Bimafika, 14, 5, 638-644 PENGARUH CEKAMAN NAUNGAN TERHADAP PERTUMBUHAN DAN KANDUNGAN PROLIN PADA TANAMAN JARAK PAGAR (Jatropha curcas. L) Setiyowati Program Studi Pendidikan Biologi FKIP Unidar-Ambon Diterima 5-4-14; Terbit 6-5-14 ABSTRACT The objectives of this experiment was to observe the effect of shading stress on growth and proline compounds of jarak pagar (Jatropha curcas. L). The experiment was carried out with two levels of treatments including without shading (N) and shading (N1) with 3 replications. Result of the experiment showed that under shading stress have a positive influence on most growth parameters including length, shoot and root dry mass and leaf areas. The proline compounds on 1 weeks in control (without shading) was lower than those got shading. For last treatment in control the proline compounds was higher than those got shade treatment. Keywords: Jatropha curcas. L, proline PENDAHULUAN Tanaman tingkat tinggi merupakan organisasi hidup yang komplek, yang didalamnya terdapat banyak proses yang saling melengkapi dan mempengaruhi. Tanaman dalam hidupnya mungkin akan dihadapkan pada lingkungan yang kurang menguntungkan. Tanaman akan melakukan tanggapan dan penyesuaian terhadap perubahan lingkungan yang dihadapinya agar hidupnya tetap lestari. Perubahan lingkungan yang ekstrim (cekaman) dan berlangsung dalam waktu yang lama dapat memberikan pengaruh buruk pada perkecambahan, pertumbuhan, perkembangan dan reproduksi pada tumbuhan. Stres (cekaman) lingkungan akan memberikan efek kerusakan pada tanaman, baik kerusakan primer maupun kerusakan sekunder. Tetapi kerusakkan tersebut ada yang bersifat irreversibel (tidak dapat balik) dan ada juga yang bersifat reversibel (dapat balik) menurut Setyati dan Yahya (1988). Disamping itu kemampuan tanaman dalam meningkatkan produksinya juga dipengaruhi oleh berbagai faktor eksternal. Tekanan eksternal seperti cekaman suhu tinggi, cekaman air (kekeringan), cekaman, cekaman garam dan ion, diketahui dapat menghambat optimalisasi produksi suatu tanaman. Unsur radiasi matahari yang penting bagi tanaman ialah intensitas cahaya, kualitas cahaya, dan lamanya penyinaran. Bila intensitas cahaya yang diterima rendah, maka jumlah cahaya yang diterima oleh setiap luasan permukaan daun dalam jangka waktu tertentu rendah (Gardner et al., 1991). Kondisi * Korespondensi : email: kekurangan cahaya berakibat terganggunya metabolisme, sehingga menyebabkan menurunnya laju fotosintesis dan sintesis karbohidrat (Chowdury et al., 1994 ; Sopandie et al., 3). Pada kondisi kekurangan cahaya, tanaman berupaya untuk mempertahankan agar fotosintesis tetap berlangsung dalam kondisi intensitas cahaya rendah. Keadaan ini dapat dicapai apabila respirasi juga efisien (Sopandie et al., 3). Mohr dan Schopfer (1995) menyatakan kemampuan tanaman untuk beradaptasi terhadap lingkungan ditentukan oleh sifat genetik tanaman. Secara genetik, tanaman yang toleran terhadap mempunyai kemampuan adaptasi yang tinggi terhadap perubahan lingkungan. Saat tanaman menghadapi cekaman lingkungan senantiasa berupaya melakukan adaptasi. Misal dengan perubahan karakter morfologi dan fisiologi tanaman (Park et, al, 1997 dan Sulistyono et.al.1999). Perubahan karakter ini menyesuaikan dengan kondisi kekurangan cahaya sehingga lebih efisien dalam menangkap energi cahaya untuk pertumbuhannya (Sopandie et. al. 3). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pemberian terhadap respon tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) dalam hal respon morfologi dan kandungan Prolin METODE Penelitian ini dilaksanakan dari bulan November 9 sampai Desember 9, dengan tempat pelaksanaan di Green House Departemen Biologi FMIPA IPB dan di
Setiyowati / Bimafika, 14, 5, 638-644 laboratorium Fisiologi Tumbuhan, Departemen Biologi FMIPA IPB. Penelitian dilakukan dengan satu faktor yaitu pemberian cekaman dengan taraf terdiri dari tanapa (N) dan dangan (N1) dengan 3 kali ulangan. Bahan dan Alat Bahan untuk analisis Prolin adalah Ninhydrin, asam asetat glacial, asam fosfat, asam sulfosalisilik 3 %, kertas Whatman no. 4, toluence, prolin murni Alat yang digunakan mortal, ruang asam, sarung tangan, masker, pipet volumetric (1 ml, 5 ml dan 1 ml), bulb, oven, vortek, spektrofotometer Bahan yang akan dianalisis digunting kemudian ditimbang. Untuk setiap pengamatan diambil tanaman dan tanaman perlakuan Pengamatan Respon Pertumbuhan dan Kandungan prolin Tanaman jarak pagar diukur setiap pengamatan hari ke, 7 dan 14. Pengukuran dilakukan terhadap tinggi tajuk, jumlah daun, lebar daun, panjang akar, bentuk perakaran, berat kering akar dan berat kering tajuk. Sebanyak,5 gr sample daun digerus dengan 1 ml asam sulfosalisilik 3 %. Hasil gerusan disaring dengan filtrate Wathman no. 4. Sebanyak ml filtrate direaksikan dengan ml asam ninhydrin dalam 3 ml asam asetat glacial dan ml 6 molar asam fosfat dan ml asam asetat glacial di dalam tabung reaksi. Larutan kemudian dioven 1 C selama 1 jam. Kemudian larutan didinginkan segera di dalam ice bath. Ditambahkan 4 ml toluene. Kemudian divortek selama 15 menit. Terjadi pemisahan larutan, hasil pemisahan dispektrofotometer pada panjang gelombang 5 nm.sebagai blanko digunakan toluene. HASIL DAN PEMBAHASAN Respon Pertumbuhan Tanaman Jarak Tanaman Jarak Pagar yang diamati selama 3 minggu telah diaklimasikan selama satu minggu. Percobaan perlakuan dilakukan selama tiga minggu dan pengambilan data dilakukan mulai hari ke-, ke-7 dan ke-14. Tanaman yang mengalami perlakuan pada hari ke- dan ke-7 tidak menunjukkan respon pertumbuhan yang nyata antara tanaman control dengan tanaman yang diberi perlakuan, dan pada pertumbuhan perakarannya menunjukkan bentuk melingkar tanpa adanya akar primer. Pada minggu ketiga (hari ke -14) menunjukkan penurunan tinggi tanaman yang sangat berbeda nyata antara tanaman yang diberi perlakuan dengan tanaman control mengalami penambahan tinggi tajuk lebih cepat dibanding pada tanaman yang diberi. Menurut Lambers et. al. (1997) pada keadaan ternaungi spectrum cahaya yang aktif dalam proses fotosintesis ( panjang gelombang 4-7 nm) menurun. Tanaman akan melakukan penyesuaian untuk mengefisienkan penangkapan energy cahaya yaitu salah satunya dengan meningkatkan tinggi tanaman. Levitt (198) mengatakan bahwa adaptasi terhadap dicapai melalui : (i) mekanisme penghindaran (avoidance) yang berkaitan dengan perubahan anatomi dan morfologi daun untuk fotosintesis yang efisien, serta (ii) mekanisme toleran (tolerance) yang berkaitan dengan penurunan titik kompensasi cahaya serta respirasi yang efisien. Berbeda dengan hasil percobaan menunjukkan tanaman yang diberi mengalami penurunan tinggi tanaman pada minggu ke-3. Hal ini diduga disebabkan tanaman yang digunakan untuk percobaan keseragamannya kurang. Semakin tinggi tingkat semakin kecil intensitas cahaya yang diterima tanaman maka suhu udara rendah, kelembaban udara semakin tinggi. Kelembaban udara dapat mempengaruhi pertumbuhan tanaman karena dapat menghambat pertumbuhan dan pembungaan tanaman (Kramer and Kozlowski, 196 dalam Widiastuti L. et. al, 4). Kelembaban udara dapat mempengaruhi pertumbuhan tanaman karena mempengaruhi proses fotosintesis. Ketika tumbuhan mulai mendapat faktor cekaman, terjadi reaksi tanda bahaya, saat fungsi yang berkepentingan menyimpang dari biasanya. Kemudian fase berlangsung tahap resistensi ( atau fase pemulihan ), saat organisme beradaptasi pada faktor cekaman dan fungsi sering kembali menuju keadaan normal ( tapi mungkin tidak benar-benar mencapainya). Akhirnya jika faktor cekaman meningkat atau terus menerus berlangsung dalam waktu lama, mungkin tercapai fase kelelahan, saat fungsi menyimpang dari normal dan mengakibatkan kematian (Salisbury, 199). Berat kering (Biomassa) tajuk pada tanaman jarak menunjukkan nilai yang berbeda nyata dengan tanaman yang diberi perlakuan pada 4 mst. Hal ini menunjukkan bahwa perlakuan 639
Setiyowati / Bimafika, 14, 5, 638-644 memberikan pengaruh terhadap berat kering (biomasa) tanaman setelah minggu kepemberian perlakuan. Pada berat kering akar tanaman pada minggu ke -1 dan ke- menunjukkan penurunan yang sangat signifikan. Berbeda dengan tanaman yang diberi perlakuan pada minggu ke- mengalami penurunan. Naungan mengurangi radiasi sinar utama yang aktif pada fotosintesis sehingga berakibat menurunnya asimilasi nitrogen ( Lambers et. al., 1997). Jadi hasil fotosintesis yang dihasilkan banyak didistribusikan ke bagian tajuk daripada distribusi kearah akar (Djukri et. al., 3). Jarak pagar selama 3 dan Jumlah daun tanaman Jarak Pagar pada umur 3 hari pada dan perlakuan menunjukkan nilai yang tidak berbeda nyata. Hal ini menunjukkan bahwa pemberian perlakuan tidak mempengaruhi jumlah daun yang tumbuh. Pada penelitian Musyarowah (6) menunjukkan pengaruh mulai direspon oleh tanaman setelah diberi perlakuan selama 4 minggu. Pengaruh tercepat dari cekaman adalah pada penurunan kandungan karbohidrat (Kephart et. al,199; Chaturvedi et.al., 1994). Pada kebanyakan tanaman kemampuan tanaman dalam mengatasi cekaman bergantung pada kemampuannya untuk melanjutkan fotosintesis dalam kondisi defisit cahaya, kemampuan tersebut dapat dicapai jika respirasi juga efisien (Levitt, 198 ; Hale dan Orcutt, 1987; Sopandie et. al.,3). Laju fotosintesis berkurang mengakibatkan fotosintat yang dihasilkan berkurang sehingga pertumbuhan vegetatif terutama pertumbuhan daun berkurang. Berarti dari percobaan yang dilakukan ternyata tanaman jarak masih dapat memberikan toleransi terhadap perlakuan yang diberikan. Pengamatan lebar daun pada tanaman Jarak yang diberi perlakuan menunjukkan kenaikan lebar daun berbeda nyata dengan lebar daun tanaman control. Menurut Hale dan Orchutt (1987) adaptasi tanaman terhadap cekaman melalui peningkatan luas daun dan pengurangan jumlah cahaya yang ditransmisikan dan yang direfleksikan. Jadi kenaikan luas daun akan memperluas area penangkapan cahaya. Daun tanaman yang ternaungi mengalami pengurangan lapisan palisade dan sel-sel mesofil (Taiz dan Zeiger, ). Daun yang tipis dimaksudkan agar lebih banyak radiasi matahari yang dapat diteruskan ke bawah sehingga distribusi cahaya merata sampai pada bagian daun bagian bawah. Penurunan tebal daun diiringi dengan pelebaran atau penambahan luas agar penerimaan cahaya matahari banyak. Hal tersebut dapat meningkatkan efisiensi penangkapan cahaya tiap unit area fotosintesis. Menurut Johnston dan Ouwueme (1998) dengan semakin tinggi tingkat yang diberikan, tanaman akan melakukan adaptasi dengan meningkatkan efisiensi penangkapan cahaya tiap unit area fotosintetik Pada semua tanaman baik maupun yang diberi perlakuan mempuyai bentuk perakaran melingkar yaitu tidak ditemukan akar primer dan akar sekunder tumbuh kearah samping dengan ukuran hampir sama besar. Bahan baku yang dihasilkan untuk fotosintesis lebih banyak digunakan perkembangan tajuk dibandingkan dengan akar. Alur transportasi hasil fotosintesis adalah dari daun menuju ke bagian lain yang memerlukan seperti batang dan akar melalui pembuluh floem, yang dikenal dengan gerakan basipetal. Dengan mekanisme seperti ini, pada kondisi akar akan memperoleh fotosintat yang lebih sedikit dibandingkan dengan tajuk (Djukri dan purwoko B. S., 3) Kandungan Prolin Kandungan prolin pada minggu pertama pada tanaman lebih rendah dibanding yang mendapat. Tanaman jarak pada minggu ke- mengalami kenaikan kandungan prolin sama dengan pada tanaman yang diberi perlakuan. Tetapi pada minggu ke-3 mengalami penurunan kandungan prolin pada tanaman yang diberi perlakuan, sedangkan tanaman control mengalami kenaikan kandungan prolin. Prolin merupakan senyawa yang diakumulasi tanaman pada saat mengalami cekaman kekeringan (Hamim et al 8). Berarti pada tanaman yang diberi perlakuan masih dapat memberikan toleransi terhadap. KESIMPULAN Cekaman yang diberikan selama 3 pada tanaman jarak memberikan pengaruh terhadap tinggi tanaman, berat kering tajuk dan akar serta luas daun lebih besar daripada tanaman. Pemberian tidak memberikan pengaruh terhadap 64
Setiyowati / Bimafika, 14, 5, 638-644 penambahan jumlah daun, dan bentuk perakaran (semuanya melingkar). Kandungan prolin pada minggu pertama pada tanaman lebih rendah dibanding yang mendapat. Tetapi pada akhir perlakuan tanaman mengalami kenaikan kandungan prolin dan tanaman yang mendapat mengalami penurunan. Berarti pada tanaman yang diberi perlakuan masih dapat memberikan toleransi terhadap. DAFTAR PUSTAKA [1]. Chaturvedi, G.S., Ram, P.C., Singh, A.K., Ram, P., Ingram, K.T.,Singh, B.B., Singh, R.K., Singh, V.K.1994. Carbohydrate Status of Rainfed Lowland Rice in Relation to Submergence. Didalam Lucknow VP (ed). Physiology of Stress Tolerance in rice. Los Banos. IRRI Philippines. Hal 14 1. []. Cruz P. 1997. Effect of Shade on the Growth and Mineral Nutrition of C4 Perenial Grass under Field Conditions. Plant and Soil 188 : 7 37. [3]. Curtis, O.F. dan Clark,D.G. 195. An Introduction to Plant Physiology. Mc Graw Hill Book Company Inc. New York. Toronto. London. Pp. 14-48. [4]. Djukri, Purwoko, B.S. 3. Pengaruh paranet terhadap sifat toleransi tanaman talas (Colocasia esculenta (L.) Schott). Ilmu Pertanian volume 1 No.. Hal 17 5. [5]. Gardner F.P., Pierce R.B. dan Mitchell R.L. 1991. Physiology of Crop Plants. Diterjemahkan oleh H. Susilo. Jakarta : Universitas Indonesia Press. [6]. Hamim, Ashri K., Miftahudin, Triadiati. 8. Analisis Status Air, Prolin dan Aktivitas Enzim Antioksidan Beberapa Kedelai Toleran dan Peka Kekeringan serta Kedelai liar. ISSN : 16-537. Agrivita volume 3 No. 3. Pp 1-1 [7]. Harwati, CH. 7. Pengaruh Intensitas Cahaya Matahari terhadap Pertumbuhan Anggrek (Orchidaceae). Innofarm: Jurnal Inovasi Pertanian volume 6 No. 1. Hal 58 67. [8]. Hale, M.G, Orchutt, D.M. 1987. The Physiology of Plants under Stress. New York. John Wiley. [9]. Johnston M. dan Ouwueme I.C. 1998. Effect of shade on Photosyntetic pigments in the Tropical Root Crops : Yam, Taro, Tannia, Cassava and Sweet Potato. Exp Agric 34 : 31 31. [1]. Kephart, K.D.,Buxton, D.R.,Taylor, S.E. 199. Growth of C3 and C4 Perennial Grasses in reduced irradiance. Crop Sci. 3 : 133 138. a. Levitt J. 198. Response of Plants to Environmental Stress. New York : Academic Pr. [11]. Lambers H., F.S. Chapin dan T.L. Pons. 1998. Plant physiological Ecology. New York : Springer Verlag Inc. [1]. Musyarofah N, Susanto S, Aziz SA, Kartosoewarno S. 6. Respon tanaman pegagan (Centella asiatica L. Urban ) terhadap pemberian pupuk alami dibawah.tesis. Program Pascasarjana. Institut Pertanian Bogor. Bogor. [13]. Salisbury dan Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan. Terjemahan Diah. ITB, Bandung [14]. Sopandie D., Chozin M.A.,Sastrosumarjo S., Juhaeti T., Sahardi. 3. Toleransi padi gogo terhadap. Hayati volume 1 No.. ISSN 854 8587. Hlm. 71 75. [15]. Sulistyono E, Sopandie D, Chozin MA, Suwarno.1999. Adaptasi padi gogo terhadap : Pendekatan morfologi dan fisiologi. Comm Ag 4: 6 68. [16]. Widiastuti, L. Tohari. Sulistyaningsih, E. 4. Pengaruh Intensitas Cahaya dan Kadar Daminosa Terhadap Iklim mikro dan Pertumbuhan Tanaman Krisan dalam Pot. Ilmu Pertanian volume 11 No.. Hal 35 4. 641
berat kering akar ( Cm ) berat kering tajuk ( cm ) tinggi tanaman ( cm ) Setiyowati / Bimafika, 14, 5, 638-644 5 15 1 5 grafik Tinggi tanaman 1 3 4 Gambar 1. Tinggi tanaman jarak pagar selama 3 dan a. grafik berat kering tajuk 4 1 3 4 b. grafik berat kering akar 1 1 3 4 Gambar. Berat kering tajuk (a) berat kering akar (b) tanaman 64
lebar daun ( Cm ) jumlah daun Setiyowati / Bimafika, 14, 5, 638-644 grafik jumlah daun 1 8 6 4 1 3 4 Gambar 3. Jumlah daun tanaman jarak pagar selama 3 dan 1 1 8 grafik lebar daun 6 4 1 3 4 Gambar 4. Lebar daun tanaman jarak pagar selama 3 dan control grafik kandungan prolin p r o l i n 5 15 1 5 4 Gambar 5. Kandungan prolin pada tanaman jarak pagar selama 3 dan 643
Setiyowati / Bimafika, 14, 5, 638-644 grafik kandungan prolin p r o l i n 5 15 1 5 I II III Gambar 6. Kandungan prolin pada tanaman jarak pagar selama 3 dan 644