RINGKASAN
HASIL PENELITIAN FUNDAMENTAL
Penggalian potensi allelopati padi (
Oryza sativa
L.)
dalam upaya meningkatkan daya saingnya terhadap
gulma
Echinochloa cruss-galli
(L.) Beauv.
Oleh:
Dr. Ir. Irawati Chaniago, MRurSc**
Dr. sc.agr. Ir. Jamsari, MP
Dibiayai Proyek Penelitian Fundamental Dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Penelitian
Nomor: 005/SP2H/PP/DP2M/III/2008 Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi
Departemen Pendidikan Nasional
FAKULTAS PERTANIAN
LEMBAR IDENTITAS DAN PENGESAHAN RINGKASAN HASIL PENELITIAN FUNDAMENTAL TAHUN 2008
1. Judul Penelitian : Penggalian potensi allelopati padi (Oryza sativa L.) dalam upaya meningkatkan daya saingnya terhadap gulma
Echinochloa cruss-galli (L.) Beauv. 2. Peneliti Utama
a. Nama lengkap : Dr. Ir. Irawati Chaniago, MRurSc b. Jenis kelamin : Perempuan
c. NIP : 131 847 360 d. Pangkat /Golongan : Pembina / IV/a e. Jabatan struktural :
-f. Jabatan fungsional : Lektor Kepala
g. Fakultas/Jurusan : Pertanian/Budidaya Pertanian h. Pusat Penelitian : Universitas Andalas
i. Alamat : Fakultas Pertanian, Universitas Andalas, Kampus Limau Manih, Padang 25163
j. Telpon/Faks : (0751) 72776 / (0751) 72702 k. Alamat rumah : Jl. Perjuangan III/5
Belanti Permai, Padang 25137 l. Telpon : (0751) 40505
m. e-mail : ichaniago@faperta.unand.ac.id
3. Anggota Peneliti : a. Dr. sc. agr. Ir. Jamsari, MP (anggota) b. Ade Noverta, SP (teknisi/pembantu peneliti)
4. Lokasi Penelitian : Rumah Kawat, Lab Fisiologi Tumbuhan, dan Lab Bioteknologi Tanaman & Genetika Molekuler, Fakultas Pertanian Universitas Andalas Padang
5. Masa Penelitian : 10 (sepuluh) bulan
6. Biaya yang diperlukan ; Rp.
37.000.000,-(tiga puluh tujuh juta rupiah)
Mengetahui: Padang, 12 Desember 2008 Dekan Fakultas Pertanian Ketua Tim Peneliti,
Universitas Andalas Padang
Prof. Ir. Ardi, MSc Dr. Ir. Irawati Chaniago, MRurSc NIP. 130 816 270 NIP. 131 847 360
Menyetujui,
Ketua Lembaga Penelitian
Penggalian potensi allelopati padi (Oryza sativa L.) dalam upaya meningkatkan daya saingnya terhadap gulma Echinochloa cruss-galli (L.) Beauv.
Irawati Chaniago dan Jamsari
Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Andalas Padang
RINGKASAN
Echinochloa cruss-galli (L.) Beauv. adalah gulma utama dan paling merugikan pada pertanaman padi dan pengendaliannya, seperti juga pada pertanaman lainnya, biasanya dilakukan dengan aplikasi herbisida yang merupakan salah satu penentu keberhasilan dalam sistem pertanian. Akan tetapi, aplikasi herbisida ini telah menyebabkan meningkatnya resistensi gulma terhadap herbisida (Foes et al., 1998; Tranel et al., 2004) dan efek residu pada lahan pertanian.
Kondisi demikian telah menyebabkan terjadinya peningkatan kesadaran manusia akan bahaya herbisida terhadap lingkungan. Herbisida telah menyebabkan terjadinya gangguan keseimbangan pada flora dan fauna yang hidup di sekitar areal pertanian tersebut (Cooke and Burn, 1995). Oleh karena itu ketergantungan pada aplikasi herbisida tidak dianjurkan dalam praktek pertanian yang berkelanjutan dan ramah lingkungan.
Pencarian herbisida alternatif untuk mengendalikan gulma telah mulai dilaksanakan walaupun belum banyak dipublikasikan. Beberapa publikasi yang ada baru merupakan penelitian awal yang membandingkan aktivitas senyawa metabolit sekunder yang dihasilkan tumbuhan tertentu dengan aktivitas beberapa herbisida komersial. Sebagai contoh, Reigosa et al. (2001) menguji aktivitas senyawa ρ– hydroxybenzoic dan ferulic acids dan senyawa BOA [2(3H)-benzoxazolinone)] dan membandingkannya dengan aktivitas herbisida linuron dan fluometuron. Mereka mendapatkan bahwa senyawa metabolit sekunder yang diuji telah menyebabkan terjadinya kebocoran anion dan kation pada sel-sel akar lettuce. Senyawa sorgoleone terbukti mampu menghambat elektron transpor pada fotosintesis, sama dengan aktivitas herbisida diuron (Gonzalez et al., 1997), dan senyawa podophyllotoxin yang berasal dari daun mayapple (Podophyllum peltatum L.) mampu menghambat pembelahan sel seperti aktivitas herbisida terbutol, sindone-B dan herbisida carbamat (Lehnen Jr et al., 1990; Lehnen Jr dan Vaughn, 1992; Oliva et al., 2002).
sebagai sumber allelokimia adalah akar dan daun (Rice, 1984). Eksudat akar berperan aktif dalam pengaturan sismbiosis dan proteksi tumbuhan terhadap mikroorganisme (Neumann and Martinoia, 2002; Bais et al., 2004).
Peneliti di Korea Selatan telah mulai mencoba pencarian genotipe padi yang mampu menekan pertumbuhan gulma Echinochloa cruss-galli. Mereka menguji 100 genotipe padi di Korea Selatan dan mendapatkan bahwa sekam padi lebih berpotensi menekan pertumbuhan gulma dibandingkan bagian tunas tanaman padi. Jerami padi juga terbukti menghambat pertumbuhan gulma E. cruss-galli (Ahn dan Chung, 2000; Chung et al., 2003). Akan tetapi, penelitian tentang eksplorasi dan pengujian genotipe padi yang berpotensi menghambat pertumbuhan gulma E. cruss-galli di Indonesia belum pernah dipublikasikan.
Senyawa allelokimia dapat dijadikan sebagai solusi alternatif dalam pegendalian gulma pada pertanaman padi karena potensinya dalam meningkatkan daya saing tanaman padi terhadap gulma tertentu. Dalam jangka panjang, tujuan ini bisa dicapai melalui rekayasa genetik sehingga tanaman padi yang berdaya saing tinggi terhadap gulma dapat diciptakan. Selain itu allelokimia juga punya potensi untuk dikembangkan sebagai herbisida alami (bio-herbisida). Beberapa allelokimia seperti artimisinin (Lydon et al., 1997), phenolic dan hydroxamic acids (Reigosa et al., 2001) dan allelokimia yang berasal dari mulsa tanaman rye (Nagabhushana et al., 2001) telah terbukti bisa dikembangkan sebagai bio-herbisida yang ramah lingkungan.
Genotipe tertentu tanaman padi memiliki potensi untuk dimanfaatkan dalam mengurangi ketergantungan pada herbisida sintetik dalam mengendalikan gulma seperti yang tersebut diatas. Allelopati pada tanaman padi sebenarnya adalah potensi yang diturunkan secara genetik (Dilday et al., 1998); oleh karena itu, menyisipkan sifat khusus ini pada padi yang berpotensi hasil tinggi melalui program pemuliaan tanaman merupakan suatu keniscayaan. Hal ini akan meningkatkan kapasitas alami padi untuk bersaing dengan gulma pada ekosistem alami padi (Olofsdotter, 1998).
Pencarian genotipe dengan kemampuan penekanan atau penghambatan pertumbuhan gulma E. cruss-galli sangat penting artinya dalam upaya perakitan dan pelestarian plasma nutfah dengan keunggulan genetik. Sumber gen pembawa sifat toleransi dan ketahanan terhadap gulma tersebut perlu diidentifikasi melalui kegiatan karakterisasi molekuler.
cruss-galli yang merupakan gulma utama pada pertanaman padi. Penelitian ini bertujuan untuk mencari dan mengkarakterisasi DNA genotipe padi yang berpotensi allelopati terhadap gulma E. cruss-galli.
Penelitian dilaksanakan selama dua tahun dan tahun pertama terdiri dari 3 tahapan percobaan. Tahap pertama adalah pencarian genotipe padi yang berpotensi allelopati melalui uji hayati (bioassay) dengan modifikasi metode relay seeding technique. Benih padi dan gulma dikecambahkan dan ditumbuhkan dalam Petri dish selama 14 hari sebelum pengamatan. Pada tahap ini telah diuji 100 genotipe padi, diperoleh dari koleksi plasmanutfah padi Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi & Sumberdaya Genetik Pertanian (Balitbiogen) Bogor. Genotipe padi yang berpotensi allelopati, dengan kriteria mampu menekan pertumbuhan gulma ≥50%, dijadikan obyek uji pada percobaan tahap kedua. Percobaan pada tahap kedua merupakan pengujian lanjutan bagi padi dengan potensi allelopati terhadap gulma E. cruss-galli. Pengujian dilakukan dengan mengekstraksi dan menganalisis aktivitas enzim peroksidase, mengikuti metode Dodd (1996) dan Ng et al. (2003), pada gulma yang ditumbuhkan bersamaan dengan padi. Tahap ketiga dari penelitian ini adalah isolasi DNA genotipe padi yang paling berpotensi (toleran) dan paling tidak berpotensi (peka) terhadap gulma uji. Percobaan tahun kedua bertujuan untuk mengkarakterisasi DNA yang diduga mengendalikan sifat allelopati padi terhadap gulma uji. Pada tahap ini dilakukan juga pemilihan primer yang sesuai dilanjutkan dengan polymorphisme DNA oleh primer yang sesuai dengan mesin PCR. Padi yang paling berpotensi allelopati (disebut ‘resisten’) dan yang paling tidak berpotensi allelopati (disebut ‘peka’), serta gulma E. cruss-galli dianalisis dan karakterisasi DNA nya.
Hasil percobaan menunjukkan bahwa dari 100 genotipe padi yang diuji, terdapat dua genotipe padi yang paling berpotensi allelopati terhadap gulma E. cruss-galli yaitu Cempo lutut dan Badik/Gadih kabalai; sedangkan Pulu palappa dan Harapan merupakan genotipe yang paling tidak berpotensi allelopati. Pengujian aktivitas enzim peroksidase menunjukkan bahwa tidak ditemukan perbedaan respon terhadap genotipe padi yang berbeda. Penelitian ini juga mendapatkan dua dari 45 primer yang diuji menunjukkan fragmen DNA >5. Primer tersebut adalah OPY 20 dan OPK 15. Selanjutnya isolasi dan karakterisasi DNA menunjukkan bahwa terdapat perbedaan pola distribusi DNA diantara genotipe padi yang diuji.
Echinocloa cruss-galli dengan posisi yang sama. Dengan adanya fragmen DNA yang sama posisinya pada gulma diasumsikan bahwa gulma dan padi memiliki kekerabatan. Dengan adanya kesamaan fragmen antara padi dengan gulma diduga fragmen tersebut mengandung gen pengendali allelopati karena gulma E. cruss-galli juga bersifat allelopati terhadap padi. Penelitian ini telah membuka jalan bagi pencarian genotipe padi dengan otensi allelopati terhadap gulma. Dalam jangka panjang diharapkan akan dapat ditemukan gen pengendali allelopati pada padi sehingga dapat menjadi bahan perakitan padi dengan hasil tinggi namun tahan terhadap gulma Echinocloa cruss-galli.
______________________
