KOMPARASI RESPON FISIOLOGI TANAMAN KEDELAI YANG MENDAPAT CEKAMAN KEKERINGAN DAN PERLAKUAN HERBISIDA PARAQUAT VIOLITA

Transkripsi

1 KOMPARASI RESPON FISIOLOGI TANAMAN KEDELAI YANG MENDAPAT CEKAMAN KEKERINGAN DAN PERLAKUAN HERBISIDA PARAQUAT VIOLITA SEKOLAH PASCA SARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2007 i

2 ABSTRAK VIOLITA. Komparasi respon fisiologi tanaman kedelai yang mendapat cekaman kekeringan dan perlakuan herbisida paraquat. Dibimbing oleh HAMIM dan SOEKISMAN TJITROSEMITO. Telah dilakukan penelitian tentang respon fisiologi tanaman kedelai yang mendapat cekaman kekeringan dan herbisida paraquat pada 3 kedelai budidaya (Glycine max L.), kedelai liar (G. Tomentella) dan jagung. Media tanam berupa campuran tanah dan pasir (1:1, v/v) pada pot seberat 8 kg di rumah kaca. Perlakuan kekeringan diberikan dengan membiarkan tanaman tanpa air selama 12 hari untuk kedelai budidaya dan jagung, dan 22 hari untuk G. Tomentella, sementara perlakuan paraquat diberikan dengan penyemprotan pada daun tanaman dosis 90 g ai/ha. Pengamatan dilakukan pada Kadar Air Media (KAM), Kadar Air Relatif (KAR), tinggi tajuk, panjang akar, bobot tajuk, bobot akar, laju fotosintesis (Pn), laju transpirasi (E), malondialdehid (MDA), aktivitas enzim antioksidan, asam askorbat (ASA) dan kandungan prolin daun. Perlakuan cekaman kekeringan mengakibatkan penurunan KAM dan KAR tanaman. Walaupun tidak mempengaruhi tinggi tajuk dan panjang akar, pada umumnya cekaman kekeringan akan mengakibatkan penurunan bobot kering tanaman dan produksi biji. Selain itu perlakuan kekeringan mengakibatkan penurunan Pn dan E, dan peningkatan kandungan MDA pada semua tanaman. Namun kandungan MDA jagung tidak menunjukkan peningkatan berarti dengan semakin lamanya kekeringan. Aktivitas enzim antioksidan umumnya meningkat sampai 10 hari setelah perlakuan (HSP) kekeringan, dan kemudian menurun ketika KAR daun mengalami penurunan dibawah 50% (12 HSP kekeringan). Kandungan ASA daun terjadi peningkatan sampai hari ke-10 (Tidar) dan hari ke- 12 (Panderman dan jagung), namun tidak terjadi peningkatan ASA pada G. Tomentella dan Burangrang. Adapun kandungan prolin kedelai meningkat tajam ketika tanaman mengalami stres berat (12 HSP kekeringan). Namun pada jagung tidak terjadi peningkatan yang berarti sampai hari terakir perlakuan kekeringan. Pada perlakuan herbisida paraquat, tanaman juga mengalami penurunan KAR, E, dan Pn, dan peningkatan kandungan MDA serta aktivitas enzim antioksidan. Berbeda halnya dengan cekaman kekeringan, perlakuan PQ tidak menyebabkan peningkatan kandungan ASA daun yang berarti pada semua tanaman. Begitu juga dengan kandungan prolin, perlakuan PQ tidak mengakibatkan kenaikan kandungan prolin daun. Hal ini mengindikasikan bahwa prolin mungkin merupakan senyawa yang spesifik terhadap stres kekeringan dan bukan senyawa yang spesifik untuk stres oksidatif. ii

3 ABSTRACT VIOLITA. Comparison of physiological response of soybean to drought and paraquat application. Under the direction of HAMIM and SOEKISMAN TJITROSEMITO. Physiological responses of plant to drought and paraquat herbicide (PQ) application were observed on 3 cultivated soybeans (Glycine max L.), wild soybean (G. tomentella) and maize. Plants were grown in 8 kg pot containing soil and sand (1:1, v/v) in the greenhouse. Drought stress was provided by withholding water for 12 days for cultivated soybean and maize, and 22 days for G. tomentella, while PQ was applied by once spray using 90 g ai/ha. Observation was carried out by measuring media water content (MWC), plant growth, dry weight, relative water content (RWC), photosynthesis (Pn), transpiration (E), malondyaldehid (MDA) antioxidant enzymes activity, ascorbic acid (ASA) and prolin content. Drought stress caused decrease of MWC and RWC, but generally did not influence plant growth. Meanwhile drought stress caused decrease of plant dry weight and seed production. Reduction of RWC due to drought caused decrease of Pn, E, and increase of MDA content of all the plants. However, MDA content of maize did not significantly increase due to drought. Antioxidant enzyme activities generally increased in response to drought until 10 days of the treatment, and then decreased when leaf RWC dropped below 50% (12 days after drought stressed). ASA as an antioksidant, generally increase until 10 days after drought treatment (Tidar) and 12 days after drought treatment (Panderman and maize), but it was not significantly different to Burangrang and G. tomentella. In soybean prolin content increased dramatically when the drought was getting severe. On the other hand, it was not increased significantly on maize. In accordance to drought stressed, PQ treatment also caused decrease of leaf RWC, E, and Pn, while it coused increase of MDA content and antioxidant enzyme activities. There was no effect of PQ on ASA content for all the plant. Paraquat did not also affect prolin content which is indication that prolin might be a specific substance to drought stressed, not to oxidative stress. iii

4 Hak cipta milik IPB tahun 2007 Hak cipta dilindungi undag-undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber. a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah. b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB. iv

5 PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan dengan sebenarnya bahwa tesis yang berjudul Komparasi Respon Fisiologi Tanaman Kedelai yang Mendapat Cekaman Kekeringan dan Perlakuan Herbisida Paraquat, adalah hasil karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis. Bogor, Agustus 2007 Violita G v

6 KOMPARASI RESPON FISIOLOGI TANAMAN KEDELAI YANG MENDAPAT CEKAMAN KEKERINGAN DAN PERLAKUAN HERBISIDA PARAQUAT VIOLITA Tesis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Departemen Biologi SEKOLAH PASCA SARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2007 vi

7 Judul Tesis : Komparasi Respon Fisiologi Tanaman Kedelai yang Mendapat Cekaman Kekeringan dan Perlakuan Herbisida Paraquat Nama : Violita NRP : G Disetujui Komisi Pembimbing Dr. Ir. Hamim, M.Si. Ketua Dr. Soekisman Tjitrosemito, M.Sc. Anggota Diketahui Ketua Program Studi Biologi Dekan Sekolah Pascasarjana IPB Dr. Ir. Dedy Duryadi, DEA. Prof. Dr. Ir.Khairil Anwar Notodiputro, MS Tanggal ujian: 23 Agustus 2007 Tanggal lulus: vii

8 PRAKATA Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas limpahan belas kasih, kemudahan dan petunjuk-nya semata, penulis dapat menyelesaikan Tesis ini. Tesis ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Biologi Sekolah Pasca Sarjana Institut Pertanian Bogor. Terimakasih penulis sampaikan kepada Bapak Dr. Ir. Hamim, M.Si dan Bapak Dr. Soekisman Tjitrosemito, M.Sc selaku dosen pembimbing atas bimbingan dan arahan yang diberikan. Penghargaan penulis sampaikan kepada Dr. Ir. Dedy Duryadi, DEA selaku ketua Program Studi Biologi, Sekolah Pasca Sarjana (SPS) IPB, Dr. Ir. Munif Ghulamahdi, MS selaku penguji dari Departemen Agronomi dan Hortikultura. Terima kasih kepada Departemen Geofisika dan Meteorologi IPB atas bantuannya dalam penggunaan alat fotosintesis. Terima kasih juga kepada kepala Laboratorium Mikrobiologi Lingkungan LIPI atas arahannya dalam analisis enzim, dan juga kepada Pusat penelitian Sumber daya Hayati dan Bioteknologi IPB. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Papa, Mama, Mak etek, Da Pong atas do a, kasih sayang dan pengertiannya. Selain itu penulis juga mengucapkan terima kasih pada Adisti, Jovany, Bu Dewi, Ina, Ninda, Ela, Rina, Rina 39, atas diskusi dan sarannya dan juga pada Hasep dan Yusi atas bantuannya serta kepada teman-teman di Program Studi Biologi SPS IPB. Penulis juga mengucapkan terima kasih pada Mba Een, Mba Agustina atas saran dan nasehatnya. Ucapan terima kasih pada semua pihak yang telah membantu sehingga dapat terselesaikannya tesis ini. Sebagai penutup, penulis mengharapkan semoga karya ilmiah ini bermanfaat. Bogor, Agustus 2007 Violita viii

9 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Payakumbuh pada tanggal 04 Juli 1981 dari ayah Azwin, S.Sos dan ibu Hildarnis. Penulis merupakan puteri kedua dari tiga bersaudara. Pendidikan sarjana ditempuh di Program Studi Biologi Universitas Andalas Padang, lulus pada tahun 2003 dengan predikat dengan pujian. Pada tahun 2005 penulis diterima sebagai mahasiswa Pasca Sarjana Program Studi Biologi IPB. ix

10 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... xi xiii PENDAHULUAN Latar Belakang... 1 Tujuan... 4 Hipotesis... 4 TINJAUAN PUSTAKA Peranan Air bagi Pertumbuhan Tanaman... 5 Cekaman Kekeringan pada Tanaman... 6 Efek Kekeringan terhadap Fotosintesis... 7 Cekaman Oksidatif... 9 Penyelamatan dari ROS Penghambatan Fotosintesis oleh Herbisida BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat Bahan dan Alat Rancangan Percobaan Pelaksanaan HASIL DAN PEMBAHASAN Kandungan Air Media (KAM) Kandungan Air Relatif (KAR) Pertumbuhan Tanaman Produksi Tanaman Morfologi Daun Tanaman yang Mendapat Perlakuan Hebisida Paraquat 33 Laju Transpirasi Laju Fotosintesis Peroksidasi Lipid Aktivitas Enzim Antioksidan Kandungan Asam Askorbat (ASA) Kandungan Prolin KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN x