3.6 Hasil dan Pembahasan
3.6.2 Kandungan Fitokimia
Berdasarkan hasil analisis kualitatif, terdapat perbedaan pola perubahan pada masing-masing jenis metabolit sekunder yang terkandung dalam daun tanaman handeuleum (Tabel 3.6). Schoonhoven et al. (1998) dan Schoonhoven et al. (2005) menyatakan bahwa umumnya akan terjadi peningkatan kandungan metabolit sekunder setelah tanaman terserang hama. Hasil analisis menunjukkan 13 aksesi handeuleum mengandung alkaloid, tanin, steroid, dan glikosida terdeteksi kuat, yang berarti keempat senyawa tersebut terkandung dalam konsentrasi tinggi. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian yang dilakukan Khumaida et al. (2008). Konsentrasi flavonoid dan triterpenoid pada 13 aksesi terdeteksi lemah sampai kuat, sedangkan kandungan saponin bervariasi. Diantara 13 aksesi handeuleum, kandungan saponin
aksesi 12 lebih rendah dibandingkan aksesi lainnya. Perbandingan kandungan metabolit sekunder sebelum dan setelah tanaman terserang larva D. bisaltide ditampilkan pada Tabel 3.6.
Tabel 3.6 Kandungan metabolit sekunder daun tanaman handeuleum sebelum dan setelah terserang larva D. bisaltide
Aksesi status serangan
Metabolit Sekunder Alkaloid Tanin Saponin
Tri
terpenoid Steroid Flavonoid Glikosida
1 Sebelum 4 4 3 1 3 3 4 Setelah 4 4 4 1 - 2 4 2 Sebelum 4 4 3 1 4 3 4 Setelah 4 4 4 1 1 1 4 3 Sebelum 4 4 4 2 3 3 4 Setelah 4 4 4 2 1 1 4 4 Sebelum 4 4 3 1 4 2 4 Setelah 4 4 3 1 3 1 4 5 Sebelum 4 4 3 2 3 2 4 Setelah 4 4 4 3 1 1 4 6 Sebelum 4 4 3 2 3 2 4 Setelah 4 4 4 2 1 1 4 7 Sebelum 4 4 4 2 3 2 4 Setelah 4 4 4 1 3 1 4 8 Sebelum 4 4 4 2 3 3 4 Setelah 4 4 4 1 3 2 4 9 Sebelum 3 4 4 2 3 2 4 Setelah 3 4 4 2 2 1 3 10 Sebelum 3 4 4 1 4 2 4 Setelah 4 4 4 1 3 2 3 11 Sebelum 3 4 4 2 3 1 4 Setelah 3 4 4 1 3 2 4 12 Sebelum 4 4 2 1 4 2 4 Setelah 4 4 4 1 1 1 3 13 Sebelum 4 4 3 1 1 1 4 Setelah 4 4 4 3 1 1 3
Keterangan: 4 = terdeteksi kuat sekali, 3 = terdeteksi kuat, 2 = terdeteksi lemah, 1 = terdeteksi sangat lemah, - = tidak terdeteksi
Terdapat beberapa strategi tanaman dalam memproduksi metabolit sekunder. Berdasarkan sistem produksi oleh tanaman, terdapat senyawa yang diproduksi secara konstitutif dan inducible. Suatu senyawa termasuk dalam kelompok konstitutif apabila senyawa tersebut diproduksi tanaman secara terus menerus, tanpa bergantung
pada ada atau tidaknya stres lingkungan. Senyawa golongan inducible adalah senyawa yang diproduksi atau berhenti diproduksi bila tanaman mengalami stres lingkungan.
Dalam proses pelepasannya, senyawa dibagi menjadi dua kelompok, yakni senyawa yang dilepas secara konstitutif dan inducible. Senyawa yang dilepas secara konstitutif adalah senyawa yang selalu dikeluarkan tanaman baik ada atau tidaknya stres lingkungan, sedangkan senyawa yang dilepas secara inducible adalah kelompok senyawa yang dilepaskan ke lingkungan hanya pada kondisi tertentu. Senyawa yang dilepas secara konstitutif adalah senyawa yang diproduksi secara konstitutif, sedangkan senyawa yang dilepas secara inducible dapat merupakan senyawa yang diproduksi secara konstitutif maupun inducible. Pada penelitian ini, kandungan fitokimia digolongkan berdasarkan proses produksi, bukan regulasi pelepasannya.
Hasil analisa kandungan sampel daun handeuleum setelah terserang larva D. bisaltide menunjukkan konsentrasi alkaloid, tanin, dan glikosida cenderung tidak mengalami perubahan. Panda dan Kush (1995) menyatakan bahwa alkaloid umumnya diproduksi, kemudian dialokasikan dalam jaringan tanaman yang rentan terhadap serangan harbivora. Aniszewski (2007) menyatakan alkaloid diproduksi tanaman dan dikompartementasi di dalam vakuola, sehingga Vilarino dan Ravetta (2007) dapat menyatakan bahwa alkaloid diproduksi tanaman secara konstitutif. Namun Vilarino dan Ravetta (2007) menambahkan bila tanaman mengalami stress, seperti akibat serangan herbivora, konsentrasi alkaloid dapat meningkat.
Hasil penelitian Vilarino dan Ravetta (2007) diperkuat oleh hasil penelitian Vazquez-Flota et al. (2004) yang menunjukkan bahwa aplikasi etilen dan asam jasmonat dapat menstimulasi peningkatan konsentrasi alkaloid pada Catharanthus roseus. Hasil penelitian ini juga dipertegas oleh Gaines (2004) pada kultur jaringan. Berdasarkan penjabaran tersebut, dapat disimpulkan bahwa senyawa alkaloid pada tanaman handeuleum diproduksi secara konstitutif, namun dikonjugasikan atau disimpan pada bagian tertentu untuk mencegah autotoksisitas pada tanaman. Karenanya, tidak terdapat perubahan konsentrasi setelah tanaman terserang larva D. bisaltide.
Berdasarkan hasil analisis, secara umum glikosida tidak mengalami perubahan setelah tanaman terserang. Diduga senyawa ini diproduksi tanaman secara
konstitutif. Hal ini didukung pernyataan Hogedal dan Molgaard (2000 dalam Beninger dan Cloutier 2008) bahwa umumnya produksi glikosida dalam tanaman bersifat konstitutif. Glikosida merupakan salah satu senyawa yang diketahui bersifat deterrent bagi banyak serangga. Akan tetapi, berdasarkan studi literatur, senyawa ini dapat disequisterasi oleh sejumlah serangga spesialis (Vickery dan Vickery 1981). Hasil penelitian Pereyra dan Bowers (1988), begitu juga dengan Bowers dan Stamp (1997) menunjukkan hal tersebut juga berlaku bagi famili Nymphalidae. Berdasarkan hal tersebut, diduga D. bisaltide menggunakan kandungan glikosida yang terkandung dalam tanaman sebagai salah satu sidik jari untuk menemukan inangnya.
Kandungan saponin, triterpenoid, steroid, dan flavonoid mengalami perubahan konsentrasi. Pada 13 aksesi handeuleum, kandungan flavonoid cenderung mengalami penurunan konsentrasi. Kandungan saponin cenderung mengalami peningkatan konsentrasi. Konsentrasi triterpenoid pada daun setelah terserang tidak memiliki pola tertentu. Pada aksesi 1, 2, 4, 6, 9, 10, dan 12 konsentrasi triterpenoid tidak mengalami perubahan, pada aksesi 5 dan 13 konsentrasi triterpenoid meningkat, pada aksesi 7, 8, dan 11 konsentrasi triterpenoid dalam daun menurun. Konsentrasi steroid umumnya mengalami penurunan setelah tanaman terserang. Pada aksesi 1, penurunan yang terjadi sangat drastis. Senyawa ini tidak terdeteksi terdapat dalam jaringan kelompok daun setelah tanaman terserang. Diduga konsentrasi steroid menjadi sangat rendah pada sampel daun setelah terserang, sehingga tidak terdeteksi pada pengujian secara kualitatif.
Diantara keempat senyawa tersebut, banyak literatur yang menyebutkan bahwa steroid, saponin, dan triterpenoid bersifat deterrent bagi serangga (Vickery dan Vickery 1981; Schoonhoven et al. 2005; Brielmann et al. 2006), sedangkan untuk flavonoid, Panda dan Kush (1995) menyatakan bahwa senyawa ini dapat menarik perhatian serangga. Hal yang sama juga diungkapkan oleh Wink (2006) yang dipertegas oleh hasil penelitian Kristina dan Mardiningsih (2008) yang menyebutkan bahwa adanya flavonoid dapat menarik perhatian D. polibete untuk meletakkan telur pada daun tanaman handeuleum. Pada penelitian ini, aksesi 12 memiliki kandungan flavonoid yang rendah. Kandungan senyawa ini menurun setelah tanaman terserang larva D. bisaltide. Kandungan flavonoid pada aksesi 1 relatif tinggi. Walaupun
setelah daun terserang kandungan senyawa ini menurun, tetapi konsentrasinya masih lebih tinggi dibandingkan aksesi 12 (Tabel 3.7).
Perubahan komposisi senyawa steroid, flavonoid, saponin, dan triterpenoid setelah tanaman terserang mengindikasikan bahwa senyawa tersebut diproduksi tanaman secara inducible, yang berarti konsentrasi senyawa tersebut akan berubah setelah tanaman terserang herbivora. Perubahan ini terjadi akibat herbivora mengeluarkan elicitor, berupa saliva herbivora (Southwood 1996; Felton 2008; State 2009), Saliva serangga mengandung glucose oxidase. Senyawa inilah yang merupakan elicitor yang dikenali tanaman sebagai sinyal adanya bahaya. State (2009) menambahkan bahwa senyawa ini pula yang menyebabkan respon yang berbeda antara tanaman yang terserang herbivora dengan kerusakan mekanis lainnya, seperti dirusak menggunakan gunting. Sinyal tersebut akan mengaktifkan lintasan transduksi pada tanaman yang kemudian mengaktifkan gen-gen untuk memproduksi senyawa pertahanan lebih banyak atau lebih sedikit (Memelink 2009). Persentase perubahan kandungan metabolit sekunder dihitung berdasarkan persamaan berikut:
Persen perubahan metabolit skeunder = [(skor akhir-skor awal)/skor awal] x 100%
Persentase peningkatan kandungan metabolit sekunder daun tanaman handeuleum ditampilkan pada Tabel 3.7.
Tabel 3.7 Persentase perubahan kandungan metabolit sekunder pada daun 13 aksesi handeuleum
Aksesi Peningkatan kandungan metabolit sekunder (%)
Alkaloid Tannin Saponin Flavonoid Trierpenoid Steroid Glikosida
1 0 0 33.3 -33.3 0 -100 0 2 0 0 33.3 -66.7 0 -75 0 3 0 0 0 -66.7 0 -66.7 0 4 0 0 33.3 -50 0 -25 0 5 0 0 33.3 -50 50 -66.7 0 6 0 0 33.3 -50 0 -66.7 0 7 0 0 0 -50 -50 0 0 8 0 0 0 -33.3 -50 0 0 9 0 0 0 -50 0 -33.3 -25 10 33.3 0 0 0 0 -25 -25 11 0 0 0 100 -50 0 0 12 0 0 100 -50 0 -25 -25 13 0 0 33.3 0 200 -75 -25
Serangga terbang seperti imago lepidoptera menggunakan indera penciuman dan pengelihatan selama proses pencarian inang (Smith 1989). Sensor pengelihatan serangga tersebut sensitif terhadap panjang gelombang tertentu yang diserap pigmen tanaman. Karena itu, warna tanaman merupakan faktor yang turut menentukan penerimaan serangga, selain kandungan metabolit sekunder. Berdasarkan hal tersebut, maka dilakukan analisis pigmen. Pada penelitian ini analisis pigmen dilakukan untuk total antosianin, total klorofil, dan total karotenoid. Antosianin merupakan pigmen yang berwarna kuat dan menyebabkan hampir semua variasi warna merah, ungu, dan biru dalam daun, bunga, dan buah tumbuhan tinggi (Harborne 1987, Guo et al. 2008). Klorofil merupakan pigmen yang menyebabkan warna hijau, sedangkan karotenoid merupakan pigmen penyebab warna merah, oranye, dan kuning pada bagian tumbuhan (Cuttriss et al. 2007). Berdasarkan hasil analisis pada daun sebelum terserang, kandungan pigmen antosianin tertinggi terdapat pada aksesi 5, 7, dan 8, sedangkan terendah terdapat pada aksesi 1 dan 9. Kandungan klorofil tertinggi terdapat pada aksesi 3, 5, dan 13, sedangkan kandungan terrendah terdapat pada aksesi 6 dan 12. Kandungan karotenoid tertinggi terdapat pada aksesi 13, sedangkan terendah terdapat pada aksesi 6 dan 9 (Tabel 3.8).
Tabel 3.8 Perbandingan kandungan pigmen 13 aksesi handeuleum sebelum dan setelah terserang larva D. bisaltide.
Aksesi
Pigmen (mol/m2)
Antosianin Klorofil Karotenoid
Sebelum Setelah Sebelum Setelah Sebelum Setelah
1 0.620 0.708 0.342 0.424 0.225 0.277 2 0.476 0.617 0.391 0.233 0.223 0.232 3 0.391 0.509 0.391 0.440 0.224 0.268 4 0.259 0.494 0.242 0.292 0.154 0.218 5 0.373 0.817 0.414 0.687 0.225 0.407 6 0.312 0.423 0.355 0.331 0.197 0.208 7 0.313 0.429 0.307 0.387 0.196 0.229 8 0.600 0.673 0.502 0.402 0.301 0.302 9 0.453 0.496 0.512 0.390 0.278 0.240 10 0.375 0.532 0.437 0.458 0.244 0.272 11 0.130 0.076 0.566 0.559 0.246 0.245 12 0.457 0.272 0.520 0.274 0.285 0.175 13 0.620 0.708 0.342 0.424 0.225 0.277
Serangan larva D. bisaltide menyebabkan penurunan kandungan klorofil pada aksesi 1-11, tetapi menyebabkan hal sebaliknya pada aksesi 12 dan 13. Hasil analisis menunjukkan adanya peningkatan pigmen karotenoid pada daun handeuleum pada aksesi 1-9, dan 11, sedangkan pada aksesi 10, 12, dan 13 justru sebaliknya (Gambar 3.2).
Gambar 3.2 Grafik persentase perubahan kandungan antosianin, klorofil, dan karotenoid pada 13 aksesi tanaman handeuleum setelah tanaman terserang larva D. bisaltide.
Hasil analisis pigmen pada 13 aksesi menunjukkan kandungan antosianin dan karotenoid pada daun setelah terserang larva D. bisaltide secara umum mengalami peningkatan, kecuali pada aksesi 3, 9, 10, 12, dan 13 (Gambar 3.2) yang justru mengalami penurunan. Peningkatan konsentrasi pigmen antosianin berkisar 9-118 %, sedangkan peningkatan karotenoid berkisar 4-80 %. Peningkatan kedua jenis pigmen mengindikasikan bahwa keduanya tidak hanya berfungsi sebagai pewarna, tetapi juga berperan dalam sistem resistensi tanaman handeuleum terhadap D. bisaltide. Hal ini didukung oleh pernyataan Guo et al. (2008) dan Currtiss et al. (2008) bahwa selain sebagai pigmen, antosianin dan karotenoid juga bersifat antibiosis. Lebih lanjut Guo et al. (2008) menyatakan bahwa biosintesis kedua pigmen ini bersifat inducible. Salah satu faktor yang mempengaruhinya adalah pelukaan akibat aktivitas herbivora.
Kandungan klorofil total secara umum meningkat pada daun tanaman setelah terserang larva kecuali pada aksesi 10 dan 13. Peningkatan terbesar terjadi pada aksesi 6, yakni sebesar 80.95%, sedangkan penurunan kandungan klorofil terbesar terjadi pada aksesi 13, yaitu sebesar 38.72% (Tabel 3.9 dan Gambar 3.2). Hasil analisis menunjukkan adanya indikasi bahwa kandungan klorofil berkorelasi dengan nitrogen (Tabel 3.10). Hal ini sesuai dengan pernyataan Hirota dan Kato (2001) menyatakan bahwa kandungan klorofil berkorelasi positif dengan kandungan nitrogen tanaman. Semakin tinggi kandungan nitrogen tanaman, semakin tinggi pula kandungan klorofil tanaman tersebut.
Nitrogen merupakan salah satu unsur yang paling dibutuhkan untuk pertumbuhan dan perkembangan larva serangga. Hasil penelitian Scriber (1979) pada 22 spesies ordo Lepidoptera menunjukkan bahwa tingginya kandungan air dan nitrogen dalam jaringan daun merupakan kunci penting yang menentukan perkembangan larva. Lou dan Baldwin (2004) mengemukakan bahwa bagi tanaman sendiri, nitrogen dan karbon merupakan unsur penting dalam pembentukan sistem resistensi tanaman terhadap herbivora. Nitrogen digunakan pada lintasan sinyal tanaman terhadap herbivora. Hasil analisis menunjukkan indikasi adanya peningkatan C/N rasio pada daun handeuleum apabila terjadi serangan (Gambar 3.3).
Gambar 3.3 Grafik perbandingan kandungan C/N rasio pada pada daun 13 aksesi handeuleum sebelum dan setelah terserang larva D. bisaltide.
Keterangan: Data merupakan rataan ± SE.
Gambar 3.3 memperlihatkan bahwa serangan larva D. bisaltide pada daun handeuleum menyebabkan penurunan konsentrasi baik pada C organik maupun nitrogen. Akan tetapi, karena besarnya persentase penurunan nitrogen lebih tinggi dibandingkan besarnya penurunan konsentrasi C organik, maka C/N rasio pada tanaman meningkat. Judkins dan Wander (1949) menyatakan bahwa serangan hama mempengaruhi status nitrogen dalam tubuh tanaman. Hasil penelitian Newingham et al. (2007) menunjukkan bahwa aktivitas makan herbivora meningkatkan alokasi nitrogen dalam tubuh tanaman.
Hal ini serupa dengan hasil yang disampaikan Schwachtje dan Baldwin (2008) bahwa serangan herbivora pada tanaman mengurangi konsentrasi nitrogen dan C organik. Hasil ini bertolak belakang dengan hasil penelitian Bazot et al. (2005) yang menunjukkan bahwa serangan defoliator menyebabkan kenaikan persentase C organik, penurunan persentase nitrogen, dan peningkatan C/N rasio dalam tubuh tanaman. Besarnya perubahan kandungan C organik, nitrogen, dan C/N rasio pada jaringan daun tanaman handeuleum ditampilkan pada Gambar 3.4.
Gambar 3.4 Besarnya perubahan kandungan unsur C dan N pada tanaman handeuleum setelah terserang larva D. bisaltide.
Gambar 3.5 Grafik perbandingan kandungan kalsium pada daun 13 aksesi handeuleum sebelum dan setelah terserang larva D. bisaltide.
Gambar 3.5 menunjukkan adanya perbandingan kandungan kalsium sebelum dan setelah tanaman terserang. Peningkatan kandungan kalsium setelah tanaman terserang mengindikasikan bahwa unsur ini diserap tanaman secara inducible. Hal ini bertolak belakang dengan hasil penelitian Ruiz et al. (2002) pada tanaman Pancratium sickenbergeri penyerapan kalsium cenderung bersifat konstitutif dibandingkan inducible. Hasil penelitian ini serupa dengan hasil penelitian Molano- Flores (2001) pada Sida rhombifolia yang menunjukkan aktivitas makan herbivora pada tanaman akan meningkatkan pembentukan kristal kalsium. Schwachtje dan Baldwin (2008) menyatakan bahwa kalsium merupakan bahan baku untuk membentuk CaOx (Kalsium oksalat). Senyawa ini berupa kristal yang dapat membuat tumpul mandibel serangga menggigit mengunyah. Karenanya, unsur kalsium merupakan salah satu unsur yang berperan penting dalam sistem resistensi tanaman terhadap herbivora.
Gambar 3.6 Grafik perbandingan kandungan serat pada daun 13 aksesi handeuleum sebelum dan setelah terserang larva D. bisaltide.
Besarnya penambahan atau pengurangan serat tidak signifikan (Gambar 3.6). Hal ini mengindikasikan bahwa serangan D. bisaltide tidak mempengaruhi kandungan serat pada daun tanaman handeuleum. Ringkasan besarnya persentase perubahan kandungan metabolit sekunder, pigmen tanaman, dan metabolit primer pada tanaman handeuleum setelah terserang larva D. bisaltide ditampilkan pada Tabel 3.9.
Tabel 3.9 Persentase pertambahan konsentrasi fitokimia 13 aksesi handeuleum
Aksesi
Persentase perubahan kandungan fitokimia tanaman handeuleum (%)
Anto Kloro Karo Alka Tannin Sapo Flavo Terpen Stero Gliko C N C/N Ca Serat
1 14.21 24.06 23.3 0 0 50 -50 0 -150 0 -2.45 -29.08 37.55 34.62 2.64 2 - - - 0 0 50 -100 0 -150 0 -1.54 -23.66 28.98 29.76 6.42 3 29.57 -40.5 4.21 0 0 0 -100 0 -100 0 7.93 -20.41 35.61 57.32 0.21 4 29.97 12.52 19.57 0 0 50 -50 0 -50 0 -3.40 -16.62 15.86 24.30 -9.26 5 90.7 20.89 41.23 0 0 50 -50 50 -100 0 -6.98 -21.33 18.25 24.00 -6.86 6 118.8 66.17 80.95 0 0 50 -50 0 -100 0 -8.59 -15.51 8.19 82.54 0.28 7 35.61 -6.77 5.64 0 0 0 -50 -50 0 0 5.43 -25.89 42.25 138.00 2.56 8 37.18 26.13 16.77 0 0 0 -50 -50 0 0 -4.41 -30.73 38.00 73.77 -25.73 9 12.1 -19.9 0.5 0 0 0 -50 0 -50 -50 -5.28 -23.04 23.07 94.44 -1.45 10 9.38 -23.83 -13.61 50 0 0 0 0 -50 -50 -9.23 -30.48 30.56 91.94 -3.07 11 41.87 4.77 11.51 0 0 0 50 -50 0 0 0.95 -20.89 27.60 79.66 1.88 12 -41.73 -1.27 -0.25 0 0 100 -50 0 -50 -50 -1.44 -28.90 38.63 120.34 7.57 13 -40.41 -47.32 -38.72 0 0 50 0 100 -150 -50 -3.68 -32.84 43.41 87.67 -16.62
Keterangan : Anto= antosianin, Kloro= klorofil, Karo= karotenoid, Alka= Alkaloid, Sapo= saponin, Gliko= Glikosida, C=karbon organik, N= Nitrogen, C/N= rasio C/N, Ca= kalsium; tanda (-)= pengurangan kandungan fitokimia x dalam daun tanaman handeuleum.