HASIL. memindahkan kecambah ke larutan hara tanpa Al.

Transkripsi

1 2 memindahkan kecambah ke larutan hara tanpa Al. Analisis Root re-growth (RRG) Pengukuran Root Regrowth (RRG) dilakukan dengan cara mengukur panjang akar pada saat akhir perlakuan cekaman Al dan pada saat akhir masa pemulihan. Nilai RRG merupakan selisih antara panjang akar pada akhir masa pemulihan dan panjang akar pada akhir perlakuan Al (Miftahudin et al 2005). Untuk keperluan penapisan, ditentukan batas nilai RRG yang digunakan untuk membedakan tanaman toleran dan sensitif Al. Jika tanaman memilki RRG < 2.5 cm maka tanaman tersebut termasuk sensitif Al, kalau tidak maka tanaman termasuk toleran Al dan tidak digunakan untuk percobaan selanjutnya. Penanaman Padi Kecambah yang terseleksi kemudian ditumbuhkan pada media kultur hara tanpa Al sampai berumur 20 hari, selanjutnya dipindahkan pada pot penanaman yang telah berisi media tanam berupa 8 kg tanah latosol Cikabayan yang sebelumnya telah ditambah pupuk kandang dan dilumpurkan. Pemeliharaan tanaman dilakukan sesuai prosedur budidaya tanaman padi, meliputi penyiraman, penyiangan, pemupukan, dan penyemprotan dengan insektisida dan fungisida bila ada serangan hama atau penyakit. Karakter Vegetatif dan Reproduktif Karakter vegetatif meliputi pengamatan tinggi tanaman, jumlah daun, jumlah ruas, panjang ruas, dan jumlah anakan. Karakter reproduktif meliputi pengamatan anakan produktif, umur berbunga, panjang malai, panjang daun bendera, umur panen, jumlah biji total per malai, prosentase biji isi, jumlah biji isi per rumpun, bobot biji isi, dan bobot seribu butir. Analisis Data Analisis data dilakukan dengan NTSYSpc versi 2.1 dan pembandingan nilai tiap peubah dengan melakukan uji kemiripan (Sokal & Sneath 1963) berdasarkan nilai korelasi antar peubah dari tiap peubah yang diamati antara tanaman mutan dan kontrol. HASIL Penapisan mutan padi generasi M2 Hasil penapisan terhadap 36 nomor M2 berdasarkan nilai RRG pada 15 ppm Al diperoleh 13 nomor yang memiliki nilai RRG rata-rata < 2.5 cm (Tabel 1). Tabel 1 Jumlah biji yang ditapis, prosentase mutan dan nilai rata-rata RRG mutan M2 No Nomor kelompok mutan Biji yang diuji Mutan (%) Ratarata RRG (cm) Nomor memiliki rata-rata RRG terkecil yaitu 0.6 cm dengan prosentase mutan 94.7 % (Tabel 1). Hal ini menunjukkan nomor padi tersebut berpotensi sebagai sumber mutan sensitif Al yang stabil. Hasil penapisan juga menunjukkan beberapa nomor padi yang sebelumnya tergolong sensitif Al masih memiliki bersifat toleran Al, sebagai indikasi bahwa mutan sensitif pada generasi tersebut belum stabil. Morfologi akar kecambah mutan padi sensitif Al Pada kondisi tercekam Al, morfologi akar utama padi mutan sensitif Al terlihat pendek dan menebal, serta menyerupai akar padi IR64 (Gambar 1). Akar utama dari tanaman mutan setelah masa pemulihan tidak mengalami pertumbuhan. Hal ini menunjukkan rusaknya sistem perakaran pada tanaman mutan. RRG hanya diukur akar utamanya tanpa melihat perkembangan akar lateralnya, karena pertumbuhan akar lateral tidak stabil.

2 3 Bentuk strip ini hanya terdapat pada dua anakan saja, dan tidak terdapat pada tanaman mutan lainnya. Tanaman mutan nomor memiliki tinggi tanaman 141 cm dan jumlah anakan sebanyak 25. Selain itu ukuran bijinya juga kecil dibandingkan dengan biji mutan lainnya. akan tetapi tanaman mutan ini hanya menghasilkan biji hampa. Strip Gambar 1 Morfologi akar padi Hawara Bunar kontrol toleran Al (A), Kontrol sensitif IR64 (B), mutan sensitif Hawara Bunar (C,D,E) setelah masa pemulihan (tanpa Al). Keragaan Fenotip Tanaman Mutan M2 Tanaman mutan sensitif Al yang ditanam di tanah netral memiliki karakter vegetatif dan reproduktif yang bervariasi (Tabel 2). Tabel 2 Kisaran rata-rata karakter vegetatif dan reproduktif tanaman mutan M2 No Kisaran nilai Karakter vegetatif pada generasi dan reproduktif M2 1 Tinggi tanaman(cm) Jumlah daun Jumlah ruas Jumlah anakan Anakan produktif Umur berbunga (HST) Panjang malai (cm) Panjang daun bendera (cm) Umur panen (HST) Jumlah biji total per malai Prosentase biji isi per malai (%) Jumlah biji per rumpun Bobot biji isi per malai (g) Bobot seribu butir (g) Morfologi daun tanaman mutan nomor memiliki strip putih kekuningan di sepanjang pertulangan daun (Gambar 2). Gambar 2 Morfologi daun tanaman mutan nomor Berdasarkan uji kemiripan terhadap karakter vegetatif dan reproduktif tanaman mutan dengan kontrol, diperoleh 3 nomor mutan yang relatif mirip dengan kontrol yaitu nomor , , dan (Tabel 3). Selanjutnya analisis difokuskan pada 3 nomor mutan tersebut. Tabel 3 Nilai uji kemiripan (Sneath & Sokal 1973) tanaman mutan M2 Nomor mutan Nilai kemiripan Karakter Vegetatif Tinggi tanaman Tinggi tanaman mutan nomr dan tidak berbeda jauh dengan kontrol (Gambar 4). Mutan nomor lebih tinggi dibandingkan mutan lainnya dan kontrol. Saat memasuki minggu ke 12-13, pertumbuhan tinggi tanaman mutan dan kontrol mengalami fase stasioner (Gambar 3). Jumlah daun Jumlah daun ketiga nomor mutan mirip dengan kontrol. Mutan nomor memiliki jumlah daun lebih banyak dibandingkan mutan lainnya dan kontrol (Tabel 4).

3 4 Tinggi tanaman (cm) minggu ke setelah tanam Gambar 3 Kurva pertumbuhan tinggi tanaman mutan padi Hawara Bunar sensitif Al per 2 minggu , , , kontrol HB. Tabel 4 Komponen vegetatif mutan M2 sensitif Al Nomor Komponen vegetatif mutan JD JR JA kontrol JD= Jumlah daun per anakan, JR= jumlah ruas per anakan, JA= Jumlah anakan Tabel 5 Panjang ruas mutan M2 sensitif Al Nomor mutan Panjang ruas ke (cm) kontrol Karakter Reproduktif Anakan produktif dan umur berbunga Anakan produktif tanaman mutan memiliki jumlah yang sama dengan kontrol. Umur berbunga tanaman mutan tidak berbeda jauh dengan kontrol (Tabel 6), namun mutan nomor memiliki umur berbunga yang lebih cepat dari pada dua mutan lainnya dan kontrol. A B Gambar 4 Tinggi tanaman mutan padi sensitif Al (A) dan kontrol (B). Jumlah dan panjang ruas Tanaman mutan memiliki jumlah ruas yang mirip dengan kontrol (Tabel 4). Jumlah ruas pada tiga nomor mutan memiliki jumlah yang sama. Ruas pertama tanaman mutan lebih panjang dibandingkan ruas lainya (Tabel 5). Jumlah anakan Jumlah anakan tanaman mutan lebih banyak dibandingkan dengan kontrol. Tanaman mutan nomor memiliki jumlah anakan yang tidak berbeda jauh dengan kontrol (Tabel 4). Panjang malai dan daun bendera Panjang malai dan daun bendera tanaman mutan bervariasi. Panjang malai dan daun bendera ketiga nomor mutan lebih pendek dibandingkan kontrol, akan tetapi Panjang malai dan daun bendera mutan nomor paling pendek. Tanaman mutan memiliki panjang malai dan daun bendera yang tidak berbeda jauh dengan kontrol (Tabel 6). Umur panen Umur panen tanaman mutan nomor mirip dengan kontrol (Tabel 6), tetapi mutan nomor memiliki umur panen lebih cepat dibandingkan mutan lainnya dan kontrol. Jumlah biji total per malai Jumlah biji total per malai tanaman mutan tidak berbeda jauh dengan kontrol (Tabel 7). Mutan nomor memiliki jumlah biji total per malai mirip dengan kontrol. Tanaman mutan nomor memiliki jumlah biji per malai paling tinggi dibandingkan kontrol dan dua mutan lainnya.

4 5 Tabel 6 Komponen reproduktif mutan M2 sensitif Al Nomor Komponen reproduktif mutan AP UB PM PDB UP kontrol AP= anakan produktif, UB= umur berbunga (HST), PM= panjang malai (cm), PDB= panjang daun bendera (cm), UP= umur panen (HST). Prosentase biji isi per malai Tanaman mutan nomor memilki prosentase biji isi paling tinggi dibandingkan kontrol dan dua mutan lainnya (Tabel 7), sedangkan prosentase biji isi tanaman mutan nomor tidak berbeda jauh dengan kontrol. Jumlah biji per rumpun Karakter jumlah biji per rumpun tanaman mutan tidak berbeda jauh dengan kontrol. Tanaman mutan nomor memiliki jumlah biji per rumpun yang mirip dengan kontrol (Tabel 7), sedangkan mutan nomor memiliki jumlah biji per rumpun lebih besar dibandingkan kontrol dan dua mutan lainnya. Bobot biji isi per malai dan biji seribu butir Tanaman mutan nomor mirip dengan kontrol pada karakter bobot biji isi per malai dan bobot biji seribu butir (Tabel 7). Kakrakter bobot biji isi per malai dan bobot biji seribu butir per malai mutan nomor dan lebih rendah dari kontrol. Tabel 7 Komponen hasil mutan M2 sensitif Al Komponen hasil Nomor mutan JB PB JB BB BS T I R I B kontrol JBT= jumlah biji total per malai, PBI= Prosentase biji isi per malai (%), JBR= jumlah biji per rumpun, BBI= bobot biji isi per malai (g), BSB= bobot seribu butir (g). Kestabilan Mutan pada Generasi M3 berdasarkan RRG Dari 28 tanaman mutan M2 yang ditapis, diperoleh 12 nomor mutan sensitif Al. sebanyak 10 nomor mutan M2 sensitif Al yang stabil pada generasi M3 dengan menunjukkan prosentase mutan sensitif Al paling tinggi yaitu 100% (Tabel 8). Hasil penapisan juga menunjukkan mutan generasi M2 nomor merupakan mutan berpotensi, karena memiliki generasi M3 yang paling banyak berkarakter sensitif Al yang stabil. Selain itu, tanaman mutan generasi M3 yang berpotensi untuk diteliti lebih lanjut yaitu mutan nomor dan Tabel 8 Jumlah biji yang ditapis, prosentase mutan, dan nilai rata-rata RRG mutan M3 No Populasi Σ biji yang diuji Σ mutan Mutan (%) Rata-rata RRG (cm) RRG Min (cm) RRG Max (cm)

5 6 PEMBAHASAN Tanaman padi mutan sensitif Al diseleksi dengan karakter RRG, vegetatif dan reproduktif. Nomor mutan yang ditapis merupakan generasi hasil seleksi M1 dengan metode RRG dan ternyata tidak semua galur menunjukkan sifat sensitif Al. Bahkan beberapa nomor masih menunjukkan sifat toleran Al dengan nilai RRG > 2.5 cm. Hal ini sesuai dengan harapan karena menurut Harsatni & Ishak (1999), tanaman mutan akan konsisten pada generasi ke-4 dan ke-5. Hanya satu nomor kelompok mutan yang menunjukkan kestabilan karakter sensitif Al yaitu nomor Mutasi pada tanaman mutan sensitif Al ditunjukkan dengan hilangnya kemampuan akar untuk tumbuh setelah mendapat cekaman Al. Gen pengontrol sifat toleran Al tanaman padi HB bermutasi menjadi sensitif terhadap Al. Mutasi atau perubahan struktur gen dapat diketahui dengan membandingkan tipe mutan dan tipe liarnya (tetua). Perbedaan morfologi akar mutan dan tetua terlihat jelas pada seleksi RRG. Mutan merupakan Individu yang memperlihatkan perubahan sifat (fenotip) yang berbeda dari karakter tetuanya (Jusuf 2001). Pertumbuhan akar utama padi mutan sensitif Al terhambat dan tidak mengalami pemanjangan setelah masa pemulihan 48 jam. Terjadinya penghambatan pertumbuhan akar juga terdapat pada akar padi IR64. Fenomena ini tidak terjadi pada akar padi HB yang akarnya mampu tumbuh dan berkembang setelah masa pemulihan. Menurut Zhang et al (1999), tanaman yang sensitif terhadap Al dapat diketahui dari perkembangan akar setelah mendapat perlakuan cekaman Al. Pembentukan akar tanaman sensitif Al disebabkan terhambatnya pemanjangan sel-sel pada ujung akar. Menurut Matsumoto (1991) Al berikatan dengan DNA pada ujung akar sehingga dapat menghambat pembelahan sel. Akumulasi Al yang tinggi pada inti sel tudung akar yang menghambat pertumbuhan akar merupakan akibat dari kerusakan sel tudung akar (Matsumoto 1991). Karakter vegetatif dan reproduktif tanaman mutan M2 sangat beragam. Bahkan beberapa tanaman M2 memiliki hasil reproduktif lebih baik dari pada tanaman kontrol. Hal ini disebabkan adanya mutasi yang berbeda terjadi pada setiap tanaman mutan sehingga menimbulkan karakter yang berbeda. Keragaman ditunjukkan pada 2 nomor tanaman mutan yaitu nomor dan Tanaman mutan nomor mengalami perubahan pada morfologi daun, sedangkan nomor menyerupai perawakan IR64. Mutasi tidak dapat diprediksi, demikian juga ketidakstabilan sifat-sifat genetik pada generasi berikutnya. Menurut Wulan (2007) Induksi mutasi menyebabkan keragaman tanaman meningkat. Tanaman mutan padi sensitif Al yang diharapkan adalah tanaman yang memiliki karakter vegetatif dan reproduktif yang mirip dengan tipe liarnya. Berdasarkan banyaknya karakter yang mirip dengan kontrol, diperoleh 3 nomor tanaman mutan yaitu , , dan Akan tetapi, letak kemiripan karakter ketiga tanaman mutan tersebut dengan kontrol berbeda-beda. Lubis et al (1995) mengklasifikasikan tanaman padi menjadi 3, yaitu pendek (< 110 cm), sedang ( cm), dan tinggi (> 125 cm). Mengacu pada klasifikasi tersebut, maka tinggi tanaman mutan tergolong tanaman padi yang tinggi. Tinggi tanaman mutan hampir mencapai 2 meter. Menurut Herawati et al (2009) tinggi tanaman dan anakan produktif merupakan karakter agronomi penting dan dapat dijadikan identitas penting suatu genotip. Mutan nomor memiliki laju pertumbuhan dan fase stasioner tinggi tanaman yang lebih cepat dibandingkan mutan lainnya. Kestabilan tinggi tanaman mutan terjadi pada minggu ke 12-13, karena pada waktu itu sudah dimulai proses pengisian biji. Akan tetapi, saat memasuki fase pengisian bulir, tanaman padi mutan lebih mudah rebah. Jumlah daun dan ruas tanaman mutan tidak berbeda jauh dengan kontrol. Daun merupakan organ penting untuk fotosintesis. Semakin banyak daun, kemampuan untuk menghasilkan fotosintat semakin besar sehingga pembentukan organ-organ vegetatif tanaman akan lebih baik (Sahila 2006). Tanaman mutan memiliki jumlah ruas yang sama, karena tinggi tanaman mutan mirip. Panjang ruas tanaman mutan dari ruas pertama ke 5 semakin kecil. Hal ini sesuai dengan pernyataan Sahila (1995) bahwa ruas yang terpanjang adalah ruas teratas dan panjangnya semakin menurun sampai ruas yang terbawah dekat permukaan tanah. Jumlah anakan tanaman mutan lebih banyak dibandingkan kontrol. Tanaman mutan nomor memiliki jumlah anakan yang lebih banyak dibandingkan mutan lainnya karena kemungkinan adanya korelasi dengan jumlah daun. Menurut Vergara (1985), jumlah anakan dipengaruhi oleh faktor genetik dan ketersediaan air yang cukup.

6 7 Karakter reproduktif meliputi jumlah anakan produktif, umur bunga, panjang malai, panjang daun bendera, dan umur panen. Jumlah anakan tanaman mutan tergolong banyak, namun anakan yang berproduktif hanya 3 anakan. Hal ini menunjukkan banyaknya jumlah anakan tidak berpengaruh terhadap jumlah anakan produktif. Tanaman mutan mulai berbunga saat berumur HST. Umur berbunga ini termasuk umur yang cukup dalam. Percobaan di rumah kaca memiliki pengaruh terhadap umur bunga karena pada umumnya tanaman akan berumur lebih pendek bila ditanam di lahan terbuka (Herawati et al 2009). Umur berbunga tanaman mutan nomor lebih cepat dibandingkan mutan lainnya karena kemungkinan lebih dulu memasuki fase stasioner tinggi tanaman. Malai tanaman mutan termasuk kategori malai panjang karena > 30 cm. Hal ini berdasarkan data dari Deptan (1983) yang mengklasifikasikan panjang malai menjadi 3, yaitu malai pendek (<20 cm), sedang (20-30 cm) dan malai panjang (>30 cm). Malai tanaman mutan yang panjang belum tentu memiliki daun bendera yang panjang juga. Hal ini terlihat dari tanaman mutan nomor dan Mutan nomor memiliki malai yang lebih panjang daripada mutan nomor , tetapi panjang daun benderanya lebih pendek. Umur panen tanaman mutan berkisar HST dan tergolong umur yang cukup panjang. Umur panen tanaman mutan nomor lebih cepat dibandingkan mutan lainnya karena lebih dulu waktu berbunganya. Komponen hasil meliputi jumlah biji total per malai, prosentase biji isi per malai, jumlah biji per rumpun, bobot biji isi per malai, dan bobot biji seribu butir. Jumlah biji total per malai antara tanaman mutan dan mirip karena memiliki panjang malai yang mirip. Jumlah biji total yang tinggi kemungkinan disebabkan malai yang panjang. Menurut Grist (1975), bahwa panjang malai merupakan karakter yang diasosiasikan dengan produksi. Jumlah biji total yang tinggi tidak diimbangi dengan biji yang terisi. Hal ini terlihat dari prosentase biji isi tanaman mutan yang bervariasi. Tanaman mutan nomor tergolong sedang dengan prosentase biji isi yaitu 74%. Padahal jumlah biji total per malai tanaman mutan nomor lebih sedikit dibandingkan dua mutan lainnya. Hal ini menunjukkan semakin sedikit jumlah biji total per malai tanaman mutan semakin tinggi prosentase biji isinya. Selain itu, prosentase biji isi tanaman mutan yang kecil juga disebabkan adanya pengaruh hama kutu. Hama ini menyebabkan malai menjadi hitam tertutup serabut seperti jamur sehingga malai terisi sebagian atau hampa. Jumlah biji per rumpun tanaman mutan nomor lebih tinggi dibandingkan dua mutan lainnya, karena memiliki jumlah biji total per malai yang lebih baik. Bobot biji isi antara tanaman mutan nomor dan sama, tetapi bobot biji seribu butir mutan nomor lebih tinggi dibandingkan Hal ini menunjukkan ukuran biji mutan nomor lebih besar dibandingkan Tanaman mutan yang diharapkan adalah tanaman padi kultivar HB sensitif Al yang memiliki kemiripan karakter vegetatif dan reproduktif seperti tetuanya. Berdasarkan seleksi RRG M3 terdapat dua nomor mutan yang diharapkan yaitu dan Tanaman mutan tersebut diharapkan menjadi bahan dasar untuk mempelajari gen-gen yang terlibat dalam mekanisme toleransi tanaman terhadap Al, sehingga dapat merakit kultivar baru ke sasaran yang tepat. SIMPULAN Tanaman mutan M2 nomor kelompok mutan berpotensi sensitif Al berdasarkan karakter RRG. Akar tanaman mutan padi HB sensitif Al tidak mampu berkembang setelah masa pemulihan dan menyerupai akar IR64. Karakter vegetatif dan reproduktif tanaman mutan M2 memiliki keragaman variasi yang tinggi. Tanaman mutan M2 yang diharapkan adalah mutan nomor dan SARAN Perlu adanya pengujian karakter fisiologi, biokimia, molekular terhadap tanaman mutan yang berpotensi untuk mendapatkan isoline gen toleran Al yang tepat. DAFTAR PUSTAKA Delhaize E, Ryan PR Aluminum toxicity and tolerance plants. J Plant Physiol 107: Deptan [Departemen Pertanian] Pedoman bercocok tanam padi, palawija, dan sayur-sayuran. Jakarta: Departemen Pertanian. Harsanti L, Ishak Evaluasi sifat Agronomis galur mutan padi Arias