BOGOR
2009
Dengan ini saya menyatakan dengan sebenarnya bahwa tesis yang berjudul, Induksi Mutasi dengan Radiasi Sinar Gamma pada Padi (Oryza sativa L.) Sensitif dan Toleran Aluminium adalah hasil karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum pernah diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhhir tesis ini.
Bogor, September 2009
Sagirah Yeni Rahayu
SAGIRAH YENI RAHAYU. Mutation Induction with Gamma Irradiation on Aluminum-Sensitive and Tolerant Rice (Oryza sativa L.). Under Direction of MIFTAHUDIN and ENCE DARMO JAYA SUPENA
ABSTRACT
Mutation induction with gamma irradiation was known as one of the technique to develop new rice varieties, such as Aluminum (Al) tolerant rice varieties that could adapt to acid soil.The objective of this research was to induce mutation on rice varieties IR64 (Aluminum-sensitive) and Hawara Bunar (Aluminum-tolerant) using gamma irradiation.The experiment was designed as Randomize Complete Design with 2 factors, the first factor was genotypes, i.e.: IR64 and Hawara Bunar. The second was gamma irradiation doses i.e.: 0, 0.2 and 0.3 kGy. Seed irradiation was done at Centre for the Application of Isotope and Radiation Technology, National Nuclear Energy Agency (BATAN) Pasar Jum’at Jakarta. The planting of irradiated seed and mutant screening was done at Cikabayan Green House University Farm IPB. Screening for root regrowth parameter was done in Plant Physiology Laboratory, Department of Biology FMIPA IPB Bogor. The result showed that gamma irradiation succesfully induced mutant on rice IR64 and Hawara Bunar varieties. Irradiation dose of 0.2 kGy could only induce mutant on Hawara Bunar with the percentage of mutant was (1.74%). However irradiation dose of 0.3 kGy could induce in both varieties with the percentage of mutant was 1.92% and 2.78% for IR64 and Hawara Bunar respectively. Agronomic characters evaluation of potential mutants mutant on M1 generation showed that number of tillers, panicle length, number of grain per clump and grain weight per clump were higher than that of control varieties. Other characters, such as empty grain per clump were lower than that of control varieties.
SAGIRAH YENI RAHAYU, Induksi Mutasi dengan Radiasi Sinar Gamma pada Padi (Oryza sativa L.) Sensitif dan Toleran Aluminium. Dibimbing oleh MIFTAHUDIN dan ENCE DARMO JAYA SUPENA.
Induksi mutasi dengan radiasi sinar gamma merupakan salah satu cara untuk merakit varietas padi yang baru, seperti varietas padi yang toleran terhadap aluminium (Al) yang dapat beradaptasi pada lahan masam. Tujuan dari penelitian ini adalah menginduksi mutasi pada padi varietas IR64 dan Hawara Bunar dengan radiasi sinar gamma 60Co untuk mendapatkan galur padi yang berubah toleransinya terhadap keracunan Al.
Penelitian menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) Faktorial dengan 2 faktor. Faktor pertama adalah varietas padi terdiri dari IR64 dan Hawara Bunar. Faktor kedua adalah dosis radiasi sinar gamma yaitu : 0, 0.2, dan 0.3 kGy. Masing-masing perlakuan menggunakan 50 tanaman, sedangkan kontrol masing-masing menggunakan 10 tanaman.
Radiasi benih varietas IR64 dan Hawara Bunar dilaksanakan di Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi BATAN Pasar Jum’at Jakarta. Penanaman benih hasil radiasi (M0) dan hasil penapisan (M1) dilaksanakan di rumah kaca Unit Kebun Percobaan Cikabayan IPB untuk pengamatan karakter morfologis dan sifat agronomis. Media tanam dan media penyemaian yang terdiri dari tanah dan pupuk kandang dengan perbandingan 3:1 (b/b) masing-masing sebanyak 8 kg tiap ember penanaman dan bak persemaian.
Penapisan dengan kultur hara untuk karakter root regrowth (RRG) dilaksanakan di laboratorium Fisiologi Tumbuhan Departemen Biologi FMIPA IPB Bogor. Pengukuran RRG untuk penapisan dilakukan dengan mengukur panjang akar pada saat akhir perlakuan cekaman Al dan pada saat akhir masa pemuliahan dari cekaman Al. Selisih antara panjang akar pada akhir masa pemuliahan dengan panjang akar pada akhir perlakuan Al merupakan nilai RRG.
Analisis morfologis dan karakter agronomis meliputi pengamatan tinggi tanaman (TT), jumlah anakan (JA), umur berbunga (UB), jumlah anakan produktif (JAP), panjang malai (PM), jumlah biji isi per malai (BI/M), persentase biji hampa (%BH/R), bobot 1000 butir (BB), jumlah biji per rumpun (BI/R), bobot biji per rumpun (B BI/R), dan umur panen (UP).
Hasil dari induksi mutasi dengan radiasi sinar gamma mampu menghasilkan mutan pada padi varietas IR64 dan Hawara Bunar. Dosis radiasi 0.2 kGy hanya mampu menginduksi mutan pada varietas Hawara Bunar dengan prosentase mutan sebesar 1.74%. Sedangkan dosis radiasi 0.3 kGy mampu menginduksi mutan pada kedua varietas dengan prosentase mutan berturut-turut 1.92% dan 2.78% untuk IR64 dan Hawara Bunar.
Hasil pengamatan karakter morfologis pada generasi M0 memperlihatkan bahwa pola pertumbuhan tanaman tidak berbeda pada tiap perlakuan pada masing-masing varietas. Pada generasi M1, pola pertumbuhan juga tidak berbeda antara tanaman mutan dan kontrol.
Hasil pengamatan karakter agronomis generasi M0 menunjukkan bahwa, pada varietas IR64 radiasi sinar gamma menurunkan nilai peubah yang diamati (JAP, PM, BI/R dan B BI/R ), tetapi meningkatkan nilai peubah yang lain
menurunkan nilai peubah yang lainnya (BI/R, B BI/R, UB dan UP). Hasil analisis data juga menunjukkan bahwa peningkatan dosis radiasi dari 0.2 sampai 0.3 kGy tidak menyebabkan perbedaan yang nyata pada semua peubah agronomis yang diamati pada kedua varietas.
Tanaman padi mutan potensi generasi M1 untuk dikembangkan lebih lanjut memperlihatkan bahwa JAP, BI/R, dan B BI/R lebih tinggi dibanding tanaman kontrol, tetapi karakter %BH/R lebih rendah dari tanaman kontrol. Hal ini menunjukkan bahwa karakter agronomis dari tanaman mutan potensi generasi M1 lebih baik dibanding tanaman kontrol. Perlu pengujian konsistensi karakter-karakter agronomis dari tanaman mutan potensi untuk mendapatkan mutan yang stabil pada generasi selanjutya.
© Hak Cipta milik IPB tahun 2009 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB.
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam entuk apapun tanpa izin IPB.
SENSITIF DAN TOLERAN ALUMINIUM
SAGIRAH YENI RAHAYU
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains
Mayor Biologi Tumbuhan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
Nama : Sagirah Yeni Rahayu NRP : G353070131
Disetujui Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Miftahudin, M.Si. Dr. Ir. Ence Darmo Jaya Supena, M.Si. Ketua Anggota
Diketahui
Ketua Mayor Biologi Tumbuhan Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Miftahudin, M.Si. Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S.
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpakan rahmatNya, sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan mulai bulan April 2008 sampai Mei 2009 adalah Induksi Mutasi dengan Radiasi Sinar Gamma pada Padi (Oryza sativa L.) Sensitif dan Toleran Aluminium. Penelitian ini dilaksanakan di rumah kaca Unit Kebun Percobaan Cikabayan IPB dan Laboratorium Fisiologi Tumbuhan Departemen Biologi FMIPA IPB.
Penulis menyampaikan penghargaan dan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya terutama kepada pembimbing, yaitu Dr. Ir. Miftahudin, M.Si. dan Dr. Ir. Ence Darmo Jaya Supena, M.Si. atas bimbingan dalam pelaksanaan penelitian dan bantuan saran dan masukan yang berguna dalam penyusunan karya ilmiah ini.
Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Departemen Agama Republik Indonesia yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk melanjutkan studi di Sekolah Pascasarjana IPB. Penulis juga mengucapkan banyak terima kasih kepada Kepala MAN Cipasung Tasikmalaya yang telah memberikan ijin kepada penulis untuk melanjutkan studi di IPB, serta rekan-rekan staf pengajar dan karyawan MAN Cipasung atas dukungannya. Ungkapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada suami, anak-anak, Bapak, Ibu mertua, kakak-kakak dan seluruh keluarga atas doa, kasih sayang, keikhlasan dan pengertiannya. Tidak lupa kepada rekan-rekan di Laboratorium Fisiologi Tumbuhan dan Mayor Biologi Tumbuhan angkatan 2007 yang tidak dapat disebutkan satu-persatu, penulis mengucapkan banyak terima kasih atas bantuan dan kebersamaannya.
Penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi sempurnanya tulisan ini. Akhir kata penulis memohon kepada Allah SWT semoga senantiasa melimpahkan rahmatNya kepada pihak-pihak yang telah memberikan bantuan dan semoga tulisan ini bermanfaat bagi pembaca.
Bogor, September 2009
Penulis dilahirkan di Ciamis pada tanggal 4 September 1970 dari Bapak H. Sukarja dan Ibu Imi Jamilah (alm). Penulis merupakan anak bungsu dari lima bersaudara.
Pendidikan dasar sampai sarjana diselesaikan di Ciamis, lulus Sarjana Pendidikan Biologi dari Sekolah Tinggi Keguruan dan Ilmu Pendidikan (STKIP) Galuh Ciamis tahun 1994. Pada tahun 2007, penulis mendapat beasiswa dari Departemen Agama Republik Indonesia untuk melanjutkan studi pada Mayor Biologi Tumbuhan Sekolah Pascasarjana IPB.
Penulis menikah dengan Ir. Wawan Carwan pada tahun 1996 dan dikaruniai 2 orang putera, Ahmad Andi Rizaldi (12 th) dan Muhammad Gilang Fauzan (9 th). Penulis bekerja sebagai staf pengajar mata pelajaran Biologi di MAN Cipasung Tasikmalaya sejak tahun 1996 sampai sekarang.
Halaman DAFTAR TABEL ... DAFTAR GAMBAR ... DAFTAR LAMPIRAN ... PENDAHULUAN Latar Belakang ... Perumusan Masalah ... Tujuan ... TINJAUAN PUSTAKA
Kondisi Cekaman Aluminium pada Lahan ... Respon Fisiologi Tanaman terhadap Cekaman Aluminium ... Mekanisme Toleransi Tanaman terhadap Cekaman Aluminium... Pemanfaatan Tanah Asam dengan pH Rendah ... Perbaikan Varietas Padi Toleran Aluminium pada Lahan Masam ... Mutasi ... Sinar Gamma ... BAHAN DAN METODE
Bahan Penelitian ... Waktu dan Tempat ... Metode ... Rancangan Percobaan ... Analisis Data ... Prosedur Kerja ... Penanaman Benih Hasil Radiasi (M0) ... Analisis Karakter Morfologis ... Analisis Sifat Agronomis ... Perlakuan Cekaman Al untuk Analisis RRG dan Penapisan ... Penanaman Bibit Hasil Penapisan (M1) ... HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakter Morfologis dan Sifat Agronomis Tanaman (M0) ... Daya Kecambah Generasi M1 ... Penapisan Tanaman Generasi M1 Berdasarkan Karakter RRG ... Karakter Morfologis dan Sifat Agronomis tanaman M1 ... Mutan yang Berpotensi untuk Dikembangkan pada Generasi
Berikutnya ... SIMPULAN DAN SARAN ... DAFTAR PUSTAKA ……… LAMPIRAN ……….. ix x xi 1 3 4 5 5 7 8 8 9 11 13 13 13 15 15 15 15 16 16 16 17 18 19 20 22 22 26 27 33
Halaman
1 Rataan respon morfologis dan agronomis pada tanaman padi generasi (M0).. 19 2 Jumlah biji yang ditapis, jumlah biji padi mutan, prosentase biji mutan dan
Halaman
1 Diagram alir tahapan penelitian ... 2 Grafik pertumbuhan tinggi tanaman varietas IR64 dan HB dosis radiasi 0, 0.2 dan 0.3 kGy pada generasi M0 ... 3 Daya kecambah biji padi M1... 4 Akar padi varietas IR64 dan Hawara Bunar dari biji yang telah
diradiasi dengan sinar gamma dan cekaman Aluminium 15 ppm selama 72 jam... 5 Grafik pertumbuhan tinggi tanaman varietas IR64 dosis radiasi 0 dan 0.3 kGy, dan varietas HB dosis radiasi 0, 0.2 dan 0.3 kGy pada generasi M1... 6 Prosentase peningkatan dan penurunan peubah agronomi hasil seleksi pada padi mutan potensi generasi M1 dibandingkan dengan M0 pada perlakuan yang sama ...
14 18 20 22 22 24
Halaman 1 Komposisi media minimum ... 34 2 Daya Kecambah dan Jumlah Mutan pada Penapisan dengan Kultur Hara Varietas IR64 dosis radiasi 0.2 kGy Generasi M1... 35 3 Daya Kecambah dan Jumlah Mutan pada Penapisan dengan Kultur Hara Varietas IR64 dosis radiasi 0.3 kGy Generasi M1 ... 36 4 Daya Kecambah dan Jumlah Mutan pada Penapisan dengan Kultur Hara Varietas HB dosis radiasi 0.2 kGy Generasi M1 ... 37 5 Daya Kecambah dan Jumlah Mutan pada Penapisan dengan Kultur Hara Varietas HB dosis radiasi 0.3 kGy Generasi M1 ... 38 6 Nomor-nomor Tanaman Padi Mutan Berpotensi Hasil Seleksi pada
Generasi M1... 39 7 Deskripsi padi varietas IR64 ... 40 8 Deskripsi padi varietas HB ... 41 9 Nilai RRG dan prosentase peningkatan peubah agronomis varietas IR64 0.3 kGy generasi M1 pada proses seleksi tanaman mutan berpotensi ... 42 10 Nilai RRG dan prosentase peningkatan peubah agronomis varietas HB
0.2 kGy generasi M1 pada proses seleksi tanaman mutan berpotensi ... 43 11 Nilai RRG dan prosentase peningkatan peubah agronomis varietas HB
Latar Belakang
Padi (Oryza sativa L.) merupakan makanan pokok bagi sebagian besar penduduk Indonesia. Permintaan akan komoditas ini dari tahun ke tahun terus melonjak sejalan dengan bertambahnya jumlah penduduk, dengan laju pertumbuhan penduduk rata-rata 1.34% per tahun (BPS 2008). Upaya pemenuhan permintaan yang meningkat selalu dihadapkan pada berbagai kendala diantaranya banyak sawah subur di pulau Jawa yang beralih fungsi menjadi kawasan industri dan daerah pemukiman. Selain itu pengaruh perubahan iklim yang berakibat kekeringan panjang atau bencana banjir yang cenderung melanda setiap tahun mengganggu produksi padi. Meningkatnya tekanan produksi padi pada sentra-sentra padi merupakan gangguan bagi kelangsungan swasembada beras yang pernah dicapai Indonesia pada tahun 1984 dan dicapai kembali pada tahun 2008. Jumlah produksi padi nasional tahun 2009 diperkirakan mencapai 62.56 juta ton atau meningkat 2.24 juta ton (3.71%) dibanding produksi padi tahun 2008 (60.62 juta ton). Kenaikan produksi diperkirakan terjadi karena peningkatan luas panen seluas 341.56 ribu hektar atau 2.77% dan juga kenaikan produktivitas sebesar 0.44 kuintal/hektar (0.9%) (BPS 2008; Setneg 2009).
Upaya mempertahankan dan meningkatkan produksi perlu terus-menerus dilakukan baik untuk memenuhi kebutuhan beras di dalam negeri maupun untuk ekspor. Dengan memperhatikan laju konversi lahan pertanian padi ke lahan non pertanian, dan upaya mempertahankan swasembada beras, pemerintah maka mulai memfokuskan pengembangan pertanian pada lahan-lahan marginal seperti lahan kering, tanah asam, lahan rawa, lahan gambut dan daerah pasang surut. Lahan marginal tersebut, yang diharapkan menjadi sumber-sumber produksi padi sebagian besar banyak terdapat di luar Pulau Jawa. Untuk menjadikan lahan-lahan tersebut sebagai lahan pertanian yang subur tidak mudah, karena banyak kendala yang dihadapi, diantaranya rendahnya tingkat kemasaman tanah dan kandungan aluminium (Al) terlarut yang tinggi yang akan menyebabkan tanaman mengalami keracunan dan defisiensi unsur hara tertentu (Ismunadji et al. 1990; Widjaya-Adhi
Lahan marginal terutama lahan-lahan kering di luar Jawa yang berpotensi untuk pengembangan pertanian tanaman pangan umumnya didominasi oleh tanah Podsolik Merah Kuning ber-pH rendah. Pada tanah-tanah tersebut kelarutan Al yang tinggi dapat menjadi faktor pembatas utama bagi pertumbuhan dan produksi tanaman (Partohardjono et al. 1997). Gejala keracunan Al yang sangat nyata adalah penghambatan perpanjangan akar primer dan sekunder sehingga akar menjadi kerdil dan mengalami panghambatan penyerapan hara dan air (Taylor 1988; Marschner 1995). Selain itu gejala keracunan Al juga disertai gejala-gejala kelainan pada daun sehingga mengakibatkan turunnya produksi padi (Hutabarat 1991). Untuk menanggulangi masalah pada tanah asam tersebut dapat dilakukan dengan cara memperbaiki struktur tanah melalui pengapuran. Akan tetapi langkah ini bukan merupakan pilihan yang tepat karena selain tidak efisien juga dapat menimbulkan polusi bagi lingkungan. Pendekatan lain yang lebih efisien dan ramah lingkungan adalah dengan menggunakan varietas tanaman yang mampu beradaptasi terhadap berbagai cekaman tanah asam dan cekaman Al (Purnamaningsih dan Mariska 2003). Oleh karena itu, perlu dikembangkan varietas padi gogo yang toleran terhadap keracunan Al (Sanusi & Mugiono 1991).
Perkembangan pemuliaan padi gogo di Indonesia relatif lebih lambat dibandingkan padi sawah. Hal ini terbukti dengan sedikitnya jumlah varietas padi gogo yang telah dilepas oleh Departemen Pertanian (Sutisna & Mugiono 1991). Usaha perbaikan varietas padi gogo antara lain diarahkan untuk mendapatkan varietas yang mampu beradaptasi terhadap lahan bermasalah (Dwimahyani 1991), seperti lahan asam yang memiliki kelarutan Al tinggi. Beberapa aksesi varietas padi gogo subspesies indica yang dapat dipilih sebagai sumber toleransi terhadap cekaman Al antara lain Hawara Bunar, Sigundil, Grogol, Seratus Malam, Krowal, Ketombol, Sgiliti, Mendali, Banih Kuning, Bakka Turuy, Cempo, ITA 24764, dan CT 6510-24-1-3 (Purwoko et al. 2005; Jagau 2000; Suparto 1999; Asfarudin 1997).
Pengembangan varietas padi dapat ditempuh dengan berbagai metode, antara lain persilangan konvensional, induksi mutasi, keragaman somaklonal, dan seleksi in vitro (Purnamaningsih & Mariska 2008). Dalam bidang pemuliaan
tanaman, teknik mutasi dapat digunakan untuk meningkatkan keragaman genetik sehingga memungkinkan pemulia melakukan seleksi genotipa tanaman sesuai dengan tujuan pemuliaan yang dikehendaki. Mutasi induksi dapat dilakukan pada tanaman dengan perlakuan bahan mutagen tertentu terhadap organ reproduksi tanaman seperti biji, stek batang, serbuk sari, akar rhizome, juga kalus hasil kultur jaringan. Bahan mutagen yang sering digunakan dalam penelitian pemuliaan tanaman digolongkan menjadi dua kelompok yaitu mutagen kimia (chemical mutagen) dan mutagen fisik (physical mutagen). Mutagen fisik dapat bersifat sebagai radiasi pengion (ionizing radiation), termasuk diantaranya adalah sinar-X, sinar gamma, sinar beta, neutron, dan partikel dari aselerator, yang dapat melepas energi (ionisasi), begitu melewati atau menembus materi yang diradiasi.
Adanya keragaman genetik akibat radiasi dari sinar gamma membuka peluang yang lebih luas bagi kemajuan pemuliaan tanaman sehingga diperoleh beberapa sifat yang diinginkan dan dapat diwariskan. Benih padi yang diperlakukan dengan radiasi dari sinar gamma selain mengalami perubahan genetik juga dapat mengalami perubahan fisiologis pada generasi M0. Makin besar dosis radiasi dari sinar gamma makin besar pula perubahan genetik yang ditimbulkannya (Ratma 1988). Oleh karena itu diharapkan pada dosis radiasi tertentu akan dapat menyebabkan mutasi pada padi.
Penelitian dengan induksi radiasi sinar gamma pada tanaman padi telah banyak dilakukan. Sampai akhir tahun 2006 BATAN telah menghasilkan 13 varietas padi sawah, yaitu varietas Atomita 1, 2, 3, 4, Cilosari, Meraoke, Woyla, Kahayan, Winongo, Diah Suci, Yuwono, Mayang dan terakhir adalah Mira yang merupakan padi sawah dan satu varietas padi gogo yaitu Situ Gintung.
Perumusan Masalah
Induksi mutasi pada padi untuk mendapatkan varietas unggul sudah banyak dilakukan, diantaranya untuk mendapatkan mutan yang mempunyai sifat tahan terhadap penyakit, umur genjah dan produktivitas lebih baik dari plasma nutfah asal. Sampai saat ini belum ada varietas padi toleran Al hasil induksi mutasi. Induksi mutasi pada padi sensitif dan toleran Al melalui radiasi sinar gamma dilanjutkan penapisan dengan kultur hara merupakan metode seleksi yang
cepat untuk mengidentifikasi galur-galur yang berubah toleransinya terhadap Al. Kombinasi induksi mutasi dan metode seleksi melalui kultur hara pada padi varietas IR64 (varietas sensitif Al) dan Hawara Bunar (varietas toleran Al) belum pernah diteliti, oleh karena itu perlu dilakukan kajian mengenai perubahan toleransi Al pada kedua varietas padi yang berbeda tingkat toleransinya terhadap Al tersebut.
Varietas padi yang berubah toleransinya terhadap Al dapat digunakan baik dalam pemuliaan tanaman padi maupun dalam mempelajari mekanisme toleransi tanaman padi terhadap Al. Varietas IR64 yang menjadi toleran terhadap Al tetapi tidak berubah sifat agronomisnya dapat digunakan dalam pengembangan varietas padi toleran Al setelah melalui tahapan pengujian konsistensi toleransi Al. Sebaliknya varietas Hawara Bunar yang menjadi sensitif Al dapat dikembangkan menjadi isoline yang dapat digunakan sebagai sumber tanaman untuk mengisolasi gen toleransi terhadap Al.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk menginduksi mutasi pada padi varietas IR64 (sensitif Al) dan HB (toleran Al) dengan radiasi sinar gamma 60Co untuk mendapatkan galur padi yang berubah toleransinya terhadap cekaman Al.
Kondisi Cekaman Aluminium pada Lahan
Pembukaan areal pertanian di luar Jawa, khususnya tanaman pangan di lahan kering ditujukan pada jenis tanah Podsolik Merah Kuning dengan luas areal 31,7 juta ha (23,5%) dari luas tanah asam (Leiwakabessy 1988). Kendala utama yang dihadapi dalam pengembangan tanah asam untuk meningkatkan produksi padi gogo adalah pH rendah dan kandungan Al tinggi (Kochian 1995), kendala fisiko-kimia diantaranya kahat hara makro N, P, K, Ca, Mg, dan mikro Mo, Cu, Zn, kandungan bahan organik rendah, dan sangat peka terhadap erosi (Roesmarkan et al. 1992), serta mikroba tanah kurang aktif (Gunn et al. 1988; Soepardi 1988).
Kekahatan hara pada tanah asam terjadi karena sebagian daerah jerapan pada mineral liat dikuasai oleh Al dengan menggantikan Mg dan Ca. Aluminium yang ada pada daerah jerapan juga dapat menjerap P dan Mo dengan kuat. (Marschner 1995) sehingga P dan Mo tidak tersedia bagi tanaman. Menurut Marschner (1995) lebih dari 70% tanah asam tropis mengalami defisiensi Ca dan Mg karena memiliki kapasitas fiksasi P yang sangat tinggi.
Pada lahan dengan tingkat kemasaman tinggi, pertumbuhan tanaman dihambat oleh ion-ion logam seperti Al, Fe dan Mn. Namun diantara ion-ion tersebut Al merupakan faktor penghambat utama bagi pertumbuhan dan bersifat racun bagi tanaman. Keracunan Al juga dapat menurunkan dan merusak sistem perakaran yang menyebabkan tanaman rentan terhadap cekaman kekeringan dan mengalami defisiensi unsur hara.
Respon Fisiologis Tanaman terhadap Cekaman Al
Keracunan Al merupakan faktor utama yang menghambat pertumbuhan tanaman pada tanah asam. Pada pH rendah bentuk Al yang utama adalah Al3+ yang merupakan bentuk Al paling beracun bagi tanaman (Delhaize & Ryan 1995). Keracunan Al bagi tanaman dapat terjadi baik secara langsung dalam menghambat pertumbuhan akar maupun secara tidak langsung mengganngu pengambilan, transpor dan penggunaan hara dan air (Ma 2000; Kochian et al.
2004). Penghambatan pertumbuhan akar telah dilaporkan pada banyak tanaman seperti padi (Sivaguru & Paliwal 1993), dan gandum (Delhaize et al. 1993). Oleh karena itu parameter pertumbuhan akar pada kondisi cekaman Al biasanya digunakan untuk menilai toleransi suatu tanaman terhadap keracunan Al (Delhaize & Ryan 1995).
Pada akar tanaman yang mendapat perlakuan Al dengan konsentrasi rendah, hanya apoplas dan dinding sel saja yang dipengaruhi oleh Al (Ma 2000). Kerusakan tanaman oleh Al diawali dengan gangguan pada tudung akar yang mempunyai sinyal gaya gravitasi dan merupakan sumber pengatur hormon