DEPARTEMEN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

Transkripsi

1 PEROKSIDASI LIPID, AKTIVITAS GLUTATION REDUKTASE DAN KANDUNGAN PROLIN PADA TANAMAN KEDELAI DAN JAGUNG YANG MENDAPAT CEKAMAN KEKERINGAN DAN HERBISIDA PARAQUAT YUSI ASYPINI DEPARTEMEN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 28

2 ABSTRAK YUSI ASYPINI. Peroksidasi lipid, Aktivitas Glutation Reduktase dan Kandungan Prolin pada Tanaman Kedelai dan Jagung yang Mendapat Cekaman Kekeringan dan Herbisida Paraquat. Dibimbing oleh HAMIM dan MIFTAHUDIN. Studi tentang aktivitas enzim antioksidan diharapkan dapat dijadikan sebagai dasar untuk memahami toleransi tanaman terhadap cekaman kekeringan. Penelitian ini bertujuan mempelajari respon fisiologi tanaman kedelai budidaya (Glycine max L. Merr), kedelai liar (G. tomentella), dan jagung (Zea mays L.) terhadap cekaman kekeringan dan herbisida paraquat. Tanaman ditumbuhkan dalam media tanam berupa campuran tanah dan pasir (1:1, v/v) pada polybag seberat 8 kg di rumah kaca. Setelah berusia 1 bulan, tanaman diberi cekaman kekeringan selama 1 hari untuk kedelai budidaya dan jagung serta 2 hari untuk kedelai liar. Pada saat yang bersamaan, tanaman yang lain diberi perlakuan dengan herbisida paraquat dengan dosis 9 g active ingredient/ha (ai/ha). Hasil penelitian menunjukkan cekaman kekeringan menyebabkan penurunan Status Air Media (SAM) sekitar 18-22% dan Kadar Air Relatif (KAR) tanaman sekitar 32-48%. Cekaman kekeringan mengakibatkan penurunan tinggi tajuk dan bobot kering tajuk pada varietas Tidar dan Burangrang serta produksi biji pada varietas Panderman. Perlakuan cekaman kekeringan menyebabkan peningkatan peroksidasi lipid pada semua tanaman yang diindikasikan oleh peningkatan kandungan MDA dengan peningkatan tertinggi mencapai 3x nilai kontrol. Aktivitas enzim Glutation Reduktase (GR) mengalami peningkatan pada semua tanaman seiring semakin lamanya periode kekeringan dengan peningkatan tertinggi mencapai 1.6x nilai kontrol. Kandungan prolin pada semua tanaman mengalami peningkatan setelah pertengahan periode cekaman kecuali pada jagung. Tanaman yang mendapat perlakuan herbisida paraquat mengalami penurunan KAR namun tidak mengalami penurunan SAM. Perlakuan herbisida paraquat juga menyebabkan peningkatan peroksidasi lipid sekitar x nilai kontrol dan kandungan prolin sekitar 4.4x nilai kontrol. Namun, peningkatan kandungan prolin tidak setinggi yang terjadi pada tanaman yang mendapat cekaman kekeringan. Perlakuan paraquat juga menyebabkan peningkatan aktivitas GR mencapai 1.4x nilai kontrol tanaman kecuali jagung. ABSTRACT YUSI ASYPINI. Lipid Peroxidation, Glutathione Reductase Activity, and Proline Content of Soybean and Maize Under Drought and Paraquat Application. Supervised by HAMIM and MIFTAHUDIN. Study of antioxidant enzyme activities can be used to understand the mechanism of plant tolerance to drought. The aim of this research was to study the responses of cultivated soybean (Glycine max L. Merr), wild soybean (G. tomentella), and maize (Zea mays L.) to drought stress and paraquat herbicide treatment. The plants were grown in polybags containing 8 kg of mixed soil and sand (1:1, v/v) in the greenhouse. After 1 month, the plants were subjected to drought treatment for 1 days for cultivated soybean and maize and 2 days for wild soybean. At the same time, the other plants were sprayed by paraquat herbicide with the dose of 9 g active ingredient/ha (ai/ha). The result showed that drought stress decreased soil water content (SWC) up to 18-22% and relative water content (RWC) up to 32-48% respectively. Drought stress decreased plant growth and dry weight in Tidar and Burangrang as well as seed production in Panderman. Drought caused an increase of lipid peroxidation of all the plants indicated by an increase of MDA content with the highest level up to more than three times from the control. The activity of Gluthatione Reductase (GR) increased in accordance to the intensity of drought with the highest level up to more than 1.6 times from the control. Drought stress also caused an increase of proline content of all the plants after the middle of drought period except in maize. Plants subjected to paraquat treatment caused decrease in RWC but did not in SWC. Paraquat treatment also caused an increase of lipid peroxidation up to more than five times and proline content up to more than 4.4 times from the control. However, the proline content did not increase as much as that in the drought plants. The paraquat treatment also increased the activity of GR up to more than 1.4 times as compared to control plants except in maize.

3 PEROKSIDASI LIPID, AKTIVITAS GLUTATION REDUKTASE DAN KANDUNGAN PROLIN PADA TANAMAN KEDELAI DAN JAGUNG YANG MENDAPAT CEKAMAN KEKERINGAN DAN HERBISIDA PARAQUAT Skripsi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Biologi Institut Pertanian Bogor Oleh: Yusi Asypini DEPARTEMEN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 28

4 Judul Nama NRP : Peroksidasi Lipid, Aktivitas Glutation Reduktase dan Kandungan Prolin pada Tanaman Kedelai dan Jagung yang Mendapat Cekaman Kekeringan dan Herbisida Paraquat : Yusi Asypini : G Menyetujui, Pembimbing I Pembimbing II Dr. Ir. Hamim, M.Si NIP Dr.Ir. Miftahudin, M.Si NIP Mengetahui Dekan Fakultas MIPA Institut Pertanian Bogor Dr. drh. Hasim DEA NIP Tanggal lulus :

5 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 17 Maret 198. Penulis merupakan putri ketujuh dari tujuh bersaudara dari Bapak H. Usen Abdurahman dan Ibu Hj. Mimi. Tahun 23 penulis lulus dari SMU Negeri 12 Jakarta dan pada tahun yang sama diterima di Departemen Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB). Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi asisten praktikum untuk mata ajaran Biologi. Selama kuliah, penulis pernah mendapatkan beasiswa PPA (Peningkatan Prestasi Akademik) untuk periode dan Pada tahun 26, penulis menjadi peserta praktek lapang di R&D Syngenta Station dengan judul praktek lapang Aplikasi Herbisida Pada Tanaman Jagung di Research and Development (R&D) Syngenta Cikampek.

6 PRAKATA Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunianya kepada penulis selama melaksanakan penelitian hingga selesainya penulisan skripsi ini. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Biologi FMIPA IPB. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 27 ini adalah Peroksidasi lipid, Aktivitas Glutation Reduktase dan Kandungan Prolin pada Tanaman Kedelai dan Jagung yang Mendapat Cekaman Kekeringan dan Herbisida Paraquat. Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada Bapak Dr. Ir. Hamim, M.Si. selaku pembimbing pertama dan Bapak Dr. Ir. Miftahudin, M.Si. selaku pembimbing kedua atas bimbingan, ilmu pengetahuan, kesabaran, serta saran dan kritik yang diberikan penulis selama penelitian hingga selesainya penulisan skripsi ini. Terima kasih saya ucapkan kepada Ibu Dra. Yohana C. Sulistianingsih M.Si. selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan dan arahan kepada penulis. Penghargaan terbesar penulis berikan kepada orang tua tercinta yaitu Ayah dan Mama serta kakak-kakakku atas segala doa, kasih sayang, serta dukungannya yang senantiasa diberikan kepada penulis selama ini. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Mba Vil, Mba Adisti, atas segala bantuannya, rekan-rekan di lab.fistum (Eky, Hasep, Irfan, Ka Sigit, Bu Dewi, Pak Ahind, dan Bu Bekti). Teman-temanku, Dian, Dania, Chandra, Hartini, Yulia, Bibah, Citra, Zahroh serta temanteman Biologi angkatan 4 atas persahabatan serta dukungannya. Terima kasih kepada Yasmine, Ica, dan teman-teman griya atas doa dan kebersamaannya selama ini. Penulis berharap semoga skripsi ini dapat berguna bagi pihak-pihak yang memerlukan serta bermanfaat untuk kemajuan ilmu pengetahuan. Bogor, Mei 28 Yusi Asypini

7 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL... vii DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN... vii vii PENDAHULUAN... 1 Latar Belakang... 1 Tujuan Penelitian... 1 BAHAN DAN METODE... 1 Waktu dan tempat penelitian... 1 Bahan Penelitian... 1 Rancangan Percobaan... 2 Metode... 2 Penyiapan Media Tanam... 2 Penyiraman dan Pemeliharaan... 2 Penyiraman serta Perlakuan Cekaman Kekeringan dan Herbisida Paraquat... 2 Pengamatan Status Air... 2 Pengukuran Status Air Media (SAM)... 2 Pengukuran Kadar Air Relatif (KAR)... 2 Pertumbuhan dan Produksi... 2 Analisis Peroksidasi Lipid... 2 Analisis Enzim Antioksidan (GR)... 3 Analisis Prolin... 3 HASIL... 3 Status Air Media... 3 Kadar Air Relatif... 4 Pertumbuhan Tanaman... 4 Tinggi Tajuk dan Panjang Akar... 4 Bobot Tajuk dan Bobot Akar... Produksi Tanaman... Bobot dan Jumlah Biji... Peroksidasi Lipid... 6 Aktivitas Glutation Reduktase... 7 Kandungan Prolin... 8 PEMBAHASAN... 9 SIMPULAN DAN SARAN... 1 Simpulan... 1 Saran... 1 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 13

8 DAFTAR TABEL Halaman 1. Rata-rata SAM (%) perlakuan cekaman kekeringan selama 1 hari (kedelai budidaya dan jagung) dan 2 hari (kedelai liar) dan perlakuan herbisida paraquat selama hari Tinggi tajuk dan panjang akar kedelai dan jagung pada perlakuan kekeringan Tinggi tajuk dan panjang akar kedelai dan jagung pada perlakuan herbisida paraquat Bobot tajuk dan bobot akar kedelai dan jagung pada perlakuan kekeringan.... Bobot tajuk dan bobot akar kedelai dan jagung pada perlakuan herbisida paraquat... DAFTAR GAMBAR Halaman 1. Nilai KAR (%) tanaman kedelai dan jagung perlakuan cekaman kekeringan selama 1 hari (kedelai budidaya dan jagung) dan 2 hari (kedelai liar). Tanda panah menunjukkan saat recovery Nilai KAR (%) tanaman kedelai dan jagung perlakuan herbisida paraquat selama hari Rata-rata bobot biji tanaman kedelai pada perlakuan cekaman kekeringan selama 1 hari... 4 Rata-rata jumlah biji tanaman kedelai pada perlakuan cekaman kekeringan selama 1 hari... Kandungan MDA tanaman kedelai dan jagung pada perlakuan cekaman kekeringan. Tanda panah menunjukkan saat recovery Kandungan MDA tanaman kedelai dan jagung pada perlakuan herbisida paraquat Aktivitas enzim GR tanaman kedelai dan jagung pada perlakuan cekaman kekeringan. Tanda panah menunjukkan saat recovery Aktivitas enzim GR tanaman kedelai dan jagung pada perlakuan herbisida paraquat Kandungan prolin tanaman kedelai dan jagung pada perlakuan cekaman kekeringan Tanda panah menunjukkan saat recovery Kandungan prolin tanaman kedelai dan jagung pada perlakuan herbisida paraquat Morfologi tanaman kedelai yang mendapat perlakuan (a) penyiraman (kontrol) dan (b) perlakuan cekaman kekeringan... 9 DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1. Sifat fisik dan kimia tanah yang digunakan untuk media tumbuh hasil analisis Laboratorium Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan Fakultas Pertanian IPB Komposisi larutan kimia dan metode perhitungan analisis yang digunakan...

9 PENDAHULUAN Latar Belakang Cekaman didefinisikan sebagai faktor eksternal yang dapat memberikan pengaruh yang kurang menguntungkan pada tanaman (Taiz & Zeiger 1991). Salah satu bentuk cekaman tersebut dapat disebabkan oleh faktor lingkungan seperti kekeringan. Kekeringan dapat menjadi faktor pembatas pertumbuhan dan produktivitas suatu tanaman dan akan berpengaruh terhadap respons fisiologi, biokimia dan molekuler tanaman (Kalefetoğlu & Ekmekçi 2). Cekaman kekeringan dapat berakibat pada penurunan laju transpirasi serta penurunan potensial air dalam jaringan tanaman (Yordanov et al 23). Selain itu, cekaman kekeringan juga dapat menyebabkan terjadinya akumulasi asam absisat (ABA) yang akan menstimulasi penutupan stomata sehingga akan mengurangi ketersediaan CO 2 untuk fotosintesis (Taiz & Zeiger 1991). Penurunan CO 2 dapat menyebabkan terjadinya gangguan pada reaksi fotosintesis. Hal ini akan mengakibatkan terbentuknya reactive oxygen species (ROS) pada tingkat seluler yang akan mengarah pada terjadinya kerusakan oksidatif dan fotoinhibisi (Kalefetoğlu & Ekmekçi 2). ROS merupakan molekul oksigen yang sangat reaktif seperti superoksida (O - 2 ), hidrogen peroksida (H 2 O 2 ), singlet oksigen ( 1 O 2 ), dan radikal hidroksida (OH - ) yang berperan dalam peroksidasi lipid dan kerusakan membran yang akan mengarah pada percepatan proses senescens (Prochazkova et al 21). Selain cekaman kekeringan, cekaman oksidatif juga dapat disebabkan oleh herbisida. Herbisida merupakan senyawa kimia yang digunakan untuk menekan atau mematikan gulma, baik secara selektif maupun non selektif. Salah satu jenis herbisida tersebut adalah herbisida paraquat. (Moenandir 199). Dampak negatif dari herbisida paraquat yaitu dapat mempengaruhi laju fotosintesis dengan menghentikan aliran elektron ke NADP + pada fotosistem I. Ion paraquat mempunyai daya pengikat yang sangat tinggi terhadap elektron yang dapat menyebabkan terbentuknya radikal bebas dan apabila elektron tersebut bereaksi dengan oksigen akan menghasilkan H 2 O 2 (Sastroutomo 1992) atau hidroksil radikal yang akan menginisiasi terjadinya peroksidasi lipid (Taylor et al 22). Tumbuhan memiliki mekanisme pertahanan terhadap ROS dari kerusakan oksidatif lebih lanjut melalui peningkatan aktivitas enzim antioksidan seperti glutation peroksidase (GPx) dan glutation reduktase (GR) bersama dengan asam askorbat untuk - detoksifikasi O 2 dan H 2 O 2 dalam siklus askorbat-glutation (Mitler et al 24). Selain mekanisme pertahanan secara enzimatik, cekaman kekeringan juga dapat meningkatkan kandungan prolin. Prolin merupakan senyawa osmoprotektan yang dapat berperan sebagai osmotic adjusment (pengatur tekanan osmotik sel) dengan menjaga keseimbangan potensial osmotik (Taylor CB 1996). Prolin juga dapat bertindak sebagai quencher singlet oksigen ( 1 O 2 ) dan bereaksi dengan radikal hidroksida (OH - ) kemudian mengubahnya menjadi molekul yang lebih stabil (Matysik et al 22). Studi tentang aktivitas enzim antioksidan serta mekanisme pertahanan tanaman diharapkan dapat dijadikan sebagai dasar untuk melihat toleransi tanaman terhadap cekaman kekeringan. Tujuan Penelitian Mengetahui tingkat peroksidasi lipid, aktivitas enzim GR serta kandungan prolin pada berbagai varietas tanaman kedelai budidaya (Glycine max (L.) Merr), kedelai liar (G. tomentella), dan tanaman jagung (Zea mays L.) yang mendapat cekaman kekeringan dan herbisida paraquat. BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret 27 sampai dengan Januari 28 di rumah kaca Laboratorium Fisiologi Tumbuhan dan Laboratorium Terpadu Departemen Biologi FMIPA IPB. Bahan Penelitian Bahan penelitian adalah kedelai budidaya varietas Tidar, Burangrang, dan Panderman hasil seleksi dari Balai Penelitian Tanaman Kacang-Kacangan dan Ubi-Ubian (Balitkabi) Malang, kedelai liar dan jagung yang diperoleh dari Pusat Penelitian SumberDaya Hayati dan Bioteknologi Tumbuhan IPB.

10 Rancangan Percobaan Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan dua faktor. Faktor I adalah jenis tanaman dengan taraf, yaitu tanaman kedelai Tidar, Burangrang, Panderman, kedelai liar, dan tanaman jagung. Faktor II adalah perlakuan cekaman kekeringan dan herbisida paraquat serta kontrol (tanpa perlakuan). Masing-masing faktor terdiri atas tiga ulangan. Analisis data secara statistik dilakukan menggunakan analisis Independent-Simple T Test. Metode Penyiapan Media Tanam Media yang digunakan adalah campuran tanah dan pasir dengan perbandingan 1:1. Tanah yang digunakan dikeringkan terlebih dahulu lalu dihaluskan dan disaring. Setelah tanah cukup kering, contoh tanah diambil untuk dianalisis sifat-sifat fisik dan kimianya di Laboratorium Departemen Tanah IPB. Sifat fisik yang dianalisis meliputi tekstur tanah sedangkan sifat kimia yang dianalisis meliputi kandungan hara dan ph tanah sebagaimana disajikan pada Lampiran 1. Penanaman dan Pemeliharaan Tanaman ditumbuhkan pada polybag berukuran 3 cm yang mengandung 8 kg media tanam yang relatif sama kadar airnya. Masing-masing polybag ditanami dengan empat benih kedelai dan jagung yang kemudian dijarangkan menjadi dua tanaman per polybag. Pupuk dasar NPK dengan dosis 1.67 g dan TSP dengan dosis 1.12 g diberikan sebelum tanam dan sebelum perlakuan. Pupuk dimasukkan ke dalam lubang sedalam -7 cm yang dibuat di tengah polybag. Lubanglubang tersebut ditimbun kembali dengan tanah. Penyiangan dilakukan secara periodik apabila ada gulma yang tumbuh. Penyiraman serta Perlakuan Cekaman Kekeringan dan Herbisida Paraquat Semua tanaman disiram setiap hari sampai tanaman memasuki fase reproduktifnya, yaitu 4 minggu setelah tanam (mst) untuk kedelai budidaya dan jagung serta mst untuk kedelai liar. Tanaman kontrol dan perlakuan herbisida paraquat disiram setiap hari, sedangkan tanaman yang diberi perlakuan cekaman kekeringan tidak diberi air selama 1 hari untuk kedelai budidaya dan jagung serta 2 hari untuk kedelai liar. Setelah perlakuan cekaman kekeringan, tanaman tersebut disiram kembali sebagaimana tanaman kontrol mulai hari ke-12 untuk kedelai budidaya dan jagung serta hari ke-22 untuk kedelai liar. Sedangkan untuk perlakuan herbisida paraquat dilakukan dengan menyemprot herbisida paraquat dengan dosis 9 g active ingredient (ai/ha) sebanyak satu kali pada saat tanaman berumur 4 minggu. Formulasi dosis paraquat diperoleh berdasarkan rumus pada Lampiran 2a. Pengamatan Status Air Pengamatan status air didasarkan pada pengukuran Status Air Media (SAM) dan Kadar Air Relatif (KAR). Pengamatan SAM dan KAR perlakuan cekaman kekeringan dilakukan pada hari ke-, 4, 8, 1 dan 12 untuk kedelai budidaya dan jagung serta hari ke-, 4, 8, 1, 18, 2 dan 22 untuk kedelai liar. Sedangkan pengamatan SAM dan KAR pada perlakuan herbisida paraquat dilakukan pada kisaran waktu antara pukul WIB dimulai dari jam sebelum perlakuan, 4 jam setelah perlakuan, hari ke-1, 3, untuk semua varietas kedelai dan jagung. Pengukuran Status Air Media (SAM) Pengukuran SAM dilakukan berdasarkan metode Aroca et al. (23). Status air media ditentukan dengan mengambil tiga bagian (atas, tengah, bawah) sekitar cm dari permukaan atas media tanam, kemudian ditimbang untuk mengetahui berat basah (BB). Ketiga bagian media tanam tersebut kemudian dikering-ovenkan pada suhu 8 C selama tiga hari dan ditimbang untuk mengetahui berat keringnya (BK). Perhitungan SAM berdasarkan rumus pada Lampiran 2b. Pengukuran Kadar Air Relatif (KAR) Pengukuran KAR dilakukan berdasarkan metode Aroca et al. (23). Kadar air relatif (KAR) ditentukan dengan mengambil 1 potongan melingkar daun yang telah berkembang penuh (daun ke-3 dari atas) dengan diameter 1 cm. Potongan daun tersebut ditimbang untuk mengetahui bobot segar (BS) kemudian diletakkan dalam gelas plastik berisi air pada suhu ruang selama 24 jam dalam keadaan tertutup. Setelah 24 jam, potongan daun tersebut ditimbang untuk diperoleh bobot jenuh (BJ) kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu C selama 24 jam untuk mengetahui bobot kering (BK). Perhitungan nilai KAR diperoleh berdasarkan rumus pada Lampiran 2c.

11 Pertumbuhan dan Produksi Parameter pertumbuhan meliputi bobot kering tajuk dan akar tanaman, tinggi tajuk dan panjang akar tanaman. Sedangkan pada produksi tanaman meliputi jumlah biji/ tanaman dan bobot total biji/tanaman. Analisis Peroksidasi Lipid Analisis peroksidasi lipid dilakukan berdasarkan metode Ono et al (199) yang telah dimodifikasi. Daun (.2 g) dicelupkan ke dalam nitrogen cair dan disimpan pada suhu -3 C sampai saat analisis dilakukan. Sampel daun digerus (dalam keadaan beku) bersama larutan TCA.1%, H 3 PO 4 1% dan TBA.6% dalam TCA 2%. Ekstrak tersebut kemudian dimasukkan ke dalam oven selama 4 menit pada suhu 1 C lalu didinginkan dan ditambahkan n-butanol kemudian divorteks selama -2 detik. Sampel selanjutnya disentrifuse dengan kecepatan 42 rpm selama 2 menit pada suhu ruang. Supernatan yang diperoleh dihitung nilai absorbansnya pada panjang gelombang 32 dan 2 nm. Selisih kedua absorban merupakan nilai MDA (malondialdehid) diperoleh dari koefisien (ε = L mmol -1 cm -1 ). Perhitungan MDA berdasarkan rumus pada Lampiran 2d. Analisis Enzim Antioksidan (GR) Aktivitas GR dianalisis berdasarkan Cakmak et al Sampel daun (.2 g) digerus bersama mm bufer fosfat (ph 7.), 1 % w/v (PVP) polyvinylpolypyrrolydone, dan.2 mm asam askorbat. Ekstrak diperoleh dengan cara mensentrifugasi hasil gerusan daun tersebut pada kecepatan 3 rpm selama 3 menit pada suhu 4 C. Supernatan yang diperoleh digunakan untuk direaksikan dengan beberapa reagen lain dalam analisis GR (Lampiran 2e). Pengukuran aktivitas GR dilakukan setiap 3 detik selama lima menit pada panjang gelombang 34 nm. Aktivitas enzim dinyatakan dalam per berat unit protein. Kandungan protein diukur menggunakan bovine serum albumin (BSA) sebagai standar menggunakan metode Bradford Perhitungan aktivitas GR berdasarkan rumus pada Lampiran 2f. Analisis Prolin Analisis prolin dilakukan berdasarkan metode Bates (1973). Daun (. g) digerus bersama larutan asam sulfosalisilik 3%, kemudian difiltrasi dengan kertas saring Whatman no 1. Filtrat yang diperoleh direaksikan dengan asam ninhydryn dan asam asetat glasial, lalu dimasukkan ke dalam oven selama 1 jam pada suhu 1 C. Sampel dimasukkan ke dalam ice bath kemudian ditambahkan toluen dan dikocok dengan stirer selama -2 detik, hingga terjadi pemisahan. Hasil pemisahan tersebut kemudian diukur absorbansinya menggunakan spekrofotometer pada panjang gelombang 2 nm. Untuk menentukan kadar prolin dalam sampel digunakan prolin murni sebagai standar. Kandungan prolin ditentukan dari kurva standar dan dihitung berdasarkan berat segar. Perhitungan kandungan prolin didasarkan pada rumus pada Lampiran 2g. HASIL Status Air Media Cekaman kekeringan menyebabkan penurunan SAM secara nyata yaitu antara 18-22% dibandingkan tanaman kontrolnya (3-3%) (Tabel 1). Penurunan terbesar terjadi pada tanaman yang mendapat perlakuan cekaman kekeringan yang terjadi pada kedelai liar dengan nilai 18.33%. Sedangkan pada perlakuan herbisida paraquat, tidak terjadi penurunan SAM. Rata-rata SAM tanaman kontrol adalah 32.91%. Tabel 1 Rata-rata SAM (%) perlakuan cekaman kekeringan selama 1 hari (kedelai budidaya dan jagung) dan 2 hari (kedelai liar) dan perlakuan herbisida paraquat selama hari. Varietas SAM (%) paraquat Tidar 3.44 a 21. b 26.6 a Burangrang 32.2 a 2.2 b 24.6 a Panderman a 21.3 b a Kedelai Liar a b a Jagung 3.19 a b 28.7 a Ket: Angka yang diikuti huruf yang sama pada baris yang sama tidak berbeda nyata secara T- Test (α =.). Kadar Air Relatif Cekaman kekeringan menyebabkan penurunan nilai KAR seiring dengan semakin lamanya periode cekaman kekeringan (Gambar 1). Penurunan KAR tanaman kedelai terjadi hingga kisaran 32%-48% pada akhir perlakuan cekaman kekeringan, sedangkan nilai KAR pada tanaman relatif tidak mengalami penurunan. Nilai KAR tertinggi pada akhir perlakuan cekaman kekeringan dimiliki oleh varietas Tidar (49%), sedangkan nilai KAR terendah dimiliki oleh varietas Panderman (32%).

12 1 Varietas Tidar 1 Varietas Burangrang 1 Varietas Panderman KAR (%) 6 4 KAR (%) 6 4 KAR (%) Kedelai Liar 1 Jagung 8 8 KAR (%) KAR (%) Gambar 1 Nilai KAR (%) tanaman kedelai dan jagung pada perlakuan cekaman kekeringan selama 1 hari kedelai budidaya dan jagung) dan 2 hari (kedelai liar).tanda panah menunjukkan saat recovery. 1 Varietas Tidar 1 Varietas Burangrang 1 Varietas Panderman KAR (%) 6 4 KAR (%) 6 4 KAR (%) kontrol paraquat Kedelai Liar 1 Jagung 8 8 KAR (%) 6 4 KAR (%) kontrol paraquat Gambar 2 Nilai KAR (%) tanaman kedelai dan jagung pada perlakuan herbisida paraquat selama hari. Perlakuan herbisida paraquat cenderung menyebabkan terjadinya penurunan nilai KAR pada kisaran yang bervariasi antar tanaman (Gambar 2). Penurunan KAR terus terjadi hingga hari ke-3. Nilai KAR terendah dimiliki oleh varietas Panderman (37%) yang terjadi pada 1 HSP. Sedangkan tanaman jagung memiliki nilai KAR terendah (19%) yang terjadi pada 3 HSP. Rata-rata nilai KAR dari semua tanaman kedelai yang tidak mendapat perlakuan paraquat sebesar 78%. Pertumbuhan Tanaman Tinggi tajuk dan panjang akar Perlakuan kekeringan menghambat pertumbuhan tinggi tajuk tanaman pada beberapa varietas (Tabel 2). Penghambatan tinggi tajuk terbesar dimiliki oleh varietas Tidar sebesar 41.24%. Berbeda dengan tinggi tajuk, perlakuan cekaman kekeringan menyebabkan peningkatan panjang akar pada varietas Tidar (1.44%) dan jagung (23.73%).

13 Tabel 2 Tinggi tajuk dan panjang akar kedelai dan jagung pada perlakuan kekeringan. Varietas Tinggi tajuk (cm) Panjang akar (cm) Tidar ± 8.8 a ± 2.7 b 49. ± 8.76 a 4.67 ± 9.6 a Burangrang 24. ± 3.82 a 4.17 ± 2.18 b ± 9.28 a ± 1.61 a Panderman ± a. ± 3.3 a ±.79 a 41.3 ± 8.4 a Kedelai Liar 244. ± a ±.3 a.67 ± 1.44 a 42. ±.86 a Jagung ± 3.88 a ±.13 a. ± a ±.34 a Ket: Angka yang diikuti huruf yang sama pada baris yang sama tidak berbeda nyata secara T-Test (α =.). Perlakuan herbisida paraquat selama hari tidak menyebabkan penurunan pertumbuhan tajuk tanaman, namun menyebabkan penurunan panjang akar pada kedelai liar yaitu sebesar 34.23% (Tabel 3). Tabel 3 Tinggi tajuk dan panjang akar kedelai dan jagung pada perlakuan herbisida paraquat. Varietas Tinggi tajuk (cm) Panjang akar (cm) Tidar ± a ± 3. a 48. ± 14.2 a 47. ± 4.92 a Burangrang 224. ± a ± a 3. ± 9.1 a 36. ± 2.78 a Panderman ± a ± 12.7 a.28 ± 8.7 a ± 7. a Kedelai Liar ± 3.2 a ± 27.7 a ± 2.6 a ± 1.26 a Jagung ± 12.7 a 114. ± 11.3 a 47. ± 26.6 a ± 4.64 a Ket: Angka yang diikuti huruf yang sama pada baris yang sama tidak berbeda nyata secara T-Test (α =.).. Bobot tajuk dan bobot akar Cekaman kekeringan menyebabkan penururan bobot kering tajuk dan akar pada beberapa varietas kedelai (Tabel 4). Penurunan bobot tajuk terbesar terjadi pada varietas Burangrang (6.28%). Sedangkan penurunan bobot kering akar terbesar dimiliki oleh kedelai liar (61.1%). Tabel 4 Bobot tajuk dan bobot akar kedelai dan jagung pada perlakuan kekeringan. Varietas Bobot tajuk (g) Bobot akar (g) Tidar a 6.77 ± 3.12 b 4.68 ± ± 1.34 a a 2.32 ±.6 Burangrang ± 1.9 a 4.87 ±.22 b 2.32 ±.46 a 2.36 ±.21 a Panderman 7.2 ±.46 a.7 ± 1.79 a 2. ± 1.69 a 2.31 ±.29 a Kedelai liar 7.6 ± 2.42 a 3.13 ±.1 b 1.44 ±. a.6 ±. b Jagung 9.33 ± 2.23 a 8.92 ±.6 a 12.8 ± 4.92 a 1.97 ± 1.46 a Ket: Angka yang diikuti huruf yang sama pada baris yang sama tidak berbeda nyata secara T-Test (α =.). Lain halnya dengan perlakuan cekaman kekeringan, perlakuan herbisida paraquat tidak berpengaruh terhadap bobot kering tajuk dan akar tanaman (Tabel ). Tabel Bobot tajuk dan bobot akar kedelai dan jagung pada perlakuan herbisida paraquat. Varietas Bobot tajuk (g) Bobot akar (g) Tidar 7.3 ± 1.63 a 4.77 ± 1.96 a 1.71 ±.24 a 1.3 ±.22 a Burangrang 9.14 ± 1. a 9.8 ± 1.27 a 1.61 ± 1.13 a 1.9 ±. a Panderman 9.84 ± 1.7 a 6.2 ±.7 b 2.48 ±.1 a 2.34 ±.16 a Kedelai liar 1.7 ±.4 a 1. ±. a.63 ±.2 a.44 ±.26 a Jagung 6. ± 1.98 a.3 ±.14 a.66 ± 1.61 a 7.84 ± 2.2 a Ket: Angka yang diikuti huruf yang sama pada baris yang sama tidak berbeda nyata secara T-Test (α =.). Produksi Tanaman Bobot dan jumlah biji Cekaman kekeringan menyebabkan penurunan bobot biji pada varietas Panderman sampai 24.2% dari bobot biji pada tanaman kontrol (Gambar 3). Selain itu, perlakuan cekaman kekeringan menyebabkan terjadinya penurunan jumlah biji pada kedelai liar sebesar 32.23% dari tanaman kontrol (Gambar 4). Bobot biji (g) Tidar Burangrang Panderman Kedelai liar Jenis tanaman kontrol kering Gambar 3 Rata-rata bobot biji tanaman kedelai pada perlakuan cekaman kekeringan selama 1 hari. Jumlah biji kontrol kering Tidar Burangrang Panderman Kedelai liar Jenis tanaman Gambar 4 Rata-rata jumlah biji tanaman kedelai pada perlakuan cekaman kekeringan selama 1 hari.

14 Peroksidasi Lipid Secara umum semua tanaman kedelai dan jagung yang mendapat cekaman kekeringan mengalami peningkatan peroksidasi lipid dibandingkan dengan tanaman kontrol (Gambar ). Peningkatan tertinggi terjadi pada akhir periode kekeringan (hari ke-1 untuk kedelai budidaya dan jagung, hari ke-2 untuk kedelai liar). Pada akhir perlakuan cekaman kekeringan, tingkat peroksidasi lipid tertinggi yang ditunjukkan dengan kandungan MDA terjadi pada kedelai liar ( nmol g -1 ), Pada umumnya peroksidasi lipid menurun kembali setelah tanaman mengalami recovery dari cekaman kekeringan. Perlakuan herbisida paraquat juga menyebabkan peningkatan peroksidasi lipid pada semua tanaman. Secara umum, peningkatan peroksidasi lipid terjadi pada hari ke-1 setelah perlakuan, kecuali pada kedelai liar yang terjadi 4 jam setelah perlakuan (Gambar 6). Kandungan MDA terbesar dimiliki oleh varietas Burangrang ( nmol g -1 ). 12 Varietas Tidar 12 Varietas Burangrang 12 Varietas Panderman MDA (nmol g -1 ) MDA (nmol g -1 ) MDA (nmol g -1 ) Kedelai liar 12 Jagung MDA (nmol g -1 ) Gambar Kandungan MDA tanaman kedelai dan jagung pada perlakuan cekaman kekeringan. Tanda panah menunjukkan saat recovery. MDA (nmol g -1 ) MDA (nmol g -1 ) Varietas Tidar MDA (nmol g -1 ) Varietas Burangrang MDA (nmol g -1 ) Varietas Panderman Kedelai liar 12 Jagung MDA (nmol g -1 ) MDA (nmol g -1 ) Gambar 6 Kandungan MDA tanaman kedelai dan jagung pada perlakuan herbisida paraquat.

15 Aktivitas Glutation Reduktase Secara umum, cekaman kekeringan menyebabkan peningkatan aktivitas enzim GR pada tanaman kedelai dan jagung (Gambar 7). Aktivitas GR pada kedelai liar sekitar 1.6 kali lebih tinggi dari aktivitas GR pada tanaman kontrol dicapai pada hari ke-1 perlakuan cekaman kekeringan dan merupakan nilai aktivitas GR tertinggi. Pada umumnya aktivitas GR menurun kembali setelah tanaman mengalami recovery dari cekaman kekeringan. Sedangkan, aktivitas GR pada perlakuan herbisida paraquat tidak mengalami peningkatan yang cukup berarti, peningkatan yang terjadi umumnya pada awal perlakuan (Gambar 8). 2 Varietas Tidar 2 Varietas Burangrang 2 Varietas Panderman GR (iu/mg protein) 1 GR (iu/mg protein) 1 GR (iu/mg protein) kontrol kering Kedelai liar 2 Jagung GR (iu/mg protein) 1 GR (iu/mg protein) 1 Gambar kontrol kering Aktivitas enzim GR tanaman kedelai dan jagung pada perlakuan perlakuan cekaman kekeringan. Tanda panah menunjukkan saat recovery. 2 Varietas Tidar 2 Varietas Burangrang 2 Varietas Panderman GR (iu/mg protein) 1 GR (iu/mg protein) 1 GR (iu/mg protein) Kedelai liar 2 Jagung GR (iu/mg protein) GR (iu/mg protein) Gambar 8. Aktivitas enzim GR tanaman kedelai dan jagung pada perlakuan herbisida paraquat.

16 Kandungan Prolin Cekaman kekeringan menyebabkan peningkatan kandungan prolin pada semua tanaman (Gambar 9). Peningkatan tersebut terjadi seiring dengan lamanya perlakuan cekaman kekeringan. Kandungan prolin tertinggi terjadi pada varietas Burangrang yaitu sebesar 18,11 μmol g -1 atau sekitar 18 kali kandungan prolin tanaman kontrol. Berbeda dengan tanaman kedelai, tanaman jagung tidak mengalami peningkatan kandungan prolin. Seperti halnya peroksidasi lipid dan aktivitas GR, kandungan prolin pada kedelai menurun kembali setelah tanaman mengalami recovery dari cekaman kekeringan. Pada perlakuan herbisida paraquat, kandungan prolin tidak mengalami peningkatan yang cukup berarti. Umumnya peningkatan terjadi pada awal perlakuan, namun pada kedelai liar dan jagung tidak mengalami peningkatan kandungan prolin hingga akhir perlakuan. Pada akhir perlakuan, yaitu hari ke-, nilai kandungan prolin tidak berbeda nyata dengan nilai tanaman kontrolnya. 2 Varietas Tidar 2 Varietas Burangrang 2 Varietas Panderman Prolin (μmol g -1 berat segar) 1 Prolin (μmol g -1 berat segar) 1 Prolin (μmol g -1 berat segar) Periode setelah kekeringan (hari) Periode setelah kekeringan (hari) Periode setelah kekeringan (hari) 2 Kedelai Liar 2 Jagung Prolin (μmol g -1 berat segar) 1 Prolin (μmol g -1 berat segar) Periode setelah kekeringan (hari) Gambar 9 Kandungan prolin tanaman kedelai dan jagung pada perlakuan cekaman kekeringan. Tanda panah menunjukkan recovery Periode setelah kekeringan (hari) 2 Varietas Tidar 2 Varietas Burangrang 2 Varietas Panderman Prolin (μmol g -1 berat segar) 1 Prolin (μmol g -1 berat segar) 1 Prolin (μmol g -1 berat segar) Kedelai Liar 2 Jagung Prolin (μmol g -1 berat segar) 1 Prolin (μmol g -1 berat segar) Gambar 1 Kandungan prolin tanaman kedelai dan jagung pada perlakuan herbisida paraquat.

17 PEMBAHASAN Status Air dan Pertumbuhan Tanaman Cekaman kekeringan selama 1 hari cukup efektif menyebabkan penurunan SAM yang mencapai 18-22% (Tabel 1). Penurunan SAM tersebut dapat mempengaruhi ketersediaan air bagi tanaman dan fungsi fisiologis sel tanaman. Selain menyebabkan penurunan SAM, perlakuan cekaman kekeringan juga menyebabkan penurunan KAR. Kadar air relatif (KAR) merupakan indikator dalam penentuan tingkat cekaman kekeringan. Tanaman mulai layu pada saat KAR mencapai nilai sekitar 32-48% yang terjadi pada akhir perlakuan cekaman kekeringan. Penurunan KAR terbesar terjadi pada varietas Panderman, menandakan bahwa varietas tersebut peka terhadap kekeringan. Pada perlakuan herbisida paraquat, nilai KAR umumnya mengalami penurunan pada 1 HSP dan 3 HSP. Penurunan tersebut mungkin terjadi disebabkan adanya kerusakan membran yang mengganggu keseimbangan air dan turgor sel tanaman (McKersier & Leshem 1994). Penurunan status air berakibat terhadap penurunan pertumbuhan tanaman. Cekaman kekeringan menekan pertumbuhan tajuk lebih besar dibandingkan pertumbuhan akar. Sedangkan pada kedelai varietas Tidar dan tanaman jagung, cekaman kekeringan menyebabkan akar tumbuh lebih panjang daripada akar tanaman kontrol (Tabel 2). Menurut Taiz & Zeiger (1991), pada kondisi normal, tajuk akan tumbuh sedemikian besar sehingga pengambilan air oleh akar menjadi pembatas untuk pertumbuhan selanjutnya, sebaliknya akar akan tumbuh sampai permintaannya untuk fotosintat dari tajuk sama dengan suplai fotosintat ke tajuk. Bobot kering merupakan parameter pertumbuhan yang dapat digunakan untuk mengamati dampak cekaman terhadap tanaman. Tanaman yang mendapat cekaman kekeringan mengalami penurunan bobot kering yang lebih besar dibandingkan bobot kering tanaman yang mendapat perlakuan paraquat (Tabel 4). Hal ini karena perlakuan paraquat tidak berakibat pada penurunan pertumbuhan yang terlalu besar. Setelah 4- hari tanaman umumnya telah pulih dari kondisi tercekam ditandai dengan munculnya daun baru. Komponen Produksi Tanaman Perlakuan cekaman kekeringan berdampak pada penurunan komponen produksi tanaman, yang ditunjukkan oleh jumlah dan bobot biji. Perlakuan cekaman kekeringan menyebabkan penurunan bobot kering biji per tanaman sebesar 2.8% (Gambar 3) dan jumlah biji per tanaman sebesar 2.9% (Gambar 4). Unsur N merupakan salah satu unsur yang dibutuhkan dalam pembentukkan biji, sedangkan unsur P sebagai intermediat dalam respirasi dan fotosintesis (Salisbury 199). Pada kondisi cekaman kekeringan yang berlangsung lama dapat berdampak pada metabolisme tanaman seperti asimilasi nitogen dan fotosintesis. Pengambilan unsur N dan P oleh tajuk tanaman kedelai mengalami penurunan pada saat tanaman mengalami kekeringan (Kirova et al. 2). Penurunan penyerapan unsur tersebut akan berdampak pada penurunan produksi biji tanaman kedelai. Semua tanaman kedelai yang mendapat cekaman kekeringan menunjukkan gejala kekurangan unsur hara. Gejala defisiensi tersebut ditunjukkan dengan kondisi daun yang berwarna pucat kuning, terdapat bercak hijau kebiruan pada daun, serta pertumbuhan menjadi kerdil (Gambar 11). a b Gambar 11 Morfologi tanaman kedelai yang mendapat perlakuan (a) penyiraman (kontrol) dan (b) perlakuan cekaman kekeringan. Peroksidasi Lipid Status air tanaman yang rendah menyebabkan terjadinya cekaman oksidatif, yang ditunjukkan dengan peningkatan peroksidasi lipid. Menurut Blokhina (2), peroksidasi lipid terjadi karena terjadinya perubahan pada struktur membran yaitu pada komponen maupun komposisi lipid. Asam lemak tidak jenuh sebagai komponen utama membran lipid mudah mengalami peroksidasi yang diakibatkan oleh terbentuknya oksigen

18 reaktif. Peroksidasi lipid akan menghasilkan produk senyawa seperti aldehid, alkana, dan hidroksilalkana. Salah satu senyawa aldehid tersebut adalah malondialdehid (MDA). Perlakuan cekaman kekeringan selama 1 dan 2 hari menyebabkan terjadinya peningkatan peroksidasi lipid pada semua tanaman (Gambar ). Peningkatan tersebut terjadi seiring dengan semakin lamanya periode kekeringan. Hal ini menandakan bahwa cekaman kekeringan menyebabkan terjadinya cekaman oksidatif. Perlakuan herbisida paraquat juga menyebabkan peningkatan peroksidasi lipid yang umumnya terjadi pada awal perlakuan kemudian menurun sampai hari terakhir pengamatan yaitu hari ke- (Gambar 6). Menurut Preston et al. (1991) herbisida paraquat dapat mengganggu aliran transport elektron fotosintesis dengan menerima elektron dari PSI. Reaksi tersebut akan mengarah pada pembentukkan radikal superoksida dan hidroksil radikal yang dapat mengakibatkan hilangnya integritas membran. Berdasarkan besar peningkatannya, kandungan MDA tertinggi dimiliki oleh tanaman yang mendapat perlakuan paraquat. Aktivitas Enzim Antioksidan (GR) Cekaman oksidatif dapat menginduksi tanaman untuk membentuk suatu mekanisme pertahanan melalui peningkatan aktivitas enzim antioksidan (Borsani et al. 21). Salah satu mekanisme pertahanan tersebut melalui peningkatan aktivitas enzim antioksidan glutation reduktase (GR). Peningkatan aktivitas GR pada tanaman kedelai terjadi seiring dengan semakin lamanya cekaman kekeringan (Gambar 7). Adanya peningkatan aktivitas GR tersebut merupakan respon tanaman terhadap cekaman kekeringan. Hal yang sama juga terjadi pada tanaman gandum dan kapas yang mengalami peningkatan aktivitas GR (Mahan & Wanjura 2). Peningkatan aktivitas GR dapat melindungi komponen kloroplas terhadap oksidasi H 2 O 2. Enzim GR dapat mengubah H 2 O 2 melalui siklus askorbat-glutation menjadi H 2 O (Jiang & Huang 21). Aktivitas GR pada perlakuan herbisida paraquat tidak mengalami peningkatan yang cukup berarti (Gambar 8). Peningkatan yang cukup besar hanya terjadi pada varietas Tidar yang terjadi sekitar 1.4 kali aktivitas GR pada tanaman kontrol. Paraquat merupakan herbisida yang mempengaruhi laju fotosintesis dengan menerima elektron dari PSI dan memberikannya pada oksigen yang akan menginduksi terbentuknya bentuk oksigen reaktif (Shaner 23). Terbentuknya oksigen reaktif tersebut akan mengaktifkan mekanisme pertahanan enzimatik yang dapat melindungi sel tanaman dari kerusakan reaksi oksidatif, mungkin peningkatan tersebut lebih awal dari 4 jam. (Arora et al 22). Kandungan Prolin Selain mekanisme pertahanan secara enzimatik, cekaman kekeringan pada tanaman juga dapat menginduksi akumulasi prolin (Yordanov et al 23). Akumulasi prolin merupakan respon adaptif tanaman terhadap cekaman kekeringan. Menurut Pessarakli (1991), cekaman kekeringan dapat menyebabkan terjadinya penurunan potensial air yang akan menginduksi tanaman untuk mengakumulasi larutan osmotik sebagai respon terhadap cekaman kekeringan, salah satunya prolin. Kandungan prolin mengalami peningkatan seiring dengan semakin lamanya kekeringan (Gambar 9). Akumulasi prolin pada perlakuan cekaman kekeringan lebih tingi dibandingkan perlakuan paraquat. Hal ini disebabkan kemampuan tanaman dalam mengakumulasi prolin memerlukan waktu tertentu, sedangkan pada perlakuan paraquat waktunya relatif singkat (1-3 hari). Perlakuan cekaman kekeringan yang mencapai 1 hari cukup waktunya untuk memacu tingginya kandungan prolin. Prolin digunakan sebagai osmoprotektan dan juga sebagai quencher singlet oksigen ( 1 O 2 ) serta dapat menstabilkan DNA, protein dan membran yang mengalami degradasi karena cekaman kekeringan (Matysik et al 22). Peran prolin sebagai osmotic adjusment dapat menjaga keseimbangan potensial dalam sel, pengaturan ph sitosol serta menstabilkan protein serta makromolekul sebagai sumber C dan N ketika terjadi kekeringan. (Mohammadkhani, Heidari 28). Berbagai penelitian telah membuktikan bahwa tanaman yang mengalami kekeringan akan menginduksi akumulasi prolin. Menurut Pessarakli (1999) tanaman tembakau transgenik toleran cekaman kekeringan mengakumulasi prolin 1-18 kali lebih banyak dibandingkan tanaman kontrolnya. Sama halnya dengan cekaman kekeringan, perlakuan herbisida paraquat juga menginduksi akumulasi prolin. Namun peningkatannya tidak terlalu tinggi jika dibandingkan dengan cekaman kekeringan.

19 Peningkatan kandungan prolin untuk setiap tanaman umumnya terjadi pada awal perlakuan (Gambar 1). Logam berat maupun herbisida merupakan salah satu faktor lingkungan yang dapat menginduksi akumulasi prolin pada tanaman. Aplikasi herbisida paraquat pada tanaman Parthenium hysterophorus menyebabkan peningkatan kandungan prolin pada 3 HSP (Pessarkli 1991). Adanya akumulasi prolin tersebut, menandakan bahwa prolin merupakan senyawa yang berperan dalam melindungi tanaman terhadap cekaman oksidatif yang disebabkan oleh cekaman kekeringan maupun perlakuan herbisida paraquat. Berdasarkan hasil yang diperoleh antara tanaman kedelai dan jagung, dapat dilihat bahwa jagung memiliki respon yang toleran terhadap cekaman kekeringan. Jagung sebagai tanaman C4 memiliki karakteristik laju fotosintesis yang lebih tinggi dan lebih tahan terhadap cekaman kekeringan dibandingkan tanaman kedelai sebagai tanaman C3. Hal ini ditunjukkan dengan rendahnya kandungan MDA, kandungan prolin dan aktivitas GR jagung dibandingkan tanaman kedelai. SIMPULAN Cekaman kekeringan berakibat pada penurunan pertumbuhan dan produksi biji pada beberapa varietas kedelai. Cekaman kekeringan menyebabkan peningkatan peroksidasi lipid pada semua tanaman dengan peningkatan terbesar dimiliki oleh kedelai liar (4 kali nilai kontrolnya). Perlakuan paraquat juga menyebabkan peningkatan peroksidasi lipid pada semua tanaman, dimana peningkatan terbesar dimiliki oleh varietas Burangrang ( kali nilai kontrolnya). Aktivitas enzim GR mengalami peningkatan akibat perlakuan cekaman kekeringan dengan peningkatan tertinggi terjadi pada kedelai liar (1.6 kali nilai kontrolnya). Pada perlakuan paraquat peningkatan aktivitas GR juga terjadi tetapi peningkatannya tidak terlalu besar pada beberapa varietas kedelai. Kandungan prolin pada tanaman kedelai mengalami peningkatan baik akibat dari perlakuan cekaman kekeringan maupun paraquat, namun peningkatan prolin jauh lebih tinggi pada perlakuan cekaman kekeringan dibandingkan perlakuan paraquat. Pada jagung tidak mengalami peningkatan kandungan prolin selama cekaman kekeringan. SARAN Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang bagaimana mekanisme pertahanan tanaman terhadap cekaman oksidatif melalui senyawa maupun enzim antioksidan yang lain. Selain itu diperlukan penelitian lebih lanjut secara molekuler untuk mengetahui ekspresi gen pada tanaman yang mengalami cekaman oksidatif. DAFTAR PUSTAKA Apel K, Hirt H. 24. Reactive oxygen species: metabolism, Oxidative stress, and signal transduction. Annu. Rev. Plant biol. : Aroca R, Irigoyen JJ, Sa nchez-dı az M. 23. Drought enhances maize chilling tolerance. II. Photosynthetic traits and protective mechanisms against oxidative stress. Physiol Plantarium. 117: Arora A, Sairam RK, Srivastava GC. 22. Oxidative stress and antioxidative system in plants. Current Sci. 82: Bates LS Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant and Soil 39: Bhattacharjee S. 2. Reactive oxygen species and oxidative burst: Roles in stress, senescence and signal transduction in plants. Current Sci. 89: Blokhina O. 2. Anoxia and oxidative stress: lipid peroxidation, antioxidant status and mitochondrial functions in plants [Disertasi]. Helsinki: Department of Biosciences, Division of plant physiology University of Helsinki [post on internet]. Borsani O, Diaz P, Agius MF, Valpuesta V, Monza J. 21. Water stress generates an oxidative stress through the induction of a specific Cu/Zn superoxide dismutase in Lotus corniculatus leaves. Plant Sci 161: Bradford MM A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principel of the protein. Anal Biochem 72: Cakmak I, Strbac D, Marschner H Activities of hydrogen peroxide scavenging anzymes in germinating wheat seeds. J Exp Bot 44: Jiang Y, Huang B. 21. Drought and heat stress injury to two cool-season turfgrasses in relation to antioxidant metabolism and lipid peroxidation. Crop Sci 41:

20 Kalefetoglu T, Ekmekçi Y. 2. The effects of drought on plants and tolerance mechanisms. J. Sci 18(4): Kirova E, Nedeva D, Nikolova A, Ignatov G. 2. Changes in the biomass production and total soluble protein spectra of nitratefed and nitrogen-fixing soybeans subjected to gradual water stress. Plant soil environ.1(): Mahan JR, Wanjura DF. 2. Seasonal patterns of glutathione and ascorbate metabolism in field-grown cotton under water stress. Crop Sci. 4: Marino D, Gonzalez EM, Igor CA. 26. Drought effects on carbon and nitrogen metabolism of pea nodules can be mimicked by paraquat: evidence for the occurrence of two regulation pathways under oxidative stresses. J. Exp Bot 7(3): Matysik J, Alia, Bhalu, Mohanty P. 22. Molecular mechanisms of quenching of reactive oxygen species by proline under stress in plants. Current Sci 82: McKersier DB, Leshem YY Stress and Stress Coping in Cultivated Plants. Netherlands: Kluwer Academic Publisher. Moenandir J Pengantar Ilmu dan Pengendalian Gulma. Jakarta : Rajawali Pers. Mohammadkhani N, Heidari R. 28. Drought-induced accumulation of soluble sugars and proline in two maize varieties. World Applied Sciences Journal 3 (3): Møller MI. 21. Plant Mitochondria and oxidative stress: electron transport, NADPH turnover, and metabolism of reactive oxygen species. Plant Physiol 2: Ono K, Yamamoto Y, Haciya A Synergistic inhibition of growth by alumunium and iron of tobacco (Nicotiana tabaccum L.) cells in suspension culture. Plant Cell Physiol 36(1):1-12. Pessarakli M Handbook of Plant and Crop stress. USA : Marcel Dekker. Preston C, Holtum JA, Powles SB Resistance to the herbicide paraquat and increased tolerance to photoinhibition are not correlated in several weed species. Plant Physiol 96: Prochazkova D, Sairam, Srivastava, Singh 21. Oxidative stress and antioxidant activity as the basis of senescence in maize leaves. Plant Sci 161: Salisbury BF, Ross CW Fisiologi Tumbuhan Jilid ke-4, Lukman DR, Sumaryono, penerjemah; Bandung : ITB. Terjemahan dari : Plant physiology, 4 th edition. Sastroutomo SS Pestisida : Dasar- Dasar dan Dampak Penggunaannya. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama. Shaner D. 23. Herbicide safety relative to common targets in plants and mammals Pest Manag Sci 6: Taiz L, Zeiger E Plant Physiology. USA:Benjamin Cummings. Taylor CB Proline and water deficit: ups, downs, ins, and outs. The Plant Cell : 8 : Taylor NL, Day DA, Millar AH. 22. Environmental stress causes oxidative damage to plant mitochondria leading to inhibition of glycine decarboxylase. J. Biol Chem Maret 27. Yordanov I, Velikova, Tsonev T. 23. Plant responses to drought and stress tolerance. Plant Physiol

21 LAMPIRAN

22 Lampiran 2 Komposisi larutan kimia dan metode perhitungan analisis yang digunakan a. Formulasi dosis paraquat Paraquat yang digunakan yaitu Gramoxon 276 g l -1 Dosis paraquat yang digunakan = 9 g ai/ha Dosis formulasi = 9 g ai/ha =.3269 l/ha 276 g/l Dosis paraquat yang digunakan = 9 g ai/ha Dosis formulasi = 9 g ai/ha =.3269 l/ha 276 g/l = ml/ha Dosis aktif (ml/2 ml) = m 2 x (326.9 ml/1 m 2 ) =.1634 ml b. Pengukuran SAM Bobot Basah (g) Bobot Kering (g) x 1% Bobot Basah (g) c. Pengukuran KAR Bobot Basah (g) - Bobot Kering (g) x 1% Bobot Jenuh (g) - Bobot Kering (g) d. Penentuan kandungan MDA (Ono et al. 199) e. Komposisi bahan analisis enzim GR f. Penentuan aktivitas GR (Cakmak et al. 1993) g. Penentuan kandungan Prolin (Bates 1973) ((Selisih absorban 32 dan 2)/ L mmol -1 cm -1 ) x1 6 berat segar = nmol g -1 MDA Bufer Fosfat...1 mm EDTA... 1 mm H 2 O mm GSSG.... mm NADPH.... mm ( Absorban/menit) x Volume total ε Volume sampel Keterangan : ε = Koefisien serapan NADPH pada panjang gelombang 34 nm = 6,22 x 1-3 mm -1 cm -1 (μg prolin/ml x ml toluene)/1.μg/μmol (g sample) / = μ mol prolin/g bobot basah bahan.

23 Lampiran 1 Sifat fisik dan kimia tanah yang digunakan untuk media tumbuh hasil analisis Laboratorium Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan Fakultas Pertanian IPB Walkley & ph 1:1 Kjeldhal Bray I N NH4OAc ph 7. N KCl Tekstur Black KB No.Lab No.Lapang C-Org N-Total P Ca Mg K Na KTK Al H Pasir Debu Liat H 2 O KCl..(%)....(%)....(ppm)...(me/1g)...(%)....(me/1g)...(%). H.3646 A tr