HASIL DAN PEMBAHASAN
Kondisi Umum
Penelitian dilakukan pada bulan Juni hingga September 2009 yang dimulai dengan penanaman bibit tanaman sambung nyawa (Gyanura procumbens (L) Merr.). Bibit ditanam dengan menggunakan stek 2 ruas dari bagian pucuk tanaman sambung nyawa. Satu minggu setelah penanaman kondisi tanaman masih cukup baik dengan munculnya bakal tunas dari bagian ketiak daun. Perlakuan dilakukan setelah tanaman memiliki daun yang terbuka sempurna lebih dari 4.
Kondisi tanaman pada awal penelitian cukup baik. Pada 1 minggu setelah perlakuan, tanaman tidak menunjukkan perubahan secara fisik yang berarti. Kondisi daun tetap hijau segar dengan pertumbuhan batang yang baik. Tidak terlihat adanya perubahan bentuk maupun warna dari daun.
Permasalahan yang muncul tanaman terserang belalang yang ditandai dengan bekas gigitan pada pinggir daun. Gulma yang mengganggu adalah jenis semanggi, dan teki. Kedua jenis gulma ini dikendalikan secara manual.
Rekapitulasi Sidik Ragam
Hasil sidik ragam dengan uji-F ini menunjukkan bagaimana pengaruh paparan sinar UV-B terhadap kandungan flavonoids, kandungan klorofil a, klorofil b dan antosianin, kandungan cinnamic acid, cinnamic acid per crude protein, kerapatan stomata dan trikoma pada daun bagian atas dan bawah dan ketebalan daun.
Pada percobaan ini terlihat bahwa pemaparan sinar UV-B pada tanaman sambung nyawa tidak memberikan pengaruh pada fisiologi tanaman sambung nyawa (Gyanura procumbens). Hasil pengujian-F menunjukkan bahwa pada klorofil a, klorofil b, antosianin dan klorofil total tidak menunjukkan pengaruh (Lampiran 1, 2, 3 dan 4). Demikian pula dengan flavonoids, protein, cinnamic acid, maupun cinnamic acid per crude protein juga tidak menunjukkan pengaruh yang nyata (Lampiran 5, 6, 7 dan 8).
Tabel 1. Rekapitulasi Hasil Sidik Ragam Pengaruh Radiasi UV Terhadap Peubah Yang Diamati
Keterangan : tn = tidak nyata; * = nyata pada taraf 10 % ; ** = sangat nyata pada taraf 5 %
Anatomi daun juga tidak menunjukkan pengaruh dari perlakuan. Pada kerapatan stomata bagian atas daun menunjukkan hasil yang berbeda nyata pada taraf 5 % pada hari ke-12 dan ke-24 (Lampiran 9). Untuk ketebalan daun, kerapatan stomata bagian bawah, rasio kerapatan stomata atas dan bawah, kerapatan trikoma daun bagian atas, kerapatan trikoma daun bagian bawah, maupun rasio kerapatan trikoma daun bagian atas dan bawah tidak menunjukkan pengaruh yang nyata (Lampiran 10, 11, 12, 13, 14 dan 15). Rekapitulasi hasil sidik ragam dapat dilihat pada Tabel 1.
UV Hari ke-
6 Kk 12 Kk 18 kk 24 Kk % % % % Anatomi
Kerapatan stomata daun bagian atas tn 23.4 ** 16.7 tn 22.16 ** 19.63
Kerapatan stomata daun bagian bawah tn 20.66 tn 21.69 tn 14.14 tn 18.34
Rasio kerapatan stomata atas dan
bawah tn 5.59 tn 7.43 tn 4.03 tn 6.28
Kerapatan trikoma daun bagian atas tn 11.88 * 7.35 tn 20.02 tn 11.69
Kerapatan trikoma daun bagian bawah * 8.42 tn 10.31 tn 17.39 tn 6.43
Rasio kerapatan trikoma atas dan
bawah tn 7.41 tn 8.76 tn 8.48 tn 4.6 Ketebalan daun tn 22.4 tn 15.27 tn 12.18 tn 12.04 Fisiologi Klorofil a tn 4.22 tn 4.81 tn 9.22 tn 5.59 Klorofil b tn 2.81 tn 2.99 tn 5.74 tn 3.68 Klorofil total tn 5.48 tn 5.93 tn 11.51 tn 6.6 Antosianin tn 3.58 tn 3.15 tn 6.64 tn 10.18 Flavonoids tn 43.02 tn 21.49 tn 36.99 tn 17.57 Kandungan protein tn 46.07 tn 28.59 tn 29.34 tn 23.58
Kandungan cinnamic acid tn 29.35 tn 48.75 tn 24.55 tn 14.53
Kandungan cinnamic acid per crude protein
Stomata
Stomata berasal dari bahasa Yunani yaitu stoma yang berarti lubang atau porus, jadi stomata adalah lubang-lubang kecil berbentuk lonjong yang dikelilingi oleh dua sel epidermis khusus yang disebut sel penutup (Guard Cell), dimana sel penutup tersebut adalah sel-sel epidermis yang telah mengalami perubahan bentuk dan fungsi yang dapat mengatur besarnya lubang-lubang yang ada diantaranya (Kartasaputra, 1988).
Stomata pada umumnya terdapat pada bagian-bagian tumbuhan yang berwarna hijau, terutama sekali pada daun-daun tanaman. Pada submerged aquatic plant atau tumbuhan yang hidup dibawah permukaan air terdapat alat-alat yang strukturnya mirip dengan stomata, namun alat-alat tersebut bukanlah stomata. Pada daun-daun yang berwarna hijau stomata terdapat pada satu permukaannya saja (Kartasaputra, 1988).
Proses pembukaan stomata terjadi akibat dari perubahan potensial osmotik pada sel penjaga menjadi lebih negatif. Perubahan potensial osmotik ini mengakibatkan peningkatan tekanan turgor pada sel penjaga. Proses ini mengakibatkan pergerakan air menuju sel penjaga sehingga sel menjadi memanjang terutama pada dinding luarnya, sehingga sel mengembang ke luar. Dinding bagian dalam akan ikut tertarik ke arah luar sehingga stomata membuka. Perubahan potensial osmotik ini terjadi akibat dari perpindahan sukrosa hasil fotosintesis dari kloroplas di sekitar sel penjaga ke dalam sel penjaga.
Penelitian ini menunjukkan perlakuan tidak memberikan pengaruh pada kerapatan stomata bagian atas maupun bagian bawah daun (Tabel 2). Perlakuan juga tidak memberikan pengaruh pada rasio kerapatan bagian atas dan bawah (Tabel 3). Keadaan ini berbeda dengan hasil percobaan sebelumnya yang dilakukan oleh Nogués (1999). Percobaan tersebut menjelaskan paparan UV-B pada tingkat 0.63 Wm-2 menunjukkan penurunan pembukaan stomata bagian atas sebesar 80% dan bagian bawah sebesar 40%. Pada paparan UV-B 0.30 Wm-2 menyebabkan penurunan pembukaan stomata bagian atas hingga 23% namun tidak memberikan pengaruh pada pembukaan stomata bagian bawah.
Tabel 2. Kerapatan Stomata Bagian Atas dan Bawah Tanaman Sambung Nyawa Yang Terpapar UV-B
Kerapatan Stomata Atas
Hari ke- Kerapatan Stomata Bawah Hari ke- Perlakuan 6 12 18 24 6 12 18 24 ---- /mm2 ---- ---- /mm2 ----
UV-B 13.3 59.39a 9.65 10.0ab 49.71 53.74 35 32.67 UV- Ambient 12.09 37.47b 11.24 12.3a 44.69 45.25 35.29 37.15 Non-UV 13.15 50.27ab 9.23 9.02b 43.98 50.49 40.73 38.29 Ket : Angka yang diikuti huruf yang sama pada kolom yang sama tidak bebreda nyata menurut uji
Duncan pada taraf 10 %
Tabel 3. Rasio Kerapatan Stomata Bagian Atas dan Bawah Daun Sambung Nyawa Yang Terpapar UV-B
Hari Ke- Perlakuan 6 12 18 24 ---- /mm2 ---- UV-B 0.267 1.126 0.276 0.401 UV-Ambient 0.275 0.829 0.324 0.433 Non-UV 0.314 0.766 0.229 0.241
Hal ini mungkin diakibatkan oleh tingginya intensitas radiasi UV-B yang dipancarkan oleh sinar matahari. Pada penelitian yang dilakukan oleh Ball (1995) menyebutkan bahwa sinar matahari yang dipancarkan secara alami di katulistiwa pada kemiringan <25° di bawah langit yang cerah dapat memancarkan radiasi UV-B sekitar 250 µW/cm2, sehingga tanaman yang diberi perlakuan telah memiliki teradaptasi dalam kondisi intensitas UV-B yang lebih tinggi dari perlakuan yang diberikan.
Gambar 6. Pengamatan Stomata Bagian Bawah Pada Hari ke-24 Dengan Perbesaran 400X
Trikoma
Trikoma merupakan salah satu bentuk modifikasi dari epidermis tanaman yang berfungsi sebagai pelindung. Bentuk modifikasi yang lain dapat berbentuk lapisan lilin maupun lapisan tebal pada permukaan daun. Namun tidak semua tanaman memiliki trikoma. Sambung nyawa (Gyanura procumbens) merupakan salah satu jenis tanaman yang memiliki trikoma sebagai pelindung daun.
Trikoma merupakan salah satu hasil modifikasi epidermis yang berfungsi sebagai perlindungan tanaman dari kekeringan. Pada ini tidak terlihat adanya pengaruh pada kerapatan trikoma bagian atas dan bawah daun yang terpapar UV-B (Tabel 4). Rasio kerapatan trikoma bagian atas dan bawah juga tidak menunjukkan adanya pengaruh (Tabel 5). Pada penelitian Ekana’ul (2009), trikoma tanaman sambung nyawa yang terpapar UV-C mengalami penurunan dibandingkan dengan tanaman yang terpapar UV-ambient. Pada penelitian ini tidak terlihat adanya perbedaan pada jumlah trikoma tanaman yang terpapar UV-B. Hal tersebut dapat diakibatkan oleh intensitas radiasi UV-B alami yang melebihi intensitas pada perlakuan. Ball (1995) pada penelitiannya menyebutkan bahwa di area ekuator radiasi UV-B mencapai 250 µW/cm2 sedangkan perlakuan yang diberikan sebesar 124 µW/cm2 sehingga tanaman yang diteliti telah teradaptasi dalam dalam kondisi intensitas radiasi UV-B yang lebih tinggi.
Tabel 4. Pengaruh Paparan UV-B Terhadap Trikoma Bagian Atas dan Bawah
Trikoma Bagian Atas
Hari ke- Trikoma Hari ke- Bagian Bawah Perlakuan 6 12 18 24 6 12 18 24 ---- /mm2 ---- ---- /mm2 ----
UV-B 13.49 2.97a 12.46 8,88 12.67b 6.68 14.94 11.74 UV-Ambient 16.09 2.4ab 10.03 9.66 14.9ab 10.11 10.02 11.01 Non-UV 18.54 2,12b 10.08 10.18 18.61a 9.12 11.45 12.31 Ket : Angka yang diikuti huruf yang sama pada kolom yang sama tidak bebreda nyata menurut uji
Duncan pada taraf 10 %
Tabel 5. Pengaruh paparan UV-B Terhadap Rasio Trikoma Bagian Atas dan Bawah Hari ke- Perlakuan 6 12 18 24 ---- /mm2 ---- UV-B 1.08 0.5 0.85 0.75 UV-Ambient 1.06 0.24 0.99 0.87 Non-UV 1.01 0.24 0.89 0.82
Gambar 7. Pengamatan Trikoma Bagian Bawah Pada Hari ke-24 Dengan Perbesaran 100X
Tebal Daun
Pada sejumlah tanaman ditemukan bahwa salah satu bentuk perlindungan tanaman dari efek sinar UV adalah dengan menebalkan daun (Anonim, 2006).
Penelitian menyebutkan bahwa paparan UV-B menyebabkan penurunan tinggi tanaman, bobot segar daun, dan juga luas area daun (Zuk-Golaszewska, 2003). Penelitian yang dilakukan pada tanaman Populus trichocarpa menunjukkan pemberian UV-B mengakibatkan perubahan ketebalan palisade pada parenkim. Ketebalan palisade tanaman yang dipapar UV-B meningkat hingga 17 % dibandingkan dengan tanaman yang tidak dipapar UV-B (Schumaker et al, 1997)
Tabel 6. Pengaruh Paparan UV-B Terhadap Tebal Daun
Hari ke- Perlakuan 6 12 18 24 ---- mm ---- UV-B 0.113 0.1 0.115 0.1 UV-Ambient 0.109 0.127 0.135 0.125 Non-UV 0.109 0.101 0.127 0.105
Pada penelitian ini pemberian perlakuan paparan UV-B tidak berpengaruh nyata pada ketebalan daun. Terlihat adanya penurunan ketebalan daun setelah hari ke-6 setelah perlakuan. Pada hari ke-12 terjadi penurunan 2.7%, pada hari ke-18 terjadi penurunan ketebalan daun 2%, sedangkan pada hari ke-24 terjadi peningkatan 2.5%. Hal tersebut mungkin diakibatkan oleh intensitas paparan UV alami telah mencapai 250 µW/cm2 (Ball, 1995), sehingga perlakuan tidak menunjukkan perbedaan yang nyata.
Kandungan Pigmen Daun
Tanaman pada memiliki berbagai jenis pigmen, antara lain klorofil dan antosianin. Klorofil merupakan senyawa kimia yang terdapat pada tanaman yang berfungsi sebagai aparatus fotosintesa (menyerap dan menggunan energi sinar matahari untuk mensintesa oksigen dan karbohidrat dari CO2 dan air) pada tumbuh-tumbuhan. Klorofil berasal dari kata khloros (hijau kekuningan) dan phullon (daun). Klorofil yang dikenal oleh masyarakat secara umum adalah klorofil a dan klorofil b. Klorofil a memiliki nomor molekul C55H72O5N4Mg, sedangkan klorofil b memiliki nomor molekul C55H70O6N4Mg (Stiles, 1968).
Perlakuan pada penelitian ini tidak menunjukkan pengaruh pada jumlah klorofil a dan b (Tabel 7). Hal yang berbeda ditemukan oleh Gartia et al (2003), menyebutkan pada Cyamopsis tetragonolaba, radiasi UV-B menyebabkan penurunan kandungan klorofil dan karotenoid. Prasad et al (2005) menyebutkan bahwa pada kedelai pemberian UV-B (0.4 W/m2) dan nikel (Ni 0.01, 0.10, dan 1.00 mM) memberikan pengaruh pada pertumbuhan dan penurunan jumlah klorofil. Zhou (2009) menyebutkan bahwa UV-B menyebabkan peningkatan kandungan flavonoid namun menurunkan jumlah klorofil dan tingkat fotosintesis pada mikroalga.
Tabel 7. Pengaruh Paparan UV-B Terhadap Klorofil a dan b
Klorofil a
Hari ke- Klorofil Hari ke- b Perlakuan 6 12 18 24 6 12 18 24
---- /gr daun ---- ---- /gr daun ----
UV-B 0.233 0.381 0.275 0.493 0.121 0.189 0.135 0.241 UV-Ambient 0.307 0.404 0.511 0.408 0.142 0.183 0.251 0.192 Non-UV 0.335 0.321 0.491 0.556 0.163 0.163 0.232 0.289
Jumlah klorofil yang terdapat pada tanaman sambung nyawa yang terpapar UV-B tidak menunjukkan pengaruh (Tabel 8). Hal ini sejalan dengan hasil penelitian yang dilakukan oleh Antonelli (1997). Pada penelitiannya dijelaskan bahwa tanaman yang tumbuh pada kondisi alami menjadi tidak sensitif dengan radiasi UV-B daripada tanaman yang dibudidayakan pada lingkungan buatan. Ball
(1995) menyebutkan bahwa pada kondisi cuaca yang cerah, sinar matahari alami akan meradiasikan UV-B hingga intensitas 250 µW/cm2 di kawasan ekuator, sehingga tanaman pada kawasan ekuator sudah beradaptasi dengan kondisi paparan UV-B tinggi.
Tabel 8. Pengaruh Paparan UV-B Terhadap Klorofil Total
Hari ke- Perlakuan 6 12 18 24 ---- /gr daun ---- UV-B 0.356 0.571 0.410 0.734 UV-Ambient 0.449 0.588 0.761 0.600 Non-UV 0.498 0.484 0.723 0.848
Antosianin merupakan salah satu pigmen pada tanaman yang memberikan warna merah, biru, atau ungu, tergantung derajat keasamannya (Wikipedia, 2009). Antosianin termasuk komponen flavonoid, yaitu turunan polifenol pada tumbuhan yang mempunyai kemampuan antioksidan dan antikanker. Dalam jumlah sedikit saja, senyawa tersebut cukup efektif mencegah produksi lemak jahat (low density lipoprotein) sehingga dapat memperkecil risiko stroke dan serangan jantung (Indrasari, 2006).
Perlakuan tidak menunjukkan pengaruh yang nyata pada kandungan antosianin yang terdeteksi (Tabel 9). Hal tersebut dapat diakibatkan oleh paparan UV-B yang dipancarkan oleh sinar matahari alami pada hari yang cerah mencapai 250 µW/cm2 (Ball, 1995) sehingga tanaman yang diberi perlakuan telah teradaptasi pada kondisi pancaran UV-B tinggi. Kemungkinan lain tanaman memiliki respon perlindungan dari pancaran UV-B yang berbeda, sehingga untuk melindungi DNA dari paparan UV-B tidak dibentuk antosianin, namun senyawa penyerap UV lainnya.
Tabel 9. Pengaruh Paparan UV-B Terhadap Kandungan Antosianin Hari ke- Perlakuan 6 12 18 24 ---- /gram daun ---- UV-B 0.145 0.23 0.16 0.247 UV-Ambient 0.179 0.184 0.262 0.208 Non-UV 0.166 0.175 0.214 0.362 Biosintesis Flavonoid
Flavonoid merupakan senyawa yang terbentuk melalui metanolisme asam amino (protein) di mana asam amino phenylalanine digunakan untuk memproduksi 4-coumaroyl-KoA. Asam amino phenylalanine mengalami deaminasi dengan bantuan enzim phenylalanine ammonia lyase (PAL) menjadi cinnamic acid yang kemudian dengan bantuan enzim C4H dan 4Cl diubah menjadi 4-coumaroly-KoA. Hal ini dapat dikombinasikan dengan malonyl-KoA untuk menghasilkan tulang punggung sejati flavonoid, sekelompok senyawa yang disebut chalcones. Terlihat aktivitas terbentuknya PAL mempengaruhi aktifitas terbentuknya flavonoids. Aktifitas PAL terlihat dari rasio cinnamic acid per crude protein yang terbentuk.
Aktifitas PAL yang terlihat pada penelitian ini tidak menunjukkan peningkatan, meskipun pada Tabel 11 terlihat hari ke-6 dan ke-12 aktivitas PAL tanaman yang terpapar UV-B terlihat lebih tinggi dibandingkan UV-ambient namun secara statistik tidak menunjukkan adanya perbedaan. Hal ini dapat diakibatkan oleh radiasi UV-B yang dipancarkan oleh matahari pada wilayah ekuator di hari yang cerah telah mencapai 250 µW/cm2 (Ball, 1995), tanaman yang telah beradaptasi pada lingkungan alami memiliki sensitifitas yang lebih rendah terhadap UV-B dibandingkan dengan tanaman yang dibudidayakan pada lingkungan buatan (Antonelli, 1997). Hal tersebut diakibatkan tanaman telah teradaptasi pada kondisi paparan UV-B yang tinggi.
Tabel 10. Pengaruh Paparan UV-B Terhadap Kandungan protein Hari ke- Perlakuan 6 12 18 24 ---- mg/g daun ---- UV-B 817.19 1146.73 711.02 684.14 UV-Ambient 1347.66 1461.31 1191.57 428.93 Non-UV 789.3 1395.1 1323.8 714.4
Tabel 11. Pengaruh Paparan UV-B Terhadap Kandungan Cinnamic acid dan Cinnamic acid per crude protein
Perlakuan 6 12 18 24 Cinnamic acid Cinnamic acid /Protein Cinnamic acid Cinnamic acid /Protein Cinnamic acid Cinnamic acid /Protein Cinnamic acid Cinnamic acid /Protein mg/g daun mg CA/ mg Protein/g daun mg/g daun mg CA/ mg Protein/g daun mg/g daun mg CA/ mg Protein/g daun mg/g daun mg CA/ mg Protein/g daun UV-B 40.06 0.144 21.76 0.078 25.13 0.091 15.46 0.056 UV-Ambient 34.56 0.125 61.94 0.152 31.7 0.111 9.87 0.036 Non-UV 51.77 0.187 39.80 0.143 36.16 0.130 14.46 0.052
Tabel 12. Pengaruh Paparan UV-B Terhadap Kandungan Flavonoid Flavonoid Hari Ke- 6 12 18 24 ---- /gram daun ---- UV-B 54.754 10.294 5.132 7.1 UV-Ambient 18.135 7.185 6.357 9.554 Non-UV 31.16 14.732 3.719 8.468
Kandungan flavonoid yang tidak berbeda nyata pada penelitian ini. Kondisi yang berbeda dilaporkan oleh Burchard, et. al (2000), bahwa pemberian UV-B pada Secale cereal L. cv. Krusto memberikan pengaruh pada peningkatan flavonoid seiring dengan peningkatan intensitas UV-B. Tebelberg, et. al. (2004) menjelaskan pemberian UV-B pada tanaman Betula pendula memberikan pengaruh pada peningkatan flavonoid dan quercetin 3-galactose.
Antonelli et al (1997) juga menjelaskan pada tanaman kacang hijau yang dipapar UV-B pada wilayah mediterrania tidak menunjukkan perbedaan kandungan flavonoid antar tanaman yang diberi perlakuan. Hashiba et al (2006) menyebutkan pada tanaman Campanula punctata, akumulasi flavonoid mengalami penurunan dengan peningkatan tingkat radiasi UV-B pada wilayah pantai.
Kandungan flavonoid yang tidak menunjukkan perbedaan nyata dapat disebabkan oleh kondisi alam Indonesia yang berada pada wilayah ekuator. Ball (1995) menjelaskan bahwa pada wilayah ekuator pancaran UV-B dari sinar matahari alami telah mencapai 250 µW/cm2. Tanaman yang berada pada wilayah ekuator telah beradaptasi dengan kondisi intensitas radiasi UV-B yang tinggi. Selain itu tanaman mungkin memiliki mekanisme perlindungan terhadap UV-B yang berbeda sehingga produksi flavonoid tidak mengalami peningkatan.
