Pengaruh Nanopriming dan Foliar Carbon Dots terhadap Mutu Benih dan Pertumbuhan Vegetatif Cabai (Capsicum frutescens L.)

Abstract

Cabai rawit (Capsicum frutescens L.) merupakan salah satu komoditas hortikultura penting dalam meningkatkan perekonomian dan percepatan pembangunan infrastruktur pertanian Indonesia. Produksi dan produktivitas cabai rawit nasional masih mencerminkan adanya fluktuasi antar tahun yang dipengaruhi oleh berbagai faktor teknis dan kualitas input budidaya. Mutu benih menjadi salah satu faktor input yang berperan penting dalam menentukan keberhasilan sistem produksi cabai. Benih cabai tergolong sensitif terhadap proses deteriorasi selama penyimpanan, yang menyebabkan penurunan mutu fisiologis benih. Seed priming merupakan teknologi yang dapat dikembangkan dalam meningkatkan mutu fisiologis benih yang sudah mengalami deteriorasi. Penerapan teknologi terkini mengarah pada inovasi nanopriming, yaitu pemanfaatan nanopartikel sebagai agen dalam priming benih. Carbon dots merupakan salah satu nanomaterial yang diketahui memiliki sifat yang dapat berinteraksi aktif dengan sel tanaman, sehingga memiliki potensi sebagai agen nanopriming benih dan bioaktivator foliar untuk meningkatkan respons fisiologis tanaman. Penelitian ini bertujuan mengevaluasi pemanfaatan carbon dots sebagai agen nanopriming untuk invigorasi benih serta bioaktivator foliar dalam meningkatkan pertumbuhan vegetatif tanaman cabai. Penelitian ini terdiri atas dua percobaan utama. Percobaan pertama adalah evaluasi pemanfaatan carbon dots dalam meningkatkan mutu fisiologis benih cabai. Percobaan pertama menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktorial. Faktor pertama adalah konsentrasi carbon dots yang terdiri atas lima taraf yaitu 0, 100, 200, 300, dan 400 ppm. Faktor kedua adalah durasi priming, terdiri atas tiga taraf yaitu 18, 24, dan 30 jam. Sintesis carbon dots dilakukan menggunakan microwave 450 Watt dengan prekursor sari lemon, kemudian dikarakterisasi menggunakan spektrofotometri UV-Vis, spektrofluorometri, dan spektroskopi FTIR untuk mengidentifikasi sifat optik serta gugus fungsionalnya. Benih cabai diberi perlakuan nanopriming melalui perendaman dalam 100 mL larutan carbon dots sesuai konsentrasi dan durasi, pada ruangan bersuhu 20 °C. Mutu fisiologis benih diuji pada peubah daya berkecambah, radicle emergence, first count germination, dan keserempakan tumbuh, serta dianalisis hormon endogen giberelin (GA) dan asam absisat (ABA). Percobaan kedua adalah evaluasi pengaruh aplikasi carbon dots terhadap pertumbuhan vegetatif tanaman cabai di rumah kaca. Percobaan 2 disusun dengan dua faktor menggunakan Rancangan Kelompok Lengkap Teracak (RKLT). Faktor pertama adalah perlakuan benih sebelum tanam terdiri atas dua taraf, yaitu benih tanpa perlakuan priming dan benih dengan perlakuan nanopriming menggunakan carbon dots (perlakuan terbaik hasil Percobaan 1). Faktor kedua adalah konsentrasi carbon dots yang diaplikasikan secara foliar pada daun tanaman, terdiri atas lima taraf, yaitu konsentrasi 0, 25, 50, 75, dan 100 ppm. Peubah pertumbuhan vegetatif tanaman cabai yang diamati adalah tinggi tanaman, jumlah daun, lebar daun, laju fotosintesis, kandungan klorofil daun, luas daun, dan analisis terhadap distribusi carbon dots pada jaringan daun tanaman. Hasil percobaan pertama menunjukkan bahwa nanopriming menggunakan carbon dots berpengaruh nyata terhadap peningkatan viabilitas dan vigor benih cabai. Perlakuan nanopriming pada konsentrasi 100 ppm dengan durasi 30 jam merupakan perlakuan paling efektif dalam meningkatkan daya berkecambah, first count germination, keserempakan tumbuh, dan radicle emergence. Peningkatan mutu fisiologis benih tersebut diikuti oleh peningkatan kandungan giberelin, penurunan kadar asam absisat, serta peningkatan rasio GA/ABA yang mendukung proses perkecambahan pada benih. Nanopriming menggunakan carbon dots pada konsentrasi yang lebih tinggi menunjukkan terjadinya penurunan respons yang mengindikasikan adanya batas toleransi fisiologis terhadap paparan carbon dots. Hasil percobaan kedua menunjukkan bahwa perlakuan nanopriming bersama dengan aplikasi foliar carbon dots meningkatkan pertumbuhan vegetatif tanaman cabai. Perlakuan nanopriming bersama dengan foliar carbon dots pada konsentrasi 100 ppm menghasilkan peningkatan tinggi tanaman, jumlah daun, lebar daun, dan luas daun yang lebih tinggi dibandingkan perlakuan lainnya. Selain itu, perlakuan tersebut juga meningkatkan indeks klorofil dan laju fotosintesis tanaman, masing-masing sebesar 33,4% dan 44,9% dibandingkan kontrol. Hal ini menunjukkan bahwa carbon dots berperan dalam meningkatkan efisiensi proses fotosintesis serta akumulasi biomassa pada tanaman cabai fase vegetatif.

Hot chili pepper (Capsicum frutescens L.) is one of the important horticulture crops to improve the economy and speed up the development of agricultural infrastructure in Indonesia. The national production and productivity of hot chili pepper still show changes from year to year, which are affected by many technical factors and the quality of farming inputs. Seed quality is one of the important input factors that determines the success of chili production. Chili seeds are sensitive to deterioration during storage, which causes a decrease in the physiological quality of seeds. Seed priming is a technology that can be developed to improve the physiological quality of seeds that have experienced deterioration. The use of modern technology leads to nanopriming, which is the use of nanoparticles as agents in seed priming. Carbon dots are one type of nanomaterial that can interact actively with plant cells, so they have the potential as a nanopriming agent for seeds and as a foliar bioactivator to improve plant physiological responses. This study aims to evaluate the use of carbon dots as a nanopriming agent to improve seed vigor and as a foliar bioactivator to improve the vegetative growth of chili plants. This study consisted of two main experiments. The first experiment was the evaluation of the use of carbon dots to improve the physiological quality of chili seeds. The first experiment used a completely randomized design with two factors. The first factor was the concentration of carbon dots, which consisted of five levels: 0, 100, 200, 300, and 400 ppm. The second factor was the priming duration, which consisted of three levels: 18, 24, and 30 hours. Carbon dots were made using a 450 Watt microwave with lemon juice as the precursor, then they were analyzed using UV-Vis spectrophotometry, spectrofluorometry, and FTIR spectroscopy to identify their optical properties and functional groups. Chili seeds were treated with nanopriming by soaking them in 100 mL of carbon dots solution based on the set concentration and duration at a temperature of 20 °C. The physiological quality of seeds was tested using germination percentage, radicle emergence, first count germination, and uniformity of growth, and also by analyzing endogenous hormones gibberellin (GA) and abscisic acid (ABA). The second experiment was the evaluation of the effect of carbon dots application on the vegetative growth of chili plants in a greenhouse. The second experiment used a randomized complete block design with two factors. The first factor was seed treatment before planting, which consisted of two levels: seeds without priming treatment and seeds with nanopriming using carbon dots (the best treatment from the first experiment). The second factor was the concentration of carbon dots applied to plant leaves (foliar), which consisted of five levels: 0, 25, 50, 75, and 100 ppm. The observed vegetative growth variables were plant height, number of leaves, leaf width, photosynthesis rate, chlorophyll content, leaf area, and the distribution of carbon dots in leaf tissue. The results of the first experiment show that nanopriming using carbon dots has a significant effect on increasing seed viability and vigor. The nanopriming treatment at a concentration of 100 ppm for 30 hours is the most effective treatment in increasing germination, first count germination, uniform growth, and radicle emergence. The increase in seed physiological quality is followed by an increase in gibberellin content, a decrease in abscisic acid content, and an increase in the GA/ABA ratio, which supports the germination process in seeds. Nanopriming using carbon dots at higher concentrations shows a decrease in response, which indicates that there is a limit to the physiological tolerance of seeds to carbon dots exposure. The results of the second experiment show that nanopriming treatment together with foliar application of carbon dots improves the vegetative growth of chili plants. The nanopriming treatment together with foliar carbon dots at a concentration of 100 ppm gives higher plant height, number of leaves, leaf width, and leaf area compared to other treatments. In addition, this treatment also increases the chlorophyll index and photosynthesis rate by 33.4% and 44.9%, compared to the control. This shows that carbon dots play a role in improving the efficiency of the photosynthesis process and biomass accumulation in chili plants during the vegetative phase.