Respon Genotipe Terhadap Berbagai Intensitas Cahaya Jangka Pendek Morfologi dan Anatomi Daun
Cahaya dan genotipe serta interaksi antara cahaya dan genotipe berpengaruh sangat nyata terhadap luas daun, tebal daun dan panjang palisade. Demikian juga pada jumlah stomata, kecuali genotipe yang berpengaruh tidak nyata (Lampiran 5).
Tabel 1 Respon luas daun (cm2), tebal daun (µm), panjang palisade (µ m) dan jumlah stomata beberapa genotipe kedelai pada berbagai perlakuan cahaya jangka pendek.
Perlakuan cahaya jangka pendek
Genotipe L0 L1 L2 kontrol L3 L4 L5 Rataan Luas daun (cm2) Pangrango 37.97 (54) 84.88 (120) 70.73 39.34 (56) 42.50 (60) 56.29 (80) 55.28 y Ceneng 32.35 (49) 75.77 (115) 65.67 71.07 (108) 35.31 (54) 67.09 (102) 57.88 y Godek 33.36 (53) 65.16 (104) 62.8 66.61 (106) 30.50 (49) 63.75 (102) 53.70 y Slamet 31.15 (38) 80.41 (98) 81.88 91.86 (112) 41.11 (50) 62.34 (76) 64.79 x Rataan 33.71 (48) 76.55 (109) 70.27 67.22 (96) 37.36 (53) 62.37 (89) c a ab b c b Tebal daun (µm) Ceneng 15.7 (66) 19.2 (81) 23.7 17.6 (74) 20.0 (84) 23.4 (99) 19.9 x Godek 13.9 (60) 12.9 (56) 23.0 17.2 (75) 17.3 (75) 14.7 (64) 16.5 y Rataan 14.9 (64) 16.0 (69) 23.3 17.4 (75) 18.7 (80) 19.0 (82) e de a cd bc b Panjang palisade (µm) Ceneng 4.4 (39) 7.0 (63) 11.2 9.4 (84) 10.2 (91) 11.5 (102) 8.9 x Godek 4.8 (38) 3.6 (28) 12.5 8.0 (64) 6.2 (50) 6.5 (52) 6.9 y Rataan 4.6 (39) 5.3 (45) 11.8 8.7 (74) 8.2 (70) 9.0 (76) c c a b b b Jumlah stomata Pangrango 14 (117) 11 (92) 12 13 (108) 11 (92) 10 (83) 11.77 x Ceneng 11(85) 11 (85) 13 12 (92) 12 (92) 11(85) 11.63 x Godek 11(79) 14 (100) 14 10 (71) 10 (71) 12 (86) 11.95 x Slamet 15 (136) 13 (118) 11 10 (91) 10 (91) 10 (91) 11.52 x Rataan 12.63(101 12.15 (97) 12.55 11.48 (91) 10.85 (87) 10.65 (85) a ab a bc cd d
Keterangan : Nilai rataan pada baris atau kolom yang sama pada peubah yang sama diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata menurut uji LSD pada taraf kepercayaan 95%. Nilai dalam kurung merupakan persentase (dibulatkan) terhadap kontrol. L0=5 hari tanpa cahaya; L1=8 hari cahaya 50%; L2=8 hari cahaya 100%; L3=3 hari cahaya 50%; L4=3 hari cahaya 50%+2 hari cahaya 100%; dan L5=3 hari cahaya 50%+2 hari cahaya 100%+3 hari tanpa cahaya.
Berdasarkan hasil analisis dan uji lanjut (Tabel 1) dapat diketahui bahwa perlakuan intensitas cahaya 50% selama 8 hari (L1) menyebabkan luas daun meningkat sebesar 9% dari kontrol (L2) dan menurunkan tebal daun, panjang
palisade, dan jumlah stomata masing-masing menjadi sebesar 69%, 45% dan 97%. Genotipe toleran mempunyai dau n lebih tebal dan peningkatan luas daun lebih tinggi daripada genotipe peka. Perlakuan intensitas cahaya 50% selama 3 hari (L3) mampu meningkatkan luas daun beberapa genotipe melebihi kontrol (Ceneng, Godek , dan Slamet) dan menurunkan jumlah stomata menjad i 91% kontrol.
Kondisi gelap selama 5 hari (L0) menghambat perkembangan daun sehingga luas daun, tebal daun, dan panjang palisade masing-masing hanya mencapai 48%, 64%, dan 39% dari kontrol (L2). Genotipe toleran mempunyai daun yang lebih luas dan lebih tebal yang berarti bahwa penghambatan perkembangan daun genotipe toleran lebih rendah dibanding genotipe peka.
Terhambatnya perkembangan daun pada kondisi tanpa cahaya, diduga disebabkan fotosintesis tidak dapat berlangsung sehingga tidak memungkinkan akumulasi asimilat. Sebaliknya, asimilat cadangan yang ada dirombak melalui respirasi untuk memperoleh energi supaya tanaman tetap hidup. Penjelasan tersebut menunjukkan bahwa, untuk dapat mempertahankan hidup dalam waktu yang lebih lama dalam kondisi tanpa cahaya maka strateginya adalah mengefisienkan penggunaan asimilat cadangan, dengan kata lain mengefisienkan proses respirasi. Hal ini sejalan dengan hasil penelitian Lestari (2005) bahwa penurunan kandungan gula pati genotipe peka yang lebih tinggi diband ing genotipe toleran, yang berarti bahwa genotipe peka tidak efisien atau proses respirasinya tidak efisien. Tingginya respirasi pada genotipe peka juga diduga ada kaitannya dengan tingginya jumlah stomata pada genotipe tersebut. Jumlah stomata pada tanaman kontrol disajikan pada Gambar 8.
Pada perlakuan cahaya jangka pendek berganti yang diakhiri dengan kondisi gelap selama 3 hari (L5) luas daun genotipe Pangrango dan Slamet lebih sempit dibanding kontrol, sedang luas daun genotipe Ceneng dan Godek lebih lebar dari pada kontrolnya, menunjukkan mekanisme penghindaran yang lebih baik pada genotipe Ceneng dan Godek. Pada tebal daun dan panjang palisade terjadi peningkatan pada genotipe Ceneng sedang pada genotipe Godek menurun, yang menunjukkan bahwa faktor genotipe lebih berpengaruh terhadap ketebalan daun dan panjang palisade. Pada stomata terjadi penurunan jumlah yang berbeda
nyata dengan kontrol, menjadi 85% dari kontrol. Jumlah stomata genotipe toleran lebih rendah dari pada genotipe peka.
Pangrango Ceneng
Godek Slamet
Gambar 8 Jumlah stomata beberapa genotipe kedelai pada cahaya 100% (kontrol)
Kandungan Klorofil dan Indeks Warna Hijau Relatif Daun
Pada perlakuan berbagai cahaya jangka pendek (short term exposure), cahaya dan genotipe berpengaruh sangat nyata terhadap kandungan klorofil a, b, dan klorofil total serta indeks warna hijau relatif daun. Pada nisbah klorofil a/b, pengaruh cahaya sangat nyata sedang genotipe berpengaruh tidak nyata. Interaksi antara cahaya dan genotipe berpengaruh tidak nyata terhadap kandungan klorofil daun dan nisbah klorofil a/b, tetapi berpengaruh sangat nyata terhadap indeks warna hijau relatif daun (Lampiran 5). Warna daun hasil pengamatan disajikan pada Gambar 9.
Tabel 2 Kandungan klorofil a, b, klorofil total (mg/g), nisbah klorofil a/b dan indeks warna hijau relatif daun pada beberapa genotipe kedelai pada berbagai perlakuan cahaya jangka pendek
Perlakuan cahaya jangka pendek
Genotipe L0 L1 L2 kontrol L3 L4 L5 Rataan Klorofil a (mg/g) Pangrango 0.269 (43) 0.669 (107) 0.624 0.519 (83) 0.589 (94) 0.457 (73) 0.521 xy Ceneng 0.347 (73) 0.807 (171) 0.473 0.469 (99) 0.755 (160) 0.544 (115) 0.566 x Godek 0.157 (24) 0.556 (83) 0.666 0.471 (71) 0.607 (91) 0.312 (47) 0.461 yz Slamet 0.131 (28) 0.523 (110) 0.474 0.530 (112) 0.482 (102) 0.247 (52) 0.398 z 0.226 (41) 0.608 (109) 0.559 0.497 (89) 0.608 (109) 0.390 (70) Rataan d a ab bc ab c Klorofil b (mg/g) Pangrango 0.197 (72) 0.352 (129) 0.274 0.257 (94) 0.344 (125) 0.232 (85) 0.276 x Ceneng 0.267 (122) 0.360 (165) 0.218 0.183 (84) 0.312 (143) 0.340 (156) 0.280 x Godek 0.158 (52) 0.324 (107) 0.302 0.259 (86) 0.323 (107) 0.186 (61) 0.259 x Slamet 0.104 (47) 0.241 (109) 0.221 0.214 (97) 0.264 (119) 0.128 (58) 0.195 y 0.181 (71) 0.319 (126) 0.254 0.228 (90) 0.311 (122) 0.221 (87) Rataan c a ab bc a bc Klorofil total (mg/g) Pangrango 0.466 (52) 1.021(114) 0.897 0.776 (86) 0.933 (104) 0.689 (77) 0.797 x Ceneng 0.614 (89) 1.167 (169) 0.691 0.651 (94) 1.066 (154) 0.884 (128) 0.846 x Godek 0.314 (32) 0.879 (91) 0.968 0.730 (75) 0.929 (96) 0.498 (51) 0.720 xy Slamet 0.235 (34) 0.764 (110) 0.695 0.743 (107) 0.745 (107) 0.375 (54) 0.593 y 0.226 (41) 0.608 (108) 0.559 0.497 (89) 0.608 (109) 0.390 (70) Rataan d a ab bc a c
Nisbah klorofil a/b
Pangrango 1.487 (66) 1.873 (83) 2.265 2.092 (92) 1.711 (76) 2.062 (91) 1.915 xy Ceneng 1.349 (60) 2.268 (101) 2.246 2.567 (114) 2.426 (108) 1.765 (79) 2.103 x Godek 1.093 (47) 1.737 (75) 2.317 1.875 (81) 2.002 (86) 1.742 (75) 1.795 y Slamet 1.339 (62) 2.176 (101) 2.160 2.483 (115) 1.837 (85) 1.786 (83) 1.964 xy 1.317 (59) 2.014 (90) 2.247 2.254 (100) 1.990 (89) 1.839 (82) Rataan c ab a a ab b Indeks warna Pangrango 0.276 (29) 0.812 (86) 0.942 0.854 (91) 0.782 (83) 0.614 (65) 0.713 y Ceneng 0.334 (36) 0.878 (96) 0.916 0.988 (108) 0.766 (84) 0.748 (82) 0.772x Godek 0.048 (6) 0.752 (90) 0.832 0.792 (95) 0.766 (92) 0.642 (77) 0.639 z Slamet 0.092 (11) 0.764 (90) 0.852 0.862 (101) 0.712 (84) 0.626 (73) 0.651 z 0.188 (21) 0.802 (92) 0.886 0.874 (99) 0.757 (87) 0.658 (74) Rataan e b a a c d
Keterangan : Nilai rataan pada baris atau kolom yang sama pada peub ah yang sama diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata menurut uji LSD pada taraf kepercayaan 95%. Nilai dalam kurung merupakan persentase (dibulatkan) terhadap kontrol. L0=5 hari tanpa cahaya; L1=8 hari cahaya 50%; L2=8 hari cahaya 100%; L3=3 hari cahaya 50%; L4=3 hari cahaya 50%+2 hari cahaya 100%; dan L5=3 hari cahaya 50%+2 hari cahaya 100%+3 hari tanpa cahaya
Gambar 9 Warna dan luas daun beberapa genotipe kedelai pada berbagai perlakuan cahaya jangka pendek (short term exposure). P=Pangrango, C=Ceneng, G=Godek dan S=Slamet L0=5 hari tanpa cahaya; L1=8 hari cahaya 50%; L2=8 hari cahaya 100%; L3=3 hari cahaya 50%; L4=3 hari cahaya 50%+2 hari cahaya 100%; dan L5=3 hari cahaya 50%+2 hari cahaya 100%+3 hari tanpa cahaya.
Dari hasil pengamatan pada tabel 2 dapat diketahui bahwa intensitas cahaya 50% selama 8 hari (L1) meningkatkan kandungan klorofil a, b, dan
L0 L1 L2 L3 L4 L5 P P P P P P C C C C C G S S S S S G G G G P C G S
klorofil total pada daun kedelai, meskipun secara statistik peningkatan tersebut tidak berbeda nyata dengan kontrol (L2). Secara rataan klorofil a meningkat 9%, klorofil b 26% dan klorofil total meningkat 8%. Peningkatan kandungan klorofil b
yang lebih tinggi dari pada klorofil a menyebabkan turunnya nisbah klorofil a/b. Sedang indeks warna hijau relatif daun berbeda nyata pada semua perlakuan cahaya kecuali L2 dengan L3. Genotipe toleran Ceneng memiliki kandungan klorofil, nisbah klorofil a/b, dan indeks warna hijau relatif daun lebih tinggi dibanding genotipe lainnya.
Pada intensitas cahaya rendah, investasi sumber daya dilakukan tanaman untuk memanen energi cahaya dari pada mengolahnya (Atwell et al. 1999) sehingga tanaman meningkatkan kandungan pigmennya. Peningkatan kandungan klorofil b disebabkan karena pada keadaan etiolasi klorofil b disintesis melalui tiga lintasan dengan tiga prekursor yaitu melalui kelimpahan chlorophyllide a
yang baru terbentuk, reduksi Protochlorophyllide b melalui chlorophyllide b dan konversi langsung klorofil a ke klorofil b (Schoefs dan Berthrand 1997). Peningkatan klorofil b ini akan meningkatkan efisiensi penangkapan cahaya.
Perlakuan kondisi gelap selama lima hari (L0) menurunkan kandungan klorofil, terutama klorofil a yang turun menjadi 41% dari kontrol sedang klorofil
b menjadi 71% kontrol. Penurunan kandungan klorofil ini disebabkan en zim PCR atau POR (NADPH:Protochlorophyllide (photo) oxidoreductase) yang dikode DNA inti tidak aktif pada kondisi tanpa cahaya, sehingga perubahan Protochlorophyllide menjadi chlorophyllide tidak dapat berlangsung (Redlinger dan Beale 1991, Schoefs dan Bertrand 1997, Sandmann dan Scheer 1998) yang menyebabkan pembentukan klorofil terhambat pada tahap ini.
Penurunan kandungan klorofil pada perlakuan gelap menyebabkan turunnya nisbah klorofil a/b menjadi 59% kontrol. Penurunan nisbah klorofil a/b
genotipe toleran lebih tinggi dibanding genotipe peka yang berarti bahwa kandungan klorofil b genotipe toleran lebih tinggi dibanding genotipe peka. Penurunan kandungan klorofil juga mempengaruhi warna daun sehingga indeks warna hijau relatif daun turun menjadi 21%, daun menjadi berwarna kuning. Indeks warna hijau relatif daun genotipe toleran lebih tinggi dan berbeda nyata dengan genotipe peka. Pada kondisi gelap genotipe Ceneng memiliki kandungan
klorofil dan indeks warna hijau relatif daun lebih tinggi dibanding gen otipe lainnya.
Pada genotipe Ceneng terjadi fenomena menarik karena pada kondisi gelap selama lima hari (L0) tersebut masih terjadi peningkatan kandungan klorofil
b. Hal ini menunjukkan bahwa pada kondisi gelap genotipe Ceneng masih mampu mengkonversi klo rofil a menjadi klorofil b. Menurut Sandmann dan Scheer (1999), konversi klorofil a menjadi klorofil b berlangsung dengan bantuan enzim oxygenase.
Pada perlakuan cahaya jangka pendek yang berganti kandungan klorofil meningkat ketika tanaman dipindah dari intensitas cahaya 50% (L3) ke 100% 2 hari (L4) dan menurun setelah diberi perlakuan gelap 3 hari (L5). Dalam kondisi tersebut, nisbah klorofil a/b dan indeks warna hijau relatif daun lebih rendah dan berbeda nyata dengan kontrol. Setelah perlakuan gelap, genotipe Ceneng masih mampu mempertahankan kandungan klorofil a dan b lebih tinggi dibanding kontrol.
Berdasarkan data pada perlakuan cahaya jangka pendek berganti di atas, diduga terjadi regulasi kandungan klorofil yang sangat fleksibel. Regulasi kandungan klorofil a dan b mengikuti intensitas cahaya yang terakhir kali diterima. Pada intensitas cahaya tinggi klorofil b dikurangi sehingga nisbah klorofil a/b meningkat, sebaliknya pada intensitas cahaya rendah klorofil b
ditingkatkan sehingga nisbah klorofil a/b menurun. Dalam penelitiannya menggunakan 22 species angiosperma di Inggris, Murchie dan Horton (1997) menyimpulkan bahwa perubahan nisbah klorofil a/b merupakan salah satu strategi penting dalam aklimatisasi terhadap cahaya. Folly dan Engel (1999) juga mendapatkan bahwa interkonversi klorofil a ? b memegang peranan penting dalam pembentukan dan reorganisasi aparatus fotosintesis sehingga memungkinkan tanaman beradaptasi terhadap intensitas cahaya dengan mengatur nisbah klorofil a/b.
Antosianin
Perlakuan cahaya berpengaruh sangat nyata terhadap kandungan antosianin sedang interaksinya tidak berpengaruh nyata (Lampiran 5).
Tabel 3 Kandungan antosianin (ng/g) pada beberapa genotipe kedelai pada berbagai perlakuan cahaya jangka pendek
Perlakuan cahaya jangka pendek
Genotipe L0 L1 L2 kontrol L3 L4 L5 Rataan Pangrango 0.276 (65) 0.296 (70) 0.424 0.399 (94) 0.578 (136) 0.414 (98) 0.398 x Ceneng 0.227 (45) 0.254 (51) 0.501 0.461 (92) 0.628 (125) 0.367 (73) 0.406 x Godek 0.281 (54) 0.336 (65) 0.516 0.499 (97) 0.656 (127) 0.440 (85) 0.455 x Slamet 0.328 (79) 0.358 (86) 0.415 0.494 (119) 0.588 (142) 0.456 (110) 0.440 x 0.278 (60) 0.311 (67) 0.464 0.463 (100) 0.612 (132) 0.419 (90) Rataan c c b b a b
Keterangan : Nilai rataan pada baris atau kolom yang sama diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata menurut uji LSD pada taraf kepercayaan 95%. Nilai dalam kurung merupakan persentase (dibulatkan) terhadap kontrol. L0=5 hari tanpa cahaya; L1=8 hari cahaya 50%; L2=8 hari cahaya 100%; L3=3 hari cahaya 50%; L4=3 hari cahaya 50%+2 hari cahaya 100%; dan L5=3 hari cahaya 50%+2 hari cahaya 100%+3 hari tanpa cahaya Tabel 3 menunjukkan bahwa kandungan antosianin genotipe peka lebih tinggi dari pada genotipe toleran pada semua perlakuan . Intensitas cahaya 50% selama 8 hari (L1) menyebabkan penurunan kandungan antosianin menjadi 67% dari kontrol. Kondisi gelap selama 5 hari (L0) juga menurunkan kandungan antosianin menjadi 60% dari kontrol.
Menurunnya kandungan antosianin pada kondisi gelap diduga disebabkan karena menurunnya aktivitas respirasi sehingga prazat yang dihasilkan untuk sintesis antosianin berkurang. Prazat untuk biosintesis antosianin adalah eritrosa-4-fosfat yang dihasilkan atau merupakan produk respirasi dari lintasan pentosa fosfat (Taiz dan Zeiger 2002). Dengan demikian untuk biosintesis antosianin dalam jumlah banyak, maka dibutuhkan aktivitas pemecahan karbohidrat atau pati melalui lintasan pentosa fosfat yang tinggi. Hal ini mengind ikasikan bahwa tanaman yang mengandung antosianin tinggi memiliki aktivitas respirasi yang tinggi pula. Kondisi demikian tidak menguntungkan bagi genotipe yang beradaptasi pada kondisi intensitas cahaya rendah karena karbohidrat yang terbentuk melalui proses fotosintesis akan terkuras dalam proses respiras i sehingga akumulasinya dalam bentuk hasil panenan akan menjadi rendah.
Percobaan Lo dan Nicholson (1998) menggunakan sorgum menunjukkan bahwa kultivar DK-18 yang tidak mengakumulasi antosianin disebabkan oleh kurangnya substrat dan energi untuk biosintesis antosianin tersebut. Fenomena ini sejalan dengan uraian di atas, bahwa berkurangnya substrat (prazat) bagi biosintesis antosianin akan mengurangi kandungan antosianin dalam jaringan.
Pada perlakuan cahaya jangka pendek yang berganti, kandungan antosianin menyesuaikan dengan cahaya yang diterima terakhir kali. Kandungan antosianin menurun bila intensitas cahaya berkurang (L3), dan meningkat lagi bila intensitas cahaya meningkat (perlakuan L3 ke L4). Data tersebut menunjukkan bahwa terjadi plastisitas dalam regulasi jangka pendek kandungan antosianin. Daya regulasi pada genotipe toleran lebih kuat dibanding genotipe peka karena peningkatan atau penurunan kandungan antosianinnya terkait intensitas cahaya lebih tinggi.
Menurunkan kandungan antosianin menjadi strategi pada kondisi intensitas cahaya rendah karena akan meningkatkan efisiensi penangkapan cahaya Levitt (1980) sekaligus mengefisienkan penggunaan asimilat (Hale dan Orchut 1987). Sebaliknya peningkatan kandungan antosianin sangat penting pada kondisi intensitas cahaya tinggi karena diperlukan dalam penciptaan sistem perlindungan diri terhadap kerusakan oleh radiasi UV (Harran 2003 ).
Respon Genotipe Terhadap Intensitas Cahaya Jangka Panjang Morfologi dan Anatomi Daun
Cahaya berpengaruh nyata terhadap luas daun pada saat tanaman umur 4 mst dan pengaruhnya sangat nyata pada saat tanaman berumur 10 mst. Sedangkan genotipe dan interaksi antara cahaya dan genotipe berpengaruh nyata pada 6 mst. Tebal daun dan jumlah stomata dipengaruhicahaya dan genotipe. Interaksi antara cahaya dan genotipe berpengaruh tidak nyata pada tebal daun, tetapi pengaruhnya nyata pada panjang palisade (Lampiran 6).
Tabel 4 menunjukkan bahwa tanaman yang ditumbuhkan pada intensitas cahaya 50% mempunyai daun lebih luas. Peningkatan luas daun ini diduga untuk memaksimalkan penangkapan cahaya sebagaimana dijelaskan Levit (1980) dan Taiz dan Zeiger (2002). Genotipe Ceneng pada berbagai umur tanam mempunyai daun paling luas dibandingkan genotipe lainnya sehingga diduga bahwa kemampuannya dalam menangkap cahaya juga akan lebih tinggi.
Tabel 4 Luas daun (cm2), tebal daun (µm), panjang palisade (µm) dan jumlah stomatabeberapa genotipe kedelai pada intensitas cahaya 100% dan 50% pada umur 4, 6, 8, dan 10 MST
Genotipe MST Cahaya
Pangrango Ceneng Godek Slamet Rataan
Luas daun (cm2) 100% 83.50 58.47 67.07 68.19 69.31 x 50% 59.18 (71) 69.03 (118) 45.54 (68) 49.05 (72) 55.70 y (80) 4 Rataan 71.34 a 63.75 a 56.31 a 58.62 a 100% 57.14 82.17 98.39 79.34 79.26 x 50% 68.62 (120) 99.90 (122) 63.64 (65) 67.08 (85) 74.81 x (94) 6 Rataan 62.88 c 91.04 a 81.02 ab 73.21 bc 100% 79.34 76.73 77.94 53.56 65.78 x 50% 75.91 (96) 78.38 (102) 65.31 (84) 67.31 (126) 71.73 x (109) 8 Rataan 65.39 ab 77.56 a 71.63 ab 60.44 b 100% 45.16 54.65 58.68 48.14 51.66 y 50% 58.13 (129) 77.88 (143) 66.93 (114) 59.41 (123) 65.78 x (127) 10 Rataan 51.65 b 66.26 a 62.81 ab 53.77 ab Tebal daun (µm) 100% 31.28 36.17 30.39 35.89 33.43 x 50% 21.78 (70) 24.95 (68) 23.00 (76) 26.61 (74) 24.08 y (72) 10 Rataan 26.53 b 30.56 a 26.70 b 31.25 a Panjang palisade ( µm) 100% 13.06 ab 15.28 a 12.33 b 14.44 ab 13.78 x 50% 8.11 c (65) 10.22 b (67) 9.72 b(82) 12.72 a (88) 10.20 y (74) 10 Rataan 10.58 b 12.75 a 11.03 b 13.58 a Jumlah Stomata 100% 19.0 18.3 18.7 20.4 19.1 x 50% 15.6 (82) 13.5 (74) 16.5 (88) 15.5 (76) 15.3 y (80) 4 Rataan 17.3 a 15.9 b 17.6 a 18.0 a 100% 17.1 15.6 19.3 20.1 18.0 x 50% 14.2 (83) 14.8 (95) 14.8 (77) 19.7 (98) 16.1 y (89) 6 Rataan 15.7 c 15.2 c 17.5 b 19.9 a 100% 20.5 19.1 16.9 19.2 18.9 x 50% 13.8 (67) 16.0 (84) 16.0 (95) 23.1 (120) 17.2 y (91) 8 Rataan 17.2 b 17.6 b 16.5 b 21.2 a 100% 22.1 19.6 22.4 18.9 20.8 x 50% 14.6 (66) 13.4 (68) 15.7 (70) 14.3 (76) 14.5 y (70) 10 Rataan 18.4 a 16.5 b 19.1 a 16.6 b
Keterangan : Nilai rataan pada baris atau kolom pada minggu dan peubah yang sama diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata menurut uji Duncan 95%. Angka dalam kurung merupakan persentase relatif (dibulatkan) terhadap kontrol (intensitas cahaya 100%). Peningkatan luas daun diikuti dengan berkurangnya ketebalan daun disebabkan berkurangnya lapisan dan panjang sel palisade seperti yang ditunjukkan pada Gambar 12. Penurunan ketebalan daun dan panjang palisade pada genotipe toleran (Ceneng dan Pangrango) masing-masing mencapai 31% dan 36% kontrol sedangkan genotipe peka (Godek dan Slamet) masing-masing mencapai 25% dan 17% kontrol.
Logan et al. (1999) menyatakan bahwa pada intensitas cahaya rendah tanaman mengalokasikan sumber dayanya untuk pembentukan aparatus
fotosintesis daripada untuk peningkatan jumlah sel sehingga terjadi penurunan ketebalan daun dan lapisan palisade. Hal ini sejalan dengan penelitian sebelumnya (Elfarisna 2000, Khumaida 2002 dan Handayani 2003) dan penelitian pada padi gogo (Laut et al. 2000, Sopandie et al. 2003a)
Ceneng 100% Ceneng 50%
Godek 100% Godek 50%
Gambar 10 Tebal daun Genotipe Ceneng dan Godek pada intensitas cahaya 100% dan 50% pada umur 10 MST. Bar = 5 um
Pada intensitas cahaya 50% jumlah stomata tanaman menurun dan genotipe toleran mempunyai jumlah stomata yang lebih rendah dari pada genotipe peka. Perbedaan jumlah stomata antar genotipe terjadi baik pada intensitas cahaya 100% maupun 50% (Tabel 4). Data ini menunjukkan bahwa pembentukan stomata dikendalikan oleh faktor keturunan (genetik) dan berbagai faktor lingkungan antara lain intensitas cahaya, suhu dan kelembaban (Willmer 1983). Selain itu, secara genetik suatu genotipe mungkin memiliki jumlah stomata yang telah tertentu, tetapi dengan meningkatnya luas daun akibat rendahnya intensitas cahaya maka jumlah stomata per satuan luas menjadi berkurang.
Penurunan jumlah stomata pada intensitas cahaya 50% mungkin disebabkan juga oleh suhu pada tempat ternaungi lebih rendah dan kelembaban lebih tinggi. Dalam kondisi demikian, laju transpirasi akan lebih rendah sehingga
tanaman mengadaptasikan diri dengan cara menurunkan kerapatan stomata (Logan et al. 1999). Schluter et al. (2003) juga menjelaskan bahwa kerapatan stomata dipengaruhi oleh kondisi lingkungan selama daun berkembang dan melibatkan pensinyalan dari daun dewasa terhadap daun yang sedang berkembang berikutnya, dan kerapatan stomata tidak berubah setelah daun-daun menjadi dewasa.
Kandungan Klorofil dan Inde ks Warna Hijau Relatif Daun
Interaksi antara cahaya dan genotipe berpengaruh tidak nyata terhadap kandungan klorofil a, b, klorofil total, dan nisbah klorofil a/b daun kedelai. Tetapi cahaya, genotipe, dan interaksi antara cahaya dan genotipe berpengaruh sangat nyata pada indeks warna hijau relatif daun (Lampiran 6).
Pada perlakuan cahaya jangka panjang ini, kandungan klorofil a, b, dan klorofil total meningkat pada semua genotipe kedelai yang diberi intensitas cahaya 50% dibanding kontrol. Peningkatan kandungan klorofil yang lebih tinggi pada klorofil b menurunkan nisbah klorofil a/b. Penurunan nisbah klorofil a/b
pada genotipe peka lebih tinggi daripada genotipe toleran. Genotipe toleran Ceneng memiliki kandungan klorofil a, b dan klorofil total serta nis bah klorofil
a/b yang lebih tinggi. Hal ini sejalan dengan hasil penelitian Khumaida (2002) pada kedelai dan Sopandie et al. (2003a) pada padi gogo.
Peningkatan kandungan klorofil pada intensitas cahaya rendah dilakukan tanaman untuk memperbanyak pigmen y ang menangkap berbagai macam panjang gelombang cahaya (Atwell et al. 1999; Folly et al. 1999), supaya transfer elektron (energi) tetap dapat berlangsung dari PSII ke PSI. Energi ditransfer dari pigmen yang mempunyai energi tinggi ke pigmen yang berenergi rendah didekatnya sampai ke pigmen yang mempunyai energi terendah dalam fotosistem tersebut yaitu pusat reaksi (Hopkins dan Huner 2004) sehingga diperlukan banyak pigmen untuk menyerap cahaya gelombang pendek yang mempunyai energi lebih tinggi dibanding pusat reaksi. Peningkatan kandungan klorofil b dilakukan tanaman karena klorofil b dapat menyerap cahaya pada panjang gelombang pendek. Peningkatan klorofil b ini juga untuk mengefisienkan tranfer energi dari panjang gelombang cahaya (biru) yang d itangkap pigmen karoten (445 nm) ke
klorofil a, karena klorofil a tidak dapat menerima energi langsung dari karoten (Beale 1984).
Tabel 5 Kandungan klorofil a dan b (mg/g) serta nisbah klorofil a/b beberapa genotipe kedelai pada intensitas cahaya 100% dan 50% pada umur 4, 6, 8, dan 10 MST
Genotipe MST Cahaya
Pangrango Ceneng Godek Slamet Rataan
Klorofil a (mg/g) 100% 1.508 1.436 1.214 0.959 1.279 x 50% 1.649 (109) 1.532 (107) 1.123 (93) 1.226 (128) 1.383 x (108) 4 Rataan 1.578 a 1.484 a 1.169 b 1.093 b 100% 1.298 1.626 1.147 1.093 1.291 x 50% 1.058 (82) 1.712 (105) 1.430 (125) 1.333 (122) 1.383 x (107) 6 Rataan 1.178 b 1.669 a 1.288 b 1.213 b 100% 1.935 2.047 1.638 1.915 1.884 x 50% 2.115 (109) 2.105 (103) 1.909 (117) 1.444 (75) 1.893 x (100) 8 Rataan 2.025 a 2.076 a 1.774 a 1.679 a 100% 1.949 2.316 2.143 1.762 2.043 x 50% 2.186 (112) 2.663 (115) 1.897 (89) 1.680 (95) 2.107 x (103) 10 Rataan 2.068 b 2.490 a 2.020 bc 1.721 c Klorofil b (mg/g) 100% 0.653 0.528 0.472 0.355 0.502 y 50% 0.695 (106) 0.625 (118) 0.462 (98) 0.527 (148) 0.577 x (115) 4 Rataan 0.674 a 0.577 b 0.467 c 0.441 c 100% 0.531 0.655 0.449 0.431 0.516 y 50% 0.483 (91) 0.734 (112) 0.623 (139) 0.600 (139) 0.610 x (118) 6 Rataan 0.507 b 0.694 a 0.536 b 0.516 b 100% 0.747 0.899 0.588 0.774 0.752 x 50% 0.972 (130) 0.943 (105) 0.832 (141) 0.658 (85) 0.851 x (103) 8 Rataan 0.858 ab 0.921 a 0.710 b 0.716 b 100% 0.779 0.975 0.890 0.658 0.826 x 50% 0.861 (111) 1.090 (112) 0.836 (94) 0.712 (108) 0.875 x (106) 10 Rataan 0.820 bc 1.033 a 0.863 b 0.686 c Nisbah klorofil a/b
100% 2.394 2.717 2.573 2.717 2.600 x 50% 2.370 (99) 2.452 (90) 2.435 (95) 2.321 (85) 2.395 x (92) 4 Rataan 2.382 a 2.584 a 2.504 a 2.519 a 100% 2.444 2.493 2.550 2.501 2.497 x 50% 2.190 (90) 2.329 (93) 2.278 (89) 2.199 (88) 2.249 y (90) 6 Rataan 2.317 a 2.411 a 2.414 a 2.350 a 100% 2.594 2.315 2.784 2.486 2.545 x 50% 2.179 (84) 2.223 (96) 2.297 (83) 2.190 (88) 2.222 y (87) 8 Rataan 2.387 ab 2.269 ab 2.541 a 2.338 b 100% 2.510 2.388 2.481 2.662 2.510 x 50% 2.541 (101) 2.441 (102) 2.255 (91) 2.352 (88) 2.397 x (95) 10 Rataan 2.525 a 2.415 a 2.368 a 2.507 a
Keterangan : Nilai rataan pada baris atau kolom pada minggu dan peubah yang sama diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata menurut uji Duncan 95%. Angka dalam kurung merupakan persentase relatif (dibulatkan) terhadap kontrol (intensitas cahaya 100%). Dengan demikian tanaman menjadi lebih efisien dalam menangkap cahaya dan mentransfer energinya ke pusat reaksi. Peningkatan kandungan pigmen dalam
kloroplas juga menjadi sangat penting karena keberadaan pigmen, terutama klorofil b, menentukan pembentukan dan kestabilan pengikatan proteinLHC pada membran tilakoid (Beale 1984, Morishige dan Dreyfuss 1999). LHC biasanya mengalami degradasi bila proteinnya tidak terikat dengan klorofil, terutama klorofil b, dan karotenoid (Biswal 1997). Khumaida (2002) menyatakan bahwa naungan 50% menginduksi tingkat ekspresi gen lhcp (light harvesting complect protein) pada beberapa genotipe kedelai toleran yang diteliti dan genotipe toleran mempunyai kapasitas penangkapan cahaya yang lebih tinggi karena kemampuannya mengubah klorofil a menjadi klorofil b.
Perubahan klorofil a menjadi klorofil b dan sebaliknya oleh enzim oxigenase (Sandmann dan Scheer 1998) dikendalikan oleh gen CAO (Chlorophyll a oxygenase) dikodekan di inti sel (Tanaka et al. 1998; Klimyuk 1999; Klenell et al. 2005). Klorofil a dapat diubah menjadi klorofil b dengan senyawa intermediet Hydroxymethyl chlorophyll atau HMCl (Redlinger dan Beale 1991) dan klorofil b
akan diubah menjadi klorofil a sebelum mengalami degradasi melalui 2 kofaktor yang berbeda (Folly dan Engel 1999). Siklus klorofil ini memungkinkan regulasi yang fleksibel pada akumulasi klorofil dan komplek protein klorofil yang berperan penting pada pembentukan dan reorganisasi fotosistem sehingga tanaman dapat beradaptasi pada intensitas cahaya rendah dengan menyesuaikan kandungan klorofilnya yang berpengaruh pada nisbah klorofil (Atwell et al. 1999, Folly dan Engel 1999).
Peningkatan kandungan klorofil ini tidak diikuti dengan peningkatan laju fotosintesis. Karena berdasarkan hasil pengamatan pada tanaman dengan perlakuan yang sama, laju fotosintesis tanaman yang tumbuh pada intensitas cahaya 50% lebih rendah daripada tanaman kontrol (La Muhuria, 2005; komunikasi pribadi). Hal tersebut diduga disebabkan oleh rendahnya kandungan enzim-enzim fotosintetik, juga karena suhu di tempat ternaungi lebih rendah dan kelembaban lebih tinggi sehingga laju transpirasi dan laju fotosintesis rendah (Logan et al. 1999).
Berdasarkan rataannya kandungan klorofil secara grafik meningkat pada daun yang terbentuk berikutnya, karena dengan bertambahnya organ tanaman maka daun yang baru terbentuk akan menanggung beban sebagai source yang
lebih besar dari pada daun sebelumnya. Sehingga apparatus fotosintesis yang bertindak sebagai penangkap cahaya dibentuk lebih banyak pada daun berikutnya. Genotipe Ceneng mempunyai kandungan klorofil tertinggi baik pada intensitas 50% maupun 100%. Sehingga genotipe Ceneng mempunyai kemampuan untuk berproduksi tinggi dengan pemberian naungan maupun tanpa naungan (Elfarisna 2000).
Tabel 6 Kandungan klorofil total (mg/g) dan indeks warna hijau relatif daun beberapa genotipe kedelai pada intensitas cahaya 100% dan 50% pada umur 4, 6, 8, dan 10 MST
Genotipe MST Cahaya
Pangrango Ceneng Godek Slamet Rataan
Klorofil total (mg/g) 100% 2.161 1.964 1.686 1.314 1.781 x 50% 2.344 (108) 2.158 (110) 1.586 (94) 1.753 (133) 1.960 x (110) 4 Rataan 2.252 a 2.061 a 1.636 b 1.534 b 100% 1.829 2.281 1.596 1.524 1.807 x 50% 1.541 (84) 2.446 (107) 2.053 (129) 1.934 (127) 1.993 x (110) 6 Rataan 1.685 b 2.363 a 1.824 b 1.729 b 100% 2.683 2.946 2.226 2.689 2.636 x 50% 3.086 (115) 3.048 (103) 2.741 (123) 2.102 (78) 2.744 x (104) 8 Rataan 2.885 ab 2.997 a 2.484 ab 2.396 b 100% 2.728 3.291 3.033 2.423 2.869 x 50% 3.047 (112) 3.753 (114) 2.733 (90) 2.392 (99) 2.981 x (104) 10 Rataan 2.887 b 3.522 a 2.883 b 2.407 c Indeks warna hijau relatif daun
100% 2.394 2.717 2.573 2.717 2.600 x 50% 2.370 (106) 2.452 (118) 2.435 (98) 2.321 (148) 2.395 x (93) 4 Rataan 0.916 b 0.984 a 0.833 c 0.794 c 100% 2.444 2.493 2.550 2.501 2.497 x 50% 2.190 (91) 2.329 (112) 2.278 (139) 2.199 (139) 2.249 y (90) 6 Rataan 0.959 b 1.046 a 0.926 b 0.926 b 100% 2.594 2.315 2.784 2.486 2.545 x 50% 2.179 (130) 2.223 (105) 2.297 (141) 2.190 (85) 2.222 y (102) 8 Rataan 1.227 b 1.374 a 1.111 c 1.076 c 100% 2.510 2.388 2.481 2.662 2.510 x 50% 2.541 (111) 2.441 (112) 2.255 (94) 2.352 (108) 2.397 x (104) 10 Rataan 1.316 b 1.386 a 1.307 b 1.265 b
Keterangan : Nilai rataan pada baris atau kolom pada minggu dan peubah yang sama diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata menurut uji Duncan 95%. Angka dalam kurung merupakan persentase relatif (dibulatkan) terhadap kontrol (intensitas cahaya 100%). Kandungan klorofil berhubungan dengan warna hijau relatif daun yang ditunjukkan oleh korelasi yang kuat antara kandungan klorofil total dengan indeks warna hijau relatif (r = 0.80). Hubungan tersebut bersifat positif mengikuti persamaan : y = 0.2499x + 0.5037 yang berarti bahwa indeks warna hijau relatif pada daun akan meningkat bila kandungan klorofil total meningkat (Gambar 11). Dengan demikian, indeks warna hijau relatif pada daun dapat dimanfaatkan untuk
menduga kandungan klorofil. Genotipe Ceneng mempunyai warna hijau relatif tertinggi dibanding genotipe lainnya yang berarti pula bahwa kandungan klorofil genotipe Ceneng lebih tinggi dari pada genotipe lainnya.
y = 0,2499x + 0,5037 r = 0.80 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 0,6 1,6 2,6 3,6 4,6
Kandungan klorofil total (mg/g)
Indeks warna daun
Gambar 11 Hubungan antara kandungan klorofil total (mg/g) dengan indeks warna hijau relatif daun
Antosianin
Cahaya berpengaruh sangat nyata terdapat kandungan antosianin pada daun kedelai, sedang genotipe pengaruhnya nyata pada umur 6 mst dan sangat nyata pada umur 4 mst. Interaksi antara cahaya dan genotipe berpengaruh nyata pada umur 4 mst dan sangat nyata pada umur 10 mst (Lampiran 6).
Tabel 7 Kandungan antosianin (ng/g) beberapa genotipe kedelai pada intensitas cahaya 100% dan 50% pada umur 4, 6, 8, dan 10 MST
Genotipe MST Cahaya
Pangrango Ceneng Godek Slamet Rataan
100% 0.414 0.366 0.632 0.545 0.489 y 50% 0.534 (129) 0.940 (257) 0.916 (145) 0.709 (130) 0.775 x (158) 4 Rataan 0.474 b 0.653 a 0.774 a 0.627 a 100% 0.640 0.620 0.562 0.642 0.616 y 50% 0.815 (127) 0.905 (146) 0.806 (143) 1.051 (164) 0.894 x (145) 6 Rataan 0.728 b 0.762 ab 0.684 b 0.847 a 100% 0.321 0.328 0.323 0.376 0.337 y 50% 0.490 (153) 0.513 (156) 0.508 (157) 0.542 (144) 0.513 x (152) 8 Rataan 0.406 a 0.421 a 0.416 a 0.459 a 100% 0.461 0.464 0.543 0.478 0.487 y 50% 0.659 (143) 0.542 (117) 0.521 (96) 0.508 (106) 0.557 x (114) 10 Rataan 0.560 a 0.503 ab 0.532 ab 0.493 b
Keterangan : Nilai rataan pada baris atau kolom pada minggu dan peubah yang sama diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata menurut uji Duncan 95%. Angka dalam kurung merupakan persentase relatif (dibulatkan) terhadap kontrol (intensitas cahaya 100%). Hasil pengamatan pada tabel 6 menunjukkan bahwa kandungan antosianin