UJI CEPAT TOLERANSI GENOTIPE PADI GOGO TERHADAP CEKAMAN ALUMUNIUM (AL) PADA FASE PERKECAMBAHAN SANTI APRILLIANI

Transkripsi

1 UJI CEPAT TOLERANSI GENOTIPE PADI GOGO TERHADAP CEKAMAN ALUMUNIUM (AL) PADA FASE PERKECAMBAHAN SANTI APRILLIANI DEPARTEMEN AGRONOMI DAN HORTIKULTURA FAKULTAS PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016

2 PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA* Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Uji Cepat Toleransi Genotipe Padi Gogo terhadap Cekaman Alumunium (Al) pada Fase Perkecambahan adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. 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 skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dai karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, September 2016 Santi Aprilliani NIM A

3 ABSTRAK SANTI APRILLIANI. Uji Cepat Toleransi Genotipe Padi Gogo terhadap Cekaman Alumunium (Al) pada Fase Perkecambahan. Dibimbing oleh FAIZA CHAIRANI SUWARNO dan YULLIANIDA. Metode uji cepat toleransi terhadap cekaman Alumunium (Al) pada awal pertumbuhan penting untuk menyeleksi genotipe padi. Penelitian ini bertujuan mendapatkan metode terbaik dan skrining genotipe padi gogo terhadap cekaman Al pada fase perkecambahan. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Ilmu dan Teknologi Benih, Institut Pertanian Bogor, dan di rumah kaca Kebun Percobaan Muara, Bogor, pada bulan Februari sampai Juni Penelitian ini terdiri atas dua percobaan (1) Identifikasi metode terbaik untuk uji cepat toleransi cekaman Al, dan (2) evaluasi metode terbaik. Analisis ragam gabungan digunakan pada Percobaan 1 dengan metode sebagai faktor tersarang. Rancangan split plot dengan empat konsentrasi Al sebagai petak utama, tiga genotipe padi sebagai anak petak, beserta tiga ulangan digunakan pada Percobaan 1. Pada Percobaan 2, 56 genotipe padi diuji tingkat toleransinya terhadap cekaman Al dengan metode terbaik yang terpilih dan metode Uji Cepat dalam larutan hara Yoshida (UCY). Rancangan augmented dengan delapan blok dan tiga cek digunakan untuk masing-masing metode. Hasil penelitian menunjukkan metode Uji di Permukaan Larutan (UPL) dengan konsentrasi Al 20 ppm merupakan metode terbaik. Pada metode UPL, relatif daya berkecambah dan panjang akar pada 10 HST berkorelasi (r 2 = 0,067 dan 0,078) dengan metode UCY. Beberapa genotipe padi gogo diidentifikasi toleran cekaman Al 20 ppm pada fase perkecambahan. Kata kunci : Identifikasi, korelasi, metode, skrining, toleran.

4 ABSTRACT SANTI APRILLIANI. Rapid Testing Method for Al Toxicity Tolerance at Germination Growth Stage of Upland Rice Genotype. Supervised by FAIZA CHAIRANI SUWARNO and YULLIANIDA. A rapid testing method for Al toxicity tolerance at early growth stage is important for breeding line selection of rice. A research was done aimed to develop a rapid testing method and screening the upland rice genotypes for Al toxicity tolerance at germination stage. The experiments were conducted at the Laboratory of Seed Science and Technology, Bogor Agricultural University, and in a green house at Experimental Station Muara, Bogor from February until June The research consisted of two experiments including (1) identification the most promising testing method for Al toxicity tolerance and (2) evaluation of the promising testing method. A Composite analysis of variance with two method as the composite factors was applied in the first experiment. A split plot design with four concetration levels of Al as the main plot, with three rice genotypes as the sub plot, with three replications was applied in the first experiment. In the second experiment, seeds of 56 upland rice genotypes were tested for the Al toxicity tolerance with the most promising method selected, and the rapid testing method in Yoshida nutrient solution (UCY). An augmented design with eight blocks and three checks varieties were applied to the rapid test and the UCY method, respectively. The results indicated that the rapid test method UPL with 20 ppm Al was identified as the most promising method. The Al toxicity tolerance of the rice genotypes tested by the UPL rapid test method, indicated by germination and relative root length at 10 HST was correlated (r 2 = 0,067 and 0,078) with the UCY method. Some upland rice genotypes were identified tolerant to Al toxicity. Keywords : Identification, correlation, method, screening, tolerant.

5 UJI CEPAT TOLERANSI GENTOTIPE PADI GOGO TERHADAP CEKAMAN ALUMUNIUM (AL) PADA FASE PERKECAMBAHAN SANTI APRILLIANI Skripsi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian pada Departemen Agronomi dan Hortikulura DEPARTEMEN AGRONOMI DAN HORTIKULTURA FAKULTAS PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016

6 udul Skripsi Nama NIM : Uji Cepat Toleransi Genotipe Padi Gogo terhadap Cekaman Alumunium (Al) pada Fase Perkecambahan : Santi Aprilliani : A Disetujui oleh Dr. Ir. Faiza Chairani Suwarno, MS Pembimbing I Yullianida, SP, MSi Pembimbing II Diketahui oleh Dr. Ir. Sugiyanta, M.Si Ketua Departemen Tanggal Lulus :

7 PRAKATA Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT karena atas rahmat dan karunia-nya penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Kegiatan penelitian berjudul Uji Cepat Toleransi Genotipe Padi Gogo terhadap Cekaman Alumunium (Al) pada Fase Perkecambahan dilaksanakan sejak bulan Februari hingga Juni Penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Dr. Ir. Faiza Chairani Suwarno, M.S., selaku dosen pembimbing skripsi satu, dan Yullianida, S.P., M.Si., selaku dosen pembimbing skripsi dua, yang telah memberikan arahan, bimbingan, dan motivasi selama penelitian hingga penulisan karya ilmiah ini 2. Dr. Dra. Tatiek Kartika Suharsi, M.S., selaku dosen penguji yang telah memberikan arahan dan saran dalam penulisan karya ilmiah ini 3. Dr. Ani Kurniawati, S.P., M.Si., selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan bimbingan, arahan, serta nasehat kepada penulis selama masa kuliah di Departemen Agronomi dan Hortikultura 4. Dr. Willy Bayuardi Suwarno, S.P., M.Si., Dr. Ir. Suwarno, M.Sc., beserta staf peneliti dan teknisi di Balai Besar Penelitian Tanaman Padi - Kebun Percobaan - Muara, Bogor, yang telah membantu dalam penyelesaian rangkaian kegiatan penelitian ini 5. Ibu dan Bapak tercinta, mbak Mia, adik Ryan, Meli, Desy, Jeri, Iis, Abila, Kak Victa, Kak Ana, Kak Fitri, Kak Luky, dan Sri yang selalu memberikan kasih sayang, doa, dan dukungannya bagi penulis 6. Semua teman-teman Agronomi dan Hortikultura angkatan 49 yang telah membantu dan memberikan dukungan selama kegiatan penelitian ini, serta seluruh pihak yang telah membantu dalam kelancaran penulisan karya ilmiah ini. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat. Bogor, September 2016 Santi Aprilliani

8 DAFTAR ISI DAFTAR TABEL vii DAFTAR GAMBAR viii DAFTAR LAMPIRAN viii PENDAHULUAN Latar Belakang 1 Tujuan 2 Hipotesis 2 TINJAUAN PUSTAKA Keberadaaan Unsur Alumunium pada Tanah 2 Respon Tanaman terhadap Keracunan Alumunium 3 Vigor Benih terhadap Keracunan Alumunium 4 METODE Tempat dan Waktu Penelitian 4 Bahan dan Alat 5 Rancangan Percobaan 7 Prosedur Percobaan 7 Pengamatan Percobaan 9 Analisis Data 10 HASIL DAN PEMBAHASAN Kondisi Umum 10 Percobaan 1 11 Percobaan 2 17 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 29 Saran 29 DAFTAR PUSTAKA 29 LAMPIRAN 34 RIWAYAT HIDUP 35

9 vii DAFTAR TABEL 1 Kombinasi persilangan dari materi genotipe padi gogo yang digunakan pada percobaan Rekapitulasi hasil analisis ragam parameter yang diamati pada Percobaan Rata-rata indeks vigor (%) dan daya berkecambah (%) tiga genotipe cek padi gogo terhadap cekaman keracunan Al pada metode dan konsentrasi Al berbeda 13 4 Rata-rata panjang akar (cm) dan relatif panjang akar tiga genotipe cek padi gogo terhadap cekaman keracunan Al pada metode dan konsentrasi Al berbeda 14 5 Rata-rata panjang plumula (cm) tiga genotipe cek padi gogo terhadap cekaman keracunan Al pada metode dan konsentrasi Al berbeda 16 6 Rekapitulasi hasil analisis ragam vigor genotipe padi gogo terhadap cekaman Al (20 ppm) pada uji di permukaan larutan (UPL) dan uji cepat larutan hara Yoshida (UCY) 17 7 Rata-rata vigor (%) 56 genotipe padi gogo serta genotipe cek terhadap cekaman Al 20 ppm dengan uji di permukaan larutan (UPL) dan uji cepat larutan hara Yoshida (UCY) 19 8 Rekapitulasi hasil analisis ragam panjang akar genotipe padi gogo terhadap cekaman Al (20 ppm) pada uji di permukaan larutan (UPL) 21 9 Rata-rata panjang akar (cm) 56 genotipe padi gogo serta genotipe cek terhadap cekaman Al 20 ppm dengan uji di permukaan larutan (UPL) Rekapitulasi hasil analisis ragam relatif panjang akar genotipe padi gogo pada cekaman Al 20 ppm pada uji di permukaan larutan (UPL) dan uji cepat larutan hara Yoshida (UCY) Rata-rata relatif panjang akar beberapa genotipe padi gogo dan genotipe cek pada kondisi cekaman Al 20 ppm Korelasi antara parameter vigor benih pada metode uji di permukaan larutan (UPL) dengan relatif panjang akar pada metode uji cepat larutan hara Yoshida (UCY) genotipe padi gogo pada cekaman Al 20 ppm Korelasi antara panjang akar dan relatif panjang akar pada metode uji di permukaan larutan (UPL) dengan relatif panjang akar pada metode uji cepat larutan hara Yoshida (UCY) genotipe padi gogo pada cekaman Al 20 ppm 28

10 viii DAFTAR GAMBAR 1 Kondisi pengujian genotipe padi terhadap cekaman Al pada metode uji di permukaan larutan (UPL) dan metode uji cepat dalam larutan Yoshida (UCY) 11 2 Kondisi kecambah tiga genotipe padi gogo pada kontrol (0 ppm) dan cekaman keracunan Al 20 ppm dengan metode uji kertas digulung didirikan dalam palstik (UKDdp) serta uji di permukaan larutan (UPL) 14 3 Genotipe padi gogo tercekam Al dengan metode uji di permukaan larutan (UPL) pada 7 HST 18 DAFTAR LAMPIRAN 1 Komposisi unsur hara makro dan unsur hara mikro dalam larutan hara Yoshida 34

11 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Isu mengenai swasembada pangan nasional, terutama padi saat ini tengah menjadi topik diskusi pada berbagai forum. Padi merupakan tanaman pokok utama bagi masyarakat Indonesia. Peningkatan produksi padi nasional sangat penting mengingat jumlah penduduk yang kian meningkat tiap tahunnya. Namun program swasembada ini akan sulit terealisasi jika tidak didukung dengan adanya penelitian-penelitian pada berbagai bidang, khususnya pertanian. Hal ini menjadi penting mengingat konversi lahan pertanian menjadi non-pertanian terjadi setiap tahunnya. Lahan pertanaman padi juga mengalami konversi lahan menjadi lahan pertanian non-pangan yang dinilai lebih ekonomis dibanding padi. Persaingan pada bidang pertanian itu sendiri membuat program swasembada pangan memiliki hambatan yang dapat dikatakan menunda suksesnya swasembada pangan. Peningkatan produksi padi nasional dilakukan dengan berbagai upaya, baik intensifikasi maupun ekstenfikasi. Upaya ekstensifikasi produksi padi nasional salah satunya dilakukan dengan penambahan luasan lahan untuk budidaya padi. Salah satu jenis lahan yang potensial untuk ekstensifikasi tanaman padi adalah lahan kering masam, karena luasannya di Indonesia mencapai hektar. Dari luasan lahan tersebut, sekitar 58% memiliki potensi untuk dikembangkan dalam bidang pertanian dan yang saat ini tersedia serta sesuai untuk pengembangan tanaman semusim mencapai hektar (Mulyani dan Syarwani, 2013). Lahan kering masam ini tersebar di Pulau Kalimantan seluas 41,3 juta hektar, Sumatera 28,4 juta hektar, Papua dan Maluku 21 juta hektar, serta Bali dan NTT 220 ribu hektar (BBSDLP, 2012). Kendala utama yang dihadapi pada lahan kering masam adalah rendahnya kadar ph tanah. Kadar ph berhubungan erat dengan kapasitas tukar kation. Semakin rendah ph suatu tanah maka kapasitas tukar kation tanah juga rendah begitupun sebaliknya, semakin tinggi ph suatu tanah (netral atau basa) maka kapasitas tukar kation tanah juga tinggi. Tanah yang memiliki ph rendah didominasi oleh kation yang bersifat masam seperti ion H + dan Al 3+ (Syahriani, 2014). Pengembangan pertanian terutama untuk tanaman padi di lahan kering masam dilakukan dengan memperbaiki proses budidaya dan upaya perkaitan varietas baru yang toleran terhadap lahan kering masam, khususnya cekaman keracunan alumunium (Al). Hairmansis et al. (2015) menyatakan persilangan antar beragam plasma nutfah padi menjadi kegiatan awal yang berperan penting untuk menggabungkan sifat-sifat penting dari berbagai plasma nutfah ke dalam satu populasi. Salah satu sifat penting yang wajib dimasukkan ke dalam populasi dasar padi gogo adalah toleransi terhadap keracunan Al dan kekeringan karena kedua cekaman abiotik tersebut hampir dapat ditemui di semua lahan kering. Keragaman koleksi plasma nutfah padi merupakan modal utama dalam perakitan varietas padi gogo. Upaya perakitan varietas padi gogo yang toleran terhadap keracunan Al dilakukan dengan pengujian galur-galur pada tingkat konsentrasi Al tertentu. Penentuan konsentrasi Al yang tepat perlu dilakukan untuk mengetahui seberapa

12 2 besar konsentrasi Al yang mampu membedakan varietas padi toleran dan peka. Metode standar yang selama ini digunakan oleh pemulia tanaman dalam pengujian toleransi terhadap keracunan Al adalah metode uji cepat dalam larutan hara Yoshida (1976). Namun pengujian ini cukup sulit dilakukan karena membutuhkan ketelitian serta pengetahuan mengenai bahan kimia yang digunakan dalam pengujian. Selain itu, penggunaan bahan kimia dalam pengujian tersebut membutuhkan biaya yang relatif lebih mahal. Oleh karena itu perlu dicari metode uji cepat yang lebih cepat pada fase perkecambahan, lebih mudah dan ekonomis, serta berkorelasi dengan metode yang selama ini telah terbukti valid dalam skrining genotipe padi gogo terhadap keracunan Al. Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan metode terbaik dalam uji cepat toleransi tanaman padi gogo terhadap keracunan alumunium pada fase perkecambahan, skrining genotipe-genotipe padi gogo yang toleran terhadap keracunan alumunium dan melihat adanya korelasi antara metode uji cepat terbaik pada fase perkecambahan dengan metode uji cepat menggunakan larutan hara pada fase bibit. Hipotesis 1. Terdapat metode uji cepat tertentu dengan konsentrasi tertentu pada fase perkecambahan yang dapat membedakan genotipe padi gogo yang toleran, agak toleran dan peka cekaman alumunium (Al) 2. Terdapat sejumlah genotipe padi yang toleran terhadap cekaman alumunium pada konsentrasi tertentu pada fase perkecambahan 3. Terdapat korelasi antara metode uji cepat terbaik pada fase perkecambahan dengan metode uji cepat menggunakan larutan hara pada fase bibit. TINJAUAN PUSTAKA Keberadaan Unsur Alumunium pada Tanah Jenis tanah dipengaruhi nilai ph, P-tersedia dan kapasitas tukar kation. Salah satu jenis tanah yang mempunyai tingkat kesuburan rendah yaitu Ultisols Buket Rata. Permasalahan tanah Ultisols Buket Rata berdasarkan hasil analisis tanah menunjukkan ph 5,09. Tanah tersebut tergolong tanah masam dengan tingkat bahan organik yang rendah. Pada tanah tersebut ketersediaan unsur fosfor (P) rendah karena difiksasi oleh alumunium (Al), besi (Fe), hidroksida, mangan (Mn) dan liat (Nurmasyitah et al., 2013). Kadar ph tanah mempengaruhi ketersediaan unsur hara dan kelarutan Al dan Fe di dalam tanah. Senyawa Al adalah komponen utama tanah-tanah mineral dan dilepaskan dari mineral tanah sebagai hidroksida (gibsit) dan Al-silikat

13 3 (feldsfar, kaolinit) ke dalam larutan tanah. Hasil pelapukan kemudian mengalami hidrolisis sehingga meningkatkan kemasaman tanah melalui proton (H + ). Senyawa Al 3+ di dalam air tidak sebagai ion bebas, tetapi dikelilingi enam molekul air membentuk Al(H 2 O) Selain hidrolisis Al 3+, hidrolisis Fe 3+ yang ada di dalam tanah juga dapat menyebabkan penurunan ph tanah (Mariana, 2013). Tanah-tanah masam memiliki tingkat kelarutan Al yang tinggi, bahkan sering menjadi kation dominan pada kompleks jerapan tanah. Jika Al menyusun lebih dari 60% kejenuhan Al, maka kemungkinan akan menimbulkan keracunan tanaman. Pada tanaman yang menderita keracunan, Al berikatan kuat dengan gugus fosfat pada asam nukleat dan inti sel. Hal ini akan mengganggu proses pembelahan sel dan menghambat aktivitas enzim fosfokinase dan ATP-ase. Senyawa Al-P pada sel-sel akar juga mengganggu serapan dan translokasi P ke bagian-bagian lain tanaman (Munawar, 2011). Respon Tanaman terhadap Keracunan Alumunium Penelitian Purnamaningsih dan Ika (2008) menunjukkan bahwa tanaman padi yang toleran terhadap keracunan Al terlihat mempunyai akar yang panjang, berwarna putih, serta banyak mempunyai anakan baru, sedangkan tanaman padi yang peka Al mempunyai akar yang pendek, sedikit, dan berwarna cokelat. Tanaman yang toleran terhadap keracunan Al akan memiliki akar yang mampu tumbuh terus dan ujung akar tidak mengalami kerusakan, dapat mengubah ph di daerah perakaran, dan mempunyai mekanisme tertentu di mana Al tidak sanggup menghambat serapan unsur Ca, Mg, dan K sehingga tanaman dapat tetap terpenuhi unsur haranya. Beberapa tanaman padi yang mengalami cekaman keracunan Al memiliki gejala visual yang khas, ditunjukkan dengan warna batang dan warna kaki berwarna hijau keunguan, daunnya mengecil dan berwarna hijau tua, serta pada pengamatan telinga dan lidah daun menunjukkan warna yang kecoklatan. Parameter vegetatif yang dipengaruhi cekaman Al adalah lama stadia vegetatif, sedangkan parameter generatif yang dipengaruhi oleh Al adalah umur berbunga. Cekaman Al pada padi tidak mempengaruhi bentuk dan warna gabah (Saragih et al., 2013). Penelitian Roslim et al. (2008) menunjukkan perlakuan cekaman pada tingkat 45 dan 60 ppm Al menyebabkan akar-akar dari varietas toleran dan peka Al menjadi tebal, kaku dan pendek. Akar lateral dari padi yang diuji baik dari varietas toleran maupun peka Al tidak berkembang dengan baik. Hal ini memperlihatkan bahwa cekaman Al yang tinggi dapat merusak sistem perakaran tanaman padi. Kerusakan itu dikarenakan pada ph di bawah 5, Al berada dalam bentuk Al 3+ yang sangat toksik bagi akar tanaman, terutama pada daerah 0,5-5 mm dari ujung akar yang meliputi zona meristem dan pemanjangan akar. Daerah ini akan mengalami penebalan dan akar tumbuh lebih pendek. Penelitian yang dilakukan oleh Hanum et al. (2007) pada tanaman kedelai menunjukkan terjadinya penurunan bobot kering akar pada keenam genotipe kedelai. Penurunan ini disebabkan tanaman mengalami keterbatasan pertumbuhan perakaran akibat keracunan Al. Pertumbuhan perakaran yang tidak sempurna menyebabkan sistem perakaran menjadi lebih dangkal dan menjadi lebih peka

14 4 terhadap kekeringan. Penelitian pada tanaman sengon menunjukkan konsentrasi Al pada tanah yang pertumbuhan pohonnya baik relatif lebih rendah dibandingkan dengan yang pertumbuhannya terhambat pada lapisan atas dan bawah. Alumunium memberi pengaruh tidak langsung terhadap pertumbuhan akar melalui pengikatan terhadap P tersedia di lapisan bawah sehingga ketersediaan P menjadi rendah (Hairiah et al., 2001). Purnamaningsih dan Ika (2008) menyatakan bahwa semakin tinggi konsentrasi Al yang digunakan pada pengujian, maka persentase regenerasi tanaman juga semakin rendah. Hal tersebut terjadi karena adanya peningkatan keracunan Al pada taraf yang lebih tinggi sehingga menyebabkan kematian pada sel/jaringan. Vigor Benih terhadap Keracunan Alumunium Benih suatu tanaman yang masih mampu menumbuhkan tanaman normal, meski kondisi lingkungan tidak optimum atau sub-optimum disebut benih memiliki vigor. Benih yang vigor akan menghasilkan tanaman di atas normal kalau ditumbuhkan pada kondisi optimum (Sadjad et al., 1999). Masing-masing kultivar ataupun individu memiliki masa hidup yang berbeda-beda (Justice dan Bass, 2002). Vigor benih dapat dipengaruhi oleh kondisi pada saat panen, perbedaan genetik dalam kemampuan beberapa galur untuk mengatasi kondisi cuaca buruk sebelum panen dan setelah benih masak (Mugnisjah dan Setiawan, 1990). Penelitian Trustinah et al. (2009) menunjukkan pada larutan ph 4 tanpa larutan Al, kacang tanah dapat berkecambah normal sebagaimana dengan ph 7. Jumlah biji yang dapat berkecambah dan pertumbuhan kecambah tidak terhambat. Pada larutan ph 4 dengan konsentrasi Al 60 ppm, pertumbuhan kecambah mulai terhambat yang ditunjukkan oleh akar yang lebih pendek, jumlah akar berkurang, epikotil lebih pendek, dan jumlah daun lebih sedikit. Akar tanaman pada fase perkecambahan kurang sensitif terhadap keracunan Al daripada pada fase bibit. Pada hari pertama perkecambahan, perlakuan Al tidak berpengaruh terhadap kemampuan benih dalam berkecambah. Perlakuan Al baru terlihat pada hari kedua perkecambahan (Tamas et al., 2004). Zhang et al. (2010) menyatakan bahwa pada konsentrasi AlCl 3 30 mmol/l perkecambahan benih gandum terhambat 51%, sedangkan panjang radikula dan koleoptil masing-masing menurun 95% dan 40%. Konsentrasi AlCl 3 60 mmol/l menghambat radikula pada keseluruhan benih, tetapi koleoptil tetap tumbuh dan dapat diamati. METODE Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Ilmu dan Teknologi Benih, Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian

15 5 Bogor dan Instalasi Rumah Kaca Kebun Percobaan Muara, Balai Besar Penelitian Tanaman Padi (BB Padi), Bogor. Waktu pelaksanaan penelitian dimulai bulan Februari sampai dengan Juni Bahan dan Alat Materi yang digunakan dalam Percobaan 1 adalah genotipe padi yang telah diketahui tingkat toleransinya terhadap cekaman Al, yaitu IR (toleran Al), Inpago 6 (agak toleran Al), dan ITA 131 (peka Al). Materi yang digunakan pada Percobaan 2, yaitu sebanyak 56 genotipe padi gogo (Tabel 1), beserta ketiga genotipe yang digunakan pada Percobaan 1 sebagai cek. Tabel 1. Kombinasi persilangan dari materi genotipe padi gogo yang digunakan pada percobaan 2 No Genotipe Kombinasi Persilangan 1 B12480D-MR Batutegi/CNA2903//IR /Cimelati 2 Inpago 9 UPLRI/IRAT15 3 B13642E-TB-71 TB4098-TB-14-3/Bardaugol 4 B11908F-TB-3-WN-1 Gajah Mungkur/Cabaca 5 B12168D-MR TB-1 Cirata/IR B12056F-TB Selegreng/Simacan 7 B12159D-MR-40-1 Limboto/IRAT13 8 B12056F-TB Selegreng/Simacan 9 B11604E-MR-2-4 IR //IRBL8/IRBL23 10 B13655E-TB-13 Jatiluhur/TB4098-TB Inpago 10 TB154E/IRAT144/IRAT B12825E-TB-2-4 BP3428-MR-1-3-KN MR-2-1/ Dendang//IR KN-UBN-1-B Inpago 5 TB177E-TB-28-D-3/B10384E-MR-1-8-3// IR ///TB177E-TB-28-D-3/B10386E- KN-36-2//BL Jatiluhur Tox 1011/Ranau 15 B13650E-TB-80-2 IRAT13/Asahan//B11912G-TB-2 16 B11592F-MR IR /BP B12165D-MR Batutegi/IRAT13 18 B11910D-MR-22-2 Gajah Mungkur/IAC B14217F-MR-1 Terong/B10580E-KN B14158E-MR-5 Jatiluhur/B10580E-KN B14158E-MR-6 Jatiluhur/B10580E-KN B14158E-MR-10 Jatiluhur/B10580E-KN B14158E-MR-11 Jatiluhur/B10580E-KN B14158E-MR-12 Jatiluhur/B10580E-KN B14158E-MR-13 Jatiluhur/B10580E-KN B14158E-MR-20 Jatiluhur/B10580E-KN Limboto Papah Aren/IR36//Dogo 28 Sigambiri Putih Varietas lokal 29 Sigambiri Merah Varietas Lokal 30 Gajah Mungkur Introduksi dari Kenya

16 6 Tabel 1. Lanjutan... No. Genotipe Kombinasi Persilangan 31 Inpago 11 UPLRI/IRAT13 32 B14086D-TB-67 TB4098-TB-14-3/B11178G-TB B13626E-TB-36 Lagos/B11629C-MR-1 34 B11495F-TB B10528B-TB /Basuketi original 35 B11186G-MR TB177E-TB-28-D-3/Cisantana//B10386E- KN-2 36 B11186G-MR TB177E-TB-28-D-3/Cisantana//B10386E- KN-2 37 B13628E-TB-54-1 Limboto/B11629C-MR-1 38 B E-WN-3-1 Bandang Sigadis/B10580E-KN B12150D-MR UPLRI-7/IR B12498F-MR IR68886/BP68*10//Selegrang///Maninjau/ Asahan 41 B12160D-MR Limboto/CNA B12165D-MR Batutegi/IRAT13 43 Situbagendit Batur/S2823-7D-8-1-A//S2823-7D-8-1-A 44 B12493C-MR Maninjau/Asahan//IRAT144/Asahan 45 B12801F-MR-44-3 Batutegi/IRAT13//Guarani/Asahan///IRAT14 4/ IR //Maninjau/Asahan 46 IR83745-B-B-33-3 Introduksi dari IRRI 47 B12417F NH124-24/IR PN TB155J-TB Way Rarem/Ketan Tuban 49 B13626E-TB-6-1 Lagos/B11629C-MR-1 50 B14086D-TB-86-2 TB4098-TB-14-3/B11178G-TB B14086D-TB-11 TB4098-TB-14-3/B11178G-TB Inpago 4 Batutegi/Cigeulis/Ciherang 53 Inpago 7 IR68886/BP68//Slegreng///Maninjau/Asahan 54 Inpago 8 Cirata/TB Situpatenggang Kartuna/TB47H-MR Batutegi B6876B-MR-10/B6128B-TB-15 Cek IR Introduksi dari IRRI Inpago 6 IRAM2165/NC1281 ITA 131 Introduksi dari Nigeria Keterangan : T: toleran, AT: agak toleran, P: peka Bahan yang digunakan pada penelitian ini, yaitu larutan Yoshida (1976), AlCl 3, buffer ph 4,00, NaOH, dan HCl untuk menyesuaikan ph larutan, serta akuades. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah gelas piala, neraca analitik, ph meter, indikator ph universal, pipet, kertas label, bak plastik berukuran 35 cm x 25 cm x 10 cm, stereofoam, kertas buram, plastik, kain kasa, masker, sarung tangan, alat tulis dan kamera. Alat pengecambah benih yang digunakan adalah germinator tipe IPB 72-1, sedangkan alat pengepres kertas yang digunakan adalah pengepres tipe IPB 75-1.

17 7 Rancangan Percobaan Penelitian ini terdiri dari dua percobaan. Percobaan 1 yaitu penentuan metode uji cepat terbaik toleransi genotipe padi gogo terhadap cekaman alumunium pada fase perkecambahan. Terdapat dua metode yang dipakai pada Percobaan 1, yaitu metode uji kertas digulung didirikan dalam plastik (UKDdp) dan uji di permukaan larutan (UPL). Masing-masing metode menggunakan rancangan percobaan Split Plot Rancangan Acak Lengkap (Split Plot RAL) yang dikombinasikan. Menurut Handayani (2005), jika ingin menggabungkan model dari masing-masing lokasi, maka akan muncul sumber keragaman baru, yaitu sumber keragaman yang terjadi karena perbedaan lokasi (pengaruh dari lokasi). Analisis ragam yang dipakai merupakan analisis ragam gabungan dengan dua metode sebagai faktor yang tersarang. Faktor konsentrasi alumunium sebagai petak utama (0 ppm, 20 ppm, 40 ppm, dan 60 ppm), dan genotipe padi gogo sebagai anak petak (toleran, agak toleran, dan peka). Perlakuan masing-masing diulang sebanyak tiga kali, sehingga masing-masing metode memiliki 36 satuan percobaan. Percobaan 2 yaitu skrining genotipe padi gogo terhadap cekaman alumunium dan evaluasi metode uji cepat terbaik. Percobaan 2 ini terdiri dari dua macam metode pengujian. Metode pertama yaitu uji cepat pada fase perkecambahan dengan menggunakan metode terbaik pada Percobaan 1. Metode kedua yaitu uji cepat dalam larutan hara Yoshida pada fase bibit. Masing-masing metode pengujian pada Percobaan 2 ini menggunakan rancangan percobaan augmented. Rancangan bersekat (augmented design) merupakan rancangan tanpa ulangan untuk sebagian besar perlakuan dalam suatu percobaan (Jambormias et al., 2013). Pengacakan hanya dilakukan pada ketiga genotipe cek yang digunakan, sedangkan 56 genotipe yang diuji tidak diulang. Satu bak berisi tujuh genotipe yang diuji dan genotipe cek ada dalam setiap bak. Untuk pengujian 56 genotipe membutuhkan delapan bak uji dan genotipe cek diulang sebanyak delapan kali, sehingga terdapat delapan blok. Prosedur Percobaan Percobaan 1. Penentuan Metode Uji Cepat Terbaik Toleransi Genotipe Padi Gogo terhadap Cekaman Alumunium pada Fase Perkecambahan Percobaan 1 dilakukan di Laboratorium Ilmu dan Teknologi Benih, Institut Pertanian Bogor. Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui metode uji cepat pada fase perkecambahan dan konsentrasi terbaik yang dapat digunakan untuk mengetahui tingkat toleransi genotipe padi terhadap keracunan Al pada fase perkecambahan. Materi yang digunakan, yaitu IR sebagai cek toleran Al, Inpago 6 sebagai cek agak toleran Al, dan ITA 131 sebagai cek peka Al. Pengujian ini dilakukan dengan memakai dua metode pengujian, yaitu uji kertas digulung dan didirikan dalam plastik (UKDdp) dan uji di permukaan larutan (UPL). Pengujian pada metode UKDdp diawali dengan pembuatan larutan akuades yang mengandung senyawa alumunium berasal dari AlCl 3 pada konsentrasi 0 ppm, 20 ppm, 40 ppm, dan 60 ppm. Pembuatan larutan tersebut

18 8 diikuti dengan pengecekan ph larutan sebelum digunakan untuk pengujian, yaitu ph 4,00 ± 0,02. Penurunan ph larutan dilakukan dengan penambahan senyawa HCl, sedangkan untuk menaikkan ph larutan ditambahkan senyawa NaOH. Perendaman dilakukan sampai kertas cukup terbasahi namun tidak kelebihan air. Kertas yang telah direndam kemudian dipres dengan pengepres tipe IPB 75-1 dengan dialasi plastik tebal agar larutan Al tidak korosif terhadap alat. Benih yang diuji diletakkan pada tiga lembar kertas yang telah dilapisi plastik, lalu digulung dan diberi label. Satu gulungan kertas dapat menampung 25 benih padi dan untuk satu satuan percobaan di UKDdp terdiri atas dua gulungan karena satu satuan percobaan terdiri atas 50 benih padi yang diamati. Total satuan percobaan pada metode UKDdp sejumlah 4 taraf konsentrasi x 3 genotipe x 3 ulangan = 36 satuan percobaan (72 gulung~1800 benih padi). Benih yang diuji ini dimasukkan ke dalam germinator tipe IPB Pengujian dengan metode uji di permukaan larutan (UPL) diawali dengan pembuatan larutan akuades+alcl 3. Masing-masing taraf konsentrasi membutuhkan larutan akuades+alcl 3 sebesar 30 liter. Sebelum dilakukan penambahan AlCl 3, ph larutan dikondisikan sampai mencapai ph 4,00 ± 0,02 dengan penambahan HCl atau NaOH. Jumlah Al (gram) yang dimasukkan ke dalam larutan disesuaikan dengan taraf konsentrasi yang diberikan pada tiap perlakuan. Pengadukan dilakukan dengan menggunakan pengaduk kayu untuk menghindari terjadinya reaksi Al dengan logam. Pengujian dengan metode uji cepat dalam larutan akuades+alcl 3 pada fase kecambah diawali dengan perendaman benih dalam air sebelum ditanam selama 2 hari dan tiap harinya dilakukan penggantian air rendaman. Setiap genotipe padi masing-masing ditanam pada bak plastik berukuran 35 cm x 25 cm x 10 cm yang telah berisi 10 liter larutan tersebut dengan masing-masing taraf Al 0 ppm, 20 ppm, 40 ppm dan 60 ppm. Benih sebanyak butir per genotipe ditanam pada bak-bak plastik tersebut dengan menggunakan pinset di antara celah-celah stereofoam yang beralaskan kain kasa. Setiap dua hari sekali dilakukan pengecekan ph larutan dan dipertahankan pada ph 4,00 ± 0,02 dengan pemberian HCl atau NaOH. Tanaman dipelihara sampai dengan hari ke-7 sesuai dengan penghitungan terakhir pada fase perkecambahan untuk melihat relatif panjang akar (RPA) sebagai dasar dari penentuan tingkat toleransi tanaman padi terhadap cekaman Al (IRRI, 2014), yaitu rata-rata panjang akar pada larutan dengan penambahan Al dibagi rata-rata panjang akar pada larutan tanpa Al (0 ppm). ISTA (1985) menyatakan verifikasi viabilitas benih dapat dilakukan dengan memperpanjang periode pengujian selama maksimum 7 hari. Percobaan 2. Skrining Genotipe Padi Gogo terhadap Cekaman Alumunium dan Evaluasi Metode Uji Cepat Terbaik Percobaan 2 terdiri atas dua macam metode pengujian. Metode pengujian pertama menggunakan metode percobaan dan konsentrasi terbaik yang ditentukan dari Percobaan 1. Genotipe padi gogo yang diuji sejumlah 56 genotipe padi gogo dan tiga genotipe cek. Prosedur pengujian dilakukan dengan mengikuti metode terbaik dari Percobaan 1. Pengujian ini dilakukan pada dua jenis konsentrasi alumunium, yaitu 0 ppm sebagai kontrol dan konsentrasi terbaik dari Percobaan 1. Pengujian yang kedua dilakukan dengan metode uji cepat dalam larutan hara pada fase bibit. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui korelasi antara metode

19 9 terbaik yang ditentukan pada Percobaan 1 dengan metode uji cepat larutan hara Yoshida (UCY) pada fase bibit yang biasa digunakan pemulia dalam skrining tanaman padi terhadap cekaman Al. Pengujian ini diawali dengan pembuatan larutan hara Yoshida (1976) yang dilakukan dengan melarutkan masing-masing unsur hara makro (N, P, K, Ca, Mg) dan unsur hara mikro (Mn, Mo, B, Zn, Cu, Fe, dan citric acid) dengan akuades. Unsur hara makro dibuat dengan melarutkan masing-masing NH 4 NO 3, NaH 2 PO 4. 2H 2 O, K 2 SO 4, CaCl 2, dan MgSO 4. 7H 2 O dengan akuades, sehingga masing-masing menjadi satu liter larutan stok unsur makro. Unsur hara mikro dibuat dengan mencampurkan MnCl 2 4.H 2 O, (NH 4 ) 6 MO 7. 4H 2 O, CuSO 4. 5H 2 O, FeCl 3. 6H 2 O, H 3 BO 3, ZnSO 4. 7H 2 O, dan citric acid, kemudian ditambah dengan 50 ml H 2 SO 4 pekat dan diencerkan dengan akuades menjadi satu liter. Komposisi lengkap untuk masing-masing unsur hara terlampir pada Lampiran 1. Setiap 5 ml larutan stok digunakan untuk 4 liter air yang dibutuhkan. Larutan diaduk merata hingga mencapai ph 4,00 ± 0,02 dengan pemberian HCl atau NaOH. Jumlah AlCl 3 (gram) yang dimasukkan ke dalam larutan disesuaikan dengan taraf konsentrasi yang diberikan pada tiap perlakuan. Pengujian dengan metode UCY pada fase bibit diawali dengan perendaman benih dalam air sebelum ditanam selama dua hari dan tiap harinya dilakukan penggantian air rendaman. Setiap genotipe padi masing-masing ditanam pada bak plastik berukuran 35 cm x 25 cm x 10 cm yang telah berisi 10 liter larutan Yoshida dan alumunium dengan taraf 0 ppm dan konsentrasi Al terbaik hasil Percobaan 1. Benih sebanyak butir per genotipe ditanam pada bak-bak plastik tersebut dengan menggunakan pinset di antara celah-celah stereofoam yang beralaskan kain kasa (Santika, 2011). Setiap dua hari sekali dilakukan pengecekan ph larutan dan dipertahankan pada ph 4,00 ± 0,02 dengan pemberian HCl atau NaOH. Tanaman dipelihara sampai dengan hari ke-7 sesuai dengan penghitungan terakhir pada fase perkecambahan padi dan diteruskan pertumbuhannya sampai hari ke-14 untuk melihat relatif panjang akar (RPA) sebagai dasar dari penentuan tingkat toleransi tanaman padi terhadap cekaman Al (IRRI, 2014), yaitu rata-rata panjang akar pada larutan Yoshida dengan penambahan Al dibagi rata-rata panjang akar pada larutan Yoshida tanpa Al (0 ppm). Data hasil pengamatan pada percobaan uji cepat dengan metode terbaik pada fase perkecambahan dianalisis korelasinya dengan parameter RPA pada 14 HST pada percobaan uji cepat dalam larutan hara Yoshida pada fase bibit. Pengamatan Percobaan Parameter yang diamati pada Percobaan 1 meliputi indeks vigor (IV), daya berkecambah (DB), potensi tumbuh maksimum (PTM), panjang akar (PA), panjang plumula (PP), relatif panjang akar (RPA), dan relatif panjang plumula (RPP). Parameter yang diamati pada Percoban 2 meliputi indeks vigor (IV), daya berkecambah (DB), potensi tumbuh maksimum (PTM), panjang akar (PA) pada 7 HST dan 10 HST, serta relatif panjang akar (RPA) pada 7 HST dan 10 HST. Pengamatan daya berkecambah (DB) dilakukan dengan menghitung jumlah kecambah normal pada 7 HST, lalu dimasukkan ke dalam rumus berikut: %. Indeks vigor (IV) dihitung dengan cara yang sama

20 10 dengan daya berkecambah, namun dilakukan hanya pada saat 5 HST. Pengamatan potensi tumbuh maksimum (PTM) dilakukan dengan cara menghitung jumlah kecambah baik normal maupun abnormal pada 7 HST. Panjang akar (PA) diukur mulai dari ujung akar sampai pangkal akar dengan satuan centimeter. Panjang plumula (PP) diukur mulai dari pangkal plumula sampai ujung plumula. Relatif panjang akar (RPA), dihitung dari rata-rata panjang akar pada larutan dengan penambahan alumunium dibagi rata-rata panjang akar pada larutan tanpa alumunium. Genotipe dikategorikan toleran keracunan alumunium jika RPA 0.71, agak toleran jika RPA , dan peka jika RPA < 0.63 (Lubis et al., 2007). Relatif panjang plumula (RPP), dihitung dari rata-rata panjang plumula pada larutan dengan penambahan alumunium dibagi rata-rata panjang plumula pada larutan tanpa alumunium. Parameter RPA pada metode UCY diamati pada hari ke-14 setelah tanam. Analisis Data Data hasil pengamatan pada percobaan 1 diolah dengan menggunakan software STAR Jika terdapat pengaruh yang nyata dalam perlakuan maka dilakukan uji nilai tengah menggunakan uji DMRT pada taraf α = 5%. Data hasil pengamatan pada percobaan 2 diolah dengan menggunakan software SAS system dengan menggunakan uji-f untuk mengetahui adanya pengaruh nyata antara genotipe yang diuji. Apabila perlakuan berpengaruh nyata terhadap genotipe maka dilakukan uji lanjut dengan menggunakan uji Beda Nyata Terkecil (BNT) pada taraf α = 5%. Analisis korelasi dihitung dengan menggunakan software MINITAB untuk melihat korelasi antara metode terbaik pada Percobaan 1 dengan metode uji cepat dalam larutan hara Yoshida. HASIL DAN PEMBAHASAN Kondisi Umum Percobaan 1 dilakukan di dua tempat yang berbeda. Metode uji kertas digulung didirikan dalam plastik (UKDdp) dilakukan dengan menggunakan germinator tipe IPB 72-1 di Laboratorium Ilmu dan Teknologi Benih, Institut Pertanian Bogor. Kendala yang terdapat pada pengujian dengan menggunakan metode UKDdp yaitu sulitnya menentukan ph larutan yang terserap dalam kertas buram. Pengecekan ph yang sulit ini menyebabkan kondisi ph larutan pada metode UKDdp kurang akurat. Plumula genotipe IR memiliki pertumbuhan yang lambat sehingga cukup mempengaruhi besarnya kecambah normal pada first count maupun final count. Metode uji di permukaan larutan (UPL) dan Percobaan 2 dilakukan di instalasi rumah kaca, Kebun Percobaan Muara, Balai Besar Penelitian Tanaman Padi Bogor (Gambar 1). Temperatur rumah kaca cukup tinggi, berkisar C dengan kelembaban yang sedang, yaitu sekitar 40-60%. Selama pengujian dilaksanakan terdapat beberapa kendala yang menyebabkan kurang optimalnya

21 11 pertumbuhan beberapa genotipe padi gogo. Benih genotipe Sigambiri Merah, Sigambiri Putih, dan IR83745-B-B-33-3 tidak tumbuh pada pengujian Percobaan 2. Tanaman padi yang masih dalam fase perkecambahan beberapa diserang oleh burung yang menyebabkan adanya data hilang pada salah satu ulangan genotipe IR Untuk mengantisipasi adanya serangan yang lebih berat, maka dipasang paranet. Selain burung, beberapa genotipe juga diserang oleh cendawan. Gambar 1. Kondisi pengujian genotipe padi terhadap cekaman Al pada metode uji di permukaan larutan (UPL) dan metode uji cepat dalam larutan Yoshida (UCY) Percobaan 1. Penentuan Metode Uji Cepat Terbaik Toleransi Genotipe Padi Gogo terhadap Cekaman Alumunium pada Fase Perkecambahan Analisis ragam yang dilakukan pada seluruh parameter menunjukkan bahwa genotipe berpengaruh sangat nyata pada semua parameter yang diamati. Parameter potensi tumbuh maksimum (PTM) tidak dipengaruhi secara nyata oleh konsentrasi dan metode yang digunakan dalam percobaan. Metode percobaan yang digunakan juga tidak memberikan pengaruh yang nyata pada besarnya relatif panjang plumula (Tabel 2). Tabel 2. Rekapitulasi hasil analisis ragam parameter yang diamati pada Percobaan 1 Parameter M K G M*K M*G K*G M*K*G Indeks vigor t ** ** ** ** ** ** ** Daya berkecambah t ** ** ** ** ** ** ** Potensi tumbuh maksimum tn tn ** tn ** tn tn Panjang akar ** ** * ** * ** ** Panjang plumula ** ** ** tn ** ** * Relatif panjang akar ** ** ** ** ** ** ** Relatif panjang plumula tn * ** tn tn tn tn Keterangan : t analisis ragam dilakukan pada data yang telah ditransformasi ke (x+0,5), *, **, tn berturut-turut: berbeda nyata, berbeda sangat nyata, tidak berbeda nyata pada taraf α = 5%, M: metode, K: konsentrasi, G: genotipe.

22 12 Interaksi antara metode dan konsentrasi memberikan pengaruh yang sangat nyata pada parameter indeks vigor, daya berkecambah, panjang akar, dan relatif panjang akar. Interaksi tersebut tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap potensi tumbuh maksimum, panjang plumula, dan relatif panjang plumula. Interaksi antara metode dengan genotipe memberikan pengaruh yang sangat nyata pada seluruh parameter yang diamati, kecuali relatif panjang plumula. Interaksi antara konsentrasi dan genotipe memberikan pengaruh yang sangat nyata pada parameter indeks vigor, daya berkecambah, panjang akar, dan relatif panjang akar, serta berpengaruh nyata pada panjang plumula. Interaksi antara ketiga faktor percobaan (metode, konsentrasi, dan genotipe) memberikan pengaruh yang sangat nyata pada parameter indeks vigor, daya berkecambah, panjang akar, dan relatif panjang akar, berpengaruh nyata pada panjang plumula, serta tidak memberikan pengaruh yang nyata pada parameter potensi tumbuh maksimum dan relatif panjang plumula. Hal ini menunjukkan bahwa parameter potensi tumbuh maksimum dan relatif panjang plumula tidak bisa dalam menentukan metode skrining yang tepat untuk Percobaan 2. Parameter yang berbeda nyata ini penting untuk diuji lanjut untuk menentukan metode skrining mana yang tepat untuk Percobaan 2. Parameter Vigor Benih dalam Penentuan Metode dan Konsentrasi Hasil uji lanjut parameter indeks vigor menunjukkan bahwa metode uji di permukaan larutan (UPL) lebih tepat digunakan sebagai metode skrining pada Percobaan 2 (Tabel 3). Metode uji kertas digulung didirikan dalam plastik (UKDdp) dengan kadar konsentrasi Al yang berbeda belum dapat membedakan sensitivitas genotipe cek terhadap cekaman Al. Pada metode UPL dengan konsentrasi Al 20 ppm, nilai indeks vigor dari IR lebih tinggi dibandingkan ITA 131, tetapi tidak berbeda nyata dengan Inpago 6 yang merupakan genotipe agak toleran Al. Pada metode UPL dengan konsentrasi Al 40 ppm dan 60 ppm, genotipe Inpago 6 berubah menjadi peka Al karena memiliki nilai yang nyata lebih rendah dibandingkan IR dan tidak berbeda nyata dengan ITA 131. Berdasarkan parameter indeks vigor, metode skrining terbaik adalah metode UPL dengan konsentrasi Al 20 ppm. Hasil pengamatan pada metode UKDdp menunjukkan bahwa daya berkecambah ketiga genotipe padi gogo pada berbagai tingkatan konsentrasi Al tidak jauh berbeda dengan daya kecambah pada kontrol (0 ppm). Pengujian daya berkecambah genotipe padi gogo pada metode UPL menunjukkan penurunan yang nyata seiring dengan meningkatnya konsentrasi Al. Pada metode UPL dengan konsentrasi Al 20 ppm, genotipe IR memiliki nilai daya berkecambah yang nyata lebih tinggi dibandingkan genotipe ITA 131, tetapi tidak berbeda nyata dengan genotipe Inpago 6. Pada metode UPL dengan konsentrasi Al 40 ppm dan 60 ppm, genotipe Inpago 6 nyata lebih rendah daripada genotipe IR dan tidak berbeda nyata dengan genotipe ITA 131. Berdasarkan parameter daya berkecambah, metode skrining terbaik adalah metode UPL dengan konsentrasi Al 20 ppm.

23 13 Tabel 3. Rata-rata indeks vigor (%) dan daya berkecambah (%) tiga genotipe cek padi gogo terhadap cekaman keracunan Al pada metode dan konsentrasi Al berbeda Perlakuan Konsentrasi Al 0 ppm 20 ppm 40 ppm 60 ppm Indeks vigor (%) UKDdp IR ,00b 52,00a 34,67a 24,00b Inpago 6 65,33a 76,00a 69,33a 58,67a ITA ,67ab 61,33a 50,67ab 54,67a UPL IR ,00b 26,67a 28,00a 5,33a Inpago 6 92,00a 17,33a 0,00b 0,00b ITA ,33b 6,67b 0,00b 0,00b Daya berkecambah (%) UKDdp IR ,00ab 73,33a 66,67b 80,00a Inpago 6 89,33a 88,00a 88,00a 88,00a ITA ,33b 70,67a 72,00ab 73,33a UPL IR ,00a 32,00a 32,00a 10,67a Inpago 6 96,00a 28,00a 2,67b 0,00b ITA ,00a 6,67b 0,00b 0,00b Keterangan : Uji lanjut dilakukan pada data yang telah ditransformasi ke (x+0,5), angka yang diikuti huruf berbeda pada kolom yang sama berbeda nyata berdasarkan hasil Duncan s multiple range test (DMRT) pada taraf α = 5%, UKDdp: uji kertas digulung didirikan dalam plastik, UPL: uji di permukaan larutan. Metode UKDdp pada Percobaan 1 memakai kertas buram yang memiliki kemampuan menyerap air hingga 28,1 g per unit media. Air di dalam substrat tidak akan berkurang secara signifikan melalui evaporasi pada metode UKDdp. Sifat fisik susbtrat kertas ini antara lain mampu mempertahankan air dan kecepatan penyerapan air kapilernya tinggi meskipun berfluktuasi (Suwarno dan Hapsari, 2008). Penelitian yang dilakukan oleh Tamas et al. (2004) menunjukkan bahwa perkecambahan benih barley pada dua lapis kertas filter yang lembab membutuhkan konsentrasi Al yang lebih tinggi untuk mendapatkan respon yang hampir sama dengan kondisi di larutan hara. Hal ini diduga dikarenakan tingginya ikatan antara serat selulosa pada kertas filter dengan senyawa Al. Parameter Panjang Akar dan Relatif Panjang Akar Rata-rata panjang akar tiga genotipe padi gogo pada metode uji kertas digulung didirikan dalam plastik (UKDdp) tidak jauh berbeda antara penambahan Al dengan tanpa Al (Tabel 4). Pada metode uji di permukaan larutan (UPL) dengan konsentrasi Al 20 ppm genotipe IR memiliki panjang akar yang nyata lebih tinggi dibandingkan genotipe lainnya. Panjang akar ketiga genotipe

24 14 tidak menunjukkan perbedaan yang nyata pada metode UPL dengan konsentrasi 40 ppm dan 60 ppm. Berdasarkan parameter indeks vigor, daya berkecambah, dan panjang akar, metode skrining yang akan digunakan pada Percobaan 2 adalah metode UPL dengan konsentrasi 20 ppm. Tabel 4. Rata-rata panjang akar (cm) dan relatif panjang akar tiga genotipe cek padi gogo terhadap cekaman keracunan Al pada metode dan konsentrasi Al berbeda Perlakuan Konsentrasi Al 0 ppm 20 ppm 40 ppm 60 ppm Panjang akar (cm) UKDdp IR ,18b 10,90a 11,55a 11,39a Inpago 6 10,57b 10,82a 9,63b 11,13ab ITA ,34a 10,29a 11,84a 10,04b UPL IR ,39a 2,54a 0,99a 0,67a Inpago 6 3,57a 0,55b 0,42a 0,29a ITA 131 2,89a 0,59b 0,35a 0,32a Relatif panjang akar UKDdp IR ,08a 1,14a 1,12a Inpago 6-1,02ab 0,91b 1,05a ITA 131-0,83b 0,96a 0,81b UPL IR ,77a 0,29a 0,20a Inpago 6-0,15b 0,12b 0,08a ITA 131-0,21b 0,12b 0,11a Keterangan : Angka yang diikuti huruf berbeda pada kolom yang sama berbeda nyata berdasarkan hasil Duncan s multiple range test (DMRT) pada taraf α = 5%, UKDdp: uji kertas digulung didirikan dalam plastik, UPL: uji di permukaan larutan. Metode pengujian UKDdp menunjukkan relatif panjang akar yang berbeda nyata (Tabel 4). Pada metode UKDdp menunjukkan bahwa relatif panjang akar genotipe IR pada konsentrasi 20 ppm, 40 ppm, dan 60 ppm, nyata lebih tinggi dibandingkan genotipe cek peka ITA 131. Namun nilai relatif panjang akar genotipe IR lebih dari 1,00 yang mengindikasikan bahwa panjang akar perlakuan cekaman Al lebih panjang dibandingkan panjang akar kontrol (0 ppm). Pada metode UPL konsentrasi Al 20 ppm dan 40 ppm, relatif panjang akar genotipe IR nyata lebih tinggi dibandingkan genotipe lainnya. Berdasarkan parameter relatif panjang akar, metode UPL dengan konsentrasi Al 20 ppm merupakan metode yang tepat untuk dijadikan metode skrining pada Percobaan 2.

25 15 A1 A2 B1 B2 A1 : UKDdp konsentrasi Al 20 ppm A2 : UKDdp konsentrasi Al 0 ppm B1 : UPL konsentrasi Al 20 ppm B2 : UPL konsentrasi Al 0 ppm Gambar 2. Kondisi kecambah tiga genotipe padi gogo pada perlakuan kontrol (0 ppm) dan cekaman keracunan Al 20 ppm dengan metode uji kertas digulung didirikan dalam plastik (UKDdp) serta uji di permukaan larutan (UPL) pada 7 HST Rata-rata panjang akar tiga genotipe padi gogo pada metode uji kertas digulung didirikan dalam plastik (UKDdp) tidak jauh berbeda antara penambahan Al dengan tanpa Al (Tabel 4). Pada metode uji di permukaan larutan (UPL), panjang akar cenderung lebih pendek dibandingkan panjang akar pada metode UKDdp. Pada metode UPL dengan konsentrasi Al 20 ppm, genotipe Inpago 6 dan ITA 131 sebagai genotipe cek agak toleran dan peka Al, memiliki akar yang sangat pendek. Genotipe IR pada metode UPL dengan konsentrasi Al 20 ppm, memiliki akar yang relatif lebih panjang dibandingkan genotipe lainnya (Gambar 2). Parameter panjang plumula dan relatif panjang plumula Panjang plumula ketiga genotipe yang digunakan tidak berbeda jauh antara genotipe yang tercekam keracunan Al 20 ppm dengan perlakuan kontrol (0 ppm). Panjang plumula ini diduga tidak mencerminkan sensitivitas genotipe padi gogo terhadap cekaman Al (Gambar 2). Rata-rata panjang plumula genotipe

26 16 Inpago 6 nyata lebih tinggi dibandingkan genotipe lainnya pada semua metode dan konsentrasi. Genotipe IR memiliki rata-rata panjang plumula yang tidak berbeda nyata dengan genotipe ITA 131 pada metode uji di permukaan larutan (UPL). Pada metode uji kertas digulung didirikan dalam plastik (UKDdp) dengan konsentrasi 40 ppm dan 60 ppm, rata-rata panjang plumula genotipe IR nyata lebih rendah dibandingkan genotipe ITA 131 yang peka Al (Tabel 5). Berdasarkan Tabel 5, panjang plumula pada cekaman Al tidak menunjukkan penurunan yang nyata dibandingkan tanpa Al sebagai kontrol. Hal tersebut menunjukkan bahwa besarnya panjang plumula lebih ditentukan oleh genetik dari masing-masing genotipe. Hasil tersebut didukung dengan relatif panjang plumula (RPP) yang tidak berbeda nyata pada interaksi antara metode, konsentrasi, dan genotipe (Tabel 2). Tabel 5. Rata-rata panjang plumula (cm) tiga genotipe cek padi gogo terhadap cekaman keracunan Al pada metode dan konsentrasi Al berbeda Perlakuan Konsentrasi Al 0 ppm 20 ppm 40 ppm 60 ppm UKDdp IR ,39b 5,36b 4,99c 4,97c Inpago 6 8,92a 9,39a 7,53a 7,88a ITA 131 6,53b 5,99b 6,48b 6,48b UPL IR ,34b 4,03b 3,72b 3,92b Inpago 6 6,39a 5,12a 4,59a 4,79a ITA 131 4,83b 4,20b 3,66b 3,53b Keterangan : Angka yang diikuti huruf berbeda pada kolom yang sama berbeda nyata berdasarkan hasil Duncan s multiple range test (DMRT) pada taraf α = 5%, UKDdp : uji kertas digulung didirikan dalam plastik, UPL : uji cepat dalam larutan akuades. Tanaman yang toleran Al umumnya memiliki jumlah Al di tajuk yang hampir sama dengan tanaman peka Al, tetapi jumlah Al di bagian akar lebih rendah dibandingkan tanaman peka Al (Rout et al., 2001). Keberadaan Al baik di akar maupun tajuk meningkat dengan jumlah akumulasi Al di akar lebih tinggi daripada di tajuk jika terjadi penurunan ph (Meriga et al., 2010). Penelitian Wirnas et al. (2002) menunjukkan bahwa cekaman Al tidak mempengaruhi tinggi tanaman padi umur 45 hari. Cekaman Al juga tidak berpengaruh pada jumlah anakan umur 45 hari, tetapi mengakibatkan pengurangan jumlah anakan produktif dan jumlah anakan total.

27 17 Percobaan 2. Skrining Genotipe Padi Gogo terhadap Cekaman Alumunium dan Evaluasi Metode Uji Cepat Terbaik Vigor genotipe padi gogo pada kondisi cekaman Al 20 ppm Tabel 6 menunjukkan bahwa parameter indeks vigor dan daya berkecambah dari 56 genotipe padi gogo beserta tiga genotipe cek berbeda sangat nyata baik pada metode uji di permukaan larutan (UPL) maupun pada metode uji cepat dalam larutan hara Yoshida (UCY). Rata-rata indeks vigor dan daya berkecambah seluruh genotipe pada metode UPL cenderung lebih rendah dibandingkan metode UCY, dengan koefisien keragaman (KK) yang cukup tinggi yaitu 41,66% dan 26.35%. Tingginya nilai KK ini mengindikasikan sangat beragamnya indeks vigor dan daya berkecambah pada metode UPL. Potensi tumbuh maksimum pada metode UPL tidak berbeda nyata antar genotipe yang diuji (Tabel 6). Berdasarkan hal tersebut, maka parameter potensi tumbuh maksimum kurang tepat jika digunakan dalam skrining genotipe padi gogo terhadap cekaman alumunium. Rout et al. (2001) menyatakan bahwa alumunium tidak berpengaruh terhadap perkecambahan benih tetapi berpengaruh pada pembentukan akar baru dan pengisian biji. Penghambatan pertumbuhan ini dapat dideteksi 2-4 hari setelah perkecambahan benih. Hal tersebut menunjukkan bahwa alumunium tidak berpengaruh pada daya hidup benih tetapi lebih berpengaruh pada mutu kecambah benih yang menentukan kecambah tersebut normal atau abnormal. Tabel 6. Rekapitulasi hasil analisis ragam vigor genotipe padi gogo terhadap cekaman Al (20 ppm) pada uji di permukaan larutan (UPL) dan uji cepat larutan hara Yoshida (UCY) Parameter Rataan KK (%) UPL Indeks vigor t 9,40 ** 41,66 Daya berkecambah t 21,05 ** 26,35 Potensi tumbuh maksimum 82,37 tn 22,82 UCY Indeks vigor 51,10 ** 25,81 Daya berkecambah 65,02 ** 20,24 Potensi tumbuh maksimum 76,86 ** 15,74 Keterangan : t Analisis ragam dilakukan pada data yang telah ditransformasi ke (x+0,5), **,tn berturut-turut: berbeda sangat nyata dan tidak berbeda nyata pada taraf α = 5%, KK : Koefisien keragaman, UPL: uji di permukaan larutan, UCY: uji cepat larutan hara Yoshida. Berdasarkan Gambar 3, genotipe yang toleran terhadap keracunan Al memiliki panjang akar yang lebih panjang dibandingkan genotipe peka keracunan Al. Akar pada genotipe peka keracunan Al mengalami penghambatan yang serius pada konsentrasi Al 20 ppm dengan metode uji di permukaan larutan (UPL). Panjang akar pada konsentrasi Al 0 ppm dengan metode UPL, tidak berbeda nyata baik pada genotipe toleran maupun genotipe peka keracunan Al.

28 18 A1 A2 A1 A2 B1 B2 B1 : genotipe toleran pada konsentrasi Al 0 ppm : genotipe toleran pada konsentrasi Al 20 ppm : genotipe peka pada konsentrasi Al 0 ppm : genotipe peka pada konsentrasi Al 20 ppm B2 Gambar 3. Genotipe padi gogo tercekam Al dengan metode uji di permukaan larutan (UPL) pada 7 HST Kemampuan tanaman untuk dapat beradaptasi pada kondisi cekaman Al, sangat tergantung dari kemampuan genotipe tersebut untuk memproduksi asam organik dalam jumlah cukup untuk mengeleminir pengaruh toksisitas dari cekaman Al tersebut. Galur padi gogo toleran alumunium mampu mengakumulasikan dan mensekresikan asam organik (total asam organik) yang lebih tinggi daripada padi gogo peka alumunium. Asam organik dapat berikatan dengan Al sekaligus bisa melepaskan fosfor (P) yang terikat Al. Produksi asam organik selain berperan dalam mengkelat Al, juga berfungsi untuk meningkatkan ph (Swasti dan Rozen, 2007). Keberadaan unsur hara inilah yang diduga menjadi penyebab lebih rendahnya indeks vigor dan daya berkecambah genotipe padi gogo pada metode UPL dibandingkan dengan metode UCY. Pada metode UCY tanaman masih dapat melakukan proses metabolisme meskipun dalam keadaan minimum karena ketersediaan hara dan mekanisme toleransi masih mendukung adanya penyerapan hara. Berbeda dengan metode UPL yang tidak memiliki komponen unsur hara yang dibutuhkan untuk proses metabolisme, sehingga pertumbuhan lebih terhambat dan tanaman lebih peka terhadap cekaman Al.