2 Tujuan dan manfaat penelitian
2.2 Manfaat penelitian
Manfaat yang diperoleh dari hasil penelitian karakterisasi gen-gen famili HD-Zip terhadap cekaman kekeringan adalah tersedianya informasi tentang gen HD-Zip yang responsif terhadap cekaman kekeringan. Manfaat lebih jauh adalah diperoleh sumber gen yang dapat digunakan sebagai gen donor untuk merakit padi transgenik yang tahan kekeringan.
Hasil yang diperoleh dari penelitian introduksi gen-gen penyandi lintasan biosintesis asam salisilat yang berasal dari bakteri ke dalam genom tanaman padi adalah selain diperoleh tanaman transgenik padi dengan kandungan asam salisilat tinggi, juga menghasilkan tanaman padi transgenik yang tahan terhadap penyakit blas. Tanaman ini dapat dipakai untuk mengembangkan usaha ekstensifikasi tanaman padi pada lahan-lahan marginal yang biasanya mengalami kondisi kekeringan yang berakibat tanaman padi menjadi rentan terhadap penyakit blas.
TINJAUAN PUSTAKA
1 Kekeringan1.1 Budidaya padi dan kekeringan
Tanaman padi telah dibudidayakan di berbagai kondisi lingkungan seperti sawah tadah hujan, air-dalam, pasang surut, ladang atau/ gogo, dan sawah irigasi (FAO 2004). Tanaman padi yang dibudidayakan saat ini adalah hasil evolusi tanaman padi semiakuatik (O’toole 2004). Proses seleksi buatan dan seleksi alam telah memungkinkan padi dibudidayakan pada lahan kering dan basah. Budidaya padi lahan kering meliputi budidaya padi ladang dan gogo, sedangkan budidaya lahan basah meliputi budidaya padi di sawah, rawa, lebak, dan air-dalam. Istilah ladang dipakai untuk sistem pada pertanian lahan berpindah yang menghendaki adanya pembukaan lahan pada awal siklusnya, sedangkan sistem gogo tidak mengenal pembukaan lahan. Sistem gogo dan sawah dapat dipadukan menjadi sistem gogorancah.
Pada sistem padi sawah, air merupakan kebutuhan mutlak. Sumber air pada sawah dapat berasal dari irigasi, tadah hujan, pasang surut, rawa pasang surut, dan lebak. Luas areal pertanaman padi di Indonesia diperkirakan 11 juta hektar meliputi 69% sawah beririgasi, 16% lahan tadah hujan, dan 15% sawah pasang surut (Suprapto 2002). Kira-kira 16-20% dari total luas areal pertanaman padi di Indonesia tersebut rentan terhadap cekaman kekeringan (Pandey & Bhandari 2006). Kekeringan merupakan masalah utama pada budidaya padi sistem sawah tadah hujan dan gogo. Kekeringan juga dapat mengancam sawah irigasi yang terjadi akibat meningkatnya tingkat kerusakan di daerah aliran sungai yang berpengaruh pada ketersediaan air irigasi sepanjang tahun. Sistem budidaya padi air-dalam juga rentan kekeringan jika pada saat bibit tidak segera mendapat air.
Kekeringan dapat ditinjau dari sudut pandang meteorologi, hidrologi, dan pertanian. Kekeringan dari segi meteorologi didefinisikan sebagai kurangnya curah hujan dari rata-rata curah hujan normal pada suatu periode waktu tertentu. Kekeringan secara hidrologi merupakan keadaan ketika jumlah air yang tersedia lebih sedikit daripada jumlah air yang dibutuhkan. Di bidang pertanian, jumlah air yang tidak mencukupi untuk pertumbuhan optimal tanaman pertanian merupakan
definisi kekeringan (Jodo 1995) sehingga kekeringan tidak selalu berhubungan dengan kurangnya curah hujan.
Kekeringan memberi pengaruh pada tekanan osmosis sel tanaman
(Shinozaki & Yamaguchi-Shinozaki 1997). Cekaman kekeringan memiliki pengaruh yang nyata pada penurunan produktivitas tanaman. Kekeringan dapat mengancam budidaya padi pada fase vegetatif dan generatif. Tinggi tanaman, jumlah anakan, dan luas daun adalah hal yang terpengaruh jika cekaman kekeringan terjadi pada fase vegetatif. Penurunan jumlah malai dapat terjadi apabila padi terpapar kekeringan pada fase generatif. Cekaman kekeringan terjadi apabila jumlah air yang terbatas telah berpotensi untuk mengakibatkan kerusakan pada proses fisiologi. Kondisi ini mempengaruhi sifat fisik tanah, komposisi hara tanah, dan interaksi biologi tanaman padi dengan hama, penyakit, dan tanaman lainnya. Kondisi tanah yang aerobik, cekaman kekeringan, dan kandungan nitrat tinggi merupakan kondisi ideal bagi berkembangnya penyakit blas yang disebabkan oleh Magnaporthe grisea.
Tanaman akan memberikan respon yang berbeda-beda bila dihadapkan pada kondisi yang kurang menguntungkan bagi lingkungan tumbuhnya. Ada sekelompok tanaman yang mampu bertahan sementara kelompok lainya tidak bisa bertahan pada kondisi cekaman yang sama. Ketahanan terhadap kekeringan dapat berarti kestabilan hasil atau kemampuan bertahan pada kondisi kekeringan (Price
et al. 2002). Strategi tahan yang dikembangkan dapat dikelompokkan menjadi
tiga, yaitu melarikan diri (escape), menghindar (avoidance), dan toleran membiarkan diri terpaparterhadap cekaman (tolerance). Tanaman tidak terpapar
cekaman kekeringan pada strategi escape dan avoidance karena tanaman mampu
menghindari cekaman kekeringan dengan mempertahankan kandungan air yang ada. Apabila ketersediaan air tanaman terganggu, tanaman akan memberikan respon untuk tujuan mentoleransi cekaman (Gambar 2). Kekeringan mengakibatkan akumulasiu racun meningkat sehingga tanaman perlu menetralisasi racun tersebut. Di samping itu, perlu mengontrol pertumbuhan dan memperbaiki kerusakan yang ada. Sebagai akibatnya, pembelahan dan elongasi sel menjadi tertahan atau menjadi berkurang (Bartels & Sunkar 2005).
Gambar 2 Mekanisme toleransi kekeringan dan respon tanaman saat terpapar kekeringan (Bartels & Sunkar 2005). Tanda panah menunjukkan arah pengaruh; kotak: bentuk respon sel; +: memberi pengaruh meningkatkan; -: memberi pengaruh menurunkan; ROS: spesies oksigen reaktif. Kotak menggambarkan proses dalam sel.
Padi tahan kering yang ideal adalah padi yang memberikan hasil panen lebih tinggi dibandingkan padi lain apabila terpapar pada cekaman kekeringan dan tetap berpenampilan baik bila tidak ada cekaman kekeringan (Fukai & Cooper 1995). Sifat yang terdapat pada padi tahan kering dapat dibedakan menjadi sifat yang secara konstitutif terekspresi atau sifat yang responsif hanya bila ada kekeringan (Blum 2002; Blum 2005). Sifat konstitutif tidak dipengaruhi oleh ada tidaknya cekaman. Sifat responsif muncul pada saat tanaman terkena cekaman kekeringan dan merupakan proses adaptasi tanaman. Yang tTermasuk sifat yang konstitutif adalah pemrbungaan, akar, sifat permukaan daun, kemampuan tetap hijau, dan kandungan karbohidrat dan nitrogen batang. Beberapa sifat yang termasuk responsif adalah munculnya senyawa dan protein pelindung dari keracunan akibat kekeringan serta perubahan komposisi ekspresi protein.
1.2 Cekaman kekeringan: respon tanaman dan upaya rekayasa genetika