Morfo-Fisiologi dan Profil Metabolomik Padi Transgenik Silenced-B11 dan Mutan Sensitif Aluminium pada Kondisi Kekeringan

Abstract

Cekaman kekeringan menjadi salah satu faktor pembatas utama yang berpengaruh terhadap penurunan produktivitas tanaman padi di lahan kering masam. Tantangan yang dihadapi dalam pemanfaatan lahan kering masam adalah kelarutan Aluminium (Al) yang tinggi dan ketersediaan air yang rendah. Salah satu upaya yang dapat dilakukan untuk mengatasi permasalahan tersebut di antaranya adalah pemanfaatan genotipe tanaman toleran asam dan kekeringan. Tanaman padi var. Hawara Bunar diketahui mampu beradaptasi pada kondisi Al tinggi dan kekeringan karena memiliki gen B11 yang berperan dalam toleransi terhadap Al, tetapi gen yang berperan dalam toleransi terhadap kekeringan belum teridentifikasi. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan membuktikan peranan gen B11 dalam toleransi tanaman padi var. Hawara Bunar terhadap cekaman kekeringan. Tanaman yang digunakan dalam penelitian ini adalah tiga genotipe padi var. Hawara Bunar yaitu Hawara Bunar tipe liar (HB), transgenik Silenced-B11 (T87) dan mutan sensitif Al (M8). Penelitian dilakukan menggunakan Rancangan Acak Kelompok Faktorial dengan faktor pertama terdiri dari tiga genotipe padi, yaitu HB, T87, dan M8, sedangkan faktor kedua adalah perlakuan cekaman dan tanpa cekaman kekeringan. Perlakuan diberikan pada fase reproduktif (booting) dengan cara menghentikan pemberian air selama 9 hari. Peubah yang diamati meliputi respon morfo-fisiologi yaitu jumlah daun, luas daun (cm2 ), bobot kering akar dan tajuk (g), kadar air relatif daun (KAR) (%), kadar air relatif media (KAM) (%), embolisme (%), kandungan prolin dan klorofil total daun (μmol.g-1 ), serta profil senyawa metabolit yang digunakan sebagai penciri. Hasil penelitian menunjukkan bahwa cekaman kekeringan berpengaruh signifikan terhadap karakter morfo-fisiologi dan profil metabolomik tanaman padi yang diuji. Peubah morfo-fisiologi pada genotipe M8 mengalami penurunan signifikan antara lain jumlah daun, luas area daun, bobot kering akar dan tajuk tanaman, nilai KAR, dan klorofil total daun pada saat mendapat cekaman kekeringan. Sebaliknya, genotype M8 mengalami kenaikan paling signifikan dibandingkan genotipe lain yang diuji untuk persentase embolisme daun dan kandungan prolin daun pada saat mendapat cekaman kekeringan. Perlakukan kekeringan menurunkan hasil tanaman padi, jumlah anakan produktif, panjang malai, jumlah gabah/malai, jumlah gabah isi/malai, jumlah gabah isi total, dan bobot 1000 butir gabah. Hasil analisis metabolomik daun menggunakan GC-MS setelah cekaman kekeringan menunjukkan perbedaan profil metabolit ketiga genotipe tanaman. Analisis kluster menunjukkan bahwa HB berada pada kluster berbeda, sedangkan M8 dan T87 membentuk kluster yang sama. Profil metabolit yang berbeda pada tiga genotipe tanaman yang diuji menunjukkan adanya perbedaan genetik dan tingkat toleransi terhadap cekaman kekeringan. Perbedaan tersebut menunjukkan adanya peranan beberapa gen yang tidak terekspresi pada tanaman mutan dan gen B11 pada tanaman transgenik saat mendapat cekaman kekeringan.Berdasarkan hasil analisis morfo-fisiologi, profil metabolomik serta analisis korelasi keduanya, diketahui beberapa karakter morfo-fisiologi yang menjadi ciri tanaman pada toleran kekeringan antara lain jumlah daun, bobot kering akar, bobot kering tajuk, embolisme, kandungan klorofil, jumlah anakan produktif, panjang malai dan jumlah gabah/ malai, sedangkan metabolit yang dapat digunakan sebagai penanda tanaman toleran kekeringan antara lain dimethylaminoethyl acrylate, 4- Oxatricyclo [20.8.0.0(7,16)] Triaconta-1 (20), 7(16)-Diene, dan 5- (Hydroxymethyl) -2-Furancarboxaldehyde.