1. Uji Toleransi Logam Cu
Hasil penelitian uji toleransi tanaman tembakau (Nicotiana tabacum
L.) terhadap cekaman tembaga (Cu) pada parameter pengamatan pertambahan panjang, pertambahan jumlah akar, akumulasi logam, hasil uji anava satu jalan, dan uji BNT disajikan pada Tabel 11-17.
Tabel 11. Rerata panjang akar tembakau yang dicekam oleh logam Cu
Data pada Tabel 11 menunjukkan bahwa pertambahan panjang akar cenderung semakin kecil seiring bertambahnya konsentrasi Cu dalam larutan media. Oleh karena itu untuk mengetahui ada tidaknya pengaruh Cu terhadap pertambahan panjang akar data diuji dengan anava satu jalan (Tabel 12). Tabel 12. Hasil uji anava satu jalan pengaruh konsentrasi cekaman Cu
terhadap pertambahan panjang akar tanaman tembakau
Tabel 12 menyajikan data yang menunjukkan bahwa konsentrasi Cu berpengaruh signifikan terhadap pertambahan panjang akar tanaman tembakau
Konsentrasi Cu (µM)
Pertambahan panjang akar (ulangan) Jumlah Rata-rata 1 2 3 4 5 0 6 7 10 4 20 47 9.4 50 8 5 7 9 6 35 7.0 100 6 5 7 5 6 29 5.8 150 0 0 2 5 7 14 2.8 200 3 0 1 4 4 12 2.4 Jumlah total 137 Rata-rata total 5.48 Sumber Keragaman Jumlah Kuadrat Derajat bebas Kuadrat Tengah F Hitung F tabel 5 % Perlakuan 172.24 4 43.06 3.844* 2.87 Galat 224.00 20 11.20 Umum 396.24 24
pada p<0.05. Selanjutnya dilakukan uji BNT untuk mengetahui konsentrasi manakah yang berbeda nyata dengan kontrol, hasil uji BNT disajikan pada Tabel 13.
*Angka yang dibuktikan oleh huruf yang berbeda pada kolom yang sama berarti berbeda
signifikan dengan kontrol pada uji BNT α=0,05
Data uji BNT menunjukkan bahwa rerata pertambahan panjang akar pada konsentrasi 150 µM dan konsentrasi 200 µM Cu berbeda signifikan pada taraf 5 % dengan konsentrasi 0 µM. Di sisi lain pertambahan panjang akar pada konsentrasi 50 µM Cu dan 100 µM Cu tidak berbeda nyata dengan konsentrasi 0 µM (Tabel 13).
Rekapitulasi rerata pertambahan jumlah akar pada Tabel 14 menunjukkan bahwa tidak adanya konsistensi pengaruh konsentrasi Cu terhadap penurunan jumlah akar. Oleh karena itu analisis anava satu jalan dilakukan untuk mengetahui ada tidaknya pengaruh Cu terhadap pertambahan jumlah akar (Tabel 15).
Tabel 13. Hasil uji BNT pengaruh berbagai konsentrasi cekaman Cu terhadap pertambahan panjang akar tembakau
Konsentrasi Cu ( µM) Rerata panjang akar 0 9.4a 50 7.0a 100 5.8a 150 2.8b 200 2.4b
Tabel 14. Rerata pertambahan jumlah akar tanaman tembakau yang dicekam oleh logam Cu
Konsentrasi Cu (µM)
Pertambahan jumlah
akar (ulangan) Jumlah Rata-rata
1 2 3 4 5 0 1 3 9 8 4 25 5.0 50 3 4 5 4 7 23 4.6 100 8 0 4 6 4 22 4.4 150 1 4 6 0 7 18 3.6 200 2 1 2 3 2 10 2.0 Jumlah total 98 Rataan total 3.92
tn
tidak berbeda signifikan
Uji anava satu jalan menunjukkan bahwa konsentrasi Cu tidak berpengaruh signifikan terhadap pertambahan jumlah akar tanaman tembakau pada level p<0.05 (Tabel 15).
Tabel 16. Akumulasi logam Cu pada akar tanaman tembakau dengan metode AAS (Atomic Absorbance Spectrophotometry).
Tabel 16 menyajikan data akumulasi Cu pada akar tembakau. Akumulasi Cu positif ditemukan pada konsentrasi 100 µM, 150 µM, dan 200 µM Cu. Pada konsentrasi 0 µM dan 50 µM tidak ditemukan akumulasi Cu. Data tersebut memperlihatkan hubungan linear antara konsentrasi Cu dengan kadar Cu dalam akar, semakin tinggi konsentrasi Cu semakin besar kandungan Cu yang dideteksi di dalam akar.
Tabel 17. Hasil pengamatan kualitatif pada daun dan akar semaian tembakau pada cekaman Cu
Keterangan:
Warna daun : hijau (+++) dan hijau kekuningan (++) Tekstur akar: keras (+++) dan keras cenderung lunak (++)
Tabel 17 menunjukkan bahwa tidak ada perbedaan warna daun dan tekstur akar yang signifikan pada kontrol dan perlakuan.Oleh karena itu dapat Tabel 15. Hasil uji anava pengaruh konsentrasi cekaman Cu terhadap
pertambahan jumlah akar tanaman tembakau Sumber Keragaman Jumlah Kuadrat Derajat bebas Kuadrat Tengah F Hitung F tabel 5 % Perlakuan 28.240 4 7.060 1.090tn 2.87 Galat 129.600 20 6.480 Umum 157.840 24 Konsentrasi Cu (µM) Kadar Cu (µg/g) 0 tdk terdeteksi 50 tdk terdeteksi 100 0.206209 150 0.344913 200 3.453577 Parameter Konsentrasi (µM) 0 50 100 150 200 Warna Daun +++ +++ +++ +++ +++ Tekstur akar ++ ++ ++ ++ ++
disimpulkan bahwa cekaman Cu pada penelitian ini tidak menyebabkan klorosis.
Gambar 4. Perbandingan morfologi akar semaian Nicotiana tabacum L. pada cekaman Cu dengan konsentrasi a) 0 µM (Bar = 8 mm), b) 50 µM (Bar = 5 mm), c) 100 µM (Bar = 8 mm), d) 150 µM (Bar = 7 mm), dan e) 200 µM (Bar = 4 mm).
Gambar 5. Perbandingan warna daun semaian Nicotiana tabacum L. pada cekaman Cu dengan konsentrasi a) 0 µM, b) 50 µM, c) 100 µM, d) 150 µM, dan e) 200 µM. Bar = 10 mm.
Gambar 6. Anatomi membujur akar (perbesaran 40x) Nicotiana tabacum L. pada cekaman Cu dengan pewarna methylen blue. a) 0 µM, b) 50 µM, c) 100 µM, d) 150 µM, dan e) 200 µM.
Keterangan :
Index warna daun: 1 (20,1 mg/l), 2 (25,8 mg/l), 3 (31,8 mg/l), 4 (36,2 mg/l), 5 (40,3 mg/l) dan 6 (44,8 mg/l). Satuan mg/l menunjunkan jumlah nitrogen yang dibutuhkan
S
Gambar 6 menunjukkan adanya deposit Cu (Cu, panah) pada silinder pusat (S, panah) pada zona elongasi akar semaian Nicotiana tabacum L. setelah 14 hari perlakuan dengan kosentrasi Cu; 100 µM, 150 µM, dan 200 µM. Logam Cu terdeteksi dengan pewarnaan menggunakan methylen blue,
pada konsentrasi 150 µM dan 200 µM terdapat timbunan berkas berwarna terang di antara sel-sel meristematik.
2. Uji Toleransi Logam Cd
Hasil penelitian uji toleransi tanaman tembakau terhadap cekaman kadmium (Cd) pada parameter pengamatan pertambahan panjang, pertambahan jumlah akar, akumulasi logam, dan hasil uji anava satu jalan dan uji BNT disajikan pada Tabel 18-24.
Tabel 18. Rerata panjang akar tembakau yang dicekam oleh logam Cd Konsentrasi
Cd (µM)
Pertambahan panjang akar
(ulangan) Jumlah Rata-rata
1 2 3 4 5 0 17 7 6 9 6 45 9.0 50 5 3 4 4 6 22 4.4 100 5 4 3 4 4 20 4.0 200 4 4 4 2 3 17 3.4 300 0 2 9 6 1 18 3.6 Jumlah total 122 4.88 Rata-rata total
Tabel 18 menyajikan data yang menunjukkan bahwa pertambahan panjang akar cenderung semakin menurun seiring bertambahnya konsentrasi Cd dalam larutan media. Selanjutnya untuk mengetahui ada tidaknya pengaruh Cd maka data diuji dengan analisis anava satu jalan (Tabel 19).
Tabel 19. Hasil uji anava pengaruh konsentrasi cekaman Cd terhadap panjang akar tanaman tembakau
* berbeda signifikan pada taraf 5%
Sumber Keragaman Jumlah Kuadrat Derajat bebas Kuadrat Tengah F Hitung F tabel 5 % Perlakuan 109.04 4 27.26 3.55* 2.87 Galat 153.60 20 7.68 Umum 262.64 24
Hasil anava satu jalan pada Tabel 19 menunjukkan bahwa konsentrasi Cd berpengaruh signifikan terhadap panjang akar tanaman tembakau pada level p<0.05. Dengan demikian untuk mengetahui konsentrasi manakah yang berbeda nyata dengan kontrol perlu dilakukan uji BNT yang hasilnya disajikan pada Tabel 20.
Tabel 20. Hasil uji BNT pengaruh berbagai konsentrasi cekaman Cd terhadap pertambahan panjang akar tembakau
Angka yang dibuktikan oleh huruf yang berbeda pada kolom yang sama berarti berbeda
signifikan dengan kontrol pada uji BNT α=0,05
Hasil uji BNT menunjukkan bahwa rerata panjang akar pada semua konsentrasi Cd yaitu; 50 µM Cd, 100 µM Cd, 200 µM Cd, dan 300 µM berbeda nyata pada taraf 5% dengan konsentrasi 0 µM (Tabel 20).
Tabel 21. Rerata pertambahan jumlah akar tanaman tembakau yang dicekam oleh logam Cd
Data pada Tabel 21 menyajikan rekapitulasi rerata pertambahan akar pada cekaman. Data selanjutnya diuji dengan analisis anava satu jalan untuk mengetahui ada tidaknya pengaruh Cd terhadap pertambahan jumlah akar (Tabel 22). Konsentrasi Cd (µM) Rerata panjang akar 0 9.0a 50 4.4b 100 4.0b 200 3.4b 300 3.6b Konsentrasi Cd (µM) Pertambahan jumlah
akar (ulangan) Jumlah Rata-rata 1 2 3 4 5 0 16 7 5 9 5 42 8.4 50 5 5 3 6 4 23 4.6 100 7 12 4 8 8 39 7.8 200 7 13 10 8 3 41 8.2 300 8 2 3 8 8 29 5.8 Jumlah total 174 Rata-rata total 6.79
Tabel 22. Hasil uji anava pengaruh konsentrasi cekaman Cd terhadap pertambahan jumlah akar semaian tanaman tembakau.
tn
tidak signifikan pada taraf 5%
Hasil uji anava satu jalan menunjukkan bahwa konsentrasi Cd tidak berpengaruh signifikan terhadap pertambahan jumlah akar tanaman tembakau pada p<0.05 (Tabel 22).
Tabel 23. Akumulasi logam Cd pada akar tanaman tembakau dengan metode AAS (Atomic Absorbance Spectroscopy).
Tabel 23 menunjukkan bahwa logam Cd ditemukan di setiap sampel pada konsentrasi 50, 100, 200 dan 300 µM. Adapun kandungan kadmium terbesar ditemukan pada konsentrasi 200 µM Cd dan terendah pada konsentrasi 0 µM.
Tabel 24. Hasil pengamatan kualitatif pada daun dan akar semaian tembakau pada cekaman Cd
Keterangan:
Warna daun: hijau (+++) dan hijau kekuningan (++) Tekstur akar : keras (+++) dan keras cenderung lunak (++)
Tabel 24 menunjukkan bahwa terdapat perbedaan warna daun dan tekstur akar yang signifikan pada kontrol dan perlakuan.Klorosis pada daun
Sumber Keragaman Jumlah Kuadrat Derajat bebas Kuadrat Tengah F Hitung F tabel 5 % Perlakuan 56.160 4 14.040 1.320tn 2.87 Galat 212.800 20 10.640 Umum 268.960 24 Konsentrasi Cd (µM) Kadar Cd (µg/g) 0 Tidak terdeteksi 50 Tidak terdeteksi 100 0.72164 200 18.860594 300 8.310196 Parameter Konsentrasi (µM) 0 50 100 200 300 Warna daun +++ ++ ++ ++ ++ Tekstur akar +++ ++ ++ + +
mulai terlihat pada konsentrasi 50µM dan tidak terlihat pada kontrol. Semakin tinggi konsentrasi Cd, tekstur akar semakin lunak.
Gambar 7. Perbandingan morfologi akar semaian Nicotiana tabacum L. pada cekaman Cd dengan konsentrasi a) 0 µM, b) 50 µM, c) 100 µM, d) 200 µM, dan e) 200 µM. Bar: 10 mm.
Gambar 9. Anatomi membujur akar (perbesaran 4x10) Nicotiana tabacum
L. pada cekaman Cd dengan pewarna hematoxylin. a) 0 µM, b) 50 µM, c) 100 µM, d) 200 µM, dan e) 300 µM.
Gambar 8. Perbandingan warna daun semaian Nicotiana tabacum L. pada cekaman Cd dengan konsentrasi a) 0 µM, b) 50 µM, c) 100 µM, d) 200 µM, dan e) 200 µM
a b d e
a b c d e
Keterangan :
Index warna daun 1 (20,1 mg/l), 2 (25,8 mg/l), 3 (31,8 mg/l), 4 (36,2 mg/l), 5 (40,3 mg/l) dan 6 (44,8 mg/l). Satuan mg/l menunjukkan jumlah nitrogen yang dibutuhkan
**berbeda sangat signifikan pada taraf 1%
Gambar 9 menunjukkan adanya deposit Cd (tanda panah) pada silinder pusat (C) pada zona elongasi akar semaian Nicotiana tabacum L. setelah 14 hari pemaparan logam Cd dengan konsentrasi;50µM, 100 µM, 200 µM, dan 300 µM. Pada konsentrasi 200 µM dan 300 µM terdapat timbunan debris sel akar yang mati di sekitar akar.
3. Uji Toleransi Logam Pb
Hasil penelitian uji toleransi tanaman tembakau (Nicotiana tabacum L) terhadap cekaman timbal (Pb) pada parameter pertambahan panjang akar, pertambahan jumlah akar, akumulasi logam dan uji anava satu jalan dan BNT Tabel 25-31.
Tabel 25. Rerata pertambahan panjang akar tembakau yang dicekam oleh logam Pb.
Tabel 25 menunjukkan adanya pengaruh konsentrasi Pb terhadap pertambahan panjang akar. Pertambahan panjang menurun seiring bertambahnya konsentrasi Pb dalam larutan media. Data selanjutnya diuji dengan analisis anava satu jalan untuk mengetahui ada tidaknya pengaruh Pb terhadap pertambahan panjang akar (Tabel 26).
Konsentrasi Pb (µM)
Pertambahan panjang Akar
(Ulangan) Jumlah Rataan
1 2 3 4 5 0 10 11 15 8 14 58 11.6 5 8 17 9 9 8 51 10.2 20 16 3 0 3 2 24 4.8 50 1 6 4 2 4 17 3.4 100 3 5 2 2 3 15 3.0 Jumlah total 165 6.6 Rata-rata total
Tabel 26. Hasil uji anava satu jalan pengaruh konsentrasi cekaman Cu terhadap pertambahan panjang akar tanaman tembakau.
Sumber
Keragaman Kuadrat Jumlah Derajat bebas Kuadrat Tengah Hitung F
F tabel 1%
Perlakuan 322 4 80.5 5.833** 4.43
Galat 276 20 13.8
Hasil uji anava satu jalan menunjukkan bahwa konsentrasi Pb berpengaruh sangat signifikan terhadap pertambahan panjang akar tanaman tembakau pada level p<0.01 (Tabel 26). Dengan demikian untuk mengetahui konsentrasi manakah yang berbeda nyata dengan kontrol perlu dilakukann uji BNT yang disajikan pada Tabel 27.
Tabel 27. Hasil uji BNT pengaruh berbagai konsentrasi cekaman Pb terhadap pertambahan jumlah akar tembakau
Angka yang dibuktikan oleh huruf yang berbeda pada kolom yang sama berarti berbeda
signifikan dengan kontrol pada uji BNT α=0,05
Hasil uji BNT pada Tabel 27 yaitu hasil uji lanjut BNT menunjukkan bahwa rerata panjang akar pada konsentrasi Pb yaitu; 20 µM Pb, 50 µM Pb, dan 100 µM Pb berbeda nyata dengan konsentrasi 0 µM pada taraf 5%. Pada konsentrasi 5 µM Pb tidak berbeda nyata dengan kontrol.
Tabel 28. Rerata pertambahan jumlah akar tanaman tembakau yang dicekam oleh logam Pb
Tabel 28 menunjukkan bahwa konsentrasi Pb secara signifikan menyebabkan menurunnya pertambahan jumlah akar. Selanjutnya untuk mengetahui ada tidaknya pengaruh Pb maka data diuji dengan analisis anava satu jalan (Tabel 29).
Konsentrasi Pb (µM) Rerata panjang akar 0 11.6 a 5 10.2 a 20 4.8b 50 3.4b 100 3.0b Konsentrasi (µM) Pertambahan jumlah
akar (Ulangan) Jumlah Rata-rata
1 2 3 4 5 0 8 7 10 7 5 37 7.4 5 7 3 5 3 6 24 4.8 20 5 2 3 1 4 15 3.0 50 3 1 6 4 4 18 3.6 100 1 2 3 1 3 10 2.0 Jumlah total 104 Rata-rata total 4.16
** berbeda sangat signifikan pada taraf 1%
Tabel 29 menyajikan hasil anava satu jalan yang menunjukkan bahwa konsentrasi Pb berpengaruh sangat signifikan terhadap pertambahan jumlah akar tanaman tembakau pada level p<0.01. Dengan demikian untuk mengetahui konsentrasi manakah yang berbeda nyata dengan kontrol perlu dilakukannya uji BNT yang disajikan pada Tabel 30.
Tabel 30. Hasil uji BNT pengaruh berbagai konsentrasi cekaman Pb terhadap pertambahan jumlah akar tembakau
Angka yang dibuktikan oleh huruf yang berbeda pada kolom yang sama berarti berbeda
signifikan dengan kontrol pada uji BNT α=0,05
Hasil uji lanjut BNT pada Tabel 30 menunjukkan bahwa rerata pertambahan jumlah akar pada semua konsentrasi Pb yaitu; 5 µM Pb, 20 µM Pb, 50 µM Pb, dan 100 µM Pb berbeda nyata dengan konsentrasi 0 µM pada taraf 5%.
Tabel 29. Hasil uji anava pengaruh konsentrasi cekaman Pb terhadap pertambahan jumlah akar tembakau
Sumber Keragaman Jumlah Kuadrat Derajat bebas Kuadrat Tengah F Hitung F tabel 1% Perlakuan 86.160 4 21.540 8.098** 4.43 Galat 53.200 20 2.660 Umum 139.360 24 Konsentrasi Pb (µM)
Rerata jumlah akar
0 7.4 a
5 4.8b
20 3.0 bc
50 3.6 bc
Tabel 31. Akumulasi logam Pb pada akar tanaman tembakau dengan metode AAS (Atomic Absorbance Spectophotometry).
Konsentrasi Pb (µM) Kadar Pb (µg/g) 0 Tidak terdeteksi 5 Tidak terdeteksi 20 Tidak terdeteksi 50 Tidak terdeteksi 100 0.02392
Tabel 31 menunjukan bahwa akumulasi timbal hanya pada kosentrasi 100 µM (0.02392 µg/g). Pada konsentrasi lain tidak ditemukan adanya deposit timbal dalam sampel.
Tabel 32. Hasil pengamatan kualitatif pada daun dan akar semaian pada cekaman Pb.
Keterangan:
Warna daun: hijau (+++) dan hijau kekuningan (++) Tekstur akar : keras (+++) dan keras cenderung lunak (++)
Tabel 32 menunjukkan bahwa terdapat perbedaan warna daun dan tekstur akar pada kontrol dan perlakuan. Klorosis pada daun terlihat pada konsentrasi 100µM dan tidak terlihat pada kontrol. Semakin tinggi konsentrasi Pb maka tekstur akar semakin lunak.
Gambar 10. Perbandingan morfologi akar semaian Nicotiana tabacum L. pada cekaman Pb dengan konsentrasi a) 0 µM, b) 5 µM, c) 20 µM, d) 50 µM, dan e) 100 µM. Bar: 10 mm.
Parameter Konsentrasi (µM)
0 5 20 50 100
Warna daun +++ +++ +++ +++ ++
Gambar 12. Perbandingan anatomi akar semaian Nicotiana tabacum L. pada cekaman Pb dengan konsentrasi a) 0 µM, b) 5 µM, c) 20 µM, d) 50 µM, dan e) 100 µM
Gambar 12 menunjukkan adanya deposit Pb (Pb, panah) pada silinder pusat (S,panah) pada zona elongasi akar semaianNicotiana tabacum L. yang dicekam pada konsentrasi 20, 50, dan 100 µM. Akumulasi Pb ditunjukkan adanya penimbunan pewarna crystal violet sepanjang daerah pengangkut akar. Gambar 11. Perbandingan warna daun Nicotiana tabacum L. pada cekaman
Pb dengan konsentrasi a) 0 µM, b) 5 µM, c) 20 µM, d) 50 µM, dan e) 100 µM.
Keterangan :
Index warna daun 1 (20,1 mg/l), 2 (25,8 mg/l), 3 (31,8 mg/l), 4 (36,2 mg/l), 5 (40,3 mg/l) dan 6 (44,8 mg/l). Satuan mg/l menunjukkan jumlah nitrogen yang
dibutuhkan S,Pb S,Pb S, Pb a b c d e S S
B. Pembahasan
1. Pengaruh Cekaman Cu, Cd dan Pb terhadap Pertumbuhan Akar
Pada penelitian ini parameter pertambahan panjang dan jumlah akar masing-masing cekaman logam menunjukkan respon yang berbeda. Cekaman Cu dan Cd menghambat pertambahan panjang akar (Tabel 12 & 19), namun tidak berpengaruh pada pertambahan jumlah akar (Tabel 15 & 22). Sedangkan cekaman Pb menghambat pertambahan jumlah dan panjang akar (Tabel 26 & 28). Pada dasarnya hasil penelitian menunjukkan bahwa kehadiran logam berat dalam media tanam mampu menghambat pertumbuhan akar.
Pada cekaman Cu pertambahan panjang akar terhambat sedangkan pertambahan jumlah akar tidak terhambat dan tidak ada hambatan signifikan pada bagian daun dan batang (aerial part) seperti klorosis dan sebagainya. Hal ini menunjukkan bahwa Cu sebenarnya tidak mempunyai tingkat toksisitas yang tinggi terhadap tanaman karena Cu adalah salah satu mikronutrien yang dibutuhkan oleh tumbuhan. Namun, meskipun Cu merupakan bagian dari komponen mikronutrien bukan berarti kehadiran Cu tidak menghambat pertumbuhan. Kehadiran Cu pada konsentrasi yang tinggi menyebabkan gangguan antara lain yaitu peningkatan permeabilitas plasmalema (Arduini et al. 1995) sehingga meningkatkan akumulasi Cu dalam sel. Peningkatan absorbsi Cu menyebabkan mengendurnya ikatan penyusun membran sel seperti fosfolipid, protein, oligosakarida dan glikolipid.Pernyataan tersebut didukung oleh Fry et al. (2002) yang menyebutkan bahwa Cu menyebabkan rusaknya dinding sel sehingga menyebabkan membran sel rusak. Semakin banyak kerusakan membran sel maka semakin rendah kemampuan sel untuk menyeleksi mineral yang akan diserap. Konsentrasi Cu yang tinggi menyebabkan kompetisi antar mineral, dengan banyaknya Cu yang diakumulasi oleh sel akar maka penyerapan elemen esensial seperti Ca, Fe dan Mg yang diperlukan tanaman semakin terhambat. Pada akhirnya metabolisme sel akar terganggu sehingga pertambahan panjang akar terhambat.
Pertambahan panjang akar pada konsentrasi 150 dan 200 µM berbeda nyata dengan kontrol pada taraf 5% sedangkan konsentrasi 50 dan 100 µM
tidak berbeda nyata. Hal ini terjadi karena semakin tinggi konsentrasi Cu dalam media semakin banyak Cu diserap oleh akar, akan tetapi respon tanaman dipengaruhi pula oleh adanya mekanisme pertahanan terhadap cekaman logam. Dengan kata lain konsentrasi 50 dan 100 µM mampu ditoleransi oleh tembakau. Pada konsentrasi yang lebih tinggi, penyerapan Cu lebih besar sehingga efek toksik lebih terlihat. Akibat cekaman Cu, mineral penting seperti Ca, K, P, dan Mn konsentrasinya menurun (Lequex et al.
2010). Gangguan penyerapan mineral akibat cekaman Cu terjadi pada Zea mays (Jiang et al. 2001), dijelaskan pula bahwa cekaman Cu menyebabkan beberapa hambatan pada pembelahan sel seperti patahnya kromosom, terjadinya mitosis-c, dan terbentuknya jembatan anafase. Abnormalitas tersebut disebabkan karena calmodulin (CaM) tidak mampu mengaktifkan enzim Ca-ATPase sehingga mempengaruhi integritas nukleolus. Berkurangnya Ca disebabkan oleh menurunnya selektivitas membran sel yang kemudian mempengaruhi konsentrasi Ca dalam sel, ion Cu pada konsentrasi tinggi cenderung menggantikan Ca pada situs pertukaran ion (Jiang et al. 2001). Intervensi tersebut kemudian mempengaruhi metabolisme sel sehingga menghambat pertambahan panjang akar.
Pada parameter pertambahan jumlah akar Nicotiana tabacum L. cekaman Cu tidak berpengaruh signifikan (Tabel 15). Tidak bertambahnya jumlah akar dimungkinkan karena peran Cu sebagai mikronutrien yang dibutuhkan tanaman dan rendahnya respon inisiasi akar baru dibanding dengan respon elongasi akar terhadap cekaman Cu (Arduini et al. 1995). Dalam penelitian ini dijelaskan bahwa inisiasi akar baru dan akar lateral semaian Pinus pinaster tidak dipengaruhi oleh cekaman Cu. Fenomena serupa ditemukan oleh Mahmood et al. (2007) yang menyatakan bahwa konsentrasi Cu tidak berpengaruh terhadap jumlah akar. Terbentuknya akar baru dan akar lateral pada tembakauumumnya berada pada zona diferensiasi dibandingkan dengan zona elongasi yang berdekatan dengan tudung akar sehingga tidak sepenuhnya terganggu oleh cekaman logam. Meskipun demikian Lequex et al. (2010) menemukan bahwa konsentrasi Cu menyebabkan terganggunya
regulasi hormon pengatur tumbuh yakni menyebabkan produksi sitokinin yang berlebihan pada tudung akar sehingga mengganggu aktivitas mitotik dalam akar yang menyebabkan pembentukan akar baru dan pemanjangan akar terhambat.
Hasil serupa terdapat pada cekaman Cd yaitu pertambahan panjang akar berbeda signifikan (Tabel 19) akan tetapi pertambahan jumlah akar tidak berbeda signifikan (Tabel 22). Mineral Cd tidak memiliki fungsi biologis sehingga bersifat toksik bagi makhluk hidup meskipun pada konsentrasi yang rendah. Pada penelitian ini, semakin besar konsentrasi Cd dalam media semakin sedikit pertambahan panjang akar. Terhambatnya pertumbuhan akar ini disebabkan oleh absorbsi Cd pada daerah akar. Pada uji BNT pertambahan panjang akar, hasil pemaparan Cd berbeda nyata dengan kontrol pada taraf 5%. Pada sampel kontrol terjadi pertambahan panjang akar maksimum karena sel-sel akar tidak mengalami keracunan. Pada tanaman, Cd2+ diserap oleh akar melalui jalur simplas atau apoplas. Secara fisiologis, cekaman Cd mempengaruhi keseimbangan kadar makronutrien dan mikronutrien dalam tumbuhan karena Cd mampu diikat oleh transporter mineral mikronutrien seperti ZIP (Zinc transporter) yang menyebabkan penyerapan mineral menjadi berkurang. Secara in vitro Goncalves et al (2009) membuktikan bahwa kehadiran Cd dalam media mampu mempengaruhi keseimbangan kadar makronutrien dan mikronutrien. Hal ini terjadi karena konsentrasi ion Cd yang melimpah pada media menyebabkan adanya kompetisi antar ion baik secara eksternal maupun internal.
Pada level sitologis kehadiran Cd menyebabkan beberapa abnormalitas seperti patahnya kromosom, terbentuknya jembatan anafase dan lainnya (Zou
et al. 2012). Gangguan sitologis tersebut pada akhirnya mempengaruhi pembelahan dan elongasi sel. Akan tetapi gangguan ini sangat tergantung dengan tinggi rendahnya konsentrasi Cd dan respon akar terhadap cekaman tersebut.Ion Cd yang diserap sel akar dibawa oleh pengikat logam divalen atau melalui kanal ion bahkan diikat oleh fitokelatin (Shen et al. 2012). Sebagai bentuk pertahanan, ion Cd disimpan dalam vakuola oleh transporter
pengikat-ATP (Cobbet 2000). Penggunaan transporter bermuatan pengikat-ATP menyebabkan tumbuhan kekurangan energi aktif, sehingga dibutuhkan waktu yang lebih lama untuk melakukan pembelahan sel. Alasan tersebut pula yang menjelaskan mengapa cekaman Cd mempengaruhi pertambahan panjang dan jumlah akar.
Pada parameter jumlah akar, Cd tidak menyebabkan terhambatnya pertambahan jumlah akar. Hal ini dimungkinkan karena umumnya pemaparan logam berat seperti Cd, Cu, Fe dan Zn mampu meningkatkan kadar etilen dalam sel sebagai bentuk pertahanan (Manara 2012). Dengan demikian munculnya akar baru tidak terganggu secara signifikan. Selain itu mekanisme pertahanan tanaman tehadap Cd menjadi salah satu faktor tidak terhambatnya mengapa pertambahan jumlah akar. Secara alami tembakau mampu memproduksi peptida kelator logam seperti fitokelatin dan methalotheionin (Krystofova et al. 2012) meskipun dengan jumlah yang terbatas. Peptida tersebut digunakan oleh tanaman sebagai mekanisme pertahanan sehingga tidak semua aktivitas fisiologis terganggu.
Uji toleransi yang terakhir yaitu cekaman Pb. Pada uji ini, baik parameter panjang akar (Tabel 26) dan jumlah akar ( Tabel 28) menunjukkan perbedaan yang signifikan antar perlakuan sehingga dapat disimpulkan bahwa cekaman Pb menghambat pertumbuhan akar. Secara umum, Pb yang dikategorikan sebagai logam berat tidak memiliki fungsi biologis bagi tumbuhan. Dengan demikian tumbuhan tidak memiliki enzim, transporter atau mekanisme tertentu untuk memanfaatkan Pb. Oleh karena itu Pb diserap dengan menggunakan transporter mineral lain sehingga memblokir penyerapan mineral penting yang pada akhirnya mempengaruhi pertumbuhan akar. Penyerapan ion penting yang dibutuhkan tanaman seperti Ca2+ terhambat. Penghambatan ini berhubungan erat dengan perebutan transporter antara Ca2+ dan Pb2+.Berkurangnya Ca2+ dalam akar menyebabkan terganggunya metabolisme sel sehingga menghambat pembelahan sel akar dan pemanjangan sel. Pada studi-studi sebelumnya Pb berperan dalam penurunan pertumbuhan akar dan tunas yang disebabkan oleh penurunan pembelahan sel,
fotosintesis, dan sintesis protein (Sharma &Dubey 2005). Pada konsentrasi yang tinggi, kehadiran Pb menyebabkan munculnya akar lateral terhambat karena hilangnya dominansi apikal (Kopittke et al. 2007). Pernyataan ini menjelaskan mengapa Pb menghambat pertambahan jumlah akar Nicotiana tabacum L.
Uji BNT menunjukkan pertambahan panjang akar pada konsentrasi 0µM dan konsentrasi 5µM tidak berbeda nyata sedangkan konsentrasi lainnya berbeda nyata pada taraf 5% dengan kontrol (Tabel 30). Hal ini dimungkinkan karena rendahnya konsentrasi Pb dalam media.Konsentrasi yang rendah menyebabkan penyerapan Pb yang tidak signifikan. Penyebab lain yaitu tumbuhan mampu mempertahankan diri dari cekaman Pb. Mekanisme pertahanan terhadap cekaman Pb ditunjukkan oleh Gelliche et al. (2012) bahwa Medicago sativa mampu beradaptasi dengan memproduksi lapisan lilin untuk menghindari hilangnya kadar air akibat cekaman Pb. Mekanisme pertahanan lainnya seperti produksi enzim untuk meminimalisir efek toksik Pb dikemukakan oleh Cheng (2003). Di sisi lain, perbedaan yang signifikan ditunjukkan oleh akar pada konsentrasi terbesar yaitu 100 µM. Hasil serupa dikemukakan oleh Al Khatib et al. (2011) yang menyatakan bahwa efek toksik terhadap pertumbuhan akar terlihat secara makro pada konsentrasi >100 µM. Efek toksik tersebut tidak hanya ditemukan pada daerah akar tetapi pada daerah batang dan daun. Gejala yang ditemukan umumnya adalah klorosis.
Ketiga kontrol Cu, Cd, dan Pb pada media tanpa logam menunjukkan hasil yang tidak seragam. Hal ini mungkin terjadi karena faktor endogen seperti sintesis hormone masing-masing unit sampel yang berbeda. Perubahan kondisi eksogen seperti suhu, cahaya merupakan faktor yang mungkin mempengaruhi respon sampel. Meskipun demikian, data menunjukkan kecenderungan yang sama yakni kontrol mempunyai pertambahan panjang