Respon Pertumbuhan Genotipe Hotong (Setaria italica (L.) Beauv) terhadap Cekaman Kekeringan dan Isolasi Fragmen FM-ILP098.

Abstract

Kekeringan merupakan salah satu kendala utama pada lahan pertanian di Indonesia dan menjadi faktor pembatas untuk produksi tanaman pangan. Foxtail millet (Setaria italica (L.) Beauv) atau yang dikenal sebagai hotong merupakan tanaman serealia sumber karbohidrat dengan toleransi yang cukup baik pada cekaman kekeringan. Hotong juga memiliki nilai gizi yang tinggi dan potensial dikembangkan sebagai pangan fungsional. Meskipun hotong merupakan salah satu tanaman yang toleran kekeringan, taraf toleransi terhadap cekaman kekeringan bervariasi antara genotipe. Perbandingan respon antara genotipe hotong terhadap cekaman kekeringan dapat mengidentifikasi beberapa karakter penting baik secara morfologi, fisiologi dan molekuler pada kondisi cekaman tersebut. Respon pertumbuhan terhadap cekaman kekeringan dapat diregulasi pada tingkat morfologi, fisiologi, dan molekule. Selain pemahaman terhadap mekanisme morfologi dan fisiologi, efektivitas seleksi pada pemuliaan tanaman dapat ditingkatkan dengan menggunakan penanda molekuler. ILP (Intron Length Polymorphism) merupakan penanda molekuler yang dapat digunakan sebagai seleksi pada program pemuliaan tanaman hotong. Fragmen FM-ILP098 merupakan salah satu penanda ILP yang diduga terkait dengan sifat toleransi terhadap cekaman kekeringan. Oleh karena itu, tujuan dari penelitian ini adalah (1) mengetahui tingkat toleransi tanaman hotong terhadap cekaman kekeringan dan (2) mengisolasi fragmen FM-ILP098 dari beberapa genotipe tersebut. Penelitian ini terdiri atas 2 percobaan. Percobaan 1 terdiri atas 2 sub percobaan, yaitu percobaan 1a terkait penentuan kadar air media, volume penyiraman dan periode kering, dan percobaan 1b terkait identifikasi taraf toleransi genotipe hotong terhadap cekaman kekeringan. Percobaan 2 terkait isolasi fragmen FM-ILP098 terkait respon tanaman hotong terhadap cekaman kekeringan. Percobaan 1 dilakukan di rumah kaca kebun percobaan Cikabayan dan Laboratorium mikroteknik AGH-IPB pada bulan februari hingga September 2015. Percobaan 1a disusun berdasarkan rancangan kelompok lengkap teracak (RKLT) dengan faktor tunggal yaitu periode kering yang terdiri atas 4 taraf perlakuan periode kering, yaitu kontrol (disiram sesuai kapasitas lapang), serta tidak disiram selama 5, 10 dan 15 hari. Komposisi media tanam campuran tanah dan pasir 1:1 (v/v). Hasil percobaan menunjukkan bahwa nilai KAM sebesar 5.9% setelah periode kering selama 15 hari dengan volume penyiraman 2 L menyebabkan cekaman kekeringan pada tanaman hotong namun belum menyebabkan titik layu permanen. Oleh karena itu, periode kering selama 15 hari ditentukan sebagai perlakuan cekaman kekeringan pada percobaan berikutnya. Percobaan 1b disusun berdasarkan rancangan kelompok lengkap teracak (RKLT) dengan 2 faktor yaitu genotipe hotong dan periode kering. Faktor pertama terdiri atas 2 genotipe diduga peka (ICERI-3 dan ICERI-10) dan 2 genotipe diduga toleran (ICERI-7 dan ICERI-9). Faktor kedua merupakan periode 6 kering yaitu kontrol (penyiraman berdasarkan volume hasil percobaan 1a) dan 15 hari periode kering setelah 6 MST yang ditentukan berdasarkan hasil percobaan 1a. Hasil percobaan ini menunjukkan bahwa cekaman kekeringan menyebabkan hambatan pertumbuhan pada semua genotipe, akan tetapi respon tiap genotipe berbeda. Bobot basah tajuk dan akar genotipe ICERI-7 dan ICERI-9 lebih tinggi dibandingkan genotipe ICERI-3 dan ICERI-10 pada hari ke-15 periode kering. Bobot malai utama dan bobot 100 butir biji genotipe ICERI-7 dan ICERI-9 juga lebih tinggi dibandingkan genotipe ICERI-3 dan ICERI-10 pada hari ke-15 periode kering. Hal tersebut menunjukkan bahwa genotipe ICERI-7 dan ICERI-9 dapat mempertahankan pertumbuhan dan hasil lebih baik dibandingkan genotipe ICERI-3 dan ICERI-10. Berdasarkan nilai DSI (Drought Susceptibility Index), genotipe ICERI-9 merupakan genotipe relatif agak toleran, sedangkan genotipe ICERI-3 merupakan genotipe paling peka terhadap cekaman kekeringan. Cekaman kekeringan yang terjadi pada keempat genotipe hotong terjadi pada fase pertumbuhan yang berbeda. Percobaan 1 menunjukkan bahwa tingkat toleransi genotipe ICERI-7 dan ICERI-9 lebih baik dibandingkan ICERI-3 dan ICERI-10 diduga karena cekaman kekeringan pada genotipe ICERI-3 terjadi pada fase vegetatif dan ICERI-10 cekaman kekeringan terjadi antara fase vegetatif dan fase generatif, sedangkan pada genotipe ICERI-7 dan ICERI-9 terjadi pada fase generatif. Percobaan 2 dilakukan pada bulan Agustus 2015 – Maret 2016 di Laboratorium Plant Molecular Biology, Departemen Agronomi dan Hortikultura, IPB dan Laboratory of Environmental Stress Tolerance Mechanisms, The University of Tokyo. Materi genetik yang digunakan adalah empat genotipe hotong (ICERI-3, ICERI-7, ICERI-9 dan ICERI-10). Fragmen berukuran 406 pb telah teramplifikasi dari DNA genom keempat genotipe hotong menggunakan primer spesifik FM-ILP098. Perunutan basa nukleotida menggunakan metode direct sequencing pada keempat fragmen yang teramplifikasi dan analisis kesejajaran menggunakan analisis BLAST menunjukkan bahwa fragmen tersebut merupakan homolog gen CDPK (Calcium Dependent Protein Kinase). Gen CDPK dilaporkan terlibat erat dalam respon tanaman terhadap cekaman kekeringan. Walaupun demikian, pohon filogenetik yang dibangun berdasarkan sekuen fragmen FM-ILP098 tidak dapat memisahkan keempat genotipe hotong ke dalam kategori toleran dan peka.