5
II. TINJAUAN PUSTAKA A. Padi Beras Merah Botani tanaman padi dalam sistematika tumbuhan diklasifikasikan sebagai berikut: Divisi
: Spermatophyta
Sub divisi : Angiospermae Kelas
: Monocotyledoneae
Keluarga
: Graminae (Poaceae)
Genus
: Oryza Linn
Spesies
: Oryza sativa L.
Tanaman padi sawah (Oryza sativa L.) merupakan tanaman semusim dengan morfologi berbatang bulat dan berongga yang disebut jerami. Daunnya memanjang dengan ruas searah batang daun. Pada batang utama dan anakan membentuk rumpun pada fase generative dan membentuk malai. Akarnya serabut yang terletak pada kedalaman 20-30 cm. Malai padi terdiri dari sekumpulan bunga padi yang timbul dari buku paling atas. Bunga padi terdiri dari tangkai bunga, kelopak bunga lemma (gabah padi yang besar), palae (gabah padi yang kecil, putik, kepala putik, tangkai sari, kepala sari, dan bulu (awu) pada ujung lemma. Terdapat 25 spesies Oryza, dikenal adalah Oryza sativa dengan dua subspesies yaitu Indica (padi bulu) yang ditanam di Indonesia dan Sinica (padi cere). Padi dibedakan dalam dua tipe yaitu padi kering (gogo) yang ditanam di dataran tinggi dan padi sawah di dataran rendah yang memerlukan penggenangan (Ristek 2000). Sebuah penelitian yang dilakukan Muhidin et al (2013) meneliti tentang pertanaman beras merah dibawah naungan (Agroforestry) menunjukan bahwa padi beras merah toleran terhadap kondisi cahaya yang ternaungi. Waktu panen yang dihasilkan dari padi beras merah di sistem Agroforestry ini lebih lama, akan tetapi untuk pengelolaan tanah lebih minim. Uji stabilitas padi dilakukan oleh Abdullah (2014) di berbagai lokasi dan dari hasil uji galur harapan padi sawah ini didapatkan galur-galur stabil yang mempunyai penampilan agronomi 5
6
yang baik, sama dan lebih baik dibandingkan Ciherang atau Ciasem. Dilaporkan juga bahwa padi beras merah memiliki ketahanan terhadap serangan OPT seperti sserangan penggerek batang padi atau beluk (Kritamtini 2009). Sebuah penelitian yang dilakukan oleh Indrasari (2007) menyatakan bahwa menyatakan bahwa masyarakat umunya lebih menyukai rasa nasi beras merah. Selain rasa nasi, warna beras juga menjadi salah satu pertimbangan konsumen dalam memilih beras yang akan dibeli. Secara statistik tingkat pengetahuan masyarakat tentang beras merah adalah baik di desa maupun di kota sudah mengetahui tentang keunggulan beras merah dibanding beras putih berdasarkan kandungan gizinya. Indriyani et al (2013) dalam penelitiannya tentang perlakuan pengeringan terhadap hasil panen padi beras merah menunjukan bahwa ada pengaruh nyata antara lama pengeringan dengan karakteristik fisik tepung beras merah meliputi rendemen, densitas kamba, warna, dan indeks penyerapan air. Karakteristik kimia meliputi kadar air, abu, protein, serat dan antioksidan juga ada pengaruh nyata kecuali kadar lemak baik dari varietas Mandel Handayani maupun Segreng. Kristamtini dan Prajitno (2009) dalam penelitiannya tentang karakterisasi padi beras merah Segreng menyatakan tinggi tanaman padi beras merah Segreng lebih pendek dibandingkan padi Aek Sibundong, panjang daun sama, lebar daun lebih sempit, daun dibawah daun bendera lebih panjang, panjang malai lebihpendek, jumlah gabah isi per malai lebih sedikit, jumlah gabah hampa per malai lebih sedikit dan jumlah malai perrumpun juga lebih sedikit. Kandungan nutrisi pada padi beras merah Segreng juga lebih tinggi daripada padi beras merah Aek Sibundong. Disebutkan juga bahwa warna beras merah pada kulit ari mengandung beta karotin 488,65 mikro g/100 g penting untuk menjaga kesehatan jantung dan mencegah penuaan, serta tanaman padi beras merah merupakan padi yang toleran terhadap cekaman air. Ketahanan padi beras merah terhadap berbagai faktor ini dapat dipengaruhi oleh genotipe dari beras merah itu sendiri (Aryana 2009). Pemberian pupuk kandang sapi yang
7
diperkaya cacing tanah dan biochar pada tanah vertisol menurut Putri (2010) dapat meningkatkan serapan Fe dan hasil dari beras merah, sehingga tidak hanya pengaruh genotip yang dapat mempengaruhi hasil melainkan pengaruh perlakuan juga dapat mempengaruhi hasil. B. Budidaya Padi beras Merah Padi dikenal ada beberapa metode budidaya, salah satu metode dalam budidaya padi yakni metode SRI (System of Rice Intensification). Beberapa tempat yang menggunanakan sistem budidaya ini dilaporkan telah berhasil meningkatkan produktivitas padi hingga dua kali lipat. Langkah-langkah budidaya padi organik SRI ini perlu memperhatikan ketinggian, yakni 0-1500 mdpl, suhu antara 19-27 oC, tanah lumpur yang subur dengan ketebalan solum 18-22 cm dan pH 4-7. Kemudian dalam penanaman padi ini jarak tanam yang baik yakni 25 x 25 cm atau 30 x 30 cm. Lakukan penanaman dengan memasukan satu bibit pada satu lubang tanam. Penanaman tidak boleh terlalu dalam supaya akar bisa leluasa bergerak (Priyowidodo). Teknik budidaya yang lainnya yakni teknik budidaya dengan sistem jajar legowo. Jajar legowo (Jarwo) merupakan suatu cara tanam pindah padi sawah yang mengatur setiap dua barisan tanaman dan diselingi dengan satu barisan kosong (legowo) dengan penerapan jarak tanam, baik dalam barisan maupun antar barisan disesuaikan dengan maksud kesuburan tanah dan ketinggian tempat. Semakin subur tanah, maka jarak tanam yang diterapkan semakin lebar. Demikian pula dengan ketinggian tempat, semakin tinggi tempat maka jarak tanam yang diterapkan semakin lebar. Maksud dan tujuan penerapan sistem Jarwo, di antaranya 1. Memanfaatkan radiasi matahari pada tanaman yang terletak di pinggir petakan, sehingga diharapkan seluruh pertanaman memperoleh efek pinggir (border effect) 2. Memanfaatkan efek turbulensi udara yang bila dikombinasikan dengan sistem pengairan basah-kering berselang maka dapat mengangkat asamasam organik tanah yang berbahaya bagi tanaman dari bagian bawah ke bagian atas (menguap)
8
3. Meningkatkan kandungan karbon dioksida (CO2) dan hasil fotosintesis tanaman 4. Memudahkan dalam pemupukan dan pengendalian tikus, dan 5. Meningkatkan populasi tanaman per satuan luas Pengaturan populasi tanaman dapat dipilih sesuai dengan kebutuhan dan keinginan petani dengan pertimbangan tingkat kesuburan tanah dan ketinggian tempat, sebagai berikut : 1.
Sistem Jajar Legowo 2:1 dengan jarak tanam 25 x 12,5 x 50 cm, maka jumlah populasi tanaman adalah 21 rumpun per m2 atau sekitar 210.000 rumpun per ha
2.
Sistem Jajar Legowo 2:1 dengan jarak tanam 30 x 15 x 40 cm, maka jumlah populasi tanaman adalah 30 rumpun per m2 atau 300.000 rumpun per ha
3.
Sistem Jajar Legowo 2:1 dengan jarak tanam 20 x 10 x 40 cm, maka jumlah populasi tanaman adalah 33 rumpun per m2 atau 330.000 rumpun per ha.
4.
Dst. Jumlah rumpun tanaman yang optimal akan menghasilkan lebih banyak
malai per meter persegi dan berpeluang besar untuk pencapaian hasil yang lebih tinggi. Pertumbuhan tanaman yang sehat dan seragam mempercepat penutupan permukaan tanah, sehingga dapat menekan atau memperlambat pertumbuhan gulma dan meningkatkan ketahanan tanaman terhadap hama dan penyakit (Badan Litbang Pertanian 2012). Teknik bududaya padi beras merah dengan pemupukan kompos sludge ditanam dengan media tanaman padi beras merah dibagi menjadi 8 petak sawah. Luas setiap petak sawah sebesar 7 x 7 m yang terisi 576 tanaman padi dengan jarak tanam 30 x 30 cm. Tanaman padi beras merah yang dipakai sebagai contoh penelitian berumur 4 bulan, yang diambil secara acak sebanyak 10 rumpun per petak untuk mewakili seluruh tanaman padi dalam satu petak. Hasil penelitian tersebut menunjukan bahwa biomassa padi beras merah hasil
9
pemupukan kompos sludge mengalami peningkatan bila dibandingkan kontrol. Peningkatan optimal biomassa padi merah pada hasil pemupukan kompos sludge 3 kg/m2 yaitu 78 gram. Kemudian kandungan protein beras merah hasil pemupukan kompos sludge mengalami peningkatan bila dibandingkan kontrol. Peningkatan optimal kadar protein beras merah pada hasil pemupukan kompos sludge 3 kg/m2 yaitu 11,1% (Las et al 2007). Gabungan Kelompok Tani(Gapoktan) Marsudi Mulyo Lestari Desa Tawaangsari, Kecamatan Trawas, Boyolali Jawa Tengah juga melakukan budidaya padi beras merah secara organik yang prosesnya dimulai dari pembenihan pilih benih yang baik dan disimpan selama minimal 1 bulan, karena untuk benih tidak bisa langsung. Benih yang sudah siap direndam untuk dipilih dan kemudian disemai. Dalam persemaian, lahan diolah dengan dibajak ataupun dicanngkul kemudian diberikan pupuk kompos untuk pupuk dasarnya. Kemudian pada saat sebelum penanaman pupuk yang digunakan yakni pupuk kandang dan ketika perawatan menggunakan pupuk cair organik yang berasal dari urin sapi. Panen padi beras merah organik dilakukan pada usia antara 8590 HST (Ratna 2011). C. Pemuliaan Padi Beras Merah dengan Iradiasi Sinar Gamma Induksi mutasi menggunakan iradiasi menghasilkan mutan paling banyak (sekitar 75%) bila dibandingkan menggunakan perlakuan lainnya seperti mutagen kimia. Keuntungan menggunaan sinar gamma adalah dosis yang digunakan lebih akurat dan penetrasi penyinaran ke dalam sel bersifat homogen. Sedangkan keuntungan menggunakan mutagen kimia adalah laju mutasinya tinggi, dan didominasi mutasi titik. Perubahan yang ditimbulkan karena pemberian mutagen baik fisik maupun kimia dapat terjadi pada tingkat genom, kromosom, dan DNA. Mutasi dibedakan menjadi mutasi kecil (mutasi gen) dan mutasi besar (mutasi kromosom). Mutasi kecil adalah perubahan yang terjadi pada susunan molekul gen (DNA), sedangkan lokus gennya tetap. Mutasi jenis ini menimbulkan alela. Sedangkan mutasi besar adalah perubahan yang terjadi pada struktur dan susunan kromosom. Mutasi gen disebut juga mutasi titik. Mutasi ini terjadi karena perubahan urutan basa pada DNA atau
10
dapat dikatakan sebagai perubahan nukleotida pada DNA. Mutasi Kromosom, kromosom merupakan struktur didalam sel berupa deret panjang molekul yang terdiri dari satu molekul DNA yang menghubungkan gen sebagai kelompok satu rangkaian. Kromosom memiliki dua lengan, yang panjangnya kadangkala sama dan kadangkala tidak sama, lengan-lengan itu bergabung pada sentromer (lokasi menempelnya benang spindel selama pembelahan mitosis dan meiosis. Pengaruh bahan mutagen, khususnya radiasi, yang paling banyak terjadi pada kromosom tanaman adalah pecahnya benang kromosom (Chromosome breakage atau chromosome aberration). Mutasi kromosom meliputi perubahan jumlah kromosom dan perubahan struktur kromosom mutasi pada tingkat kromosom disebut aberasi (Lestari 2014). Sebuah penelitian yang dilakukan oleh Sobrizal et al (2004) tentang mutan padi hasil iradiasi sinar gamma menyatakan bahwa pada galur M2 yang di radiasi sinar gamma 0,2 kGy benih padi Atomita 4 telah mengalami mutasi gen yang berhubungan dengan tinggi tanaman. Gen yang mengontrol tinggi tanaman tipe normal sebagai gen dominan termutasi ke arah resesif yang mengontrol sifat pendek. Penelitian yang serupa tentang mutan M2 hasil iradiasi sinar gamma juga dilakukan oleh Pujiwati et al (2012), padi yang telah di radiasi ditanam dengan berbagai perlakuan, kemudian diseleksi individu M2 yang sensitif terhadap bahan kimia. Teridentifikasi individu pada beberapa perlakuan sensitif terhadap bahan kimia. Menurut Haris et al (2013) menyatakan bahwa iradiasi sinar gamma juga menunjukan adanya mutasi dengan adanya perbedaan tinggi tanaman yang di radiasi dengan yang tidak di radiasi pada M1. Dilaporkan juga oleh Ahloowalia et al (2004) bahwa hasil pemuliaan mutasi baik pada padi, gandum, kapas, maupun kacang tanah mengaami peningkatan hasil produksi. Kualitas tanaman juga mengalami peningkatan dengan meningkatnya ketahanan terhadap serangan OPT pada setiap mutan. Kegiatan pemuliaan tanaman pada umumnya dilakukan dengan usaha koleksi plasma nutfah sebagai sumber keragaman, identifikasi dan karakterisasi, induksi keragaman, misalnya melalui persilangan ataupun dengan transfer gen, yang diikiuti dengan proses seleksi, pengujian dan evaluasi, pelepasan,
11
distribusi dan komersialisasi varietas (Carsono 2008). Iradiasi sinar gamma merupakan salah satu metode pemuliaan mutasi. Dosis radiasi merupakan faktor yang mempengaruhi terbentuknya mutan. Dosis iradiasi diukur dalam satuan Gray (Gy). Dosis iradiasi dibagi tiga yakni tinggi (>10 kGy), sedang (110 kGy), dan rendah (<1 kGy) (Soedjono 2003). Dari perbaikan padi varietas Cisantana dengan teknik mutasi diperoleh dua galur mutan yang memiliki perubahan sifat terutama pada bentuk ujung gabah yang tidak berbulu, potensi produksinya tinggi, tanaman lebih pendek, agak tahan terhadap penyakit hawar daun strain IV, serta keunggulan pada kualitas gabah dan beras. Oleh sebab itu kedua galur mutan ini telah diajukan kepada Tim Penilai dan Pelepas Varietas (TPPV) untuk dapat diajukan sebagai varietas baru hasil perbaikan dengan teknik mutasi. Akhirnya kedua galur tersebut dapat dilepas sebagai varietas unggul baru oleh Deptan dengan nama Mira-1 dan Bestari masing-masing pada tahun 2006 dan 2008. Dosis optimum radiasi gamma untuk mutasi
induksi varietas Cisantana adalah 0,20 kGy
(Mugiono et al 2009). Penelitian yang dilakuakan oleh Cheema dan Atta (2003) juga menunjukan bahwa pemuliaan mutasi mneggunakan radiasi sinar gamma berpengaruh terhadap padi Basmati. Pada generasi M2 terdapat mutasi klorofil dan jumlah malai produktif yang meningkat dibandingkan kontrol. Tetapi untuk tinggi tanaman dan kesuburan benih menurun dibandingkan kontrol. Sinar gamma dengan dosisi 200 Gy dan 250 Gy menghasilkan frekuensi mutasi tertinggi untuk varietas Basmati 370, Basmati Pak dan Super Basmati. Alam et al (2001) mengungkapkan bahwa pengaplikasian radioisotop dan radiasi sangat membantu dalam bidang pertanian di dunia. Hasil mutasi dari radioisotop dan radiasi sangat diperlukan untuk mengatasi masalah-masalah dalam pertanian. Dalam dunia pertanian radioisotop dan radiasi digunakan untuk mempelajari dan meningkatkan mekanisme fotosintesis, ketahanan tanaman terhadap serangan hama dan penyakit, metabolisme tanaman, pengambilan hara dalam tanah oleh tanaman, mobilitas ion dalam tanah dan tanaman, serta ketahanan terhadap stress.
12
Penelitian tentang padi dengan radiasi sinar gamma selanjutnya juga dilakuakan oleh Dehpour et al (2011) yang menyatakan bahwa dalam penelitiaanya presentase terendah kalus terdapat pada perlakuan berbagai dosis radiasi dan konsentrasi garam 25 mmosh/lit. Sementara kalus terpanjang terdapat pada perlakuan radiasi dosis 100 Gy dan konsentrasi garam 5,15, dan 25 mmosh/lit. Semakin tinggi dosis radiasi dan konsentrasi konten prolin juga meningkat.
Kandungan
protein
disisi
lain
malah
menurun
dengan
meningkatnya dosis radiasi dan konsentrasi garam. Hasil ini menunjukan bahwa karakterisitik bibit padi setelah di radiasi sinar gamma dapat digunakan untuk mengendalikan cekaman abiotik seperti kekeringan dan garam (salin). Kenampakan hasil mutasi tidak dapat diamati pada generasi M1, kecuali yang termutasi adalah gamet haploid. Adanya mutasi biasanya dapat ditentukan pada generasi M2 dan seterusnya. Semakin tinggi dosis, maka semakin banyak terjadi mutasi (Mugiono 2001). Penelitian mutasi induksi juga dilakukan oleh Haris et al (2013) terhadap padi lokal Varietas Ase Lapang dari kabupaten Pangkep dan Beras Merah Varietas Mandoti dari kabupaten Enrekang. Hasil penelitian menunjukan bahwa dosis radiasi 200 Gy berpotensi menghasilkan mutan yang tanmannya lebih pendek dan berumur genjah. Karakter agronomi yang dilihat menunjukan bahwa pada generasi M1 presentase gabah hampa 27,47% yang berarti bahwa presentase hasil masih rendah dari berbagai dosis radiasi baik pada varietas Ase Lapang maupun varietas beras merah Mandoti. Diharapkan dari penelitian ini untuk keturunan M2 dan selanjutnya dapat menghasilkan padi yang genjah dan produksi padi yang tinggi. Pemuliaan padi dengan mutasi induksi radiasi sinar gmma tentunya dikhawatirkan akan menimbulkan dampak negatif terhadap konsumennya. Ghoneum et al (2013) dalam penelitiannya melakukan percobaan terhadap padi yang telah diradiasi dan diberi perlakuan tambahan perlakuan MGN-3 untuk mengurangi dampak radiasi. MGN-3 merupakan arabinoxylan dari dedak padi yang telah terbukti menjadi antioksidan yang kuat dan modulator imun. Percobaan dilakukan pada tikus albino swiss yang diberi radiasi 5 Gy saja,
13
diberi MGN-3 saja dan tikus yang diberi radiasi 5Gy dan MGN-3 selama 1-4 minggu sebelum diradiasi. Hasilnya menunjukan bahwa MGN-3 memberikan perlindungan dari efek samping merugikan dari induksi irradiasi. MGN-3 memiliki potensi untuk melindungi sel-sel progenitor di sum-sum tulang, yang menunjukan kemungkinan penggunaan MGN-3/Biobran sebagai pengobatan tambahan untuk melawan efek samping yang merugikan dari radiasi sinar gamma.
