KARAKTERISASI RESPONS MORFOLOGI GENOTIPE MUTAN PUTATIF UBI KAYU PADA MEDIA HIDROPONIK pH RENDAH YANG BERCEKAMAN ALUMINIUM

Abstract

Ubi kayu (Manihot esculenta Crantz.) merupakan salah satu komoditi tanaman setahun yang banyak dihasilkan di Indonesia untuk memenuhi kebutuhan pangan maupun industri. Total produksi ubi kayu di Indonesia pada tahun 2023 mencapai 17,2 juta ton, sementara itu pada tahun 2013 mencapai 23,9 juta ton. Terjadi penurunan produksi ubi kayu nasional secara signifikan selama satu dekade terakhir. Upaya peningkatan produksi ubi kayu nasional dapat dilakukan melalui ekstensifikasi dan pengembangan varietas unggul ubi kayu. Pengembangan varietas unggul ubi kayu tidak hanya terbatas pada perakitan ubi kayu berdaya hasil tinggi dan kandungan pati tinggi, melainkan juga yang toleran terhadap cekaman tanah masam guna mendukung program ekstensifikasi. Penapisan genotipe mutan putatif ubi kayu pada media hidroponik yang mengandung Al merupakan salah satu upaya menyeleksi mutan putatif yang memberikan respon positif terhadap Al. Stek dari lima genotipe mutan putatif (G1D1-532, G6-1-15-4-3, G6-2-15-1-1, G6-2-15-3-3, dan G6-2-15-5-3) dan satu varietas komersil ”Mentega” ditanam pada media hidroponik yang diberi perlakuan Al (P1: AB Mix pH 5,5 tanpa AlCl3, P2: AB Mix pH 4 tanpa AlCl3, dan P3: AB Mix pH 4 + 3 mM AlCl3). Hasil menunjukkan bahwa aluminium mempengaruhi morfologi ubi kayu, namun belum memberikan efek toksik. Konsentrasi 3 mM AlCl3 teridentifikasi menginduksi pertumbuhan vegetatif maupun akar ubi kayu. Sebaliknya, 3 mM AlCl3 juga meningkatkan gejala klorosis daun ubi kayu. Berdasarkan analisis multi-trait genotype-ideotype distance index (MGIDI), diperoleh dua kandidat mutan putatif yang memberikan respon positif terhadap keberadaan aluminium yaitu ”G6-2-15-5-3 dan G6-2-15-3-3”, serta satu mutan putatif yang menunjukkan respon negatif yaitu ”G6-2-15-1-1”. Pengembangan varietas ubi kayu baru yang adaptif terhadap tanah masam bertumpu pada toleransi Al, mengingat faktor pembatas utama pada tanah masam adalah cekaman Al. Percobaan kedua dilakukan untuk memvalidasi genotipe mutan putatif yang terindikasi toleran terhadap cekaman aluminium dengan peningkatan konsentrasi aluminium. Konsentrasi aluminium terdiri atas P1: AB Mix pH 5,5 tanpa AlCl3, P2: AB Mix pH 4 tanpa AlCl3, P3: AB Mix pH 4 + 3 mM AlCl3, dan P4: AB Mix pH 4 + 6 mM AlCl3. Konsentrasi 3 mM AlCl3 konsisten tidak memberikan efek toksik pada ubi kayu, yang mengindikasikan bahwa pada konsentrasi tersebut masih dapat ditoleransi oleh ubi kayu. Sementara itu, terjadi penghambatan pertumbuhan vegetatif maupun akar ubi kayu yang diinduksi oleh konsentrasi 6 mM AlCl3. Akar ubi kayu cenderung lebih pendek, biomassa menurun, dan diameter menurun seiring dengan meningkatnya konsentrasi Al. Hal ini menandakan bahwa pada konsentrasi 6 mM AlCl3 telah menimbulkan efek toksik pada ubi kayu. Berdasarkan nilai indeks toleransi (TOL), Varietas Gajah, Vamas-1, dan mutan putatif G6-2-15 3-3 menunjukkan tingkat toleransi yang lebih tinggi dibandingkan dengan mutan putatif G6-2-15-1-1 dan G6-2-15-5-3.

Kata kunci: aluminium, tanah masam, ubi kayu, mutan putatif, efek hormesis

Cassava (Manihot esculenta Crantz.) is a perennial crop widely produced in Indonesia to meet food and industrial needs. Total cassava production in Indonesia is projected to reach 17.2 million tons in 2023, compared to 23.9 million tons in 2013. There has been a significant decline in national cassava production over the past decade. Increasing national cassava production can be achieved through extensification and developing superior varieties. The development of superior cassava varieties is limited to producing high-yielding, high-starch cassava varieties and those tolerant to acid soil stress to support the extensification program. Screening putative cassava mutant genotypes in low-pH hydroponic media containing Aluminum is one way to select putative mutants that respond positively to the presence of Al. Stem cuttings of five putative mutant genotypes (G1D1-532, G6-1-15-4-3, G6-2-15-1-1, G6-2-15-3-3, and G6-2-15-5-3) and one commercial variety "Mentega" were planted in hydroponic media treated with Al (P1: AB Mix pH 5,5 without AlCl3, P2: AB Mix pH 4 + 0 mM AlCl3, and P3: AB Mix pH 4 + 3 mM AlCl3). The results indicated that aluminum influenced the morphophysiology of cassava but did not cause any toxic effects. A concentration of 3 mM of Al was identified to induce both vegetative and root growth of cassava. However, 3 mM Al also increased the symptoms of cassava leaf chlorosis. Based on multi-trait genotype-ideotype distance index (MGIDI) analysis, two putative mutant candidates were obtained, which gave a positive response to the presence of Al, namely "G6-2-15-5-3 and G6-2-15-3-3", as well as one putative mutant which showed a negative response, namely "G6-2-15-1-1". Developing new cassava varieties that are adaptive to acidic soils relies on Al tolerance, considering that the main limiting factor in acidic soils is Al stress. The second experiment was conducted to validate putative mutant genotypes tolerant to Al stress by increasing aluminum concentrations. Genotypes consisted of three mutant genotypes (G6-2-15-3-3, G6-2-15-5-3, and G6-2-15-1-1), Vamas-1 as control variety, and Gajah as wildtype of mutant genotypes. The aluminum concentrations consisted of P1: AB Mix pH 5,5 without AlCl3, P2: AB Mix pH 4 + 0 mM AlCl3, P3: AB Mix pH 4 + 3 mM AlCl3, and P4: AB Mix pH 4 + 6 mM AlCl3. Based on the results, concentration 3 mM of AlCl3 consistently did not show toxic effects on cassava, indicating that this concentration is still tolerable for the plant. In contrast, vegetative and root growth inhibition was observed at the 6 mM AlCl3 concentration. Cassava roots tended to be shorter, biomass decreased, and diameter reduced as aluminum concentration increased. This indicates that the 6 mM AlCl3 concentration caused toxic effects on cassava. Based on the tolerance index (TOL) values, the Gajah and Vamas-1, and with the putative mutant G6-2 15-3-3 genotypes exhibited higher tolerance levels compared to the putative mutants G6-2-15-1-1 and G6-2-15-5-3.

Keywords: acid soil, aluminum, cassava, hormesis effect, putative mutant