RESPON ANATOMIS Acacia mangium Willd. TERHADAP KONDISI CEKAMAN GARAM : OBSERVASI AWAL UNTUK PROGRAM PEMULIAAN TANAMAN ABSTRACT ABSTRAK

Transkripsi

1 RESPON ANATOMIS Acacia mangium Willd. TERHADAP KONDISI CEKAMAN GARAM : OBSERVASI AWAL UNTUK PROGRAM PEMULIAAN TANAMAN Anatomical Response of Acacia mangium Willd. in Salt Stress : A Preliminary Observation for Tree Improvement Program Dwi Kartikaningtyas 1, Octiva Quirena 2, Suharyanto 2, Sri Sunarti 1, 1Balai Besar Penelitian Bioteknologi dan Pemuliaan Tanaman Hutan Jl. Palagan Tentara Pelajar Km. 15, Purwobinangun, Pakem, Sleman, Yogyakarta Fakultas Biologi Universitas Gadjah Mada Jl. Teknika Selatan, Sekip Utara, Yogyakarta ABSTRACT The utilization of marginal land with high salinity becomes an alternative method to develop adaptable A. mangium in extreme environment condition. Thus, it is necessary to test the levels of adaptability of A. mangium in various salt stress conditions. The purpose of this study was to analyze the anatomical response of A. mangium in salt stress. Results in study might be implemented as the initial observation to provide data base in breeding programs. The A. mangium was tested at 4 level salinity concentrations, i.e. 0 ppm (as a control), 22,000 ppm, 26,000 ppm and 30,000 ppm at 8 months plants. Anatomical parameters were index, length and width of stomata, number and diameter of the trachea, and chlorophyll levels. The results showed that salt concentrations have significant effect on anatomical of A. mangium. The increasing concentration of salt has reduced stomatal index, stomata length and width, and total chlorophyll content. In contrast, the higher salt concentration has increased the number of trachea. However, effect of salt concentrations was insignificant on trachea diameter. The information should be important information for further examination of A. mangium in response to salt stress through tree improvement programs. Keywords: Acacia mangium, environmental stress, salt stress, anatomical response ABSTRAK Pemanfaatan lahan marginal dengan salinitas tinggi menjadi metode alternatif dalam mengembangkan A. mangium yang mampu beradaptasi dalam kondisi lingkungan yang ekstrim. Dengan demikian, perlu untuk dilakukan uji terhadap tingkat kemampuan adaptasi A. mangium dalam berbagai kondisi cekaman garam. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis adanya respon anatomi A. mangium dalam kondisi cekaman garam. Hasil penelitian ini dapat diimplementasikan sebagai pengamatan awal untuk menyediakan data dasar dalam program pemuliaan tanaman. Tanaman A. mangium diuji secara terkontrol pada 4 taraf konsentrasi kadar garam, yaitu 0 ppm, ppm, ppm dan ppm pada tanaman umur 8 bulan. Parameter anatomis tanaman yang diamati meliputi indeks stomata, panjang dan lebar stomata, jumlah dan diameter trakea, dan kadar klorofil. Hasil penelitian menunjukkan bahwa secara umum perbedaan konsentrasi kadar garam memberikan pengaruh yang nyata terhadap sifat anatomis tanaman A. mangium. Peningkatan konsentrasi garam telah mengurangi indeks stomata, panjang dan lebar stomata, kadar klorofil total. Sebaliknya, semakin tinggi konsentrasi garam telah meningkatkan jumlah trakea. Akan tetapi pengaruh konsentrasi garam tidak memberikan berpengaruh nyata terhadap ukuran diameter trakea. Informasi tersebut menjadi informasi penting dalam penelitian lebih lanjut dari A. mangium terhadap kondisi cekaman garam melalui program pemuliaan pohon. Kata kunci : Acacia mangium, cekaman lingkungan, cekaman garam, respon anatomis 95

2 Wana Benih Vol 14 No. 2, September 2013, I. PENDAHULUAN Acacia mangium Willd. merupakan salah satu jenis tanaman cepat tumbuh yang umumnya hidup pada tanah dengan drainase baik dan bereaksi masam/ph rendah (Hardiyanto, 2004). A. mangium mempunyai beberapa keunggulan diantaranya adalah memiliki sifat kayu yang bagus sebagai bahan baku pulp serta mempunyai kemampuan beradaptasi pada lahan yang kurang subur. Dalam pengembangan Hutan Tanaman Industri (HTI), A. mangium banyak ditanam untuk memenuhi bahan baku pembuatan pulp. Seiring dengan meningkatnya kebutuhan akan ketersediaan lahan dan dalam rangka perluasan lokasi tanam, perlu dilakukan upaya untuk mendapatkan A. mangium yang mampu tumbuh pada kondisi lahan marginal ataupun kondisi cekaman lingkungan. Cekaman merupakan suatu perubahan kondisi pada lingkungan yang dapat merugikan atau menurunkan pertumbuhan dan perkembangan suatu tanaman (Salisbury, 1991). Cekaman dapat diartikan juga sebagai perubahan signifikan dari kondisi optimal yang dapat mengakibatkan adanya perubahan pada tingkat fungsional. Perubahan yang terjadi sebagai respon dari kondisi cekaman tersebut dapat bersifat sementara maupun permanen (Larcher, 1995). Salah satu kondisi cekaman yang banyak dijumpai pada lahan-lahan penanaman adalah cekaman garam. Penelitian terhadap kondisi cekaman lingkungan juga dilakukan pada jenis Eucalyptus occidentalis, dimana adanya tekanan garam yang tinggi menimbulkan respon yang berbeda pada uji terkontrol dan uji lapangan (Hendrati, 2010). Adanya cekaman dapat menimbulkan respon yang berbeda-beda pada setiap tanaman, salah satunya dengan adanya respon anatomis. Hal ini seperti yang diungkapkan oleh Rofiah (2010) bahwa terdapat terdapat perbedaan aspek anatomi daun pada tanaman kedelai yang diuji pada kondisi cekaman kekeringan, respon tersebut juga terjadi pada anatomi daun klon andalas (Idris & Mansyurdin, 2010). Sedangkan Noi & Banyo (2011) juga mengungkapkan bahwa salah satu respon tanaman terhadap kekurangan air dapat ditunjukkan dengan penurunan konsentrasi daun. Penelitian dilakukan dengan menggunakan konsentrasi garam terendah yaitu 0 ppm sampai dengan konsentrasi garam mendekati konsentrasi garam air laut yaitu ppm. Hal ini didasarkan pada Nybakken (1992) yang menyebutkan bahwa salinitas air laut adalah 3,5% atau ppm. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui respon anatomis A. mangium terhadap kondisi cekaman garam. Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat digunakan sebagai 96

3 Respon Anatomis Acacia mangium Willd. Terhadap Kondisi Cekaman Garam : Observasi Awal Untuk Program Pemuliaan Tanaman Dwi Kartikaningtyas, Octiva Quirena, Suharyanto, Sri Sunarti observasi awal untuk mengetahui kemampuan A. mangium Willd terhadap cekaman garam dan data dasar dalam rangka memperluas program pemuliaan terhadap cekaman lingkungan. II. BAHAN DAN METODE A. Bahan dan Alat Bahan yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah bibit A. mangium Willd. umur 8 bulan dan larutan garam. Untuk pembuatan preparat dengan menggunakan metode irisan bebas bahan yang digunakan antara lain alkohol 70%, aquades, safranin, gliserin, kuteks dan pembuatan preparat irisan epidermis akar dengan metode leaf clearing menggunakan kloralhidrat. Beberapa alat yang dipergunakan diantaranya adalah plastik takar, jangka sorong, meteran, gunting, timbangan digital, pipet ukur, pipet tetes, gelas ukur, bak preparat 20 cm x 20 cm, mikroskop, kaca preparat, lampu spiritus, petridish, cutter, pinset dan botol flakon. B. Metode Penelitian 1. Prosedur Kerja a. Penelitian diawali dengan pemilihan bibit A. mangium umur 8 bulan yang mempunyai kondisi hampir sama, yaitu dengan tinggi ± 1 m dan diameter ± 0,5 cm. Bibit dipindahkan kedalam polybag besar berukuran 15 x 25 cm dengan menggunakan media tanah dan kompos dengan perbandingan 2 : 1. Pengambilan data awal dilakukan dengan mengukur tinggi dan diameter bibit, jumlah tunas dan jumlah filodia. Sebelum perlakukan dimulai, bibit diaklimatisasti selama 1 bulan di dalam rumah kaca. b. Rancangan percobaan yang dilakukan pada penelitian ini adalah rancangan acak lengkap berblok pada 4 taraf konsentrasi dan 4 ulangan. Taraf konsentrasi garam yang diberikan yaitu 0 ppm, ppm, ppm dan ppm dimana setiap bibit disiram dengan larutan garam sebanyak 200 ml. c. Pengamatan anatomis dilakukan pada bulan Juni 2010, dengan parameter yang diamati diantaranya adalah : 97

4 Wana Benih Vol 14 No. 2, September 2013, ) Stomata Pengamatan stomata dilakukan dengan pembuatan preparat menggunakan metode leaf clearing yang kemudian dihitung besarnya indeks stomata, panjang dan lebar stomata. dimana menurut Indeks stomata dapat dihitung dengan rumus (Palit, 2008) : Indeks stomata = Jumlah stomata Jumlah stomata + Jumlah sel epidermis 2) Trakea Pengamatan trakea dilakukan dengan pembuatan preparat melintang akar dengan metode irisan bebas (Johansen, 1940) dengan modifikasi yang kemudian dihitung jumlah trakea. 3) Klorofil Analisis klorofil dilakukan dengan penghitungan kadar klorofil. Kadar klorofil dapat dihitung dengan rumus (Harborne, 1987): Kadar klorofil total = 17,3 (abs 646) + 7,18 (abs 663) mg/l Dimana abs adalah nilai absorbansi pada panjang gelombang 646 nm dan 663 nm yang tertera di spektrofotometer. Selanjutnya kadar klorofil yang telah terukur dikonversi kedalam satuan mg/g dengan rumus sebagai berikut : 10/1000 x kadar klorofil 0,1 mg/g 2. Analisis Data Data yang diperoleh dianalisis dengan analisis varians (ANOVA) menggunakan data rata-rata plot, dan apabila terdapat perbedaan antar perlakuan pada taraf kepercayaan 95% dilanjutkan dengan menggunakan analisis DMRT (Duncan s Multiple Range Test). III. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengamatan anatomis A. mangium menunjukkan bahwa perlakuan konsentrasi garam memberikan pengaruh yang nyata terhadap parameter anatomis yang diamati, yaitu indeks stomata, panjang stomata, lebar stomata, kadar klorofil dan jumlah trakea, akan tetapi perlakuan tersebut tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap diameter trakea seperti tersaji pada Tabel 1. Perlakuan konsentrasi garam menimbulkan adaptasi anatomis dari

5 Respon Anatomis Acacia mangium Willd. Terhadap Kondisi Cekaman Garam : Observasi Awal Untuk Program Pemuliaan Tanaman Dwi Kartikaningtyas, Octiva Quirena, Suharyanto, Sri Sunarti tanaman A. mangium. Hal ini dapat dilihat dengan adanya penambahan konsentrasi garam mengakibatkan kecenderungan adanya penurunan pada stomata baik indeks stomata dari 0,14 menjadi 0,10, panjang stomata dari 22,37 m menjadi 17,85 m, lebar stomata dari 14,52 m menjadi 13,77 m, dan kadar klorofil total dari 1,3955 mg/g menjadi 0,304 mg/g. Sebaliknya penambahan konsentrasi kadar garam telah meningkatkan jumlah trakea dari 82,33 menjadi 156,59 (Tabel 2). Tabel 1. Hasil Analisis Varians Pengaruh Perlakuan Cekaman Garam Terhadap A. mangium P = Value Sumber Parameter Variasi Indeks Panjang Lebar Kadar Stomata Stomata Stomata Klorofil Jumlah Diameter Diameter (µm) (µm) (mg/g) Trakea Besar Kecil Trakea Trakea Blok Konsentrasi < Tabel 2. Hasil Uji DMRT Pengaruh Perlakuan Cekaman Garam Terhadap A. mangium. Konsentrasi Parameter Garam (ppm) Indeks Panjang Lebar Stomata Kadar Jumlah Trakea Stomata Stomata Klorofil a a a a c ab ab a b b b b b c ab c a Rata-rata 0.12 ± ± ± ± ± 7.05 Pada kondisi cekaman garam maka tanaman akan mengalami toksisitas garam akibat konsentrasi ion yang tinggi dan kekurangan air akibat tanah yang lebih hipertonis, sehingga tanaman akan mengalami cekaman kekeringan. Untuk tetap mempertahankan hidupnya tanaman akan melakukan adaptasi morfologi untuk mengurangi keluarnya air secara berlebihan. Menurut Devlin (1983), keluarnya air dari tumbuhan sebagian besar dilakukan melalui traspirasi, dimana transpirasi itu sendiri dapat terjadi melalui stomata, kutikula dan lentisel. Lebih lanjut menurut Harjadi dan Yahya (1988), cekaman garam selain merubah aktivitas metabolisme juga dapat menyebabkan perubahan anatomi tumbuhan diantaranya, ukuran daun lebih kecil, stomata lebih kecil per satuan luas daun, peningkatan sukulensi, penebalan kutikula dan lapisan lilin pada permukaan daun, serta lignifikansi akar yang lebih awal. Pada beberapa tanaman melakukan adaptasi terhadap cekaman kekeringan dengan mengurangi transpirasi dengan mengurangi jumlah stomata (Prince dan Courtis, 1991). Hal inilah yang terjadi pada tanaman A. mangium, dimana telah terjadi penurunan indeks stomata 99

6 Wana Benih Vol 14 No. 2, September 2013, dari 0,14 menjadi 0,10 sejalan dengan bertambahnya konsentrasi garam (Tabel 2). Indeks stomata merupakan perbandingan antara jumlah stomata dengan jumlah total sel dipermukaan daun. Selain dengan menurunnya indeks stomata, perlakuan penambahan konsentrasi garam juga mengakibatkan mengecilnya ukuran stomata (panjang dan lebar stomata). Ukuran stomata yang kecil merupakan salah satu mekanisme adaptasi terhadap cekaman kekeringan untuk efisiensi air sehingga akan mengurangi traspirasi (Prince dan Courtis, 1991). Dari tabel 2 dapat dilihat bahwa kenaikan konsentrasi garam mengakibatkan penurunan ukuran panjang stomata dari 22,37 m menjadi 17,85 m dan lebar stomata dari 14,52 m menjadi 13,77 m Dalam kondisi tercekam,selain dengan mengurangi transpirasi tanaman juga akan melakukan adaptasi untuk memenuhi kebutuhan air. Pada tanaman ini dapat dilihat bahwa jumlah trakea semakin banyak dengan semakin meningkatnya konsentrasi garam. Kenaikan jumlah trakea dari 82,33 menjadi 156,59 dapat dilihat pada tabel 2. Hal ini mengindikasikan adanya adaptasi yang dilakukan oleh tanaman dimana dengan bertambahnya jumlah trakea maka air yang diangkut juga semakin banyak sehingga kebutuhan air akan terpenuhi walaupun dalam kondisi tercekam. Untuk memperlancar pengangkutan air, adaptasi yang dilakukan oleh A. mangium hanya dengan memperbanyak jumlah trakea sejalan dengan penambahan konsentrasi garam, akan tetapi tidak diikuti dengan penambahan ukuran trakea (diameter trakea). Adaptasi lain yang dilakukan oleh A. mangium dalam kondisi tercekam (cekaman garam) adalah adanya penurunan kadar klorofil sejalan dengan penambahan konsentrasi garam. Secara morfologis, penurunan kadar klorofil dapat dilihat dengan adanya gejala klorosis pada daun A. mangium yang dapat menghambat proses fotosintesis, dimana mula mula daun muda akan berwarna pucat dan semakin menguning, timbul bercak bercak dan kelamaan akan terjadi nekrosis. Hal ini seperti yang diungkapkan oleh Sipayung (2003) bahwa satu respon tanaman terhadap cekaman garam dapat ditunjukkan dengan pertumbuhan yang tertekan dan timbul gejala seperti mengeringnya daun dibagian ujung dan gejala klorosis yang menyebabkan pertumbuhan sel tidak normal. Gangguan pembentukan klorofil juga terjadi pada tanaman yang mengalami penurunan serapan Nitrogen total sebagai unsur utama dalam pembentukan klorofil seiring dengan peningkatan kadar salinitas (Pessarakli, 1994). Dengan adanya penurunan kadar klorofil maka proses fotosintesis akan terganggu, dan berdampak pada terganggunya pertumbuhan tanaman. Adanya penurunan indeks stomata, ukuran stomata (panjang dan diameter stomata dan kadar klorofil maupun kenaikan jumlah trakea sejalan dengan penambahan konsentrasi garam pada tanaman A. mangium (Tabel 2) merupakan mekanisme adaptasi anatomis yang 100

7 Respon Anatomis Acacia mangium Willd. Terhadap Kondisi Cekaman Garam : Observasi Awal Untuk Program Pemuliaan Tanaman Dwi Kartikaningtyas, Octiva Quirena, Suharyanto, Sri Sunarti dilakukan oleh tanaman A. mangium. Adaptasi anatomis yang dilakukan bertujuan untuk mempertahankan hidup pada kondisi tercekam (cekaman garam). Hasil penelitian menunjukkan bahwa tanaman A. mangium masih mampu beradaptasi/tumbuh pada kondisi cekaman garam sampai dengan taraf konsentrasi garam ppm. IV. KESIMPULAN 1. Perlakuan cekaman garam pada tanaman A. mangium Willd. memberikan respon anatomis diantaranya adalah penurunan nilai indeks stomata, panjang dan lebar stomata, kadar klorofil serta kenaikan jumlah trakea. Adanya respon anatomis ini mengindikasikan adanya kemampuan adaptasi A. mangium Willd. terhadap cekaman garam. 2. Tanaman A. mangium Willd. masih mampu beradaptasi pada kondisi cekaman garam sampai dengan ppm, dan informasi ini dapat digunakan sebagai data awal dalam program pemuliaan selanjutnya. DAFTAR PUSTAKA Harborne, J. B Metode Fitokimia: Penentuan Cara Modern Menganalisis Tumbuhan. Penerbit ITB, Bandung Hardiyanto, E.B Silvikultur dan Pemuliaan Acacia mangium. Dalam: Hardiyanto, E.B dan Hardjono, A. (eds). Pembangunan Hutan Tanaman Acacia mangium Pengalaman di PT. Musi Hutan Persada. PT Musi Hutan Persada. Sumatera Selatan. Harjadi, S.S. dan S. Yahya Fisiologi Stres Tanaman. PAU IPB, BogorLarcher, W Physiological Plant Ecology. Chapsiology and Stress Physiology of Functional groups. Institute Fur Allgemeine Botanic. Austria Hendrati, R.L Respon Populasi Eucalyptus occidentalis Terhadap Seleksi Kondisi Garam Tinggi Pada Uji Terkontrol dan Uji Lapangan. Jurnal Pemuliaan Tanaman Hutan 4 (2) : Idris, M dan Mansyurdin Struktur Anatomi Daun Klon Andalas (Morus macroura Miq. var. macroura) Hasil Seleksi Kekeringan Secara In Vitro Menggunakan Polietilena Glikol. Prosiding Seminar dan Rapat Tahunan BKS-PTN Wilayah Barat ke Mei 2010 Nio, S.A. dan Y. Banyo Konsentrasi Klorofil Daun Sebagai Indikator Kekurangan Air Pada Tanaman. Jurnal Ilmiah sains II (2): Nybakken, J.W Biologi Laut. PT Gramedia Pustaka Utama Palit, J Teknik Penghitungan Jumlah Stomata Beberapa Kultuvar Kelapa. Buletin Teknik Pertanian 13 (1) Pessarakli, M Respon of Green Beans (Phaseolus vulgaris L.) to Salt Stress in Handbook of Plant and Crop Physiology. Marcel Dekker, Inc. New York Rofiah, A Kajian Aspek Anatomi Daun Beberapa Varietas kedelai (Glicine max. L) Pada Kondisi Cekaman Kekeringan. Skripsi. Universitas Islam Negeri Malang Maulana Malik Ibrahim. Malang Salisbury, F.B Fisiologi Tumbuhan Jilid Tiga, Terj. Lukman, D.R. & Sumaryono. Penerbit ITB Bandung Sipayung, R Stres Garam dan Mekanisme Toleransi pada Tanaman. Fakultas Pertanian Jurusan Budidaya Pertanian, Universitas Sumatera Utara 101