Respon Fisiologi Tanaman Padi Transgenik B11 Terhadap Cekaman Aluminium.

Abstract

Aluminium (Al) menjadi faktor pembatas di lahan pertanian tanah masam terutama pada tanaman padi. Tanaman padi memiliki tingkat toleransi yang berbeda pada genotipe maupun varietas terhadap cekaman Al. Toleransi terhadap cekaman Al pada tanaman dipengaruhi oleh banyak gen. Gen B11 merupakan salah satu gen yang berperan dalam mekanisme toleransi Al yang diisolasi dari tanaman padi toleran Al yaitu var. Hawara Bunar. Gen B11 diketahui dapat meningkatkan toleransi tanaman tembakau transgenik (Nicotiana tabacum L.) terhadap cekaman Al. Penelitian untuk membentuk tanaman padi transgenik overekspresi gen B11 yang berasal dari padi var. IR64 telah dilakukan, namun belum dilakukan analisis untuk mengetahui respon tanaman transgenik tersebut khususnya respon morfologi dan fisiologinya. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari respon morfologi dan fisiologi tanaman padi transgenik overekspresi gen B11 terhadap cekaman Al. Bahan tanaman yang digunakan adalah lima genotipe tanaman padi dengan dua varietas (IR64 dan Hawara Bunar) dan tiga tanaman transgenik generasi T4 yaitu: T8-2-4, T8-12-5, dan T8-15-41. Semua tanaman ditanam pada larutan kultur hara minimum 0 ppm Al selama 24 jam (masa adaptasi), kemudian dilakukan cekaman 15 ppm Al selama 72 jam (masa cekaman), dan ditanam kembali dalam larutan kultur hara minimum 0 ppm Al selama 48 jam (masa pemulihan). Peubah yang diamati dalam penelitian ini adalah analisis pertumbuhan akar, analisis kandungan Al, analisis peroksida lipid membran sel akar, analisis sekresi asam sitrat, dan pengamatan struktur sel akar. Data yang diperoleh dianalisis secara statistik menggunakan analisis sidik ragam dan dilanjutkan uji DMRT jika berbeda nyata pada tingkat kepercayaan α = 0.05 (SPSS versi 16.0). Pengelompokkan tanaman padi berdasarkan tipe tingkat toleransinya terhadap cekaman Al menggunakan Principal Component Analysis (PCA) yang dilengkapi analisis klaster yang dilakukan melalui program PAST 3.06. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terjadi penurunan panjang akar pada perlakuan Al dan perlakuan pH. Sementara, hanya var. Hawara Bunar yang memiliki akar utama paling panjang. Pengukuran karakter akar menunjukkan panjang akar dan jumlah akar yang sama pada semua tanaman transgenik. Semua karakter akar lebih tinggi dibandingkan dengan IR64 yang mengindikasikan bahwa tanaman transgenik lebih toleran dibandingkan tipe liarnya. Jika dibandingkan dengan var. Hawara Bunar, semua tanaman transgenik memiliki nilai yang lebih tinggi pada karakter jumlah akar namun memiliki nilai yang lebih rendah pada karakter panjang akar. Hasil perhitungan nilai PAR dan RGR dari tanaman transgenik T8-2-4 dan T8-12-5 menunjukkan nilai yang lebih tinggi dibandingkan dengan var. IR64, namun nilai PPA tanaman transgenik T8-2-4 dan T8-12-5 lebih rendah dibanding var. IR64. Nilai PAR, RGR, dan PPA pada tanaman transgenik T8-15-41 tidak berbeda nyata dengan var.IR64. Hasil analisis akumulasi Al dengan pewarnaan hematoksilin menunjukkan profil warna ungu yang sangat jelas pada ujung akar var. IR64 dan tanaman transgenik T8-15-41, namun profil warna ungu tersebut lebih terlihat tidak pekat pada ujung akar T8-2- 4 dan T8-12-5, bahkan tidak terlihat adanya profil warna ungu pada var. Hawara Bunar. Analisis akumulasi dengan AAS menunjukkan perbedaan kandungan Al antar tanaman, dimana kandungan Al terendah terdapat pada var. Hawara Bunar dan transgenik T8-12-5. Tiga tanaman lainnya, yaitu IR64, T8-15-41 danT8-2-4 menunjukkan akumulasi Al yang lebih tinggi di ujung akar. Hasil analisis peroksida lipid membran sel akar menunjukkan perbedaan intensitas warna merah muda antara perlakuan Al dan kontrol tanpa perlakuan Al pada ujung akar. Intensitas warna merah muda yang lebih pekat terlihat pada ujung akar var. IR64 dan tanaman transgenik T8-15-41. Analisis MDA tertinggi terdapat pada akar var. IR64 (426.52 nmol/g BB) dan nilai MDA terendah terdapat pada akar transgenik T8-2-4 (111.11 nmol/g BB). Analisis asam sitrat pada semua tanaman transgenik menunjukkan konsentrasi asam sitrat yang hampir sama. Konsentrasi asam sitrat yang dihasilkan lebih tinggi dibanding var. IR64 namun lebih rendah dibanding var. Hawara Bunar. Hanya var. IR64 menunjukkan sekresi asam sitrat yang rendah pada kondisi cekaman Al. Pengamatan struktur sel akar pada kondisi kontrol tanpa cekaman Al menunjukkan sel ujung akar tanaman transgenik dan var. IR64 memiliki organel yang lengkap dengan dinding sel dalam kondisi yang baik. Hal berbeda ketika kondisi cekaman Al dimana sel ujung akar tanaman transgenik memiliki organel yang lengkap (nukleus, mitokondria, sitoplasma, dan dinding sel) seperti kondisi kontrolnya. Namun, sel ujung akar var. IR64 menunjukkan kerusakan sangat parah, dinding sel mengerut, bentuk sel yang tidak beraturan, kerusakan protoplas, dan kehilangan organel sel. Berdasarkan analisis yang dilakukan diketahui bahwa overekspresi gen B11 memengaruhi morfologi dan fisiologi dari tanaman transgenik sebagai respon terhadap cekaman Al. Overekspresi gen B11 meningkatkan toleransi terhadap cekaman Al pada tanaman transgenik T8-2-4, T8-12-5 dan T8-15-41 berdasarkan Principal Component Analysis (PCA) dan analisis klaster.