TINJAUAN PUSTAKA
Botani Tanaman
Klasifikasi tanaman kedelai adalah sebagai berikut : Kingdom : Plantae, Divisio : Spermatophyta, Sub Divisio : Angiospermae, Class : Dicotyledonae, Ordo :
Leguminales, Famili : Leguminoseae, Genus: Glycine, Species : Glycine max L. Merill. (Stennis, 2005).
Kedelai memiliki akar tunggang bercabang dan berserat yang baik. Sistem akar lateral cukup luas, mencapai 45 cm dalam 4-5 minggu. Kondisi tanah yang kering akar dapat tumbuh lebih dalam untuk menyerap air dan unsur hara. Tanaman kedelai juga memiliki hubungan simbiosis dengan bakteri pengikat nitogen pada akar kedelai yaitu Bradyrhizobium spp. (Belfield, et al., 2011)
Kedelai adalah tanaman setahun yang tumbuh tegak (70-150 cm), menyemak, berbulu halus (pubescens), dengan sistem perakaran luas. Tipe pertumbuhan batang dapat dibedakan menjadi terbatas (determinate), tidak terbatas (indeterminate), dan setengah terbatas (semi-indeterminate). Daun tanaman kedelai merupakan daun majemuk trifolia yaitu berdaun tiga (Rubatzky dan Yamaguchi, 1998; Andrianto dan Indarto, 2004).
hijau transparan (tembus cahaya). Ada pula biji yang berwarna gelap kecoklat-coklatan sampai hitam atau berbintik-bintik (Rubatzky dan Yamaguchi, 1998; Andrianto dan Indarto, 2004).
Syarat Tumbuh Iklim
Suhu optimal untuk pertumbuhan kedelai adalah 20- 30°C. Optimal suhu tanah untuk perkecambahan dan awal pertumbuhan bibit adalah 25- 30°C. Pada suhu yang lebih tinggi dari 30°C, fotorespirasi cenderung mengurangi hasil fotosintesis. Tanaman ini pada umumnya dapat beradaptasi terhadap berbagai jenis tanah dan menyukai tanah yang bertekstur ringan hingga sedang, dan berdrainase baik. Tanaman ini peka terhadap kondisi salin (Belfield, et al., 2011;Rubatzky dan Yamaguchi, 1998).
Suhu, panjang hari dan varietas dapat menjadi penting dalam menentukan awal berbunga dan perkembangan tahap reproduksi selanjutnya. Suhu rendah menghambat dan suhu tinggi meningkatkan reproduksi. Hari yang panjang (malam pendek)
menghambat dan hari pendek mempercepat awal tahap reproduksi (Ashlock and Purcell, 2010).
Tanah
Kedelai dapat tumbuh baik pada berbagai jenis tanah asal drainase dan aerase tanah cukup baik. Tanah-tanah yang cocok yaitu alluvial, regosol, grumosol, latosol dan andosol. Pada tanah-tanah podsolik merah kuning dan tanah yang mengandung banyak pasir kwarsa, pertumbuhan kedelai kurang bagus. Kecuali kalau diberi
Kedelai termasuk tanaman yang mampu beradaptasi terhadap berbagai agroklimat, menghendaki tanah yang cukup gembur, tekstur lempung berpasir dan liat. Toleransi pH yang baik sebagai syarat tumbuh yaitu antara 5,8-7 namun pada tanah dengan pH 4,5 pun kedelai masih dapat tumbuh baik (Sumarno dan Manshuri, 2007; Prihatman, 2000).
Pengaruh Salinitas terhadap Tanaman
Lahan salin adalah lahan pasang surut yang secara temporer atau permanen memiliki salinitas tinggi, dengan nilai ESP (Exchangeable Sodium Percentage) < 15%atau nilai EC (Electrical Conductivity) > 4 dS/m. Terdapat dua macam bentuk salinitas tanah, yaitu salinitas primer dan sekunder. Salinitas primer terbentuk akibat akumulasi garam terlarut dalam tanah atau air tanah melalui proses alami yang berlangsung dalam jangka waktu lama. Salinitas sekunder terbentuk akibat aktivitas manusia yang mengubah keseimbangan tata air tanah, antara air yang digunakan (air irigasi atau air hujan) dengan air yang digunakan oleh tanaman dan penguapan. Penyebab utama salinitas sekunder adalah pembukaan lahan dan penggantian vegetasi tahunan dengan tanaman semusim, pengairan menggunakan air berkadar garam tinggi atau keterbatasan air irigasi (El-Hendawy, 2004).
Penurunan produksi pertanian pada tanah salin yang sangat besar dipengaruhi oleh gangguan pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Pengaruh salinitas secara langsung terhadap pertumbuhan tanaman meliputi :
− Pengurangan potensial osmotik pada larutan tanah yang akan mengurangi jumlah
air yang tersedia bagi tanaman yang menyebabkan kering fisiologis, untuk mengatasi masalah ini tanaman harus menjaga potensial osmotik internal untuk mencegah air keluar dari akar ke tanah di sekitar tanaman.
− Toksisitas akibat berlimpahknya ion Na+ dan Cl- di dalam sel, pengaruh
keracunan meliputi terganggunya struktur enzim dan makromolekul lain, kerusakan organel sel dan membran plasma, gangguan fotosintesis, respirasi dan sintesis protein.
− Ketidakseimbangan hara pada tanaman menyebabkan terganggunya penyerapan
dan atau transport hara ke tajuk menyebabkan defisiensi hara. (Evelin et al., 2009).
Tingginya konsentrasi garam menyebabkan gangguan pada seluruh siklus hidup kedelai. Tingkat toleransi kedelai pada berbagai varietas kedelai bervariasi menurut tingkat pertumbuhan. Perkecambahan biji kedelai akan terhambat pada konsentrasi garam rendah. Konsentrasi garam yang lebih tinggi secara nyata akan menurunkan persentase perkecambahan. Pengaruh garam pada tahap awal dan penurunan persentase perkecambahan lebih menonjol pada varietas yang sensitif dibandingkan varietas toleran. Sifat-sifat agronomi kedelai sangat dipengaruhi oleh salinitas yang tinggi, diantaranya :
2. Penurunan kualitas biji
3. Penurunan kandungan protein biji
4. Menurunkan kandungan minyak pada biji kedelai 5. Nodulasi kedelai
6. Mengurangi efisiensi fiksasi nitrogen 7. Menurunkan jumlah dan bobot bintil akar (Phang et al., 2008).
Cekaman Oksidatif
Reactive Oxygen Species (ROS) merupakan radikal bebas yang sangat
berbahaya bagi makhluk hidup. Pada tanaman ROS terbentuk dalam sel melalui beberapa cara yaitu : 1) Produksi fotokimia di atmosfer akibat pencemaran udara, 2) Penyumbangan elektron langsung ke oksigen ketika terjadi fotosintesis terutama pada kondisi cahaya yang tinggi dan konsentrasi CO2 pada kloroplas yang rendah, 3) Respon terhadap kondisi cekaman seperti kekeringan, suhu tinggi, salinitas, ozon dan serangan mikroba (Pritchard et al. 2000).
Gambar 1. Mekanisme pembentukan molekul ROS pada tanaman (Sairam and Tyagi, 2004)
Terbentuknya H2O2 di kloroplas terjadi karena terhambatnya proses fotosintesis menyebabkan tanaman kelebihan energi elektron yang ditangkap oleh pusat reaksi tidak dapat dilepas atau dipantulkan secara aman sehingga merusak perangkat Fotosistem II pada kloroplas dan membran lipid (Kader, 2001).
Sistem antioksidan di dalam sel tumbuhan menyediakan perlindungan melawan pengaruh racun dari oksigen spesies yang aktif. Komponen penting dari sistem pelindungan itu adalah pertahanan secara enzimatis, seperti SOD dan katalase yang dapat menghindari O2 - dan H2O2 selain metabolit seperti askorbat, glutation dan tokoperol yang berfungsi untuk mengatur tingkat keaktifan oksigen pada jaringan tanaman (Bosch and Alegre, 2002).
Enzim Peroksidase
peroksida dan selanjutnya terurai menjadi senyawa produk oksidasi sekunder yang toksik (Dumet and Benson, 2000).
Gambar 2. Beberapa enzim antioksidan yang diproduksi tanaman untuk menghindari dampak ROS (Pessarakli, 2011)
Molekul-molekul toksik tersebut dibatasi jumlahnya di dalam sel oleh sejumlah enzim. Superoksida dipecahkan oleh SOD dimana dalam proses tersebut dihasilkan hidrogen peroksida (H2O2) yang kemudian diuraikan oleh peroksidase. Peroksidase memecahkan H2O2 menjadi air ketika mengoksidasi sejumlah substrat. Dengan demikian peroksidase adalah enzim golongan oksidoreduktase yang menggunakan H2O2 sebagai akseptor elektron untuk mengkatalis berbagai reaksi oksidatif. Peroksidase tanaman tersebar dalam jaringan tanaman dan terutama ditemukan pada peroksisom. Enzim peroksidase berkaitan erat dengan sejumlah proses fisiologi yang meliputi lignifikasi penyembuhan luka, oksidasi fenol, dan pertahanan terhadap patogen (Quiambao and Rojah, 2000).
Enzim Superoksida Dismutase
paling banyak dan ditemukan di sitosol, peroksisom, kloroplas dan apoplas. Fe-SOD banyak terdapat di plastida, Mn-SOD terdapat di matriks mitokondria dan peroksisom (Pessarakli, 2011).
Pada tanaman tahunan diketahui terdapat 3 bentuk SOD. Ketiga bentuk SOD ini berbeda dalam ko-faktor logam dan letaknya pada sub seluler. SOD yang terletak pada sitosol dan kloroplas yaitu CuZn- SOD, pada mitokondria yaitu Mn-SOD dan pada kloroplas yaitu Fe-SOD (Aroca et al., 2001).
Antioksidan Asam askorbat
Asam askorbat atau vitamin C merupakan salah satu bentuk antioksidan yang secara alami terdapat pada tumbuhan. Askorbat merupakan senyawa metabolit utama pada tumbuhan yang memiliki fungsi sebagai antioksidan, yang melindungi tanaman dari kerusakan oksidatif yang dihasilkan dari metabolisme aerobik, fotosintesis dan berbagai polutan (Smirnoff, 1996).
Aktivitas antioksidan asam askorbat dikaitkan dengan ketahanan tanaman terhadap stres oksidatif. Kemudian tingkat endogen asam askorbat menjadi sangat penting dalam regulasi perkembangan penuaan. Dapat disimpulkan bahwa tanaman yang disemprotkan asam askorbat dapat menunda penuaan daun dengan sistem peroksida atau fenolik atau askorbat yang terlibat dalam pengurangan ROS yang dihasilkan selama penuaan daun (Farouk, 2011).
mengatasi dampak buruk dari stres garam dikaitkan dengan stabilisasi dan perlindungan terhadap pigmen fotosintetik dan organ fotosintesis dari kerusakan oksidatif (Khan et al., 2006 ).
Asam salisilat
Asam salisilat (SA) merupakan hormon tanaman yang umum menghasilkan senyawa fenolik dan hormon tanaman endogen potensial yang memainkan peran penting dalam pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Peran SA secara intensif dipelajari dalam respon tanaman terhadap cekaman biotik. Beberapa tahun terakhir keterlibatan SA dalam penanggulangan cekaman abiotik telah banyak diteliti (El Tayeb, 2005; Ahmad et al. 2011). Namun peran yang sebenarnya dari SA pada cekaman abiotik tetap belum terpecahkan. Beberapa metode aplikasi (merendam benih sebelum tanam, menambah solusi hidroponik, irigasi, atau penyemprotan dengan larutan SA) telah dilakukan untuk melindungi berbagai spesies tanaman terhadap stres abiotik dengan menginduksi berbagai proses yang terlibat dalam mekanisme toleransi stres (Horvath et al. 2007).
α- Tokoferol
Tokoferol dikenal sebagai vitamin E. Golongan senyawa ini mempunyai peranan penting terutama dikaitkan dengan sifatnya sebagai antioksidan (Winarno, 1992). Dalam proses melumpuhkan radikal bebas, tokoferol menjadi pelopor, diikuti oleh asam askorbat (Kumalaningsih, 2006).
Tokoferol biasanya terdapat dalam bentuk α-tokoferol, γ-tokoferol, dan sejumlah kecil δ-tokoferol (Burry et al., 2003). α-Tokoferol menunjukkan aktivitas
