FISIOLOGI BENIH KEDELAI (Glycine max L. Merrill)
SYLVIA JOSEPHINE RUTH LEKATOMPESSY
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul Pengaruh Perlakuan Insersi Bakteri Rhizobium sp. dan Periode Simpan Terhadap Hasil dan Mutu Fisiologi Benih Kedelai (Glycine max L. Merrill) adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum 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 akhir tesis ini
Bogor, Agustus 2012 Sylvia Josephine Ruth Lekatompessy
inserted Rhizobium sp. and Storage Period on The Physiology of Seed and Quality of Soybean (Glycine max L. Merrill). Under Supervision of ENDANG MURNIATI, TATIEK KARTIKA SUHARSI, HARMASTINI I. SUKIMAN. The purpose of the experiment 1 were to confirm the present of the bacteria Rhizobium sp., which had inserted into the seed tissue through the vacum technology and to study the effect of inserted seed quality during storage periods. Experiment 2 was conducted to study the growth of inserted soybean seed on their ability of producing the soybean seed and to study the performance of the physiological character during the period of storage. The result experiment 1, the microscopy analysis of soybean seed slide indicated that the bacteria Rhizobium sp. were located on the palisade seed tissue. The bacteria remained viable inside the seed tissue during 0 – 4 months storage period. The population of bacteria cell inside the seed tissue were maintained in 10 5 cell per ml. This population was reasonable enough to qualify the requirement of root infection. The quality of seed in term of germination percentage, vigor index and germination speed of seed remained stable until 3 months storage period although the last two variables reduced significantly after 4 months. The vigor index and germination speed were reduced from 90.67 to 58.67 % and from 31.78 to 28.69 % / etmal, respectively. The experiment 2 was conducted using the split plot design with two factors that storage period as the main plot and insertion of bacteria as a sub plot. The result of the experiment showed that during the vegetatif phase, the inserted seed performed best growth which are indicated by better plant of height, number of leaf, number of nodules, wet and dried weight of nodules. Similarly during the generatif phase, the ability of plant on producing the soybean seed which are indicated from the wet and dried weight of upper and lower plant biomass, number of pod, dried weight of pod including dried weight of seed, inserted seed significantly better than control plant. The quality of seed which produced from inserted seed plant, in term of germination speed and vigor index of seed was also better than seed produced from control plant. In conclusion, inserted seed with Rhizobium sp. could support the growth of soybean plant and producing the good quality of soybean seeds compared from the uninserted soybean seed.
Bakteri Rhizobium sp. dan Periode Simpan Terhadap Hasil dan Mutu Fisiologi Benih Kedelai (Glycine max L. Merrill). Dibimbing olehENDANG MURNIATI, TATIEK KARTIKA SUHARSI, HARMASTINI I. SUKIMAN.
Tujuan dari penelitian ini adalah membuktikan keberadaan bakteri Rhizobium sp. yang diinsersi ke dalam benih melalui teknologi vakum, mempelajari viabilitas benih dan bakteri Rhizobium sp. yang berada dalam benih kedelai selama periode simpan, pengaruhnya terhadap daya hasil dan mutu fisiologi benih yang diproduksi. Penelitian terdiri dari 2 percobaan yaitu percobaan pertama : pembuktian keberadaan dan viabilitas bakteri Rhizobium sp. yang diinsersi ke dalam benih kedelai serta mutunya selama penyimpanan dan percobaan kedua : pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode simpan terhadap daya hasil dan mutu fisiologi benih kedelai.
Penelitian ini dilakukan di Bagian Ilmu dan Teknologi Benih, IPB dan Laboratorium Mikroba Simbiotik Tanaman, Pusat Penelitian Bioteknologi - LIPI, Cibinong. Penelitian dimulai bulan Pebruari sampai bulan Oktober 2011.
Rancangan penelitian yang digunakan pada percobaan pertama adalah Rancangan Petak Terbagi (Split Plot Design) yang diacak secara lengkap. Faktor pertama adalah periode simpan sebagai petak utama dan faktor kedua adalah insersi bakteri Rhizobium sp. sebagai anak petak. Rancangan ini digunakan pada percobaan uji viabilitas bakteri dan mutu benih selama penyimpanan. Pembuatan preparat awetan irisan benih kedelai dengan menggunakan metode parafin untuk membuktikan keberadaan bakteri Rhizobium sp. dalam benih. Pembuatan preparat awetan ini dilakukan baik pada benih yang diinsersi bakteri Rhizobium sp. (benih plus) maupun benih tanpa insersi (kontrol) pada setiap periode simpan, dimulai dari 0 - 4 bulan. Percobaan kedua menggunakan Rancangan Petak Terbagi (Split Plot Design) yang diacak secara lengkap. Faktor pertama adalah periode simpan sebagai petak utama dan faktor kedua adalah insersi bakteri Rhizobium sp. sebagai anak petak.
diamati dari tolok ukur kecepatan tumbuh dan indeks vigor benih tetap stabil sampai periode penyimpanan 3 bulan dan mengalami penurunan pada periode penyimpanan 4 bulan .
Hasil percobaan kedua pada fase vegetatif menunjukkan bahwa tanaman yang berasal dari benih plus pada fase vegetatif lebih baik dibandingkan dengan tanaman benih kontrol dilihat dari tinggi tanaman, jumlah daun, jumlah bintil akar, bobot basah bintil dan bobot kering bintil akar.
Hasil penelitian fase generatif, menunjukkan bahwa tanaman dari benih plus lebih baik dibandingkan dengan tanaman dari benih kontrol dilihat dari bobot kering tanaman bagian atas, bobot kering tanaman bagian bawah, jumlah polong, bobot polong, dan bobot kering benih.
Hasil panen dari tanaman benih plus yang disimpan selama 0 - 4 bulan memiliki daya berkecambah yang sama dengan benih hasil panen dari tanaman kontrol, walaupun vigornya berbeda. Vigor benih hasil panen tanaman dari benih plus memiliki kecepatan tumbuh yang lebih tinggi dibandingkan benih kontrol, demikian pula pada indeks vigor dari benih plus yang telah disimpan selama 4 bulan menunjukkan indeks vigor masih tinggi.
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2012 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 mengutip tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB
FISIOLOGI BENIH KEDELAI (Glycine max L. Merrill)
SYLVIA JOSEPHINE RUTH LEKATOMPESSY
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada
Program Studi Ilmu dan Teknologi Benih
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
kasih karuniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis yang berjudul Pengaruh Perlakuan Insersi Bakteri Rhizobium sp. dan Periode Simpan Terhadap Hasil dan Mutu Fisiologi Benih Kedelai (Glycine max L. Merrill).
Penulisan tesis penelitian ini dimaksudkan sebagai syarat untuk menyelesaikan Pendidikan Magister di sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Dr. Ir. Endang Murniati MS dan Dr. Dra. Tatiek Kartika Suharsi MS serta Dra. Harmastini I. Sukiman, M.Agr selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan arahan dimulai dari pembuatan proposal penelitian hingga didapat hasil penelitian sampai menjadi suatu penulisan tesis.
Keluarga yang juga mendukung penulis, Suami tercinta Yulius Metekohy, Anak Mirah Metekohy, Mama Yohana Metekohy, Mama Mia Latupeirissa (Alm), Papa Eddy Lekatompessy, Mama Mien Akihary, Kak Nona, Bung Oyo, Kak Lucy, Brampie, Sonya, Henry, Usi Yos, Wisye, Michael dan Mercia.
Semua rekan-rekan, Tiwit, Ella, Iseu, Nana, Pak Adang, Mas Candra, Mba Sulis, Pak Hafid, Mba Wido serta tentunya tidak lupa kepada semua pihak yang telah membantu.
Penulis menyadari akan keterbatasan yang dimiliki, penulis berharap hasil tesis ini dapat bermanfaat bagi para pembaca terutama pengembangan ilmu penulis.
Bogor, Agustus 2012
Penulis dilahirkan di Jakarta, pada tanggal 16 September 1969. Penulis merupakan anak ke empat dari tujuh bersaudara. Orang tua penulis, Bapak E. Lekatompessy, S.E., M.Si. dan Ibu Maria Latupeirissa (Alm.)
DAFTAR TABEL ……… Pengaruh Rhizobium sp. terhadap mutu fisiologi benih ... Pengaruh periode simpan terhadap mutu fisiologi benih ... METODOLOGI PENELITIAN ………...
Tempat dan Waktu Penelitian ..……….………... Bahan dan Alat Penelitian ………..……….. Metode Penelitian ……….………...
Rancangan Percobaan ………..………. Pelaksanaan Percobaan ………..……… Pengamatan Percobaan ………..……... HASIL DAN PEMBAHASAN ………...
DAFTAR TABEL
1. Penggolongan bakteri Rhizobium sp. berdasarkan nama tanaman inangnya, kelompok inokulasi silang dan karakter pertumbuhannya ... 2. Produksi berbagai varietas kedelai dengan pemberian
inokulan ... 3. Uji aplikasi kedelai insersi bakteri Rhizobium sp.
di beberapa lokasi di Jawa Barat ……… 4. Rekapitulasi hasil analisis keragaman pengaruh periode simpan dan insersi bakteri Rhizobium sp. serta interaksinya terhadap beberapa tolok ukur yang diamati .…………...……... 5. Pengaruh faktor tunggal periode simpan terhadap mutu benih sebelum tanam ….………... 6. Rekapitulasi hasil analisis keragaman pengaruh periode
simpan dan insersi bakteri Rhizobium sp. serta interaksinya terhadap beberapa tolok ukur yang diamati ……… 7. Pengaruh faktor tunggal insersi bakteri Rhizobium sp. dan
periode simpan terhadap tinggi tanaman (cm) pada fase vegetatif kedelai 6 MST ………... 8. Pengaruh interaksi insersi bakteri Rhizobium sp. dan
periode simpan terhadap jumlah daun pada fase vegetatif kedelai 6 MST ………... 9. Pengaruh faktor tunggal insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap jumlah bintil akar, bobot basah bintil akar dan bobot kering bintil akar pada fase vegetatif kedelai 6 MST …... 10. Pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode simpan
terhadap tinggi tanaman pada kedelai 12 MST ……… 11. Pengaruh interaksi insersi bakteri Rhizobium sp. dan
periode simpan terhadap bobot kering tanaman bagian atas dan bobot kering tanaman bagian bawah (g) pada kedelai 12 MST .……….
Halaman
7
9
11
35
35
37
38
39
40
42
12. Pengaruh interaksi insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode simpan terhadap jumlah polong dan bobot kering polong pada kedelai 12 MST ……….... 13. Pengaruh faktor tunggal insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode
simpan terhadap bobot kering benih (g) hasil panen …………..……
14. Pengaruh interaksi insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode simpan terhadap daya berkecambah benih (%) .………..…….... 15. Pengaruh faktor tunggal insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode simpan terhadap kecepatan tumbuh benih (%/etmal) …………...
Halaman
45
46
47
48
DAFTAR GAMBAR
1. Bintil akar pada tanaman kedelai ... 2. Ilustrasi insersi bakteri Rhizobium sp.ke dalam benih ... 3. Bagan alir penelitian ... 4. Hasil irisan preparat awetan benih kedelai yang disimpan
selama 0 – 4 bulan dengan perbesaran 40x, dibandingkan irisan kedelai dari referensi (Agarwal dan James, 1997)………. 5. Bentuk bakteri dari irisan kedelai preparat awetan pada benih
plus dibandingkan dengan kultur murni (perbesaran 100x) …. 6. Hasil irisan preparat awetan benih kontrol dan benih plus .…. 7. Hasil SEM bagian kulit benih kedelai var. Anjasmoro .…….... 8. Tampilan kulit benih kedelai secara kasat mata ………... 9. Populasi sel bakteri Rhizobium sp. dalam benih kedelai
var. Anjasmoro ………..
Halaman 6 10 27
30
31
31 32
33
34
DAFTAR LAMPIRAN
1. Denah percobaan di lapangan ……… 2. Jadwal kegiatan penelitian ………..……….... 8. Deskripsi benih kedelai varietas Anjasmoro ……… 9. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap populasi sel bakteri ……….. 10. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap kadar air sebelum tanam ….. 11. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan dan terhadap potensi tumbuh maksimum sebelum tanam ……….. 12. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
18. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp. 20. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
terhadap bobot kering tanaman bagian atas pada kedelai 12 MST .. 21. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp. 24. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap jumlah polong pada
dan periode simpan terhadap kadar air …….………..…….. 28. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp.
dan periode simpan terhadap potensi tumbuh ……..…………..…..
29. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode simpan terhadap daya berkecambah ……….
31. Analisis keragaman pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode simpan terhadap kecepatan tumbuh ……….…..
32. Hasil analisis contoh tanah ………...
\ 71
71
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Glycinemax (L.) Merrill atau kedelai merupakan bahan pangan penting dan sumber protein nabati dengan kadar protein ± 39%. Kedelai memiliki nilai ekonomi dalam kehidupan manusia (Prentis, 1990). Kedelai dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, antara lain sebagai bahan pangan dan bahan baku industri. Teknik pengolahan kedelai menjadi suatu produk seperti: tahu, tempe, kecap, susu kedelai, tauco, snack, campuran dalam makanan bayi dan sebagainya menyebabkan kedelai semakin dikenal oleh dunia internasional (Damardjati et al., 2005; Sudaryanto & Swastika, 2007).
Produksi kedelai nasional tahun 2011 mencapai ± 870.000 ton biji kering per tahun, sementara kebutuhan kedelai dalam negeri mencapai ± 2 juta ton per tahun sehingga untuk memenuhi kebutuhan nasional pemerintah harus mengimpor kedelai dari negara lain. Volume impor kedelai yang terus meningkat karena sebagian besar petani tidak lagi berminat menanam kedelai. Hal ini disebabkan karena biaya perawatan tanam yang mahal, produktivitas dan harga jual kedelai yang rendah. Pemerintah telah melakukan berbagai upaya untuk memenuhi kebutuhan kedelai nasional, diantaranya melalui program bangkit kedelai di tahun 2006, dan target program swasembada kedelai di tahun 2014 (kompas.com, 2012; perum perhutani. com, 2012).
Pengembangan produksi kedelai nasional memerlukan dukungan penyediaan benih bermutu secara berkelanjutan. Penyediaan benih kedelai mengalami kendala karena benih kedelai memiliki periode simpan yang pendek. Keberadaan benih setelah masa panen tersedia, namun disaat dibutuhkan oleh petani sulit untuk didapat karena benih telah mengalami penurunan mutu.
Program intensifikasi, ekstensifikasi, diversifikasi dan rehabilitasi tanaman pangan merupakan upaya pemerintah. Salah satu bentuk usaha intensifikasi lahan pertanian adalah penerapan teknologi tepat guna berupa penggunaan inokulan mikroba penambat nitrogen (Sihombing, 1985). Penggunaan inokulan ini penting dalam mengurangi kebutuhan akan pupuk kimia dan dapat meningkatkan produktivitas tanaman kedelai karena sumber nitrogen tersedia melalui proses penambatan nitrogen secara hayati.
Bakteri Rhizobium sp. merupakan bakteri tanah yang unik dan mampu menambat nitrogen dan membentuk bintil akar pada tanaman kacang-kacangan. Menurut Sarjoko (1991) hubungan kerjasama bakteri dengan tanaman memberi keuntungan bagi keduanya disebut simbiosis mutualisme. Tanaman memperoleh nitrogen yang dibutuhkan dan bakteri mendapat energi yang berasal dari hasil metabolisme tanaman serta tempat untuk hidupnya. Fatchurochim (1988) & Stevan et al. (2010) juga menambahkan bahwa keunikan karakter bakteri Rhizobium sp. merupakan potensi yang dapat dikembangkan sebagai pupuk biologi pengganti pupuk kimia dan tidak merusak lingkungan (ramah lingkungan).
Simbiosis antara tanaman dengan bakteri Rhizobium bermanfaat dalam menyediakan nitrogen bagi tanaman kedelai. Sejumlah besar ATP diperlukan dalam metabolisme nitrogen. Menurut Tranaviciene et al. (2007), pigment merah (leghemoglobin) yang terdapat pada bintil akar dan enzim nitrogenase mengikat nitrogen bebas disekitar perakaran. Nitrogen yang diikat diionisasi ke dalam bintil akar. Nitrogen yang terionisasi berfungsi sebagai aseptor yang menerima electron bebas hasil oksidasi menjadi nitrit, kemudian direduksi menjadi ammonia. ammonia selanjutnya diasimilasikan menjadi asam glutamat yang berfungsi sebagai bahan dasar dalam biosintesis asam amino dan asam-asam nukleat. Peningkatan metabolisme tanaman dan laju fiksasi nitrogen yang tinggi merupakan dukungan untuk menghasilkan benih bermutu yang diindikasikan oleh tingginya produksi benih.
dengan sedikit air, dibuat seperti pasta inokulan kemudian dicampurkan dengan benih (Hinson & Hartwig, 1982).
Menurut Yutono (1985), aplikasi penggunaan inokulan bakteri Rhizobium sp. dilakukan dengan cara menginokulasi bakteri Rhizobium sp., setelah itu benih dilapisi dengan bahan kapur kemudian dibuat menjadi butiran agak kasar.
Seed coating merupakan salah satu metode yang digunakan untuk meningkatkan mutu benih yakni memberikan penambahan bahan kimia pada coating yang dapat meningkatkan perkecambahan benih. Penggunaan seed coating dalam industri benih membantu memperbaiki penampilan benih, meningkatkan daya simpan, mengurangi resiko tertular penyakit dari benih disekitarnya dan menggunakan pembawa zat aditif, misalnya antioksidan, anti mikroba, zat pengatur tumbuh dan lain-lain (Copeland & McDonald, 1995).
Pola pikir petani yang sulit untuk dirubah, karena petani lebih menyukai penggunaan pupuk kimia dibandingkan menggunakan inokulanbakteri Rhizobium sp. (Stevan et al., 2010).
Tujuan Penelitian ini bertujuan
1. Membuktikan keberadaan bakteri Rhizobium sp. yang telah diinsersi ke dalam benih melalui teknologi vakum.
2. Mempelajari viabilitas benih dan bakteri Rhizobium sp. yang berada dalam benih kedelai selama periode simpan benih kedelai.
3. Mempelajari pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp. terhadap daya hasil dan mutu fisiologi benihnya.
Hipotesis
Hipotesa yang ingin ditegakkan untuk menunjang penelitian ini adalah
1. Bakteri Rhizobium sp. dapat masuk ke dalam benih dengan metode insersi menggunakan teknologi vakum.
2. Bakteri Rhizobium sp. yang diinsersi dalam benih tetap hidup dan viabilitas benih selama periode simpan benih kedelai.
TINJAUAN PUSTAKA
Kedelai (Glycine max (L.) Merrill)
Tanaman kedelai merupakan tanaman yang berasal dari Cina bagian utara, sekitar abad ke 11 SM. Kedelai selanjutnya tersebar ke negara lain diantaranya: Mancuria, Korea, Jepang dan Rusia. Kedelai kemudian diintroduksi ke sebagian besar negara Asia Selatan dan Asia Tenggara (Maesen & Somaatmadja, 1993).
Umumnya tanaman kedelai berupa terna semusim yang tumbuh tegak kadang menjalar, dengan ketinggian berkisar antara 10 - 200 cm, bercabang sedikit atau banyak, tergantung kultivar dan lingkungan hidupnya. Kultivar kedelai berdaun lebar dapat menghasilkan benih yang lebih banyak karena mampu menyerap sinar matahari lebih banyak dibandingkan jika berdaun sempit. Bunga kedelai merupakan bunga sempurna yang berbentuk kupu-kupu (Papilionaceus). Bentuk polongnya, rata atau agak melengkung (Suprapto, 1992).
Benih kedelai mempunyai dua keping kotiledon. Kotiledon ini sering disebut dengan belahan benih atau keping benih, karena itu benih kedelai digolongkan dalam tanaman berkeping dua (dikotil). Warna kulit benih kedelai beragam, ada yang kuning, hijau, coklat dan hitam. Bentuk benih kedelai berbeda-beda tergantung kultivar, bulat, agak panjang dan bulat telur, sebagian besar kultivar kedelai bijinya bulat panjang (Suprapto, 1992).
Pembelahan dan pertumbuhan sel korteks dan perisikel membentuk bintil akar dewasa seperti yang terlihat pada Gambar 1 (Salisbury & Ross,1955; Hidayat, 1985; Yutono, 1985).
Gambar 1. Bintil akar pada tanaman kedelai
Tanaman kedelai dapat hidup bersama dengan bakteri Rhizobium sp. dalam menambat nitrogen dari udara, yang kemudian dapat digunakan untuk pertumbuhan tanaman kedelai. Sebaliknya, Rhizobium sp. juga memerlukan makanan yang berasal dari tanaman kedelai dan tempat untuk hidupnya. Hubungan hidup yang saling menguntungkan ini disebut simbiosis mutualisme (Jhonston, 1991).
Peranan bakteri Rhizobium sp. sebagai inokulan, adalah menyediakan nitrogen secara tidak langsung sehingga membantu mengurangi biaya produksi (Pasaribu dkk., 1989). Menurut Widiastuti (1989), bakteri Rhizobium sp. dapat menyuburkan tanah secara hayati sehingga meningkatkan kualitas dan kuantitas produksi tanaman.
Rhizobium sp dan manfaatnya
Rhizobium sp. adalah bakteri tanah yang memiliki karakter yang unik yaitu dapat hidup bersimbiosis pada akar tanaman Leguminosae dengan membentuk bintil akar dan melakukan proses penambatan nitrogen (Suprapto, 1992). Bentuk selnya batang dengan ukuran 0.5-0.9 x 1.2-3.0 µm, tidak membentuk spora, bergerak bebas dengan menggunakan flagela, bersifat aerob, tumbuh baik pada suhu 25-300C dan pH 6-7 (Bergey’s 1984).
Klasifikasi bakteri Rhizobium sp. menurut Salle ( 1961), sebagai berikut: Division : Protophyta
Kelas : Schizomycetes Ordo : Eubacteriales Familia : Rhizobiaceae Genus : Rhizobium Spesies : Rhizobium sp.
Sejak ditemukannya bakteri Rhizobium sp., banyak ahli taksonomi mencoba memberi nama bakteri Rhizobium sp. berdasarkan: nama tanaman inangnya, kelompok inokulasi silang (cross inoculation) dimana Rhizobium sp. diinokulasi pada tanaman inang lain, karakter pertumbuhan bakteri Rhizobium sp. sehingga penamaan bakteri Rhizobium seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1.Pengolongan bakteri Rhizobium berdasarkan nama tanaman inangnya, kelompok inokulasi silang dan karakter pertumbuhannya
No. Tanaman inang Bakteri Rhizobium yang tumbuh cepat
Tanaman inang lain inokulasi silang 1. Leguminosae Rhizobium
leguminosarum
Pisum sp., Vicia sp., Lena culinaria
2. Phaseolus Rhizobium phaseoli Phaseolus vulgaris, Phaseolus coccineus
3. Trifolii Rhizobium trifolii Trifolium subterraneum, Trifolium sp.
4. Melilotus Rhizobium meliloti Medicago sativa, Melilotus sp., Trigonella sp.
No. Tanaman inang Bakteri Rhizobium yang tumbuh lambat
Tanaman inang lain inokulasi silang
1. Lupinus Rhizobium lupini Lupinus sp., Ornithopus sp. 2. Glycine Rhizobium japonicum Glycine max
Rhizobium sp. Vigna sp.,Macroptillium sp., dllnya
Pengaruh Rhizobium sp. terhadap mutu fisiologi benih
Sejak orang mengetahui manfaat simbiosis Rhizobium sp. dengan tanaman legum dalam memfiksasi N bebas di udara, penelitian-penelitian dalam bidang fiksasi N secara biologis terus berkembang. Penelitian dilakukan untuk mencari alternatif sumber N sehubungan dengan peningkatan produksi tanaman yang aman dan ramah lingkungan. Kemampuan bakteri Rhizobium sp. mampu memberikan unsur nitrogen dalam bentuk asam amino terhadap tanaman kedelai. Bakteri Rhizobium sp. yang menginfeksi perakaran tanaman membentuk bintil akar sebagai tempat tinggal dalam melaksanakan proses penambatan N dan dalam hidupnya bakteri mendapatkan nutrisi dan energi dari hasil metabolisme tanaman (Suharjo & Joko, 2001).
Penggunaan inokulan dapat memperbaiki kesuburan dan keseimbangan hara dalam tanah. Penggunaan inokulan juga mampu meningkatkan kandungan unsur N tanah total hingga 20% sehingga hasil produksi kedelai dapat ditingkatkan hingga 30-45% bahkan pada tanah yang kurang subur produksi kedelai mampu meningkat hingga 50% (Laporan kegiatan kedelai plus, 2005).
Menurut Sutanto (2002), bakteri Rhizobium sp. yang berasosiasi dengan tanaman legum mampu memfiksasi 100-300 kg N / ha dalam satu musim tanam dan meninggalkan sejumlah N untuk tanaman berikutnya. Permasalahan yang perlu diperhatikan agar proses simbiosis dapat terjadi adalah kecocokan bakteri Rhizobium sp. dengan tanaman inangnya. Beberapa faktor lain seperti pH tanah, suhu, sinar matahari, ketersediaan unsur hara untuk aktifitas bakteri Rhizobium sp. Inokulasi bakteri Rhizobium sp. pada benih (seperti produk legin) biasa digunakan di Indonesia. Beberapa metode aplikasi bakteri Rhizobium sp. yaitu pelapisan benih dan metode tepung inokulan. Aplikasi pelapisan pada benih misalnya benih kedelai dibasahi dengan air secukupnya kemudian diberikan bubuk bakteri Rhizobium sp. sehingga inokulan menempel pada permukaan benih. Aktifitas bakteri Rhizobium sp. terjadi pada saat akar terinfeksi kemudian membentuk bintil akar. Pembentukkan bintil akar terjadi 15 - 20 hari setelah tanam (Adisarwanto, 2005).
meningkatnya fiksasi N dari udara. Hal ini berpengaruh terhadap metabolisme tanaman, dimana hasil asimilat/fotosintat ditranslokasikan ke organ penyimpanan seperti terjadinya peningkatan jumlah polong, bobot biji yang berpengaruh terhadap peningkatan produksi benih.
Kenaikkan produksi kedelai karena penggunaan inokulan sangat beragam, hal ini karena pengaruh beberapa faktor antara lain: varietas dan kualitas benih kedelai, tingkat kesuburan tanah, kerapatan dan cara perawatan tanaman. Tabel 2 menunjukkan produksi (ton/ha.) berbagai varietas kedelai dengan pemberian inokulan dibandingkan dengan tanaman kedelai tanpa pemberian inokulan bakteri Rhizobium sp.
Tabel 2. Produksi berbagai varietas kedelai dengan pemberian inokulan
Var. kedelai Hasil (ton/ha.) Kenaikan (%)
Tanpa Inokulan Inokulan
Lokal 1.60 2.40 50.00
Lokon 1.90 3.10 63.15
1340 1.20 1.49 24.16
Taichung 0.76 1.26 65.78
Guntur 0.84 1.04 23.80
Kerinci 1.00 1.10 10.00
Wilis 1.00 1.20 20.00
Tidar 1.20 1.30 8.33
Orba 0.60 1.20 88.33
Galunggung 0.50 1.00 100.00
29 0.60 1.30 116.00
Lokal 0.60 1.10 83.33
Sumber: Hayati Silalahi (2008)
Benih kedelai merupakan benih yang cepat sekali mengalami penurunan mutu. Benih kedelai yang sudah mengalami penurunan mutunya dapat ditingkatkan vigornya melalui invigorasi. Salah satu perlakuan invigorasi dengan Matriconditioning plus inokulan Bradyrhizobium japonicum dan Azospirillum lipoferum selama 12 jam terbukti efektif dalam meningkatkan bobot brangkasan kering, jumlah polong, hasil benih per tanaman, hasil benih per petak lebih tinggi dibandingkan kontrol (Ilyas et al.,2003)
polong per tanaman, berat biji per tanaman dan benih bebas dari serangan penyakit. Daya berkecambah antara kontrol pada benih yang diinokulasi dengan bakteri Rhizobium menunjukkan: Rhizobium binar p6 : 86.85% dan Rhizobium binar p 36: 92.00% sedangkan kontrol menunjukkan daya berkecambah: 70.95%.
Pengembangan produksi tanaman dengan menggunakan inokulan perlu mendapat perhatian karena hasil produksi tanaman lebih aman untuk kesehatan dan penggunaan inokulan tidak merusak lingkungan. Penggunaan inokulan membantu dalam keberhasilan usaha produksi benih tanaman untuk menghasilkan benih bermutu (Saut, 2002).
Hasil penelitian Cooper (1962), menunjukan bahwa benih legum yang telah diinsersi bakteri Rhizobium melilotii berlabel menggunakan teknologi vakum lebih baik dibandingkan dengan benih hanya dicampur dengan inokulan secara manual. Dalam hal inipengaruh nodulasi yang terjadi pada benih yang diinsersi bakteri berlabel lebih baik karena bakteri dalam benih lebih banyak jumlahnya dan membantu dalam melakukan fiksasi nitrogen untuk pertumbuhan tanaman.
Keuntungan benih yang telah diinsersi mengandung mikroorganisme bermanfaat, dimana pada saat benih berkecambah mikroorganisme akan membantu tanaman dalam proses metabolisme sehingga tanaman dapat tumbuh dan kelangsungan hidup mikroorganisme seperti bakteri Rhizobium sp. tetap dapat dipertahankan. Hubungan kerjasama tanaman dengan bakteri ini disebut simbiosis mutualisme (United States Patent, 1995)
Gambar 2 memberikan ilustrasi sederhana dimana populasi bakteri tertentu pada kondisi suhu ruang diinsersi masuk ke dalam benih yang kualitasnya baik.
Gambar 2. Ilustrasi insersi bakteri Rhizobium sp.ke dalam benih
Teknologi ini diharapkan dapat membantu petani dalam menggunakan benih plus dan benih plus memberi nilai tambah ramah lingkungan karena mikroba yang diinsersi memiliki kemampuan melakukan penambatan nitrogen secara hayati (Sukiman, 2008).
Ditambahkan pula oleh Egli et al.(1970), penggunaan pupuk urea untuk meningkatkan pertumbuhan kedelai diperlukan hanya sebagai pemicu sebelum bintil mencapai perkembangan dan sanggup untuk memenuhi kebutuhan N yang dibutuhkan tanaman sedangkan pupuk yang diberikan selanjutnya hanya untuk memenuhi kebutuhan N yang tinggi pada saat pengisian polong pada tanaman kedelai.
Penggunan teknologi insersi bakteri Rhizobium sp. yang juga dikenal dengan kedelai plus telah diuji coba di lapangan dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel 3. menunjukkan bahwa produksi kedelai plus dua kali lebih tinggi dibandingkan dengan produksi kedelai biasa atau tanpa insersi (Sukiman, 2008).
Tabel 3. Uji aplikasi kedelai insersi bakteri Rhizobium sp. di beberapa lokasi di Jawa Barat.
Sumber: Sukiman (2008)
Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi produksi dan kualitas benih adalah faktor lingkungan tumbuh tanaman kedelai seperti cahaya (Kantolic & Slafer, 2007), pemberian hormon tumbuh (Golunggu et al., 2007) dan unsur hara (Anetor & Akinrinde, 2006).
Kemunduran benih bersifat inexorable yaitu tidak dapat dihindari dan pasti terjadi, namun kita dapat membuat proses kemunduran benih menjadi lambat dengan mengatur lingkungan simpan yang optimum disertai dengan viabilitas
Lokasi Kedelai Biasa
(ton/ha)
Kedelai Plus (ton/ ha)
Cihideung Jabar 0.80 1.75 - 2.0
Cikampak Jabar 0.80 1.70 - 2.0
Cicurug, Jabar Ciomas , Jabar Taman Sari ,Jabar Cililin Jabar
0.70 0.70 0.70 0.80
awal yang tinggi dan kadar air benih yang optimum. Penggunaan inokulan yang diinsersi pada benih kedelai membantu dalam meningkatkan produksi dengan cara simbiosa antara tanaman dan bakteri Rhizobium sp.
Pengaruh periode simpan terhadap mutu fisiologi benih.
Kemunduran benih sering terjadi di daerah tropis, dimana lamanya penyimpanan benih merupakan salah satu faktor pembatas produksi kedelai sehingga penyediaan benih berkualitas tinggi makin menurun. Pengadaan benih kedelai dalam jumlah yang cukup dan tepat waktu menjadi kendala karena daya simpan benih yang rendah, sementara itu pengadaan benih bermutu tinggi merupakan unsur penting dalam upaya peningkatan produksi benih tanaman.
Proses kemunduran benih secara fisiologis ditandai dengan penurunan daya berkecambah dimana jumlah kecambah abnormal lebih besar. Hal ini dapat berpengaruh apabila benih tetap digunakan sehingga banyak benih tidak berkecambah di lapangan (field emergence), pertumbuhan dan perkembangan tanaman terhambat, menurunnya kepekaan terhadap lingkungan yang ekstrim yang akhirnya dapat mengurangi produksi benih tanaman (Copeland & MC. Donald, 1985).
Kemunduran benih kedelai selama penyimpanan dapat terjadi lebih cepat tergantung dari vigor benihnya. Benih yang memiliki vigor rendah akan menyebabkan pemunculan bibit di lapangan rendah, terutama dalam kondisi tanah yang kurang ideal. Hal ini perlu diperhatikan agar benih kedelai yang akan digunakan harus disimpan dalam lingkungan yang menguntungkan (suhu rendah), sehingga kualitas benih tetap tinggi dan stabil sampai diakhir penyimpanan (Viera et al.,2001).
Faktor-faktor lain yang mempengaruhi viabilitas benih selama penyimpanan yaitu faktor internal dan eksternal. Faktor internal mencakup sifat genetik, daya tumbuh dan vigor, kondisi kulit dan kadar air benih awal. Faktor eksternal antara lain kemasan benih, komposisi gas, suhu dan kelembaban ruang simpan (Copeland & Donald, l985 ; Purnomo, 2010). Ditambahkan pula oleh Justice dan Bass (1994), laju penurunan vigor dan viabilitas benih dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya faktor genetik dari spesies atau kultivar, kondisi benih, kondisi penyimpanan, keseragaman lot benih serta keberadaan mikroba patogen yang dapat merusak benih selama disimpan
Loch dan Ferguson (1999) menyatakan bahwa penggunaan jenis kemasan benih merupakan hal yang paling utama dan penting untuk diperhatikan. Jenis kemasan benih untuk menjaga kelembaban seperti kaleng dari timah, plastik atau aluminium foil. Pemilihan kemasan benih perlu diperhitungkan jumlah dari benih tersebut. Jenis pengemasan untuk penyimpanan jangka panjang atau jangka pendek. Penyimpanan benih dalam jumlah yang kecil dapat disimpan dengan menggunakan kaleng dari aluminium atau fiberboard dengan aluminium foil, kantong polietilen dan karung goni atau kertas.
Hasil penelitian yang dilakukan Andrew (1970) menunjukkan benih kedelai yang berkadar air awal 10,4% atau lebih rendah yang dikemas dengan plastik polietilen dapat mempertahankan viabilitas lebih dari 80% selama 18 bulan. Menurut Chai et al. (2001), perkecambahan benih kedelai akan menurun dari perkecambahan awal yaitu diatas 90% menjadi 0% tergantung spesies dan kadar air selama penyimpanan. Dilain pihak Yaya et al. (2003) menyatakan bahwa benih kedelai yang disimpan dengan kadar air 6% dan 8% selama 4 bulan pada suhu 150C memiliki persentase perkecambahan diatas 70%.
Sukarman dan Raharjo (2000), juga menambahkan bahwa faktor bawaan dari suatu varietas kedelai berbiji kecil dan kulit berwarna gelap lebih toleran terhadap deraan fisik (suhu 420C dan kelembaban 100%) dibanding varietas berbiji besar dan berkulit terang. Hasil penelitiannya, menunjukkan bahwa kedelai varietas Cikuray yang memiliki biji sedang, kulit berwarna hitam dan kedelai varietas Tidar berbiji kecil, kulit berwarna kuning memiliki daya simpan yang lebih baik dibandingkan dengan kedelai varietas Wilis berbiji sedang, berkulit kuning. Daya berkecambah benih varietas Cikuray dan varietas Tidar masih diatas 80% setelah lima bulan penyimpanan, sedangkan daya tumbuh benih kedelai varietas Wilis menurun hingga 60% setelah lima bulan penyimpanan.
Menurut Kartono (2004) cara penyimpanan benih menjadi faktor yang sangat penting. Penyimpanan dalam kondisi terbuka dalam waktu 3 bulan menyebabkan kerusakan benih mencapai 25% dengan daya berkecambah 70%. Penyimpanan ini dilakukan pada kadar air awal sekitar 9 % dan daya berkecambah 95%. Hasil percobaan menunjukkan kadar air awal rendah pada penyimpanan terbuka menyebabkan kerusakan benih yang tinggi, menurunnya daya berkecambah dan daya simpan tidak bisa lama. Dengan demikian penyimpanan benih terbuka hanya untuk benih yang segera akan digunakan.
TINJAUAN PUSTAKA
Kedelai (Glycine max (L.) Merrill)
Tanaman kedelai merupakan tanaman yang berasal dari Cina bagian utara, sekitar abad ke 11 SM. Kedelai selanjutnya tersebar ke negara lain diantaranya: Mancuria, Korea, Jepang dan Rusia. Kedelai kemudian diintroduksi ke sebagian besar negara Asia Selatan dan Asia Tenggara (Maesen & Somaatmadja, 1993).
Umumnya tanaman kedelai berupa terna semusim yang tumbuh tegak kadang menjalar, dengan ketinggian berkisar antara 10 - 200 cm, bercabang sedikit atau banyak, tergantung kultivar dan lingkungan hidupnya. Kultivar kedelai berdaun lebar dapat menghasilkan benih yang lebih banyak karena mampu menyerap sinar matahari lebih banyak dibandingkan jika berdaun sempit. Bunga kedelai merupakan bunga sempurna yang berbentuk kupu-kupu (Papilionaceus). Bentuk polongnya, rata atau agak melengkung (Suprapto, 1992).
Benih kedelai mempunyai dua keping kotiledon. Kotiledon ini sering disebut dengan belahan benih atau keping benih, karena itu benih kedelai digolongkan dalam tanaman berkeping dua (dikotil). Warna kulit benih kedelai beragam, ada yang kuning, hijau, coklat dan hitam. Bentuk benih kedelai berbeda-beda tergantung kultivar, bulat, agak panjang dan bulat telur, sebagian besar kultivar kedelai bijinya bulat panjang (Suprapto, 1992).
Pembelahan dan pertumbuhan sel korteks dan perisikel membentuk bintil akar dewasa seperti yang terlihat pada Gambar 1 (Salisbury & Ross,1955; Hidayat, 1985; Yutono, 1985).
Gambar 1. Bintil akar pada tanaman kedelai
Tanaman kedelai dapat hidup bersama dengan bakteri Rhizobium sp. dalam menambat nitrogen dari udara, yang kemudian dapat digunakan untuk pertumbuhan tanaman kedelai. Sebaliknya, Rhizobium sp. juga memerlukan makanan yang berasal dari tanaman kedelai dan tempat untuk hidupnya. Hubungan hidup yang saling menguntungkan ini disebut simbiosis mutualisme (Jhonston, 1991).
Peranan bakteri Rhizobium sp. sebagai inokulan, adalah menyediakan nitrogen secara tidak langsung sehingga membantu mengurangi biaya produksi (Pasaribu dkk., 1989). Menurut Widiastuti (1989), bakteri Rhizobium sp. dapat menyuburkan tanah secara hayati sehingga meningkatkan kualitas dan kuantitas produksi tanaman.
Rhizobium sp dan manfaatnya
Rhizobium sp. adalah bakteri tanah yang memiliki karakter yang unik yaitu dapat hidup bersimbiosis pada akar tanaman Leguminosae dengan membentuk bintil akar dan melakukan proses penambatan nitrogen (Suprapto, 1992). Bentuk selnya batang dengan ukuran 0.5-0.9 x 1.2-3.0 µm, tidak membentuk spora, bergerak bebas dengan menggunakan flagela, bersifat aerob, tumbuh baik pada suhu 25-300C dan pH 6-7 (Bergey’s 1984).
Klasifikasi bakteri Rhizobium sp. menurut Salle ( 1961), sebagai berikut: Division : Protophyta
Kelas : Schizomycetes Ordo : Eubacteriales Familia : Rhizobiaceae Genus : Rhizobium Spesies : Rhizobium sp.
Sejak ditemukannya bakteri Rhizobium sp., banyak ahli taksonomi mencoba memberi nama bakteri Rhizobium sp. berdasarkan: nama tanaman inangnya, kelompok inokulasi silang (cross inoculation) dimana Rhizobium sp. diinokulasi pada tanaman inang lain, karakter pertumbuhan bakteri Rhizobium sp. sehingga penamaan bakteri Rhizobium seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1.Pengolongan bakteri Rhizobium berdasarkan nama tanaman inangnya, kelompok inokulasi silang dan karakter pertumbuhannya
No. Tanaman inang Bakteri Rhizobium yang tumbuh cepat
Tanaman inang lain inokulasi silang 1. Leguminosae Rhizobium
leguminosarum
Pisum sp., Vicia sp., Lena culinaria
2. Phaseolus Rhizobium phaseoli Phaseolus vulgaris, Phaseolus coccineus
3. Trifolii Rhizobium trifolii Trifolium subterraneum, Trifolium sp.
4. Melilotus Rhizobium meliloti Medicago sativa, Melilotus sp., Trigonella sp.
No. Tanaman inang Bakteri Rhizobium yang tumbuh lambat
Tanaman inang lain inokulasi silang
1. Lupinus Rhizobium lupini Lupinus sp., Ornithopus sp. 2. Glycine Rhizobium japonicum Glycine max
Rhizobium sp. Vigna sp.,Macroptillium sp., dllnya
Pengaruh Rhizobium sp. terhadap mutu fisiologi benih
Sejak orang mengetahui manfaat simbiosis Rhizobium sp. dengan tanaman legum dalam memfiksasi N bebas di udara, penelitian-penelitian dalam bidang fiksasi N secara biologis terus berkembang. Penelitian dilakukan untuk mencari alternatif sumber N sehubungan dengan peningkatan produksi tanaman yang aman dan ramah lingkungan. Kemampuan bakteri Rhizobium sp. mampu memberikan unsur nitrogen dalam bentuk asam amino terhadap tanaman kedelai. Bakteri Rhizobium sp. yang menginfeksi perakaran tanaman membentuk bintil akar sebagai tempat tinggal dalam melaksanakan proses penambatan N dan dalam hidupnya bakteri mendapatkan nutrisi dan energi dari hasil metabolisme tanaman (Suharjo & Joko, 2001).
Penggunaan inokulan dapat memperbaiki kesuburan dan keseimbangan hara dalam tanah. Penggunaan inokulan juga mampu meningkatkan kandungan unsur N tanah total hingga 20% sehingga hasil produksi kedelai dapat ditingkatkan hingga 30-45% bahkan pada tanah yang kurang subur produksi kedelai mampu meningkat hingga 50% (Laporan kegiatan kedelai plus, 2005).
Menurut Sutanto (2002), bakteri Rhizobium sp. yang berasosiasi dengan tanaman legum mampu memfiksasi 100-300 kg N / ha dalam satu musim tanam dan meninggalkan sejumlah N untuk tanaman berikutnya. Permasalahan yang perlu diperhatikan agar proses simbiosis dapat terjadi adalah kecocokan bakteri Rhizobium sp. dengan tanaman inangnya. Beberapa faktor lain seperti pH tanah, suhu, sinar matahari, ketersediaan unsur hara untuk aktifitas bakteri Rhizobium sp. Inokulasi bakteri Rhizobium sp. pada benih (seperti produk legin) biasa digunakan di Indonesia. Beberapa metode aplikasi bakteri Rhizobium sp. yaitu pelapisan benih dan metode tepung inokulan. Aplikasi pelapisan pada benih misalnya benih kedelai dibasahi dengan air secukupnya kemudian diberikan bubuk bakteri Rhizobium sp. sehingga inokulan menempel pada permukaan benih. Aktifitas bakteri Rhizobium sp. terjadi pada saat akar terinfeksi kemudian membentuk bintil akar. Pembentukkan bintil akar terjadi 15 - 20 hari setelah tanam (Adisarwanto, 2005).
meningkatnya fiksasi N dari udara. Hal ini berpengaruh terhadap metabolisme tanaman, dimana hasil asimilat/fotosintat ditranslokasikan ke organ penyimpanan seperti terjadinya peningkatan jumlah polong, bobot biji yang berpengaruh terhadap peningkatan produksi benih.
Kenaikkan produksi kedelai karena penggunaan inokulan sangat beragam, hal ini karena pengaruh beberapa faktor antara lain: varietas dan kualitas benih kedelai, tingkat kesuburan tanah, kerapatan dan cara perawatan tanaman. Tabel 2 menunjukkan produksi (ton/ha.) berbagai varietas kedelai dengan pemberian inokulan dibandingkan dengan tanaman kedelai tanpa pemberian inokulan bakteri Rhizobium sp.
Tabel 2. Produksi berbagai varietas kedelai dengan pemberian inokulan
Var. kedelai Hasil (ton/ha.) Kenaikan (%)
Tanpa Inokulan Inokulan
Lokal 1.60 2.40 50.00
Lokon 1.90 3.10 63.15
1340 1.20 1.49 24.16
Taichung 0.76 1.26 65.78
Guntur 0.84 1.04 23.80
Kerinci 1.00 1.10 10.00
Wilis 1.00 1.20 20.00
Tidar 1.20 1.30 8.33
Orba 0.60 1.20 88.33
Galunggung 0.50 1.00 100.00
29 0.60 1.30 116.00
Lokal 0.60 1.10 83.33
Sumber: Hayati Silalahi (2008)
Benih kedelai merupakan benih yang cepat sekali mengalami penurunan mutu. Benih kedelai yang sudah mengalami penurunan mutunya dapat ditingkatkan vigornya melalui invigorasi. Salah satu perlakuan invigorasi dengan Matriconditioning plus inokulan Bradyrhizobium japonicum dan Azospirillum lipoferum selama 12 jam terbukti efektif dalam meningkatkan bobot brangkasan kering, jumlah polong, hasil benih per tanaman, hasil benih per petak lebih tinggi dibandingkan kontrol (Ilyas et al.,2003)
polong per tanaman, berat biji per tanaman dan benih bebas dari serangan penyakit. Daya berkecambah antara kontrol pada benih yang diinokulasi dengan bakteri Rhizobium menunjukkan: Rhizobium binar p6 : 86.85% dan Rhizobium binar p 36: 92.00% sedangkan kontrol menunjukkan daya berkecambah: 70.95%.
Pengembangan produksi tanaman dengan menggunakan inokulan perlu mendapat perhatian karena hasil produksi tanaman lebih aman untuk kesehatan dan penggunaan inokulan tidak merusak lingkungan. Penggunaan inokulan membantu dalam keberhasilan usaha produksi benih tanaman untuk menghasilkan benih bermutu (Saut, 2002).
Hasil penelitian Cooper (1962), menunjukan bahwa benih legum yang telah diinsersi bakteri Rhizobium melilotii berlabel menggunakan teknologi vakum lebih baik dibandingkan dengan benih hanya dicampur dengan inokulan secara manual. Dalam hal inipengaruh nodulasi yang terjadi pada benih yang diinsersi bakteri berlabel lebih baik karena bakteri dalam benih lebih banyak jumlahnya dan membantu dalam melakukan fiksasi nitrogen untuk pertumbuhan tanaman.
Keuntungan benih yang telah diinsersi mengandung mikroorganisme bermanfaat, dimana pada saat benih berkecambah mikroorganisme akan membantu tanaman dalam proses metabolisme sehingga tanaman dapat tumbuh dan kelangsungan hidup mikroorganisme seperti bakteri Rhizobium sp. tetap dapat dipertahankan. Hubungan kerjasama tanaman dengan bakteri ini disebut simbiosis mutualisme (United States Patent, 1995)
Gambar 2 memberikan ilustrasi sederhana dimana populasi bakteri tertentu pada kondisi suhu ruang diinsersi masuk ke dalam benih yang kualitasnya baik.
Gambar 2. Ilustrasi insersi bakteri Rhizobium sp.ke dalam benih
Teknologi ini diharapkan dapat membantu petani dalam menggunakan benih plus dan benih plus memberi nilai tambah ramah lingkungan karena mikroba yang diinsersi memiliki kemampuan melakukan penambatan nitrogen secara hayati (Sukiman, 2008).
Ditambahkan pula oleh Egli et al.(1970), penggunaan pupuk urea untuk meningkatkan pertumbuhan kedelai diperlukan hanya sebagai pemicu sebelum bintil mencapai perkembangan dan sanggup untuk memenuhi kebutuhan N yang dibutuhkan tanaman sedangkan pupuk yang diberikan selanjutnya hanya untuk memenuhi kebutuhan N yang tinggi pada saat pengisian polong pada tanaman kedelai.
Penggunan teknologi insersi bakteri Rhizobium sp. yang juga dikenal dengan kedelai plus telah diuji coba di lapangan dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel 3. menunjukkan bahwa produksi kedelai plus dua kali lebih tinggi dibandingkan dengan produksi kedelai biasa atau tanpa insersi (Sukiman, 2008).
Tabel 3. Uji aplikasi kedelai insersi bakteri Rhizobium sp. di beberapa lokasi di Jawa Barat.
Sumber: Sukiman (2008)
Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi produksi dan kualitas benih adalah faktor lingkungan tumbuh tanaman kedelai seperti cahaya (Kantolic & Slafer, 2007), pemberian hormon tumbuh (Golunggu et al., 2007) dan unsur hara (Anetor & Akinrinde, 2006).
Kemunduran benih bersifat inexorable yaitu tidak dapat dihindari dan pasti terjadi, namun kita dapat membuat proses kemunduran benih menjadi lambat dengan mengatur lingkungan simpan yang optimum disertai dengan viabilitas
Lokasi Kedelai Biasa
(ton/ha)
Kedelai Plus (ton/ ha)
Cihideung Jabar 0.80 1.75 - 2.0
Cikampak Jabar 0.80 1.70 - 2.0
Cicurug, Jabar Ciomas , Jabar Taman Sari ,Jabar Cililin Jabar
0.70 0.70 0.70 0.80
awal yang tinggi dan kadar air benih yang optimum. Penggunaan inokulan yang diinsersi pada benih kedelai membantu dalam meningkatkan produksi dengan cara simbiosa antara tanaman dan bakteri Rhizobium sp.
Pengaruh periode simpan terhadap mutu fisiologi benih.
Kemunduran benih sering terjadi di daerah tropis, dimana lamanya penyimpanan benih merupakan salah satu faktor pembatas produksi kedelai sehingga penyediaan benih berkualitas tinggi makin menurun. Pengadaan benih kedelai dalam jumlah yang cukup dan tepat waktu menjadi kendala karena daya simpan benih yang rendah, sementara itu pengadaan benih bermutu tinggi merupakan unsur penting dalam upaya peningkatan produksi benih tanaman.
Proses kemunduran benih secara fisiologis ditandai dengan penurunan daya berkecambah dimana jumlah kecambah abnormal lebih besar. Hal ini dapat berpengaruh apabila benih tetap digunakan sehingga banyak benih tidak berkecambah di lapangan (field emergence), pertumbuhan dan perkembangan tanaman terhambat, menurunnya kepekaan terhadap lingkungan yang ekstrim yang akhirnya dapat mengurangi produksi benih tanaman (Copeland & MC. Donald, 1985).
Kemunduran benih kedelai selama penyimpanan dapat terjadi lebih cepat tergantung dari vigor benihnya. Benih yang memiliki vigor rendah akan menyebabkan pemunculan bibit di lapangan rendah, terutama dalam kondisi tanah yang kurang ideal. Hal ini perlu diperhatikan agar benih kedelai yang akan digunakan harus disimpan dalam lingkungan yang menguntungkan (suhu rendah), sehingga kualitas benih tetap tinggi dan stabil sampai diakhir penyimpanan (Viera et al.,2001).
Faktor-faktor lain yang mempengaruhi viabilitas benih selama penyimpanan yaitu faktor internal dan eksternal. Faktor internal mencakup sifat genetik, daya tumbuh dan vigor, kondisi kulit dan kadar air benih awal. Faktor eksternal antara lain kemasan benih, komposisi gas, suhu dan kelembaban ruang simpan (Copeland & Donald, l985 ; Purnomo, 2010). Ditambahkan pula oleh Justice dan Bass (1994), laju penurunan vigor dan viabilitas benih dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya faktor genetik dari spesies atau kultivar, kondisi benih, kondisi penyimpanan, keseragaman lot benih serta keberadaan mikroba patogen yang dapat merusak benih selama disimpan
Loch dan Ferguson (1999) menyatakan bahwa penggunaan jenis kemasan benih merupakan hal yang paling utama dan penting untuk diperhatikan. Jenis kemasan benih untuk menjaga kelembaban seperti kaleng dari timah, plastik atau aluminium foil. Pemilihan kemasan benih perlu diperhitungkan jumlah dari benih tersebut. Jenis pengemasan untuk penyimpanan jangka panjang atau jangka pendek. Penyimpanan benih dalam jumlah yang kecil dapat disimpan dengan menggunakan kaleng dari aluminium atau fiberboard dengan aluminium foil, kantong polietilen dan karung goni atau kertas.
Hasil penelitian yang dilakukan Andrew (1970) menunjukkan benih kedelai yang berkadar air awal 10,4% atau lebih rendah yang dikemas dengan plastik polietilen dapat mempertahankan viabilitas lebih dari 80% selama 18 bulan. Menurut Chai et al. (2001), perkecambahan benih kedelai akan menurun dari perkecambahan awal yaitu diatas 90% menjadi 0% tergantung spesies dan kadar air selama penyimpanan. Dilain pihak Yaya et al. (2003) menyatakan bahwa benih kedelai yang disimpan dengan kadar air 6% dan 8% selama 4 bulan pada suhu 150C memiliki persentase perkecambahan diatas 70%.
Sukarman dan Raharjo (2000), juga menambahkan bahwa faktor bawaan dari suatu varietas kedelai berbiji kecil dan kulit berwarna gelap lebih toleran terhadap deraan fisik (suhu 420C dan kelembaban 100%) dibanding varietas berbiji besar dan berkulit terang. Hasil penelitiannya, menunjukkan bahwa kedelai varietas Cikuray yang memiliki biji sedang, kulit berwarna hitam dan kedelai varietas Tidar berbiji kecil, kulit berwarna kuning memiliki daya simpan yang lebih baik dibandingkan dengan kedelai varietas Wilis berbiji sedang, berkulit kuning. Daya berkecambah benih varietas Cikuray dan varietas Tidar masih diatas 80% setelah lima bulan penyimpanan, sedangkan daya tumbuh benih kedelai varietas Wilis menurun hingga 60% setelah lima bulan penyimpanan.
Menurut Kartono (2004) cara penyimpanan benih menjadi faktor yang sangat penting. Penyimpanan dalam kondisi terbuka dalam waktu 3 bulan menyebabkan kerusakan benih mencapai 25% dengan daya berkecambah 70%. Penyimpanan ini dilakukan pada kadar air awal sekitar 9 % dan daya berkecambah 95%. Hasil percobaan menunjukkan kadar air awal rendah pada penyimpanan terbuka menyebabkan kerusakan benih yang tinggi, menurunnya daya berkecambah dan daya simpan tidak bisa lama. Dengan demikian penyimpanan benih terbuka hanya untuk benih yang segera akan digunakan.
METODOLOGI PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di Bagian Ilmu dan Teknologi Benih, IPB dan Laboratorium Mikroba Simbiotik Tanaman, Pusat Penelitian Bioteknologi - LIPI, Cibinong. Penelitian dimulai bulan Pebruari sampai Oktober 2011.
Bahan dan Alat Penelitian
Bahan Penelitian Bakteri Rhizobium
Bakteri Rhizobium sp. yang digunakan dalam penelitian ini merupakan biakan koleksi kultur mikroba Pusat Penelitian Bioteknologi - LIPI yang diisolasi dari bintil akar tanaman kedelai dengan kode BTCC B 64. Biakan Rhizobium sp. yang memiliki karakter tumbuh lambat. Bakteri ini mampu hidup pada kondisi pH rendah dengan kisaran 3.5 – 4.
Benih Kedelai
Benih kedelai yang digunakan dalam penelitian ini adalah kedelai var. Anjasmoro, (Deskripsi terlampir pada Lampiran 8) merupakan Benih Bina Bersertifikat (benih dasar) produksi Balai Benih, Dinas Pertanian Jawa Timur Malang. Benih kedelai yang digunakan dipanen pada bulan Juli 2010. Umur benih kedelai pada saat digunakan yaitu 8 bulan. Benih memiliki kadar air 9.6% dan daya tumbuh 81.8%.
Benih kedelai diberi perlakuan insersi pada bulan Maret 2011. Kadar air sebelum diinsersi 9.024% dan sesudah diinsersi kadar air benih mencapai 9.275%. Hasil panen dari benih kedelai plus memiliki kadar air 8.10% sedangkan benih kontrol 7.99%.
Alat Penelitian
Prototipe alat vakum insersi benih kedelai dapat dilihat pada Lampiran 7, selain itu juga alat pengecambah benih, oven, timbangan analitik dan alat penelitian penunjang lainnya.
Metode Penelitian
Penelitian ini terbagi menjadi 2 percobaan, yaitu :
Percobaan 1. Pembuktian keberadaan dan viabilitas bakteri Rhizobium sp. yang telah diinsersi ke dalam benih kedelai serta mutu benih kedelai selama penyimpanan.
Percobaan 2. Pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode simpan terhadap daya hasil dan mutu fisiologi benih kedelai.
Benih yang telah diinsersi bakteri Rhizobium sp. dan benih tanpa insersi bakteri Rhizobium sp. (kontrol) kemudian digunakan untuk percobaan 1 dan 2.
Rancangan Percobaan
Percobaan I: Pembuktian keberadaan dan viabilitas bakteri Rhizobium sp. yang telah diinsersi ke dalam benih kedelai serta mutu benihnya selama penyimpanan
Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Rancangan Petak Terbagi (Split Plot Design) yang diacak secara lengkap. Faktor pertama adalah periode simpan sebagai petak utama dan faktor kedua adalah insersi bakteri Rhizobium sp. sebagai anak petak.
Faktor pertama terdiri dari 5 taraf, yaitu: 1. S0 = 0 bulan
2. S1 = 1 bulan
3. S2 = 2 bulan
4. S3 = 3 bulan
5. S4 = 4 bulan
Faktor kedua terdiri dari 2 taraf, yaitu:
1. P1 = Tanpa insersi bakteri Rhizobium sp. (kontrol)
Percobaan ini terdiri dari 10 kombinasi perlakuan dengan 3 ulangan Model statistik rancangan percobaan yang digunakan adalah :
Yijk = µ + Si+ ηij + Pj + (SP)ij+ εijk
Keterangan:
Yijk =
µ = Si =
ηij =
Pj =
(SP)ij =
ε
ijk=
Nilai pengamatan pada perlakuan periode simpan ke-i (0, 1, 2, 3, 4)
perlakuan insersi bakteri Rhizobium sp. ke-j (1, 2) dan ulangan ke-k Nilai rataan umum
Pengaruh perlakuan periode simpan ke-i Galat a (pengaruh perlakuan periode simpan)
Pengaruh perlakuan insersi bakteri Rhizobium sp. ke-j
Pengaruh interaksi perlakuan periode simpan ke-i dan insersi bakteri Rhizobium sp. ke-j
Galat b (pengaruh interaksi perlakuan periode simpan dan insersi bakteri Rhizobium sp.
Data yang diperoleh dianalisis dengan menggunakan uji-F pada taraf 5%. Apabila didapatkan tolok ukur yang dipengaruhi secara nyata oleh perlakuan, maka dilakukan uji lanjut dengan uji Duncan Multiple Range Test (DMRT) pada taraf 5%. Analisis data ini dilakukan dengan bantuan program Statistical Analysis System (SAS) 9.
Percobaan II: Pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode simpan terhadap daya hasil dan mutu fisiologi benih kedelai.
Pelaksanaan Penelitian
Percobaan I: Pembuktian keberadaan dan viabilitas bakteri Rhizobium sp. yang telah diinsersi ke dalam benih kedelai serta mutu benihnya selama penyimpanan.
Preparasi media dan larutan
Media agar manitol ekstrak ragi (YEMA) menurut Vincent (1970)
Media YEMA (Lampiran 3) digunakan untuk menumbuhkan, memelihara dan regenerasi biakan bakteri Rhizobium sp., serta dapat pula digunakan sebagai media selektif untuk membedakan isolat bakteri yang didapat dengan bakteri yang lain.
Regenerasi biakan bakteri Rhizobium sp.
Bakteri Rhizobium sp. BTCC B 64 yang akan digunakan dalam penelitian ini diregenerasi terlebih dahulu. Biakan bakteri diambil secara aseptik dengan menggunakan jarum ose dalam ruang steril (laminar air flow). Biakan digoreskan secara zig-zag pada permukaan agar miring YEMA steril dan dibuat ulangan 3 kali. Biakan kemudian disimpan dalam lemari penyimpanan (inkubator) pada suhu 28 – 30 0C selama 7 hari. Biakan selanjutnya ditumbuhkan pada media YEM broth (Lampiran 3) untuk digunakan sebagai starter dalam penelitian ini.
Insersi bakteri Rhizobium sp. pada benih kedelai
Benih kedelai sebanyak 1 kg dicampur dengan 10 ml suspensi bakteri Rhizobium sp. dengan populasi sel sekitar 109 sel/ml. Benih dimasukkan ke dalam alat vakum dengan tekanan 300 mBar selama 4-5 menit. Alat vakum selanjutnya dibuka secara mendadak sehingga memberikan tekanan untuk mendorong bakteri Rhizobium sp. masuk ke dalam benih.
dan suspensi bakteri Rhizobium sp. dapat menembus lapisan kulit benih dengan bantuan tekanan udara pada alat vakum (Subagio, 1999).
Alat vakum baru dapat dibuka apabila proses insersi bakteri Rhizobium sp. pada benih kedelai telah selesai dilakukan. Benih yang berada di dalam alat vakum dikeluarkan dan ditempatkan pada bak plastik penampungan. Benih selanjutnya dikering anginkan dengan menggunakan kipas angin selama ± 6 jam. Diharapkan kadar air benih sama seperti kadar air awal sebelum benih diinsersi. Kadar air awal sebelum diinsersi = 9.024% dan kadar air sesudah insersi = 9.275%.
Benih kedelai plus dan benih kontrol kedelai untuk setiap satuan percobaan disimpan sebanyak ± 3000 butir yaitu untuk uji viabilitasbenih di laboratorium (5 taraf periode simpan x 2 taraf insersi x 3 ulangan x 5 tolok ukur) dan uji lapangan 800 butir (5 taraf periode simpan x 2 taraf insersi x 4 ulangan x 10 tanaman x 2 benih yang ditanam/polibag), kemudian dikemas ke dalam plastik polyethylene dan ditutup rapat. Benih selanjutnya disimpan dalam ruang penyimpanan pada suhu kamar antara 24-31oC dan kelembaban nisbi udara sekitar 80-90% selama periode simpan 0, 1, 2, 3 dan 4 bulan.
Pembuatan preparat irisan benih kedelai dengan metode parafin
Pembuatan preparat bertujuan untuk mengetahui apakah bakteri Rhizobium sp. yang diinsersi telah masuk ke dalam jaringan benih kedelai. Hasil dari irisan tersebut akan menunjukkan sampai sejauh mana bakteri Rhizobium sp. masuk ke dalam jaringan internal benih. Irisan benih kedelai juga dapat membandingkan antara preparat sampel benih kedelai yang diinsersi bakteri Rhizobium sp. dengan benih tanpa diinsersi bakteri Rhizobium sp.
Pembuatan preparat irisan dengan metode parafin adalah sebagai berikut (Rijadi, 2008):
2. Benih didehidrasi dengan alkohol secara bertahap mulai dari alkohol 70%, 80%, 90% dan alkohol absolut masing-masing dilakukan secara bertahap selama 3 jam.
3. Benih dimasukkan ke dalam larutan alkohol dan xylene dengan perbandingan tertentu secara bertahap, mulai dari alkohol abs: xylene (3:1), alkohol abs: xylene (1:1), alkohol abs: xylene (1:3), dan xylene abs masing-masing dilakukan secara bertahap selama 3 jam.
4. Benih kemudian dimasukkan ke dalam larutan xylene dan parafin cair dengan perbandingan tertentu secara bertahap mulai dari xylene: parafin (3:1), xylene: parafin (1:1), xylene: parafin (1:3), dan xylene murni.
5. Benih selanjutnya dicetak dalam kotak-kotak kertas, setelah parafin dan benih mengeras dipasang di holder mikrotom.
6. Pengirisan sampel dilakukan dengan menggunakan mikrotom dengan ketebalan ± 10 mikron.
7. Pita-pita parafin ± 5 cm diletakkan pada objek glass dan diolesi larutan haupt adhesive, dipanaskan diatas hot plate pada suhu 400 C. Perlakuan ini dilakukan sampai sampel menempel dan kering selama ± 3 hari.
8. Pewarnaan preparat dilakukan secara bertahap: xylene (1), xylene (2), xylene:Alk abs(3:1), xylene :Alk abs(1:1), xylene :Alk abs(1:3), Alk absolut (1), Alk 95%, Alk 80%, Alk 70%, Alk 60%, Alk 50%, Alk 40%, Alk 30%, Alk 20%, Alk 10%, Aquades (1), Safranin1%, Aquades (2), Aquades (3), Fast green 0.5%, Aquades (4), Aquades (5), Alk 10%, Alk 20%, Alk 30%, Alk 40%, Alk 50%, Alk 60%, Alk 70%, Alk 80%, Alk 95%, Alk abs(2), Alk abs(3), Alk abs : xylene (3:1), Alk abs : xylene (1:1), Alk abs : xylene (1:3), xylene (3), xylene (4).
9. Preparat ditetesi entellan secukupnya sebagai perekat kemudian ditutup dengan cover glass.
10. Preparat siap untuk diamati dibawah mikroskop.
Pembuatan preparat dengan SEM
a. Larutan stok: 0.2 M sodium caccodylate 42.6 gr ditambahkan aquades hingga volume menjadi 1000 ml pada pH 8.4
b. Larutan Caccodylate (siap pakai): 50 ml larutan stok ditambahkan pada 0.1 M HCl sebanyak 5.4 ml, kemudian dibuat hingga volumenya menjadi 200 ml pada pH 8.4.
2. Glutaraldehyde 2.5 % terdiri dari 5 ml glutaraldehyde ditambahkan caccodylate buffer hingga volume mencapai 40 ml. b. Preparasi spesimen (benih) dilakukan pada suhu 40C.
a. Pembersihan sampel dilakukan dengan cara merendam sampel benih kedelai dalam larutan buffer caccodylate selama kurang lebih 2 jam, kemudian diagitasi dalam ultrasonic cleaner selama 5 detik.
b. Prefiksasi dilakukan dengan memasukkan sampel ke dalam larutan glutaraldehyde 2.5% beberapa jam selama 2 hari.
c. Fiksasi sampel selanjutnya dilakukan dimana sampel direndam dalam larutan tannic acid 2% selama 6 jam kemudian dicuci dengan larutan buffer caccodylate 5 detik diulangi sebanyak 4 kali.
d. Perlakuan dehidrasi dilakukan dengan merendam dalam alkohol 50% selama 5 detik dan diulangi sebanyak 4 kali; kemudian alkohol 70% selama 20 detik; alkohol 85% selama 20 detik; alkohol 95% selama 20 detik dan akhirnya alkohol absolut selama 10 detik diulang sebanyak 2 kali.
f. Sampel kemudian dimasukkan ke dalam auto fine coater, untuk selanjutnya sampel dilihat dengan menggunakan mikroskop SEM dengan perbesaran objek hingga 100.000 kali.
Percobaan II: Pengaruh insersi bakteri Rhizobium sp. dan periode simpan terhadap daya hasil dan mutu fisiologi benih kedelai.
Pelaksanaan di Lapangan a. Persiapan media tanam
dilakukan pemupukan. Hal ini dilakukan agar pengaruh bakteri Rhizobium sp. lebih terlihat peranannya dalam meningkatkan penambatan unsur hara N baik dari tanah maupun udara. Media tanam yang akan digunakan dilakukan analisis terlebih dahulu terhadap kandungan unsur N. Media tanam yang akan digunakan diayak dengan ayakan berukuran 5 mm kemudian dimasukkan ke dalam plastik dengan kapasitas 3 kg. Media tanam selanjutnya di kukus dalam dandang, pada saat air telah mendidih, pemanasan dilanjutkan hingga 2 jam. Media tanam kemudian dimasukkan ke dalam polibag dengan kapasitas 3 kg.
Sebelum dan sesudah percobaan media tanam dianalisis kadar nitrogennya. b. Penanaman
Media tanam yang digunakan terlebih dahulu disiram dengan air sampai mencapai kapasitas lapang dan diletakkan di tempat percobaan. Lubang tanam dibuat dengan kedalam ± 3-5 cm. Benih yang telah disiapkan (benih plus dan benih kontrol) ditanam sebanyak 2 benih ke dalam lubang tanam dan ditutup dengan media tanam. Penjarangan dilakukan 1 minggu setelah tanam dengan mempertahankan satu tanaman yang pertumbuhannya paling baik dan sisanya dipotong bagian batang di atas permukaan media. Setiap perlakuan diulang sebanyak empat kali, tiap satuan percobaan ulangan terdapat sepuluh polibag, Setiap periode penyimpanan dilakukan penanaman dimulai dari 0 bulan sampai 4 bulan. Lapangan yang digunakan dengan ukuran 12 x 2 m. Lapangan tersebut dibatasi dengan plastik putih transparan agar terhindar dari gangguan hewan di sekitar lokasi seperti kambing dan sebagainya sehingga dapat merusak tanaman. Percobaan dilakukan di kebun percobaan Pusat Penelitian Bioteknologi Cibinong.
c. Pemeliharaan
Pemeliharaan yang dilakukan meliputi penyiraman setiap hari pada pagi dan sore hari.
d. Pemupukkan
Pemupukkan diberikan 0.0625 g NPK (15:15:15)/ polibag dilakukan pada 14 HST dan 45 HST.
e. Pemanenan
