PENGARUH SINAR GAMMA TERHADAP TOLERANSI ALUMINIUM PADAPADI VARIETAS SENTANI MELALUI TEKNIK KULTUR JARINGAN

Dameria Hutabarat*.

ABSTRAK

PENGARUH SINAR GAMMA TERHADAP TOLERANSI AJ.UHINIUM PADA PADI VARIUAS SENTANI

HELALUI TEKNIK KULTUR JARINGAN. Padi varietas Sentani yang peka AI, toleransi Al-nya

dapat dinaikkan atau diturunkan dengan sinar gamma melalui teknik kultur jaringan.

Terhadap gal ur-galur mutan yang didapat dari hasi! seleksi "in vi tro", dilakukan

pengujian pada kecambah yang mempunyai panjang nkar ± 3 cm, kemudinn ditanam pada

larutan Kimura pH 4 dan larutan Kimura pI! 4 ditambah Al 30 ppm selama 12 hart.

Galur-galur mutan yang berasal dari perlakuan awal 10 t 10 Gy t 8 ppm Al dan 20 Gy t14 ppm AI, toleransi Al-nya naik menjadi moderato Galur mutan yang berasal dari

perlakuan awal 15 t 15 Gy t 14 ppm AI, Al-nya turun menjadi sangat peka.

ABSTRACT

EFFECTS OF GAMMA RAYS ON ALUMINUM TOLERANCE ON SENTANI RICE VARIETY BY USING

TISSUE CULTURE TECHNIQUE. Sentani rice variety was sensitive to AI; its Al

sensitivity could be decreased or to be increased by applying gamma-rays in vitro

technique. Mutant lines derived from in vitro selection were examined to 30 ppm Al

stress. Seedlings with root length of ± 3 cm were planted on pI! 4 Kimura solution

enriched with Al 30 ppm, for 12 days. Mutant lines derived from in vitro treatment

of 10 t 10 Gy t 8 ppm Al and 20 Gy t 14 ppm AI, increased their Al tolerance to

intermediate state, while mutant lines derived from in vitro treatment of 15 t 15 Gy

t 14 ppm AI, decreased its Al tolerance to very sensitive state.

PENDAHULUAN

Al pada lahan masam merupakan penghambat pertumbuhan tanaman

padi karena keracunan Al menyebabkan terhambatnya pembelahan sel.

Pengaruh yang diakibatkan oleh ion Al pada tanaman adalah kerusakan

pada akar yang disertai gejala-gejala kelainan pada daun sehingga

* Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi, BATAN

297

mengakibatkan turunnya hasil panen. Sudah banyak dibuktikan bahwa

sinar gamma dapat menghasilkan mutan yang mempunyai sifat lebih baik

BAHAN DAN METODE

Galur-galur mutan yang digunakan di sini berasal dari varietas

Sentani yang mendapat per lakuan awal pada stadia kalus secara "in

vitro" (1, laporan teknis 1988). Tanaman R1, turunan dari tanaman

yang berasal dari kalus dan tanaman R2, diseleksi seeara "in vivo",

pada larutan Al 30 ppm. Keeambah dengan akar terpanjang dipertahan­

kan hingga panen, R3 sudah merupakan galur murni dan dilakukan per­banyakan.

Pada seleksi kalus "in vitro" digunakan 2 maeam konsentrasi Al

yaitu 8 dan 14 ppm dalam bentuk Al C13. 6 H20. Kalus diradiasi de­

ngan sinar gamma dosis tunggal 20 Gy dan dosis berulang 10 + 10 Gy

dan 15 + 15 Gy dengan selang waktu radiasi 1 jam. Seleksi "in vivo"

dilakukan pada R1 dan R2 dengan eara : biji disemai selama 4 hari,

kemudian dipindahkan ke larutan Kimura dengan pH 4 yang berisi Al 30

ppm selama 2 minggu.

Untuk mengetahui perbaikan toleransi Al pada gaiur-galur mutan

yang didapat, dilakukan pengujian pada keeambah yang mempunyai pan­

jang akar ± 3 em. Keeambah ditanam pada 2 macam larutan :

1. Kimura dengan pH 4

2. Kimura dengan pH 4 + Al 30 ppm. Kecambah berasal dari padi denganperlakuan awal :

a. Tidak ada periakuan, kontrol (Sentani normal).

b. 20 Gy + 8 ppm AI.

c. 10 + 10 Gy + 8 ppm AI.

d. 20 Gy + 14 ppm AI.

e. 15 + 15 Gy + 14 ppm AI.

Untuk tiap perlakuan digunakan 16 tanaman. Tanaman ditaruh didalam

"growth - chamber" dengan suhu 27 - 30 °C, eahaya 2,2 Klux selama 16jam per hari. Lama periakuan 12 hari.

298

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil selengkapnya ter lihat pada Gambar 1. Sentani sebagai

kontrol mengalami 39% penurunan panjang akar pada larutan 30 ppm AI.

Mutan dengan perlakuan awal 20 Gy + 8 ppm Al tidak menunjukkan per­

bedaan yang nyata terhadap Sentani normal pada larutan yang mengan­

dung Al maupun pada larutan bebas AI. Mutan ini mengalami 40% pe­

nurunan panjang akar pada larutan Al 30 ppm. Mutan dengan perlakuan

awal 10 + 10 Gy + 8 ppm Al menunjukkan perbedaan yang sangat nyata

bila dibandingkan dengan Sentani normal, pada kedua macam larutan.

Pada larutan yang mengandung Al bed a nyata 5% = 1.1985; pada larutan

bebas AI, beda nyata 1% = 1.4071. Mutan ini mengalami 23% penurunan

panjang akar pada Iarutan Al 30 ppm.

Mutan dengan periakuan awal 20 Gy + 14 ppm Al menunjukkan per­

bedaan yang sangat nyata bila dibandingkan dengan Sentani normal

pada kedua macam Iarutan, akan tetapi bila dibandingkan dengan mutan

yang berasal dari periakuan awal 10 + 10 Gy + 8 ppm AI, tidak me­

nunjukkan perbedaan pada kedua macam larutan. Mutan ini mengalami

26% penurunan panjang akar pada larutan Al 30 ppm.

Mutan dengan perlakuan awal 15 + 15 Gy + 14 ppm AI, yang di­

tanam pada larutan bebas AI, menunjukkan perbedaan yang sangat nyata

bila dibandingkan dengan Sentani normal maupun mutan-mutan lainnya,

sehingga merupakan tanaman yang mempunyai akar terpanjang dari selu­

ruh perlakuan. Akan tetapi pada larutan yang mengandung Al 30 ppm,

mutan ini tidak menunjukkan perbedaan bila dibandingkan dengan Sen­

tani normal ataupun dengan mutan dengan perlakuan awal 20 Gy + 8 ppm

AI. Mutan ini mengalami 55% penurunan panjang akar pada larutan Al

30 ppm.

Pada penelitian yang dikemukakan disini toleransi Al didasarkan

pada panjang akar kecambah yang ditanam pada Iarutan Al 30 ppm.

Menuurut MOHIDIN yang dikutip oleh CHAUNDRY (2), padi Iebih peka

terhadap toksisitas Al pada stadia kecambah daripada stadia dewasa.

Ada kaitan antara panjang akar dan toleransi AI.

Konsentrasi Al 30 ppm mengikuti pengujian yang dilakukan oleh

CHAUNDRY (2). Beberapa penel iti lain menggunakan konsentrasi yang

berbeda, misalnya CAMARGO (3, 4, 5) menggunakan konsentrasi Al anta­

ra 10 ppm hingga 50 ppm, d~mana pada konsentrasi 50 ppm semua tanam­

an padi yang diujinya peka. Pada tanaman yang sangat peka, konsen-

299

trasi Al 10 ppm sudah sangat menghambat pertumbuhan. ZAINI (6) meng­

gunakan konsentrasi 15 dan 30 ppm AI.

Dari pengamatan yang dilakukan oleh CHAUNDRY (2), pada beberapa

vari~tas padi, padi toleran Al yaitu IAC-3 mengalami penurunan pan­

jang akar 16,5 % pada larutan 30 ppm AI. Padi peka Al yaitu IR-45

dan Taichung-65 masing-masing mengalami penurunan panjang akar

30,1% dan 35,0 %. Pada peneli tian yang dilakukan disini, Sentani

mengalami penurunan panjang akar sebanyak 39% sehingga dikategorikan

dalam varietas peka. Ada dua galur mutan yang mengalami kenaikan

toleransi Al yaitu mutan yang berasal dari perlakuan awal 10 + 10 Gy

+ 8 ppm Al dan 20 Gy + 14 ppm AI, masing-masing mengalami penurunan

panjang akar 23% dan 26% pada larutan 30 ppm AI. Namun kedua mutan

tersebut belum dapat dikategorikan pada padi toleran AI, melainkan

moderat AI.

Mutan dengan perlakuan awal 15 + 15 Gy + 14 ppm Al berubah

menjadi padi sangat peka terhadap AI. Dengan demikian dosis sinar

gamma 15 + 15 Gy merupakan dosis yang memberi pengaruh penghambatan.

Walaupun demikian, dilihat dari panjang akar pada larutan bebas AI,

mutan ini baik untuk jenis padi gogo di lahan tak bermasalah, karena

untuk padi jenis ini diperlukan sistem perakaran yang dalam supaya

dapat mencapai kelembaban tanah.

Perlakuan dengan penyinaran awal dengan dosis tunggal 20 Gy + 8

ppm Al ternyata memberikan pengaruh yang beda dari periakuan dengan

penyinaran awal dengan dosis berulang 10 + 10 Gy + 8 ppm AI. Penga­

ruh yang dihasilkan menunjukkan perbedaan yang sangat nyata, yaitu

pada dosis tunggal tidak merubah ketahanan mutan tersebut terhadap

toleransi AI, sedangkan pada dosis berulang merubah ketahanan tole­

ransi Al dari padi peka Al menjadi padi moderat AI. Dengan demikian

penggunaan dosis berulang sinar gamma 10 + 10 Gy sangat baik untuk

memperbaiki ketahan padi terhadap AI. Perlakuan awal dengan dosis

tunggal 20 Gy dapat menaikkan toleransi Al apabiia dosis Al ditambah

dari 8 ppm menjadi 14 ppm. Dengan demikian dosis tunggal sinar

gamma 20 Gy di tambah dosis Al sama atau Iebih dari 14 ppm dapat

memperbaiki ketahan padi terhadap AI.

300

KESIMPULAN

1. Toleransi Al pada padi varietas Sentani dapat dinaikkan atau

diturunkan dengan bantuan sinar gamma melalui teknik kultur jari­

ngan.

2. Galur-galur mutan dengan perlakuan awal 10 + 10 Gy + 8 ppm Al

dan 20 Gy + 14 ppm Al mendapat kenaikkan toleransi Al dari sifat

peka pada Sentani normal menjadi galur-galur mutan yang moderat

AI.

3. Galur mutan dengan perlakuan awa] 15 + 15 Gy + 14 ppm Al meng­

alami penurunan toleransi Al dari sifat peka menjadi sHat sangat

peka terhadap AI.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Sdr. Parno yang telah

membantu sehingga karya tulis ini terlaksana.

DAFTAR PUSTAKA

1. HUTABARAT, D., dan PARNO. Pengujian daya hasil lanjutan galur

mutan padi tahan garam dan selekai Ilntuk ketahanan Al melalui

kultur jaringan. II. Selekai ketahanan AI. Laporan teknis PAIR­

BATAN, Jakarta (1988).

2. CHAUDHRY, M.A., YOSHIDA, S., and VERGARA, B.S., Induced mutations

for Aluminum tolerance after N-Methyl-N- Nitroao Urea treatment

of fertilized egg cells in rice. ENV. Exp. Bot. 27 (1987) 37.

3. CHAMARGO, C.E de 0., CIIAMARGO, O. B de A., and SOUZA, D.M. de ,

Different concentration of Al in nutritive solutions and to­

lerance of rice cultivars. Rice Abstract ..1Q (2) (1987) 568.

301

4. IBID, Effects of different concentrations of Al in the nutrient

solution on the tolerance of rice cultivar. Rice Abstract ~ (3)

(1996) 1252.

5. CHAMARGO, C.E. de 0, The tolerance of rice cultivars of two con­

centrations of Al in nutrient solutions of various strength.

Rice Abstract 9 (3) (1986) 1254.

6. FAGERIA, Influence of Al in nutrient solution on chemical compo­

sition in two rice cultivars at different growth stages. Rice

Abstract ~ (6) (1986), 2732.

15

e~ 10··-

o

D Kimura

'.<·::1 . Kimura + AI 30 ppm

ABC D EPerlakuan pada stadia kalus

Ganbar 1. Rata-rata pdIljang akar (em) beberapa galur mutantahan AI. yang di tanam pada Iarutan Kimura pH 4,0clan KilTRlra 4,0 + Al 30 ppm

A = OGy; B = 20Gy. + Bppm AI; ..C = 10 + 10Gy + B ppm AI; D = 20 Gy + 14 ppm AI;D = 20Gy + 14 ppm AI;E = 15 + 15Gy + 14 ppm Al

302

DISKUSI

MINATYORINI

1. Mengapa yang Anda pilih untuk percoban ini varietas sentani.

2. Setelah didapat galur mlltan toleransi Al "ya moderat sampai

tahan, sedang pada tahap aklimatisasi mengalami kegagalan karena

serangan hama penyakit, ~andungan bijinya sedikit: Kira-kira

keluaran apa yang dapat Anda capai untuk meningkatkan toleransi

sentani terhadap AI.

DAMERIA HUTABARAT

1. Galur mutan yang dikemukakan di sini adalah yang terbaik dari

tiap perlakuan awai.

2. Galur mutan dengan perlakuan awal 10 + 10 Gy + 8 ppm Al dan 20

Gy + 14 ppm Al menunjukkan kenaikkan toleransi terhadap Al bila

dibandingkan dengan sentani normal.

YATI SUDARYATI S.

1. Apa yang dimaksud dengan istilah toleransi Al nya naik menjadi

moderat ?

2. Al nya turun menjadi sangat peka ?

Istilah ini ada pada abstrak.

3. Larutan Kimura itu apa saja isinya ?

DAMERIA HUTABARAT

1. Toleransi Al nya lebih balk dari sentani normal yang peka

terhadap AI, tetapl belum menjadi toleran AI.

2. Toleransl Al nya lebih rendah dari sentani normal yang peka

terhadap AI.

3. Komposisi larutan Kimura (mg/liter)

Makro:

(NH4)2S04 48,2 KH2P04 24,8

Ca(N03)2 59,9 K2S04 15,9

303

NaMo04

RI

H3B03

MnS04

ZnCl2

ZURHAN M.

0,100

g,g20

2,480

4,000

1,572

Mikro:

CuS04

CoCl

FeS04Na EDT A

0,010A

0,0107,000j

16,000

1. Produksi tunas dari kalus yang diradiasi + Al bagaimana ?

2. Konsentrasi Al di tanahjlapangan bagaimana ? Mohon dijelaskan.

3. Apakah dicoba tanggapan kalus embovid terhadap Al yang tinggi ?

DAMERIA HUTABARAT

1. Bisa dilihat pada makalah.

2. Belum dilakukan uji lapangan dilahan yang bermasalah dengan AI.

3. Ya, konsentrasi 40 ppm.

EKA SUGIYARTA

1. Apakah setiap kalus pada tiap perlakuan hanya menghasi lkan satu

mutan saja ?2. Untuk sasaran screening mutan tahan Al tinggi akan lebih baik

apabila sejak kalus terus ditingkatkan kadar Al dalam media,

sehingga pada saat keluar dari tabung ("invi tro") tinggal diuj i

keragamannya dilapangan.

DAMERIA HUTABARAT

1. Lebih dari satu.

2. Ketahanan Al dipengaruhi oleh 2 gen. Dengan demikian seleksi

ketahanan terhadap Al harus dilakukan sedikitnya pada dua genera­

si.Selama dalam tabung yang terjadi adalah perbanyakan vegetatif

sehingga semuanya hanya berasal dari satu generasi saja.

IRWANSYAH

1. Apa yang diharap dari radiasi ulang ?

304

2. Apa dapat percobaan pengujian kecambah dilakukan dengan cara non­

kultur jaringan (mengingat biaya kedua sistem kultur).

DAMERIA HUTABARAT

1. Pada radiasi berulang ada jarak waktu penyinaran sedikitnya satu

jam yang berguna bagi jaringan tanaman itu untuk memperbaiki

kerusakan yang disebabkan oleh radiasi.

2. Pengujian kecambah dilakukan di luar tabung.

OTIH ROSTIANA

Apakah galur-galur mutan yang dihasilkan/terseleksi benar-benar

mutan tetap sehingga pada uji lapang tidak berubah lagi sifatnya dan

pada generasi berikutnya/turunannya tidak lagi bersegresi. Ciri apa

yang paling spesifik yang dapat menunjukkan bahwa galur tersebut

merupakan mutan tetap toleran terhadap AI.

DAMERIA HUTABARAT

Ya, galur-galur mutan ini sudah mantap. Ini terlihat dari kesera­

gamannya pada pertumbuhan dan produksi dan dari pengujian pada akar

terhadap AI.

DWI RETNO LUKIWATI

Andaikan sudah kita temukan varietas padi yang tinggi toleransinya

terhadap AI, berarti dalam tubuh tanaman tersebut otomatis akan

mengandung Al tinggi (dalam jaringan tanaman. Apakah keadaan terse­

but tidak cukup berbahaya bagi manusia yang memakan/mengkonsumsi

varietas padi tersebut ? Sampai batas berapa kandungan Al tanaman

cukup aman bagi kita ?

DAMERIA HUTABARAT

Saya tidak melakukan pengamatan kandungan Al dalam tanaman, maka

pertanyaan belum bisa dijawab.

ROSMIARTI A. WAIIID

1. Apa dasar pemilihan konsentrasi Al pada medium diferensiasi,

apakah ada penelitian pendahuluan, sebab ada literatur yang me-

305

nyatakan adanya sensitifitas yang berbeda-beda dari varietas padi

terhadap Al (misalnya sentani yang jenis Indica dan jenis padi

gogO) •

2. Berapa persen kemampuan kalus setiap perlakuan yang berhasil

bergenerasi dan uji pemantapan adaptasi ke tanah setelah tanaman

berhasil muneul dari kalus, dan kalau dapat diberikan komposisi

hormaon untuk medium regenerasi.

DAMERIA HU'l'ABARAT

1. Sudah dilakukan penelitian pendahuluan lihat makalah yang

disajikan

2. Kemampuan kalus berdifferensiasi terdapat pada makalah.

Adaptasi tanaman dad "invitro" ke tanah sangat baik hampir 100% .

Komposisi hormon untuk medium regenerasi NAA 0,37 ppm, Kinetin

10,8 ppm.

30G