TINJAUAN PUSTAKA
Syarat Tumbuh Tanaman
Iklim Tanaman kedelai tumbuh di daerah khatulistiwa antara 55ºLU-55ºLS. Kedelai juga tumbuh pada ketinggian 2.000 meter di atas permukaan laut. Tanaman kedelai adalah tanaman berhari pendek. Beberapa kultivar menjadi tanaman berhari pendek secara kuantitatif dan beberapa hampir sepenuhnya tidak sensitif terhadap fotoperiode. Kedelai tumbuh sepanjang tahun baik di daerah tropis dan subtropis jika air tersedia (Wardiyono, 2008). Tanaman dapat tumbuh pada berbagai jenis tanah asal drainase (tata air) dan aerasi (tata udara) tanah cukup baik, curah hujan 100-400 mm/bulan, serta suhu udara 230C – 300C, dan kelembaban 60% - 70% (http://distan.gorontaloprov.go.id, 2009). Kedelai merupakan tanaman hari pendek. Suhu optimum untuk pertumbuhannya adalah 210 C-320 C. Untuk panen yang baik diperlukan curah hujan 500 mm/musim. Gangguan kekeringan selama masa pembungaan akan mengurangi pembentukan polong, tetapi pengurangan produksi lebih terasa pada tahap pengisisan polong dari pada tahap pembungaan (http://aliimpoenya.wordpress.com, 2009). Tanah Tanaman kedelai dapat tumbuh di semua jenis tanah dengan hasil yang berbeda-beda. Namun untuk mencapai tingkat pertumbuhan dan produktivitas yang optimal, tanaman kedelai harus
ditanam
pada
jenis
tanah
bertekstur
lempung
berpasir
atau
liat
berpasir
(Adisarwanto, 2005).
Universitas Sumatera Utara
Toleransi keasaman tanah sebagai syarat tumbuh bagi kedelai adalah pH 5,8-7,0 tetapi pada pH 4,5 pun kedelai dapat tumbuh. Pada pH kurang dari 5,5 pertumbuhannya sangat terlambat karena keracunan aluminium. Pertumbuhan bakteri bintil dan proses nitrifikasi (proses oksidasi amoniak menjadi nitrit atau proses pembusukan) akan berjalan kurang baik. Dalam pembudidayaan tanaman kedelai, sebaiknya dipilih lokasi yang topografi tanahnya datar, sehingga tidak perlu dibuat teras-teras dan tanggul (http://www.ristek.go.id, 2009). Jika pH terlalu rendah dapat menimbulkan keracunan aluminium dan ferum serta pertumbuhan bakteri bintil dan proses nitrifikasi akan terhambat. Pengapuran juga dapat meningkatkan
pH
tanah
dan
memperkaya
tanah
akan
kalsium
dan
magnesium
(Suprapto, dkk, 1992). Isoflavon
Senyawa isoflavonoid adalah satu golongan senyawa metabolit sekunder yang banyak terdapat pada tumbuh – tumbuhan, khususnya dari golongan Leguminoceae. Isoflavon tergolong kelompok flavonoid, senyawa polifenolik yang banyak ditemukan pada buah–buahan, sayur– sayuran, dan biji – bijian. Kandungan senyawa flavonoid sendiri dalam tanaman sangat rendah, yaitu sekitar 0,25 %. Senyawa – senyawa tersebut pada umumnya dalam keadaan terikat atau terkonjugasi dengan senyawa gula (Manitto, 1980). Simbiosis antara tanaman kacang-kacangan dengan bakteri bintil akar memerlukan koordinasi antara ekspresi gen bakteri yang diatur melalui pertukaran signal molecule. Tanaman legum mengeluarkan signal yang sebagian besar berupa isoflavonoid yang menginduksi transkipsi dari gen nodulasi bakteri bintil akar (seperti nod, nol atau noe genes) yang produk proteinnya diperlukan dalam proses infeksi (Sumunar, 2003).
Universitas Sumatera Utara
Hasil-hasil penelitian di berbagai bidang kesehatan telah membuktikan bahwa konsumsi produk-produk kedelai berperan penting dalam menurunkan resiko terkena berbagai penyakit degeneratif. Ternyata, hal tersebut salah satunya disebabkan adanya zat isoflavon dalam kedelai. Isoflavon merupakan faktor kunci dalam kedelai sehingga memiliki potensi memerangi penyakit tertentu. Isoflavon kedelai dapat menurunkan resiko penyakit jantung dengan membantu menurunkan kadar kolesterol darah. Protein kedelai telah terbukti mempunyai efek menurunkan kolesterol, yang dipercaya karena adanya isoflavon di dalam protein tersebut (Koswara, 2006). Isoflavon daidzein dan genistein merupakan komponen utama dari tanaman kedelai. Genistein sebagai signal bakteri terhadap tanaman memberikan peranan penting dalam nodulasi bintil akar oleh Bradyrhizobium japonicum pada akar tanaman kedelai (Zhang and Smith, 1997 ). Kandungan isoflavon yang lebih tinggi terdapat pada tanaman leguminosa, khususnya tanaman kedelai. Pada tanaman kedelai, kandungan isoflavon yang lebih tinggi terdapat pada biji kedelai, khususnya pada bahagian hipokotil (germ) yang akan tumbuh menjadi bahagian tanaman, sebahagian lagi terdapat pada kotiledon yang akan menjadi daun pertama pada tanaman.
Kandungan
isoflavon
pada
kedelai
berkisar
2–4
mg/g
kedelai
(Leclerg and Heuson, 1999). Fungsi flavonoid dalam sel ini belum jelas, namun senyawa ini dapat menstimulasi pertumbuhan fungi mikoriza arbuskular (FMA) selama simbiosis. Dalam kasus lain flavonoid berperan dalam penghambat transpor auksin dan mengubah keseimbangan hormon dalam akar. Level hormon dalam akar bermikoriza diduga berubah dan kemungkinan diinduksi oleh gen–gen mikoriza (Van Rijhn, dkk, 1997).
Universitas Sumatera Utara
Pupuk Hayati
Pupuk hayati adalah mikrobia di dalam tanah dan berguna untuk meningkatkan dalam pengambilan hara oleh tanaman dari dalam tanah atau udara. Pada umumnya digunakan mikrobia yang mampu hidup bersama (simbiosis) dengan tanaman inangnya. Keuntungan yang diperoleh kedua belah pihak, tanaman inang mendapatkan tambahan unsur hara yang diperlukan, sedangkan mikrobia mendapatkan bahan organik untuk aktivitas dan pertumbuhannya. Mikrobia yang digunakan sebagai pupuk hayati (biofertilizer) dapat diberikan langsung ke dalam tanah, disertakan dengan pupuk organik atau disalurkan kepada benih yang akan ditanam. Penggunaan yang menonjol adalah mikrobia penambat N dan mikrobia untuk meningkatkan serapan P (Hanum, 2008).
Fungi Mikoriza Arbuskular (FMA) Mikoriza merupakan asosiasi simbiotik antara akar tanaman dengan jamur. Asosiasi antara akar tanaman dengan jamur ini memberikan manfaat yang sangat baik bagi tanah dan tanaman inang yang merupakan tempat jamur tersebut tumbuh dan berkembang biak. Prinsip kerja dari mikoriza ini adalah menginfeksi sistem perakaran tanaman inang, memproduksi jalinan hifa secara intensif sehingga tanaman yang mengandung mikoriza tersebut akan mampu meningkatkan kapasitas dalam penyerapan unsur hara (Iskandar, 2002). Jamur merupakan suatu organisme yang dapat memantapkan struktur tanah. Faktorfaktor yang terlibat dalam pembentukan struktur adalah organisme, seperti benang-benang jamur yang dapat mengikat satu partikel tanah dan partikel lainnya. Selain akibat dari perpanjangan dari hifa-hifa eksternal pada jamur mikoriza, sekresi dari senyawa-senyawa polisakarida, asam organik dan lendir yang diproduksi juga oleh hifa-hifa eksternal, akan
Universitas Sumatera Utara
mampu mengikat butir-butir primer/agregat mikro tanah menjadi butir sekunder/agregat makro. Agen organik ini sangat penting dalam menstabilkan agregat mikro dan melalui kekuatan perekat dan pengikatan oleh
asam-asam dan hifa tadi akan membentuk agregat
makro yang mantap (Subiksa, 2002). Dikenal ada dua kelompok mikoriza yaitu ektomikoriza dan endomikoriza. Pada ektomikoriza, hifa cendawan membentuk selimut di luar dan di dalam akar, di ruang dalam sel epidermis atau korteks tidak terjadi. Endomikoriza terdiri dari tiga anak kelompok, namun yang paling lazim adalah fungi mikoriza arbuskular (FMA). Cendawan yang menyusun FMA di dalam sel korteks yang kemudian meruak keluar menuju ke tanah untuk menyerap air dan garam mineral (Salisbury dan Ross, 1995). Hifa
jamur
yang
berasal
dari
tanah
memasuki
akar–akar
lewat
rambut–rambut akar atau epidermis dan meluas dari satu ke lain akar. Di dalam korteks terbentuk struktur–struktur yang dikenal sebagai vesikular abuskular, ternyata abuskular berfungsi untuk menyediakan bidang pertukaran zat–zat hara atau karbohidrat–karbohidrat antara akar dan jamur. Pada tanah–tanah tidak subur, tanaman dengan FMA dapat tumbuh lebih baik dari pada tanaman tanpa FMA. FMA sendiri tidak menambat nitrogen tapi mereka dapat memperbesar penambatan oleh bakteri–bakteri rhizobium dalam simbiosis dengan tanaman legum (Goldsworthy dan Fisher, 1992). Peranan FMA bagi tanaman inangnya adalah memperbesar areal serapan bulu-bulu akar melalui pembentukan miselium di sekeliling akar. Akibat pembesaran volume jelajah akar serap mikoriza, keuntungan yang diperoleh tanaman menurut Hanafiah (2005) adalah :
Universitas Sumatera Utara
1. Peningkatan daya serap air dan hara terutama yang relatif immobil seperti P, Cu dan Zn, serta yang relatif mobil seperti K, S, NH4+ dan Mo. 2. Penurunan cekaman tanaman akibat infeksi patogen akar, kondisi tanah salin, kelembaban tanah yang rendah, temperatur tanah yang tinggi serta faktor-faktor merugikan lainnya. 3. Peningkatan toleransi tanaman terhadap defisiensi hara pada tanah tidak subur dan terhadap kemasaman dan toksisitas Al, Fe dan Mn pada tanah masam. 4. Peningkatan nodulasi dan daya fiksasi N2 oleh rhizobium pada simbiosis legum 5. Meningkatkan serapan dan toleransi tanaman terhadap toksisitas Zn. 6. Merangsang laju fotosintesis dan toleransi fotosintat ke akar, produksi hormon seperti IAA, sitokinin, auksin dan giberelin, dan eksudasi asam-asam organik dari akar serta permeabilitas membran terhadap lintasan hara. 7. Mempercepat fase fisiologis definitif, sehingga waktu berbunga dan panen dipercepat serta meningkatkan daya survival tanaman pada awal pertanaman. 8. Berperan penting dalam konservasi dan pendauran hara dalam tanah, dalam agregasi tanah dan mengurangi erosi atau pelindian hara tanah. Kondisi lingkungan tanah yang cocok untuk perkecambahan biji juga cocok untuk perkecambahan spora mikoriza. Demikian pula kondisi edafik yang dapat mendorong pertumbuhan akar juga sesuai untuk perkembangan hifa. Jamur mikoriza mempenetrasi epidermis akar melalui tekanan mekanis dan aktivitas enzim, yang selanjutnya tumbuh menuju korteks. Pertumbuhan hifa secara eksternal terjadi jika hifa internal tumbuh dari korteks melalui epidermis. Pertumbuhan hifa secara eksternal tersebut terus berlangsung sampai tidak memungkinnya untuk terjadi pertumbuhan lagi. Bagi jamur mikoriza, hifa eksternal berfungsi mendukung fungsi reproduksi serta untuk transportasi karbon serta hara lainnya ke dalam spora,
Universitas Sumatera Utara
selain fungsinya untuk menyerap unsur hara dari dalam tanah untuk digunakan oleh tanaman (Pujianto, 2001). Hasil penelitian Hapsoh (2003) menyatakan bahwa FMA meningkatkan pertumbuhan dan hasil tanaman kedelai, yang ditunjukkan oleh meningkatnya luas daun, jumlah polong berisi, jumlah biji per tanaman, berat kering biji. Peningkatan luas daun, kadar kalium (K), indole acetic acid (IAA) dan kerapatan stomata daun akan meningkatkan fotosintesis dan transpirasi menyebabkan proses metabolisme berlangsung lebih baik akan mendukung pertumbuhan dan perkembangan tanaman. FMA membantu penyerapan air melalui peningkatan sistem perakaran. Pada umumnya jamur mikoriza arbuskula (MA) bersifat mutualistik. Pada tanaman yang bersimbiosis dengan jamur MA, daerah penyerapan akar diperluas oleh miselium ekternal jamur MA, sehingga penyerapan hara terutama P menjadi lebih besar, kecepatan masuknya P ke dalam hifa jamur MA dapat mencapai enam kali lebih cepat daripada kecepatan masuknya P melalui rambut akar (Kabirun, 2009). Cendawan mikoriza mengadakan asosiasi dengan akar tanaman. Cendawan ini masuk ke dalam tumbuhan dan hidup di dalam atau di antara sel kortek dari akar sekunder. Proses infeksi dimulai dari pembentukan appresorium yaitu struktur yang berupa
penebalan
massa
hifa yang kemudian menyempit seperti tanduk. Appresorium membantu hifa menembus ruang sel epidemis melalui permukaan akar, atau rambut-rambut akar dengan cara mekanis dan enzimatis. Hifa yang telah masuk ke lapisan korteks kemudian menyebar di dalam dan di antara sel-sel korteks, hifa ini akan membentuk benang-benang bercabang yang mengelompok disebut arbuskula yang berfungsi dengan
tanaman
sebagai
jembatan transfer unsur hara, antara cendawan
inang. Arbuskula merupakan
hifa
bercabang
halus
yang
dapat
meningkatkan luas permukaan akar, dua hingga tiga kali. Pada sistem perakaran yang
Universitas Sumatera Utara
terinfeksi akan muncul hifa
yang terletak
di luar,
yang menyebar
di sekitar daerah
perakaran dan berfungsi sebagai alat pengabsorbsi unsur hara. Hifa yang terletak di luar ini dapat membantu memperluas daerah penyerapan hara oleh akar tanaman (Hardiatmi, 2009).
Rhizobium
Rhizobium merupakan kelompok bakteri berkemampuan sebagai penyedia hara bagi tanaman. Bila bersimbiosis dengan tanaman legum, kelompok bakteri ini menginfeksi akar tanaman dan membentuk bintil akar. Bintil akar berfungsi mengambil nitrogen di atmosfer dan menyalurkannya sebagai unsur hara yang diperlukan tanaman inang. Yang paling berperan adalah pigmen merah leghemoglobin. Pigmen itu dijumpai dalam bintil akar antara bakteroid dan selubung membran yang mengelilinginya. Leghemoglobin berfungsi sebagai tempat absorbsi dan reduksi nitrogen, pembawa elektron khusus dalam fiksasi nitrogen, dan pembawa dari oksigen (Rao, 1994). Jumlah leghemoglobin di dalam bintil akar memiliki hubungan langsung dengan jumlah nitrogen yang difiksasi. Korelasinya positif, semakin banyak jumlah pigmen, semakin banyak nitrogen yang diikat. Rhizobium berasosiasi dengan tanaman legum biasanya memfiksasi 100300 kg nitrogen/ha dalam satu musim tanam. Nitrogen sebanyak itu tidak habis dimanfaatkan tanaman dalam satu periode tanam, sehingga dapat digunakan untuk masa tanam berikutnya. Rhizobium mampu hidup pada tanah dengan pH 2 dan efektivitasnya mengikat nitrogen dari udara sangat tinggi pada tanaman kedelai (Fitriani, 2007). Untuk kacang kedelai, R. japonicum diketahui dapat memberikan sumbangan N terbesar dalam bentuk asam amino. Secara umum inokulasi dilakukan kedalam tanah agar bakteri dapat berasosiasi dengan tanaman kedelai mengikat N2 bebas di udara. Sering sekali tanah-tanah bekas inokulasi ataupun tidak bekas inokulasi dijadikan sumber inokulan, hal ini karena adanya
Universitas Sumatera Utara
anggapan bahwa di dalam setiap tanah yang ditanami kedelai akan hidup bakteri rhizobium yang dapat dijadikan sumber inokulan (Suharjo, 2009).
Universitas Sumatera Utara
