Respons Fisiologis Tanaman Padi terhadap Perlakuan Seng dibawah Cekaman Kekeringan Sedang

Abstract

Padi merupakan tanaman pokok yang menjadi sumber pangan bagi sebagian besar penduduk dunia. Padi adalah tanaman serealia yang banyak dibudidayakan di Benua Asia dibandingkan benua lain. Tanaman ini mampu tumbuh di berbagai iklim, termasuk daerah beriklim sedang, tropis dan semi-gersang. Namun, tidak seperti serealia lainnya, padi membutuhkan sejumlah besar air dan hara untuk pertumbuhannya. Sayangnya, pertanaman padi seringkali dihadapkan pada berbagai kendala lingkungan yang mengganggu pertumbuhan dan meyebabkan hasil panen yang rendah serta kualitas bulir yang buruk. Salah satu faktor lingkungan yang paling merugikan adalah defisit air. Air dibutuhkan sebagai nutrisi dan juga sarana transportasi unsur hara di dalam tanaman. Tanaman yang terpapar pada cekaman lingkungan seperti cekaman kekeringan akan terdampak negatif pada fungsi-fungsi tanaman, terutama proses metabolisme. Seperti kebanyakan cekaman lingkungan, kekeringan adalah sumber produksi spesies oksigen reaktif (ROS) yang berlebihan. Senyawa ROS ini menjadi berbahaya bagi sel, jaringan, organ, dan bahkan seluruh tanaman. Untungnya, tanaman memiliki sistem pertahanan yang dapat digunakan untuk mempertahankan diri terhadap kelebihan ROS. Banyak mekanisme yang terlibat dalam sistem pertahanan diri, termasuk mekanisme biokimia yang terdiri dari produksi senyawa kompatibel, seperti prolin dan glisinbetain; dan aktivitas antioksidan yang terbagi menjadi dua kelompok yaitu enzim antioksidan, misalnya enzim antioksidan seperti superoksida dismutase (SOD), catalase (CAT), askorbat peroksidase (APX), (peroksidase) POX, dan antioksidan non-enzim seperti karotenoid, tocopherol, dan glutathion (GSH). Mengingat peran penting yang dimainkan unsur hara mikro seng pada tumbuhan seperti metabolisme nitrogen, perbanyakkan sel, pembentukan serbuk sari, fotosintesis, sintesis auksin dan karbohidrat, pemeliharaan integritas membran biologis, metabolisme asam nukleat dan lipid; penelitian ini dilakukan untuk mempelajari peran unsur seng dalam memperbaiki efek berbahaya yang disebabkan oleh ROS pada tanaman. Seng merupakan logam dan hara mikro yang hanya dibutuhkan dalam jumlah sedikit dan berperan sebagai kofaktor untuk enzim. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui respon fisiologis dari tanaman padi terhadap pemberian seng sebelum dan selama mendapat perlakuan cekaman kekeringan. Dua kultivar padi, yaitu IR64 dan INPAGO5 yang masing-masing diketahui sebagai kultiver peka dan tahan kekeringan digunakan dalam penelitian ini. Biji padi yang telah disterilasi dengan 0.5% NaOCl, direndam dalam akuades selama 3 hari pada suhu 27oC. Biji kemudian dikecambahkan dalam cawan petri selama 3 hari pada kondisi gelap yang suhunya 27oC. Selanjutnya, kecambah yang seragam dipilih dan ditanam dalam kultur media Yoshida yang dimodifikasi. Perlakuan seng yang diterapkan pada media kultur Yoshida termodifikasi adalah 0.15, 0.3 dan 0.6 μM dengan kontrol tanpa pemberian seng. Setelah tanaman berumur 21 hari, larutan hara diberi 10% polietilen glikol (PEG) untuk menstimulasi cekaman kekeringan. Beberapa peubah yang diamati meliputi tinggi tanaman, panjang daun, panjang akar, kadar air relatif daun, aktivitas enzim antioksidan, kandungan malondialdehida dan prolin, kandungan klorofil a dan b, serta karotenoid. Hasil penelitian menunjukkan bahwa tinggi tanaman, panjang daun, dan panjang akar meningkat pada kedua kultivar padi INPAGO5 dan IR64 dengan semakin meningkatnya konsentrasi seng yang diberikan. Seng meningkatkan kadar air relatif daun pada kultivar IR64. Aktivitas superoksida dismutase dan katalase meningkat secara signifikan pada IR64. Pada INPAGO5, aktivitas katalase cenderung meningkat, sedangkan aktivitas superoksida dismutase meningkat secara signifikan. Aktivitas peroksidase leboh rendah pada INPAGO5 dibandingkan dengan IR64. Akumulasi malondialdehid akibat peroksidasi lipid menurun secara signifikan pada sel akar kedua kultivar di bawah perlakuan seng. Setelah 8 hari kekeringan, terlihat bahwa seng meningkat kandungan prolin daun pada kultivar INPAGO5 dan IR64. Tidak ada perbedaan yang nyata pada pigmen daun yang diuji kecuali klorofil b yang nyata menurun pada kedua kultivar pada konsentrasi seng 0.3 μM . Hasil penelitian menunjukkan bahwa seng mendorong pertumbuhan tanaman, meningkatkan status air daun pada kultivar padi yang sensitif terhadap kekeringan, dan juga meningkatkan aktivitas enzim antioksidan dan konsentrasi prolin daun. Peningkatan aktivitas enzim antioksidan dan prolin daun dapat membuat tanaman padi lebih tahan terhadap cekaman kekeringan. Konsentrasi seng 0.3 dan 0.6 μM lebih menguntungkan bagi kedua kultivar padi tersebut untuk mengatasi cekaman kekeringan. Konsentrasi seng yang sesuai dapat digunakan untuk meminimalkan kerusakan tanaman padi jika terjadi kekeringan dalam jangka pendek.