VARIASI PERTUMBUHAN, KANDUNGAN PROLIN DAN AKTIVITAS NITRAT REDUKTASE TANAMAN GANYONG (Canna edulis Ker.) PADA KETERSEDIAAN AIR YANG BERBEDA

VARIASI PERTUMBUHAN, KANDUNGAN PROLIN DAN AKTIVITAS NITRAT REDUKTASE TANAMAN GANYONG (Canna edulis Ker.) PADA KETERSEDIAAN AIR YANG BERBEDA

Skripsi Untuk memenuhi sebagian persyaratan guna memperoleh gelar Sarjana Sains

Oleh : Wintang Nugraheni NIM. M0406018

JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010

PENGESAHAN SKRIPSI VARIASI PERTUMBUHAN, KANDUNGAN PROLIN DAN AKTIVITAS NITRAT REDUKTASE TANAMAN GANYONG (Canna edulis Ker.) PADA KETERSEDIAAN AIR YANG BERBEDA Oleh : Wintang Nugraheni M 0406018 Telah dipertahankan di depan Tim Penguji pada tanggal 3 Februari 2010 dan dinyatakan telah memenuhi syarat Surakarta, 5 Februari 2010 Penguji II

Penguji I

Solichatun, M.Si. NIP. 197102211997022001

Nita Etikawati, M.Si. NIP. 197104261997022001

Penguji III

Penguji IV

Dra. Endang Anggarwulan, M.Si. NIP. 195003201978032001

Dra. Noor Soesanti Handajani, M.Si. NIP. 195403261981032001

Mengesahkan Dekan FMIPA UNS

Mengetahui Ketua Jurusan Biologi

Prof. Drs. Sutarno, M.Sc. Ph.D. NIP. 196008091986121001

Dra. Endang Anggarwulan, M.Si. NIP. 195003201978032001

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil penelitian saya sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, serta tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Apabila di kemudian hari dapat ditemukan adanya unsur penjiplakan maka gelar kesarjanaan yang telah diperoleh dapat ditinjau dan/atau dicabut.

Surakarta, Februari 2010

Wintang Nugraheni NIM. M0406018

VARIASI PERTUMBUHAN, KANDUNGAN PROLIN DAN AKTIVITAS NITRAT REDUKTASE TANAMAN GANYONG (Canna edulis Ker.) PADA KETERSEDIAAN AIR YANG BERBEDA Wintang Nugraheni Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret, Surakarta

ABSTRAK Informasi mengenai karakteristik fisiologis tanaman ganyong (Canna edulis Ker.) terutama mengenai pengaruh ketersediaan air dalam budidayanya masih terbatas. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi ketersediaan air terhadap pertumbuhan, kadar prolin dan aktivitas nitrat reduktase pada dua variasi intraspesies tanaman C. edulis Ker. Informasi mengenai karakteristik fisiologis tanaman C. edulis Ker. dapat dijadikan sebagai dasar dalam usaha pemuliaan tanaman untuk optimalisasi budidayanya. Penelitian ini dilakukan menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan satu faktor yaitu ketersediaan air (A1=100% KL, A2=75% KL, A3=50% KL) dengan 3 ulangan untuk setiap variasi intraspesies. Perlakuan variasi ketersediaan air diberikan dengan penyiraman sebanyak satu kali dalam satu hari selama 3 bulan. Data yang diperoleh pada tiap variasi intraspesies dianalisis dengan analisis varian (ANAVA), bila terdapat beda nyata antar perlakuan variasi ketersediaan air dilanjutkan dengan Duncan’s Multiple Range Test (DMRT) taraf 5% sedangkan data yang diperoleh pada kedua variasi intraspesies dianalisis dengan uji t untuk membandingkan respon kedua variasi intraspesies tersebut terhadap variasi ketersediaan air. Hasil penelitian pada tiap variasi intraspesies tanaman C. edulis Ker. menunjukkan bahwa perlakuan variasi ketersediaan air mempengaruhi pertumbuhan, kadar prolin dan aktivitas nitrat reduktase. Pada variabel jumlah daun, luas daun, laju respirasi, tinggi tanaman, berat basah tanaman dan berat kering tanaman pertumbuhan optimal pada ketersedian air 100% KL. Kadar prolin dan aktivitas nitrat reduktase dipengaruhi oleh variasi ketersediaan air dengan akumulasi prolin tertinggi pada ketersediaan air 50% KL sedangkan aktivitas nitrat reduktase tertinggi pada ketersediaan air 100% KL. Kedua variasi intraspesies tanaman C. edulis Ker. memiliki respon pertumbuhan, kadar prolin dan aktivitas nitrat reduktase yang sama terhadap variasi ketersediaan air. Kata Kunci : Canna edulis Ker., ketersediaan air, pertumbuhan, kadar prolin, aktivitas nitrat reduktase.

PLANT GROWTH VARIATION, PROLINE CONTENT AND NITRATE REDUCTASE ACTIVITY OF GANYONG PLANT (Canna edulis Ker.) AT DIFFERENT WATER SUPPLY CONDITION

Wintang Nugraheni Biology of Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sebelas Maret University, Surakarta

ABSTRACT Information about physiological characteristic of ganyong plant (Canna edulis Ker.) especially about the effect of water supply in its culture is still limit. This research aimed to know the effect of water supply variation on its growth, proline content and nitrate reductase activity on two intraspecies variations of C. edulis Ker. The information about plant physiological characteristic of C. edulis Ker. can be used as fundamental on plant breeding effort in order to optimize its culture. The research used Complete Randomized Design with one factor that was water supply (A1=100% FC, A2=75% FC, A3=50% FC) with 3 repetition for each intraspecies variation. Treatment of water supply variation was given once a day during 3 month. Data obtained from each intraspecies variation analyzed with variant analyze, and if found a significant different from the treatments of water supply variation would be continued with Duncan’s Multiple Range Test (DMRT) at level of 5%, while data obtained from both intraspecies variation analyzed with t test to compare the respond of both intraspecies variation on water supply variation. The result of research on each intraspecies of C. edulis Ker. show that water supply variation treatment serves effect on plant growth, proline content and nitrate reductase activity. Variable of leave number, leave area, respiration rate, plant height, fresh plant weight and biomass weight are optimum at water supply 100% FC. Proline content and nitrate reductase activity affected by water supply variation with the highest accumulation of proline at water supply of 50% FC while the highest nitrate reductase activity at water supply of 100% FC. Both intraspecieses of C. edulis Ker. serve the same respond of plant growth, proline content and nitrate reductase activity to the water supply variation. Keyword: Canna edulis Ker., water supply, plant growth, proline content, nitrate reductase activity.

MOTTO

Keep our dream alive, and we’ll survive (Donny Dirgantoro) Allah tidak memikulkan tanggung jawab kepada seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya (QS. Al Baqarah : 286)

PERSEMBAHAN

Skripsi ini kupersembahkan dengan segenap cinta untuk Allah SWT Ibuku dan Ayahku (alm) terima kasih untuk segalanya Wulan Prastiwi dan Candra Wibowo ambillah yang baik dari yang kalian dapat ambil, jangan pernah berhenti untuk meraih mimpimu

KATA PENGANTAR Segala puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat, karunia serta hidayah-Nya yang tak tehingga sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi yang berjudul : “Variasi Pertumbuhan, Kadar Prolin dan Aktivitas Nitrat Reduktase Tanaman Ganyong (Canna edulis Ker.) pada Ketersediaan Air yang Berbeda”. Penyusunan skripsi ini merupakan suatu syarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan strata 1 (S1) pada Jurusan Biologi , Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam , Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dalam pelaksanaan penelitian maupun penyusunan skripsi ini penulis mendapatkan banyak masukan, bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak yang sangat bermanfaat baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih yang setulusnya kepada: Prof. Drs. Sutarno, M.Sc. Ph.D., selaku Dekan FMIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah memberikan arahan serta ijin penelitian skripsi. Dra. Endang Anggarwulan, M.Si., selaku Ketua Jurusan Biologi FMIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta sekaligus sebagai pembimbing akademik dan dosen penelaah II atas ijin penelitian untuk keperluan skripsi, bimbingan dan nasihat yang diberikan kepada penulis selama menjalani pendidikan serta atas bimbingan dan petunjuk selama penelitian sampai selesainya penyusunan skripsi. Solichatun, M.Si., selaku dosen pembimbing I yang telah memberikan bimbingan, arahan serta dukungan selama penelitian hingga selesainya penyusunan skripsi. Nita Etikawati, M.Si., selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, arahan serta dukungan selama penelitian hingga selesainya penyusunan skripsi. Dra. Noor Soesanti Handajani, M.Si., selaku dosen penelaah II yang telah memberikan bimbingan dan petunjuk selama penelitian sampai selesainya penyusunan skripsi. Tim PHK A2 Jurusan Biologi FMIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan melalui program Research Grant sehingga penelitian ini dapat berjalan hingga selesainya penyusunan skripsi. Seluruh dosen, karyawan, staf Laboratorium Jurusan Biologi FMIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah dengan sabar dan tiada hentihentinya memberikan dorongan baik spiritual maupun materil sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Kepala dan staf Laboratorium Pusat MIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah mengijinkan dan membantu penulis untuk melakukan penelitian di laboratorium. Keluarga besar Priyanto Haryono, Ayahku (alm) dan Ibuku, Adikku Candra dan Kakakku Wulan atas doa, dukungan dan perhatian yang memberikan

semangat bagi penulis, serta semua pihak yang telah memberikan dukungan yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Dengan kerendahan hati penulis menyadari bahwa dalam penelitian dan penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu saran dan kritik yang membangun dari para pembaca akan sangat membantu. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Surakarta, Februari 2010 Penyusun

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL…………………………………………………....

Halaman i

HALAMAN PENGESAHAN.…………………………………….…....

ii

HALAMAN PERNYATAAN…………………………………………..

iii

ABSTRAK……………………………………………………………....

iv

ABSTRACT……………………………………………………………..

v

HALAMAN MOTTO…………………………………………………...

vi

HALAMAN PERSEMBAHAN………………………………………...

vii

KATA PENGANTAR…………………………………………………..

viii

DAFTAR ISI…………………………………………………………….

x

DAFTAR TABEL……………………………………………………….

xii

DAFTAR GAMBAR…………………………………………………....

xiii

DAFTAR LAMPIRAN………………………………………………….

xv

DAFTAR SINGKATAN………………………………………………..

xvii

BAB I. PENDAHULUAN……………………………………………...

1

A. Latar Belakang……………………………………………..

1

B. Rumusan Masalah………………………………………….

4

C. Tujuan Penelitian…………………………………………...

4

D. Manfaat Penelitian………………………………………....

4

BAB II. LANDASAN TEORI……………………………………….....

5

A. Tinjauan Pustaka…………………………………………...

5

1. Ganyong ( Canna edulis Ker.)…………………………...

5

a. Klasifikasi Tanaman…………………………………..

5

b. Morfologi……………………………………………..

6

c. Varietas Ganyong …………………………………….

7

2. Pertumbuhan Tanaman….……………………………….

9

3. Air………………………………………………………..

11

4. Prolin...…………………………………………………..

14

5. Nitrat Reduktase………………………………………....

17

B. Kerangka Pemikiran………………………………………..

21

C. Hipotesis……………………………………………………

24

BAB III. METODE PENELITIAN…………………………………….

25

A. Waktu dan Tempat Penelitian……………………………...

25

B. Bahan dan Alat……………………………………………..

25

C. Rancangan Penelitian………………………………………

26

D. Cara Kerja………………………………………………….

26

1. Penyiapan dan Perawatan Tanaman……………………..

26

2. Panen…………………………………………………….

28

3. Analisis Pertumbuhan………………………….………...

28

4. Pengukuran Kandungan Prolin…………………………..

31

5. Pengukuran Aktivitas Nitrat Reduktase…………………

32

E. Analisis Data……………………………………………….

33

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN……………………………....

34

A. Pertumbuhan………………………………………………..

34

1. Jumlah Daun…………………………………………....

35

2. Luas Daun……………………………………………....

38

3. Laju Respirasi…………………………………………..

42

4. Tinggi Tanaman………………………………………...

44

5. Berat Basah Tanaman…………………………………..

47

6. Berat Kering Tanaman……………………………….....

50

B. Kadar Prolin………………………………………………...

55

C. Aktivitas Nitrat Reduktase…………………………………

58

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN………………………………..

62

D. Kesimpulan…………………………………………………

62

E. Saran……………………………………………………......

62

DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………...

63

LAMPIRAN……………………………………………………………..

69

RIWAYAT HIDUP PENULIS………………………………………….

88

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Rata-rata jumlah daun tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air………………

36

2

Tabel 2. Rata-rata luas daun (cm ) tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air………………

39

Tabel 3. Rata-rata laju respirasi (ppm/l/menit) tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air……..

42

Tabel 4. Rata-rata tinggi tanaman (cm) tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air……..

45

Tabel 5. Rata-rata berat basah tanaman (g) tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air……..

48

Tabel 6. Rata-rata berat kering tanaman (g) tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air……..

51

Tabel 7. Rata-rata kadar prolin ( mol /gram berat segar daun) tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air………………………………………

55

Tabel 8. Rata-rata kadar ANR ( mol nitrat/gram jaringan bahan tiap jam) tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air………………………………………

59

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Morfologi tanaman C. edulis Ker………………………..

8

Gambar 2. Bunga tanaman C. edulis Ker……………………………

9

Gambar 3. Rhizoma tanaman C. edulis Ker…………………………

9

Gambar 4. Jalur sintesis prolin……………………………………....

16

Gambar 5. Jalur sintesis prolin melalui jalur asam glutamat dan jalur ornitin…………………………………………………....

16

Gambar 6. Bagan kerangka pemikiran………………………………

23

Gambar 7. Grafik rata-rata jumlah daun tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air………………………………………………………..

37

Gambar 8. Grafik rata-rata luas daun (cm2) tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air………………………………………………………..

40

Gambar 9. Grafik rata-rata laju respirasi (ppm/l/menit) C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air………………………………………………………..

44

Gambar 10. Grafik rata-rata tinggi tanaman (cm) C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air………………………………………………………..

46

Gambar 11. Grafik rata-rata berat basah tanaman (cm) C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air………………………………………………………..

49

Gambar 12. Grafik rata-rata berat kering tanaman (g) C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air……………………………………………………….. Gambar 13. Grafik rata-rata kadar prolin ( mol/gram berat segar daun) tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih

53

pada variasi ketersediaan air………………………….....

57

Gambar 14. Grafik rata-rata kadar ANR ( mol nitrat/gram jaringan bahan tiap jam) tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan

Putih

pada

variasi

ketersediaan

air………………..........................................................

60

DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Hasil analisis ANAVA dan DMRT 5% variabel jumlah daun pada varietas Merah…………………………………

69

Lampiran 2. Hasil analisis ANAVA dan DMRT 5% variabel jumlah daun pada varietas Putih………………………….…….…

69

Lampiran 3. Hasil analisis ANAVA dan DMRT 5% variabel luas daun pada varietas Merah……………………………………….

70

Lampiran 4. Hasil analisis ANAVA dan DMRT 5% variabel luas daun pada varietas Putih………………………………………...

71

Lampiran 5. Hasil analisis ANAVA dan DMRT 5% variabel laju respirasi pada varietas Merah…………………………..….

71

Lampiran 6. Hasil analisis ANAVA dan DMRT 5% variabel laju respirasi pada varietas Putih……………………………….

72

Lampiran 7. Hasil analisis ANAVA dan DMRT 5% variabel tinggi tanaman pada varietas Merah……………………………...

73

Lampiran 8. Hasil analisis ANAVA dan DMRT 5% variabel tinggi tanaman pada varietas Putih……………………………….

73

Lampiran 9. Hasil analisis ANAVA dan DMRT 5% variabel berat basah tanaman pada varietas Merah………………………

74

Lampiran 10. Hasil analisis ANAVA dan DMRT 5% variabel berat basah tanaman pada varietas Putih………………………..

75

Lampiran 11. Hasil analisis ANAVA dan DMRT 5% variabel berat kering tanaman pada varietas Merah……………………...

75

Lampiran 12. Hasil analisis ANAVA dan DMRT 5% variabel berat kering tanaman pada varietas Putih………………………

76

Lampiran 13. Hasil analisis ANAVA dan DMRT 5% variabel kadar prolin pada varietas Merah………………………………..

77

Lampiran 14. Hasil analisis ANAVA dan DMRT 5% variabel kadar prolin pada varietas Putih………………………………… Lampiran 15. Hasil analisis ANAVA dan DMRT 5% variabel kadar

77

ANR pada varietas Merah…………………………………

78

Lampiran 16. Hasil analisis ANAVA dan DMRT 5% variabel kadar ANR pada varietas Putih…………………………………..

79

Lampiran 17. Hasil analisis uji t pada varietas Merah dan Varietas Putih……………………………………………………….

80

Lampiran 18. Penentuan kadar prolin……………………………………

82

Lampiran 19. Hasil spektrofotometer kurva standar prolin………………

85

Lampiran 20. Tanaman C. edulis Ker. pada ketersediaan air yang berbeda setelah 3 bulan perlakuan………………………...

86

Lampiran 21. Tanaman C. edulis Ker. pada ketersediaan air 100% KL setelah 3 bulan perlakuan………………………………….

86

Lampiran 22. Tanaman C. edulis Ker. pada ketersediaan air 75% KL setelah 3 bulan perlakuan………………………………….

87

Lampiran 23. Tanaman C. edulis Ker. pada ketersediaan air 50% KL setelah 3 bulan perlakuan………………………………….

87

Lampiran 24. Daftar riwayat hidup……………………………………...

88

DARTAR SINGKATAN Singkatan ºC ABA ANAVA Ann. Bot. ANR ATP BB cm cm2 CO2 DMRT FAD g GSA H H2O J. Exp. Bot kal kD kg KL L LD LK M M0C0 mg ml mm N N N2 N2 O NH3 NH4+ NiR nm NO NO2NO3NR O2 OAT

Keterangan derajat celcius absisic acid / asam absisat analisis varian Annals of Botany aktivitas nitrat reduktase adenosine tri phospphate berat basah tanaman sentimeter sentimeter kuadrat gas karbondioksida Duncan’s multiple range test flavin adenine dinukleotide gram glutamat semi aldehid hidrogen dihidrogen oksida Jurnal Experimental Botany kalori kilo dalton kilo gram kapasitas lapang liter luas daun luas total kertas molar molibdenum mili gram mili liter mili meter nitrogen normalitas gas nitrogen dinitrogen oksida amoniak ion amonium nitrit reduktase nanometer nitrogen oksida nitrit nitrat nitrat reduktase gas oksigen ornitin - δ - amino - transferase

P5C P5CR P5CS PAA Plant Physiol. ppm RAL R. Brass. Physiol. Veg Sci. Asia The Plant J. Tr. J. of Botany UV-VIS W Wr Wt

pyrroline-5 carboxylate pyrroline-5- carboxylase reductase pyrroline-5 carboxylase synthetase plant analyzer assimilation Plant Physiology part per million rancangan acak lengkap R. Brass. Physiology Vegetation Science Asia The Plant Journal Tr. Journal of Botany ultra violet vista waktu inkubasi berat replika daun berat total kertas

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah Ganyong (Canna edulis Ker.) merupakan tanaman penghasil umbi yang berpotensi sebagai pengganti tepung terigu. Selain itu dapat pula dimanfaatkan sebagai sumber pangan alternatif dan sumber bahan baku bioetanol (Plantus, 2007; Grehenson, 2009). Umbi C. edulis Ker. mengandung kadar karbohidrat 80% dan kadar air 18% serta memiliki warna putih kecoklatan dengan tekstur halus. Kadar karbohidrat yang tinggi menunjukkan bahwa umbi C. edulis Ker. dapat dijadikan bahan baku untuk produksi glukosa dan fermentasi etanol (Putri dan Sukandar, 2008). C. edulis Ker. merupakan salah satu bahan pangan non beras yang bergizi cukup tinggi terutama kandungan kalsium, fosfor, dan karbohidrat. Kandungan gizi ganyong tiap 100 g secara lengkap terdiri dari kalori = 95,00 kal; protein = 1,00 g; lemak = 0,11 g; karbohidrat = 22,60 g; kalsium = 21,00 g; fosfor = 70,00 g; zat besi = 1,90 mg; vitamin B1 = 0,10 mg; vitamin C = 10,00 mg; air = 75,00 g; bagian yang dapat dimakan = 65,00% (Direktorat Gizi Depkes RI dalam Damayanti, 2007). C. edulis Ker. belum banyak dibudidayakan dan mempunyai potensi tinggi untuk dibudidayakan (Grehenson, 2009). C. edulis Ker. dapat tumbuh dengan mudah baik dibudidayakan ataupun liar (Putri dan Sukandar, 2008) dan memiliki toleransi terhadap naungan (Grehenson, 2009). Upaya untuk budidaya tanaman

diantaranya melalui usaha pemuliaan tanaman. Salah satu dasar dalam usaha pemuliaan tanaman adalah dengan mengetahui karakteristik fisiologis tanaman ganyong. Mengingat nilai penting ganyong yang memiliki potensi sebagai pengganti tepung terigu, sumber pangan alternatif dan bahan baku bioetanol, maka kajian secara ilmiah mengenai tanaman ini perlu dilakukan sehingga tanaman ganyong dapat dibudidayakan secara optimal. Budidaya tanaman C. edulis Ker. dapat dilakukan secara intensif dengan mengetahui karakteristik fisiologis tanaman tersebut. Salah satu aspek yang sangat penting dalam budidaya tanaman adalah air karena berfungsi sebagai pelarut hara tumbuhan di dalam tanah dan berperan dalam translokasi hara dan fotosintat di dalam tubuh tumbuhan. Air yang tersedia dalam tanah berkisar mulai dari kurang sekali (drought) sampai kondisi jenuh (waterlogged) (Gardner et al., 1991). Kebutuhan air bagi tanaman dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain jenis tanaman dalam hubungannya dengan tipe dan perkembangannya, kadar air tanah dan kondisi cuaca (Fitter dan Hay, 1998). Kekurangan air pada tanaman terjadi karena ketersediaan air dalam media tidak cukup dan transpirasi yang berlebihan atau kombinasi kedua faktor tersebut. Di lapangan walaupun di dalam tanah air cukup tersedia, tanaman dapat mengalami cekaman (kekurangan air). Hal ini terjadi jika kecepatan absorpsi tidak dapat mengimbangi kehilangan air melalui proses transpirasi (Sasli, 2004). Ketersediaan air yang yang rendah akan mempengaruhi semua proses metabolisme tanaman sehingga dapat menurunkan pertumbuhannya. Mekanisme adaptasi tanaman untuk mengatasi ketersediaan air yang rendah antara lain dengan

pengaturan osmotik sel. Pada mekanisme ini terjadi sintesis dan akumulasi senyawa organik yang dapat menurunkan potensial osmotik sel. Kadar senyawa osmoprotektan (seperti prolin) dalam tanaman dapat digunakan sebagai pembeda tingkat toleransi tanaman terhadap cekaman air (Mathius dkk., 2004). Ketersediaan air yang rendah juga mengganggu penyerapan hara nitrogen sehingga mengurangi aktivitas nitrat reduktase (Foyer et al., 1998). Aktivitas nitrat reduktase dapat digunakan sebagai kriteria seleksi tanaman berdaya hasil tinggi pada program pemuliaan tanaman karena berkorelasi positif terhadap pertumbuhan dan produksi tanaman (Delita dkk, 2008). Enzim nitrat reduktase berguna untuk merubah nitrat menjadi nitrit yang kemudian setelah melalui serangkaian kerja enzim lain nitrit ini akan diubah menjadi asam amino (Alnopri, 2004 ; Alnopri dkk., 2004 ; Loveless, 1990 ; Komariah dkk., 2004). Berdasarkan uraian tersebut, maka perlu diadakannya suatu penelitian sebagai bukti ilmiah untuk mengetahui karakter fisiologis tanaman C. edulis Ker. terutama terkait dengan pengaruh ketersediaan air terhadap pertumbuhan, kandungan prolin dan aktivitas nitrat reduktase pada tanaman tersebut, sehingga dapat dijadikan sebagai informasi dalam optimalisasi budidayanya.

B. Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah dikemukakan, maka dapat dirumuskan masalah sebagai berikut : 1. Bagaimanakah pertumbuhan tanaman C. edulis Ker. pada ketersediaan air yang berbeda? 2. Bagaimanakah kandungan prolin tanaman C. edulis Ker. pada ketersediaan air yang berbeda? 3. Bagaimanakah aktivitas nitrat reduktase tanaman C. edulis Ker. pada ketersediaan air yang berbeda? C. Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui : 1. Variasi pertumbuhan tanaman C. edulis Ker. pada ketersediaan air yang berbeda. 2. Kandungan prolin tanaman C. edulis Ker. pada ketersediaan air yang berbeda. 3. Aktivitas nitrat reduktase tanaman C. edulis Ker. pada ketersediaan air yang berbeda. D. Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan dapat bermanfaaat untuk memberikan informasi kepada masyarakat serta memberikan bukti ilmiah mengenai karakter fisiologis tanaman C. edulis Ker., terutama tentang variasi pertumbuhan, kandungan prolin dan aktivitas nitrat reduktase pada kondisi ketersediaan air yang berbeda sehingga dapat digunakan sebagai acuan dalam optimalisasi budidayanya.

BAB II LANDASAN TEORI A. Tinjauan Pustaka

1. Ganyong (Canna edulis Ker.) C. edulis Ker. adalah tanaman umbi-umbian yang termasuk dalam tanaman 2 musim atau sampai beberapa tahun. Tanaman ini mengalami masa istirahat dimana tanaman mengering dengan umbi tetap tertanam di dalam tanah. Pada kondisi lingkungan yang mendukung umbi tersebut dapat kembali bertunas. Umbi pada tanaman C. edulis Ker. sebenarnya adalah rhizoma yang merupakan batang yang tinggal di dalam tanah. C. edulis Ker. berasal dari Amerika Selatan, tetapi sekarang telah banyak dibudidayakan terutama di daerah Jawa Tengah, Jawa Timur dan Bali meskipun dalam budidayanya belum optimal (Nuryadin, 2008). a. Klasifikasi Tanaman Adapun klasifikasinya menurut Steenis (1978) adalah sebagai berikut : Divisi

: Spermatophyta

Subdivisi

: Angiosperme

Kelas

: Monocotyledoneae

Ordo

: Zingiberales

Famili

: Cannaceae

Genus

: Canna

Spesies

: Canna edulis Ker.

b. Morfologi Tanaman Bentuk tanaman C. edulis Ker. adalah berumpun dan merupakan tanaman herba. Batang, daun serta kelopak bunganya sedikit berlilin. Tinggi tanaman C. edulis Ker. antara 0,9-1,8 meter. Warna batang, daun, pelepah daun dan sisik umbinya sangat beragam, yang menunjukkan varietas dari tanaman C. edulis Ker. (Nuryadin, 2008). 1) Daun Tanaman C. edulis Ker. berdaun lebar dengan bentuk elips memanjang dan bagian pangkal serta ujungnya agak runcing. Panjang daun 15-60 cm, lebar 7-20 cm dengan bagian tengah terdapat tulang daun yang tebal. Warna daun beragam dari hijau muda sampai hijau tua, bergaris ungu atau keseluruhan daunnya ungu. Demikian juga dengan pelepahnya ada yang berwarna hijau ataupun ungu (Nuryadin, 2008). 2) Bunga dan Buah Warna bunga C. edulis Ker. tergantung pada varietasnya yaitu berwarna merah atau oranye dengan benangsari tidak sempurna. Jumlah kelopak bunga 3 buah dan masing-masing panjangnya 5 cm. Tanaman C. edulis Ker. berbuah namun tidak sempurna. Buah ini terdiri dari 3 ruangan yang berisi biji berwarna hitam sebanyak 5 biji per ruang (Nuryadin, 2008).

3) Umbi Tanaman C. edulis Ker. berumbi besar dengan diameter antara 5-8,75 cm dan panjang 10-15 cm. Bagian tengah umbi tebal dan dikelilingi berkas-berkas sisik yang berwarna ungu atau coklat dengan akar serabut tebal. Bentuk umbi beraneka ragam begitu juga komposisi kimia dan kandungan gizinya. Perbedaan komposisi ini dipengaruhi oleh umur, varietas dan tempat tumbuh tanaman (Nuryadin, 2008). c. Varietas Tanaman Di Indonesia dikenal dua varietas C. edulis Ker. yaitu C. edulis Ker. varietas Merah dan C. edulis Ker. varietas Putih. Dari kedua varietas tersebut mempunyai beberapa perbedaan sifat sebagai berikut : 1) C. edulis Ker. varietas Merah C. edulis Ker. varietas Merah ditandai dengan batang, daun dan pelepah yang berwarna ungu dengan sisik umbi berwarna ungu. Batang lebih besar bila dibandingkan dengan C. edulis Ker. varietas Putih, tahan sinar dan kekeringan, serta sulit menghasilkan biji. Hasil umbi basah besar tetapi kadar patinya rendah. Umbi lazimnya dimakan segar atau direbus (Nuryadin, 2008). 2) C. edulis Ker. varietas Putih C. edulis Ker. varietas Putih ditandai dengan batang, daun serta pelepah yang berwarna hijau dengan sisik umbi kecoklatan. Batang lebih kecil dan pendek bila dibandingkan dengan C. edulis Ker. varietas Merah, kurang tahan sinar tetapi tahan kekeringan serta

selalu menghasilkan biji. Hasil umbi basah kecil, tapi kadar patinya tinggi. Umbi hanya lazim diambil patinya (Nuryadin, 2008). Daerah yang telah membudidayakan C. edulis Ker. secara intensif adalah daerah Pegunungan Andes (Amerika Selatan). Di daerah ini dikenal dua varietas C. edulis Ker. yaitu Verdes dan Morados. Verdes mempunyai umbi berwarna putih dengan daun hijau terang, sedangkan Morados memiliki umbi yang tertutup sisik yang berwarna ungu (Nuryadin, 2008).

Keterangan : 1. Rumpun tanaman 2. Umbi 3. Bunga Gambar 1. Morfologi Tanaman C. edulis Ker. (Verheij dan Hayes, 2009).

Gambar 2. Bunga Tanaman C. edulis Ker. (Kress, 2009).

Gambar 3. Rhizoma Tanaman C. edulis Ker. (Armstrong, 2000).

2. Pertumbuhan Tanaman Pertumbuhan

adalah

proses

dalam

kehidupan

tanaman

yang

mengakibatkan peningkatan ukuran tanaman serta menentukan hasil tanaman. Pertambahan ukuran tubuh tanaman secara keseluruhan merupakan hasil dari pertambahan ukuran bagian-bagian (organ-organ) tanaman akibat dari

pertambahan jaringan sel yang dihasilkan oleh penambahan ukuran sel. Peningkatan jumlah sel dan volume sel membutuhkan semakin banyak bahanbahan sel yang disintesis menggunakan substrat yang sesuai. Pertumbuhan berfungsi sebagai proses yang mengolah masukan substrat tersebut menghasilkan produk pertumbuhan (Sitompul dan Guritno, 1995). Berbagai macam bentuk yang dihasilkan dari proses pertumbuhan dan perkembangan merupakan hasil dari tiga peristiwa sederhana pada tingkat sel yaitu pembelahan, pembesaran, dan diferensiasi sel. Pada tahap pembelahan sel, satu sel dewasa membelah menjadi 2 sel terpisah yang tidak selalu sama satu sama lain. Tahap ini diikuti dengan pembesaran sel, yaitu tahap pembesaran volume dari salah satu atau kedua sel anak tersebut. Tahap yang ketiga adalah diferensiasi, pada tahap ini sel yang sudah mencapai volume akhirnya terspesialisasi dengan cara tertentu. Berbagai macam cara sel membelah, membesar dan terspesialisasi telah menghasilkan berbagai jenis jaringan dan organ tumbuhan serta banyak jenis tumbuhan (Salisbury dan Ross, 1995). Pertumbuhan dinyatakan sebagai peningkatan ukuran yang tidak dapat balik dan dibatasi pada sel hidup yang disertai dengan proses metabolik yang meliputi sintesis makromolekul seperti asam nukleat, protein, lipid dan polisakarida. Pengukuran pertumbuhan dapat dilakukan dengan berbagai cara, misalnya dengan pengukuran tinggi tanaman, ukuran daun (panjang, lebar, dan luas permukaan), berat basah dan berat kering tanaman atau bagianbagian yang terpisah seperti akar, batang, daun dan buah, jumlah sel dalam

jaringan dan organ serta konsentrasi dari senyawa khusus (misalnya asam nukleat, nitrogen terlarut dll.) pada jaringan dan organ (Noggle dan Fritz, 1983).

3. Air Air merupakan faktor penentu kehidupan tumbuhan, karena diperlukan untuk pembentukan matriks dan merupakan medium pada proses-proses penting biokimia. Apabila ketersediaan air dalam lingkungan tumbuhan mengalami

penurunan,

maka

akan

terjadi

gangguan

dalam

proses

pertumbuhan. Tanggapan tumbuhan terhadap kurangnya ketersediaan air, umumnya diawali dengan menutupnya stomata daun, kemudian diikuti dengan menurunnya metabolisme (Flexas dan Medrano, 2002). Air sangat penting bagi semua bentuk kehidupan, baik bagi manusia, hewan (tingkat tinggi maupun rendah), tumbuhan (tingkat tinggi maupun rendah) dan juga bagi mikroorganisme. Bagi tumbuhan, air menjadi penyusun utama tubuh tumbuhan. Kandungan air pada tubuh tumbuhan bervariasi antara 70-90% tergantung umur, species, jaringan dan lingkungan (Gardner et al., 1991). Fungsi air bagi tumbuhan menurut Gardner et al. (1991) serta Salisbury dan Ross (1995) antara lain sebagai berikut : 1. Pelarut dan media reaksi kimia. 2. Media transport zat terlarut organik dan anorganik.

3. Media untuk memberikan turgor pada sel tumbuhan (turgor menyebabkan pembesaran sel). 4. Bahan baku untuk fotosintesis, proses hidrolisis dan reaksi-reaksi kimia lainnya dalam tumbuhan. 5. Evaporasi air (transpirasi) untuk mendinginkan permukaan tubuh tumbuhan (pengaturan suhu tubuh). Pentingnya

air

bagi

metabolisme

tumbuhan

menyebabkan

diperlukannya sumber air yang tetap untuk tumbuhan agar dapat tumbuh dan berkembang. Apabila ketersediaan air terbatas, pertumbuhan akan berkurang begitu pula dengan produktivitasnya (Gardner et al., 1991). Pada umumnya air dan bahan yang terlarut di dalamnya masuk dan keluar sel bukan sebagai aliran massa, melainkan sebagai molekul yang masuk melalui epidermis dan bergerak secara bebas melintasi sel korteks melalui simplas ataupun apoplas (Salisbury dan Ross, 1995). Kekurangan air pada tanaman terjadi karena ketersediaan air dalam media tidak cukup dan transpirasi yang berlebihan atau kombinasi kedua faktor tersebut. Di lapangan walaupun di dalam tanah air cukup tersedia, tanaman dapat mengalami cekaman (kekurangan air). Hal ini terjadi jika kecepatan absorpsi tidak dapat mengimbangi kehilangan air melalui proses transpirasi (Sasli, 2004). Pertumbuhan sel merupakan fungsi tanaman yang paling sensitif terhadap kekurangan air. Cekaman air yang berlebih dapat menyebabkan pengurangan

dalam

hal

sintesis

protein,

sintesis

dinding

sel

dan

pengembangan sel. Pengaruh kekurangan air selama tingkat vegetatif ialah berkembangnya daun-daun yang lebih kecil dan berakibat kurangnya penyerapan cahaya oleh tanaman budidaya tersebut (Gardner et al., 1991). Mathius dkk. (2001) menyatakan bahwa tanaman yang mengalami cekaman kekeringan, secara visual tampak daun mengalami kelayuan dan menggulung sehingga menghambat fotosintesis. Kekurangan air pada tanaman dapat menghambat laju fotosintesis, karena turgiditas sel penjaga stomata akan menurun. Hal ini menyebabkan stomata menutup (Lakitan, 1995). Penutupan stomata sebagai respon cekaman kekeringan diawali dengan sintesis asam absisik (ABA) (Mohammadkhani dan Heidari, 2008). Penutupan stomata pada daun akan mengurangi laju penyerapan CO2 sehingga akan mengurangi laju fotosintesis (Goldsworthy dan Fisher, 1992). Perubahan ini juga akan mempengaruhi absorpsi dan translokasi hara mineral, transpirasi serta translokasi fotosintat (Mathius dkk., 2001). Cekaman

kekeringan

dapat

menurunkan

tingkat

produktivitas

(biomassa) tanaman karena menurunkan aktivitas metabolisme primer, penyusutan luas daun dan aktivitas fotosintesis sehingga akumulasi biomassa semakin rendah. Penurunan akumulasi biomassa setiap jenis tanaman yang diakibatkan cekaman air tidak sama, hal ini dipengaruhi oleh tanggapan masing-masing jenis tanaman (Hamim dkk., 1996 ; Hanum dkk., 2007).

4. Prolin Cekaman osmotik yang disebabkan oleh kurang tersedianya air adalah hal yang serius yang dapat menghambat pertumbuhan dan produktivitas tanaman. Cekaman tersebut mengakibatkan terjadinya dehidrasi sel-sel tanaman serta menimbulkan tanggapan fisiologis dan biokimia (Sasli, 2004). Kondisi lingkungan yang hiperosmotik akan menyebabkan tekanan turgor sel menurun sehingga menimbulkan respon akumulasi senyawa metabolit osmotik pada jaringan tanaman (Bargmann et al., 2009). Prolin merupakan senyawa penciri biokimia atau metabolit osmotik yang banyak disintesis dan diakumulasi pada berbagai jaringan tanaman terutama pada daun apabila tanaman menghadapi cekaman kekeringan. Tanaman yang mengakumulasi prolin pada kondisi tercekam pada umumnya memiliki kenampakan morfologi yang lebih baik serta memiliki ketahanan hidup yang lebih tinggi daripada tanaman yang tidak mengakumulasikannya (Hamim dkk., 2008). Mathius dkk. (2004) menyatakan prolin merupakan senyawa osmotikum yang berperan dalam peningkatan daya tahan terhadap cekaman air dari lingkungannya sehingga banyak diakumulasikan pada kondisi ketersediaan

air

rendah.

Fenomena

tersebut

dideskripsikan

sebagai

osmoregulasi dan penyesuaian osmosis. Osmoregulasi didefinisikan sebagai pengaturan potensial osmosis dalam sel dengan penambahan/pemindahan senyawa terlarut sehingga potensial osmosis intrasel sebanding dengan potensial osmosis medium sekeliling sel, sedangkan penyesuaian osmosis

lebih mengarah pada penurunan potensial osmosis yang disebabkan akumulasi senyawa terlarut sehingga memungkinkan untuk mengambil air dari lingkungan. Tanaman yang mempunyai tingkat peningkatan osmotikum yang lebih tinggi diduga lebih toleran dibandingkan dengan tanaman yang tingkat peningkatan osmotikumnya lebih rendah. Prolin disintesis melalui jalur glutamat lewat pyrroline-5 carboxylate (P5C) serta dikatalisis oleh pyrroline-5 carboxylase synthetase (P5CS) dan pyrroline-5-carboxylase reductase (P5CR). Akumulasi prolin terjadi pada saat akar dikondisikan pada potensial air yang rendah, sebagaimana diperlihatkan pada perkecambahan jagung (Zea mays) (Raymond dan Smirnoff, 2002). Menurut Marrur et al. (1994) tanaman kapas (Gossypium hirsutum L.) yang diberi perlakuan cekaman air, menunjukkan peningkatan kandungan prolin pada daun demikian pula halnya dengan padi (Oryza sativa) (Uyprasert et al., 2004) dan floem Alfalfa (Medicago sativa L.) (Girousse et al., 1996). Asam glutamat adalah prekursor pembentukan prolin melalui jalur asam glutamat. Enzim glutamat kinase fosforilase dan P5CS mengkatalisis perubahan asam glutamat menjadi glutamil fosfatase kemudian direduksi lebih lanjut menjadi glutamat semialdehid (GSA) oleh kerja enzim glutamil fosfat reduktase dan P5CS. Melalui proses siklasi yang terjadi secara spontan, terjadi perubahan glutamat semialdehid menjadi P5C. Enzim P5CR mengubah P5C menjadi prolin (Szekely, 2004 ; Delauney dan Verma dalam Rhodes 2004). Penelitian

Fitranty

dkk.

(2003)

menunjukkan

adanya

usaha

untuk

meningkatkan sifat tahan terhadap kekeringan pada tanaman tebu dengan

mentransfer gen P5CS melalui Agrobacterium tumefaciens. Dengan adanya gen P5CS diharapkan dapat disintesis prolin sebagai senyawa osmoregulator.

Gambar 4. Jalur Sintesis Prolin melalui Jalur Asam Glutamat (Delauney dan Verma dalam Rhodes, 2009) (GSA): glutamat semialdehid; (P5C): pyrroline-5 carboxilate Jalur alternatif sintesis prolin yaitu melalui jalur ornitin melibatkan perubahan ornitin menjadi P5C oleh ornitin - δ - amino - transferase (OAT). OAT merupakan salah satu enzim yang berperan dalam pembentukan prolin melalui jalur ornitin. Berdasarkan kandungan enzim δ - OAT dan P5CS pada benih Vigna aconitifolia, kedua jalur tersebut berperan dalam sintesis prolin di bawah kondisi normal (Delauney dan Verma dalam Rhodes, 2009).

Gambar 5. Jalur Sintesis Prolin melalui Jalur Asam Glutamat dan Jalur Ornitin (Delauney dan Verma dalam Rhodes, 2009).

Cekaman kekeringan dapat mengakibatkan peningkatan sintesis prolin yang berperan sebagai senyawa osmoprotektan dalam penyesuaian osmotik sel (Hamim dkk., 2008 ; Mathius dkk., 2001) dan penetralisir senyawa toksik amina (Mathius dkk., 2001). Cekaman kekeringan dapat mengakibatkan terhambatnya sintesis protein dan menyebabkan hidrolisis atau degradasi. Degradasi protein menghasilkan asam amino, senyawa volatil, amida, peptida dan amina.

5. Nitrat Reduktase Nitrogen di atmosfer berada dalam bentuk N2. Sebagian kecil N2 akan mengalami oksidasi oleh O2 menjadi nitrogen oksida (NO, N2O). Nitrogen oksida selanjutnya akan mengalami oksidasi asam menjadi nitrat (NO3-) yang melalui air hujan akan masuk ke tanah. Sumber nitrogen lain di atmosfer yaitu amoniak (NH3) dan ion amonium (NH4+) berasal dari pembakaran industri, aktivitas gunung berapi dan kebakaran hutan (Anggarwulan dan Solichatun, 2001). Penyerapan nitrat dan ion amonium

memungkinkan

tumbuhan untuk membentuk berbagai senyawa protein (Salisbury dan Ross, 1995). Pengubahan nitrogen organik menjadi ion amonium oleh bakteri dan fungi tanah disebut amonifikasi. Ion amonium selanjutnya dioksidasi menjadi nitrit (NO2- ) dan nitrat . Oksidasi ini dinamakan nitrifikasi. Nitrat mengalami perubahan lebih lanjut menjadi N2, NO dan N2O melalui tahapan yang

dinamakan denitrifikasi (Salisbury dan Ross, 1995 ; Guleryuz dan Arslan, 1998). Kebanyakan nitrat diserap oleh akar, sedang asimilasi nitrat dari kebanyakan tumbuhan tinggi terjadi di daun. Nitrat sebelum diasimilasi di daun atau akar, harus direduksi menjadi amoniak. Reduksi nitrat pada tumbuhan tinggi terbagi dalam 2 reaksi. Pertama nitrat direduksi menjadi nitrit yang dikatalisis oleh nitrat reduktase (NR), kemudian reaksi yang kedua adalah pengubahan nitrit menjadi ion amonium yang dikatalisis oleh nitrit reduktase (NiR). Pada reaksi pertama, atom dilepaskan sebagai air. Reaksi dari nitrat menjadi nitrit dapat ditulis sebagai berikut : NR NO3-

NiR NO2-

H 2O

NH3 2 H2O

(Noogle dan Fritz, 1983).

Langkah pertama dari reaksi ini dikatalisis oleh nitrat reduktase. Nitrat reduktase pada daun berada di sitosol. Enzim ini adalah enzim protein kompleks yang terdiri dari FAD (flavin adenine dinukleotide), sitokrom b557, dan molibdenum (M0C0) sebagai gugus prostetik. Nitrat reduktase merupakan enzim monodimer dengan massa molekul sekitar 220-230 kD dan sebuah massa subunit sekitar 100-115 kD. Nitrit reduktase pada tumbuhan adalah sebuah monomer dengan massa molekul sekitar 68 kD. Enzim ini terdiri dari sebuah pusat [4Fe4S] dan siroheme sebagai gugus prostetik. Baik nitrat

reduktase maupun nitrit reduktase memerlukan nitrat dan cahaya untuk pengaktifannya (Dennis dan Turpin, 1997). Keseluruhan dari reduksi nitrat menjadi nitrit ini dapat diringkas sebagai berikut : NO3- + NADH + H → NO2 - + NAD+ + H2O (Noogle dan Fritz, 1983). Nitrat reduktase dipelajari dengan intensif sebab aktifitasnya sering mempengaruhi laju sintesis protein dalam tumbuhan yang menyerap nitrat sebagai sumber nitrogen utama. Aktivitas nitrat reduktase dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya adalah laju sintesis dan laju perombakan oleh enzim penghancur protein serta penghambat dan penggiat dalam sel. Cahaya dapat meningkatkan aktivitas nitrat reduktase apabila nitrat tersedia yang menyebabkan adanya irama harian (siang-malam) pada aktivitas nitrat reduktase. Selama terjadi cekaman air, aktivitas nitrat reduktase turun dengan cepat. Hal ini disebabkan karena adanya penurunan pergerakan nitrat ke daun sebagai akibat dari berkurangnya transpirasi (Salisbury dan Ross, 1995). Enzim nitrat reduktase berguna untuk merubah nitrat menjadi nitrit yang kemudian setelah melalui serangkaian kerja enzim lain nitrit ini akan diubah menjadi asam amino dan protein yang terlibat dalam metabolisme. Aktivitas enzim nitrat reduktase pada tanaman berhubungan dengan hasil tanaman, sehingga tingkat aktivitas enzim nitrat reduktase dapat digunakan sebagai kriteria seleksi untuk memilih genotip dari suatu tanaman yang berdaya hasil tinggi (Alnopri, 2004 ; Alnopri dkk., 2004 ; Loveless, 1990 ;

Komariah dkk., 2004). Korelasi positif nitrat reduktase pada fase pertumbuhan akan berdampak pada daya hasil yang tinggi (Delita dkk., 2008). Besi dan molibdenum merupakan penyusun utama enzim nitrit dan nitrat reduktase sehingga penghambatan dalam penyerapannya dapat langsung mengganggu aktivitas enzimnya. Selama terjadi cekaman air, aktivitas nitrat reduktase turun dengan cepat. Hal ini kemungkinan disebabkan adanya penurunan pergerakan nitrat ke daun sebagai akibat berkurangnya transpirasinya (Guleryuz dan Arslan, 1998). Menurut Gardner et al. (1991), aktivitas nitrat reduktase dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya : 1. Pengaruh pH Jika suatu enzim menunjukkan kegiatan pada pH tertentu, maka jika pH turun atau naik akan mempengaruhi aktivitas enzim tersebut, oleh karena itu pada pengukuran aktivitas nitrat reduktase digunakan larutan buffer Na-fosfat untuk menyeimbangkan pH nya. Masing-masing enzim juga mempunyai pH optimum yang berbeda-beda. 2. Temperatur 3. Umur tanaman

B. Kerangka Pemikiran C. edulis Ker. merupakan tanaman yang memiliki nilai penting diantaranya penghasil umbi yang berpotensi sebagai pengganti tepung terigu, sumber pangan alternatif, tanaman hias dan sumber bahan baku bioetanol. C. edulis Ker. belum banyak dibudidayakan dan mempunyai potensi tinggi untuk dibudidayakan. Upaya untuk budidaya tanaman diantaranya melalui usaha pemuliaan tanaman. Salah satu dasar dalam usaha pemuliaan tanaman C. edulis Ker. adalah dengan mengetahui karakteristik fisiologis tanaman tersebut, terutama terkait dengan ketersediaan air. Air

merupakan

faktor

lingkungan

yang

sangat

mempengaruhi

pertumbuhan dan perkembangan tanaman, apabila ketersediaanya sangat kurang atau berlebihan, tanaman akan melakukan adaptasi agar tetap bertahan hidup. Pemberian variasi ketersediaan air akan berpengaruh secara langsung terhadap karakter fisiologis tanaman diantaranya pada pertumbuhan, kandungan prolin, dan aktivitas nitrat reduktase tanaman C. edulis Ker. Pengaruh pemberian variasi ketersediaan air pada pertumbuhan tanaman dinyatakan dalam parameter pertumbuhan diantaranya : jumlah daun, luas daun, kecepatan respirasi, tinggi tanaman, berat basah tanaman dan berat kering tanaman dimana semakin rendah ketersediaan air maka akan menurunkan aktivitas pertumbuhan tanaman. Variasi ketersediaan air yang diberikan pada tanaman C. edulis Ker. juga akan berpengaruh terhadap kandungan prolin dimana semakin rendah ketersediaan air maka akan meningkatan kandungan prolin. Pada ketersediaan air

rendah, tanaman akan mengubah konsentrasi sejumlah metabolit yang kemudian akan diikuti dengan sejumlah sintesis asam amino yang dapat menurunkan potensial osmotik sel (senyawa osmoprotektan). Penurunan potensial osmotik sel akan menurunkan potensial air sel. Dengan penurunan potensial air di dalam sel, maka akan memungkinkan terjadinya pengambilan air dari lingkungan ke dalam sel tanaman. Prolin merupakan senyawa metabolit sekunder yang diketahui berperan dalam penyesuaian osmotik. Pengaruh pemberian variasi ketersediaan air pada tanaman C. edulis Ker. terhadap aktivitas nitrat reduktase yaitu semakin rendah ketersediaan air, maka aktivitas nitrat reduktase akan menurun. Ketersediaan air yang rendah akan menyebabkan adanya penghambatan transportasi hara dari tanah akibat berkurangnya transpirasi dan penurunan hara dalam bentuk tersedia sehingga menyebabkan rendahnya aktivitas nitrat reduktase dalam tubuh tumbuhan. Aktivitas nitrat reduktase berkorelasi positif terhadap pertumbuhan dan produksi tanaman. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai karakter fisiologis tanaman C. edulis Ker. terutama terkait dengan ketersediaan air yang dapat digunakan sebagai acuan dalam optimalisasi budidayanya.

Adapun bagan dari jalannya penelitian ini adalah sebagai berikut :

Tanaman C. edulis Ker. memiliki nilai penting

Informasi budidaya belum memadai Diperlukan informasi karakter fisiologis tanaman C. edulis Ker., terkait dengan ketersediaan air untuk budidayanya Koleksi sampel

C. edulis Ker. varietas Merah Dua variasi intraspesies tanaman C. edulis Ker. C. edulis Ker. varietas Putih

Variasi ketersediaan air

100% KL

75% KL

50% KL

Analisis pertumbuhan : jumlah daun, luas

Analisis senyawa

Analisis enzim :

daun, laju respirasi, tinggi tanaman, berat

osmoregulator :

aktivitas nitrat

basah tanaman, berat kering tanaman.

kandungan prolin

reduktase

Semakin rendah ketersediaan air akan

Semakin rendah

menurunkan aktivitas pertumbuhan

ketersediaan air

tanaman

akan

Semakin rendah ketersediaan air akan menurunkan aktivitas nitrat reduktase

meningkatkan kandungan prolin

Gambar 6. Bagan Kerangka Pemikiran

C. Hipotesis Hipotesis yang diajukan adalah : 1. Semakin rendah ketersediaan air maka akan menurunkan pertumbuhan tanaman C. edulis Ker. 2. Semakin rendah ketersediaan air maka akan meningkatkan kandungan prolin tanaman C. edulis Ker. 3. Semakin rendah ketersediaan air maka akan menurunkan aktivitas nitrat reduktase tanaman C. edulis Ker.

BAB III METODE PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilakukan pada bulan Juni-September 2009 di green house Fakultas Pertanian UNS dan sub Lab. Biologi Laboratorium Pusat MIPA UNS.

B. Alat dan Bahan Alat yang diperlukan untuk penyiapan dan perawatan tanaman adalah polibag ukuran 5L, cangkul, cetok, pisau, timbangan, gelas ukur dan alat penyiram. Alat yang diperlukan untuk panen adalah cetok. Alat yang diperlukan untuk analisis pertumbuhan adalah penggaris, kertas, gunting, rafia, pisau, neraca Ohaus, kantung kertas, oven, label, kamera digital dan Plant Assimilation Analyzer (PAA). Alat yang digunakan untuk pengukuran kandungan prolin adalah mortar dan pesle, pisau, kertas filter Whatman no.1, tabung reaksi, hot plate, erlenmeyer, pengukur waktu, neraca Ohaus, pipet tetes, corong pisah, gelas piala, gelas ukur, vortex, kamera digital dan spektrofotometer UV-VIS. Alat yang digunakan untuk pengukuran aktivitas nitrat reduktase adalah pisau, neraca Ohaus, tabung gelap, pipet tetes, pengukur waktu, pipet mikro, gelas ukur, tabung reaksi, kamera digital, kuvet dan spektrofotometer UV-VIS. Bahan yang diperlukan untuk penyiapan dan perawatan tanaman adalah umbi C. edulis Ker. yang diperoleh dari daerah Boyolali, tanah, pupuk kompos, dan air. Bahan yang diperlukan untuk panen adalah tanaman yang telah

diperlakukan selama 3 bulan dan air. Bahan yang diperlukan untuk analisis pertumbuhan adalah tanaman hasil panen yang telah dibersihkan dari sisa-sisa tanah. Bahan yang diperlukan untuk pengukuran kandungan prolin adalah daun ke-2 dari ujung tanaman, asam sulfosalisilat 3%, asam ninhidrin, asam asetat glasial, es batu, asam fosfat 6M, toluen, prolin murni, dan akuades. Bahan yang diperlukan untuk pengukuran aktivitas nitrat reduktase adalah daun ke-2 dari ujung tanaman, buffer fosfat (campuran NaH2PO4 0,1 M dan Na2HPO4 0,1 M), natrium nitrat 1 M,

reagen pewarna (0,2 ml Larutan N-naphthylenediamine

0,02% dan 0,2 ml sulphanilamide 1% dalam 3 N HCl), dan akuades.

C. Rancangan Percobaan Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan satu faktor yaitu tingkat ketersediaan air (50%, 75%, dan 100% kapasitas lapang) dengan 3 ulangan untuk setiap variasi intraspesies.

D. Cara Kerja 1. Penyiapan dan Perawatan Tanaman a. Penyiapan Media Tumbuh 1) Tanah dan kompos yang telah dikeringkan dicampur dengan perbandingan tanah : kompos = 2 : 1. 2) Campuran

tanah-kompos

diambil

sebanyak

dimasukkan dalam polibag berukuran 5L.

3

kg

kemudian

b. Penentuan Kapasitas Lapang 1) Media yang telah dipersiapkan masing-masing ditimbang beratnya (berat awal). 2) Media disiram dengan air hingga jenuh, kemudian dibiarkan hingga air dari media berhenti menetes. 3) Berat masing-masing media setelah pemberian air ditimbang (berat akhir). 4) Kapasitas lapang 100% ditentukan dengan cara mengurangi berat akhir masing-masing media dengan berat awal masing-masing media. 5) Kapasitas lapang 50% dan 75% ditentukan berdasarkan rerata kapasitas lapang 100% yang telah diperoleh. c. Penyiapan Bibit dan Perlakuan 1) Umbi C. edulis Ker. berukuran ± 20 g dengan satu tunas disiapkan, kemudian ditanam pada media yang telah disediakan. 2) Perlakuan ketersediaan air diberikan setelah bibit berumur satu minggu. 3) Perlakuan ketersediaan air diberikan dengan penyiraman menggunakan air setiap hari sekali (sesuai tingkat ketersediaan air yang diujikan). Penambahan air yang diberikan pada media tanam dihitung berdasarkan besarnya evapotranspirasi yang terjadi dan dilakukan dengan penimbangan.

2. Panen Tanaman dipanen setelah diberi perlakuan selama 3 bulan. Tanaman yang dipanen dikeluarkan dari polibag kemudian dibersihkan dari sisa-sisa tanah.

3. Analisis Pertumbuhan a. Jumlah Daun Jumlah daun dihitung pada akhir perlakuan dengan menghitung jumlah keseluruhan daun pada tiap tanaman selain daun yang masih kuncup. b. Luas Daun Luas daun dihitung pada akhir perlakuan dengan metode gravimetri. Daun yang akan diukur luasnya dibuat replikanya pada sehelai kertas yang telah diketahui luas dan beratnya. Luas daun dihitung dengan rumus : LD =

Wr × LK Wt

Keterangan : Wr : Berat replika daun (g) Wt : Berat total kertas (g) LK : Luas total kertas (cm2) LD : Luas daun (cm2)

(Sitompul dan Guritno, 1995).

c. Laju Respirasi Pengukuran laju respirasi dilakukan dengan menghitung jumlah CO2 yang dihasilkan oleh tanaman dengan menggunakan alat Plant

Assimilation Analyzer (PAA) sesuai dengan prosedur alat (Horiba Plant Assimilation Analyzer ASSA -1610) sebagai berikut : 1) Alat PAA dinyalakan terlebih dahulu selama 1 jam sebelum digunakan. 2) Polibag dimasukkan ke dalam tempat sampel yang berjumlah 5 buah dalam growth chamber, 1 wadah berisi 1 polibag dan 1 wadah disisakan untuk kontrol pengukuran. 3) Volume gas yang masuk distel tiap sampel 2 L/menit. 4) Dilakukan kalibrasi untuk pengukuran kadar gas N2 + CO2 dengan menggunakan tombol zero, span dan means. 5) Tombol zero digunakan untuk mengukur volume gas yang keluar setiap 0,5 L/menit pada skala 0 untuk mengukur kadar gas N2. 6) Tombol span digunakan untuk mengukur kadar gas N2 + CO2. 7) Tombol means digunakan untuk pembacaan kadar CO2 secara langsung (CO2 + N2 ) - N2 = CO2. 8) Volume gas yang keluar pada 0,5 L/menit diatur untuk masing-masing sampel.

9) Dilakukan pengukuran kadar CO2 dengan cara membaca pada skala satuan ppm CO2/L/menit. Laju Respirasi = CO2 sampel - CO2 kontrol Laju Respirasi = CO2/L/menit d. Tinggi Tanaman Tinggi tanaman diukur mulai dari ujung daun tertinggi tanaman sampai pangkal batang yang berada pada permukaan tanah (Hendriyani dkk., 2009). e. Berat Basah Tanaman Berat basah tanaman dihitung dengan menimbang tanaman hasil panen yang telah dibersihkan dari tanah (Hendriyani dkk., 2009). f. Berat Kering Tanaman Tanaman hasil panen yang telah dibersihkan dari sisa tanah dimasukkan dalam kantung kertas untuk dioven (suhu 60oC) selama 4-5 hari sampai tercapai berat konstan. Berat konstan yang tercapai setelah pengovenan adalah berat kering tanaman (Hendriyani dkk., 2009).

4. Pengukuran Kandungan Prolin Pengukuran akumulasi prolin dilakukan dengan metode Ninhidrin (Bates et al. dalam Umebese et al., 2009). a. Bahan berupa daun segar (daun ke-2 dari ujung tanaman) sebanyak 0,5 g ditumbuk dalam mortar yang diberi larutan sulfosalisilat 3% sebanyak 10 ml. b. Hasil tumbukan daun kemudian disaring dengan kertas filter Whatman no.1. c. Sebanyak 2 ml filtrat direaksikan dengan 2 ml asam ninhidrin dan 2 ml asam asetat glasial dalam tabung reaksi pada suhu 100 oC selama 1 jam. Reaksi diakhiri dengan memasukkan tabung reaksi ke dalam gelas piala yang berisi es. Larutan asam ninhidrin dibuat dengan memanaskan 1,25 g ninhidrin dalam 30 ml asam asetat glasial dan 20 ml 6 M asam fosfat hingga larut. d. Campuran diekstraksi dengan 4 ml toluen, kemudian digojog dengan vortex selama 15-20 detik sehingga terbentuk dua lapisan cairan yang terpisah. e. Toluen yang berwarna merah yang mengandung prolin terletak di bagian atas. Larutan bagian atas disedot menggunakan pipet, untuk diukur kadar prolinnya dengan spektrofotometer, absorbansi dibaca pada panjang gelombang 520 nm. f. Kadar prolin ditentukan berdasarkan bacaan larutan standar prolin murni.

5. Pengukuran Aktivitas Nitrat Reduktase a. Daun segar (daun ke-2 dari ujung tanaman) dicuci dengan aquades sampai bersih kemudian tulang-tulang daun dibersihkan sehingga didapat helaian daun. b. Helaian daun seberat 500 mg dipotong tipis-tipis kira-kira 1 mm dengan menggunakan pisau yang tajam. c. Potongan daun dimasukkan ke dalam 5 ml larutan buffer fosfat di dalam tabung gelap. Setelah direndam selama 24 jam, larutan buffer diganti yang baru. Buffer fosfat dibuat dari campuran NaH2PO4 0,1 M dan Na2HPO4 0,1 M (Manan, 2008). d. Ditambahkan 0,1 ml NaNO3 dengan pipet mikro dan dicatat waktunya sebagai awal inkubasi selama 2 jam. e. Reagen pewarna yang terdiri dari 0,2 ml Larutan N- naphthylenediamine 0,02% dan 0,2 ml sulphanilamide 1% dalam 3 N HCl disiapkan. f. Setelah diinkubasi selama 2 jam diambil 0,1 ml cairan inkubasi dari tabung gelap dan dimasukkan ke dalam tabung reaksi yang berisi reagen pewarna, lalu ditunggu sampai terjadi warna merah muda sebagai tanda telah terjadi reduksi nitrat menjadi nitrit oleh enzim nitrat reduktase. Satu tabung reaksi tidak diberi filtrat dan digunakan sebagai blanko. Setelah terjadi perubahan warna ditambahkan 2,5 ml akuades, kemudian dipindahkan

ke

kuvet

untuk

diukur

absorbansinya

spektrofotometer pada panjang gelombang 540 nm.

di

dalam

Aktivitas nitrat reduktase dinyatakan dalam mikromol nitrat/g jaringan bahan tiap jam dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

ANR =

Absorbansi Sampel 100 1 1 × 50 × × × Absorbansi Standar BB W 1000

Keterangan Absorbansi Standar = 0,0142 BB : Berat basah tanaman W : Waktu inkubasi (jam) (Hartiko et al. dalam Indradewa dkk., 2004).

C. Analisis Data

Data yang diperoleh pada tiap variasi intraspesies berupa data kuantitatif meliputi jumlah daun, luas daun, kecepatan respirasi, tinggi tanaman, berat basah tanaman, berat kering tanaman, kandungan prolin serta aktivitas nitrat reduktase dianalisis dengan analisis varian (ANAVA), bila terdapat beda nyata antar perlakuan ketersediaan air dilanjutkan dengan uji DMRT (Duncan’s Multiple Range Test) taraf 5%. Data yang diperoleh pada kedua variasi intraspesies

dianalisis dengan uji t untuk membandingkan respon kedua variasi intraspesies tersebut terhadap variasi ketersediaan air (Santoso, 2001).

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Air

mutlak

diperlukan

oleh

tanaman

untuk

pertumbuhan

dan

perkembangannya (Noggle dan Fritz, 1983). Karena air penting bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman, ketersediaan air dalam tanah harus mencukupi kebutuhan tanaman. Apabila ketersediaan air berkurang maka akan berdampak pada produktivitasnya (Gardner et al., 1991). Tanaman yang menderita cekaman air secara umum mempunyai ukuran yang lebih kecil dibandingkan dengan tanaman yang tumbuh normal. Cekaman air mempengaruhi semua aspek pertumbuhan tanaman. Dalam hal ini cekaman air mempengaruhi proses fisiologi dan biokimia tanaman serta menyebabkan terjadinya modifikasi anatomi dan morfologi tanaman (Islami dan Utomo, 1995).

A. Pertumbuhan

Pertumbuhan dinyatakan sebagai peningkatan ukuran yang tidak dapat balik dan dibatasi pada sel hidup yang disertai dengan proses metabolik yang meliputi sintesis makromolekul seperti asam nukleat, protein, lipid dan polisakarida. Pengukuran pertumbuhan dapat dilakukan dengan berbagai cara, misalnya dengan pengukuran tinggi tanaman, ukuran daun (panjang, lebar, dan luas permukaan), berat basah dan berat kering tanaman atau bagian-bagian yang terpisah seperti akar, batang, daun dan buah, jumlah sel dalam jaringan dan organ

serta konsentrasi dari senyawa khusus (misalnya asam nukleat, nitrogen terlarut dll.) pada jaringan dan organ (Noggle dan Fritz, 1983). Variabel-variabel pertumbuhan dalam penelitian ini meliputi jumlah daun, luas daun, laju respirasi, tinggi tanaman, berat basah tanaman dan berat kering tanaman. 1. Jumlah Daun

Daun merupakan organ yang sering diamati pada tumbuhan sebagai parameter pertumbuhan. Banyaknya daun akan berpengaruh pada hasil fotosintat yang akan diedarkan ke seluruh bagian tanaman karena berkaitan dengan cahaya yang diterima oleh daun (Islami dan Utomo, 1995). Gardner et al. (1991) menyebutkan bahwa jumlah dan ukuran daun dipengaruhi oleh

faktor genetik dan lingkungan. Perkembangan daun sangat sensitif terhadap perubahan lingkungan seperti ketersediaan air. Daun secara umum merupakan tempat sintesis karbohidrat bagi tanaman, sehingga pengamatan daun sangat diperlukan sebagai indikator pertumbuhan dan sebagai data penunjang untuk menjelaskan proses pertumbuhan (Sitompul dan Guritno, 1995).

Hasil penelitian terhadap jumlah daun pada tanaman C. edulis Ker. dapat dilihat pada tabel 1. Tabel 1. Rata-rata jumlah daun tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air. Kapasitas Lapang Varietas Tanaman 100 % 75 % 50 % b b Merah 4,6 4 2,3a Putih

5,6c

4,3b

2,6a

Keterangan : a-b : Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak adanya perbedaan yang signifikan pada taraf kepercayaan 95%. Berdasarkan hasil analisis varian di atas dapat dilihat terdapat perbedaan yang signifikan terhadap jumlah daun pada perlakuan variasi ketersediaan air baik varietas Merah maupun Putih tanaman C. edulis Ker. Variasi ketersediaan air pada penelitian ini meliputi 100%, 75% dan 50% KL. Jumlah daun terbesar dicapai tanaman dengan taraf perlakuan air 100% KL dan semakin kecil pada taraf perlakuan air 75% dan 50% KL pada kedua varietas tanaman C. edulis Ker. Pada perlakuan air 100% KL, tanaman dapat menggunakan air yang lebih tersedia sehingga memungkinkan fotosintesis melebihi respirasi. Tersedianya air yang cukup dapat mempertahankan turgor sel sehingga pembesaran sel dapat terjadi. Tekanan turgor sel mendesak dinding sel tanaman dan mengakibatkan sel membesar. (Salisbury dan Ross, 1995).

Menurut Fitter dan Hay (1998), air berpengaruh terhadap pertumbuhan sel, semakin menurun ketersediaan air maka tekanan turgor juga akan menurun. Hal ini mengakibatkan menurunnya laju pertumbuhan yaitu jumlah daun yang dihasilkan rendah. Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup dan menghambat penyerapan CO2 sehingga mengurangi laju fotosintesis. 6 5 4 3

varietas Merah

2

varietas Putih

1 0 100%KL

75%KL

50%KL

Gambar 7. Grafik rata-rata jumlah daun tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air. Jumlah daun yang lebih rendah pada perlakuan air 75% dan 50% KL diduga karena kurang tersedianya air dalam tanah akan menurunkan tekanan turgor tanaman sehingga mengganggu metabolisme tanaman tersebut termasuk fotosintesis. Fotosintesis akan terhambat jika air yang merupakan bahan utama kurang tersedia sehingga hasil dari fotosintesis juga akan berkurang. Penurunan fotosintesis ini disebabkan oleh menutupnya stomata sehingga fiksasi CO2 terhambat (Lawlor, 2002). Fotosintat yang dihasilkan akan terhambat pula dalam peredarannya ke seluruh bagian tanaman.

Berdasarkan hasil uji t dapat dilihat tidak terdapat perbedaan yang signifikan terhadap jumlah daun antar varietas Merah dan Putih tanaman C. edulis Ker. Hal ini menyatakan bahwa kedua varietas tanaman C. edulis Ker.

ini memiliki respon yang sama terhadap variasi ketersediaan air. Adanya fotosintat yang banyak salah satunya digunakan untuk meningkatkan aktivitas meristematis pada pembentukan primordial daun. Hidayat (1995) menyatakan bahwa pertambahan jumlah daun diduga karena meningkatnya pembelahan sel-sel primordial daun dan diferensiasi sel ujung batang. Daun sebagai alat fotosintesis akan dapat berperan secara optimal jika didukung oleh ketersediaan air, cahaya dan unsur hara yang cukup.

2. Luas Daun

Proses fotosintesis dapat berlangsung pada bagian lain dari tanaman, namun secara umum daun dipandang sebagai organ produsen fotosintat utama. Pengamatan daun sangat diperlukan selain sebagai data penunjang untuk menjelaskan proses pertumbuhan yang terjadi pada pembentukan biomassa tanaman juga sebagai indikator pertumbuhan (Sitompul dan Guritno, 1995). Pengamatan daun dapat didasarkan atas fungsinya sebagai penerima cahaya dan alat fotosintesis. Atas dasar ini, luas daun dijadikan parameter utama, karena laju fotosintesis per satuan tanaman pada kebanyakan kasus ditentukan sebagian besar oleh luas daun (Sitompul dan Guritno, 1995).

Hasil penelitian terhadap luas daun pada tanaman C. edulis Ker. dapat dilihat pada tabel 2. Tabel 2 . Rata-rata luas daun (cm2) tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air. Kapasitas Lapang Varietas Tanaman 100 % 75 % 50 % Merah

217c

195b

175a

Putih

238c

216b

191a

Keterangan : a-b : Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak adanya perbedaan yang signifikan pada taraf kepercayaan 95%. Berdasarkan hasil analisis varian di atas dapat dilihat terdapat perbedaan yang signifikan terhadap luas daun pada variasi ketersediaan air baik varietas Merah maupun Putih tanaman C. edulis Ker. Variasi ketersediaan air pada penelitian ini meliputi 100%, 75% dan 50% KL. Luas daun terbesar dicapai tanaman dengan taraf perlakuan air 100% KL dan semakin kecil pada taraf perlakuan air 75% dan 50% KL pada kedua varietas tanaman C. edulis Ker. Pengaruh yang paling besar dari kekurangan kelembapan pada awal perkembangan vegetatif adalah pengurangan luas daun. Selama perkembangan vegetatif, kekurangan air yang sekecil apapun dapat mengurangi laju pelebaran daun dan indeks luas daun pada tingkat perkembangan berikutnya (Gardner et al., 1991). Berkurangnya luas daun pada taraf perlakuan air 75% dan 50% KL diduga erat kaitannya dengan adaptasi tumbuhan untuk mengurangi transpirasi

dan mencegah penguapan air yang terlalu banyak dari tubuh tumbuhan, mekanisme untuk mengurangi penggunaan air dan mencegah kerusakan yang lebih buruk akibat cekaman air. Gardner et al. (1991) menyatakan bahwa berkurangnya total luas daun merupakan mekanisme adaptasi

tumbuhan

terhadap cekaman lingkungan yang sangat efektif untuk mencegah penguapan air. Penghambatan pada pembelahan dan pembesaran sel akibat cekaman air juga mempengaruhi kecilnya luas daun yang dihasilkan tanaman dengan perlakuan pemberian air 75% dan 50% KL. Penghambatan pembesaran sel terjadi karena penurunan tekanan turgor sel. Tekanan turgor sel mendesak dinding sel tanaman dan mengakibatkan sel membesar, sehingga penurunan tekanan turgor mengakibatkan bagian tanaman yang dibentuk berukuran lebih kecil dari normal. Laju pertumbuhan sel-sel tanaman dan efisiensi proses fisiologi mencapai tingkat tertinggi bila sel-sel berada pada turgor maksimal.

Gambar 8 . Grafik rata-rata luas daun (cm2) tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air.

Luas daun terbesar yang dicapai pada tanaman dengan perlakuan air 100% menunjukkan kadar yang optimal dari ketersediaan air untuk mendukung proses metabolisme dalam tanaman sehingga tersedia cukup energi untuk pertumbuhan sel. Tersedianya air yang cukup dapat mempertahankan turgor sel sehingga pembesaran sel dapat terjadi. Tekanan turgor sel mendesak dinding sel tanaman dan mengakibatkan sel membesar. Hasil penelitian Harwati (2007) menunjukkan tanaman tembakau dengan ketersediaan air cukup memiliki nilai luas daun yang lebih tinggi. Berdasarkan hasil uji t dapat dilihat tidak terdapat perbedaan yang signifikan terhadap luas daun antar varietas Merah dan Putih tanaman C. edulis Ker. Hal ini menyatakan bahwa kedua varietas tanaman C. edulis Ker.

ini memiliki respon yang sama terhadap variasi ketersediaan air. Luas daun yang merupakan ukuran perkembangan tajuk dan sangat peka terhadap cekaman air. Cekaman air mengakibatkan penurunan dalam pembentukan dan perluasan daun, peningkatan penuaan dan perontokan daun, atau keduanya. Perluasan daun lebih peka terhadap cekaman air daripada penutupan stomata (Nugraha, 2008). Pertumbuhan sel sangat sensitif terhadap stres air. Penghambatan pembesaran sel terjadi karena penurunan turgor sel yang berakibat bagian tanaman yang dibentuk berukuran kecil. Pengaruh kekurangan air selama tingkat perkembangan vegetatif ialah berkembangnya daun-daun yang lebih kecil. Selama perkembangan vegetatif kekurangan air sekecil apapun dapat

mengurangi laju pelebaran daun dan luas daun pada tingkat perkembangan berikutnya (Islami dan Utomo, 1995). 3. Laju Respirasi

Selain melakukan proses fotosintesis, tanaman juga melakukan proses respirasi. Respirasi merupakan proses pembongkaran energi dari energi kimia yang tersimpan untuk menyelenggarakan proses-proses kehidupan seperti pembentukan zat organik, aktivitas dalam peresapan (osmosis), penimbunan garam-garam, pengaliran protoplasma, pembelahan sel dan aktivitas lainnya (Dwijoseputro, 1994). Ada dua macam respirasi yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob. Respirasi aerob merupakan reaksi pembakaran dari zat organik karbon dengan O2 yang menghasilkan CO2 dan H2O serta energi yang dibutuhkan untuk pertumbuhan. Laju respirasi dapat diketahui dengan mengukur volume CO2 yang dilepaskan (Dwijoseputro, 1994). Hasil penelitian terhadap laju respirasi pada tanaman C. edulis Ker. dapat dilihat pada tabel 3. Tabel 3. Rata-rata laju respirasi (ppm/l/menit) tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air. Kapasitas Lapang Varietas Tanaman 100 % 75 % 50 % Merah

36,3b

26a

20a

Putih

39b

30ab

25a

Keterangan : a-b : Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak adanya perbedaan yang signifikan pada taraf kepercayaan 95%.

Berdasarkan hasil analisis varian di atas dapat dilihat terdapat perbedaan yang signifikan terhadap laju respirasi pada variasi ketersediaan air baik varietas Merah maupun Putih tanaman C. edulis Ker. Variasi ketersediaan air pada penelitian ini meliputi 100%, 75% dan 50% KL. Laju respirasi terbesar dicapai tanaman dengan taraf perlakuan air 100% KL dan semakin kecil pada taraf perlakuan air 75% dan 50% KL pada kedua varietas tanaman C. edulis Ker. Pada perlakuan air 100% KL, tanaman berada pada kondisi dimana air lebih tersedia sehingga memungkinkan terjadinya laju respirasi yang lebih tinggi. Tersedianya air yang cukup dapat mempertahankan turgor sel sehingga stomata setap terbuka. Hal ini berkaitan dengan difusi O2 dari atmosfer. Anggarwulan dan Solichatun (2001) menyatakan ketersediaan O2 akan berpengaruh pada respirasi mengingat perannya sebagai akseptor elektron terakhir. Dalam jaringan yang tebal dengan perbandingan antara permukaan dengan volume yang rendah, difusi oksigen dari atmosfer mengalami penurunan kecepatan sehingga laju respirasinya rendah. Pada kondisi air lebih tersedia, tanaman dapat meningkatkan laju respirasinya sehingga proses pertumbuhan juga meningkat. Pada proses respirasi, dari oksidasi fotoasimilat akan diperoleh energi dan rangka karbon yang diperlukan untuk pertumbuhan. Laju respirasi yang lebih rendah pada perlakuan air 75% dan 50% KL diduga karena kurang tersedianya air dalam tanah akan menurunkan

tekanan turgor tanaman sehingga menyebabkan stomata menutup dan menurunkan difusi O2 dari atmosfer.

Gambar 9. Grafik rata-rata laju respirasi (ppm/l/menit) C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air. Berdasarkan hasil uji t dapat dilihat tidak terdapat perbedaan yang signifikan terhadap laju respirasi antar varietas Merah dan Putih tanaman C. edulis Ker. Hal ini menyatakan bahwa kedua varietas tanaman C. edulis Ker.

ini memiliki respon yang sama terhadap variasi ketersediaan air.

4. Tinggi Tanaman

Pertambahan

tinggi

tanaman

merupakan

perubahan

atau

pertambahan volume (ukuran) pada batang yang merupakan hasil pembesaran sel ke satu dimensi (vertikal) yaitu ke arah memanjang sehingga tanaman bertambah tinggi (Salisbury dan Ross, 1995). Tinggi tanaman merupakan ukuran tanaman yang paling sering diamati baik sebagai indikator pertumbuhan maupun parameter yang digunakan untuk mengukur pengaruh lingkungan atau perlakuan yang

diterapkan. Hal ini dilakukan karena tinggi tanaman merupakan ukuran pertumbuhan yang paling mudah dilihat. Sebagai parameter pengukur pengaruh lingkungan, tinggi tanaman sensitif terhadap pengaruh lingkungan (Sitompul dan Guritno, 1995). Hasil penelitian terhadap tingggi tanaman pada C. edulis Ker. dapat dilihat pada tabel 4. Tabel 4. Rata-rata tinggi tanaman (cm) tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air. Kapasitas Lapang Varietas Tanaman 100 % 75 % 50 % Merah

42,7c

33b

26,7a

Putih

51,7c

38,3b

28,7a

Keterangan : a-b : Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak adanya perbedaan yang signifikan pada taraf kepercayaan 95%. Berdasarkan hasil analisis varian di atas dapat dilihat terdapat perbedaan yang signifikan terhadap tinggi tanaman pada variasi ketersediaan air baik varietas Merah maupun Putih tanaman C. edulis Ker. Variasi ketersediaan air pada penelitian ini meliputi 100%, 75% dan 50% KL. Tinggi tanaman terbesar dicapai tanaman dengan taraf perlakuan air 100% KL dan semakin kecil pada taraf perlakuan air 75% dan 50% KL pada kedua varietas tanaman C. edulis Ker. Pada perlakuan air 100% KL, tanaman dalam kondisi ketersediaan air yang cukup sehingga pertumbuhan tanaman optimal. Tersedianya air yang cukup dapat mempertahankan turgor sel sehingga pembesaran sel dapat

terjadi. Tekanan turgor sel mendesak dinding sel tanaman dan mengakibatkan sel membesar. Gardner et al. (1991) menyatakan pertumbuhan sel merupakan proses dalam tubuh tanaman yang sensitif terhadap kekurangan air. Nilai potensial air jaringan meristem pada siang hari sering menyebabkan penurunan tekanan turgor di bawah yang dibutuhkan untuk pengembangan sel. Hal ini menyebabkan pengurangan dalam hal sintesis protein, dinding sel dan pengembangan sel yang berakibatkan pertumbuhan yang lebih kecil. Penghambatan pembesaran sel yang terjadi karena penurunan turgor sel berakibat bagian tumbuhan yang dibentuk berukuran lebih kecil.

Gambar 10. Grafik rata-rata tinggi tanaman (cm) C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air. Tinggi tanaman yang dicapai oleh tanaman dengan perlakuan 75% dan 50% KL lebih rendah, hal ini diduga berkaitan dengan penghambatan pembesaran sel yang terjadi karena penurunan tekanan turgor sel. Tekanan turgor sel mendesak dinding sel tanaman dan mengakibatkan sel membesar, sehingga penurunan tekanan turgor mengakibatkan bagian tanaman yang

dibentuk berukuran lebih kecil dari normal. Selain itu tekanan turgor juga berpengaruh pada membuka dan menutupnya stomata sehingga mengurangi suplai CO2. Pembukaan stomata biasanya mengecil bila potensial air daun menurun. Penurunan dalam pembukaan ini disebabkan oleh kenaikan kadar asam absisat yang dihasilkan oleh mesofil daun (Goldsworthy dan Fisher, 1992). Umebese et al., (2009) menyatakan perlakuan ketersediaan air yang rendah pada tanaman bayam dan tomat mengakibatkan penurunan tinggi tanaman. Hasil penelitian Peng dan Weyers (1994) tentang daun tanaman Commelina commenis L. menyatakan bahwa kadar ABA pada sel penjaga

stomata berpengaruh terhadap membuka dan menutupnya stomata. Cekaman air juga mengakibatkan menurunnya translokasi hara dan fotosintat di dalam tubuh tanaman. Berdasarkan hasil uji t dapat dilihat tidak terdapat perbedaan yang signifikan terhadap tinggi tanaman antar varietas Merah dan Putih tanaman C. edulis Ker. Hal ini menyatakan bahwa kedua varietas tanaman C. edulis Ker.

ini memiliki respon yang sama terhadap variasi ketersediaan air.

5. Berat Basah Tanaman

Biomassa tanaman merupakan ukuran yang paling sering digunakan untuk menggambarkan dan mempelajari pertumbuhan tanaman. Ini didasarkan pada berat tanaman yang relatif mudah diukur dan merupakan integrasi dari semua peristiwa yang dialami tanaman sehingga parameter ini merupakan

indikator pertumbuhan yang paling representatif bila tujuan utamanya adalah untuk mendapatkan gambaran penampilan keseluruhan tanaman atau suatu organ tertentu (Sitompul dan Guritno, 1995). Berat basah tanaman diperoleh dengan memanen tanaman dan menimbangnya segera sebelum air yang terkandung terlalu banyak menguap dari bahan tersebut. Pada spesies yang perkembangan daunnya berlangsung cepat dan banyak akan semakin meningkatkan laju fotosintesis yang kemudian akan menghasilkan peningkatan keseluruhan tanaman (Salisbury dan Ross, 1995). Hasil penelitian terhadap berat basah tanaman pada C. edulis Ker. dapat dilihat pada tabel 4. Tabel 5 . Rata-rata berat basah tanaman (g) tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air. Kapasitas Lapang Varietas Tanaman 100 % 75 % 50 % Merah

95,7c

74,3b

55,3a

Putih

116,7c

84b

65a

Keterangan : a-b : Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak adanya perbedaan yang signifikan pada taraf kepercayaan 95%. Berdasarkan hasil analisis varian di atas dapat dilihat terdapat perbedaan yang signifikan terhadap berat basah tanaman pada variasi ketersediaan air baik varietas Merah maupun Putih tanaman C. edulis Ker. Variasi ketersediaan air pada penelitian ini meliputi 100%, 75% dan 50% KL. Berat basah tanaman terbesar dicapai tanaman dengan taraf perlakuan air

100% KL dan semakin kecil pada taraf perlakuan air 75% dan 50% KL pada kedua varietas tanaman C. edulis Ker. Tingginya nilai berat basah tanaman pada perlakuan air 100% KL diduga disebabkan kerena tersedianya air yang cukup untuk fotosintesis terkait dengan tekanan turgor pada jaringan. Tersedianya air akan meningkatkan fotosintesis. Hasil fotosintesis akan ditranslokasikan ke seluruh jaringan tubuh tanaman melalui floem, selanjutnya energi dari hasil fotosintesis tersebut akan mengaktifkan pertumbuhan tunas sehingga jumlah cabang meningkat. Peningkatan jumlah cabang akan meningkatkan jumlah daun. Jumlah daun yang meningkat menyebabkan berat basah tanaman juga meningkat (Lakitan, 1996).

Gambar 11 . Grafik rata-rata berat basah tanaman (cm) C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air. Nilai berat basah tanaman yang lebih rendah pada perlakuan air 75% dan 50% KL diduga karena kurangnya ketersediaan air bagi tanaman sehingga menyebabkan terhambatnya pertumbuhan vegetatif tanaman karena penurunan tekanan turgor pada jaringan tanaman. Gardner et al. (1991) menyatakan

pertumbuhan sel merupakan proses dalam tubuh tanaman yang sensitif terhadap kekurangan air. Kurangnya ketersediaan air bagi tanaman menyebabkan penurunan tekanan turgor di bawah yang dibutuhkan untuk pengembangan sel. Hal ini menyebabkan pengurangan dalam hal sintesis protein, dinding sel dan pengembangan sel yang berakibatkan pertumbuhan yang lebih kecil sehingga berat basah tanaman yang dihasilkan rendah. Jumin (2002) juga menambahkan terhambatnya pertumbuhan vegetatif tanaman pada kondisi tercekam disebabkan oleh terhambatnya pembelahan sel dan sintesis protein yang digunakan untuk pertumbuhan tanaman. Berdasarkan hasil uji t dapat dilihat tidak terdapat perbedaan yang signifikan terhadap berat basah tanaman antar varietas Merah dan Putih tanaman C. edulis Ker. Hal ini menyatakan bahwa kedua varietas tanaman C. edulis Ker. ini memiliki respon yang sama terhadap variasi ketersediaan air.

Berat basah tanaman menunjukkan aktivitas metabolisme tanaman dan dipengaruhi oleh kadar air jaringan, unsur hara dan hasil metabolisme. Nilai berat basah tanaman juga menunjukkan besarnya air dalam jaringan atau organ tanaman selain bahan organik (Salisbury dan Ross, 1995). 6. Berat kering Tanaman

Berat kering tanaman merupakan hasil dari pengeringan berat basah tanaman untuk menghilangkan kandungan air tanaman. Pengeringan dimaksudkan untuk menghilangkan semua kandungan air bahan dan menghentikan aktivitas metabolisme (Lakitan, 1996).

Gardner et al. (1991) menyatakan hasil berat kering tanaman adalah keseimbangan antara pengambilan CO2 (fotosintesis) dan pengeluaran CO2 (respirasi). Fotosintesis mengakibatkan meningkatnya berat kering tanaman karena pengambilan CO2 sedangkan katabolisme respirasi menyebabkan pengeluaran CO2 dan mengurangi berat kering tanaman. Komponen utama berat kering tanaman adalah polisakarida dan lignin pada dinding sel, ditambah komponen sitoplasma seperti protein, lipid, asam amino dan asam organik (Salisbury dan Ross, 1995). Berat kering tanaman biasanya sekitar 25% dari berat basah tanaman. Karbon tanaman berasal dari gas CO2 di atmosfer yang diikat dalam bentuk karbon melalui fotosintesis. Senyawa ini kemudian digunakan untuk membentuk senyawa lain yang dibutuhkan dalam pembentukan struktur sel tanaman dan untuk mendukung aktivitas metabolisme lain atau diakumulasikan oleh sel organ tertentu (Sitompul dan Guritno, 1995). Hasil penelitian terhadap berat kering tanaman pada C. edulis Ker. dapat dilihat pada tabel 6. Tabel 6. Rata-rata berat kering tanaman (g) tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air. Kapasitas Lapang Varietas Tanaman 100 % 75 % 50 % Merah

13c

11,3b

8,6a

Putih

16c

12,7b

10a

Keterangan : a-b : Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak adanya perbedaan yang signifikan pada taraf kepercayaan 95%.

Berdasarkan hasil analisis varian di atas dapat dilihat terdapat perbedaan yang signifikan terhadap berat kering tanaman pada variasi ketersediaan air baik varietas Merah maupun Putih tanaman C. edulis Ker. Variasi ketersediaan air pada penelitian ini meliputi 100%, 75% dan 50% KL. Berat kering tanaman terbesar dicapai tanaman dengan taraf perlakuan air 100% KL dan semakin kecil pada taraf perlakuan air 75% dan 50% KL pada kedua varietas tanaman C. edulis Ker. Peningkatan berat kering pada perlakuan air 100% KL terjadi karena tersedianya air yang cukup sehingga meningkatkan laju fotosintesis yang akan menghasilkan fotosintat yang merupakan hasil akhir metabolisme. Berat kering total hasil panen tanaman budidaya merupakan akibat dari penimbunan hasil bersih asimilasi CO2 sepanjang musim pertumbuhan. Pemanfaatan hasil fotosintesis oleh tanaman antara lain untuk pembentukan struktur tubuh dan cadangan makanan. Fotosintesis menambat CO2 untuk digunakan dalam produksi heksosa kemudian heksosa tersebut dimanfaatkan dalam respirasi tanaman. Produk akhir dari proses fotosintesis adalah karbohidrat. Karbohidrat merupakan materi dasar penyusun materi organik dalam sel tanaman, seperti senyawa-senyawa struktural, metabolik dan cadangan makanan yang penting. Bagian-bagian sel tanaman seperti sitoplasma, inti sel dan dinding sel tersusun atas materi organik tersebut. Proses ini mengakibatkan akumulasi berat kering (Salisbury dan Ross, 1995).

Gambar 12 . Grafik rata-rata berat kering tanaman (g) C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air. Cekaman air dapat mengurangi laju fotosintesis yang lambat laun juga akan mengurangi pembentukan struktur tubuh dan cadangan makanan sehingga mengurangi berat kering, hal ini tampak pada perlakuan air 75% dan 50% KL. Berkurangnya laju fotosintesis akibat cekaman air juga terjadi karena daun yang terbentuk dalam kondisi ini mengalami hambatan perbesaran sel sehingga mengakibatkan daun yang dibentuk memiliki ukuran yang lebih kecil bila dibandingkan tumbuhan yang tumbuh normal. Hal ini berarti menurunkan penyerapan cahaya, sehingga kemampuan fotosintesis juga menurun (Gardner et al., 1991). Penelitian Hamim dkk. (1996) dan Hanum dkk. (2007) menunjukkan adanya penurunan berat kering tanaman pada beberapa varietas kedelai dengan ketersediaan air yang rendah. Air merupakan salah satu bahan baku dalam proses fotosintesis dan pengaruh pengurangan air dalam daun terhadap kecepatan fotosintesis umumnya terjadi secara tidak langsung. Pengaruh kadar air dalam tanah akan

menyebabkan pengurangan dalam kecepatan fotosintesis, hal ini disebabkan karena : 1. Berkurangnya kapasitas difusi dari stomata karena stomata yang menutup. Menutupnya stomata mengakibatkan difusi CO2 dari atmosfer ke daun terhenti. Sebagai akibatnya fotosintesis tidak dapat terjadi dan dalam jangka waktu panjang akan mengganggu proses-proses fisiologi lainnya sehingga pertumbuhan tanaman terhambat (Fitter dan Hay, 1998). 2. Penurunan hidrasi dari kloroplas dan bagian-bagian lain dari protoplasma sehingga mengurangi efektifitas mekanisme fotosintesis. 3. Terjadi akumulasi gula sehingga menghambat proses fotosintesis lebih lanjut (Heddy, 1987). Berdasarkan hasil uji t dapat dilihat tidak terdapat perbedaan yang signifikan terhadap berat kering tanaman antar varietas Merah dan Putih tanaman C. edulis Ker. Hal ini menyatakan bahwa kedua varietas tanaman C. edulis Ker. ini memiliki respon yang sama terhadap variasi ketersediaan air.

Penimbunan berat kering umumnya digunakan sebagai petunjuk yang memberikan ciri pertumbuhan, karena biasanya mempunyai kepentingan ekonomi yang paling besar. Berat basah tanaman kurang bermanfaat karena angkanya berfluktuasi, tergantung pada keadaan kelembapan tanaman (Gardner et al., 1991).

B. Kadar Prolin

Salah satu respon paling umum yang dilakukan organisme pada perlakuan kekurangan air adalah akumulasi kompatibel osmolit. Kompatibel osmolit merupakan senyawa-senyawa organik netral yang memiliki kemampuan osmotik yang aktif, yang berfungsi melindungi tanaman saat kondisi tercekam (Chutipaijit et al., 2009). Akumulasi kompatibel osmolit dapat menurunkan potensial air di

dalam sel (Mathius dkk., 2001 ; Taylor, 1996). Asam amino prolin merupakan kompatibel osmolit yang terdistribusi paling luas. Prolin yang disintesis selama periode kekurangan air dapat berperan sebagai penyedia nitrogen organik yang berguna pada proses pemulihan sel. Degradasi prolin pada mitokondria berhubungan secara langsung dengan sistem transport elektron pada sistem respirasi serta produksi ATP (Elthon dan Stewart, 1981), selain itu dapat meningkatkan status energi sel-sel yang sedang pulih dari kondisi kekurangan air (Lawlor, 2002). Hasil penelitian terhadap kadar prolin pada tanaman C. edulis Ker. dapat dilihat pada tabel 7. Tabel 7. Rata-rata kadar prolin ( mol/gram berat segar daun) tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air. Kapasitas Lapang Varietas Tanaman 100 % 75 % 50 % Merah

0,72a

0,86a

1,51b

Putih

0,73a

0,91a

1,93b

Keterangan : a-b : Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak adanya perbedaan yang signifikan pada taraf kepercayaan 95%.

Berdasarkan hasil analisis varian di atas dapat dilihat terdapat perbedaan yang signifikan terhadap kadar prolin pada variasi ketersediaan air baik varietas Merah maupun Putih tanaman C. edulis Ker. Variasi ketersediaan air pada penelitian ini meliputi 100%, 75% dan 50% KL. Kadar prolin terbesar dicapai tanaman dengan taraf perlakuan air 50% KL dan semakin kecil pada taraf perlakuan air 75% dan 100% KL pada kedua varietas tanaman C. edulis Ker. Tingginya akumulasi prolin pada perlakuan air 50% KL diduga karena prolin pada tanaman dengan ketersediaan air rendah disintesis sebagai konsekuensi pengaturan osmotik sel dengan meningkatkan kadar senyawa terlarut dalam sel sehingga potensial osmosis intrasel lebih rendah atau paling tidak sebanding dengan potensial osmotik medium sekeliling sel. Beberapa hasil penelitian menunjukkan peningkatan kadar prolin pada kondisi ketersediaan air rendah diantaranya pada tanaman bayam dan tomat (Umebese et al., 2009) serta tanaman jagung (Heidari dan Moaveni, 2009). Mathius dkk. (2001) menyatakan terdapat korelasi positif antara akumulasi prolin dengan adaptasi tanaman terhadap cekaman kekeringan. Akumulasi kompatibel osmolit dapat menurunkan potensial air di dalam sel sehingga memungkinkan terjadinya pengambilan air tambahan dari lingkungan dan menjaga mekanisme dari efek kekurangan air. Menurut Rodriguez et al. (1997) penyesuaian osmosis pada tanaman dapat membantu menghadapi cekaman air. Akumulasi prolin adalah respon umum tanaman yang mengalami cekaman air (Darusman dkk, 1991 ; Ganesh et al., 2009 ; Hamim dkk, 1996 ; Hamim dkk, 2008 ; Mathius dkk., 2001 ; Umebese et al., 2009). Prolin dapat berperan sebagai

kompatibel osmolit, sebagai agen pelindung membran dan enzim, tempat transit sementara nitrogen organik serta berperan sebagai agen pembersih radikal bebas (Hare et al., 1999). Widyatmoko (2005) menyatakan akumulasi prolin merupakan usaha tanaman dalam mempertahankan turgiditas sel.

Gambar 13 . Grafik rata-rata kadar prolin ( mol/gram berat segar daun) tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air. Kadar prolin yang tidak terlalu tinggi pada tanaman yang diberi perlakuan air 75% dan 100% KL disebabkan karena air masih cukup tersedia bagi tanaman sehingga tanaman tidak harus mengakumulasi senyawa kompatibel osmolit yang dapat menurunkan potensial air di dalam sel yang dapat memungkinkan terjadinya pengambilan air tambahan dari lingkungan. Penelitian Mathius dkk. (2001) menunjukkan rendahnya kadar prolin pada tanaman kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) dengan ketersediaan air cukup.

Berdasarkan hasil uji t dapat dilihat tidak terdapat perbedaan yang signifikan terhadap kadar prolin antar varietas Merah dan Putih tanaman C. edulis Ker. Hal ini menyatakan bahwa kedua varietas tanaman C. edulis Ker. ini memiliki respon yang sama terhadap variasi ketersediaan air.

Prolin pada tanaman disintesis sebagai konsekuensi pengaturan osmotik sel, yang disebabkan karena ketersediaan air yang rendah. Kondisi ini akan memacu beberapa tanaman untuk meningkatkan kecepatan respirasi mereka dengan tujuan untuk memproduksi ATP yang digunakan untuk mengaktivasi selsel yang mengalami cekaman serta substansi osmotik terlarut yang dapat mengurangi potensial osmotik sel, sehingga meningkatkan pengambilan air sel yang secara bersamaan akan meningkatkan turgiditas dan aktivitasnya (Hare et al., 1999). C. Aktivitas Nitrat Reduktase

Enzim nitrat reduktase berguna untuk merubah nitrat menjadi nitrit yang kemudian setelah melalui serangkaian kerja enzim lain nitrit ini akan diubah menjadi asam amino dan protein yang terlibat dalam metabolisme. Aktivitas enzim nitrat reduktase pada daun tanaman dewasa berhubungan dengan hasil tanaman, sehingga tingkat aktivitas enzim nitrat reduktase dapat digunakan sebagai kriteria seleksi untuk memilih genotip dari suatu tanaman yang berdaya hasil tinggi (Alnopri, 2004 ; Alnopri dkk., 2004 ; Loveless, 1990 ; Komariah dkk., 2004). Korelasi positif nitrat reduktase pada fase pertumbuhan akan berdampak pada daya hasil yang tinggi (Delita dkk., 2008).

Ion nitrat yang telah diserap dari tanah harus direduksi kembali menjadi ion amonium, sebelum komponen nitrogennya dapat digabungkan kembali ke dalam asam amino dan senyawa nitrogen organik lainnya. Reduksi nitrat menjadi amonium dalam tumbuhan terjadi dalam 2 tahap : NR NO3-

NiR NO2-

NH3

H2O

2 H2O

(Noogle dan Fritz, 1983).

Hasil penelitian terhadap kadar ANR pada tanaman C. edulis Ker. dapat dilihat pada tabel 8. Tabel 8. Rata-rata kadar ANR ( mol nitrat/gram jaringan bahan tiap jam) tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air. Kapasitas Lapang Varietas Tanaman 100 % 75 % 50 % Merah

0,68b

0,60a

0,55a

Putih

0,66b

0,59a

0,54a

Keterangan : a-b : Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak adanya perbedaan yang signifikan pada taraf kepercayaan 95%.

Berdasarkan hasil analisis varian di atas dapat dilihat terdapat perbedaan yang signifikan terhadap kadar ANR pada variasi ketersediaan air baik varietas Merah maupun Putih tanaman C. edulis Ker. Variasi perlakuan air pada penelitian ini meliputi 100%, 75% dan 50% KL. Kadar ANR terbesar dicapai tanaman dengan taraf perlakuan air 100% KL dan semakin kecil pada taraf perlakuan air 75% dan 50% KL pada kedua varietas tanaman C. edulis Ker.

Tingginya ANR pada tanaman dengan perlakuan air 100% KL diduga karena ketersediaan air yang melimpah dalam tanah sehingga transport nitrogen dari dalam tanah ke tubuh tumbuhan berjalan lancar. Alnopri (2004) dan Komariah dkk. (2004) menyatakan peningkatan ketersediaan nitrat akan mempercepat sintesis nitrogen sehingga aktivitas nitrat reduktase menjadi meningkat. Menurut Indradewa dkk. (2004) tanaman yang mendapatkan genangan air akan meningkatkan ANR karena tanaman menyerap nitrat dari dalam tanah sehingga ANR di pucuk daun akan meningkat saat nitrat tersedia. Rendahnya kadar ANR pada taraf ketersediaan air 50% dan 75% KL kemungkinan terjadi penghambatan dalam transport hara dalam tanah akibat berkurangnya transpirasi sehingga menyebabkan rendahnya aktivitas nitrat reduktase dalam tanaman. Brandao dan Sodek (2009) menyatakan berkurangnya penyerapan hara nitrogen dari dalam tanah menyebabkan penurunan pergerakan nitrat ke daun yang mengakibatkan rendahnya aktivitas nitrat reduktase.

Gambar 14 . Grafik rata-rata kadar ANR ( mol nitrat/gram jaringan bahan tiap jam) tanaman C. edulis Ker. varietas Merah dan Putih pada variasi ketersediaan air.

Penelitian Chen dan Sung (1983) pada nodul kedelai memperlihatkan adanya penghambatan aktivitas nitrat reduktase pada nodul akibat adanya stres air. Demikian juga dengan penelitian Umebese et al. (2009) yang menunjukkan aktivitas nitrat reduktase yang menurun pada tanaman bayam dan tomat dengan kondisi kekurangan air. Foyer et al. (1998) menyatakan kekurangan air mengakibatkan terganggunya penyerapan hara sehingga menurunkan suplai nitrat ke daun yang pada akhirnya menyebabkan terganggunya aktivitas nitrat reduktase. Berdasarkan hasil uji t dapat dilihat tidak terdapat perbedaan yang signifikan terhadap kadar ANR antar varietas Merah dan Putih tanaman C. edulis Ker. Hal ini menyatakan bahwa kedua varietas tanaman C. edulis Ker. ini memiliki respon yang sama terhadap variasi ketersediaan air. Nitrat reduktase merupakan salah satu enzim tanaman yang paling sensitif diteliti (Alnopri dkk., 2004). Nitrat reduktase telah dipelajari dengan intensif sebab aktivitasnya sering menpengaruhi laju sintesis protein dalam tanaman yang menyerap nitrat sebagai sumber nitrogen utama. Aktivitas nitrat reduktase dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya laju sintesis dan laju perombakan oleh enzim penghancur protein serta dipengaruhi juga oleh penghambat dan penggiat dalam sel (Salisbury dan Ross, 1995).

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan

1. Variasi ketersediaan air mempengaruhi pertumbuhan tanaman C. edulis Ker. Pada variabel jumlah daun, luas daun, laju respirasi, tinggi tanaman, berat basah tanaman dan berat kering tanaman pertumbuhan optimal dicapai pada pemberian perlakuan air 100% KL dan menurun pada ketersediaan air 75% dan 50% KL. 2. Variasi ketersediaan air mempengaruhi kadar prolin tanaman C. edulis Ker. Akumulasi prolin tertinggi dihasilkan oleh tanaman dengan pemberian perlakuan air 50% KL dan menurun pada ketersediaan air 75% dan 100% KL. 3. Variasi ketersediaan air mempengaruhi aktivitas nitrat reduktase tanaman C. edulis Ker. Akumulasi ANR tertinggi dihasilkan oleh tanaman dengan

pemberian perlakuan air 100% KL dan menurun pada ketersediaan air 75% dan 50% KL.

B. Saran 1. Diharapkan adanya penelitian lebih lanjut untuk mengetahui pengaruh variasi

ketersediaan air terhadap pertumbuhan, kandungan prolin dan aktivitas nitrat reduktase tanaman C. edulis Ker. dengan waktu perlakuan yang lebih lama. 2. Perlu diadakannya penelitian lebih lanjut mengenai karakter morfologi pada

tanaman C. edulis Ker. terkait dengan optimalisasi dalam pertumbuhannya.

DAFTAR PUSTAKA

Alnopri. 2004. Optimasi Prosedur Assay Aktivitas Nitrat Reduktase Daun Manggis. Jurnal Akta Agrosia 7 (2) : 62 - 66. Alnopri, M. Taufik, D.W. Ganefianti, Presetyo, dan Mukhtasar. 2004. Modifikasi Rancangan Dialil untuk Mendapatkan Kopi Arabika Unggul Berdasarkan Aktivitas Nitrat Reduktase. Jurnal Akta Agrosia 7 (2) : 47 - 51. Anggarwulan, E. dan Solichatun. 2001. Fisiologi Tumbuhan. Jurusan Biologi FMIPA UNS, Surakarta. Armstrong, W.P. 2000. Canna edulis Ker. http://www.plantsciences.ucdavis.edu/GEPTS/pb143/lec02/canna%20rhizo me.gif [25 April 2009]. Bargmann, B.O.R., A.M. Laxalt, B. ter Riet, B. van Schooten, E. Merquiol, C. Testerink, M.A. Haring, D. Bartels, and T. Munnik. 2009. Multiple PLDs Required for High Salinity and Water Deficit Tolerance in Plants. Plant and Cell Physiology 50 (1) : 78 - 89. Brandao, A.D. and L. Sodek. 2009. Nitrate Uptake and Metabolism by Roots of Soybean Plants under Oxygen Deficiency. Brazilian Society of Plant Physiology 21 (1) : 13 - 23. Chen, C.L. and J.M. Sung. 1983. Effect and Water Stress on The Reduction of Nitrate and Nitrite by Soybean Nodules. Plant Physiol. 73 : 1065 - 1066. Chutipaijit, S., S. Cha-Um, and K. Sompornpailin. 2009. Differential Accumulation of Prolin and Flavonoids in Indica Rice Varieties Against Salinity. Pak. Journal Botany 41 (5) : 2497 - 2506. Damayanti, N. 2007. Pemanfaatan Umbi Ganyong (Canna edulis Ker.) Untuk Membuat Sereal Bayi. http://ftpunisri.blogspot.com/2007/10/pemanfaatanubi-ganyong-canna-edulis.html [25 April 2009]. Darusman, L.K., O. Koswara, J. Wiroatmodjo, dan S. Arsjad. 1991. Pengaruh Stres Air dan pH Tanah terhadap Kemungkinan Timbulnya Senyawaan Stres pada Tanaman Kentang (Solanum tuberosum L.). Forum Pascasarjana 14(1) : 13 - 23. Delita, K., E. Mareza, dan U. Kalsum. 2008. Korelasi Aktivitas Enzim Nitrat Reduktase dan Pertumbuhan Beberapa Genotip Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas Linn.) yang Diperlakukan dengan Zat Pengatur Tumbuh 2,4-D. Jurnal Akta Agrosia 11(1) : 80 - 86. Dennis, D.T. and D.H. Turpin. 1997. Plant Metabolism. Addison Wesley Longman Singapore Ltd., Singapore.

Dwijoseputro, G. 1994. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Elthon, T.E. and C.R. Stewart. 1981. Submitochondrial Location and Electron Transport Characteristics of Enzymes Involved in Proline Oxidation. Plant Physiol. 67 : 780 - 784. Fitranty, N., F. Nurilmala, D. Santoso, dan H. Minarsih. 2003. Efektivitas Agrobacterium Mentransfer Gen P5CS Ke Dalam Kalus Tebu Klon PS 851. Menara Perkebunan 71 (1) : 16 - 27. Fitter, A.H. dan R.K.M. Hay. 1998. Fisiologi Lingkungan Tanaman (diterjemahkan oleh Sri Andani dan E. D. Purbayanti). Gajah Mada University Press, Yogyakarta. Flexas, J. and Medrano. 2002. Drought Inhibition of Photosynthesis in C3 Plants: Stomatal and Non Stomatal Limitation Revisited. Ann. Bot . 89 : 183 - 189. Foyer, H.C., H.M. Valadier, M. Andrea, and W.T. Becker. 1998. Drought Induced Effect of Nitrate Reduktase Activity and mRNA and on The Coordination of Nitrogen and Carbon Metabolism in Maize Leaves. Plant Physiol. 117 : 283 - 292. Ganesh, K.S., L. Baskaran, A.L.A. Chidambaran, and P. Sundaramoorthy. 2009. Influence of Chromium Stress on Proline Accumulation in Soybean (Glycine max L. Merr.) Genotypes. Global Journal of Enviromental Research 3 (2) ; 106 - 108. Gardner, F.P., R.B. Pearce, dan R.L. Mitcheli. 1991. Fisiologi Tanaman Budidaya (diterjemahkan oleh Herawati Susilo). UI Press, Jakarta. Girousse, C., R. Bournoville, and J.L. Bonnemain. 1996. Water Deficit Induced Changes In Concentrations of Proline and Some Other Amino Acids In Phloem Sap Alfalfa. Plant Physiol. 111 : 109 - 113. Goldsworthy, P.R. dan N.M. Fisher. 1992. Fisiologi Tanaman Budidaya Tropik (diterjemahkan oleh Tohari). Gajah Mada University Press, Yogyakarta. Grehenson, G. 2009. Tim Peneliti UGM Kembangkan Ganyong untuk Produksi Bio-ethanol. http://www.ugm.ac.id/index.php?page=rilis&artikel=1826 [10 Mei 2009]. Guleryuz, G. and H. Arslan. 1998. Nitrate Reductase Activity in Verbascum L. (Scrophulariaceae) Species from the Eastern Mediterranean in Dependence on Altitude. Tr. J. of Botany 23 : 89 - 96. Heddy, S. 1987. Biologi Pertanian. Rajawali Press, Jakarta.

Hamim, D. Sopandie, dan M. Yusuf. 1996. Beberapa Karakteristik Morfologi dan Fisiologi Kedelai Toleran dan Peka terhadap Cekaman Kekeringan. Hayati 3 (1) : 30 - 34. Hamim, K. Ashri, Miftahudin, dan Triadiati. 2008. Analisis Status Air, Prolin dan Aktivitas Enzim Antioksidan beberapa Kedelai Toleran dan Peka Kekeringan serta Kedelai Liar. Agrivita 30 (30) : 201 - 210. Hanum, C., W.Q. Mugnisjah, S. Yahya, D. Sopandy, K. Idris, dan A. Sahar. 2007. Pertumbuhan Akar Kedelai pada Cekaman Aluminium, Kekeringan dan Cekaman Ganda Aluminium dan Kekeringan. Agritrop 26 (1) : 13 - 18. Hare, P.D., W.A. Cress, and J.V. Staden. 1999. Proline Synthesis and Degradation : A Model System foe Elucidating Stress-Related Signal Transduction. J. Exp. Bot. 50 : 413 - 434. Harwati, T. 2007. Pengaruh Kekurangan Air (Water Deficit) terhadap Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman Tembakau. Jurnal Inovasi Pertanian 6 (1) : 44 - 51. Heidari, Y. and P. Moaveni. 2009. Study of Drought Stress on Aba Accumulation and Proline among in Different Genotypes Forage Corn. Research Journal Of Biological Sciences 4 (10) : 1121 - 1124. Hendriyani, I.S. dan N. Setiari. 2009. Kandungan Klorofil dan Pertumbuhan Kacang Panjang (Vigna sinensis) pada Tingkat Penyediaan Air yang Berbeda. Jurnal Sains dan Matematika 17 (3) : 145 - 150. Hidayat, E. B. 1995. Anatomi Tumbuhan Berbiji. Penerbit ITB, Bandung. Indradewa, D., S. Sastrowinoto, S. Notohadisuwarno, dan H. Prabowo. 2004. Metabolisme Nitrogen pada Tanaman Kedelai yang Mendapat Genangan dalam Parit. Ilmu Pertanian 11 ( 2) : 68 - 75. Islami, T. dan W.H. Utomo. 1995. Hubungan Tanah, Air dan Tanaman. IKIP Semarang Press, Semarang. Jumin, H.B. 2002. Agroekologi Suatu Pendekatan Fisiologis. Raja Grafindo Persada, Jakarta. Komariah, A., A. Baihaki, R. Setiamihardja, dan S. Djakasutami. 2004. Hubungan Antara Aktivitas Nitrat Reduktase, Kadar N Total dan Karakter Penting Lainnya dengan Toleransi Tanaman Kedelai terhadap Cekaman. Zuriat 15 (2) : 163 - 169. Canna edulis Ker. Kress, H. 2009. http://www.henriettesherbal.com/files/images/photos/c/ca/d05_5441_cannaindica.jpg [ 24 Desember 2009]

Lakitan, B. 1995. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. PT. Raja Grafindo Persada, Jakarta. Lawlor, D.W. 2002. Limitation of Photosynthesis in Water Stress Leaves : Stomata vs Metabolism and The Role of ATP. Ann Bot. 89 : 871 - 885. Loveless, A.R. 1991. Prinsip-Prinsip Biologi Tumbuhan Untuk Daerah Tropik. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Manan, M.H.A. 2008. Membuat Reagen Kimia. Bumi Aksara, Jakarta. Marrur, C.J., L. Sodek, and A.C. Magalhes. 1994. Free Amino Acids In Leaves of Cotton Plants Under Water Deficit. R. Brass. Physiol. Veg. 6 : 103 108. Mathius, N.T., G. Wijana, E. Guharja, H. Aswindinnoor, Y. Sudirman, dan Subronto. 2001. Respon Tanaman Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq.) terhadap Cekaman Kekeringan. Menara Perkebunan 69 : 29 - 45. Mathius, N.T., T. Liwang, M.I. Danuwikarsa, G. Suryatmana, H. Djajasukanta, D. Saodah, dan I.G.P.W. Astika. 2004. Respon Biokimia Beberapa Progeni Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq.) terhadap Cekaman Kekeringan pada Kondisi Lapang. Menara Perkebunan 72 (2) : 38 - 56. Mohammadkhani, N. and R. Heidari. 2008. Water Stress Induced Stomatal Closure in Two Maize Cultivars. R. J. Bio. Sci. 3 (7) : 750 - 754. Noggle, G.R. and G.J. Fritz. 1983. Introductory Plant Physiology Second Edition. Prentice-Hall Inc., New Jersey. Pengaruh Media terhadap Pertumbuhan. Nugraha, I.R. 2008. http://irfanrahmat.wordpress.com/pengaruh-media-trhadap-pertumbuhan/ [ 9 Januari 2010]. Budidaya Ganyong. Nuryadin, A. 2008. http://www.featikabsinjai.blogspot.com/2008/10/budidaya-ganyong.html [10 Mei 2009].

Peng, Z.Y. and J.D.B. Weyers. 1994. Stomatal Sensitivity to Absisic Acid Following Water Deficit Stress. http://jcb.oxfordjournals.org/cgi/content/abstract/45/6/835 [16 April 2009]. Plantus. 2007. Tanaman Ganyong Bisa Jadi Substitusi Tepung Terigu. http://anekaplanta.wordpress.com/2007/12/21/tanaman-ganyong-bisa-jadisubstitusi-tepung-terigu/ [16 April 2009].

Putri, L.S.E. dan D. Sukandar. 2008. Konversi Pati Ganyong (Canna edulis Ker.) Menjadi Bioetanol melalui Hidrolisis Asam dan Fermentasi. Biodiversitas 9 (2) : 112 - 116. Raymond, M.J. and N. Smirnoff. 2002. Prolin Metabolism and Transport in Maize Seedling at Low Water Potensial. Ann. Bot . 89 : 813 - 823. Rhodes, D. 2009. Proline, Ornithin and Arginine Metabolism Main Pathway of Proline Synthesis In Higher Plants. Department of Horticulture and Landscape Architecture. Purdue University, West Lafayette. Rodriguez, H.G., K.M. Roberts, W.J. Jordan, and M.C. Drew. 1997. Growth, Water Relations and Accumulation of Organic and Inorganic Solutes in Roots of Maize Seeding during Salt Stress. Plant Physiol. 13 : 881 - 882. Salibury, F.B. dan C.W. Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid 2 Edisi keempat (diterjemahkan oleh Diah R. Lukman dan Sumaryono). Penerbit ITB, Bandung. Santoso, S. 2001. SPSS Versi 10 : Mengolah Data Statistik Secara Profesional. Elex Media Kompotindo, Jakarta Sasli, I. 2004. Peranan Mikoriza Vesikula Arbuskula (MVA) dalam Peningkatan Resistensi Tanaman terhadap Cekaman Kekeringan. http://rudyct.com/PPS702-ipb/08234/iwan_sasli.pdf [ 25 April 2009]. Sitompul, S.M. dan B. Guritno. 1995. Analisis Pertumbuhan Tanaman. Gajah Mada University Press, Yogyakarta. Steenis, van C.G.G. 1978. Flora Untuk Sekolah (diterjemahkan oleh Moeso Surjowinoto). Pradnya Paramitha, Jakarta. Szekely, G. 2004. The Role of Prolin Arabidopsis thaliana Osmotic Strees Response. Acta Biologica Szegediensis 48 : 81. Taylor, C.B. 1996. Proline and Water Deficit : Ups, Downs, Ins and Outs. The Plant Cell 8 : 1221 - 1224. Umebese, C.U., T.O. Olatimilehin, and T.A. Ogunsusi. 2009. Salicylic Acid Protects Nitrate Reductase Activity, Growth and Proline in Amaranth and Tomato Plants during Water Deficit. American Journal of Agricultural and Biological Sciences 4 (3) : 224 - 229. Uyprasert, S., T. Toojida, N. Udomprasert, S. Tragoonrung, and Vanavichit. 2004. Prolin Accumulation and Rooting Patern in Rice in Response to Water Deficits Under Rainfed Lowland. Sci. Asia 30 : 301 - 311.

Canna edulis Verheij, P. dan Hayes. 2009. http://www.kehati.or.id/florakita/img/0001430.jpg [25 April 2009].

Ker.

Widyatmoko, K. 2005. Analisis Tanggapan Tanaman Tebu terhadap Cekaman Kekeringan. Tesis. Fakultas Pertanian, Universitas Lampung, Lampung.

Lampiran 1. Hasil Analisis ANAVA dan DMRT 5% Variabel Jumlah Daun pada varietas Merah. ANOVA Jumlah Daun Sum of Mean Squares df Square F Sig. Between 8.667 2 4.333 19.500 .002 Groups Within Groups 1.333 6 .222 Total 10.000 8 Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Jumlah Daun Duncan Subset for alpha = AIR N .05 1 2 50 3 2.33 75 3 4.00 100 3 4.67 Sig. 1.000 .134

Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000.

Lampiran 2. Hasil Analisis ANAVA dan DMRT 5% Variabel Jumlah Daun pada varietas Putih. ANOVA Jumlah daun Sum of Mean Squares df Square F Sig. Between 13.556 2 6.778 20.333 .002 Groups Within Groups 2.000 6 .333 Total 15.556 8

Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Jumlah Daun Duncan AIR N Subset for alpha = .05 1 2 3 50 3 2.67 75 3 4.33 100 3 5.67 Sig. 1.000 1.000 1.000

Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000.

Lampiran 3. Hasil Analisis ANAVA dan varietas Merah. ANOVA Luas Daun Sum of Squares df Between 2648.000 2 Groups Within Groups 66.000 6 2714.000 8

DMRT 5% Variabel Luas Daun pada

Mean Square 1324.000

F 120.364

11.000

Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Luas Daun Duncan AIR N Subset for alpha = .05 1 2 3 50% 3 175.00 75% 3 195.00 100% 3 217.00 Sig. 1.000 1.000 1.000

Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000.

Sig. .000

Lampiran 4. Hasil Analisis ANAVA dan DMRT 5% Variabel Luas Daun pada varietas Putih. ANOVA Luas Daun Sum of Mean Squares df Square F Sig. Between 3768.000 2 1884.000 49.579 .000 Groups Within Groups 228.000 6 38.000 Total 3996.000 8 Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Luas Daun Duncan AIR N Subset for alpha = .05 1 2 3 50% 3 188.00 75% 3 216.00 100% 3 238.00 Sig. 1.000 1.000 1.000

Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000.

Lampiran 5. Hasil Analisis ANAVA dan DMRT 5% Variabel Laju Respirasi pada varietas Merah. ANOVA Laju Respirasi Sum of Mean Squares df Square F Sig. Between 409.556 2 204.778 13.551 .006 Groups Within Groups 90.667 6 15.111 Total 500.222 8

Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Laju Respirasi Duncan Subset for alpha = AIR N .05 1 2 50% 3 20.000 75% 3 26.000 100% 3 36.333 Sig. .108 1.000

Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000. Lampiran 6. Hasil Analisis ANAVA dan DMRT 5% Variabel Laju Respirasi pada varietas Putih. ANOVA Laju Respirasi Sum of Mean Squares df Square F Sig. Between 302.000 2 151.000 6.864 .028 Groups Within Groups 132.000 6 22.000 Total 434.000 8 Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Laju Respirasi Duncan Subset for alpha = AIR N .05 1 2 50 3 25.000 75 3 30.000 30.000 100 3 39.000 Sig. .240 .057

Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000.

Lampiran 7. Hasil Analisis ANAVA dan pada varietas Merah. ANOVA Tinggi Tanaman Sum of Squares df Between 389.556 2 Groups Within Groups 19.333 6 Total 408.889 8

DMRT 5% Variabel Tinggi Tanaman

Mean Square

F

194.778

60.448

Sig. .000

3.222

Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Tinggi Tanaman Duncan AIR N Subset for alpha = .05 1 2 3 50% 3 26.67 75% 3 33.00 100% 3 42.67 Sig. 1.000 1.000 1.000

Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000.

Lampiran 8. Hasil Analisis ANAVA dan pada varietas Putih. ANOVA Tinggi Tanaman Sum of Squares df Between 800.222 2 Groups Within Groups 8.000 6 Total 808.222 8

DMRT 5% Variabel Tinggi Tanaman

Mean Square 400.111 1.333

F 300.083

Sig. .000

Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Tinggi Tanaman Duncan AIR N Subset for alpha = .05 1 2 3 50% 3 28.67 75% 3 38.33 100% 3 51.67 Sig. 1.000 1.000 1.000

Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000.

Lampiran 9. Hasil Analisis ANAVA dan DMRT 5% Berat Basah Tanaman pada varietas Merah. ANOVA Berat Basah Tanaman Sum of Mean Squares df Square F Sig. Between 2442.889 2 1221.444 58.164 .000 Groups Within Groups 126.000 6 21.000 Total 2568.889 8 Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Berat Basah Tanaman Duncan AIR N Subset for alpha = .05 1 2 3 50% 3 55.33 75% 3 74.33 100% 3 95.67 Sig. 1.000 1.000 1.000

Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000.

Lampiran 10. Hasil Analisis ANAVA dan DMRT 5% Berat Basah Tanaman pada varietas Putih. ANOVA Berat Basah Tanaman Sum of Mean Squares df Square F Sig. Between 4682.000 2 2341.000 60.026 .000 Groups Within Groups 234.000 6 39.000 Total 4916.000 8 Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Berat Basah Tanaman Duncan AIR N Subset for alpha = .05 1 2 3 50% 3 65.00 75% 3 84.00 100% 3 120.00 Sig. 1.000 1.000 1.000

Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000.

Lampiran 11. Hasil Analisis ANAVA dan DMRT 5% Berat Kering Tanaman pada varietas Merah. ANOVA Berat Kering Tanaman Sum of Mean Squares df Square F Sig. Between 28.667 2 14.333 6.450 .032 Groups Within Groups 13.333 6 2.222 Total 42.000 8

Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Berat Kering Tanaman Duncan Subset for alpha = AIR N .05 1 2 50% 3 8.67 75% 3 11.33 11.33 100% 3 13.00 Sig. .071 .220

Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000.

Lampiran 12. Hasil Analisis ANAVA dan DMRT 5% Berat Kering Tanaman pada varietas Putih. ANOVA Berat Kering Tanaman Sum of Mean Squares df Square F Sig. Between 54.222 2 27.111 34.857 .000 Groups Within Groups 4.667 6 .778 Total 58.889 8 Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Berat Kering Tanaman Duncan AIR N Subset for alpha = .05 1 2 3 50% 3 10.00 75% 3 12.67 100% 3 16.00 Sig. 1.000 1.000 1.000

Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.00.

Lampiran 13. Hasil Analisis ANAVA dan DMRT 5% Kadar Prolin pada varietas Merah. ANOVA Prolin Sum of Mean Squares df Square F Sig. Between 1.082 2 .541 18.142 .003 Groups Within Groups .179 6 .030 Total 1.261 8 Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Prolin Duncan AIR N Subset for alpha = .05 1 2 100% 3 .7167 75% 3 .8600 50% 3 1.5133 Sig. .349 1.000

Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.00.

Lampiran 14. Hasil Analisis ANAVA dan DMRT 5% Kadar Prolin pada varietas Putih. ANOVA Prolin Sum of Mean Squares df Square F Sig. Between 2.522 2 1.261 10.145 .012 Groups Within Groups .746 6 .124 Total 3.268 8

Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Prolin Duncan AIR N Subset for alpha = .05 1 2 100% 3 .7233 75% 3 .9067 50% 3 1.9267 Sig. .548 1.000

Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000.

Lampiran 15. Hasil Analisis ANAVA dan DMRT 5% ANR pada varietas Merah. ANOVA ANR Sum of Mean Squares df Square F Sig. Between .026 2 .013 17.591 .003 Groups Within Groups .004 6 .001 Total .030 8

Post Hoc Tests Homogeneous Subsets ANR Duncan AIR N Subset for alpha = .05 1 2 50% 3 .5533 75% 3 .6033 100% 3 .6833 Sig. .064 1.000

Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000.

Lampiran 16. Hasil Analisis ANAVA dan DMRT 5% ANR pada varietas Putih. ANOVA ANR

Sum of Squares df Between .022 Groups Within Groups .007 Total .029

Mean Square

F

Sig.

2

.011

9.500

.014

6 8

.001

Post Hoc Tests Homogeneous Subsets ANR Duncan AIR N Subset for alpha = .05 1 2 50% 3 .5433 75% 3 .5900 100% 3 .6633 Sig. .144 1.000

Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000.

Lampiran 17. Hasil Analisis Uji T pada varietas Merah dan varietas Putih. Group Statistics

jumlah_daun luas_daun paa tinggi_tanaman berat_basah_tanaman berat_kering_tanaman berat_umbi kadar_prolin kadar_anr

varietas merah putih merah putih merah putih merah putih merah putih merah putih merah putih merah putih merah putih

N 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

Mean 4.6667 5.6667 217.0000 238.0000 39.0000 36.3333 42.6667 51.6667 95.6667 120.0000 13.0000 16.0000 27.3333 29.3333 .7167 .7233 .6833 .6633

Std. Deviation .57735 .57735 4.58258 4.58258 3.00000 5.50757 2.51661 1.52753 4.93288 10.00000 2.00000 1.00000 2.51661 2.08167 .26558 .26839 .02517 .03055

Std. Error Mean .33333 .33333 2.64575 2.64575 1.73205 3.17980 1.45297 .88192 2.84800 5.77350 1.15470 .57735 1.45297 1.20185 .15333 .15496 .01453 .01764

jumlah_daun

F Equal variances a .243 Equal variances n assumed luas_daun Equal variances a .031 Equal variances n assumed paa Equal variances a .072 Equal variances n assumed tinggi_tanaman Equal variances a .330 Equal variances n assumed berat_basah_tanEqual variances a .268 Equal variances n assumed berat_kering_tanEqual variances a .188 Equal variances n assumed berat_umbi Equal variances a .361 Equal variances n assumed kadar_prolin Equal variances a 1.158 Equal variances n assumed kadar_anr Equal variances a .030 Equal variances n assumed .871

4 3.972

.259

3.438

-.359 .259

4

3.611

-1.028 -.359

4

.581 -1.028

.342

3.681

-.896

3.761

-.706

4

4

3.574

-.668 -.706

4

-.668

3.913

-.621

-.896

.687

.632

.596

4

3.950

-1.062 -.621

4

.869 -1.062

.802

3.702

t -.330

t-test for Equality of Means

.808 .01333 .05142 -.12984 .15651

.808 .01333 .05142 -.12944 .15611

.741 -.16000 .44591 .48203 .16203

.738 -.16000 .44591 .39804 .07804

.368 1.73333 1.685896.620063.15339

.362 1.73333 1.685896.414112.94745

.425 1.93333 2.156648.131344.26467

.421 1.93333 2.156647.921144.05447

.522 3.46667 9.082137.801420.86808

.519 3.46667 9.082136.447169.51383

.545 5.43333 8.132589.114668.24800

.541 5.43333 8.132588.013007.14633

.569 3.90000 6.27951 .488493.68849

.568 3.90000 6.27951 .334713.53471

.349 9.33333 8.205620.13264 .46597

.348 9.33333 8.205629.88023 .21356

.759 -.43333 1.313604.199453.33278

95% Confidence Interval of the Mean Std. Error Difference df ig. (2-tailed Difference Difference Lower Upper 4 .758 -.43333 1.313604.080483.21382

-.330

Sig. .648

Levene's Test for quality of Variance

Independent Samples Test

Lampiran 18. Penentuan Kadar Prolin Diketahui Berat Molekul (BM) Prolin adalah 115,13 g/mol. Dibuat larutan induk prolin dengan konsentrasi 2,5

M (2,5

mol prolin/ml

larutan), menggunakan pelarut asam sulfosalisilat 3%.

[Prolin]

=

Massa Prolin 1 × BM Prolin Volume

= 2,5 mol/ml Massa Prolin

= [Prolin] x BM Prolin x Volume = 2,5 mol/ml x 115,13 g/mol x 1 ml = 287,825 g = 0,287825 mg

Jadi untuk membuat 1 ml larutan prolin induk dengan konsentrasi 2,5

M,

dibutuhkan prolin murni sebanyak 0,287825 mg. Apabila hendak dibuat 10 ml larutan prolin induk, maka dibutuhkan 2,287825 mg prolin murni atau 0,00287825 g/10 ml ≈ 0,00299 g/10 ml. Larutan diambil sebanyak 2 ml kemudian diencerkan menjadi 10 ml, sehingga konsentrasinya menjadi 0,5 M. M1 x V1

= M2 x V2

2,5 M x 2 ml

= M2 x 10 ml =

2,5 µM x 2 ml 10 ml

M2 = 0,5 M

Massa Prolin / ml Larutan

= [Prolin] x BM Prolin = 0,5 M x 115,13 g/mol = 0,5 mol/ml x 115,13 g/mol = 57,565 g/ml

Dilakukan pengenceran untuk memperoleh variasi konsentrasi yang dibutuhkan untuk pembuatan kurva standar. Langkah selanjutnya 2 ml larutan tersebut direaksikan dengan asam ninhidrin dan asam asetat glasial kemudian dibaca absorbansinya, seperti pada perlakuan pengukuran kadar prolin dalam cara kerja (BAB III). Dari pengenceran yang dilakukan, diperoleh data sebagai berikut : Volume Prolin (ml) 0,0

Volume Asam Sulfosalisilat 3% (ml) 2,0

Kadar Prolin ( g/ml)

Kadar Prolin ( M)

Absorbansi

0,0

0,0

0

0,4

1,6

11,513

0,1

0,802

0,8

1,2

23,026

0,2

1,464

1,2

0,8

34,539

0,3

2,127

1,6

0,4

46,052

0,4

2,789

Dari data yang diperoleh tersebut dibuat persamaan regresi dengan kadar prolin (x) dan absorbansi (y). Persamaan yang diperoleh adalah y = 6,903x + 0,0558. Kadar prolin yang diperoleh masih dalam bentuk dalam bentuk

M. Untuk menjadikannya

g/ml, harus dikalikan dengan BM prolin terlebih dahulu yaitu

sebesar 115,13 g/mol. Kadar prolin per berat segar daun diperoleh dengan perhitungan rumus sebagai berikut : =

[ prolin/ml x ml touen ] [ g sampel ] [113,15 µg / mol ] [ 5 ]

=

[ prolin x 4 ] [ 0,5 ] [ 115,13] [ 5 ]

= prolin ( g/ml) x 0,347 ( mol prolin / g berat segar daun)

Lampiran 19. Hasil Spektrofotometer Kurva Standar Prolin File Name: WINTANG Created: 14:12 10/09/09 Data: Original Wavelength: 520.0 Slit Width: 2.0 Multi-Point Working Curve Conc = k1 A + k0 k1 = 0.151 k0 = -0.0211 Chi-Square: 0.31141 Number of Points: 6 Std # 1 2 3 4 5

Conc. 0.0000 0.1000 0.2000 0.3000 0.4000

Abs. 0.000 0.802 1.464 2.127 2.789

Lampiran 20. Tanaman C. edulis Ker. pada Ketersediaan Air yang Berbeda setelah 3 Bulan Perlakuan.

1

2

3

varietas Merah

1

2

3

varietas Putih

Keterangan : 1. 100% KL 2. 75% KL 3. 50% KL Lampiran 21. Tanaman C. edulis Ker. pada Ketersediaan Air 100% KL setelah 3 Bulan Perlakuan. Keterangan : 1. varietas Merah 2. varietas Putih

1

2 100% KL

Lampiran 22. Tanaman C. edulis Ker. pada Ketersediaan Air 75% KL setelah 3 Bulan Perlakuan.

Keterangan : 1. varietas Merah 2. varietas Putih

1

2

75% KL Lampiran 23. Tanaman C. edulis Ker. pada Ketersediaan Air 50% KL setelah 3 Bulan Perlakuan. Keterangan : 1. varietas Merah 2. varietas Putih

1

2

50% KL

Lampiran 24. Daftar Riwayat Hidup

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama Lengkap

: Wintang Nugraheni

Tempat Tanggal Lahir

: Klaten, 19 Februari 1988

Jenis Kelamin

: Perempuan

Agama

: Islam

Status Pernikahan

: Belum menikah

Alamat

: Aspol Manahan RT 04 RW 12, Manahan, Banjarsari, Surakarta 57139

No HP

: 085229194589 085647554115

Alamat E-mail

: [email protected]

Pendidikan Formal

Tingkat

Nama

Tahun mulai

Tahun selesai

TK

TK Pertiwi Tumpukan

1992

1994

SD

SD Negeri 1 Munggung

1994

2000

SLTP

SLTP Negeri 1 Cawas

2000

2003

SMU

SMA Negeri 1 Klaten

2003

2006

Pendidikan

Pendidikan Non Formal

Nama Pelatihan/Kursus

Instansi Penyelenggara

Tahun

1. Kursus Pemrograman Komputer

Lembaga Pendidikan Solocom

2009

2. Kursus Bahasa Ingris

Lembaga Pendidikan Solocom

2009

3. Kursus Pengembangan Diri

Lembaga Pendidikan Solocom

2009

Beasiswa yang Pernah Diperoleh

Nama beasiswa 1. Beasiswa Gudang Garam

Instansi pemberi Gudang Garam

Tahun 2007-2008

UNS

2009-2010

2. Beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik

Pengalaman Organisasi

1. 2. 3. 4. 5.

Organisasi Karang Taruna Kelurahan Tumpukan Klaten Karang Taruna Kelurahan Soka Klaten OSIS SLTP Negeri 1 Cawas Pramuka SMA Negeri 1 Klaten HIMABIO FMIPA UNS

Jabatan Sekretaris

Tahun 2008-2009

Bendahara

2007-2008

Staf Humas Eksternal Staf Humas

2003-2004 2004-2005

SC Kepanitiaan Olimpiade Biologi

2009

Pengalaman Kerja

Pekerjaan 1. Asisten Praktikum Biokimia di Jurusan D3 Farmasi FMIPA UNS

Tahun 2009

2. Magang di Laboratorium Forensik Polri Cabang Surabaya Unit Biologi

2009

Surakarta, Februari 2010

Wintang Nugraheni