1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Padi merupakan salah satu tanaman pangan yang penting di dunia. Hampir 90% penduduk Asia menanam padi dan mengonsumsi beras (Khus and Brar, 2002). Di Indonesia, padi atau beras merupakan sumber makanan utama bagi masyarakat. Konsumsi rata-rata beras pada tahun 2013 adalah 85,514 kg per Kapita per tahun dengan jumlah produksi sebesar 71279709,00 ton dari luas panen 13835252,00 hektar. Hal tersebut diharapkan mampu mencukupi kebutuhan beras bagi penduduk indonesia yang pada tahun 2000-2010 mencapai angka 1,49 juta jiwa (Anonymous, 2013). Berbagai varietas padi banyak ditanam di Indonesia termasuk padi hibrida. Padi tersebut merupakan padi kualitas unggul yang diintroduksikan ke Indonesia melalui program Revolusi Hijau pada akhir tahun 1960-an. Akibatnya, terjadi peralihan budidaya dari tanaman padi lokal ke padi hibrida. Hanya sebagian kecil petani yang menanam padi lokal, sehingga keberadaan sumber daya genetik padi lokal semakin langka, bahkan hampir punah (Kristamtini dan Purwaningsih, 2009). Indonesia memiliki sumberdaya hayati yang sangat beranekaragam, menyebabkan Indonesia memiliki berbagai varietas tanaman lokal termasuk padi hitam, salah satunya dari Yogyakarta. Ada berbagai varietas padi hitam lokal di Indonesia, antara lain Cempo Ireng, Pari Ireng, Jlitheng, Melik, padi 1
2 hitam NTT, dan padi hitam Magelang. Berbagai varietas padi tersebut memiliki karakter morfologi yang berbeda. Cempo Ireng memiliki batang tinggi yaitu lebih dari 130 cm sehingga mudah roboh jika terkena angin kencang. Tanaman ini memiliki masa tanam yang panjang, yaitu 121 140 hari (Kristamtini et al., 2012). Padi hitam menghasilkan beras hitam yang bermanfaat untuk kesehatan karena memiliki kandungan protein, vitamin, mineral, dan antosianin yang relatif tinggi (Ryu et al., 1998; Takashi et al., 2001; Suzuki et al., 2004). Antosianin terdapat pada lapisan perikarp yang memberikan warna ungu gelap (Ryu et al.,1998). Pigmen antosianin efektif untuk mengurangi kolesterol dalam tubuh manusia (Lee et al., 2008). Masalah yang sering dihadapi para petani dalam budidaya tanaman padi adalah serangan serangga,salah satunya adalah wereng batang coklat (Nilaparvata lugensstål) yang dapat berpengaruh terhadap hasil panen padi. Wereng coklat merupakan salah satu serangga yang paling merusak tanaman padi di Asia Timur dan Asia Tenggara. Serangga ini dapat merusak tanaman padi dengan cara memakan langsung di bagian daun, yaitu dengan cara memasukkan alat penghisap di mulutnya ke daun untuk membentuk saluran makan (feeding tube) dan menghalangi floem menyalurkan hasil asimilasi. Selain itu, wereng coklat dapat menularkan virus yang menyebabkan penyakit kerdil hampa (ragged stunt) dan kerdil rumput (grassy stunt) (Senthil-Nathan et al., 2009).
3 Wereng coklat dapat menyerang tanaman padi baik pada fase vegetatif maupun pada fase generatif. Serangan wereng coklatpada fase vegetatif dapat menyebabkan kerusakan tanaman dan penurunan hasil yang serius. Keberadaan 1 sampai dengan 4 individu wereng coklatper batang pada saat tillering selama 30 hari menyebabkan penurunan hasil 35% dan 77%. Sedangkan keberadaan 1 samapai dengan 4 individu per batang pada saat tanaman bunting selama 30 hari dapat menurunkan hasil 20% dan 37%. Apabila populasi wereng coklat tinggi dan menyerang pada fase generatif maka mengakibatkan terjadinya puso (tidak panen) (Nurbaeti et al., 2010). Tumbuhan mengeluarkan berbagai macam senyawa volatil dari bunga, buah, dan jaringan vegetatif. Hal ini memungkinkan tanaman untuk berkomunikasi dengan lingkungannya, menarik polinator spesifik, dan menjadikan tanaman tidak mudah terserang hama (Cheong et al., 2003). Salah satu senyawa volatil yang dikeluarkan tanaman adalah metil jasmonat. Metil jasmonat (MeJA) terlibat dalam berbagai proses perkembangan tanaman, seperti perkecambahan biji, pertumbuhan akar, fertilitas tanaman, pemasakan buah, dan senescene. Jasmonat juga terlibat dalam mekanisme pertahanan sebagai respon terhadap kerusakan yang disebabkan oleh hama, patogen, stres lingkungan, seperti kekeringan, temperatur yang rendah dan salinitas (Cheong et al., 2003). MeJA disintesis dan diemisikan oleh tanaman yang terluka (Meyer et al., 2003), oleh karena itu MeJA merupakan media komunikasi antar tanaman yang rusak. Jasmonat menginduksi senyawa volatil yang telah terbukti mampu menarik arthropoda benefisial yang
4 berpotensi menguntungkan dalam produksi tanaman hortikultura (Rohwer et al., 2008). Resistensi tanaman terhadap serangga hama dapat ditingkatkan dengan mengaplikasikan jasmonat (Halitschke dan Baldwin, 2006; van Poecke, 2007). Hasil penelitian Thaler et al.(2001) menunjukkan penurunan populasi Frankliniella occidentalisdan aphid pada tanaman tomat yang diperlakukan dengan asam jasmonat. Populasi M. persicae menurun pada tanaman tomat yang diaplikasikan MeJA 5-10 mm (Boughton et al., 2006). Jasmonat mungkin mempengaruhi kedatangan predator serangga hama. MeJA dan cisjasmone menarik serangga-serangga dari dua famili serangga parasitoid, yaitu Braconidae dan Sarcophagidae pada tanaman Humulus lupulus L. (James, 2005). Aplikasi MeJA melalui akar pada Avena sativadan S. Oleraceamembuat tanaman-tanaman tersebut resisten terhadap nematoda (Soriano et al., 2004). Senthil-Nathan et.al(2009), melakukan penelitian pada padi yang di aplikasikan MeJA dan diinfestasi wereng coklat. Hasil dari penelitian tersebut menunjukkan masa peletakan telur wereng coklat pada tanaman yang diberi perlakuan MeJA lebih pendek jika dibanding dengan tanaman kontrol, yaitu 5 hari dan 9 hari. Selain itu, peletakan telur wereng coklat juga mengalami penurunan sebesar 65%, sedangkan pada tanaman kontrol sebesar 84%. Penelitian tersebut juga menunjukkan hasil rata-rata ketahanan hidup (survival rate) wereng coklat pada tanaman padi yang diaplikasikan MeJA mengalami penurunan secara cepat jika dibandingkan dengan tanaman
5 kontrol, dan indeks pertumbuhan populasi mengalami penurunan sebesar 60% jika dibanding tanaman kontrol, yaitu 80%. Menurut hasil penelitian Cheng et al.,(2007),van Schie et al.,(2007) dan Taniguchi et al., (2014), bahwa asam jasmonat meningkatkan regulasi ekspresi dari beberapa terpene synthases (TPSs). Genom tanaman padi mengandung sekitar 50 TPSs(Cheng et al., 2007). Linalol merupakan monoterpen yang berperan penting dalam resistensi tanaman padi melawan bakteri Xoo. Asam jasmonat meningkatkan regulasi ekspresi linanool synthase dalam resistensi tanaman padi terhadap Xoo. Tanaman padi transgenik yang mengekspresikan linalool synthase secara berlebihan (overexpretion) menunjukkan resistensi yang lebih besar terhadap Xoo (Taniguchi et al., 2014). Hasil berbagai penelitian tersebut menunjukkan bahwa, jasmonat memiliki peran penting dalam respon pertahanan tanaman. Jasmonat mempengaruhi morfologi dan fisiologi tanaman. Dari berbagai hasil penelitian diperoleh respon yang berbeda pada setiap spesies tanaman. Hasil penelitian Kim et al. (2005) menunjukkan aplikasi JA dengan konsentrasi 5 10 mg l -1 meningkatkan pembentukan tuber pada Dioscorea opposita Thunb. Aplikasi 1 mm JA dapat meningkatkan pertumbuhan pucuk (shoot), jumlah buah, dan jumlah bunga pada Phaseolus lunatus L. (Heil, 2004). Hasil penelitian Janoudi dan Flore (2003), menunjukkan bahwa aplikasi MeJA dapat mengurangi panjang batang, densitas kanopi, dan luas area daun pada Malus bacata mandschuria. Pemberian theobroxide (senyawa metabolit dari fungi Lasiodiploidia theobromaeyang strukturnya seperti
6 jasmonat) pada tanaman bayam (Spinacia oleraceal.) dapat mengurangi pembungaan dan pemanjangan batang (Kong et al., 2006). Pertahanan secara struktural mungkin juga diinduksi oleh signal jasmonat. Misalnya, jumlah dan densitas trikoma pada Arabidopsis dan tomat meningkat setelah diperlakukan dengan jasmonat (Boughton et al., 2005). Pada tanaman mutan S. lycopersicum yang memiliki gangguan dalam signal jasmonat diketahui memiliki sedikit trikoma, dan kandungan terpenoid pada trikoma glanduler lebih rendah (Li et al., 2004). MeJA menginduksi senyawa fenolik dan struktur saluran resin yang merupakan respon pertahanan dari 16 spesies dari 5 famili gymnospermae (Franceschi et al., 2002; Hudgins et al., 2003; 2004; Martin et al., 2002) Berdasarkan hasil penelitian-penelitian tersebut, aplikasi metil jasmonat diharapkan dapat meningkatkan resistensi tanaman padi cempo ireng terhadap wereng coklat (Nilaparvata lugens Stål)dan dapat mempengaruhi morfologi dan fisiologi tanaman padi cempo ireng. 1.2 Permasalahan 1. Bagaimana pengaruh pemberian metil jasmonat terhadap pertumbuhan padi Cempo Ireng? 2. Bagaimana resistensi padi Cempo Ireng terhadap serangga wereng coklat (Nilaparvata lugens Stål) setelah diaplikasikan metil jasmonat?
7 1.3 Tujuan Penelitian 1. Untuk mengetahui pengaruh pemberian metil jasmonat terhadap pertumbuhan padi Cempo Ireng 2. Untuk mengetahui resistensi padi Cempo Ireng terhadap serangga wereng coklat (Nilaparvata lugens Stål) setelah diaplikasikan metil jasmonat 1.4 Manfaat Penelitian Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat diperoleh: 1. Informasi mengenai efek methyl jasmonat terhadap pertumbuhan padi Cempo Ireng 2. Teknologi tepat guna aplikasi metil jasmonat untuk meningkatkan resisitensi tanaman padi terhadap serangga wereng coklat. 1.5 Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup dalam penelitian ini meliputi: 1. Aspek fisiologis yang meliputi tinggi batang, jumlah anakan/tiller, jumlah gabah isi, jumlah gabah hampa, jumlah tanaman yang rusak akibat wereng coklat. 2. Aspek anatomi meliputi anatomi batang dan akar serta jumlah trikoma daun 3. Aspek Biokimia meliputi peningkatan kadar antosianin dan klorofil