TINJAUAN PUSTAKA
Botani Tanaman
Tanaman padi dalam sistematika tumbuhan ( taksonomi ) diklasifikasikan ke dalam Divisio Spermatophyta, dengan Sub divisio Angiospermae, termasuk ke dalam kelas Monocotyledoneae, Ordo adalah Poales, Famili adalah Graminae, Genus adalah Oryza Linn, dan Speciesnya adalah Oryza sativa L (Grist, 1960).
Tumbuhan padi (Oryza sativa L.) termasuk golongan tumbuhan Graminae dengan batang yang tersusun dari beberapa ruas. Tanaman padi membentuk rumpun dengan anakannya, biasanya anakan akan tumbuh pada dasar batang. Pembentukan anakan terjadi secara tersusun yaitu pada batang pokok atau batang batang utama akan tumbuh anakan pertama, anakan kedua tumbuh pada batang bawah anakan pertama, anakan ketiga tumbuh pada buku pertama pada batang anakan kedua dan seterusnya. Semua anakan memiliki bentuk yang serupa dan membentuk perakaran sendiri (Luh, 1991).
Batang padi tersusun dari rangkaian ruas – ruas dan diantara ruas yang satu dengan ruas yang lainnya dipisahkan oleh satu buku. Ruas batang padi didalamnya berongga dan bentuknya bulat, dari atas ke bawah ruas buku itu semakin pendek. Ruas yang terpendek terdapat dibagian bawah dari batang dan ruas – ruas ini praktis tidak dapat dibedakan sebagai ruas – ruas yang berdiri sendiri. Sumbu utama dari batang dibedakan dari bagian pertumbuhan meristem yang disertai pada coleopotil pertama (Grist, 1960).
Pada buku bagian bawah dari ruas tanaman padi tumbuh daun pelepah yang membalut ruas sampai buku bagian atas. Tepat pada buku bagian atas ujumg dari daun pelepah memperlihatkan percabangan dimana cabang yang terpendek menjadi ligula (lidah) daun, dan bagian yamg terpanjang dan terbesar menjadi daun kelopak yang memiliki bagian auricle pada sebelah kiri dan kanan. Daun kelopak yang terpanjang dan membalut ruas yang paling atas dari batang disebut daun bendera. Tepat dimana daun pelepah teratas menjadi ligula dan daun bendera, di situlah timbul ruas yang menjadi bulir (Siregar, 1981).
Bunga padi adalah bunga telanjang artinya mempunyai perhiasan bunga. Berkelamin dua jenis dengan bakal buah yang diatas. Jumlah benang sari ada 6 buah, tangkai sarinya pendek dan tipis, kepala sari besar serta mempunyai dua kandung serbuk. Putik mempunyai dua tangkai putik dengan dua buah kepala
putik yang berbentuk malai dengan warna pada umumnya putih atau ungu (Departemen Pertanian, 1983).
Pada dasar bunga terdapat lodicula (daun bunga yang telah berubah bentuknya). Lodicula berfungsi mengatur dalam pembuahan palea, pada waktu berbunga ia menghisap air dari bakal buah, sehingga mengembang.
Pengembangan ini mendorong lemma dan palea terpisah dan terbuka (Hasyim, 2000).
Anakan mulai terbentuk sejak umur 10 hari dan mencapai maksimum pada umur 50 - 60 hari sesudah tanam. Anakan yang terbentuk pada stadia pertumbuhan biasanya tidak produktif. Setelah mencapai pertumbuhan yang maksimum, jumlah anakan padi akan berkurang, sehingga anakan produktifnya
persaingan unsur hara antar anakan sehingga sebagian dari batang/anakan tidak dapat bersaing dan mati. Kalau tidak mati, maka malai yang dihasilkan kecil dan terlalu terlambat pemasakannya dari malai-malai lainnya dan pada waktu panen bulir-bulir hanya berisi separuh. Juga karena persaingan karbohidrat, antar anakan yang saling terlindung, sehingga tidak semua memperoleh cahaya matahari untuk membuat makanannya (Grist, 1960).
Buah padi yang sehari-hari kita sebut biji padi atau bulir/gabah, sebenarnya bukan biji melainkan buah padi yang tertutup oleh lemma dan palea. Buah ini terjadi setelah selesai penyerbukan dan pembuahan. Lemma dan palea
serta bagian lain akan membentuk sekam atau kulit gabah (Departemen Pertanian, 1983).
Dinding bakal buah terdiri dari tiga bagian yaitu bagian paling luar disebut epicarpium, bagian yang tengah disebut mesocarpium dan bagian yang dalam disebut endocarpium. Biji sebagian besar ditempati oleh endosperm yang mengandung zat tepung dan sebagian ditempati oleh meristem (lembaga) yang terletak dibagian sentral yakni dibagian lemma (Departemen Pertanian, 1983).
Secara umum padi dikatakan sudah siap panen bila butir gabah yang menguning sudah mencapai sekitar 80 % dan tangkainya sudah menunduk. Tangkai padi merunduk karena sarat dengan butir gabah bernas. Untuk lebih memastikan padi sudah siap panen adalah dengan cara menekan butir gabah. Bila butirannya sudah keras berisi maka saat itu paling tepat untuk dipanen (Andoko, 2002).
Syarat Tumbuh Iklim
Tanaman padi tumbuh di daerah tropis/subtropis pada 45O LU - 45O LS dengan cuaca panas dan kelembaban tinggi dengan musim hujan empat bulan (http://www.ristek.go.id, 2008).
Tanaman padi dapat hidup baik di daerah yang berhawa panas dan banyak mengandung uap air. Curah hujan yang baik rata-rata 200 mm per bulan atau lebih, dengan distribusi selama 4 bulan, curah hujan yang dikehendaki per tahun sekitar 1500 – 2000 mm (http://warintek.bantul.go.id. , 2008).
Temperatur sangat mempengaruhi pengisian biji padi. Temperatur dan kelembaban yang optimal pada waktu pembungaan sangat baik untuk proses pembuahan dan sebaliknya temperatur tinggi dan kelembaban rendah akan menggangu proses pembuahan yang mengakibatkan gabah menjadi hampa. Hal ini terjadi akibat tidak membukanya bakal biji. Temperatur yang juga rendah pada waktu bunting dapat menyebabkan rusaknya pollen dan menunda pembukaan tepung sari (Luh, 1991).
Tanah
Tanah yang baik untuk pertumbuhan padi adalah tanah sawah yang kandungan fraksi pasir, debu dan lempung dalam perbandingan tertentu dengan diperlukan air dalam jumlah yang cukup. Padi dapat tumbuh dengan baik pada tanah yang ketebalan lapisan atasnya 18 – 22 cm dengan pH 4 – 7 (http://warintek.bantul.go.id. , 2008).
Tidak semua jenis tanah cocok untuk areal persawahan. Hal ini dikarenakan tidak semua jenis tanah dapat dijadikan lahan tergenang air. Padahal dalam sistem tanah sawah, lahan harus tetap tergenang air agar kebutuhan air tanaman padi tercukupi sepanjang musim tanam. Oleh karena itu, jenis tanah yang sulit menahan air (tanah dengan kandungan pasir tinggi) kurang cocok dijadikan lahan persawahan. Sebaliknya, tanah yang sulit dilewati air (tanah dengan kandungan lempung tinggi) cocok dijadikan lahan persawahan. Kondisi yang baik untuk pertumbuhan tanaman padi sangat ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu posisi topografi yang berkaitan dengan kondisi hidrologi, porisitas tanah yang rendah dan tingkat keasaman tanah yang netral, sumber air alam, serta kanopinas modifikasi sistem alam oleh kegiatan manusia (Suprayono dan Setyono, 1997).
Padi sawah menghendaki tanah lumpur yang subur dengan ketebalan 18 - 22 cm. Keasaman tanah antara pH 4,0 - 7,0. Pada padi sawah, penggenangan akan mengubah pH tanam menjadi netral (7,0). Pada prinsipnya tanah berkapur dengan pH 8,1 - 8,2 tidak merusak tanaman padi. Karena mengalami penggenangan, tanah sawah memiliki lapisan reduksi yang tidak mengandung oksigen dan pH tanah sawah biasanya mendekati netral. Untuk mendapatkan tanah sawah yang memenuhi syarat diperlukan pengolahan tanah yang khusus (http://www.ristek.go.id, 2008).
Salinitas
Kadar garam maupun jenisnya selalu berada dalam jumlah yang bervariasi di dalam tanah maupun di dalam air. Pengaruh garam terhadap pertumbuhan tanaman antara lain :
1. Kadar garam diatas ambang toleran.
Dengan peningkatan kadar garam maka pertumbuhan ataupun produksi tanaman akan semakin jelek.
2. Macam garam.
Jenis garam dalam tanah yaitu : Klorida (NaCl, CaCl, KCl), Nitrat (NaNO, Ca(NO3)2), Sulfat (Na2(SO4)2, K2SO4). Garam yang mengandung Na yang
tinggi berpengaruh jelek terhadap tanaman, tetapi garam yang mengandung K dan Ca yang tinggi lebih baik bagi tanaman.
(Fitter dan Hay, 1992).
Bahaya salinitas dan sodifikasi mungkin tidak hanya terbatas pada tanah-tanah di daerah beriklim agak kering. Bahaya salinitas tentunya agak berkurang dengan adanya iklim basah. Namun demikian, dalam jangka waktu bertahun-tahun dapat diperkirakan terjadinya penurunan kualitas air akibat penggunaan pupuk dalam jumlah tinggi dan dalam kondisi tidak adanya sistem drainase yang memadai (Salisbury dan Ross, 1995).
Beberapa proses fisiologis dan biokimia terlibat dalam mekanisme toleransi dan adaptasi tanaman terhadap salinitas. Sebagai contoh, cekaman garam menginduksi akumulasi senyawa organik spesifik di dalam sitosol sel yang dapat bertindak sebagai osmoregulator, tanaman juga dapat mencegah akumulai Na dan
Cl dalam sitoplama melalui ekskluasi Na dan Cl ke lingkungan eksternal (media tumbuh) dan kompartementasi ke dalam vakuola atau mentranslokasi Na dan Cl ke jaringan-jaringan lain (Yuniati, 2004).
Diferensiasi sel pada tahap perkembangan jaringan primer sangat memerlukan karbohidrat untuk penebalan dinding sel epidermis batang dan perkembangan akar maupun batang. Pembelahan sel-sel inisial di daerah meristem sangat dipengaruhi oleh faktor genetik, hormon dan lingkungan. Salinitas (larutan NaCl) pada perkecambahan mempengaruhi sintesis hormon IAA. Berkurangnya IAA menyebabkan proses pembelahan dan perkembangan sel terhambat sehingga jaringan yang terbentuk sedikit (Gardner dkk, 1991).
Penurunan jumlah air menyebabkan sel kehilangan turgor sehingga terdapat kecenderungan bagi plamalema untuk lepas dari dinding sel (plasmolisis). Pada proses pemanjangan sel, tanaman memerlukan keseimbangan air yang sesuai karena kekuatan pemanjangan sel merupakan akibat dari tekanan turgor (Sari dkk, 2006).
Adanya air akan meningkatkan turgor dinding sel yang mengakibatkan dinding sel mengalami peregangan sehingga ikatan antara dinding sel melemah. Hal inilah yang mendorong dinding dan membran sel bertambah besar, sehhingga
minimnya ketersediaan air akan menghambat pertumbuhan tanaman.
Terbatasnya bahan organik juga menghambat pertumbuhan tanaman (Salisbury dan Ross, 1995).
Proses diferensiasi sel pada tahap perkembangan jaringan primer sangat memerlukan karbohidrat untuk penebalan dinding sel epidermis batang dan perkembangan akar maupun batang. Perlakuan NaCl menyebabkan
ketidakseimbangan ion pada jaringan tanaman sehingga proses metabolisme terganggu dan pertumbuhan tinggi tanaman menurun (Gardner dkk,1991).
Cekaman garam akan menyebabkan berkurangnya sintesis hormon yang memacu pertumbuhan dan meningkatnya kandungan hormon ABA yang menghambat pertumbuhan (Hastuti dkk., 2000). IAA merupakan hormon yang merangsang pembelahan, pemanjangan dan perbesaran sel. Adanya salinitas yang tinggi menyebabkan berkurangnya asam amino seperti triptofan yang diperlukan dalam sintesis hormon IAA sehingga konsentrasi hormon IAA menurun. Penurunan hormon IAA akan menghambat pertumbuhan tanaman (Sari dkk, 2006). Pessarakli (1993) menyatakan bahwa tingkat stress garam yang berlebihan akan menurunkan IAA pada tanaman yang sensitif terhadap garam
Penurunan stomata pada daun akan memotong suplai CO2 ke sel-sel mesofil sehingga fotosintesis terhambat dan fotosintat yang terbentuk sedikit. Pada awal perkembangan daun, fotosintat ditahan untuk mengembangkan daun secara cepat. Setelah daun berkembang penuh dengan kandungan pati yang tinggi maka fotosintat akan ditranslokasi ke daun-daun yang lebih muda. Sehingga
ketersediaan sejumlah asimilat sangat mempengaruhi pembentukan daun (Fitter dan Hay, 1992).
Salinitas mempengaruhi proses fisiologis yang berbeda-beda. Pelebaran daun terhambat oleh cekaman salinitas karena berkurangnya tekanan turgor sel. Berkurangnya pelebaran daun dapat berakibat berkurangnya fotosintesisis maupun produktivitas (Yuniati, 2004).
Ada dua alasan yang mungkin mendasari terjadinya pengurangan pertumbuhan akar dalam kondisi cekaman garam. Yang pertama adalah hilangnya
tekanan turgor untuk pertumbuhan sel karena potensial osmotik media tumbuh lebih rendah dibanding potensial osmotik di dalam sel, sedangkan alasan kedua adalah kematian sel (Yuniati, 2004).
Adanya garam-garam berpengaruh terhadap penurunan kemampuan tanaman dalam mengabsorpsi air sehingga jumlah air sel tanaman semakin berkurang dan dapat menaikkan tittik layu tanaman (Hakim, 1986).
Adanya NaCl mengakibatkan peningkatan transpirasi. Peningkatan laju transpirasi akan menurunkan jumlah air tanaman sehingga tanaman menjadi layu. Hal inilah yang menyebabkan berat tanaman menurun. Salinitas yang tinggi menyebabkan ketidakseimbangan proses respirasi dan fotosintesis. Apabila respirasi lebih besar dari pada fotosintesis maka berat kering tanaman semakin berkurang. (Pangaribuan, 2001).
Varietas
Varietas adalah kelompok tanaman dalam jenis atau spesies tertentu yang dapat dibedakan dari kelompok lain berdasarkan suatu sifat atau sifat-sifat tertentu (Nurhayati, 2005).
Pada umumnya tanaman memiliki perbedaan fenotip dan genotip yang sama. Perbedaan varietas cukup besar mempengaruhi perbedaan sifat dalam tanaman. Keragaman penampilan tanaman terjadi akibat sifat dalam tanaman (genetik) atau perbedaan lingkungan kedua-duanya. Perbedaan susunan genetik merupakan salah satu faktor penyebab keragaman penampilan tanaman. Program genetik merupakan suatu untaian susunan genetik yang akan diekspresikan pada satu atau keseluruhan fase pertumbuhan yang berbeda dan dapat diekspresikan
pada berbagai sifat tanaman yang mencakup bentuk dan fungsi tanaman dan akhirnya menghasilkan keragaman pertumbuhan (Sitompul dan Guritno, 1995).
Varietas-varietas baru (unggul) ditemukan melalui seleksi galur atau persilangan (crossing), diharapkan sifat-sifat baru yang akan dihasilkan dapat dipertanggungjawabkan, baik dalam hal produksi, umur produksi, maupun daya tahan terhadap hama dan penyakit. Varietas-varietas ini diharapkan sesuai dengan keadaan tempat yang akan ditanami. (Andrianto dan Indarto, 2004)
Menggunakan varietas unggul merupakan salah satu upaya yang mudah dan murah untuk meningkatkan produksi tanaman. Mudah karena teknologinya tidak rumit, hanya mengganti varietas lokal dengan varietas yang lebih unggul dan murah karena tidak memerlukan tambahan biaya produksi. Tersedianya varietas unggul yang beragam sangat penting artinya guna menjadi banyak pilihan bagi petani baik untuk pergiliran varietas antar musim, mencegah petani menanam satu varietas terus-menerus, mencegah timbulnya serangan hama dan penyakit, dan menjadi pilihan petani sesuai kondisi lahan. Pengenalan atau identifikasi varietas unggul adalah suatu teknik untuk menentukan apakah yang dihadapi tersebut adalah benar varietas unggul yang dimaksudkan. Pelaksanaannya dapat dilakukan dengan mempergunakan alat pegangan berupa deskripsi varietas (Gani, 2000).
Varietas atau klon introduksi perlu diuji adaptabilitasnya pada suatu lingkungan untuk mendapatkan genotif unggul pada lingkungan tersebut. Pada umumnya suatu daerah memiliki kondisi lingkungan yang berbeda terhadap genotif. Respon genotif terhadap faktor lingkungan ini biasanya terlihat dalam penampilan fenotipik dari tanaman bersangkutan (Darliah dkk, 2001).
Program pemuliaan tanaman di Indonesia didasarkan atas petimbangan untuk mendapatkan varietas unggul yang berdaya hasil tinggi, memiliki mutu yang baik serta mempunyai sifat-sifat unggul lainnya seperti toleran terhadap kekeringan, lahan masam, salinitas tinggi, tahan rebah, hama dan penyakit. Kombinasi teknik seleksi dengan iradiasi secara in vitro telah terbukti dapat lebih efektif dan efisien untuk mendapatkan keragaman genetik yang inginkan. Dalam hal ini, iradiasi akan meningkatkan keragaman genetik populasi sel somatik, melalui seleksi menggunakan metode tertentu akan menyingkirkan mutasi yang tidak diinginkan sehingga populasi somaklon yang dihasilkan sesuai dengan yang diinginkan (Allard, 1960).
Keunggulan Teknik In Vitro
Strategi untuk menanggulangi permasalahan pada lahan marjinal adalah memanfaatkan tanaman yang toleran terhadap cekaman lingkungan (Marschner, 1995). Upaya meningkatkan pertumbuhan tanaman dan menetralisir pengaruh buruk Na+ semakin penting untuk peningkatan pertumbuhan tanaman, khususnya budidaya tanaman padi pada lahan dengan kadar garam tinggi. Metode seleksi secara in vitro atau konvensional dapat dilakukan untuk mendapatkan varietas yang tahan, toleransi ataupun peka terhadap cekaman lingkungan tertentu.
Teknik in vitro dilakukan agar dapat membedakan varietas tanaman yang toleran dan peka terhadap salinitas dengan konsentrasi garam yang digunakan bervariasi (Hayuningtyas, 2010). Menurut Anthoni (2006) dalam Riffiani (2010), NaCl sangat mempengaruhi salinitas air laut, karena konsentrasinya paling dominan dibandingkan dengan senyawa lainnya. Dengan pengujian secara in
vitro, konsentrasi NaCl yang bervariasi sebagai perlakuan dapat diatur sesuai dengan kebutuhan.
Teknik in vitro merupakan metoda untuk perbanyakan tanaman secara cepat dan efisien (Riyadi dan Tahardi, 2009). Cestellanos et al. (2008) dalam Riyadi dan Tahardi (2009), bibit yang dihasilkan secara in vitro bersifat klonal dan memiliki kejaguran yang lebih tinggi dibandingkan dengan bibit asal biji, setek, sambungan ataupun okulasi. Kondisi lingkungan in vitro yang aseptik dapat dikendalikan sesuai dengan kebutuhan bahan tanaman (misalnya; cahaya, unsur hara, air). Tanaman hasil percobaan secara in vitro tidak dapat ditanam langsung ke lapangan, namun harus melalui tahap aklimatisasi.
Pada pengujian varietas yang dilakukan secara konvensional pada kondisi in situ (kondisi alami), bibit (tanaman) akan menghasilkan keragaman yang tinggi akibat adanya pengaruh lingkungan yang sulit untuk dikendalikan, seperti terjadinya limpasan air laut melalui aliran sungai yang masuk ke areal sawah saat percobaan (Utama, dkk., 2009). Kebutuhan benih pada percobaan secara konvensional akan lebih banyak dibandingkan secara in vitro. Kendala lain yang dihadapi pada pengujian secara konvensional adalah waktu yang diperlukan cukup lama. (Sukasmono et al., 1980 dalam Riyadi dan Tahardi, 2009).
