BAHAN DAN METODE Ruang Lingkup Penelitian Penelitian tentang penapisan galur-galur padi (Oryza sativa L.) populasi RIL F7 hasil persilangan varietas IR64 dan Hawara Bunar terhadap cekaman besi ini dilakukan dalam 3 tahapan, yaitu: Pertama, penapisan ketahanan 300 galur padi populasi RIL F7 terhadap cekaman besi secara hidroponik cekaman 750 ppm Fe dan dihasilkan galur-galur padi toleran cekaman besi. Kedua, verifikasi ketahanan 50 galur padi terpilih terhadap cekaman besi dengan 2 metode, yaitu percobaan pot dengan media tanah Latosol Cimanggu ditambah 750 ppm Fe dan percobaan lapang di sawah KP Taman Bogo dengan cekaman 338 ppm Fe dan dihasilkan 3 galur padi toleran besi. Ketiga, verifikasi ketahanan 3 galur terpilih terhadap cekaman besi dengan 2 metode, yaitu: percobaan hidroponik cekaman 1000 ppm Fe dengan larutan Yoshida konsentrasi penuh, setengah dan seperempat, serta percobaan pot dengan media tanah Podsolik KP Taman Bogo dan Kentrong (Gambar 1). Penapisan ketahanan 300 galur padi secara hidroponik 750 ppm Fe Galur terpilih Verifikasi ketahanan galur di tanah Latosol ditambah 750 ppm Fe
Verifikasi ketahanan galur di sawah KP Taman Bogo 338 ppm Fe Galur terpilih
Verifikasi ketahanan galur di tanah Podsolik KP Taman Bogo dan Kentrong
Verifikasi ketahanan galur secara hidroponik 1000 ppm Fe
Gambar 1. Alur penelitian penapisan galur-galur padi (Oryza sativa L.) populasi RIL F7 hasil persilangan varietas IR64 dan Hawara Bunar terhadap cekaman besi
13 Waktu dan Tempat Penelitian berlangsung dari bulan Juli 2010 sampai Desember 2011 di Laboratorium Fisiologi Tumbuhan dan Rumah Kaca Departemen Biologi FMIPA IPB, Darmaga, Rumah Kaca Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian (BB Biogen) Cimanggu, Bogor dan Kebun Percobaan (KP) Taman Bogo, Lampung.
Bahan Bahan tanaman yang digunakan yaitu 300 galur padi populasi RIL F7 hasil persilangan varietas IR64 dan Hawara Bunar, varietas IR64, Hawara Bunar, Mahsuri, Ciherang, Inpari 1, dan Inpari 13. Media hidroponik menggunakan larutan Yoshida dengan komposisi: 40 ppm NH4NO3, 10 ppm NaH2PO4.2H2O, 40 ppm K2SO4, 40 ppm CaCl2, 40 ppm MgSO4.7H2O, 0.5 ppm MnCl2.4H2O, 0.05 ppm (NH4)6Mo7O24.4H2O, 0.2 ppm H3BO3, 0.1 ppm ZnSO4.7H2O, 0.01 ppm CuSO4.5H2O, 2 ppm FeCl3.6H2O, C6H8O7.H2O, dan H2SO4 pekat (Yoshida et al. 1976), serta FeSO4.7H2O untuk cekaman Fe. Media tanah yang digunakan yaitu tanah Latosol Cimanggu, Bogor, tanah Podsolik Kentrong, Lebak dan tanah Podsolik KP Taman Bogo, Lampung, pupuk kandang, pupuk urea, SP36 dan KCl dengan rasio 200:100:50 kg/ha dan FeSO4.7H2O untuk cekaman besi.
Metode 1. Penapisan 300 Galur Padi terhadap Cekaman Besi secara Hidroponik Penelitian dilaksanakan pada bulan Juli sampai Desember 2010 di Rumah Kaca Departemen Biologi FMIPA IPB, Darmaga. Percobaan hidroponik untuk menapis 300 galur padi terhadap cekaman besi ini menggunakan rancangan acak kelompok (RAK) 1 faktor, yaitu galur padi dengan 2 ulangan. Tanaman padi yang diuji yaitu 300 galur populasi RIL F7 hasil persilangan varietas IR64 dan Hawara Bunar, varietas IR64 dan Hawara Bunar. Benih disterilisasi dengan NaOCl 0.5% selama 15 menit, dicuci dengan air aquades dan direndam selama 24 jam. Perkecambahan dilakukan 3-4 hari pada suhu ruang dan dalam ruang gelap. Benih yang berkecambah dipilih yang baik dan seragam, serta dikulturkan di media larutan Yoshida konsentrasi penuh. Agar
14 benih yang ditanam tidak masuk ke dalam media, benih diletakkan pada penyangga yang ada dalam pipa PVC berdiameter 2.3 cm dan panjang 9 cm. Sebanyak 60 pipa PVC disusun di styrofoam berukuran 45 cm x 36 cm. Styrofoam diletakkan di bak plastik berukuran 45 cm x 36 cm yang telah diisi 14 liter larutan Yoshida dengan pH 4. Larutan Yoshida di bak kultur diganti seminggu sekali. Setelah umur 4 minggu, ke dalam media ditambahkan FeSO4.7H2O dengan konsentrasi 750 ppm Fe. Cekaman besi dilakukan selama 2 minggu. Peubah yang diamati meliputi : a. Persen dan skor bronzing. Penilaian tingkat keracunan besi menggunakan sistem evaluasi baku yang dikembangkan oleh IRRI. Persen luas daun yang mengalami bronzing (Gambar 2) dikelaskan dan diberikan skor berdasarkan Standar Sistem Evaluasi Blas yang ditetapkan oleh International Network untuk Evaluasi Genetik seperti yang tertera pada Tabel 1 (IRRI 2003). Luas daun terserang 1% 5% 25% 50%
Gambar 2. Tingkat keparahan bercak daun dan persen bronzing (IRRI 2003) Tabel 1. Standar sistem evaluasi blas pada daun, nilai skor bronzing dan tingkat toleransi (IRRI 2003) Persentase luas daun Skor bronzing Tingkat toleransi yang terpengaruh (%) 0 0 sangat toleran 1-9 1 sangat toleran 10-19 2 toleran 20-29 3 toleran 30-39 4 sedang 40-49 5 sedang 50-59 6 peka 60-69 7 peka 70-79 8 sangat peka 80-89 9 sangat peka 90-99 10 sangat peka
15 b. Tinggi tajuk. Pertumbuhan tinggi tajuk diukur dari selisih tinggi tajuk tanaman umur 6 minggu dan 4 minggu (saat akhir dan awal perlakuan cekaman besi). Tinggi tajuk (cm) diukur mulai dari pangkal rumpun sampai ujung daun tertinggi ketika ditangkup ke atas. c. Panjang akar. Pertumbuhan panjang akar diukur dari selisih panjang akar tanaman umur 6 minggu dan 4 minggu (saat akhir dan awal perlakuan cekaman besi). Panjang akar (cm) diukur dari pangkal rumpun sampai ujung akar terpanjang. d. Bobot kering tajuk dan akar. Bobot kering tajuk dan akar (g) ditimbang dari tajuk dan akar tanaman umur 6 minggu (akhir perlakuan cekaman besi). Biomasa dioven selama 48 jam pada suhu 80˚C atau sampai diperoleh masa yang konstan. 2. Verifikasi Ketahanan 50 Galur Padi Terpilih terhadap Cekaman Besi 2.1. Percobaan Pot Penelitian dilaksanakan pada bulan Februari sampai Juni 2011 di Rumah Kaca BB Biogen, Cimanggu. Percobaan pot untuk verifikasi ketahanan 50 galur padi terpilih terhadap cekaman besi menggunakan RAK 2 faktor yaitu galur padi dan konsentrasi besi dengan 3 ulangan. Bahan tanaman 50 galur padi terpilih, varietas IR64 (kontrol peka), Hawara Bunar dan Mahsuri (kontrol toleran). Percobaan menggunakan media tanah Latosol Cimanggu dengan 2 perlakuan yaitu konsentrasi 0 dan 750 ppm Fe. Sebanyak 8 kg tanah dan 200 g pupuk kandang dimasukkan ke dalam ember berdiameter 25 cm, ditambahkan air dan dilumpurkan. Ketinggian air dipertahankan 2 cm dari permukaan tanah selama 3 minggu agar terbentuk suasana anaerob. Sehari sebelum bibit ditanam, pupuk NPK dan Fe ditambahkan ke dalam media tanah. Bibit umur 21 hari dipindahkan ke media tanah. Media tanah dianalisis pada awal dan akhir percobaan di Laboratorium Balai Penelitian Tanah, Bogor. Peubah yang diamati meliputi : a. Skor bronzing. Penilaian tingkat keracunan besi (skor bronzing) menggunakan sistem penilaian skala keracunan besi (Tabel 2). Pengamatan dilakukan pada tanaman umur 4 MST dan 8 MST.
16 Tabel 2. Skala keracunan besi dan tingkat toleransi (IRRI 2003) Skala
Uraian
Tingkat toleransi
1
Pertumbuhan dan anakan hampir normal
sangat toleran
3
Pertumbuhan dan anakan hampir normal, daun-daun tua coklat kemerahan, ungu atau kuning oranye
toleran
5
Pertumbuhan dan anakan terhambat, banyak daun berubah warna
sedang
7
Pertumbuhan dan anakan berhenti, kebanyakan daun berubah warna atau mati
peka
9
Hampir semua tanaman mati atau merana
sangat peka
b. Tinggi tajuk. Tinggi tajuk (cm) diukur dari permukaan tanah sampai ujung daun/malai tertinggi ketika ditangkup ke atas pada saat menjelang panen. c. Jumlah anakan dan anakan produktif. Jumlah anakan dan anakan yang produktif (mengeluarkan malai) per tanaman dihitung bersamaan dengan pengukuran tinggi tajuk. d. Umur berbunga. Umur tanaman berbunga (hari) dihitung mulai benih disemai sampai tanaman keluar bunga ± 50% . e. Umur panen. Umur tanaman dapat dipanen (hari) dihitung dari mulai benih disemai sampai gabah masak ± 80% . f. Panjang malai. Panjang malai (cm) diukur dari ruas malai sampai malai terpanjang dari 3 malai sampel yang dipilih secara acak untuk tiap tanaman. g. Gabah isi dan hampa. Jumlah gabah per malai dihitung dari jumlah gabah isi dan hampa per malai dari 3 malai sampel yang dipilih secara acak untuk tiap tanaman. h. Bobot gabah per malai. Hasil gabah kering per malai (g) diperoleh dari gabah kering kadar air ± 14% yang telah dibersihkan dan berasal dari 3 malai sampel yang dipilih secara acak untuk tiap tanaman. i. Bobot 1000 butir. Bobot 1000 butir gabah bernas (g) ditimbang untuk setiap tanaman dengan kadar air ± 14%. j. Bobot gabah per tanaman. Bobot gabah bernas per tanaman (g) ditimbang untuk setiap tanaman dengan kadar air ± 14%.
17 k. Bobot basah dan kering jerami. Bobot basah jerami (g) ditimbang dari jerami basah saat panen. Sedangkan bobot kering jerami (g) ditimbang dari jerami kering yang masa berat keringnya konstan. 2.2. Percobaan Lapang Penelitian dilaksanakan pada bulan Februari sampai Juni 2011. Percobaan lapang untuk verifikasi ketahanan 50 galur padi terpilih terhadap cekaman besi di sawah KP Taman Bogo menggunakan RAK 1 faktor yaitu galur padi dengan 3 ulangan. Percobaan menggunakan metode stripe check yaitu menempatkan tanaman kontrol varietas padi IR64 (kontrol peka), Hawara Bunar dan Mahsuri (kontrol toleran) memanjang sejajar dengan petak-petak 50 galur yang diuji sehingga masalah homogenitas lahan bercekaman besi dapat diatasi (Suhartini 2004). Jarak tanam 25 cm x 25 cm dengan luas petak 75 cm x 250 cm (30 tanaman per petak). Tanaman padi diberi pupuk urea, SP36 dan KCl dengan rasio 200:100:50 kg/ha. Tanah sawah dianalisis pada awal dan akhir percobaan di Laboratorium Balai Penelitian Tanah, Bogor. Peubah yang diamati: a. Skor bronzing. Penilaian tingkat keracunan besi (skor bronzing) menggunakan sistem penilaian skala keracunan besi (IRRI 2003). Pengamatan dilakukan pada tanaman umur 4 MST dan 8 MST. b. Tinggi tajuk. Tinggi tajuk (cm) diukur dari permukaan tanah sampai ujung daun/malai tertinggi ketika ditangkup ke atas dari 5 sampel tanaman yang dipilih secara acak untuk setiap petak contoh pada umur 4 dan 8 MST. c. Jumlah anakan. Jumlah anakan dihitung dari 5 sampel tanaman yang dipilih secara acak untuk setiap petak contoh pada umur 4 dan 8 MST. d. Persen tanaman yang hidup. Jumlah tanaman yang hidup (%) pada setiap petak contoh dihitung dan dipersenkan. 3. Verifikasi Ketahanan 3 Galur Padi Terpilih terhadap Cekaman Besi 3.1. Percobaan Hidroponik Percobaan hidroponik untuk verifikasi 3 galur padi terpilih dilaksanakan pada bulan Juli sampai Agustus 2011 di Rumah Kaca Departemen Biologi FMIPA IPB, Darmaga. Penelitian menggunakan RAK 2 faktor yaitu galur/varietas padi dan media tanam dengan 3 ulangan. Verifikasi ketahanan 3 galur toleran (IRH195,
18 IRH548 dan IRH715) terhadap cekaman besi secara hidroponik menggunakan media larutan Yoshida konsentrasi penuh, setengah dan seperempat pada kondisi cekaman 1000 ppm Fe. Bahan tanaman lain yang diuji: 3 galur peka (IRH205, IRH267 dan IRH581) dan 6 varietas (IR64, Hawara Bunar, Mahsuri, Ciherang, Inpari 1, dan Inpari 13). Perlakuan cekaman besi diberikan pada tanaman padi umur 21 hari selama 1 minggu. Peubah yang diamati: a. Persen dan skor bronzing. Penilaian tingkat keracunan besi menggunakan sistem evaluasi baku yang dikembangkan oleh IRRI. Persentase luas daun yang mengalami bronzing dikelaskan dan setiap kelas diberikan skor berdasarkan Standar Sistem Evaluasi blas pada daun yang ditetapkan oleh International Network untuk Evaluasi Genetik tanaman padi (IRRI 2003). b. Tinggi tajuk. Pertumbuhan tinggi tajuk diukur dari selisih tinggi tajuk tanaman umur 4 minggu dan 3 minggu (saat akhir dan awal perlakuan cekaman besi). Tinggi tajuk (cm) diukur mulai dari pangkal rumpun sampai ujung daun tertinggi ketika ditangkup ke atas. c. Panjang akar. Pertumbuhan panjang akar diukur dari selisih panjang akar tanaman umur 4 minggu dan 3 minggu (saat akhir dan awal perlakuan cekaman besi). Panjang akar (cm) diukur dari pangkal rumpun sampai ujung akar terpanjang. d. Bobot kering tajuk dan akar. Bobot kering tajuk dan akar (g) ditimbang dari tajuk dan akar tanaman umur 4 minggu (akhir perlakuan cekaman besi). Biomasa dioven selama 48 jam pada suhu 80˚C atau sampai diperoleh masa yang konstan. e. Kandungan Fe tajuk. Analisis kandungan Fe tajuk (ppm) menggunakan Spektrofotometri Serapan Atom (SSA). Sampel tajuk tanaman padi yang telah kering (pengamatan bobot kering tajuk) ditimbang, dipotong kecil-kecil dan dimasukkan ke dalam cawan. Pengabuan dilakukan dengan tanur (furnace) pada suhu 650oC. Abu sampel tanaman ditambah 2 mL HNO3 pekat dan diencerkan dengan aquades sampai 50 ml. Sampel disaring dengan kertas saring bebas debu. Filtrat diukur dengan Spektrofotometri Serapan Atom. Larutan standar yang digunakan (FeNO3)2.
19 3.2. Percobaan Pot 3.2.1. Media Tanah Podsolik KP Taman Bogo Percobaan pot dengan media tanah Podsolik KP Taman Bogo untuk verifikasi ketahanan 3 galur terpilih terhadap cekaman besi dilaksanakan pada bulan Juli sampai Desember 2011 di Rumah Kaca BB Biogen, Cimanggu. Penelitian menggunakan RAK 1 faktor yaitu galur padi dengan 3 ulangan. Bahan tanaman yang sama pada percobaan hidroponik tahap kedua diverifikasi dengan percobaan pot menggunakan media tanah Podsolik KP Taman Bogo. Media tanah dianalisis pada awal dan akhir percobaan di Laboratorium Balai Penelitian Tanah, Bogor. Peubah yang diamati: skor bronzing menggunakan skala keracunan besi (IRRI 2003), tinggi tajuk, jumlah anakan dan anakan produktif, umur panen, panjang daun bendera dan malai, jumlah gabah isi dan hampa, bobot gabah isi per malai, 1000 butir dan per rumpun, serta bobot basah dan kering jerami. 3.2.2. Media Tanah Podsolik Kentrong Ditambah 1000 ppm Fe Percobaan pot dengan media tanah Podsolik Kentrong ditambah 1000 ppm Fe untuk verifikasi ketahanan 3 galur terpilih terhadap cekaman besi dilaksanakan pada bulan Juli sampai Desember 2011 di Rumah Kaca BB Biogen, Cimanggu. Penelitian menggunakan RAK 1 faktor yaitu galur padi dengan 3 ulangan. Bahan tanaman yang sama pada percobaan hidroponik tahap kedua diverifikasi dengan percobaan pot menggunakan media tanah Podsolik Kentrong ditambah 1000 ppm Fe. Media tanah dianalisis pada awal dan akhir percobaan di Laboratorium Balai Penelitian Tanah, Bogor. Peubah yang diamati: skor bronzing menggunakan skala keracunan besi (IRRI 2003), tinggi tajuk, jumlah anakan dan anakan produktif, panjang daun bendera dan malai, jumlah gabah isi dan hampa, bobot gabah isi per malai, 1000 butir dan per rumpun, serta bobot basah dan kering jerami.
Analisis Data Seluruh data dianalisis menggunakan sidik ragam, uji wilayah berganda Duncan (Duncan’s multiple range test) dan korelasi Pearson pada taraf uji 5% menggunakan program SPSS 17.
