Analisis Metabolit Sekunder Terkait Pembungaan Mangga pada Berbagai Varietas dan Spektrum Cahaya LED

Abstract

Fase pembentukan bunga pada tanaman buah tropis, khususnya mangga, melibatkan tahapan kompleks yang dipengaruhi oleh faktor endogen serta eksogen. Penelitian ini mengeksplorasi regulasi fisiologi pembungaan bibit tanaman mangga melalui pendekatan metabolomik untuk mengidentifikasi profil metabolit sekunder pada empat varietas mangga lokal yaitu Manalagi 69, Denarum, Agri Gardina 45, dan Gadung 21 di bawah perlakuan spektrum cahaya LED merah, biru, putih, dan kontrol tanpa LED. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi perbedaan profil metabolit sekunder, dan mengevaluasi pengaruh LED terhadap produksi metabolit pada bibit varietas mangga lokal dengan paparan spektrum cahaya LED yang berbeda. Bibit mangga yang berumur 1,5 tahun ditransplanting ke dalam planter bag kemudian diletakkan di screenhouse dan diberi pencahayaan LED selama 21 jam/hari dengan memperhatikan suhu, kelembapan, dan intensitas cahaya. Analisis metabolomik dengan GCMS mengidentifikasi senyawa metabolit sekunder pada daun. Data diintepretasikan melalui analisis multivariate berupa heatmap, SOM, PLSDA, dan DSPC network untuk mengelompokkan pola metabolik. Perlakuan LED memengaruhi produksi metabolit sekunder, hasil analisis GCMS mengidentifikasi 50 senyawa di 12 jalur biosintesis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa LED putih secara signifikan menunjukkan produksi metabolit sekunder paling tinggi, cahaya putih LED memiliki komposisi spektral yang kompleks sedangkan cahaya LED biru menunjukkan jumlah lebih sedikit. Kelompok metabolit yang teridentifikasi meliputi terpenoid, flavonoid, alkaloid, dan asam lemak, yang berkontribusi terhadap pertahanan tanaman, regulasi pertumbuhan dan mekanisme fisiologis pembungaan. Temuan ini menunjukkan bahwa spektrum cahaya yang berbeda memengaruhi biosintesis metabolit sekunder, yang berpengaruh terhadap perkembangan bibit mangga. Visualisasi kelimpahan metabolit sekunder melalui analisis multivariate mengonfirmasi perbedaan signifikan antar perlakuan dengan squalene, lupeol, vitamin E, Friedelan-3-one, dan neophytadine sebagai senyawa kunci yang dominan pada semua perlakuan dengan kelimpahan tinggi. Kelompok senyawa triterpen, asam lemak, dan sesquiterpen mendominasi jalur biosintesis yang terkait dengan adaptasi lingkungan dan pensinyalan hormonal dalam regulasi fisiologis pembungaan. Penelitian ini menunjukkan bahwa spektrum cahaya LED putih secara selektif menginduksi lebih banyak produksi biosintesis metabolit sekunder yang berkontribusi pada regulasi fisiologi pembungaan.

Flowering phase in tropical fruit plants, particularly mango, involves complex stages influenced by both endogenous and exogenous factors. This study explores the physiological regulation of flowering in mango seedlings through a metabolomic approach to identify secondary metabolite profiles in four local mango varieties Manalagi 69, Denarum, Agri Gardina 45, and Gadung 21 under treatments of red, blue, white LED light spectra and a non-LED control. The aim of this research is to identify differences in secondary metabolite profiles and evaluate the impact of LED exposure on metabolite production in local mango seedlings subjected to different LED light spectra. Mango seedlings aged 1.5 years were transplanted into planter bags, placed in a screenhouse, and exposed to LED lighting for 21 hours per day, with monitoring of temperature, humidity, and light intensity. Metabolomic analysis using GC-MS was performed to identify secondary metabolites in the leaves. The data were interpreted through multivariatee analyses including heatmaps, SOM, PLS-DA, and DSPC network to classify metabolic patterns. LED treatments influenced secondary metabolite production. GC-MS analysis identified 50 compounds across 12 biosynthetic pathways. The results showed that white LED light significantly induced the highest production of secondary metabolites. White LED light has a more complex spectral composition, whereas blue LED light led to fewer metabolites. The identified metabolite groups included terpenoids, flavonoids, alkaloids, and fatty acids, which contribute to plant defense, growth regulation, and the physiological mechanisms of flowering. These findings indicate that different light spectra affect the biosynthesis of secondary metabolites, which in turn influence mango seedling development. Visualization of secondary metabolite abundance through multivariatee analysis confirmed significant differences among treatments, with squalene, lupeol, vitamin E, friedelan-3-one, and neophytadiene identified as key dominant compounds with high abundance across all treatments. Groups of triterpenes, fatty acids, and sesquiterpenes dominated the biosynthetic pathways associated with environmental adaptation and hormonal signaling in the physiological regulation of flowering. This study demonstrates that white LED light selectively induces greater biosynthetic production of secondary metabolites, contributing to the physiological regulation of flowering in mango seedlings