BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Beras

BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Beras merupakan bahan pangan yang dikonsumsi sebagian besar penduduk
dunia khususnya di negara-negara berkembang di Asia, Afrika dan Amerika Latin
termasuk di Indonesia, dan sekitar separuh penduduk dunia menggunakan beras
sebagai makanan pokok. Berkurangnya lahan pertanian, meningkatnya salinitas
tanah, timbulnya resisten hama dan penyakit terhadap pestisida akan mengurangi
produksi beras. Untuk
memenuhi kebutuhan
makanan serta laju pertumbuhan
penduduk di Asia yang cukup tinggi, maka produksi beras harus ditingkatkan untuk
menghindari kekurangan pangan
(Hao and Lin, 2010; Ashikari and Sakamoto,
2008). Beras kaya kandungan karbohidrat sebagai sumber kalori (Ashikari and
Sakamoto, 2008), selain itu beras hitam memiliki karakteristik warna kulit bijinya
ungu kehitaman yang banyak mengandung antosianin yang bermanfaat sebagai
antioksidan (Zhang et al., 2006; Rahman et al., 2013). Intensitas warna kulit biji
pada padi hitam bervariasi dari ungu kehitaman hingga ungu muda yang ditentukan
secara genetik (Rahman et al., 2013). Tanaman padi
hitam merupakan varietas
lokal yang memiliki umur panen yang cukup panjang dibandingkan dengan beberapa
padi unggul lainnya.
Tantangan utama untuk meningkatkan produksi padi adalah memacu efisiensi
penggunaan air (“Water use efficiency”/WUE) dengan tetap meningkatkan hasil
melalui manipulasi indeks panen (Yang and Zhang, 2010). Indeks panen
didefinisikan sebagai rasio antara hasil ekonomis (biomasa organ yang dipanen)
dengan biomasa total tanaman (Jeng et al., 2006) yang digunakan untuk mengetahui
1
2
kontribusi dan distribusi asimilate terhadap hasil. Indeks panen ini secara terintegrasi
merupakan proses fisiologis serta pengaruh lingkungan terhadap alokasi asimilat
selama perkembangan tanaman (Mia and Shamsuddin, 2011). Pada padi indeks
panen telah meningkat dengan adanya pemuliaan tanaman dari 0,3 untuk varietas
lokal tanaman yang memiliki batang tinggi menjadi 0,55 untuk varietas unggul yang
memiliki batang pendek (Jeng et al., 2006). Terjadinya penurunan produksi biomasa
dan indeks panen adalah penyebab utama rendahnya produksi padi. Disamping itu
fase pengisian biji yang singkat dan kuantitas pengisian yang rendah mengakibatkan
turunnya hasil. Hasil padi ditentukan oleh berbagai proses fisiologis yang terjadi
pada sumber, floem dan lubuk diantaranya proses fotosintesis, pengubahan asimilat
menjadi biomasa dan distribusi asimilat ke biji (Jeng et al., 2006). Rendahnya
intersepsi daun terhadap sinar matahari merupakan faktor penting yang menentukan
besarnya distribusi asimilat ke biji. Selanjutnya berat biji adalah komponen penting
yang menentukan produksi pada serelia yang ditentukan oleh kemampuan sumber
(source) mensuplai asimilat melalui aktivitas fotosintesis selama fase pengisian dan
pemasakan biji dan kemampuan biji (sink) yang sedang berkembang untuk
mengakumulasi asimilat (Jeng et al., 2006).
Jalur pengangkutan asimilat dari sumber ke lubuk melalui floem (Turgeon,
2010). Mekanisme floem loading, translokasi dan floem unloading masih perlu
dikaji untuk mengetahui lebih mendalam distribusi asimilat pada tanaman. Floem
loading dan unloading fotosintat merupakan dua proses yang saling berkaitan.
Floem loading terkait dengan ekspor fotosintat pada sumber dan floem unloading
merupakan proses pemindahan fotosintat dari floem ke sel-sel lubuk (Smith and
3
Stitt, 2007). Distribusi asimilat pada tanaman
akan menentukan produktivitas
tanaman. Terdapat dua faktor utama yang menentukan produktivitas tanaman, yaitu
(1) kemampuan tanaman untuk menghasilkan asimilate tetap pada konsentrasi tinggi
dalam berbagai kondisi lingkungan (Ruan et al., 2010) dan (2) efisiensi transportasi
asimilat dan alokasinya lebih besar untuk diekspor (loading) yang distribusinya
lebih besar pada organ yang dipanen/lubuk (Turgeon, 2010). Dengan demikian
distribusi diferensial asimilat pada tanaman dan alokasinya untuk berbagai macam
lubuk adalah proses paling penting yang akan menentukan produktivitas tanaman
(Daie, 1985). Terdapat beberapa langkah berkaitan dengan alokasi assimilate yang
akan terjadi pada seluruh tubuh tanaman. Pada daun hasil fotosintesis akan
mengalami dua proses fisiologis, yaitu sebagai bahan yang akan diekspor yang
kemudian didistribusikan ke organ tanaman yang memerlukan dan tetap disimpan
pada daun yang digunakan untuk pertumbuhan daun atau disimpan sementara di
daun yang menggambarkan hubungan antara fiksasi karbon, penguraian pati dan
pertumbuhan seperti pada Gambar 1 (Smith and Stitt, 2007; Nagai et al.,2009).
Asimilat yang diekspor (loading) akan didistribusikan diantara bagian tanaman yang
tidak melakukan
fotosintesis
yang
dapat
digunakan untuk pertumbuhan,
pemeliharaan atau disimpan pada organ penyimpan yang kemudian diubah dalam
bentuk seperti sukrosa, pati, protein dan lipid tergantung dari organ penyimpan
(Nagai et al., 2009). Daerah yang menghasilkan produk fotosintesis disebut sumber
(source) dan daerah yang menggunakannya disebut lubuk (sink) yang keduanya
merupakan jaringan yang secara fisiologis berfungsi (Daie, 1985).
Sumber dapat
juga didefinisikan sebagai organ yang kehilangan dan lubuk sebagai organ yang
4
mendapatkan senyawa tertentu dalam bagian tertentu tanaman. Kekuatan lubuk
merupakan kebutuhan dari lubuk untuk menarik asimilat dan kekuatan sumber
adalah kemampuan sumber untuk menyediakan hasil fotosintesis secara kontinyu.
Kekuatan lubuk adalah gabungan antara aktivitas lubuk (merupakan hasil
fotosintesis yang didapatkan persatuan berat kering) dan ukuran lubuk yaitu sama
dengan berat kering organ penyimpan yang ditentukan oleh banyaknya sel pada
lubuk (Roitsch and Ehneb, 2000) dan pada biji serelia merupakan jumlah sel pada
endosperm (Mohapatra et al., 2009). Pembelahan sel pada tanaman diatur oleh gen
ANT yang mengontrol lamanya perbanyakan sel dan menentukan jumlah sel
(Mizumi and Fischer, 2000). Melalui aktivitas fisiologis dan akumulasi asimilat,
metabolisme dan kompartementasi, lubuk umumnya menentukan distribusi asimilat
dalam tanaman. Lubuk yang sedang aktif tumbuh menentukan perbedaan gradien
konsentrasi asimilat didalam floem dalam bentuk tekanan osmotik dan akhirnya
menimbulkan perbedaan tekanan turgor. Kondisi ini mengakibatkan terjadinya aliran
suplai hasil fotosintesis dari sumber ke lubuk secara berkesinambungan. Banyaknya
hasil fotosintesis yang dapat diditribusikan sebagian ditentukan oleh lubuk itu
sendiri melalui kontrol umpan balik fotosintesis (Smeekens,1998). Dengan demikian
sangat penting mengetahui jalur dan mekanisme floem loading (Turgeon, 2010),
translokasi dan floem unloading (Guo-Hai and Da-Peng, 2000).
B. Permasalahan
Tanaman padi beras hitam mempunyai batang yang cukup tinggi sehingga mudah
rebah, yang menyebabkan terjadinya gangguan terhadap aktivitas fotosintesis karena
terjadinya naungan untuk tanaman yang berada paling bawah dan gangguan terhadap
5
translokasi fotosintat untuk pengisian biji, terutama setelah keluar malai, karena ada
patahan pada batang. Batang yang tinggi terutama pada varietas padi lokal yang
belum mengalami sentuhan pemuliaan tanaman kemungkinan disebabkan oleh
kandungan giberelin yang tinggi. Selain itu umur panen padi hitam lebih lama
dibandingkan
padi unggul yang memiliki batang lebih pendek. Mengurangi
kemungkinan rebah pada tanaman padi hitam dapat digunakan paklobutrazol yang
merupakan penghambat sintesis giberelin. Distribusi fotosintat pada tanaman padi
akan menentukan pengisian biji. Terdapat dua faktor yang menentukan produktivitas
tanaman padi, yaitu
kemampuan untuk menghasilkan fotosintat dan efisiensi
pengangkutan fotosintat serta distribusi fotosintat pada organ yang dipanen (Daie,
1985). Sitokinin telah diketahui memiliki peran penting dalam pengangkutan
fotosintat dan/atau pada proses yang terjadi pada lubuk. Sitokinin dapat
meningkatkan kekuatan lubuk yang merupakan gabungan dari ukuran lubuk dan
aktivitas lubuk dalam memperoleh assimilat (Roitsch and Ehneb, 2000), namun
pada tanaman padi hitam belum belum diketahui peran sitokinin dalam proses
pengisian biji. Ukuran lubuk dijabarkan dari banyaknya sel-sel yang terbentuk pada
lubuk (Mohapatra et al., 2009), sedangkan aktivitas lubuk adalah kemampuan lubuk
untuk menyerap hasil fotosintesis per luasan tertentu.
C. Tujuan Dan Manfaat Penelitian
a. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui:
1.
Peran paklobutrazol dan sitokinin terhadap laju fotosintesis dan luas daun,
pertumbuhan batang dan perkembangan biji serta ketahanan rebah pada
tanaman padi hitam (Oryza sativa L. ‘Cempo Ireng’).
6
2.
Pengaruh paklobutrazol dan sitokinin terhadap kandungan sukrosa, berat
kering 100 biji, persentase biji isi, dan kandungan pati, amilosa,
amilopektin serta sel endosperm pada biji padi hitam.
b. Manfaat dari penelitian ini adalah:
1. Merupakan informasi penting tentang peran paklobutrazol dalam
mengurangi rebah pada tanaman padi hitam sehingga dapat diaplikasikan
dilapangan untuk padi lokal lainnya, khususnya terhadap tanaman padi
hitam yang memiliki batang tinggi.
2. Aplikasi sitokinin pada padi hitam merupakan pengetahuan baru yang
belum pernah dilakukan sebelumnya dan dapat diterapkan untuk
meningkatkan hasil padi hitam bagi petani.
D. Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian yang dilakukan adalah penggunaan paklobutrazol untuk mengurangi
tinggi tanaman ataupun meminimalkan rebah pada tanaman padi hitam yang
memiliki batang tinggi. Selain itu aplikasi sitokinin yang disuntikkan melalui
batang, peran sitokinin baik disumber maupun dilubuk akan dieveluasi, sehingga,
diketahui peran sitokinin dalam proses translokasi fotosintat pada tanaman padi
hitam.