TANGGAP MORFOLOGI DAN FISIOLOGI PADI GOGO FASE SEMAI PADA KEKERINGAN UNTUK MEMUDAHKAN SELEKSI

(1)

TANGGAP MORFOLOGI DAN FISIOLOGI PADI GOGO FASE SEMAI PADA KEKERINGAN UNTUK MEMUDAHKAN SELEKSI

Noor Farid dan Darjanto

Staf Pengajar Jurusan Budidaya Pertanian Fakultas Pertanian Unsoed ABSTRAK

Hambatan utama pada lahan kering adalah kekeringan yang berakibat rendahnya produksi tanaman padi gogo. Masalah kekeringan dapat ditanggulangi dengan pengairan, mulsa, waktu tanam yang tepat dan penggunaan varietas toleran kekeringan. Cara yang mudah dan murah adalah penggunaan varietas toleran kekeringan. Seleksi untuk mendapatkan varietas toleran akan lebih mudah bila diketahui mekanisme fisiologi toleransi kekeringan untuk mempertajam dan memudahkannya. Penelitian bertujuan untuk : (1) mengungkap penampilan morfologi dan fisiologi tanaman padi gogo toleran fase semai pada kekeringan khususnya akumulasi prolin dan ABA, (2) memperoleh metode seleksi padi gogo toleran kekeringan yang efisien. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada padi gogo toleran kekeringan mampu membentuk tinggi tanaman, panjang akar, bobot tajuk dan akar yang lebih tinggi dibanding padi gogo peka kekeringan. Karakter morfologi tinggi tanaman, panjang akar, dan bobot tajuk padi gogo umur 15 hst dapat digunakan sebagai karakter seleksi untuk memperoleh tanaman yang toleran terhadap kekeringan. Padi gogo toleran kekeringan menunjukkan laju akumulasi prolin yang lebih tinggi dibanding varietas peka. Sebaliknya akumulasi ABA padi gogo toleran kekeringan relatif rendah dibanding dengan varietas peka kekeringan.

Kata kunci : Padi gogo, kekeringan, seleksi

PENDAHULUAN

Dari segi potensi, lahan kering di Indonesia masih luas, yaitu mencapai seluas 23, 271 juta ha. Sementara sumbangan padi gogo terhadap produksi padi nasional baru mencapai  6 %, sehingga perlu adanya upaya meningkatkan produksinya pada lahan kering. Tanaman padi gogo merupakan salah satu tanaman pangan utama yang pertama ditanam oleh transmigran. Keberhasilan penanaman padi gogo menentukan kelanjutan pengusahaan lahan dan kesuksesan program transmigrasi. Oleh karena itu, perlu usaha pemanfaatan lahan kering untuk meningkatkan produksi padi gogo, karena pengembangan komoditas tanaman pangan diarahkan pada lahan-lahan marginal yang mempunyai kendala, seperti lahan kering.

Kendala yang sering muncul pada lahan kering adalah kekeringan. Pada lahan kering penanaman padi gogo hanya dapat dilakukan satu kali dalam satu tahun, karena terbatasnya periode hujan. Pada umumnya pola tanam lahan kering adalah palawija-palawija atau padi-palawija-bero. Dari hal tersebut ada kesempatan untuk penanaman padi lebih dari satu kali satu tahun untuk meningkatkan produksi padi dengan varietas padi yang toleran kekeringan dan berumur genjah.

Efek negatif dari kekering adalah menurunkan pertumbuhan tanaman dan bahkan dapat menggagalkan panen. Kekeringan pada tanaman dapat menurunkan laju pertumbuhan akar dan tajuk tanaman serta indek luas daun (Yamada, 1984; Perez et al., 1996; Olsson et al., 1997). Menurunnya pertumbuhan akar ini akan menurunkan penyerapan hara dan air sehingga proses fisiologi dan fotosintesis menurun akibatnya menurunkan pertumbuhan dan meningkatkan kehampaan pada gabah yang akhirnya menurunkan hasil (Yamada, 1984; IRRI, 1996; Takagi, 1976).

Padi gogo yang toleran terhadap kekeringan diidentifikasi berhubungan dengan kedalaman dan kerapatan sistem perakaran, besarnya kemampuan mempertahankan vigor pada kondisi ada cekam air, kutikula yang tebal, dan regulasi stomata (Chang et al., 1974; IRRI, 1977), dan akumulasi prolin (Chu dan Li, 1979; Li dan Chu, 1979), serta akumulasi asam absisik (ABA) (Dingkuhn, et al., 1991; Shinozaki dan Yamaghuchi, 1997). Demikian juga pada kedelai (Singh et al., 1973; Sarkar et al., 1991; Sopandie, et al., 1996). Pada galur padi yang peka kekeringan mengalami penurunan tajuk dan akar lebih besar serta pendek dibanding galur yang toleran kekeringan (Perez, et al., 1996). Pada tanaman gandum adaptasi terhadap kondisi kekeringan diindikasi dengan akar yang lebih panjang, bobot akar yang lebih tinggi, dan besarnya kerapatan akar (Townley-Smith dan Hurd, 1979).

Usaha-usaha untuk menanggulangi kendala kekeringan adalah dengan pengadaan jaringan irigasi, waktu penanaman yang tepat dan penggunaan varietas yang toleran terhadap kekeringan. Dilihat dari segi ekonomi, petani padi gogo adalah lemah sehingga penggunaan varietas yang toleran kekeringan merupakan cara yang tepat dan murah bagi petani.

(2)

Perakitan varietas unggul padi gogo yang toleran terhadap kekeringan, berumur genjah dan berdaya hasil tinggi perlu dilaksanakan karena varietas tersebut dapat dimanfaatkan pada lahan yang beriklim kering. Penggunaan varietas yang toleran kekeringan mengurangi resiko kegagalan panen akibat terjadinya kekeringan dan meningkatkan hasil. Sumber genetik padi gogo toleran kekeringan dapat diperoleh dengan melakukan seleksi plasma nutfah padi gogo terhadap kekeringan. Seleksi akan efektif dan efisien bila telah diketahui mekanisme fisiologi yang berkorelasi dengan karakter morfologi.

Penelitian bertujuan untuk : (1) mengungkap penampilan morfologi dan fisiologi tanaman padi gogo fase sema pada kekeringan khususnya akumulasi prolin dan ABA, (2) memperoleh cara seleksi padi gogo toleran kekeringan yang efisien.

METODE PENELITIAN

Penelitian ini dilaksanakan di rumah plastik Laboratorium Agronomi Fakultas Pertanian Unsoed, Purwokerto. Ketinggian tempat sekitar 110 mdpl. Percobaan dilakukan pada kultur hara Yoshida (kondisi cekaman air diberi PEG 15 % dan tanpa cekaman air tanpa PEG6000 (Perez, et

al., 1996)). Rancangan percobaan menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) dan ulangan 3 kali. Faktor yang dicoba yaitu :

1. Varietas padi gogo (V) : V1 (Grogol), V2 (Jatiluhur), V3 (Gajah Mungkur), V4 (Cisadane) dan

V5 (IR 64).

2. Cekaman air (C), yaitu : C0 (optimal/tanpa cekaman air) dan C1 (cekaman air/ kekeringan).

Cekaman air (C1) dilakukan dengan pemberian PEG 15 % seperti pada metoda yang

digunakan Perez et. al. (1996).

Parameter yang diamati adalah : panjang akar, jumlah stomata, tinggi tanaman, bobot bagian atas tanaman, bobot bagian bawah tanaman, akumulasi ABA (menggunakan metode Li dan Walton, 1978), akumulasi prolin (menggunakan metode Bates, 1973). Analisis data yang digunakan adalah analisis ragam dan bila perlakuan nyata dilanjutkan uji jarak ganda Duncan (UJGD) pada taraf 5 %. Analisis data menggunakan program IRRISTAT.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari Tabel 1, terlihat bahwa padi gogo tertinggi pada kondisi air tersedia/optimum maupun kekeringan adalah Grogol dan berbeda dengan empat varietas yang lain. Nampak padi gogo Grogol, Jatiluhur dan Gajah Mungkur pada kondisi kekeringan tidak mengalami penurunan tinggi tanaman. Sebaliknya pada varietas Cisadane dan IR 64 pada kondisi kekeringan mengalami penurunan tinggi tanaman. Hal ini menunjukkan bahwa varietas padi gogo Grogol, Jatiluhur, dan Gajah Mungkur toleran kekeringan, karena tidak mengalami stress pada kondisi kekeringan.

Tabel 1. Tanggap Tinggi Tanaman (cm) Lima Varietas Padi Gogo terhadap Cekaman Kekeringan No. Varietas Cekaman kekeringan dengan penambahan PEG6000 (%)

0 (Optimum) 15 (Kekeringan) 1. Grogol 19,19 a 19,41 a 2. Jatiluhur 11,75 b 12,93 b 3. Gajah Mungkur 10,11 b 10,69 b 4. Cisadane 13,49 b 10,36 b 5. IR 64 12,11 b 9,35 b Rataan 13,33 12,94

Angka dalam kolom diikuti huruf yang sama tidak berbeda pada UJGD 5 %

Tabel 2 menunjukkan tanggap panjang akar dari lima varietas padi gogo yang diuji, terlihat bahwa IR 64 berbeda dengan empat varietas yang lain dan mengalami pemendekan akar pada kondisi kekeringan. Ini menunjukkan bahwa padi gogo yang peka kekeringan terhambat pertumbuhan akarnya, tetapi pada padi gogo toleran kekeringan tidak terhambat. Hal ini menandakan pada varietas yang toleran, ada upaya memperpanjang akar dalam usaha mendapatkan air dan hara yang cukup.

Berdasarkan karakter bobot basah tajuk, kekeringan menurunkan pertumbuhan tajuk, pada varietas yang toleran kekeringan (Grogol, Jatiluhur, dan Gajah Mungkur) menunjukkan pada kondisi kekeringan tidak ada perbedaan bobot basah tajuknya dibanding dengan kondisi air tersedia (optimum) (Tabel 3). Pada varietas peka kekeringan (IR 64) menunjukkan ada

(3)

penurunan pertumbuhan tajuk yang cukup banyak dengan adanya kekeringan (nilai relatifnya rendah).

Tabel 2. Tanggap Panjang Akar (cm) Lima Varietas Padi Gogo terhadap Cekaman Kekeringan No. Varietas Cekaman kekeringan dengan penambahan PEG6000 (%)

0 (Optimum) 15 (Kekeringan) 1. Grogol 18,56 a 18,61 a 2. Jatiluhur 18,71 a 18,85 a 3. Gajah Mungkur 18,49 a 19,08 a 4. Cisadane 16,33 a 16,21 a 5. IR 64 12,72 b 11,62 b Rataan 16,96 16,88

Tabel 3. Tanggap Bobot Basah Tajuk (mg) Lima Varietas Padi Gogo terhadap Cekaman Kekeringan dan Nilai Relatif (Kekeringan/Optimum)

No. Varietas

Cekaman kekeringan dengan penambahan

PEG6000 (%) Nilai relatif

0 (Optimum) 15 (Kekeringan) 1. Grogol 337 a 357 a 1,06 2. Jatiluhur 183 b 187 b 1,02 3. Gajah Mungkur 323 b 333 b 1,03 4. Cisadane 210 b 183 b 0,87 5. IR 64 230 b 140 b 0,61 Rataan 257 240 0,93

Pada bobot basah akar nampak bahwa varietas Grogol mempunyai bobot tertinggi baik pada kondisi optimum maupun kekeringan (Tabel 4). Kekeringan secara umum menurunkan bobot basah akar, tetapi pada varietas padi gogo toleran kekeringan nampak meningkatkan bobot basah akarnya. Hal ini menandakan pada varietas yang toleran, ada upaya memperpanjang jangkauan untuk mendapatkan air dan hara yang cukup. Pada varietas padi gogo peka kekeringan tanaman mengalami stress sehingga pertumbuhannya terhambat dan akarpun kurang berkembang.

Tabel 4. Tanggap Bobot Basah Akar (mg) Lima Varietas Padi Gogo terhadap Cekaman Kekeringan dan Nilai Relatif (Kekeringan/Optimum)

No. Varietas

Cekaman kekeringan dengan penambahan PEG6000 (%) Nilai relatif 0 (Optimum) 15 (Kekeringan) 1. Grogol 147 a 153 a 1,04 2. Jatiluhur 163 b 183 b 1,12 3. Gajah Mungkur 220 b 227 b 1,03 4. Cisadane 137 b 127 b 0,93 5. IR 64 123 b 93 b 0,76 Rataan 158 157 0,99

Tabel 5 menunjukkan bahwa pada kondisi air tersedia atau optimum semua padi gogo mengakumulasi bahan kering tajuk yang sama tetapi kondisi kekeringan memperlihatkan perbedaan tanggapnya. Pada kondisi kekeringan padi gogo toleran kekeringan (Grogol, Jatiluhur dan Gajah Mungkur) lebih mampu mengakumulasi bahan kering tajuk lebih besar dibanding yang peka kekeringan. Ini menunjukkan bahwa padi gogo toleran kekeringan tidak mengalami ganggunan metabolisme pada kondisi kekeringan. Hal yang sama diperoleh Vita (2001) bahwa padi gogo toleran kekeringan mempunyai bobot kering tajuk, dan akar lebih tinggi dari pada yang peka pada kondisi kekeringan.

Dari nilai relatif bobot kering tajuk yaitu antara kondisi kekeringan dibagi kondisi optiumum atau air tersedia, menunjukkan padi gogo toleran kekeringan mempunyai nilai relatif di atas 0,85, dan yang tergolong sedang antara 0,75 sampai 0,85 serta yang tergolong peka kekeringan dibawah 0,75 (IRRI, 1996).

(4)

Tabel 5. Tanggap Bobot Kering Tajuk (mg) Lima Varietas Padi Gogo terhadap Cekaman Kekeringan dan Nilai Relatif (Kekeringan/Optimum)

No. Varietas

0 (Optimum) 15 (Kekeringan) 1. Grogol 67 a 73 a 1,09 2. Jatiluhur 53 a 57 ab 1,08 3. Gajah Mungkur 70 a 73 a 1,04 4. Cisadane 57 a 47 bc 0,82 5. IR 64 53 a 33 c 0,62 Rataan 60 57 0,95

Tanggap karakter bobot kering akar terhadap kekeringan menunjukkan bahwa kekeringan dapat menurunkan maupun bobot kering akar padi gogo (Tabel 6). Pada kondisi optimum semua padi gogo membentuk akar yang sama tetapi kondisi kekeringan padi gogo toleran kekeringan justeru mampu membentuk akar melebihi kondisi optimum, sedangkan padi gogo yang peka mengalami penurunan bobot akar. Ini merupakan upaya padi gogo toleran kekeringan untuk mendapatkan air dan hara yang cukup dengan pembentukan akar yang intensif.

Tabel 6. Tanggap Bobot Kering Akar (mg) Lima Varietas Padi Gogo terhadap Cekaman Kekeringan dan Nilai Relatif (Kekeringan/Optimum)

No. Varietas

0 (Optimum) 15 (Kekeringan) 1. Grogol 43 a 53 b 1,23 2. Jatiluhur 50 a 53 b 1,06 3. Gajah Mungkur 63 a 73 a 1,16 4. Cisadane 50 a 37 bc 0,74 5. IR 64 47 a 33 c 0,70 Rataan 51 50 0,98

Dari Tabel 1 sampai 6 terlihat bahwa padi gogo toleran kekeringan mempunyai ciri tidak terpengaruh pada karakter tinggi tanaman, panjang akar, bobot tajuk dan akar, sebaliknya kekeringan menurunkan tinggi tanaman, panjang akar, bobot tajuk dan akar padi gogo peka kekeringan. Menurut Perez et. al. (1996), padi yang peka kekeringan mengalami penurunan tajuk dan akar lebih besar serta pendek dibanding galur yang toleran kekeringan. Pada tanaman gandum adaptasi terhadap kondisi kekeringan diindikasi dengan akar yang lebih panjang, bobot akar yang lebih tinggi, dan besarnya kerapatan akar (Townley-Smith dan Hurd, 1979).

Pada Gambar 1 terlihat bahwa akumulasi prolin pada kondisi kekeringan cukup tinggi pada varietas padi gogo yang toleran kekeringan (Grogol, Jatiluhur dan Gajah Mungkur) dibandingkan dengan varietas yang peka (IR 64). Ini menandakan bahwa varietas toleran kekeringan mampu membentuk prolin yang lebih banyak dari pada varietas peka pada kondisi kekeringan. Prolin merupakan osmoregulan yang berperan dalam mekanisme toleran kekeringan. Padi yang toleran kekeringan ditandai dengan akumulasi prolin yang tinggi (Chu dan Li, 1979; Li dan Chu, 1979; Farid et. al., 2001).

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Air tersedia Kekeringan

Ketersediaan air K a n d . p ro lin jar . (p p m) Grogol Jatiluhur Gajah Mungkur Cisadane IR 64

(5)

Gambar 2 menunjukkan bahwa kekeringan meningkatkan akumlasi ABA tetapi ada perbedaan antara yang toleran kekeringan dengan peka kekeringan. Akumulasi ABA pada padi gogo yang toleran dalam kondisi kekeringan tidak sebanyak sebanyak yang peka kekeringan. Perbedaan padi toleran dengan peka kekeringan dapat dilihat pada akumulasi asam absisik (ABA) (Dingkuhn, et al., 1991; Shinozaki dan Yamaghuchi, 1997). Mengingat ABA berperan dalam regulasi stomata (Chang et al., 1974; IRRI, 1977; Liang dan Zhang, 1999; Bacon, 1999).

Gambar 2. Tanggap akumulasi ABA lima varietas padi gogo terhadap cekaman kekeringan

KESIMPULAN DAN SARAN

Dari hasil dan pembasan dapat ditarik suatu keimpulan bahwa :

1. Pada varietas padi gogo yang toleran kekeringan mampu membentuk tinggi tanaman, panjang akar, bobot tajuk dan akar yang lebih tinggi dibandingkan varietas yang peka.

2. Karakter tinggi tanaman, panjang akar, bobot tajuk dapat digunakan sebagai karakter morfologi untuk seleksi varietas toleran kekeringan.

3. Kandungan prolin jaringan pada varietas padi gogo toleran kekeringan lebih tinggi dibanding varietas peka.

4. Kandungan ABA pada varietas padi gogo toleran kekeringan lebih sedikit dibanding varietas peka kekeringan.

Dari hasil penelitian ini dapat diajukan beberapa saran :

1. Seleksi tanaman padi yang toleran kekeringan dapat menggunakan karaketer tinggi tanaman, panjang akar, bobot tajuk, bobot akar, kandungan prolin, yang tetap tinggi dalam kondisi kekeringan.

2. Padi gogo Grogol, Jatiluhur dan Gajah Mungkur dapat dijadikan sebagi sumber tetua toleran kekeringan, sedangkan Cisadane tergolong sedang dan IR 64 tergolong peka kekeringan.

UCAPAN TERIMA KASIH

Pada kesempatan ini peneliti mengucapkan terima kasih kepada Proyek Penelitian Dosen Muda dari sumber APBN melalui DP3M, Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi yang telah

memberikan dana pada penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

Bacon, M.A. 1999. The biochemical control of leaf expansion during drought. Plant Growth Regulation 29 : 101 - 102.

Bates, L.S. 1973. Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil. 39 : 205 - 207.

Chang, T.T., Loresto, G.C. and Tagumpay, O. 1974. Screening rice germ plasm for drought resistance. Sabrao J. 6 (1) : 9 - 16.

Chu, T.M. and Li, C.C. 1979. Studies on drought resistance in rice I. Proline accumulation and its inheritance. Natl. Sci. Counc. Mon., Taiwan. 7 (2) : 167 - 179. (summary)

Dingkuhn, M., R.T. Cruz, J.C. O‟Toole, N.C. Turner and K. Doerffling. 1991. Responses of seven diverse rice cultivars to water deficits. III. Accumulation of abscisic acid and proline in relation to leave water potential and osmotic adjustment. Field Crops Research. 27 : 103 - 117.

Farid, N., Suprayogi dan Bondansari. 2001. Perakitan padi gogo toleran kekeringan dan hasil tinggi. Laporan penelitian. Lembaga Penelitian Unsoed-RUT VII.2. Purwokerto.

(6)

IRRI. 1977. Annual report for 1976. IRRI, Los Banos, Philippines.

IRRI. 1996. Standard evaluation system for rice. INGER-IRRI. Manila, Philippines.

Liang J., and J. Zhang. 1999. The relation of stomatal closure and reopening to xylem ABA concentration and leaf water potential during soil drying and rewatering. Plant Growth Regulation 29 : 77 - 86.

Li, C.C. and Chu, T.M. 1979. Studies on drought resistance in rice II. Utilization of proline accumulation in measuring drought resistance. Natl. Sci. Counc. Mon., Taiwan. 7 (4) : 383 - 393. (Summary)

Li, Y. and Walton D.C. 1987. Xanthophylls and abscisic acid bioshinthesis in water-stressed bean leaves. Plant Physiol. 85 : 910 - 915.

Olsson, M., K. Nilsson, C. Liljenberg and G.A.F. Henry. 1997. Drought stress in seedlings : Lipid metabolism and lipid peroxidation during recovery from drought in Lotus corniculatus and Carestium fontanum. Physiol. Plant. 96 : 577 - 584.

Perez-Mophe-Balch, E., M. Gidekel, M. Segura-Nieto, L.Herrera-Estrella and N. Ochoa-Alejo. 1996. Effects of water stress on plant growth and root proteins in three cultivars of rice (Oryza sativa) with different levels of drought tolerance. Physiol. Plant. 96 : 284 - 290. Sarkar, R.K., Saini, J.P., and Dube, S.D. 1991. Testing of soybean genotypes for drought

tolerance. Indian J. Agric. Sci. 61 (6) : 369 - 373.

Shinozaki, K and K. Yamaghuchi S. 1997. Gene expression and signal transduction in water-stress response. Plant Physiol. 115 : 327 - 334.

Singh, T.N., Aspinall, D., Paleg, L.G., and Bergess, S.F. 1973. Stress metabolism II. Changes in proline concentration in excised plant tissue. Aust. J. Biol. Sci. : 26 : 45 - 46.

Sopandie, D., M. Yusuf, Supiyatno, dan Hamim. 1996. Fisiologi dan genetik daya adaptasi kedelai terhadap cekaman kekeringan dan pH rendah dengan Al tinggi. Laporan Akhir Riset Unggulan Terpadu (RUT I). Dewan Riset Nasional.

Takagi, S. 1976. Naturally occurring iron-chelating compounds in oat and rice-root washing. Soil Sci. Plant Nutr. 22 : 423 - 433.

Townley-Smith, T.F., and E.A. Hurd. 1979. Testing and selecting for drought resistance in wheat. pp : 344 - 372. In Mussell, H. And R.C. Staples (Eds.). Stress physiology in crop plants. John Willey and Sons. New York.

Vita, R. N. Studi fisiologi beberapa genotip padi gogo (Oryza sativa L.) pada kondisi kekeringan. Skripsi. Fakultas Pertanian Unsoed, Purwokerto.

Yamada, Y. 1984. Plant nutrition under water stress conditions. p : 367 - 381. In Prichananda, C. et al. (eds) Ecology and management of problem soils in Asia. Food and Fertilizer Technology Center for the Asian and Pacific Region. Taiwan.

Zhang, J. and Davies, W.J. 1989. Abscisic acid produced in dehydrating root may enable the plant to measure the water status of the soil. Plant Cell and Environment. 12 : 73 - 81.