Respons Fisiologi dan Produksi Tomat "Mikrotom" terhadap Suhu Tinggi dan Cahaya Buatan dengan Light Emitting Diode

Abstract

Tomat adalah produk hortikultura semusim yang populer. Tomat merupakan komoditas sayuran buah dari keluarga Solanaceae yang banyak diproduksi dan dikonsumsi di seluruh dunia, tomat kaya akan mineral, vitamin, asam amino esensial, gula dan serat. Mikrotom (Solanum lycopersicum cv. Micro-Tom) adalah tanaman model berukuran kecil dengan siklus hidup yang pendek dan buah yang kecil. Perubahan iklim global mengakibatkan peningkatan suhu, sehingga diperlukan percobaan budidaya di kondisi suhu tinggi. Penggunaan cahaya buatan dalam teknik budidaya diketahui dapat memperpendek siklus tanaman dan mempercepat fase juvenil. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari respons pertumbuhan, fisiologi, dan produksi tomat Mikrotom dan beberapa varietas lainnya terhadap perlakuan suhu tinggi dan pencahayaan buatan dengan LED. Penelitian ini dilakukan di Kebun Percobaan Leuwikopo IPB Bogor, dari Maret hingga November 2023. Rancangan acak kelompok lengkap (RAKL) digunakan pada perobaan suhu tinggi dan rancangan acak lengkap (RAL) pada percobaan LED. Identifikasi full length transcript menghasilkan data raw reads dan clean reads yang merepresentasikan kualitas dan kuantitas dari RNA-sequencing, selain itu diperoleh diagram venn kelompok gen hasil dari pemetaan clean reads terhadap referensi genom tomat dan diperoleh juga data kelimpahan gen hasil dari analisis kluster menggunakan heatmap. Hasil penelitian pada percobaan suhu tinggi menunjukkan bahwa perlakuan suhu normal (NT) masih lebih unggul dibandingkan suhu tinggi (HT) dalam hal parameter pertumbuhan seperti tinggi tanaman, jumlah daun, dan jumlah bunga, parameter fisiologis seperti kandungan klorofil dan kandungan glukosa-fruktosa, serta komponen produksi seperti jumlah buah. Respons yang berbeda-beda dapat dilihat dari 4 varietas tomat yang digunakan yaitu Bareto F1, Gustavi F1, Tymoti F1 dan Mikrotom, varietas Bareto secara umum lebih unggul dibandingkan varietas lainnya. Respons tomat Mikrotom terhadap cahaya buatan menggunakan LED Ungu dan LED Putih tidak menunjukkan perbedaan signifikan dalam parameter pertumbuhan dan produksi, perbedaan signifikan diamati pada genotipe tomat yang digunakan, yaitu WildType dan iaa9-3. Pada parameter fisiologi seperti klorofil dan glukosa-fruktosa, tidak ada perbedaan signifikan dalam perlakuan LED atau genotipe tomat mikrotom. Dalam hal parameter kualitas buah, nilai PTT (brix) – TAT (acidity), glukosa-fruktosa, dan asam malat juga tidak menunjukkan perbedaan signifikan. Penggunaan kombinasi LED polikromatrik dan monokromatik dapat memberikan respons yang beragam. Analisis LC-MS/MS pada daun LED Ungu menghasilkan profil metabolit sekunder yang didominaasi dari kelompok senyawa asam lemak.

Tomatoes are a popular seasonal horticultural product. As a fruit vegetable commodity from the Solanaceae family, tomatoes are widely produced and consumed worldwide, rich in minerals, vitamins, essential amino acids, sugars, and fiber. Micro-Tom (Solanum lycopersicum cv. Micro-Tom) is a small-sized model plant with a short life cycle and small fruits. Global climate change has resulted in increased temperatures, necessitating cultivation experiments under high-temperature conditions. The use of artificial light in cultivation techniques is known to shorten the plant cycle and accelerate the juvenile phase. This research aimed to study the growth, physiological, and production responses of Micro-Tom tomatoes and several other varieties to high-temperature treatment and artificial LED lighting. The study was conducted at the Leuwikopo Experimental Field of IPB Bogor from March to November 2023. A complete randomized block design (CRBD) was used for the high-temperature experiment, and a completely randomized design (CRD) was used for the LED experiment. The identification of full-length transcripts yielded raw reads and clean reads data that represent the quality and quantity of RNA sequencing. Additionally, a Venn diagram of gene groups was obtained from the mapping of clean reads to the tomato genome reference. Gene abundance data from cluster analysis using heatmaps was also obtained. The results of the high-temperature experiment showed that normal temperature (NT) treatment was still superior to high temperature (HT) in terms of growth parameters such as plant height, number of leaves, and number of flowers, physiological parameters such as chlorophyll content and glucose-fructose content, and production components such as the number of fruits. Different responses were observed among the four tomato varieties used: Bareto F1, Gustavi F1, Tymoti F1, and Micro-Tom, with the Bareto variety generally being superior to the others. The response of Micro-Tom tomatoes to artificial lighting using Purple and White LEDs did not show significant differences in growth and production parameters. Significant differences were observed in the type of tomato used, namely WildType and iaa9-3. For physiological parameters such as chlorophyll and glucose-fructose, there were no significant differences in LED treatment or Micro-Tom type. In terms of fruit quality parameters, values for TSS (brix) – TTA (acidity), glucose-fructose, and malic acid also showed no significant differences. The use of a combination of polychromatic and monochromatic LEDs can provide varied responses. LC-MS/MS analysis of Purple LED leaves resulted in a profile dominated by secondary metabolites from the fatty acids compound group.