Kajian Pengaruh Salinitas terhadap Pertumbuhan, Kandungan Polifenol, dan Respons Fotosintesis Pada Tanaman Vetiveria zizanioides (L.) Nash

A.V. Mane1, G. D. Saratale2,#, B. A. Karadge3 and J. S. Samant4

1Department of Environmental Sciences, Fergusson College, Pune, India; 2Department of Biotechnology, Fergusson College, Pune, India; 3Department of Botany, Shivaji University,Kolhapur, India; 4Department of Environmental Sciences, Shivaji University, Kolhapur, India;#Department of Biological Environment, College of Agriculture and Life Sciences, Kangwon National University, Chuncheon, Gangwondo, 200-701, South Korea

Emir. J. Food Agric. 2011. 23 (1): 59-70

http://ejfa.info

 

Diterjemah dan Diinterpretasi oleh

Muhammad Hatta

 

 

ABSTRAK

Salinitas adalah salah satu cekaman abiotik utama yang berpengaruh buruk terhadap produktivitas dan kualitas tanaman. Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari perubahan karakteristik pertumbuhan, pigmen fotosintesis dan kandungan polifenol Vetiveria zizanioides (L.) di bawah pengaruh salinitas natrium klorida. Hasil penelitian menunjukkan bahwa panjang tunas Vetiveria zizanioides mengalami peningkatan sebesar 18,6% pada konsentrasi NaCl 200 mM, sedangkan peningkatan panjang akar sekitar 24,8% diamati pada 50 mM NaCl. Rasio tunas/akar berkurang menjadi 10,0% pada konsentrasi 50 mM, sedangkan pada salinitas NaCl 300 mM meningkat sebesar 39,09%. Selain itu, luas daun rata-rata juga meningkat pada kondisi salin. Peningkatan pigmen fotosintetik pada kadar garam yang rendah menunjukkan adanya mekanisme penyesuaian osmotik yang dikembangkan oleh spesies rumput ini untuk menghadapi stres garam. Namun, berat kering dan berat segar biomassa tanaman kurang efektif di bawah stres salinitas. Meningkatnya kandungan polifenol pada salinitas tinggi mungkin disebabkan oleh akumulasi metabolit sekunder. Ada peningkatan konduktivitas listrik dan total padatan terlarut tanah pada salinitas tinggi. Adanya peningkatan peubah pertumbuhan dan fotosintesis yang diamati khususnya pada konsentrasi NaCl 100 mM menunjukkan bahwa rumput ini toleran dan kami menyimpulkan bahwa V. zizanioides dapat ditanam pada daerah bergaram dengan konsentrasi hingga 200 mM.

Kata kunci: Vetiveria zizanioides, pigmen fotosintesis, polifenol, salinitas, karakteristik pertumbuhan, konduktivitas listrik

PENGANTAR

Tanah adalah sumber daya yang berharga terutama di bidang pertanian dan kehutanan, karena tanah diperlukan untuk menghasilkan tanaman, sayuran, buah-buahan, kayu, dan kegitan ekonomi penting lainnya (NEP, 2006). Untuk kesejahteraan generasi mendatang, pengelolaan sumber daya tanah yang berkelanjutan menjadi isu utama di seluruh dunia (Munns, 2002). Sudah diakui bersama bahwa cekaman abiotik termasuk angin kencang, suhu ekstrim, salinitas, kekeringan, banjir dan bencana alam lainnya, seperti tornado dan kebakaran memiliki dampak negatif terhadap organisme yang hidup di suatu lingkungan spesifik dan merupakan faktor yang paling menghambat terhadap pertumbuhan dan produktivitas tanaman di seluruh dunia (Mane et al., 2010). Diantara faktor cekaman abiotik di atas, salinitas merupakan salah satu cekaman abiotik utama yang berpengaruh buruk terhadap produktivitas dan kualitas tanaman dengan peningkatan dampak pada aspek sosial ekonomi dan kesehatan, terutama pada masyarakat petani. Salinitas adalah istilah umum yang digunakan untuk menggambarkan adanya peningkatan kadar garam seperti natrium klorida, magnesium dan sulfat kalsium, dan bikarbonat dalam tanah dan air (Ouda, 2008).

Survei literatur menunjukkan bahwa luasnya daerah yang terkena garam diperkirakan mendekati satu miliar hektar, yakni sekitar 6% dari luas permukaan bumi (FAO, 1997). Di samping itu, sekitar 77 juta hektar lahan telah tersalinasi oleh kegiatan manusia seperti, irigasi tanpa sistem drainase yang tepat, industri limbah, penggunaan pupuk berlebihan, penghilangan tanaman penutup tanah, banjir air asin, permukaan air tanah yang tinggi, dan penggunaan air tanah berkualitas rendah (Parida dan Das, 2005). Lebih lanjut, Oldeman et al. (1991) memperkirakan bahwa 76 juta hektar lahan menjadi salin, dengan 58% terkonsentrasi di daerah beririgasi. Evaluasi terbaru yang dibuat oleh lembaga ini mengungkapkan bahwa hampir 6.730.000 hektar wilayah di India terpengaruh garam (CSSRI, 2009). Ketika salinisasi tanah dinilai dari segi ekonomi, maka alasan untuk khawatir tentang hal itu menjadi lebih jelas. Misalnya, kerusakan ekonomi yang disebabkan oleh salinisasi sekunder diperkirakan mencapai US $ 750 juta per tahun pada bantaran sungai Colorado di Amerika Serikat, sedangkan di timur laut benua Asia, kerugian ditaksir sekitar US $ 300 juta per tahun dan US $ 208 juta per tahun di lembah Murry-Darling di Australia (Ghassemi et al., 1995).

Secara fisiologis dan genetik, toleransi garam adalah sesuatu yang kompleks di antara varietas tanaman dengan berbagai kemampuan adaptasi tanaman halofit dan tanaman yang kurang toleran (Bunga, 2004). Analisis pertumbuhan merupakan elemen mendasar untuk mempelajari respons tanaman terhadap cekaman lingkungan. Selain itu, fotosintesis merupakan salah satu lintasan biokimia yang paling penting, dimana tanaman mempersiapkan sendiri bahan makanannya dan bertumbuh (Kojo, 2004) sedangkan, konsentrasi polifenol dapat dijadikan sebagai indikator kondisi cekaman (Kate, 2008). Pada konsentrasi natrium klorida yang tinggi, dilaporkan terjadi penurunan pertumbuhan genus Populus L. (Sixto et al., 2005). Selain itu, klorofil dan kandungan karotenoid merupakan indikator penting dari tanaman yang sehat dan pernah dilaporkan adanya peningkatan kandungan klorofil pada lingkunan salin, tergantung pada kadar garam (Mane et al., 2010). Beberapa peneliti melaporkan bahwa ada peningkatan kandungan polifenol pada tingkat salinitas yang tinggi, yang menunjukkan bahwa induksi metabolisme sekunder adalah salah satu mekanisme pertahanan yang digunakan oleh tanaman untuk menghadapi lingkungan salin (Kate, 2008).

Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari perubahan karakteristik pertumbuhan, pigmen fotosintesis, dan polifenol Vetiveria zizanioides di bawah pengaruh salinitas natrium klorida. Penelitian ini akan berguna untuk pengembangan spesies toleran garam untuk tujuan fitoremediasi.

BAHAN DAN METODE

Bahan yang digunakan

Bibit Vetiveria zizanioides (L.) Nash diperoleh dari kebun bibit pemerintah, Kolhapur, India (Gambar 1). Bibit dipotong secara seragam dengan panjang minimum (kira-kira 4 cm) yang diperlukan untuk pertumbuhannya dan kemudian dipindahtanamkan ke dalam pot tanah (tinggi 30 cm dengan dasarnya menyempit). Pot tanah digunakan pada penelitian ini dengan tujuan untuk melihat dampak dosis salinitas yang akurat yang diberikan pada medium perakaran. Untuk bertumbuh dan berkembang pada kondisi normal, maka diberikan penyiraman secara teratur. Setelah empat minggu, kemudian dipelajari pertumbuhan dalam keadaan tercekam. Tanaman diperlakukan dengan konsentrasi garam natrium klorida yang meningkat, yaitu konsentrasi 25, 50, 100, 200, dan 300 mM. Setiap selang satu hari, tanaman disiram dengan volume ganda untuk mempertahankan konsentrasi garam yang seragam dalam pot dan untuk mengatasi kehilangan air akibat evapotranspirasi dari permukaan tanah dan transpirasi dari permukaan tanaman. Bahan kimia yang digunakan memiliki kemurnian yang tertinggi yang tersedia dan lulus standar analitis.

clip_image004

Gambar 1. Foto Vetiveria zizanioides (L.) Nash dengan sistem akar yang kompleks yang memegang tanah yang terkontaminasi.

Kajian karakter pertumbuhan

Sepuluh tanaman V. zizanioides dari setiap pot perlakuan dengan hati-hati dibongkar akarnya dan dicuci bersih dengan air untuk menghilangkan kotoran tanah dan partikel debu dari permukaan bagian tanaman dan diresapkan pada permukaan yang kering. Tanaman diamati panjang akar, panjang tunas, rasio tunas:akar, tinggi tanaman dan luas daun. Untuk peubah produksi biomassa, berat basah dan berat kering, dan kandungan air diukur dari sepuluh daun random sampel.

Estimasi pigmen fotosintesis

Kandungan klorofil

Klorofil daun dewasa diestimasi dengan metode Armon (1990) dengan sedikit modifikasi. Bahan tanaman segar (1g) digerus dalam morter pada suhu 2⁰C dalam kondisi gelap dan ekstraksi dilakukan dengan aceton 90%, dengan penambahan sedikit magnesium karbonat, untuk melindungi dan menstabilkan klorofil. Ekstrak ini disaring dengan kertas saring Whatman No.1 dengan pengisapan menggunakan corong Buchner. Sisanya dibilas bersih 2-3 kali dengan aceton 90%, kumpulkan semua bilasan pada filtrat yang sama dan volume akhir dari filtrat dibuat sampai 100 ml dengan aceton 90%. Serapan klorofil a dan b diukur dengan menggunakan spektofotometer UV-Visible sinar ganda (Elico Sl-159, India), pada 663 dan 645 nm dengan menggunakan aceton 90% sebagai blank. Formula berikut digunakan untuk menentukan kandungan klorofil.

Klorofil a = X = 12.7 x A663 – 2.69 x A645

Klorofil b = Y = 22.9 x A645 – 4.68 x A663

Total klorofil (a + b) = Z = 8.02xA663+ 20.20 x A645

Klorofil (a)(b)(total) (mg/daun segar) = clip_image006

Kandungan karotenoid

Kandungan karotenoid daun ditentukan dari ekstrak yang sama dengan yang digunakan untuk estimasi klorofil, dengan mengukur serapan pada 480 nm dengan menggunakan spektrofotometer sinar ganda UV-VIS dengan meletakkan aceton 90% sebagai control. Kandungan karotenoid dihitung dengan formula berikut (Kirk and Allen, 1965).

Karotenoid = clip_image008

Kandungan polipenol

Kandungan polipenol daun diestimasi berdasarkan metode dari Folin dan Denis (1915). Dua ml ekstraks aceton yang digunakan pada pengukuran klorofil dicampur dengan 10 ml natrium karbonat 20% dan jadikan volumenya 35 ml dengan air distilasi dan tambahkan 2 ml reagen Folin-Denis, aduk rata dan akhirnya jadikan volume 50 ml dengan air distilasi. Larutan asam tannat standar (0,1 mg.ml-1) digunakan untuk persiapan kurva polipenol standar dengan mengukur serapan pada 660 nm dengan menggunakan spektrofotometer UV-Visible sinar ganda.

Daya hantar listrik dan total padatan terlarut

Daya hantar listrik (EC) dan total padatan terlarut (TDS) dari tanah ayak yang diperlakukan ditentukan setelah selesainya percobaan (setelah minggu ke 10) dengan mempersiapkan suspensi tanah dalam air 1:10. Suspensi ini dikocok kuat, biarkan selama 12 jam dan kemudian disaring dengan kertas saring Whatman No.1 untuk analisis. Kedua peubah ditentukan dengan menggunakan Elico EC-TDS meter (CM 183, Make-India) di mana elektrodanya direndam langsung dalam larutan cawan untuk bacaan hasil langsung pada skala digital.

Analisis statistik

Data dianalisis dengan analisis varians satu faktor (ANOVA) dengan uji perbandingan berganda Tukey-Kramer.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengaruh salinitas terhadap panjang tunas V.zizanioides

Pada salinitas yang lebih tinggi, panjang tunas yang rendah dengan kandungan air yang rendah telah dilaporkan (Parvaiz and Riffat, 2005). Khosravinejad et al. (2009) juga menemukan penurunan yang nyata pada pemanjanagan tunas pada genotype barley dengan meningkatnya perlakuan NaCl. Pada penelitian ini, panjang tunas V.zizanioides hanya distimulasi oleh taraf salinitas yang lebih rendah. Panjang tunas V.zizanioides meningkat 18,60% pada konsentrasi 200 mM NaCl (Tabel 1.) Akan tetapi, panjang tunas dihambat oleh konsentrasi NaCl yang lebih tinggi (300 mM) pada media perakaran. Ini menunjukkan bahwa spesies rumput-rumputan toleran pada 200 mM NaCl bila dilihat dari pertumbuhan tanaman.

Pengaruh salinitas terhadap panjang akar V.zizanioides

Meningkatnya panjang akar dengan meningkatnya kadar garam telah diketahui pada Triticum aestivum (Maghsoudi dan Maghsoudi, 2008). Pengaruh salinitas NaCl terhadap panjang akar biasanya lebih besar daripada pengaruh salinitas terhadap tunas pada tingkat salinitas yang lebih rendah (Pessarakli et al., 2004). Pada penelitian ini, akar V. zizanioides lebih panjang pada konsentrasi NaCl 50 mM dengan kenaikan sebesar 24,81% (Tabel 1), tetapi pada konsentrasi tertinggi (300 mM), panjang akar berkurang tajam sebesar 31,77% dibandingkan dengan tanaman kontrol. Dari penelitian ini, jelas bahwa pertumbuhan akar spesies rumput yang diuji lebih sensitif dan sangat dipengaruhi oleh tingkat salinitas yang tinggi. Hal ini mungkin karena sifat NaCl yang beracun pada konsentrasi yang tinggi. Rasio tunas/akar pada spesies yang dicobakan menurun menjadi 10,04% pada konsentrasi NaCl 50 mM tetapi kemudian meningkat dengan meningkatkannya dosis salinitas (Tabel 1). Rasio tunas/akar meningkat tajam disebabkan oleh salinitas NaCl, terutama tingkat salinitas yang tinggi. Ini mungkin disebabkan lebih banyaknya alokasi asimilat dari akar ke tunas.

Pengaruh salinitas terhadap tinggi tanaman V. zizanioides

Hambatan pertumbuhan tanaman merupakan salah satu indeks pertanian yang paling penting dari toleransi cekaman garam (Parida dan Das, 2005). Pengaruh langsung dari penambahan garam ke media akar adalah menurunnya potensial air eksternal dan penurunan serapan air (Munns, 2002). V. Zizanioides menunjukkan peningkatanan tinggi tanaman tertinggi sebesar 17,98% pada konsentrasi NaCl 50 mM, namun ada kecenderungan penurunan tinggi tanaman pada konsentrasi NaCl yang lebih tinggi dan perlakuan NaCl yang lebih lama.

clip_image010

Akumulasi ion beracun, Na+ dan Cl, dalam tanaman sering disebut sebagai penyebab utama penghambat pertumbuhan yang disebabkan oleh salinitas (Marosz dan Nowak, 2008). Jaleel et al. (2008) menemukan bahwa pada cekaman 100 mM NaCl, tinggi tanaman Catharanthus roseus mengalami penurunan sebesar 7% dan 34% pada salinitas rendah dan tinggi dibandingkan dengan kontrol. Pertumbuhan tanaman terjadi terutama karena ekspansi ruang yang dimediasi oleh peningkatan volume vakuola dan penyekatan ion Na+ dan Cl yang memfasilitasi penyesuaian osmotik yang penting terhadap perkembangan sel (Shuji et al., 2002). Dari hasil penelitian ini, jelaslah bahwa tinggi rumput dipengaruhi secara terbalik oleh tingkat salinitas yang tinggi yang kemungkinan disebabkan oleh rendahnya ketersediaan air dan toksisitas natrium klorida (Gambar 3).

Pengaruh salinitas terhadap luas daun Vetiveria zizanioides

Ketika salinitas diaplikasikan pada media perakaran, pemanjangan daun seketika terhenti pada jagung (Munns et al., 2000), tomat (Tantawy et al., 2009) and jowar (Stuart et al., 2000). Pada penelitian ini, rata-rata luas daun meningkat pada kondisi salin. Persentase maksimum peningkatannya tercatat 18,60% (200 mM) pada V. zizanioides (Tabel 1), sementara pada 300mM NaCl, tercatat berkurang sebesar 5,95% dibanding kontrol. Pada kondisi yang hampir sama, Gilbert et al. (1998) menemukan penurunan sekitar 50% ukuran setiap daun Coleus blumei Benth, tetapi itu tetap sedikit lebih tinggi dibanding dengan daun yang tercekam berat. Hal ini diduga bahwa produksi spesies oksigen reaktif (ROS) pada kondisi cekaman air pada apoplas daun merupakan alasan terhadap peningkatan luas daun pada rumput yang tercekam salinitas. Pengaruh negatif dari salinitas pada tanaman dapat memprovokasi potensial osmotik, sehingga sel akar tidak mendapat air yang diperlukan dari media yang berakibat terjadinya hambatan terhadap penyerapan beberapa hara mineral yang menyebabkan perkembangan tanaman yang buruk.

clip_image012

Gambar 2. Pengaruh salinitas NaCl terhadap pertumbuhan Vetiveria zizanioides

Pengaruh salinitas terhadap biomassa berat basah Vetiveria zizanioides

Beberapa peneliti menemukan rendahnya berat berangkasan basah daun tanamn yang tumbuh pada kondisi salin (Parvaiz and Riffat, 2005). Sebaliknya, Ceyhan and Ali (2002) menemukan meningkatnya berat berangkasan basah tanaman sawi pada kondisi salin yang lebih tinggi. Hampir sama dengan berat kering, berat basah tanaman tidak begitu sensitif terhadap cekaman salinitas. Peningkatan berat basah tanaman pada taraf salinitas yang lebih rendah, seperti pada 25 sampai 100 mM mungkin karena peningkatan kandungan airnya (Tabel 1). Walaupun Vetiveria menunjukkan peningkatan pada berat basahnya hingga konsentrasi 200 mM NaCl dibanding control, namun, kondisinya terbalik pada konsentrasi yang lebih tinggi, 300 mM dan ada penurunan dibanding dengan kontrol sebesar 12,44% (Tabel 1). Ada laporan yang menyatakan bahwa terjadi penurunan berat basah tanaman tomat dan dua varietas gandum, yaitu Afzal and EMB82-12 dengan peningkatan taraf salinitas (Tantawy et al., 2009). Penurunan berat basah daun rumput mungkin disebabkan oleh cekaman kandungan air tanah yang terjadi pada kondisi salin dan penghambatan pertumbuhan oleh cekaman salinitas selama tahap perkembangan awal (Khosravinejad et al., 2009).

Berat Kering

Serupa dengan penurunan pada berat berangkasan basah daun, konsentrasi NaCl yang tinggi juga menyebabkan penurunan berat berangkasan kering daun (Parvaiz dan Riffat, 2005). Berat berangkasan kering Halosarcia pergranulata tertinggi dijumpai pada tanaman yang tumbuh pada 10 sampai 300 mol m-3 NaCl tetapi menurun ketika tanaman diberikan konsentrasi NaCl 400 mol m-3 atau lebih tinggi (Digby dan Timotius, 1999). Berbeda dengan hal itu, Ceyhan dan Ali (2002) melaporkan adanya peningkatan berat kering tanaman selada pada kondisi salin. Cicek dan Cakirlar (2002) juga menemukan penurunan berat kering total pada tanaman jagung berumur 30 hari pada lingkungan salin. Hal ini membuktikan bahwa berat kering tanaman tidak sensitif pada cekaman salinitas. Pada penelitian ini, berat kering V. zizanioides meningkat sebesar 33,60% pada konsentrasi 100 mM NaCl. Vetiveria menunjukkan peningkatan berat kering yang terus berlanjut sampai pada konsentrasi NaCl 200 mM dibanding kontrol, namun dipengaruhi secara terbalik pada konsentrasi yang lebih tinggi, 300 mM (Tabel 1). Hasil tersebut di atas menunjukkan bahwa berat kering daun tanaman meningkat akibat perlakuan salinitas dengan penurunan yang tegas hanya pada konsentrasi NaCl 300 mM. Stimulasi seperti itu dalam produksi bahan kering pada perlakuan salinitas mungkin disebabkan oleh akumulasi ion anorganik dan senyawa organik bagi adaptasi osmotik, sementara penurunan berat kering daun tanaman pada tingkat salinitas tertinggi mungkin disebabkan oleh terhambatnya hidrolisis makanan cadangan dan translokasinya ke bagian titik tumbuh.

Pengaruh salinitas terhadap kadar air V. zizanioides

Tanaman telah mengevolusi mekanisme penyesuaian osmotik, yang mempertahankan penyerapan air dan turgor dalam kondisi cekaman osmotik dan mensintesis senyawa organik yang kompatibel seperti prolin, betaine, poliol, dan gula (Chinnusamy et al., 2005). Meningkatnya kadar air pada lingkungan salin menunjukkan kadar air yang lebih tinggi per unit luas daun, yang dapat mengencerkan garam terakumulasi dalam larutan sel (Marosz dan Nowak, 2008). Hal ini sangat jelas dari persentase kadar air daun yang meningkat karena salinitas NaCl, tetapi ada penurunan drastis dari kandungan air daun pada tingkat konsentrasi NaCl 300 mM. Kadar air daun V. zizanioides meningkat maksimal sebesar 21,33% pada 100 mM NaCl (Tabel 1). Demikian pula Rodriguez et al, 1997 mengamati penurunan cepat dari potensial air daun, konduktansi stomata, dan kandungan air relatif daun pada tanaman tomat. Pada penelitian ini, penurunan kadar air daun rumput pada tingkat cekaman salinitas yang tinggi mungkin disebabkan oleh stres osmotik yang diinduksi oleh NaCl yang tidak dapat dinetralisir oleh tanaman di bawah stres berat, sementara peningkatan pada konsentrasi rendah mungkin karena daya adaptasi tanaman terhadap penyesuaian osmotik yang mempertahankan penyerapan air dan turgor melalui akumulasi senyawa organik.

Pengaruh salinitas terhadap kinerja fotosintesis V. zizanioides

Kandungan Klorofil

Kandungan klorofil dalam tanaman secara langsung berkorelasi dengan kesehatan tanaman (Zhang et al., 2005). Resistensi sistem fotosintesis terhadap salinitas terkait dengan kapasitas tanaman secara efektif menyekap ion-ion dalam sitoplasma, vakuola dan kloroplas (Croser et al., 2001). Rendahnya kandungan klorofil pada kondisi stres merupakan fenomena biasa dan dilaporkan dalam banyak penelitian. Ini mungkin disebabkan oleh kerusakan membran (Djanaguiraman et al., 2006). Hasil penelitian kami menunjukkan bahwa kandungan klorofil Vetiveria tidak banyak terpengaruh oleh salinitas sampai pada konsentrasi NaCl 100 mM, tetapi penurunan kandungan klorofil teramati pada konsentrasi NaCl yang melampaui 100 mM. Konsekuensinya, rasio klorofil a : klorifil b meningkat jauh dalam daun Vetiveria zizanioides yang tumbuh pada konsentrrasi Na Cl sampai dengan 100 mM (Tabel 2). Dengan demikian, kiranya cukup jelas bahwa konsentrasi garam tinggi (300 mM) memiliki pengaruh negatif terhadap rasio klorofil a : klorifil b, pada spesies rumput (Tabel 2). Selanjutnya, juga dapat dilihat bahwa kandungan klorofil a dan klorofil b memiliki kecenderungan yang sama, meningkat atau menurun. Namun demikian, kelihatannya klorofil a lebih sensitif terhadap salinitas dibanding klorofil b.

Penurunan kandungan klorofil ditambah dengan peningkatan konsentrasi garam telah dilaporkan pada Picea mariana, Picea glauca dan Pinus banksiana (Croser et al., 2001). Pada penelitia ini, jelaslah bahwa kandungan klorofil total dalam daun Vetiveria zizanioides lebih tinggi pada salinitas yang lebih rendah. Peningkatan kandungan klorofil yang demikian mungkin disebabkan oleh mekanisme penyesuaian osmotik yang dikembangkan oleh tanaman, sementara penurunan kandungan klorofil pada konsentrasi yang lebih tinggi (300 mM) mungkin terkait dengan gangguan pada fungsi seluler dan kerusakan rantai transpor elektron fotosintesis karena akumulasi ion. Penurunan drastis rasio klorofil a : klorifil b pada konsentrasi salinitas yang lebih tinggi menunjukkan bahwa klorofil a bisa jadi digantikan oleh klorofil b.

clip_image014

Kandungan karotenoid

Dalam proses fotosintesis, karotenoid melindungi kloroplas dari kerusakan foto-oksidatif. Selain itu, karotenoid juga bertindak sebagai pigmen pemanen cahaya untuk menyerap energi cahaya di kisaran 400-500 nm (biru), yang tidak dapat diserap oleh klorofil dan melewatkan energi eksitasi kepada molekul klorofil (Kojo, 2004). Karotenoid juga merupakan salah satu antioksidan nonenzimatik bersama dengan vitamin C, vitamin E, dan asam lipoat dan memainkan peran penting dalam perlindungan terhadap stres oksidatif (Parida dan Das, 2005). Pada penelitan ini, peningkatan maksimum kandungan karotenoid diamati sebesar 23.09% (pada 50 mM NaCl), sementara penurunan drastis sebesar 83.69% (pada 300 mM NaCl) dibanding kontrol dalam daun Vetiveria zizanioides (Tabel 3). Penurunan kandungan karotenoid karena stres salinitas telah diamati pada Brassica juncea, murbei, dan Aegiceros corniculatum (Parida dan Das, 2005). Dari hasil penelitian ini, penurunan kandungan karotenoid dalam daun Vetiveria menunjukkan bahwa konsentrasi garam yang tinggi bertindak sebagai penghambat dan tidak mampu mencegah kloroplas dari kerusakan foto-oksidatif. Sebaliknya pada konsentrasi yang lebih rendah, karotenoid melaksanakan peran pelindungan bagi kloroplas dan bertindak sebagai pigmen.

Pengaruh cekaman salinitas terhadap kandungan polifenol

Perhatian pada pengaruh salinitas terhadap metabolisme polifenol pada tumbuhan sangat sedikit diberikan. Pada penelitian ini, kandungan polifenol daun Vetiveria zizanioides menurun pada tingkat salinitas yang lebih rendah, yaitu 25 dan 50 mM tetapi kemudian ada kenaikan kandungan polifenol (Tabel 3). Peningkatan maksimum kandungan polifenol daun Vetiveria diamati sebesar 37.58% (300 mM) (Tabel 3). Demikian pula, Parida dan Das (2005) mengamati terjadinya akumulasi polifenol pada Bruguiera parviflora dengan peningkatan tingkat salinitas. Menurut mereka, akumulasi polifenol memainkan peran kunci pada tumbuhan terhadap stres. Peningkatan yang besar dari kandungan polifenol daun di bawah kondisi salinitas NaCl telah diamati pada Brassica campastris (Singh dan Kumari, 2006). Peningkatan kandungan polifenol pada kadar salinitas yang tinggi menginduksi akumulasi metabolit sekunder pada spesies yang dicobakan agar dapat mentolerir tingkat stres salinitas yang lebih tinggi dan kondisi yang merugikan.

clip_image016

Konduktivitas listrik (EC)

Konduktivitas adalah ekspresi numerik dari kemampuan air untuk membawa arus listrik yang bervariasi, tergantung pada jumlah dan jenis ion dalam larutan. Pengaruh salinitas NaCl terhadap EC tanah ditentukan dan digambarkan pada Gambar 2. Jelaslah bahwa EC tanah pot meningkat dengan semakin tingginya tingkat NaCl. EC tanah meningkat maksimal sebesar 508,42% pada tanah pot Vetiveria zizanioides pada konsentrasi NaCl 300 mM. Berbagai tingkat EC pada tanah pot mungkin disebabkan oleh kapasitas pengikatan akar tanaman yang berbeda dan persaingan akar untuk mendapatkan nutrisi dari tanah. Kenaikan serupa dalam konduktivitas listrik dari tanah media perakaran karena penambahan NaCl telah dilaporkan sebelumnya (Gokhale et al., 2008).

clip_image018

Gambar 3. Pengaruh natrium klorida terhadap konduktivitas listrik dan total padatan terlarut.

Total Padatan Terlarut (TPT)

Total padatan terlarut secara sederhana adalah jumlah konsentrasi kation dan anion yang dinyatakan dalam mg L-1. Pengaruh salinitas NaCl terhadap TPT tanah diteliti dan diilustrasikan pada Gambar 3. Jelas terlihat bahwa TPT dalam tanah meningkat dengan semakin tingginya tingkat NaCl. TPT meningkat secara maksimal sebesar 982,71% pada Vetiveria zizanioides pada konsentrasi NaCl 300 mM yang ditambahkan ke dalam pot tanah. Pengamatan serupa ditemukan oleh Gokhale et al. (2008) pada tanah media tumbuh akibat penambahan NaCl eksternal. Berbagai tingkat TPT dalam media disebabkan oleh penambahan NaCl eksternal dan interaksinya dengan akar dan ion organik-anoganik telah terjadi dalam tanah asal.

Kesimpulan

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa panjang tunas dan akar Vetiveria zizanioides dirangsang oleh konsentrasi salinitas yang lebih rendah, sebaliknya dihambat oleh konsentrasi salinitas yang lebih tinggi. Menurunnya berat berangkasan basah daun Vetiveria mungkin disebabkan oleh stres kadar air yang terjadi pada kondisi salin, sementara stimulasi produksi bahan kering karena akumulasi ion anorganik dan senyawa organik terlarut. Penurunan drastis rasio klorofil a : b pada tingkat salinitas yang lebih tinggi menunjukkan klorofil a mungkin digantikan oleh klorofil b. Penurunan kandungan karotenoid dalam daun Vetiveria menunjukkan bahwa konsentrasi garam yang tinggi merupakan penghambat dan tidak dapat mencegah kloroplas dari kerusakan fotooksidatif. Akan tetapi, meningkatnya kadar polifenol pada konsentrasi salinitas yang tinggi menunjukkan bahwa terjadi akumulasi metabolit sekunder untuk meningkatkan toleransi terhadap stress garam yang tinggi. Hasil ini juga mengindikasikan bahwa Vetiveria zizanioides memperlihatkan toleransi salinitas yang lebih baik bila dilihat dari pertumbuhan tanaman yang linier. Spesies ini dapat digunakan untuk reklamasi daerah yang terkontaminasi oleh salinitas tinggi melalui cara fitoremediasi, akan tetapi penelitian lebih lanjut diperlukan untuk mempelajari mekanisme toleransi garam pada tanaman rumput tertentu.

Ucapan Terima Kasih

Penulis berterima kasih kepada Dr. P.D. Raut, Kepala, Departemen Ilmu Lingkungan, Universitas Shivaji, Kolhapur, India atas penyediaan fasilitas yang diperlukan. Penulis juga ingin berterima kasih atas bantuan dan dukungan dari Dr. R.G. Pardeshi, Kepala, Sekolah Tinggi Fergusson, Pune. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr. A.N. Sadale dan Dr. P.A. Banne atas sarannya yang berharga untuk studi ini.

DAFTAR PUSTAKA

Arnon, D. I. 1949. Copper enzyme in isolated chloroplasts: polyphenol oxidase in Beta vulgaris. Plant Physiol. 24:1-15.

Ceyhan, T. and I. Ali. 2002. Changes induced by salinity, demarcating specific ion ratio (Na/Cl) and osmolality in ion and proline accumulation, nitrate reductase activity and growth performance of lettuce. J. Plant Nutr. 25:27-41.

Chinnusamy, V., J. Andre, and J. K. Zhu. 2005. Understanding and improving salt tolerance in plants. Crop Sci. 45:437-448.

Cicek, N. and H. Cakirlar. 2002. The effect of salinity on some physiological parameters in two maize cultivar. Bulg. J. Plant Physiol. 28:66-74.

Croser, C., S. Renault, J. Franklin, and J. Zwiazek. 2001. The effect of salinity on the emergence and seedling growth of Picea mariana, Picea glauca and Pinus banksiana. Env. Pollution. 115:9-16.

CSSRI. 2009. Central Soil Salinity Research Institute, India. http://www.cssri.org/

Djanaguiraman, M., J. A. Sheeba, A. K. Shanker, D. Durgadevi and U. Bangarusamy. 2006. Rice can acclimate to lethal level of salinity by pre-treatment with sub lethal level of salinity through osmotic adjustment. Plant Soil. 284:363-373.

Digby, C. S. and D. C Timothy. 1999. Salt tolerance in the halophyte Halosarcia pergranulata subsp. pergranulata, Ann.Bot. 83:207-213.

FAO. 1997. <http://www.fao.org/ag/agl/agll/spush/table3.htm&gt;.

Flowers, T. J. 2004. Salt tolerance is complex genetically and physiologically. J. Exp. Bot. 55:307-319.

Folin, O. and W. Denis. 1915. A calorimetric estimation of phenols and phenol derivatives in urine. J. Biol. Chem. 22:305-308.

Ghassemi, F., A. J. Jakeman, and H. A. Nix. 1995. Salinisation of land and water resources: human causes, extent, management and case studies. Australian National University, Canberra, Australia and CAB International, Wallingford, Oxon, UK.

Gilbert, G. A., M. V. Gadush, C. Wilson, and M. A. Madore. 1998. Amino acid accumulation in sink and source tissues of Coleus bumei benth. during salinity stress. J. Exp. Bot. 49:107-114.

Jaleel, C. A., S. Beemarao, S. Ramalingam, and P. Rajaram. 2008. Soil salinity alters growth, chlorophyll content and secondary metabolite accumulation in Catharanthus roseus, Turk. J. Biol. 32:79-83.

Kate, V. V. 2008. Physiological and biochemical studies in some medicinal plants: Tribulus terrestris L. and Pedalium murex L. Ph. D. Thesis submitted to Shivaji University, Kolhapur, Maharashtra, India.

Khosravinejad, F., R. Heydari, and T. Faboodnia. 2009. Effect of salinity on organic solutes contents in barley. Pak. J. Biol. Sci. 12:158-162.

Kirk, J. O. T. and R. L. Allen. 1965. Dependence of salinity stress on the activity of glutamine synthatase and glutamate dehydrogenase in triticale seedlings. Polish J. Env. Studies. 14:523-530.

Kojo, S. 2004. Vitamin C: Basic metabolism and its function as an index of oxidative stress. Curr. Med. Chem. 11:1041-1064.

Mane, A. V., B. A. Karadge and J. S. Samant, 2010. Salinity induced changes in photosynthetic pigments and polyphenols of Cymbopogon nardus (L.) Rendle. J. Chem. Pharm. Res. 2:338-347.

Marosz, A. and J. S. Nowak. 2008. Effect of salinity stress on growth and macroelements uptake of four tree species. Dendrobiol. 59:23-29.

Maghsoudi, A. M. and K. Maghsoudi. 2008. Salt stress effects on respiration and growth of germinated seeds of different wheat (Triticum aestivum L.) Cultivars. World J. Agri. Sci. 4:351-358.

Munns, R. 2002. Comparative physiology of salt and water stress. Plant Cell Environ. 25:239-250

Munns, R., J.Guo, J. B. Passioura, and G. R. Cramer. 2000. Leaf water status controls day-time but not daily rates of leaf expansion in salt-stressed barley. Aust. J. Plant. Physiol. 27:949-957. NEP. 2006. National Environmental Policy of India by Ministry of Environment and Forest.

Oldeman, L. R., E. V. W. P. Van and J. H. M. Pulles. 1991. The extent of human induced soil degradation. In: L. R. Oldeman, R. T. A. Hakkeling and W. G. Sombroek. (Eds.). World map of the status of human-induced soil degradation: an explanatory note. International Soil Reference and Information Centre (ISRIC), Wageningen, 37.

Ouda, S. A. E., S. G. Mohamed and F. A. Khalil. 2008. Modeling the effect of different stress conditions on maize productivity using yield-stress model. Int. J. Nat. Engg. Sci. 2:57-62.

Parida, A. K. and A. B. Das. 2005. Salt tolerance and salinity effect on plants: A Review. Ecotoxicol. Environ. Safety 60:324-349.

Parvaiz A. and J. Riffat. 2005. Effect of salt stress on growth and biochemical parameters of Pisum sativum L. Arch. Agron. Soil. Sci. 51:665-672.

Pessarakli, M., K. B. Marcum, D. M. Kopec, and Y. L. Qian. 2004. Interactive effects of salinity and primo on the growth of Kentucky bluegrass. The University of Arizona College of Agriculture Turfgrass and Ornamental Research Report. http://cals.arizona.edu/pubs/crops/az1359/

Rodriguez, P., J. Dell’amico, D., Morales. M. J. Sa and N. Blanco. 1997. Effects of salinity on growth, shoot water relations and root hydraulic conductivity in tomato plants. J. Agricultural Sci. 128:439-444.

Shuji, Y., A. B. Ray, and M. H. Paul. 2002. Salt stress tolerance of plants. JIRCAS Working Report: 25-33.

Singh, A. K. and B. Kumari. 2006. Physiological basis of salinity tolerance in rapeseed (Brassica campestris. Var. Toria) during seedling growth. Physiol. Mol. Biol. Plants. 12:167-171.

Sixto, H., J. M Grau, N. Alba and R. Alia. 2005. Response to sodium chloride in different species and clones of genus Populus L. Forestry 78:93-104.

Stuart, F. B., N. T. Phong, and K. S. Wendy. 2000. Effects of salinity on xylem structure and water use in growing leaves of sorghum. New Phytol. 146:119-127.

Tantawy, A. S., A. M. R. Abdel-Mawgoud, M. A. and El-Nemr, Y. G. Chamoun. 2009. Alleviation of salinity effects on tomato plants by application of amino acids and growth regulators. Eur. J. Sci. Res. 30:484-494.

Gokhale M. V., S. V. Toro, S. C. Patil and N. S. Chavan 2008. Effect of vehicular pollution on shoot height and leaf surface structure in Nerium indicum Mill. Bioinfolet, 5:143-144.

Zhang, M., Z. Qiu and X. Liu. 2005. Remote sensed spectral imagery to detect late blight in field tomatoes. Precision Agric. 6:489-508

2 responses to this post.

  1. WAHHH,,keren. Terima Kasih banyak ilmunya. ternyata hasil kita sama. jadi tenang, paling tidak ada referensi pendukung :)

    Balas

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: