Pematahan Dormansi Benih Hotong (Setaria italica L. Beauv) Menggunakan Ultrafine Bubble dan Plasma-Activated Water

Abstract

Hotong (Setaria italica L. Beauv) merupakan serealia yang memiliki potensi sebagai pangan fungsional karena kandungan nutrisi yang tinggi. Dormansi benih merupakan salah satu tantangan dalam pengembangan tanaman hotong. Pemanfaatan teknologi ultrafine bubble water (UFBW) dan plasma-activated water (PAW) dapat digunakan untuk mematahkan dormansi. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari dormansi pada benih hotong dan menguji efektivitas UFBW dan PAW untuk mematahkan dormansi benih hotong. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan September 2023 hingga Maret 2024. Penelitian dilakukan di Laboratorium Penyimpanan dan Pengujian Mutu Benih; Laboratorium Fisiologi dan Kesehatan Benih; dan Laboratorium Mikro Teknik di Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian; serta Laboratorium Teknik Lingkungan Biosistem, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem; dan FTechnopark, Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Penanaman hotong untuk penyediaan

benih sebagai bahan penelitian dilakukan pada bulan September hingga Desember

2023, di Kebun Percobaan Leuwikopo IPB.

Penelitian ini terdiri atas dua percobaan, yaitu: 1) mekanisme dormansi benih

hotong, dan 2) uji efektivitas metode pematahan dormansi benih hotong. Percobaan

pertama

disusun menggunakan Rancangan Kelompok Lengkap Teracak (RKLT) dengan pola tersarang (nested), dimana periode simpan tersarang di dalam suhu penyimpanan. Suhu penyimpanan terdiri atas 2 taraf, yaitu suhu ruang (28±3 °C) dan suhu 20±1 °C. Periode simpan terdiri atas 7 taraf, yaitu 0 (tanpa penyimpanan), 1, 2, 3, 4, 5, dan 6 minggu setelah simpan. Percobaan 2 terdiri atas satu faktor yaitu perendaman benih, disusun dengan rancangan lingkungan berupa RKLT. Perlakuan yang diuji terdiri atas 6 taraf yaitu tanpa perendaman (kontrol), perendaman dengan KNO3 0,1% selama 24 jam sebagai kontrol positif; UFBW DO 8 ppm selama 48 jam; UFBW DO 20 ppm selama 48 jam; PAW dengan durasi paparan/aktivasi plasma selama 10 menit; dan PAW paparan 20 menit dengan konsentrasi ozon 0,1 ppm dilanjutkan perendaman selama 24 jam. Dua genotipe hotong yaitu ICERI-6 dan Botok-10 digunakan dalam kedua percobaan. Hasil penelitian menunjukkan dormansi benih pada hotong disebabkan oleh dormansi fisiologis (dormansi primer endogen/after-ripening), yang ditunjukkan melalui peningkatan rasio GA:ABA selama penyimpanan. Dormansi benih patah secara alami pada minggu ke-5 untuk genotipe ICERI-6 dan minggu ke-6 untuk genotipe Botok-10 pada penyimpanan suhu ruang. Hal ini menunjukkan bahwa persistensi benih hotong genotipe ICERI-6 berlangsung selama 5 minggu dan 6 minggu pada genotipe Botok-10. Penyimpanan benih pada suhu 20?°C menginduksi dormansi eksogen pada kedua genotipe benih hotong. Perlakuan UFBW 20 ppm dan PAW (konsentrasi ozon 0,1 ppm dengan paparan 10 dan 20 menit) efektif mematahkan dormansi benih hotong. Perlakuan UFBW DO 20 ppm selama 48 jam dapat mematahkan dormansi benih hotong genotipe ICERI-6 pada minggu ke-2 dengan nilai DB 87,0%, dan mematahkan dormansi benih hotong genotipe Botok- 10 pada minggu ke-3 dengan nilai DB 81,5%. Paparan PAW 10 dan 20 menit dapat mematahkan dormansi benih hotong genotipe ICERI-6 pada minggu ke-3, dan paparan PAW 10 menit dapat mematahkan dormansi hotong genotipe Botok-10 minggu ke-4. Benih yang diberi perlakuan menghasilkan vigor yang lebih baik pada kedua genotipe dibandingkan kontrol. Perlakuan benih pada genotipe ICERI-6 mampu meningkatkan nilai IV pada minggu ke-0 dari 1,5% (kontrol) menjadi 17– 22%. Perlakuan UFB 20 dapat meningkatkan IV hingga 31,5% (kontrol <6%) pada periode simpan 0-1 minggu pada genotipe Botok-10.

Foxtail millet (Setaria italica L. Beauv) is a cereal crop with potential as a functional food due to its high nutritional content. However, Dormancy is one of the challenges in hotong development. Utilizing ultra-fine bubbles water (UFBW) and plasma-activated water (PAW) technology can break seed dormancy. This study aimed to determine the causes of hotong seed dormancy, and examine the effectiveness of UFBW and PAW for breaking dormancy. The research was conducted from September 2023 to March 2024. The experiments were carried out at the Seed Storage and Quality Testing Laboratory, Seed Physiology and Health Laboratory, and Micro Engineering Laboratory in the Department of Agronomy and Horticulture, Faculty of Agriculture; the Environmental Biosystems Engineering Laboratory in the Department of Mechanical and Biosystem Engineering; and the F-Technopark, Faculty of Agricultural Technology, IPB University. The foxtail millet was cultivated from September to December 2023 at Leuwikopo Experimental Farm, IPB, to provide seeds for the research. This study consisted of two experiments: 1) the mechanisms of seed dormancy in foxtail millet; and 2) an evaluation of the effectiveness of dormancy-breaking methods for foxtail millet seeds. The first experiment was arranged using a Randomized Completely Block Design (RCBD) with a nested design, in which storage period was nested within storage temperature. Storage temperature consisted of two levels: room temperature (28±3 °C) and 20±1 °C. Storage period consisted of seven levels: 0 (no storage), 1, 2, 3, 4, 5, and 6 weeks. The second experiment employed a one-factor RCBD with breaking dormancy as the factor consisted of control (untreated), soaking with KNO3 0,1%, UFB (8 and 20 ppm dissolved oxygen), and plasma (10 and 20 minutes exposure) followed by 24-hour soaking. Two foxtail millet genotypes ICERI-6 and Botok-10, were used in both experiments. The results showed Setaria italica belongs to physiological dormancy, namely endogenous primary (after ripening) dormancy, as indicated by an increasing GA:ABA ratio during storage. Natural dormancy release occurred in week 5 for the ICERI-6 genotype and week 6 for Botok-10 at room temperature storage, indicating that seed persistence lasted 5 weeks for ICERI-6 and 6 weeks for Botok-10. In contrast, storage at 20?°C induced exogenous dormancy in both genotypes. Treatments with UFBW 20 ppm and PAW (0.1 ppm ozone) effectively broke seed dormancy. UFBW 20 ppm applied for 48 hours successfully broke dormancy in ICERI-6 by week 2 with a germination rates (GR) value of 87,0%, and Botok-10 by week 3 with a GR value of 81.5%. PAW treatments broke dormancy in ICERI-6 by week 3, while PAW 10 broke dormancy in Botok-10 by week 4. Dormancy-breaking treatments significantly improved seed vigor in both genotypes. In ICERI-6, the vigor index increased from 1.5% to 17–22%, while in Botok-10, UFBW 20 ppm raised it to 31.5%.