METODE PENGUSANGAN CEPAT TERKONTROL UNTUK MENGIDENTIFIKASI SECARA DINI GENOTIPE PADI GOGO (Oryza sativa L.) TOLERAN KEKERINGAN VIVI ARYATI

Transkripsi

1 METODE PENGUSANGAN CEPAT TERKONTROL UNTUK MENGIDENTIFIKASI SECARA DINI GENOTIPE PADI GOGO (Oryza sativa L.) TOLERAN KEKERINGAN VIVI ARYATI SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011

2 PERNYATAAN MENGENAI TUGAS AKHIR DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tugas akhir Metode Pengusangan Cepat Terkontrol Untuk Mengidentifikasi Secara Dini Genotipe Padi Gogo (Oryza sativa L.) Toleran Kekeringan adalah 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 tugas akhir ini. Bogor, Juni 2011 Vivi Aryati A

3 RINGKASAN VIVI ARYATI. Metode Pengusangan Cepat Terkontrol Untuk Mengidentifikasi Secara Dini Genotipe Padi Gogo (Oryza sativa L.) Toleran Kekeringan. Di bawah bimbingan ENDANG MURNIATI dan MARYATI SARI. Permasalahan konversi lahan sawah menjadi lahan non pertanian saat ini mendorong kita untuk lebih mengoptimalkan pemanfaatan lahan kering yang ada. Indonesia memiliki potensi lahan kering yang sesuai untuk pertanian seluas juta ha (52%) dari total luas 148 juta ha. Pengembangan varietas padi gogo toleran kekeringan diperlukan guna mendukung pemanfaatan lahan kering. Seleksi galur padi gogo toleran kekeringan yang dilakukan di lapangan sangat sulit, membutuhkan biaya yang lebih mahal dan waktu yang lebih lama. Identifikasi suatu genotipe tanaman yang toleran terhadap kondisi lapang yang suboptimum dapat dilakukan secara dini melalui uji vigor benih yang selama ini telah banyak dilakukan dengan cara simulasi cekaman kekeringan menggunakan larutan Polyethylene glycol (PEG). Penggunaan PEG memiliki kelemahan antara lain harga PEG yang relatif mahal dan sering terjadinya serangan cendawan pada saat benih dikecambahkan, sehingga diperlukan alternatif lain yang mampu mengatasi masalah tersebut dengan cara yang sederhana dan waktu yang relatif singkat. Pengusangan cepat terkontrol (PCT) merupakan metode analisis vigor benih yang dapat dijadikan sebagai alternatif. Metode ini mulai dikembangkan dan telah banyak digunakan untuk mengevaluasi kualitas benih yang berukuran relatif kecil seperti cabai, ketimun, kembang kol, padi dan benih kecil lainnya. Di samping itu, metode ini juga dapat digunakan untuk mengidentifikasi secara dini genotipe padi yang toleran terhadap salinitas. Penelitian ini bertujuan untuk: 1) menentukan level tekanan osmotik larutan PEG (BM 6000) yang digunakan terkait dengan cekaman kekeringan; 2) menentukan kondisi kadar air benih dan lama penderaan yang dapat digunakan pada metode PCT; dan 3) menentukan tingkat korelasi viabilitas PCT (V PCT ) dengan vigor kekuatan tumbuh terhadap kekeringan (V KT Kekeringan ) yang disimulasikan dengan PEG. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Ilmu dan Teknologi Benih IPB mulai bulan Oktober 2010 hingga Januari Penelitian dirancang dalam tiga percobaan yaitu: 1) pengaruh varietas dan tekanan osmotik PEG 6000 terhadap vigor kekeringan yang menggunakan rancangan kelompok lengkap teracak (RKLT) dua faktor yakni enam varietas padi gogo (Inpago 4, Inpago 5, Inpago 6, Batutegi, Towuti dan IR20) dan empat level tekanan osmotik PEG 6000 (0, -2, -4 dan -6 bar), masing-masing perlakuan diulang sebanyak tiga kali; 2) pengaruh varietas dan kondisi PCT (kadar air benih dan lama penderaan) terhadap viabilitas menggunakan RKLT dua faktor yakni enam varietas padi gogo dan kondisi PCT (kadar air dan lama penderaan) sebagai berikut: P 1 (20%/24 jam), P 2 (20%/48 jam), P 3 (20%/72 jam), P 4 (22%/24 jam), P 5 (22%/48 jam), P 6 (22%/72 jam), P 7 (24%/24 jam), P 8 (24%/48 jam), P 9 (24%/72 jam), P 10 (26%/24 jam), P 11 (26%/48 jam) dan P 12 (26%/72 jam), dengan tiga ulangan dan 3) uji korelasi antara berbagai variabel percobaan 1 pada tekanan osmotik PEG 6000 terpilih (-2 bar) dengan V PCT hasil

4 percobaan 2. Pengamatan dilakukan terhadap beberapa variabel yaitu daya berkecambah (DB), kecepatan tumbuh (K CT ), indeks vigor (IV) dan panjang akar (PA) yang diukur mulai dari ujung akar hingga pangkal akar dengan satuan centimeter pada pengamatan hari ketujuh terhadap kecambah normal. Hasil percobaan pertama yang menggunakan larutan PEG 6000 sebagai simulasi cekaman kekeringan dengan empat level tekanan osmotik yaitu 0, -2, -4 dan -6 bar menunjukkan bahwa penggunaan PEG 6000 bertekanan osmotik -2 bar merupakan level yang tepat untuk mengidentifikasi toleransi benih padi gogo terhadap cekaman kekeringan. Hal ini karena pada level tekanan osmotik tersebut terlihat perbedaan respon yang diberikan masing-masing varietas sehingga dapat dibedakan antara yang toleran dan tidak toleran, terutama pada variabel K CT. Berdasarkan hal tersebut pula dapat dikelompokkan bahwa varietas Inpago 5, IR20 dan Batutegi merupakan varietas yang toleran terhadap kekeringan, sedangkan varietas Inpago 4, Inpago 6 dan Towuti tergolong dalam varietas yang tidak toleran. Pada percobaan 2 dihasilkan bahwa tingkat kadar air dan lama penderaan yang sesuai untuk metode PCT pada benih padi gogo adalah 20% dan 48 jam. Penentuan kondisi kadar air benih dan lama penderaan yang sesuai untuk metode PCT umumnya didasarkan pada efektivitas dan efisiensi waktu dalam pelaksanaan. Dasar lain yang digunakan untuk menentukan kondisi PCT pada penelitian adalah kecenderungan penurunan nilai-nilai yang mengindikasikan tingkat vigor benih dari berbagai variabel yang diamati. Kondisi PCT dengan kadar air 20% dan lama penderaan 48 jam menunjukkan bahwa pada beberapa variabel pengamatan seperti K CT dan IV telah terjadi penurunan vigor benih secara nyata, sehingga dapat dibedakan varietas yang memiliki vigor yang tinggi dan rendah. Hasil dari percobaan 2 menunjukkan bahwa varietas Inpago 5, IR20 dan Batutegi memiliki V PCT yang lebih tinggi dibandingkan dengan varietas Inpago 4, Inpago 6 dan Towuti. Analisis korelasi dan regresi antara hasil percobaan 1 dan 2 menunjukkan bahwa terdapat hubungan yang erat antara V PCT pada kadar air 20% dan lama penderaan 48 jam dengan semua variabel pada tekanan osmotik PEG bar (DB, K CT, IV dan PA) dengan nilai koefisien korelasi masing-masing 0.70, 0.63, 0.53 dan 0.67 serta nilai koefisien determinasi masing-masing 49.5, 39.5, 28.1 dan 44.7%. Hubungan yang erat antar variabel pada tekanan osmotik PEG bar dengan V PCT mengindikasikan bahwa perlakuan PCT dengan kadar air 20% dan lama penderaan 48 jam serta suhu 45 o C dapat digunakan untuk mengidentifikasi secara dini tingkat toleransi genotipe padi gogo terhadap cekaman kekeringan setara dengan tekanan osmotik -2 bar, sehingga metode PCT dapat dijadikan sebagai alternatif selain penggunaan larutan PEG dalam simulasi cekaman kekeringan pada benih padi gogo, mengingat harga PEG yang relatif mahal. Kata kunci: padi gogo, toleran kekeringan, pengusangan cepat terkontrol, identifikasi dini, PEG 6000

5 Hak cipta milik IPB, Tahun 2011 Hak cipta dilindungi Undang-Undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruhnya karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar bagi Institut Pertanian Bogor. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh hasil karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB

6 METODE PENGUSANGAN CEPAT TERKONTROL UNTUK MENGIDENTIFIKASI SECARA DINI GENOTIPE PADI GOGO (Oryza sativa L.) TOLERAN KEKERINGAN VIVI ARYATI Tugas Akhir sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Profesional pada Program Studi Magister Profesional Perbenihan SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011

7 Penguji Luar Komisi pada Ujian Tugas Akhir: Dr. Ir. Faiza C. Suwarno, MS

8 Judul Tugas Akhir : Metode Pengusangan Cepat Terkontrol Untuk Mengidentifikasi Secara Dini Genotipe Padi Gogo (Oryza sativa L.) Toleran Kekeringan Nama NRP : Vivi Aryati : A Disetujui Komisi Pembimbing Dr. Ir. Endang Murniati, MS Ketua Maryati Sari, SP, MSi Anggota Diketahui Ketua Program Studi Magister Profesional Perbenihan Dekan Sekolah Pascasarjana Prof. Dr. Ir. Satriyas Ilyas, MS Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr Tanggal Ujian: 7 Juni 2011 Tanggal Lulus:

9 PRAKATA Alhamdulillah, ucapan syukur kehadirat Allah SWT karena atas berkat rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan karya ilmiah ini. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan adalah metode pengusangan cepat terkontrol dengan judul Metode Pengusangan Cepat Terkontrol Untuk Mengidentifikasi Secara Dini Genotipe Padi Gogo (Oryza sativa L.) Toleran Kekeringan. Penulisan tugas akhir ini dilakukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Profesional pada Program Magister Profesional Perbenihan, Sekolah Pascasarjana IPB. Ucapan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya penulis sampaikan kepada: 1. Dr. Ir. Endang Murniati, MS sebagai ketua komisi pembimbing dan Maryati Sari, SP., MSi sebagai anggota komisi pembimbing, yang telah memberikan arahan dan bimbingan dalam penulisan tugas akhir ini; 2. Dr. Ir. Faiza C. Suwarno, MS selaku penguji luar komisi pada ujian tugas akhir, yang telah memberikan masukan yang bermanfaat bagi penyempurnaan tugas akhir ini; 3. Orang tua tercinta Alm. H. Zakwan Hars dan Hj. Zuraida Hanafiah, Kakanda tercinta Muhammad Ferizal, SE dan Niza Ivanda, SE, serta suami tercinta Ponco Rahmadani dan anak-anak tercinta Siti Nazla Raihana dan Aisyah Luthfiyah atas doa, nasehat, dukungan dan dorongan serta pengertian yang diberikan kepada penulis selama menempuh studi; 4. Teman-teman Seed Family Angkatan I Program Magister Profesional Perbenihan atas kebersamaan dan semangat yang telah diberikan; 5. Badan Litbang Pertanian yang telah memberikan beasiswa kepada penulis dalam menempuh pendidikan progam magister di IPB, serta 6. Semua semua pihak yang telah membantu namun tidak dapat disebutkan satu per satu dalam karya ilmiah ini, semoga Allah SWT memberikan balasan yang setimpal. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat. Bogor, Juni 2011 Vivi Aryati

10 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di kota Kuala Simpang, Aceh Tamiang pada tanggal 22 Oktober 1974 dari pasangan Bapak H. Zakwan Hars (Alm.) dan Hj. Zuraida Hanafiah. Penulis merupakan anak ketiga dari tiga bersaudara. Pendidikan SD ( ) dan SMP ( ) penulis tempuh di desa Bundar, Aceh Tamiang. Pada tahun 1993 penulis lulus dari SMAN 39 Jakarta dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB dan penulis memilih Program Studi Teknologi Industri Pertanian. Penulis bekerja sebagai staf peneliti pada BPTP Sumatera Utara yang merupakan salah satu unit kerja Badan Litbang Pertanian. Pada tahun 2009 penulis mendapat kesempatan untuk melanjutkan pendidikan program magister pada Program Studi Magister Profesional Perbenihan, Sekolah Pascasarjana IPB. Beasiswa pendidikan pascasarjana diperoleh dari Badan Litbang Pertanian, Kementerian Pertanian Republik Indonesia.

11 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL... vi DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR LAMPIRAN... viii PENDAHULUAN... 1 Latar Belakang... 3 Tujuan Penelitian... 3 Hipotesis Penelitian... 3 Manfaat Penelitian... 4 TINJAUAN PUSTAKA... 5 Botani Tanaman Padi... 5 Syarat Tumbuh Tanaman Padi Gogo... 5 Vigor Benih dan Identifikasi Dini... 6 Peranan Air Bagi Perkecambahan... 7 Toleransi Kekeringan... 8 Uji Toleransi Terhadap Kekeringan pada Padi... 9 Metode Pengusangan Cepat Terkontrol (PCT) METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian Bahan Penelitian Metode Penelitian Pelaksanaan Penelitian Pengamatan HASIL DAN PEMBAHASAN Kondisi Umum Pengaruh Varietas dan Tekanan Osmotik PEG 6000 terhadap Vigor Kekeringan Pengaruh Varietas dan Kondisi PCT (Kadar Air Benih dan Lama Penderaan) terhadap Viabilitas Korelasi antara Berbagai Variabel Percobaan 1 pada Tekanan Osmotik PEG bar dengan V PCT Hasil Percobaan SIMPULAN DAN SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 48

12 DAFTAR TABEL Halaman 1 Rekapitulasi hasil analisis ragam pengaruh varietas dan tekanan osmotik PEG 6000 terhadap variabel yang diamati Pengaruh interaksi varietas dan tekanan osmotik PEG 6000 terhadap beberapa variabel vigor kekeringan Pengaruh faktor tunggal varietas dan tekanan osmotik PEG 6000 terhadap panjang akar Rekapitulasi hasil analisis ragam pengaruh varietas dan kondisi PCT (kadar air dan lama penderaan) terhadap variabel yang diamati Pengaruh interaksi varietas dan kondisi PCT (kadar air benih dan lama penderaan terhadap daya berkecambah (%) Pengaruh interaksi varietas dan kondisi PCT (kadar air benih dan lama penderaan terhadap kecepatan tumbuh (%/etmal) Pengaruh interaksi varietas dan kondisi PCT (kadar air benih dan lama penderaan terhadap indeks vigor (%) Pengaruh interaksi varietas dan kondisi PCT (kadar air benih dan lama penderaan terhadap panjang akar (cm) Persamaan regresi, koefisien korelasi (r) dan koefisien determinasi (R 2 ) antara variabel pada tekanan osmotik PEG bar dengan V PCT... 36

13 DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Proses kemunduran benih pada metode pengusangan cepat terkontrol Hubungan antara variabel DB pada tekanan osmotik PEG bar dengan V PCT Hubungan antara variabel K CT pada tekanan osmotik PEG bar dengan V PCT Hubungan antara variabel IV pada tekanan osmotik PEG bar dengan V PCT Hubungan antara variabel PA pada tekanan osmotik PEG bar dengan V PCT... 39

14 DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Deskripsi varietas padi Inpago Deskripsi varietas padi Inpago Deskripsi varietas padi Inpago Deskripsi varietas padi Batutegi Deskripsi varietas padi Towuti Deskripsi varietas padi IR Gambaran kondisi viabilitas dan kadar air awal benih serta tanggal panen Kondisi kadar air benih selama pengusangan cepat terkontrol Analisis ragam pengaruh varietas dan tekanan osmotik PEG 6000 terhadap daya berkecambah Analisis ragam pengaruh varietas dan tekanan osmotik PEG 6000 terhadap kecepatan tumbuh Analisis ragam pengaruh varietas dan tekanan osmotik PEG 6000 terhadap indeks vigor Analisis ragam pengaruh varietas dan tekanan osmotik PEG 6000 terhadap panjang akar Analisis ragam pengaruh varietas dan kondisi PCT (kadar air benih dan lama penderaan) terhadap daya berkecambah Analisis ragam pengaruh varietas dan kondisi PCT (kadar air benih dan lama penderaan) terhadap kecepatan tumbuh Analisis ragam pengaruh varietas dan kondisi PCT (kadar air benih dan lama penderaan) terhadap indeks vigor Analisis ragam pengaruh varietas dan kondisi PCT (kadar air benih dan lama penderaan) terhadap panjang akar Persamaan regresi, koefisien korelasi (r) dan koefisien determinasi (R 2 ) antara variabel DB pada tekanan osmotik PEG bar dengan V PCT Persamaan regresi, koefisien korelasi (r) dan koefisien determinasi (R 2 ) antara variabel K CT pada tekanan osmotik PEG bar dengan V PCT Persamaan regresi, koefisien korelasi (r) dan koefisien determinasi (R 2 ) antara variabel IV pada tekanan osmotik PEG bar dengan V PCT Persamaan regresi, koefisien korelasi (r) dan koefisien determinasi (R 2 ) antara variabel PA pada tekanan osmotik PEG bar dengan V PCT... 59

15 PENDAHULUAN Latar Belakang Permasalahan konversi lahan sawah menjadi lahan non pertanian saat ini makin sulit dikendalikan, sehingga diperlukan upaya lain untuk meningkatkan produksi bahan pangan nasional demi ketahanan pangan, salah satunya adalah dengan mengoptimalkan pemanfaatan lahan kering. Indonesia memiliki daratan sekitar juta ha terdiri atas 148 juta ha lahan kering (78%) dan juta ha lahan basah (22%). Lahan kering yang sesuai untuk lahan pertanian mencapai sekitar juta ha (52%) dari total luas 148 juta ha (Abdurachman et al. 2008). Hal ini menunjukkan bahwa lahan kering memiliki potensi besar untuk pemantapan pertanian khususnya penyediaan pangan. Menurut Idjudin & Marwanto (2008), lahan kering juga merupakan salah satu sumberdaya yang mempunyai potensi besar untuk pemantapan swasembada pangan maupun untuk pembangunan pertanian lainnya seperti hortikultura, perkebunan dan peternakan. Kebutuhan pangan selama ini ditunjang oleh padi sawah, yang dalam produksinya membutuhkan karakteristik lahan dengan tingkat kesuburan cukup tinggi. Karakteristik budidaya padi sawah yang demikian membatasi peluang peningkatan produksi beras melalui perluasan areal sawah karena sempitnya lahan cadangan yang sesuai untuk dijadikan sawah dan makin ketatnya persaingan penggunaan air dengan industri, pertambangan, rumah tangga, dan lainnya (Abdurachman et al. 2008). Pengembangan varietas padi gogo toleran kekeringan sangat diperlukan untuk mendukung peningkatan produksi padi nasional tersebut. Kontribusi padi gogo terhadap produksi padi nasional masih relatif rendah, sehingga pengembangannya masih terus diupayakan. Produktivitas padi gogo pada tahun 2009 sebesar 2.96 ton/ha, jauh lebih rendah dibandingkan dengan produktivitas padi sawah yang mencapai 5.18 ton/ha (KEMENTAN 2010). Serangkaian program pemuliaan yang cukup panjang dibutuhkan untuk menghasilkan varietas padi gogo yang diinginkan. Seleksi galur toleran kekeringan yang dilakukan di lapangan sangat sulit, membutuhkan biaya yang lebih mahal dan waktu yang lebih lama (Lestari & Mariska 2006).

16 2 Penelitian mengenai uji toleransi terhadap kekeringan pada padi telah banyak dilakukan, namun umumnya dilakukan pada fase pertanaman di lapangan dan di rumah kaca yang membutuhkan waktu yang panjang dan biaya yang relatif mahal serta tempat yang lebih luas. Suardi (1988) mempelajari toleransi tanaman padi terhadap kekeringan, dengan mengamati gejala pertumbuhan yang tidak normal, daya cabut, dan menggulungnya daun. Suardi (2002) menguji daya tembus akar tanaman padi karena sifat perakaran menjadi salah satu penentu toleransi tanaman terhadap kekeringan. Satria (2009) melakukan pengujian toleransi kekeringan padi gogo pada stadia awal pertumbuhan di rumah kaca dengan metode pengujian menggunakan media kompos dengan penyiraman tiga hari sekali yang merupakan metode paling efektif untuk menyeleksi genotipe padi gogo yang toleran kekeringan. Identifikasi suatu genotipe tanaman yang toleran terhadap kondisi lapangan yang suboptimum dapat dilakukan secara dini melalui uji vigor benih. Menurut Sadjad (1993), untuk mengetahui kemampuan benih tumbuh normal pada kondisi lapangan yang suboptimum dapat dilakukan melalui deteksi vigor benih. Sadjad et al. (1999) menambahkan bahwa vigor benih dapat diketahui dengan melakukan simulasi. Simulasi didasarkan pada cekaman yang mungkin terjadi. Cekaman alami (kekeringan) diejawantahkan dalam bentuk instrumen cekaman buatan. Semakin dini suatu metode dapat mengindikasikan vigor benih dengan akurat, semakin dikehendaki sebagai informasi awal mengenai keunggulan suatu tanaman. Identifikasi dini toleransi kekeringan pada benih padi gogo selama ini dilakukan dengan menggunakan larutan PEG (Polyethylene glycol). Lestari & Mariska (2006) mengidentifikasi beberapa varietas padi toleran kekeringan menggunakan PEG untuk mendapatkan nomor-nomor harapan padi yang diduga toleran kekeringan pada somaklon yang berasal dari varietas Gajahmungkur, Towuti dan IR64 hasil radiasi dan seleksi in vitro. Walaupun metode ini tergolong sederhana dan singkat, namun memiliki kelemahan antara lain harga PEG yang relatif mahal dan sering terjadinya serangan cendawan pada saat benih dikecambahkan, sehingga diperlukan alternatif lain yang mampu mengatasi masalah tersebut dengan cara yang sederhana dan waktu yang relatif singkat.

17 3 Salah satu model simulasi yang telah dikembangkan dan dapat digunakan untuk identifikasi dini adalah metode pengusangan cepat terkontrol (PCT) atau Controlled Deterioration (CD). Metode ini merupakan metode untuk analisis vigor benih dan telah banyak digunakan untuk mengevaluasi kualitas benih yang berukuran relatif kecil seperti cabai, ketimun, kembang kol, padi dan benih kecil lainnya. Metode ini telah divalidasi oleh ISTA untuk benih Brassica di samping metode uji vigor Accelerated Ageing Test (AAT) dan Conductivity Test (ISTA 2010). Hasil penelitian Alam et al. (2005) telah membuktikan bahwa metode PCT dapat digunakan untuk mengidentifikasi secara dini genotipe padi yang toleran terhadap salinitas. Identifikasi dini beberapa genotipe padi yang toleran terhadap kekeringan dengan metode PCT perlu dipelajari karena sangat diperlukan dalam rangka mengembangkan tanaman padi gogo dan mengembangkan metode identifikasi yang mudah dan sederhana serta diharapkan dapat mendorong kemajuan pertanian terutama bidang perbenihan di Indonesia. Tujuan 1. Menentukan level tekanan osmotik larutan PEG (BM 6000) yang digunakan terkait dengan cekaman kekeringan. 2. Menentukan kondisi kadar air benih dan lama penderaan yang dapat digunakan pada metode PCT. 3. Menentukan tingkat korelasi viabilitas PCT (V PCT ) dengan beberapa variabel vigor kekuatan tumbuh terhadap kekeringan (V Kekeringan KT ) yang disimulasikan dengan PEG. Hipotesis 1. Terdapat level tekanan osmotik PEG (BM 6000) yang tepat untuk mengidentifikasi toleransi benih padi gogo terhadap cekaman kekeringan. 2. Terdapat kondisi kadar air dan lama penderaan yang efektif untuk metode PCT. 3. Terdapat korelasi antara V PCT dengan V KT hasil pengujian dengan PEG.

18 4 Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai efektivitas metode PCT dalam mengidentifikasi secara dini toleransi beberapa genotipe padi gogo terhadap kekeringan. Hasil penelitian ini juga diharapkan dapat memberikan kontribusi bagi pengembangan metode uji vigor sehingga dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan terutama yang terkait dengan analisis kualitas benih. Hasil penelitian ini diharapkan pula dapat memberikan rekomendasi bagi pemulia tanaman dalam menyeleksi hasil perakitan suatu varietas baru khususnya padi gogo.

19 5 TINJAUAN PUSTAKA Botani Tanaman Padi Tanaman padi merupakan tanaman semusim, termasuk golongan rumputrumputan. Padi berasal dari genus Oryza, famili Graminae, ada 25 spesies, dua diantaranya Oryza sativa L. dan Oryza glaberrima Steud. Sementara itu subspesies Oryza sativa L., dua diantaranya adalah indica dan sinica atau japonica (Matsuo & Hoshikawa 1993). Padi memiliki bagian vegetatif seperti akar, batang, anakan, dan daun. Akar terdiri dari akar tunggang, akar serabut atau adventif, dan akar tajuk. Tanaman padi mempunyai batang yang beruas-ruas. Panjang batang tergantung pada jenis dan kondisi lingkungan tumbuh (Matsuo & Hoshikawa 1993). Padi jenis unggul saat ini biasanya memiliki batang yang pendek, sedangkan tanaman lokal atau yang tumbuh di rawa dapat tumbuh lebih panjang (Haryadi 2006). Anakan tumbuh pada dasar batang, pembentukan anakan terjadi secara bersusun. Anakan primer adalah anakan yang tumbuh pada kedua ketiak daun pada batang utama, sedangkan anakan sekunder adalah anakan yang tumbuh pada ketiak anakan primer dan seterusnya dan biasanya bertambah kecil (Manurung & Ismunadji 1988). Bagian generatif tanaman padi terdiri dari malai dan buah padi. Malai adalah sekumpulan bunga padi (spikelet) yang keluar dari buku paling atas. Pada malai terdapat cabang-cabang bunga, jumlah cabang mempengaruhi besar rendemen tanaman padi suatu varietas. Bunga padi merupakan bunga telanjang dan menyerbuk sendiri yang mempunyai satu bakal buah, enam buah benang sari, serta dua tangkai putik. Buah padi merupakan benih ortodoks yang ditutupi oleh palea dan lemma (Manurung & Ismunadji 1988). Syarat Tumbuh Tanaman Padi Gogo Padi gogo adalah padi yang dibudidayakan pada lahan kering. Selama pertumbuhan, semua kebutuhan air sepenuhnya tergantung dari curah hujan. Curah hujan yang dibutuhkan untuk pertumbuhan padi gogo, yaitu curah hujan lebih dari 200 mm selama 3 bulan berturut-turut (De Datta 1981). Namun

20 6 demikian, walaupun jumlah curah hujan dalam satu bulan mencapai 200 mm, tetapi jika distribusi curah hujan per bulan dalam satu priode kurang dari 10 hari maka pertumbuhan padi gogo akan mengalami gangguan akibat kekurangan air (De Datta & Vergara 1975; De Datta 1981). Pertumbuhan padi gogo sangat dipengaruhi oleh lingkungan tumbuhnya. Selain ketersediaan air, faktor lingkungan lain seperti ketinggian suatu daerah dan intensitas cahaya matahari juga mempengaruhi pertumbuhan tanaman padi gogo. Tanaman padi gogo dapat tumbuh pada ketinggian m dpl, akan tetapi tidak semua tanaman padi gogo dapat tumbuh pada dataran tinggi. Intensitas cahaya minimum yang dibutuhkan untuk pertumbuhan padi gogo sebesar 265 cal/cm 2 /hari. Intensitas cahaya kurang dari intensitas cahaya minimum akan menghambat pertumbuhan tanaman padi gogo tersebut (Las & Muladi 1986). Vigor Benih dan Identifikasi Dini Vigor benih dapat didefinisikan sebagai kemampuan benih untuk tumbuh normal pada kondisi yang tidak optimum atau suboptimum. Benih yang vigor akan menghasilkan tanaman di atas normal jika ditumbuhkan pada kondisi optimum. Karena kondisi alam/lapangan tidak selalu optimum, maka benih yang vigor sangat diharapkan. Benih vigor yang mampu menumbuhkan tanaman normal pada kondisi suboptimum dikatakan memiliki Vigor Kekuatan Tumbuh (V KT ) (Sadjad et al. 1999). Menurut Copeland & McDonald (2001) terdapat tiga faktor yang mempengaruhi vigor benih, yaitu: 1) faktor genetik benih meliputi tingkat kekerasan benih, vigor tanaman induk, daya tahan terhadap kerusakan mekanik, dan komposisi kimia benih; 2) faktor lingkungan selama perkembangan benih yang meliputi kelembaban dan kesuburan tanah serta pemanenan benih; dan 3) faktor lingkungan penyimpanan yang mencakup waktu penyimpanan, lingkungan penyimpanan (suhu, kelembaban, dan persediaan oksigen), dan jenis benih yang disimpan. Menurut Sadjad et al. (1999) kekuatan tumbuh benih di lapangan selain ditentukan oleh faktor benihnya juga ditentukan oleh faktor dari luar benih, misalnya oleh penyakit, kesuburan lahan, kondisi kurang suplai air ataupun kelebihan air.

21 7 Deteksi vigor benih untuk menghadapi cekaman eksternal (lingkungan) di lapangan dapat diupayakan melalui simulasi pada metode uji laboratorium yang spesifik bagi masing-masing cekaman. Beberapa contoh simulasi yang dapat dilakukan adalah menggunakan media yang dilembabkan dengan larutan garam NaCl untuk simulasi cekaman salinitas tinggi, menggunakan media yang bertekanan osmotik tinggi untuk mensimulasi cekaman kekeringan dengan menggunakan larutan PEG sebagai pelembab medianya, serta memberi cendawan penyakit pada media tumbuh benih untuk menguji ketahanan terhadap penyakit (Sadjad 1993). Semakin dini suatu metode dapat mengindikasikan vigor benih dengan akurat, semakin dikehendaki sebagai informasi awal mengenai keunggulan suatu tanaman (Sadjad et al. 1999). Peranan Air Bagi Perkecambahan Perkecambahan dapat didefinisikan sebagai kembalinya aktivitas embrionik baik anabolik maupun katabolik termasuk respirasi, sintesis protein dan mobilisasi cadangan makanan setelah proses penyerapan air (Desai et al. 1997). Air memiliki peran yang sangat penting dalam proses perkecambahan benih. Peranan air dalam perkecambahan antara lain: melunakkan kulit benih terjadinya perkembangan embrio dan endosperma, memberikan fasilitas untuk masuknya oksigen ke dalam benih, mengencerkan sitoplasma sehingga dapat mengaktifkan fungsinya dan sebagai alat transportasi larutan makanan dari endosperma ke titik tumbuh pada perkembangan embrio (Takahashi 1995). Penyerapan air oleh benih merupakan tahapan pertama dari proses perkecambahan yang berlangsung hingga munculnya radikula. Faktor penting yang mempengaruhi penyerapan air oleh benih adalah sifat kulit pelindungnya dan jumlah air yang tersedia pada media di sekitarnya. Kebutuhan air oleh benih bagi proses perkecambahan bervariasi tergantung kepada jenis benih. Tingkat penyerapan air juga dipengaruhi oleh suhu, suhu yang tinggi menyebabkan peningkatan kecepatan penyerapan air oleh benih (Sutopo 2002).

22 8 Toleransi Kekeringan Turner (1979) menyatakan bahwa toleransi tanaman terhadap cekaman kekeringan dapat melalui beberapa mekanisme, yaitu: (1) melepaskan diri dari cekaman kekeringan (drought escape) yaitu tanaman menyelesaikan siklus hidupnya sebelum mengalami stres berat, dengan berbunga lebih awal atau daun menggulung, (2) bertahan terhadap kekeringan dengan tetap mempertahankan potensi air yang tinggi dalam jaringan atau yang biasa dikenal sebagai mekanisme menghindar dari kekeringan (drought avoidance), dan (3) bertahan terhadap kekeringan dengan potensi air jaringan yang rendah. Tanaman memiliki mekanisme yang berbeda dalam beradaptasi pada kondisi cekaman kekeringan. Respon tanaman terhadap kekeringan tergantung sifat dasar tanaman dan dapat digolongkan sebagai tanggap fisiologi (penutupan stomata), aklimatisasi (peningkatan potensial osmotik, perubahan elastisitas dinding sel, perubahan morfologi) dan adaptasi (alokasi biomassa, modifikasi anatomi spesifik, mekanisme fisiologi yang lebih rumit) terhadap kekeringan (Pugnaire et al. 1999) Pertumbuhan dan produksi padi gogo dipengaruhi oleh stres air (kekeringan). Kekeringan memberikan pengaruh yang beragam pada fase vegetatif (perkecambahan, dan pembentukan anakan) maupun generatif. Pengaruh cekaman kekeringan pada stadia perkecambahan adalah menurunnya perkecambahan benih padi gogo (Gupta & O toole 1986). Salah satu diantara ciri varietas toleran kekeringan adalah perakaran yang mampu menyerap air tanah dalam kondisi cekaman kekeringan. Hasil penelitian Fauzi (1997) juga menunjukkan bahwa tolok ukur panjang plumula, berat kering kecambah, berat kering akar dan berat kering plumula dapat digunakan untuk mengindikasi sifat toleran terhadap kekeringan. Kecambah padi yang toleran kekeringan akan memiliki akar yang panjang dan memiliki berat kering akar lebih besar dari kecambah yang tidak toleran, begitu juga panjang plumula dan berat kering plumulanya akan lebih besar dari kecambah yang tidak toleran.

23 9 Uji Toleransi terhadap Kekeringan pada Padi Penelitian mengenai uji toleransi terhadap kekeringan pada padi telah banyak dilakukan. Silitonga et al. (1993) mempelajari toleransi tanaman padi terhadap kekeringan, dengan mengamati gejala pertumbuhan yang tidak normal, daya cabut, dan menggulungnya daun. Salah satu varietas padi lokal yang relatif toleran terhadap kekeringan adalah Hawara Bunar. Suardi (2002) menguji daya tembus akar tanaman padi karena sifat perakaran menjadi salah satu penentu toleransi tanaman terhadap kekeringan. Ketahanan akar padi gogo terhadap kekeringan 17 kali lebih besar daripada padi sawah. Perakaran yang padat, dalam dan memiliki daya tembus yang tinggi akan meningkatkan serapan air dari tanah. Varietas Salumpikit, OS 4, Dular, MI-48 dan galur IR mempunyai perakaran dalam dan padat serta relatif toleran terhadap kekeringan. Padi nasional seperti Cisadane, Ayung, Cipunegara dan Krueng Aceh mempunyai perakaran dan reaksi terhadap kekeringan relatif sama seperti Salumpikit. Suardi & Abdullah (2003) melakukan seleksi terhadap padi liar toleran kekeringan untuk mendapatkan aksesi padi liar yang akan dijadikan tetua dalam program persilangan dan diperoleh hasil bahwa aksesi padi liar O. glaberrima mempunyai sifat-sifat yang diharapkan sebagai tetua persilangan untuk mendapatkan galur toleran kekeringan. Suprihatno & Suardi (2007) menguji daya tembus akar sebagai salah satu faktor yang menunjang kemampuan tanaman menghadapi kekeringan terhadap 140 genotipe padi sawah generasi menengah, hasil penelitian menunjukkan lima galur yang diuji memberikan daya tembus akar relatif sama dengan varietas pembanding yang toleran kekeringan yaitu Gajahmungkur dan Cabacu. Penelitian mengenai toleransi kekeringan pada padi tidak hanya dilakukan di lapangan namun dilakukan juga melalui seleksi dini di rumah kaca dan di laboratorium. Lestari & Mariska (2006) mengidentifikasi beberapa varietas padi tahan kekeringan menggunakan PEG (BM 6000) untuk mendapatkan nomornomor harapan padi yang diduga toleran kekeringan pada somaklon yang berasal dari varietas Gajahmungkur, Towuti dan IR64 hasil radiasi dan seleksi in vitro. Pada penelitian tersebut diperoleh konsentrasi PEG 20% (setara 4 bar) merupakan konsentrasi yang paling efektif karena telah dapat memisahkan antara

24 10 kecambah/tanaman yang tahan dengan yang agak tahan terhadap kekeringan sejak hari ke-5 setelah perkecambahan. Satria (2009) melakukan pengujian toleransi kekeringan padi gogo pada stadia awal pertumbuhan dengan metode pengujian di laboratorium menggunakan media kompos dengan penyiraman tiga hari sekali yang merupakan metode paling efektif untuk menyeleksi genotipe padi gogo yang toleran kekeringan. Metode ini memiliki korelasi yang erat dengan pengujian di rumah kaca berdasarkan variabel persentase tanaman mati dan persentase daun mati. Metode kompos dapat memperlihatkan perbedaan antara genotipe yang toleran dan peka terhadap kekeringan karena penurunan kadar air media kompos tidak terlalu cepat dibandingkan media pada metode lain yang digunakan. Hal tersebut disebabkan oleh kemampuan kompos dalam menyimpan air lebih lama dan memiliki daya ikat air yang tinggi. Penurunan kadar air media yang tidak terlalu cepat dapat menunjukkan kemampuan adaptasi genotipe yang toleran kekeringan. Diantara 100 genotipe padi gogo yang diuji, dihasilkan sembilan genotipe yang toleran terhadap kekeringan. Metode Pengusangan Cepat Terkontrol (PCT) Metode analisis vigor secara umum diklasifikasikan ke dalam beberapa kelompok yaitu uji stres (uji cekaman), uji pertumbuhan dan evaluasi kecambah, dan uji biokimia. Uji cekaman mencakup: Accelerated Ageing Test (AAT) atau metode pengusangan dipercepat yang telah umum digunakan, Cold Test, dan Controlled Deterioration (CD) atau metode pengusangan cepat terkontrol (PCT) (Venter dalam Wafiroh 2010). Metode PCT pada prinsipnya sama dengan metode AAT. Hal yang membedakan adalah teknik yang digunakan selama pelaksanaannya. Metode AAT menggunakan seperangkat alat pengusangan khusus, sedangkan PCT menggunakan peralatan yang lebih sederhana dan kadar air benih diketahui dengan jelas dan terkontrol selama penderaan (Filho 1998). Powell & Matthews (2005) menambahkan bahwa metode PCT menggambarkan proses kemunduran suatu lot benih. Kadar air benih yang sering digunakan dalam metode PCT adalah 20% dengan suhu 45 o C dan periode penderaan 24 jam. Gambar 1 merupakan

25 11 modifikasi proses kemunduran benih pada metode PCT yang telah dikembangkan oleh Powell & Matthews (2005). a) b) A B C Lama penderaan yang tepat %Daya Berkecambah Ketepatan periode Penderaan dalam metode PCT %Daya Berkecambah C A B Waktu Waktu Sumber: Modifikasi Powell & Matthews (2005) Gambar 1. Proses kemunduran benih pada metode pengusangan cepat terkontrol Titik A, B dan C pada Gambar 1 (a) merupakan kondisi vigor awal lot benih. Ketiga titik berada pada nilai vigor yang hampir sama meskipun lot A terlihat memiliki nilai vigor yang sedikit lebih tinggi dibandingkan dengan lot B dan C. Ketiga lot benih mengalami penurunan vigor yang signifikan ketika diberi stres PCT dengan kondisi yang tepat seperti terlihat pada Gambar 1 (b). Nilai vigor ketiga lot benih berubah dan berada pada selang yang sangat lebar seperti yang terlihat antara lot A dengan lot C ketika benih didera selama periode tertentu yang tepat sesuai dengan spesies yang digunakan. Lama penderaan merupakan faktor utama yang menyebabkan perbedaan tingkat vigor benih (Powell & Matthews 2005). Hasil penelitian tentang penggunaan metode PCT telah banyak dilaporkan terutama pada benih-benih berukuran kecil dalam mendukung proses validasinya. Rodo & Filho (2003) menggunakan PCT pada KA 24% serta lama penderaan 24 jam pada suhu 45 o C untuk menguji vigor benih bawang (Allium ceppa). Hasil penelitian Ali et al. (2003) menunjukkan bahwa metode PCT juga dapat

26 12 digunakan untuk mengidentifikasi mutu fisiologis benih padi (Oryza sativa L.) pada KA 24% dan lama penderaan 48 jam dengan suhu 45 ± 0.5 o C. Menurut hasil penelitian Kikuti & Filho (2008), KA benih 20 dan 22% dan lama penderaan 24 jam suhu 45 o C merupakan kondisi yang sesuai untuk menguji vigor benih kembang kol (Brassica oleracea L. var. botrytis). Demir & Mavi (2008) melaporkan bahwa pada benih ketimun (Cucumis sativus L.) dengan kondisi KA benih 20% dan lama penderaan 48 jam pada suhu 45 o C merupakan kondisi optimum untuk menguji vigornya. Metode uji vigor dengan pengusangan cepat terkontrol dapat digunakan untuk mengidentifikasi secara dini toleransi tanaman terhadap suatu cekaman. Hasil penelitian Alam et al. (2005) menyatakan bahwa penggunaan metode PCT dengan lama penderaan 36 hingga 48 jam dan suhu 45 o C, dapat mengidentifikasi secara dini genotipe padi yang toleran terhadap salinitas setara dengan ketahanan pada konsentrasi NaCl 200 mm.

27 13 METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Oktober 2010 hingga Januari 2011 di Laboratorium Ilmu dan Teknologi Benih, Departemen Agronomi dan Hortikultura, IPB Darmaga. Bahan Penelitian Bahan-bahan yang digunakan antara lain benih padi yang terdiri dari 5 (lima) varietas padi gogo yang berasal dari Balai Besar Penelitian Tanaman Padi, Sukamandi yaitu Inpago 4, Inpago 5, Inpago 6, Towuti dan Batutegi, dan satu varietas peka kekeringan yang telah distandardisasi oleh IRRI yaitu IR20. Deskripsi masingmasing varietas dapat dilihat pada Lampiran 1 6. Bahan lainnya adalah PEG (Polyethylene glycol) BM 6000 untuk simulasi cekaman kekeringan, aquades untuk meningkatkan KA benih, kantung aluminium foil ukuran 8 x 10 cm dengan ketebalan 0.25 mm dan bobot 1.40 gram sebagai wadah benih selama penderaan, kertas merang sebagai media tanam/media perkecambahan, plastik PE sebagai pembungkus untuk menjaga kelembaban media tanam dan kertas label. Peralatan yang digunakan pada percobaan pertama adalah alat pengecambah benih (APB) tipe IPB 72-1, kuas, beaker glass, magnetic stirrer, sedangkan peralatan yang digunakan pada percobaan kedua adalah oven, neraca digital, desikator, sealer, refrigerator (4 o C), water bath 45 o C sebagai alat penderaan, alat pengecambah benih (APB) tipe IPB 72-1, alat pengepres kertas yang digunakan untuk mengepres kertas merang yang telah dilembabkan, pinset dan handsprayer. Metode Penelitian Kegiatan penelitian ini secara keseluruhan terdiri dari 3 (tiga) percobaan yaitu: (1) Pengaruh varietas dan tekanan osmotik PEG 6000 terhadap vigor kekeringan; (2) Pengaruh varietas dan kondisi PCT (kadar air benih dan lama penderaan) terhadap viabilitas; dan (3) Uji korelasi antara berbagai variabel percobaan 1 pada tekanan osmotik PEG 6000 terpilih dengan V PCT hasil percobaan 2.

28 14 Percobaan 1. Pengaruh Varietas dan Tekanan Osmotik PEG 6000 terhadap Vigor Kekeringan Percobaan ini dilaksanakan di laboratorium yang bertujuan untuk menentukan toleransi benih beberapa varietas padi gogo terhadap kekeringan menggunakan PEG 6000 dengan berbagai level tekanan osmotik. Rancangan yang digunakan pada percobaan ini adalah Rancangan Kelompok Lengkap Teracak (RKLT) faktorial dengan dua faktor. Faktor pertama terdiri dari 6 (enam) varietas padi yaitu Inpago 4, Inpago 5, Inpago 6, Towuti, Batutegi dan IR20 sebagai faktor pertama dan level tekanan osmotik PEG 6000 yang terdiri dari empat tingkat antara lain 0 bar, -2 bar, -4 bar dan -6 bar (setara dengan 0 MPa, -0.2 MPa, -0.4 MPa dan -0.6 MPa) sebagai faktor kedua. Perhitungan level tekanan osmotik larutan PEG 6000 dilakukan dengan pendekatan rumus Michel & Kaufmann (1973). Kombinasi dari kedua faktor menghasilkan 24 perlakuan dan tiap perlakuan diulang tiga kali sehingga diperoleh 72 satuan percobaan dengan tiap ulangan terdiri atas 50 butir benih. Data yang diperoleh dianalisis menggunakan analisis ragam (Anova) dan pada perlakuan yang menunjukkan pengaruh yang nyata terhadap variabel yang diamati, maka dilakukan uji lanjut menggunakan DMRT pada taraf nyata 5%. Percobaan 2. Pengaruh Varietas dan Kondisi PCT (Kadar Air Benih dan Lama Penderaan) terhadap Viabilitas Percobaan ini juga dilaksanakan di laboratorium dengan tujuan untuk menentukan kondisi PCT (kadar air benih dan lama penderaan) yang efektif untuk semua varietas padi gogo yang diuji vigornya dengan metode PCT (V PCT ). Percobaan ini menggunakan Rancangan Kelompok Lengkap Teracak (RKLT) faktorial dengan dua faktor. Faktor pertama adalah varietas padi yang terdiri dari 6 (enam) varietas yaitu Inpago 4, Inpago 5, Inpago 6, Towuti, Batutegi dan IR20. Faktor kedua adalah kondisi PCT (kadar air benih [KA] dan lama penderaan) dengan 12 taraf yaitu: P 1 = KA 20% dan penderaan 24 jam P 2 = KA 20% dan penderaan 48 jam P 3 = KA 20% dan penderaan 72 jam P 4 = KA 22% dan penderaan 24 jam P 5 = KA 22% dan penderaan 48 jam P 6 = KA 22% dan penderaan 72 jam P 7 = KA 24% dan penderaan 24 jam P 8 = KA 24% dan penderaan 48 jam P 9 = KA 24% dan penderaan 72 jam P 10 = KA 26% dan penderaan 24 jam P 11 = KA 26% dan penderaan 48 jam P 12 = KA 26% dan penderaan 72 jam

29 15 Kombinasi dari kedua faktor menghasilkan 72 perlakuan dan tiap perlakuan diulang tiga kali sehingga diperoleh 216 satuan percobaan dengan tiap ulangannya berisi 50 butir benih. Model percobaan yang digunakan adalah: Keterangan: = nilai pengamatan pada perlakuan PCT ke-i, varietas padi ke-j dan kelompok ke-k = nilai tengah umum = pengaruh perlakuan PCT ke-i (i = 1, 2,, 12) = pengaruh perlakuan varietas padi ke-j (j = 1, 2,, 6) = pengaruh interaksi perlakuan PCT ke-i dan varietas padi ke-j = pengaruh kelompok ke-k = pengaruh galat percobaan dari perlakuan PCT ke-i, varietas padi ke-j dan kelompok ke-k Pengolahan data perlakuan yang berpengaruh nyata pada analisis ragam akan diuji lanjut dengan uji DMRT pada taraf nyata 5%. Percobaan 3. Uji Korelasi antara Berbagai Variabel Percobaan 1 pada Tekanan Osmotik PEG 6000 Terpilih dengan V PCT Hasil Percobaan 2 Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui tingkat keeratan hubungan antara tekanan osmotik PEG 6000 terpilih dari hasil percobaan 1 dengan V PCT hasil percobaan 2, sehingga nantinya dapat diketahui keefektifan metode PCT sebagai indikator dalam mengidentifikasi secara dini vigor kekuatan benih terhadap kekeringan. Berbagai variabel pengamatan hasil percobaan 1 pada tekanan osmotik PEG 6000 terpilih selanjutnya dikorelasikan dengan V PCT hasil percobaan 2. Analisis data akan dilakukan dengan menggunakan analisis korelasi sederhana antara V Kekeringan KT dengan V PCT. Tingkat hubungan antara V Kekeringan KT dengan V PCT

30 16 ditentukan oleh nilai koefisien korelasi. Di samping itu dilakukan juga analisis regresi linier sederhana dimana variabel V PCT difungsikan sebagai faktor X dan Kekeringan variabel V KT sebagai faktor Y dalam persamaan regresi tersebut. Persamaan regresi yang digunakan adalah: Keterangan: = variabel V KT = intersep = kemiringan atau gradient = variabel V PCT Pelaksanaan Penelitian Percobaan 1. Pengaruh Varietas dan Tekanan Osmotik PEG 6000 terhadap Vigor Kekeringan Percobaan ini diawali dengan menanam benih pada substrat kertas merang. Sebelumnya substrat dilembabkan dengan larutan PEG 6000 menggunakan kuas dan volume (ml) PEG 6000 pada setiap substrat sama jumlahnya. Kertas merang yang digunakan dalam setiap gulungan sebanyak 5 (lima) lembar dengan masingmasing lembar kertas merang membutuhkan 10 ml larutan PEG Level tekanan osmotik PEG 6000 terdiri dari empat tingkat yaitu 0 bar, -2 bar, -4 bar, dan -6 bar. Rumus perhitungan tekanan osmotik PEG 6000 menurut Michel & Kaufmann (1973) adalah sebagai berikut: Ψ s = (1.18 x 10-2 ) C (1.18 x 10-4 ) C 2 + (2.67 x 10-4 ) CT + (8.39 x 10-7 ) C 2 T Keterangan: Ψ s C = tekanan osmotik larutan (bar) = konsentrasi PEG 6000 dalam gram PEG/kg H 2 O T = suhu ruangan ( o C)

31 17 Berdasarkan pendekatan rumus Michel & Kaufmann (1973) dengan suhu ruangan 28 o C diperoleh tekanan osmotik -2 bar, -4 bar dan -6 bar masing-masing setara dengan g PEG/kg H 2 O, g PEG/kg H 2 O dan g PEG/kg H 2 O. Metode yang digunakan untuk mengecambahkan benih adalah metode Uji Kertas Digulung didirikan dalam plastik (UKDdp) dan selanjutnya dimasukkan dalam alat pengecambah benih. Percobaan 2. Pengaruh Varietas dan Kondisi PCT (Kadar Air Benih dan Lama Penderaan) terhadap Viabilitas Pelaksanaan penelitian ini diawali dengan mengelompokkan benih berdasarkan perlakuan yang akan dilakukan, yaitu dengan meningkatkan kadar air dari setiap benih hingga mencapai 20%, 22%, 24% dan 26%. Selanjutnya benih tersebut dimasukkan ke dalam kantung aluminium foil dan ditambahkan aquades. Penambahan aquades sesuai dengan kadar air benih yang dikehendaki. Aluminium foil berisi benih dan aquades sesuai perlakuan selanjutnya dimasukkan ke dalam refrigerator bersuhu 4 o C dan didiamkan selama 24 jam agar benih berimbibisi dan mencapai kadar air kesetimbangan yang diinginkan. Berat benih pada kadar air benih yang diinginkan diperoleh dari formula (ISTA 2010) sebagai berikut: Keterangan: = kadar air awal dari benih (%) = kadar air benih yang diinginkan (%) = berat awal benih yang telah diketahui (g) = berat benih dengan kadar air yang diinginkan (g) Benih yang telah mencapai kadar air sesuai perlakuan kemudian dimasukkan ke dalam water bath bersuhu 45 o C selama 24, 48, dan 72 jam. Setelah waktu penderaan tercapai, benih dikeluarkan selanjutnya diuji dan dikecambahkan pada kondisi optimum dengan metode UKDdp dengan menggunakan kertas merang sebagai media, lalu dikecambahkan dalam alat pengecambah benih.

32 18 Percobaan 3. Uji Korelasi antara Berbagai Variabel Percobaan 1 pada Tekanan Osmotik PEG 6000 Terpilih dengan V PCT Hasil Percobaan 2 Hasil analisis pada percobaan 1 dan percobaan 2 diuji korelasinya dengan analisis korelasi sederhana antara V Kekeringan KT dengan V PCT dan analisis regresi linier sederhana. Tingkat hubungan antara V Kekeringan KT dengan V PCT ditentukan oleh nilai koefisien korelasi (r) dan didukung oleh nilai koefisien determinasi (R 2 ). Pengamatan Pengamatan untuk setiap variabel percobaan dilakukan dengan cara sebagai berikut: 1. Penetapan kadar air (KA), dilakukan dengan metode langsung yaitu menggunakan metode oven bersuhu tinggi pada suhu o C selama 2 jam. Benih digrinder terlebih dahulu sebelum dioven untuk memperkecil luas permukaan sehingga penetapan kadar air benih lebih akurat. Rumus menghitung kadar air (ISTA 2010): Keterangan: M1 = berat cawan + tutup (gram) M2 = berat cawan + tutup + benih sebelum dioven (gram) M3 = berat cawan + tutup + benih setelah dioven (gram) 2. Daya berkecambah (DB), pengamatan dilakukan terhadap kecambah normal pada pengamatan hari kelima dan ketujuh. Rumus penghitungan daya berkecambah: Keterangan: DB = daya berkecambah KN I = kecambah normal pada pengamatan pertama (hari ke-5) KN II = kecambah normal pada pengamatan kedua (hari ke-7) Kriteria kecambah normal yang digunakan mengacu pada ISTA (2010).

33 19 3. Kecepatan tumbuh (K CT ), pengamatan dilakukan setiap hari terhadap persentase kecambah normal dibagi dengan etmal. Nilai etmal kumulatif dimulai saat benih ditanam sampai dengan waktu pengamatan dan dihitung dengan rumus penentuan kecepatan tumbuh (Sadjad et al. 1999). Keterangan: K CT = kecepatan tumbuh N = persentase kecambah normal t = etmal (jumlah jam dari saat tanam dibagi 24 jam) t n = waktu akhir pengamatan 4. Indeks Vigor (IV), pengamatan dilakukan terhadap jumlah kecambah normal pada hitungan pertama (first count) yaitu pada hari ke Panjang Akar (PA): diukur mulai dari ujung akar hingga pangkal akar dengan satuan centimeter pada pengamatan hari ketujuh terhadap benih yang berkecambah secara normal. 6. Viabilitas PCT (V PCT ): dihitung berdasarkan persentase kecambah normal setelah benih mengalami penderaan dengan metode PCT pada kondisi kadar air benih dan lama penderaan tertentu.

34 HASIL DAN PEMBAHASAN Kondisi Umum Informasi umum mengenai kondisi awal benih sebelum digunakan dalam penelitian ini penting diketahui agar tidak terjadi kekeliruan dalam penarikan kesimpulan (misleading interpretation). Umur panen yang relatif sama atau berdekatan menjadi salah satu faktor penting mengingat penelitian ini terkait dengan vigor genetik benih. Viabilitas yang tinggi ditunjukkan dengan persentase daya berkecambah mengindikasikan bahwa benih yang digunakan masih berkualitas baik. Keseluruhan benih yang digunakan pada penelitian ini memiliki rata-rata daya berkecambah awal sebesar 92.83% dengan kisaran 83 98% dan kadar air awal berkisar antara %. Kondisi ini sesuai dengan persyaratan dan tata cara sertifikasi benih bina tanaman pangan yang mensyaratkan daya berkecambah minimal benih padi sebesar 80% dan kadar air maksimal 13% (Departemen Pertanian 2009). Informasi lengkap mengenai kondisi awal benih dapat dilihat pada Lampiran 7. Pengujian benih pada kondisi suboptimum terutama dalam kondisi cekaman kekeringan yang dilakukan dengan menggunakan senyawa Polyethylene glycol (PEG) BM 6000 pada beberapa tingkat tekanan osmotik yaitu 0 bar, -2 bar, -4 bar dan -6 bar memberikan hasil yang nyata. Peningkatan tekanan osmotik berdampak pada ketersediaan air bagi perkecambahan sehingga mempengaruhi metabolisme benih atau dengan kata lain semakin tinggi tekanan osmotik yang diberikan pada media perkecambahan maka kemampuan benih berkecambah semakin menurun. Namun, pada pengujian dengan senyawa ini, seringkali masih ditemukan adanya pertumbuhan cendawan pada media setelah beberapa hari penanaman, walaupun dalam persentase yang rendah. Penderaan yang diberikan pada pengusangan cepat terkontrol memberikan hasil yang sangat beragam, hal ini dipengaruhi oleh tingkat kadar air benih pada perlakuan dan lamanya penderaan. Semakin tingginya kadar air dan semakin lamanya penderaan yang dialami oleh benih, maka penurunan viabilitas dan vigor benih akan semakin cepat. Kondisi kadar air benih selama pengusangan cepat terkontrol dapat dikendalikan sesuai rencana seperti tercantum pada Lampiran 8.