were
observed among the genotypes. Seed weight varied from 0.58 to 2.38 g per plant.
Keywords: soybean, genetic variation, physiological characters, drought.

PENDAHULUAN
Variasi genetik merupakan aset penting bagi peningkatan mutu genetik suatu jenis

tanaman. Kedelai termasuk salah satu tanaman legum penting yang memiliki keanekaragaman
genetik tinggi. Legum ini digunakan secara luas dalam industri pangan dan merupakan salah
satu sumber protein nabati utama. Selain kandungan protein yang tinggi, kedelai juga
mengandung berbagai metabolit sekunder seperti saponin (Liener, 1994), fitoestrogen (Ososki
dan Kennelly, 2003), dan isoflavon (Sakai and Kogiso, 2008). Potensi kedelai yang lain adalah
sebagai bahan baku biodiesel (Pimentel dan Patzek, 2008), menurunkan kadar kolesterol,
mencegah kanker, diabetes, kegemukan dan penyakit ginjal (Friedman dan Brandon, 2001)
Kekeringan merupakan salah satu faktor penting yang membatasi produksi kedelai
(Manavalan et al., 2009), Di Indonesia penanaman kedelai banyak dilakukan di tanah kering
sehingga kekeringan merupakan masalah bagi budidaya kedelai, terutama bila kekeringan terjadi
pada fase R5 (fase pengisian polong) hingga saat panen. Efek negatif kekeringan terhadap
metabolisme tanaman terutama disebabkan oleh hambatan osmosis yang terjadi pada sitoplasma
(Lopes et al., 2011).
Respon terhadap kekeringan menentukan tingkat produktivitas tanaman dan respon ini
bervariasi antar genotipe. Mengingat tanaman kedelai memiliki nilai penting, maka identifikasi
variasi genetik berbagai karakter fisiologi yang terkait dengan toleransi terhadap kekeringan
perlu terus dilakukan untuk menghimpun data dasar potensi berbagai genotipe kedelai.
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari variasi karakter fisiologi dan hasil berbagai genotipe
kedelai pada kondisi cekaman kekeringan. Studi keanekaragaman genetik yang memfokuskan
pada karakter-karakter yang terkait langsung dengan respon terhadap kekeringan dapat menjadi

langkah awal bagi skrining genotipe kedelai tahan kering (Yuniaty, 2009). Berbagai studi terkait

bio.unsoed.ac.id

Variasi Genetik Berbagai Genotipe Kedelai ….(Yuniaty, A. et al)

76
variasi karakter morfo-fisiologi seperti biomasa tunas dan akar, shoot moisture percentage (Tint
et al., 2011), kapasitas fotosintesis, konduktivitas stomata, efisiensi penggunaan air (water use
efficiency) (Gilbert et al., 2011), kebocoran elektrolit daun dan kadar air daun (Lugojan dan
Ciulca, 2011) telah dilakukan untuk menyeleksi genotipe yang tahan terhadap kondisi kering.
Penelitian ini menggunakan dua puluh genotipe kedelai dengan focus pengamatan pada kadar air
relative daun, laju transpirasi, resistensi difusi daun temperature daun, dan hasil tanaman dalam
kondisi tercekam kekeringan.

METODE PENELITIAN
Penelitian disusun dalam Rancangan Acak Kelompok (RAK) menggunakan 20 genotipe
kedelai dengan dua ulangan. Keduapuluh genotipe kedelai berasal dari indonesiayaitu B3613,
LB-79, Lumajang Blewak dan Raung; Philipina yaitu AGS 190, AGS 314, BPI Sy-4, GC
8401027-1, IPBSy85-16-08, IPBSy92-07-06-02, IPBSy201-013 dan UPL-Sy 10; Brasil yaitu

CAC BR 43, Embrapa 4, Emgopa 3, Emgopa 308, IAC 100, MTBR 45 dan UFV 2; dan
Thailand yaitu SJ-5.
Benih kedelai ditanam dalam pot yang diletakkan dalam green house. Tanaman diberi air
cukup hingga memasuki fase R5. Cekaman kekeringan diberikan sejak fase R5 hingga saat
panen dengan cara mengurangi pemberian air. Pengamatan dilakukan terhadap karakter tanaman
yang dipengaruhi oleh kekeringan, yaitu kadar air daun, laju transpirasi resistensi difusi daun ,
temperature daun dan berat biji pertanaman. Data yang diperoleh dianalisis menggunakan
analisis of variance dan perbedaan antarperlakuan diuji menggunakan Tukey’s HonestlySignificant-Different Test.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat variasi genetik dalam hal kadar air daun,
laju transpirasi, resistensi difusi daun, dan berat biji pertanaman diantara keduapuluh genotipe
kedelai yang diteliti (Tabel 1) temperature daun berkisar dari 32.50C hingga 370C tetapi tidak
berbeda signifikan diantara genotipe-genotipe yang diamati.
Kadar air relatife daun dalam kondisi mencekam kekeringan bervariasi dari 47,67%
hingga 82,47%. Genotipe GC 8401027-1 menunjukkan kadar air relatif daun tertinggi tetapi
tidak berbeda dengan SJ-5, MTBR 45, Emgopa 3, IPBSy201-013, AGS 190, UFV 2, CAC BR
43 dan BPI Sy-4. Kadar air relatif daun terendah ditunjukkan oleh genotipe IPBSy85-16-08 dan
tidak berbeda dengan IPBSy92-07-06-02, LB-79, AGS 314 dan B 3613. Kadar air relatif daun
merupakan salah satu indikator kemampuan tanaman bertahan dalam kondisi cekaman

kekeringan dan karenanya banyak digunakan sebagai parameter respon tanaman terhadap
cekaman kekeringan penelitian signifikan antara penurunan kadar air relatif daun tanaman
kedelai yang tercekam kekeringan dan adaptasi osmotik ( r = 0.98). Adaptasi osmotik
merupakan akumulasi aktif zat-zat terlarut dalam jaringan tanaman selama periode kekurangan
air dan berhubungan erat dengan kemampuan mempertahankan tekanan turgor sel (Manavalan et
al., 2009). Adaptasi osmotik juga berperan menjaga konduktivitas stomata dan berlangsungnya
fotosintesis, menunda senessence dan kematian sel, mengurangi keguguran bunga, mendukung
pertumbuhan akar dan meningkatkan absorbsi air tanah pada kondisi potensial air rendah
(Turner et al., 2001). Dengan demikian, genotipe dengan kadar air relatif daun lebih tinggi

bio.unsoed.ac.id

Jurnal Inovasi Vol. 7 No.1, Januari 2013: 75-80

ISSN: 1979-1151

77
seperti GC 8401027-1, SJ-5, MTBR 45, Emgopa 3, IPBSy201-013, AGS 190, UFV 2, CAC BR
43 dan BPI Sy-4 memiliki potensial osmotik tinggi, sehingga mampu mempertahankan tekanan
turgor lebih lama.

Laju transpirasi bervariasi signifikan diantara berbagai genotipe kedelai yang mengalami
kekeringan. Laju transpirasi tertinggi tampak pada genotipe GC 8401027-1, yaitu 37.42 µgcm2 -1
s sedangkan terendah pada genotipe Emgopa 3, sebesar 9.06 µgcm-2s-1. Laju transpirasi
genotipe GC 8401027-1 tidak berbeda dengan Emgopa 308, IAC 100, AGS 190, IPBSy85-1608, Raung, BPI Sy-4, SJ-5, IPBSy201-013, Lumajang Blewak, LB-79, AGS 314, Embrapa 4, B
3613, MTBR 45 dan CAC BR 43. Sementara laju transpirasi genotipe Emgopa 3 tidak berbeda
dengan IPBSy92-07-06-02, UPL-Sy 10 maupun UFV 2.
Dalam kondisi cekaman kekeringan, terjadi penurunan laju transpirasi (Wang et al.,
2006) untuk mengurangi kehilangan air dari tanaman dan mempertahankan status air tanaman.
Purcell dan Specht (2004) menyatakan bahwa efisiensi transpirasi dan leaf reflectance
berhubungan erat dengan water use efficiency, sedangkan water use efficiency merupakan
akumulasi biomasa per unit air yang digunakan tanaman (Manavalan et al., 2009). Dengan
demikian, genotipe yang mampu mempertahankan air dengan cara mengurangi laju transpirasi
diharapkan dapat memberikan daya hasil tinggi. Menarik untuk dikaji, bahwa dalam penelitian
ini genotipe GC 8401027-1, AGS 190, BPI Sy-4, SJ-5, IPBSy201-013, MTBR 45 dan CAC BR
43 memiliki laju transpirasi tinggi tetapi tetap mampu mempertahankan kadar air relatif daun
yang tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa genotipe-genotipe tersebut dapat bertahan dengan baik
pada kondisi cekaman kekeringan. Dalam hal hasil tanaman, diantar genotipe yang dimiliki
kadar air relatif daun dan laju transpirasi tinggi, genotipe GC 8401027-1, SJ-5, CAC BR 43 dan
MTBR 45 menunjukkan hasil biji per tanaman yang tinggi. Dengan demikian, genotipe GC
8401027-1, SJ-5, CAC BR 43 dan MTBR 45 dapat

dikategorikan sebagai genotipe tahan kering dengan daya hasil lebih tinggi, sehingga
dapat dikembangkan di daerah-daerah marginal jika kekeringan menjadi kendala utama.
Resistensi difusi daun menggambarkan kemampuan Co2 dan uap air berdifusi ke dalam
daun dan karenanya berhubungan dengan ketersediaan material untuk proses fotosintesis.
Cekaman kekeringan dapat menurunkan laju fotosintesis melalui mekanisme penutupan stomata
akibat akumulasi asam absisik (ABA) dan interaksi dengan temperatur yang tinggi. Apabila
stomata menutup, maka sirkulasi CO2 dalam kloroplas berkurang, sehingga menurunkan
kemampuan asimilasi CO2, terutama pada tanaman C3 (Warren, 2008). Besaran resistensi difusi
daun bervariasi dari 0.98 scm-1 hingga 10.58 scm-1 diantara berbagai genotipe kedelai dalam
kondisi kekeringan. Genotipe IPBSy92-07-06-02 menunjukkan nilai resistensi difusi tertinggi.
Nilai resistensi difusi terendah terlihat pada genotipe IPBSy85-16-08, namun tidak berbeda
dengan GC 8401027-1, Emgopa 308, LB-79, B 3613, CAC BR 43, Embrapa 4, Raung dan
Lumajang Blewak.
Berat biji per tanaman berbagai genotipe kedelai dengan aplikasi kekeringan pada fase
R5 hingga panen bervariasi dari 0.58 g hingga 2.34 g per tanaman. Hasil biji tertinggi ditemukan
pada genotipe GC 8401027-1 tetapi tidak berbeda dengan SJ-5, CAC BR 43, MTBR 45, dan
Embrapa 4. Adapun hasil biji terendah tampak pada genotipe IPBSy85-16-08 tetapi tidak
berbeda dengan IPBSy92-07-06-02, LB-79, Lumajang Blewak, IPBSy201-013, Emgopa 3, dan
Emgopa 308. Hasil biji tanaman kedelai dalam kondisi cekaman kekeringan sangat ditentukan

bio.unsoed.ac.id

Variasi Genetik Berbagai Genotipe Kedelai ….(Yuniaty, A. et al)

78
oleh banyaknya air yang hilang melalui transpirasi, water use efficiency dan harvest index
(Turner et al)
Tabel 1. Variasi Karakter Fisiologi dan Hasil Berbagai Genotipe Kedelai dalam Kondisi
Cekaman Kekeringan
No

Genotipe

Kadar air daun
(%)

1

GC 8401027-1

85,47 a

2

SJ-5

84,92 ab

3

MTBR 45

83,29 abc

4

Emgopa 3

81,63 abcd

5

IPBSy201-013

81,39 abcd

6

AGS 190

81,13 abcd

7

UFV 2

79,99 abcde

8

CAC BR 43

78,10 abcde

9

BPI Sy-4

10

Laju Transpirasi
(µgcm-2s-1)

Resistensi
Difusi Daun
(scm-1)

Berat biji
(g/tanaman)
2.39 a

37.42 a

1.33 fg

29.89 abcd

4.08 bcdef

24.99 abcde

4.99 bcd

1.90 abc

3.90 bcdef

1.12 efgh

9.06 e

2.35 ab

0.89 fgh

27.76 abcd

6.60 b

33.57 ab

5.10 bc

17.85 bcde

6.24 b

22.64 abcde

2.24 defg

78,07 abcde

30.46 abc

4.78 bcd

1.30 def

Emgopa 308

77,48 bcde

36.40 a

1.52 fg

1.14 efgh

11

IAC 100

76,88 cde

34.71 ab

5.00bcd

12

Embrapa 4

74,32 def

26.15 abcde

2.34 cdefg

13

Lumajang Blewak

73,84 def

27.68 abcd

3.20 cdefg

14

UPL-Sy 10

72,58 ef

13.99 cde

4.00 bcdef

15

Raung

68,06 f

30.82 abc

3.08 cdefg

1.52 cde

16

B 3613

53,21 g

25.88 abcde

1.89 efg

1.39 cdef

17

AGS 314

52,75 g

26.25 abcde

4.29 bcde

18

LB-79

52,53 g

27.14 abcd

1.84 efg

19

IPBSy92-07-06-02

50,73 g

12.49 de

10.58 a

1.79 bcd
1.47 cde
2.14 ab

1.25 defg
1.82 abcd
0.72 gh
1.73 cd

1.50 cde
0.68 gh
0.60 h

0.58 h
31.16 abc
0.98 g
Nilai rata-rata yang diikuti oleh huruf yang sama dalam satu kolom tidak berbeda nyata pada Tukey’s HSD0.05
20

IPBSy85-16-08

47,67 g

Berbagai karakter fisiologi yang diamati dalam penelitian ini turut berperan menentukan
hasil tanaman. Genotipe IPBSy92-07-06-02 dengan nilai resistensi difusi tertinggi memberikan
hasil biji yang rendah. Hal ini dapat diakibatkan oleh rendahnya ketersediaan CO2 yang
diperlukan untuk fotositesis akibat tingginya resistensi difusi daun. Sebaliknya, genotipe GC
8401027-1 dan CAC BR 43 dengan nilai resistensi difusi rendah memberikan hasil biji yang
tinggi, diduga karena resistensi difusi yang rendah memungkinkan difusi CO2 lebih banyak
sehingga mendukung proses fotosintesis dan meningkatkan hasil tanaman.
Variasi genetik dalam karakter fisiologi dan hasil berbagai genotipe kedelai telah
dilaporkan sebelumnya (Yuniaty, 2009). Dalam penelitian tersebut, karakter kadar air relatif
daun ditemukan berkorelasi dengan hasil tanaman sehingga dapat dijadikan basis bagi skrining
genotipe kedelai tahan kering yang mempunyai potensi produksi relatif tinggi.

bio.unsoed.ac.id

Jurnal Inovasi Vol. 7 No.1, Januari 2013: 75-80

ISSN: 1979-1151

79

SIMPULAN
Terdapat variasi genetik dalam hal kadar air relatif daun, laju transpirasi, resistensi difusi
dan berat biji per tanaman diantara berbagai genotipe kedelai yang diamati dalam penelitian ini.
Genotipe GC 8401027-1, SJ-5, CAC BR 43 dan MTBR 45 menunjukkan kadar air relatif daun,
laju transpirasi dan hasil tanaman yang tinggi. Genotipe IPBSy85-16-08, IPBSy92-07-06-02,
LB-79, AGS 314 dan B 3613 memiliki kadar air relatif daun yang rendah. Sementara itu, laju
transpirasi rendah tampak pada genotipe Emgopa 3, IPBSy92-07-06-02, UPL-Sy 10, dan UFV
2. Genotipe IPBSy92-07-06-02 menunjukkan resistensi difusi yang tinggi dengan hasil biji
rendah. Genotipe GC 8401027-1 dan CAC BR 43 yang berdaya hasil tinggi menunjukkan
resistensi difusi rendah.

DAFTAR PUSTAKA
Friedman, M., and Brandon, D.L., 2001. Nutritional and health benefits of soy proteins. J. Agric.
Food Chem. 49:1069-1086.
Gilbert, M.E., Zwieniecki, M.A., and Holbrook, N.M., 2011. Independent variation in
photosyntheitc capacity and stomatal conductance leads to differences in intrinsic water
use efficiency in 11 soybean genotypes before and during mild drought. J. Exp. Bot
62(8):2875-2887
James, A.T., Lawn, R.J., and cooper, M., 2008 Genotypic variation for drought stress response
traits in soybean. II. Inter-relations between epidermal conductance, osmotic potential,
relative water content, and plant survival. Aust. J. Agric. Res. 59:670–678.
Liener . I.E., Implications of antinutritional components in soybean foods. Crit. Rev. Food Sci.
Nutr. 34:31-67.
Lopes, M.S., Araus, J.L., Van Heerden, P.D.R., and Foyer, C.H., 2011. Enhancing drought
tolerance in C4 crops J. Exp.Bot 62(9):3135-3153.
Lugojan, C., and Ciulca, S., 2011. Evaluation of relative water content in winter wheat. J. Hort
Forest Biotechnol, 15 (2): 173 -177
Manalayan , L.P., Guttikonda, S.K., Tran, L.P., and Nguyen H.T., 2009 Physiological and
molecular approaches to improve drought resistance in soybean. Plant Cell Physiol.
50(7):1260–1276
Ososki, A,L., and Kennelly, E.J., 2003. Phytoestrogens: A review of the present state of
research. Phytother. Res. 17(8):845-869.

bio.unsoed.ac.id

Pimentel, D., and Patzek, T., 2008. Ethanol Production Using Corn, Switchgrass and
Wood; Biodiesel Production Using Soybean. In Biofuels, Solar and Wind as Renewable
Energy Systems. Edited by Pimentel, D. pp.373-394. Springer USA.

Variasi Genetik Berbagai Genotipe Kedelai ….(Yuniaty, A. et al)

80
Purcell, L.C., and Specht, J.E., 2004. Physiological traits for ameliorating drought stress. In
Soybeans: improvement, production, and Uses. Edited by Specht, J.E. and Boerma, H.R.
pp.569-620. Agronomy Monographs 3rd ed. No. 16, ASA-CSSA-SSSA, Madison, WI,
USA.
Sakai, T., and Kogiso, M., 2008. Soyisofl avones and immunity. J . Med. Invest. 55:167–173.
Tint, A.M.M., Sarobol, E., Nakasathein, S., and Chai-aree, W., 2011. Differential responses of
selected soybean cultivars to drought stress and their drought tolerant attributions.
Kasetsart J. (Nat. Sci.) 45:571–582.
Turner, N.C., Wright, G.C., and Siddique, K.H.M., 2001. Adaptation of grain legumes (pulses)
to water limited environments. Adv. Agron. 71:193-223.
Wang, L., Tong, Z., and Shengyan, D., 2006. Effect of drought and rewatering on
photosynthetic physioecological characteristics of soybean. Acta Ecol. Sin. 26(7):2073–
2078.
Warren, C.R., 2008. Stand aside stomata, another actor deserves centre stage: the forgotten role
of the internal conductance to CO2 transfer. J. Exp.Bot. 59(7): 1475-1487.
Yuniaty, A., 2009. Variasi karakter fisiologi duapuluh genotip kedelai sebagai respon terhadap
kondisi kering. Prosiding Seminar Nasional Biologi: Peran Biosistematika dalam
Pengelolaan Sumberdaya Hayati Indonesia. Universitas Jenderal Soedirman. Hal. 243245.

bio.unsoed.ac.id

Jurnal Inovasi Vol. 7 No.1, Januari 2013: 75-80

ISSN: 1979-1151