RADIASI STIMULASI PADA PERLAKUAN BIJI *) Oleh
Dr. Ir. HARI SUSENO Departemen Batani, Fakultas Pertanian Institut Pertanian Bagar
ABSTRACT
Biji yang sebetulnya suatu embrio, adaloh fase penting dalam siklus pertumbuhan tanaman yang mudah untuk mendapat perlakuan. Bermacam_macam perlakuan biji dengan maksud men_ stimulir pertumbuhan telah banyak dilakukan. Dalam banyak hal perlakuan biji telah ber~asil dengan meninggikan hasil_hasil pertanian. Adanya cora baru yaitu menggunakan pengaruh suatu radiasi, perlakuan biji dengan dosis radiasi yang t~pat menunjukkan suatu" stimulasi tumbuh don mempertinggi hasil tanaman. Metoda tersebut karenanya memberi harapan pula bagi Indonesia dol am usahanya mempertinggi hasil_hasil pertanian. Sinor X don radiasi_radiasi ianisasi lainnya, dapat mempengaruhi organisme_organisme secara morfologis, fisiologis don genetis. Diantara efek_efek tersebut mungkin ada hu_ bungan satu sama lain, Umpamanya adanya hubungan antara modifikasi bentuk karena radiasi dengan proses fisiologis yang abnormal; diantara proses fisiologis (fotosintesa) dengan struktur chloroplas dsb. Sedang perobahan fisiologis dan morfologis itu mungkin pula menurun kepada generasi seterusnya (Genetis) karena adanya perobahan_perobahan sitologis. Efek radiasi tergantung pada jenis, dosis dan cara penyinaran disatu fihak dan jenis bahan yang disinari serta keadaan lingkungan dilain fihak. Didalam praktek penggunaan efek radiasi dibedakan atas 3 macam. Pertama ialah radiasi mutasi. Tergantung pada intensitas dosis penyinarannya dapatlah timbul perobahan_perobahan diantara dan di_ dalam chromosom_chromosom, sehingga terjadi perobahan genetis. Mutasi spontan dialam berjalan sangat lambat. Dengan penggunaan radiasi maka didapatkan frekwensi mutasi yang sangat be~ar, sehingga memperbesar pula kesempatan memilih; karenanya radiasi mutast banyak digunakan dalam usaha pemulian tanaman. Yang kedua, ialah radiasi steril isasi. Percobaan_percobaan membenarkan bahwa, penyinaran dengan dosis yang cukup tinggi dapat membunuh mikroorganisme, pupa se_ rangga, atau menimbulkan sterilitas pada serangga yang disinari. Efek radiasi yang ketiga ialah stimulasi dan sebaliknya, yakni radiasi_radiasi yang ditujukan untuk mendorong atau menghalangi pertumbuhan. Dosis radiasi ionisasi yang *) Disempeiken pede SymposiumRedioisotop, 1 _ 2 Agustus 1966 di Bendung.
212
rendah yang digunakan pada biji, spora dan beberapa umbi_umbian telah dilaporkan mempertinggi perkecambohan, mempercepat tumbuh, mempercepat pembungaan dan me_ ninggikan hasil. Sebaliknya dosis yang tinggi mengakibatkan penghambatan pertumbuhan dan malah mematikan. Dalam tulisan ini akan dibicarakan khusus mengenai radiasi stim ulasi • Bahan tanaman yang lazim dan baik dipakai sebagai obyek radiasi adalah a. tepung sari, b. biji_biji tanaman dan c. tanaman_tanaman yang sedang tumbuh. Teknik pe_ nyinaran biji lebih disukai dari pada penyinaran tanaman yang sedang tumbuh, karena untuk mendapat efek radiasi dilapangan perlu dilakukan penyinaran_penyinaran yang Iuas, sedang biji yang biasanya berukuran kecil, dalam jumlah besar dapat disinari bersama atau diangkut dengan mudah. Karena hal_hal tsb. diatas perlakuan biji mem_ beri harapan penggunaannya dalam praktek. Kecuali faktor teknik, dalam tul isan ini penekanan pemakaian bahan biji disebabkan karena biji memil iki faktor_faktor biologis yang menguntungkan. Biji yang sebetulnya suatu embryo, adalah fase penting dalam sikl us pertumbuhan tanaman. Tujuan akhir dari perlakuan biji ialah meninggikan hasil panen. Tinggi rendahnya hasil sesuatu tanaman ditentukan oleh pertumbuhan tanaman tersebut yang berlangsung mulai dari perkecambahan biji hingga terbentuknya biji lagi. Pertumbuhan dari tanaman adalah suatu Nasil pengaruh timbal balik yang terkoordinir dari faktor keturunan dan keadaan Iingkungan terhadap proses_proses fisiologis didalam tanaman tersebut. Perobah_ an_perobahan proses fisiologi dalam tanaman tersebut tercermin, dalam pertumbuhan yang secara visuel dapat diamati diantaranya pada keadaan perkecambahan, kecepatan tum_ buh, percabangan, kesanggupan berbunga, penggeseran kelamin bunga dan akhirnya besarnya hasil panen. Perlakuan biji dengan insektisida dan fungisida dapat membebas_ kan dan melindungi biji dari hama dan penyakit, sehingga dapat berkecambah dan tumbuh terus dengan sehat (21). Perlakuan biji ketimun dengan methylene biru ternyata memberi bekas yang mendalam sehingga mengakibatkan penggeseran bunga jantan kebunga betina yang karenQnya tanaman ketimun tersebut memberi hasil akhir yang sangat tinggi (22). Efek stimulasi dari sinar X dan radiasi_radiasi ionisasi lainnya pada tanaman, ter_ utama biji, telah diketahui dan dipelajari untuk waktu yang cukup lama. Tetapi karena kurangnya pemberitahuan tentang pemakaiannya, hasil_hasil yang didapat, satu sama lain berlainan. Penyinaran dengan dosis rendah pada biji ternyata mempertinggi per_ kecambahan, menstimulir pertumbuhan tanaman, mempercepat pembungaan dan meninggikan hasil (2, 8, 11). Peneliti -peneliti lainnya berpendapat bahwa radiasi ionisasi tidak menstimulir atau memberi pengaruh baik lainnya terhadap pertumbuhan atau setidak_tidaknya pengaruh baiknya kurang meyakinkan (9, 13). Shull dan Mitchell (11) dalam tahun 1933 telah berhasil menstimulir pertumbuhan gandum, haver, jagung dan bunga matahari pada penyinaran kecambah dengan dosis sinar X sebesar ± 100 r. Mengenai berhasil nya percobaan tersebut mereka tekankan kepada pemakaian filter, dan dengan cara tersebut mereka mendapatkan suatu patent. Pembungaan yang lebih cepat pada pohon_pohon grapefruit yang benihnya disinari dengan sinar X, pada tahun 1935 dilaporkan oleh Haskins dan Moore (15); tetapi sayangnya jumlah tanamannya terlalu sedikit, sehingga hasilnya tak dapat dipertanggung jawabkan secara statistik. Wort (12) pada tahun 1941 melaporkan bahwa biji gandum yang disinari sinar X dengan dosis rendah menghasilkan tanaman yang lebih besar dari kontrolnya. Hasil-hasil yang lebih meyakinkan mengenai efek stimulasi sinar X, dilaporkan oleh penyel idik-penyel idik dari Rusia. Hasil penelitian akhli _akhl i Rusia tersebut dapat di_ baca pada review yang dibuat oleh Breslavets pada tahun 1946 (14). Ancel pada tahun 1927 melaporkan suatu kenaikan 70% pada hasil tanaman lentil akibat penyinaran biji_ nya dengan sinar X sebesar 150 r. Pada tahun 1932 Breslavets berhasil menaikkan hasil 213
rye
hampir
100% dengan
menyinari
biji_biji
yang berkecambah
dengan
sinar X sebesar
250 r, Biji kering memerlukan dosis yang lebih tinggi untuk mendapatkan hasil yang optimum. Kecuali itu dia juga melaporkan bahwa penyinaran biji rye grass dengan 750r menaikkan hasH sebesar 70%. Kenaikan hasil gandum yang tinggi dilaporkan pula oleh Zurup pada penyinaran benihnya dengan sinar X. Walaupun demikian hasil yang negatip dilaporkan pula oleh Afenaseva pada penyinaran biji gandum dengan dosis sinar X di_ antara 125 r sid 750 r. Sax (10), dalam penelitiannya yang lebih kritis terhadap radiasi stimulasi dari sinar X pada biji_biji kering dari bermacam_macam tanaman, mencatat suatu stimulasi per_ tumbuhan dari beberapa jenis tanaman, walaupun dia tak menemukan suatu kenaikan panen yang pasti. Pada umbi_umbi bunga gladiol yang disinari dengan sinar X sebesar 4000 r, Sax dalam karangannya melaporkan bahwa sinar X mempercepat pembungaan dengan pasti, dan menyarankan bahwa radiasi yang lebih tinggi mungkin akan Iebih efektip. Campos et al. (20) dalam percobaan penyinarannya dengan sinar X dari bermacam_ macam dosis pada biji_biji bawang merah yang dilakukan pada tahun 1960 melaporkan bahwa perkecambahan dapat dikatakan tak dipengaruhi sama sekal i. Dosis si nar X antara 50 r dan 100 r menstimulir tinggi dan berat segar, sedang dosis optimalnya adalah pada 75 r. Kecuali sinar X efek stimulasi sinar gamma dari Co60 banyak pula diperhatikan, walaupun penyinaran secara kronis dengan sinar gamma pada kebanyakan tanaman ber_ sifat mematikan atau merusak. Pada dosis rendah Sparrow dan Christensen (17) mendapat bukti bahwa sinar gamma mempunyai efek menstimulir pada tanaman Anthirrhinum. Sedang Koller (16) juga mendapatkan bukti suatu stimulasi terhadap pembelahan sel dari Tradescantia akibat penyinaran sinar gamma dengan dosis sebesar 200 r pada 0.1 0.25 r/min. Muso Soerjowinoto dan Soemartono (18) melaporkan bahwa penyinaran biji padi jenis Rojo-Iele dengan CoGO mengakibatkan beberapa kelainan morfo1ogis dari tanamannya. Percobaan penyinaran biji padi Peta dan Ceremas dengan sinar gamma dari berma_ cam_macam dosis yang dilakukan di Filipina (19), menunjukkan bahwa kedua jenis padi itu mempunyai kepekaan radiasi yang relatip berlainan. Perkecambahan dari Peta di_ pengaruhi dengan pasti oleh penyinaran sinar gamma pada dosis 10 kr. dan 20 kr sedang Ceremas pada dosis 20 kr. Kesanggupan tumbuh terus dari kecambah sangat menurun pada dosis antara 1 kr _ 20 kr untuk Peta dan 5 kr, 10 kr dan 20 kr untuk Ceremas. Efek pertambahan panjang bul ir dari Peta kelihatan pada penyinaran 1 kr sedang dari Ceremas pad a 1,5 kr, 2,5 kr, 10 kr dan 20 kr. Dalam percobaan ini berat jerami dari Ceremas tak dipengaruhi oleh penyinaran, sedang dari Peta menunjukkan suatu kenaikan yang pasti pada dosis 20 kr. Kedua varietas, pada waktu panen untuk semua dosis menunjukkan penurunan tingginya dengan pasti, sedang jumlah tunas dan berat biji tidak dipengaruhi. Percobaan perbandingan pengaruh penyinaran biji Clover (Melilotus albus) dengan sinar X dan sinar thermal neutron menunjukkan bahwa, sinar X tidak memberikan suatu stimulasi, sedang thermal neutron menstimulir pertumbuhan (7). Percobaan lain menun_ jukkan bahwa thermal neutron pada dosis rendah menstimulir perkecambahan biji Setaria (millet), sedang tidak demikian halnya dengan dosis sinar X yang rendah (8). Karena hasil tersebut Bhatt et al. (8) terdorong untuk mengadakan percobaan dengan maksud mempercepat pembungaan padi yang berbunganya terikat pada musim. Pada percobaan ini dipergunakan dua varietas padi (diploid dan tetraploid) yang biji_biji keringnya disinari dengan thermal neutron atau pile neutron dengan dosis 4. 64 _ 18. 56 x 1012 n th/cm2 dan 0,50 _ 4,5 x 1012 pn/cm2 berturut_turut. Hasilnya menunjukkan bahwa sejak dalam keadaan kecambah kedua varietas padi yang disinari dengan thermal neutron tumbuh lebih cepat bila dibandingkan dengan kontrolnya ataupun dengan pe_ nyinaran pile neutron. Kecuali itu kelihatan tinggi dan kuat, lebih_lebih pada dosis 214
rendah, dan berbunga kurang lebih $Otu bulan lebih dulu dari pada kontrolnya. Penggunaan jenis radiasi ionisasi °lainnya telah dilaporkan oleh beberapa sarjana Rusia, dan hasil_hasilnya yang telah direviewkan oleh Bordeiano et al (2) adalah se_ bagai berikut: Timofeev_Resovsky dan Luchinich (1957) pada penelitiannya pada 15 jenis tanamon dengan dosis yang samo, sinar beta berenersi tinggi mempunyai daya stimulasi yang lebih tinggi dari sinar alpha dan akibat meru$Oknya sejajar dengan ber_ tambah be$Ornya dosis yang dipakai. Toistoplets (1957) dan Kur$Onov (1955) membenar_ kan bahwa sinar beta dari radioisotop menstimulir perkecambahan. Abutalibov dan Vezirova (1957) juga meyakini bahwa radioisotop dari fosfor dan besi mempercepat tumbuh dan meninggikan hasil tanaman, meninggikan aktivitas katalase dalam daun dan buah. Bordeiana et al. (2) dalam percobaan perlakuannya pada biji apel dengan P-32 dalam bentuk larutan H3P04, sinar beta pada dosis_dosis tertentu menstimulir perkecam_ bahan pada fase_fase terpisahnya keping biji, timbulnya chlarofil dan akar. Diatas telah dikatakan bahwa efek radiasi tergantung pada jenis, dosis dan cara penyinaran disatu fihak dan jenis serta keadaan tanaman dan keadaan lingkungan pada fihak lainnya. Sinar X dan radiasi_radiasi ionisasi lainnya pada dosis rendah masing_ masing mempunyai efek menstimulir; hanya untuk mendapatkan efek yang optimal untuk setiap jenis radiasi diperlukan suatu persyaratan yang tertentu. Sifat penyinaran, men_ dadak atau kronis, turut serta menentukan efektivitas. Pada umumnya dapat dikatakan bahwa penyinaran_penyinaran kronis membutuhkan dosis radiasi yang lebih rendah dari pada penyi naran_penyi naran mendadak. Toleransi tumbuh_tumbuhan terhadap radiasi, tergantung pada jenisnya (1). Dalam lingkaran hidup setiap jenis tumbuh_tumbuhan, selalu ada $Oat-saat yang lebih peka terhadap radiasi (3). Hal ini dapat dimengerti apabila dihubungkan dengan perobahan_ perobahan keadaan fisiologis yang selamanya berlangsung sepanjang hidup setiap tumbuh_ tumbuhan. Kepekaan radiasi dari biji berbeda menurut pertumbuhan ontogeni nya (keadaan fisiologis), yaitu menurut derajat kemasakannya (5). Kecuali itu Soric (5) menemukan bahwa biji tanaman pol yploid buatan, lebih resisten terhadap radiasi dari pada bentuk aslinya yang jumlah chromosomnya lebih kedl. Hybrid ternyata juga lebih resisten dari pada induknya. Aspek lain yaitu bahwasanya biji dalam keadaan kering, direndam, berkecambah dan perbedaan keadaan penyimpanan beserta umurnya sebel um dan sesudah penyinaran sangat mempengaruhi efek radiasi (3, 6). Perlu dikemukakan bahwa satu jenis tanaman yang terdapat didalam dua keadaan lingkungan penyinaran yang berlainan, menunjukkan reaksi yang berbeda terhadap radiasi yang sama (4). Akhirrrya dapat disimpulkan disini bahwa adanya radiasi stimulasi pad a perlakuan biji dengan radiasi ionisasi adalah suatu hal yang pasti. Hanya hingga sekarang dapatlah dikatakan belum ada suatu cara dan persyaratan pasti yang dapat dipakai sebagai pe_ gangan untuk berhasilnya. Karenanya semakin bertambah penemuan cara_cara baru don persyaratan _ persyaratan radiasi stimulasi tersebut, tentu akan semakin mendekatkan kemungkinan _ kemungkinan pemakaian perlakuan radiasi biji untuk praktek. Dan bila sekiranya diantara kita ada yang bertangan dingin, yang barang kali karena ketang_ kasannya dapat menemukan suatu cara dan persyaratan yang sederhana, yaitu yang dapat mengiliminir arti dari Variabilitas biji yang disinari, sehingga dengan demikian cara dan persyaratan tsb dengan mudah dapat dibawa kepraktek (23).
215
DAFTAR PUSTAKA I, Isotopes in Agriculture. Proceedings of the Second United Nations International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy 1958, Vol. 27. II. Effects of ionizing radiations on Seads. Proceedings of A Symposium. Karlsruhe, 8 - 12 August 1960. Joinly sponsored by the IAEA and FAO. 1. SARIC, MILOJ E R., 1958. The dependence of irradiation effects in seed on the hal. 233 _ 248. biologi cal properties of the seed 2. BORDEIANO, T. et al., 1958. Contributions to the problem of radiostimulation of hal. 282 _ 285. frui t tree seeds. 3. BIEBL, R, 1958. The radiosensitive phase in plant germination. hal. 299 _ 304. 4. BORA, K. C., 1958. Comparative effects of varying doses of X_rays and fast neutrons on the growth, development and induction of cytological changes in tetraploid and hexaploid wheat. hal. 314 _ 320. 5. SARIC, M, 1960. The effects of irradiation in relation to the biological traits of II. hal. 104 _ 116. the seed irradiated. 6. WOLFF, SHELDON, and A.M. SICARD, 1960. Post_irradiation storage and the growth of Barley seedl ings. II. hal. 171 _ 179. 7. MICKE, ALEXANDER, 1960. Comparison of the effects of X_rays and thermal neutron on viability and growth of sweet clover (Melilotus albus) after hal. 403 _ 410. irradiation of dry seeds. 8. BHATT, B. Y., et al., 1960. Some aspects of irradiations of seeds with ionizing hal. 592 _ 607. radiations. 9. JOHNSON, EDNA A., 1936. Susceptibility of seventy species of flowering plants to X_radiation. Plant Phys. 11 : 319 _ 342. 10. SAX, K., 1955. The effects of ionizing radiation on plant growth. Amer. Jour. Bot. 42 : 360 _ 364. 11. SHULL, C.A. and J.W. MITCHELL, 1933. Stimulative effects of X_rays and plant growth. Plant Phys. 8 : 287 _ 296. 12. WO RT, B. J., 1941. X_ray effects ingrowth and reproduction of wheat. PIant Phys. 18 : 373 _ 383. 13. ALEXANDER, L. L, 1950. Radioactive materials as plant stimulants in field tests. Agron, Jour. 42 : 252 _ 255. 14. BRESLAVETS, L.P., 1946. Plants and X_rays. Acad. Sci. U.S.S.R. Moscow. 15. HASKINS, C.H. and C.N. MOORE, 1935. Growth modifications in citrus seedlings grown from X-rayed seed. Plant Physiol. 10 : 179 _ 185. 16. KOLLER, P.C., 1953. The cytological effects of irradiation at low intensities. Jour. Herdity 6 : 5 _ 22. 17. SPARROW, A.H., and E. CHRISTENSEN, 1953. Tolerance of certain higher plants to chronic exposure to gamma radiation from cobalt_6O. Science 188 : 697 _ 698.
I.
I.
I.
I.
II.
II.
18.
SOERJOWINOTO, MOESO, dan SOEMARTONO, 1962. Beberapa kelainan bentuk morphologi padi jenis Rojolele setelah penyinaran dengan Co_6O gamma. Kongres MIPI ke 2. Seksi C. 19. CAMPOS, F.F. and E.G. VELASCO, 1962. Comparative effect of Cobalt 60 on plant characters of two recomended Philippine lowland rice varieties The Phillippine Agriculturist. Vol. XLVI. No.2 and 3. 20. CAMPOS, F.F., W.M. GENEROSO and J.M. CAPINPIN,196O. Effects of X_ rayon the bulbs and seeds of onion (Allium cepa L.) The Phil. Agr. Vol. XLIV. No.2 dan 3. 21. WALLEN, V.R. et al., 1957. Treatment of vegetable seed for improved emergence. Plant Disease Reporter 41 : 468 _ 473. 216
22.
23.
NANGOLNYIKH, V. N., 1955. The changing af the indications of sex in cucum_ bers with an aim at increasing their productivity. The Academy of Sciences of the USSR. The- Journal of Botany. Vol. XL. (Terjemahan). SUSENO, HARI, 1962. Laporan perihal Seminar Tenaga Atom ke I. 27 _ 3] Maret 1962 di Bandung. Laporan Fakultas Pertanian, Bogor.
217
