KOMPOSISI DAN KEPADATAN DIATOM BENTIK

Bimafika, 2012, 4, 464 – 468
DISTRIBUSI NITRAT REDUKTASE DAN PENGARUH FAKTOR FISIOLOGIS
TERHADAP AKTIVITAS NITRAT REDUKTASE (ANR) PADA TANAMAN CABAI
(Capsicum annum L.)
Ritha Lusian Karuwal
Staf Pengajar Program Studi Pendidikan Biologi
FKIP Unpatti
Diterima 15-10-2012; Terbit 02-11-2012
ABSTRACT
Nitrate is the one of chemistry compound that founded in the world like in the plant or water. The high
content of nitrate in the plant is caused by accumulation of nitrate in plant system. Nitrate reductase is
one of kind of enzyme that very determines the accelerated of growing of plant. This enzyme can used
as a parametric to measure acceleration of plant growth. This research is purposes to analyze
physiologic factor influence, that is enzyme location (plant organ), plant ages, leaf site, and fertilizes
using NaNO3 substrate to Activity Nitrate Reductase (ANR). This research is done by uses
spectrophotometric method to measure ANR in a in vivo. This result is showing that chili plant have an
ANR value about 0,018 – 0.054 with different incubation time. Physiologic condition and environment
factor very influences to nitrate reductase activity. It is proved by the value of ANR on that condition.
Keywords : Nitrate Reductase Activity, physiology, chili plant.
PENDAHULUAN
Nitrat adalah salah satu senyawa kimiawi
yag ditemukan di alam seperti dalam tanaman
maupun air. Kandungan nitrat yang tinggi pada
tanaman disebabkan oleh akumulasi nitrat dalam
jaringan pertumbuhan tanaman (Euriani. M,
2008). Nitrat reduktase adalah salah satu jenis
enzim yang sangat menentukan lajunya
pertumbuhan
dan
perkembangan
suatu
tanaman. Enzim ini dapat dipakai sebagai suatu
parameter untuk mengukur laju pertumbuhan
tanaman, terutama pertumbuhan vegetatif akar,
batang dan daun. Nitrat Reduktase (NR)
merupakan enzim yang mengkatalis nitrat
menjadi nitrit dan bersifat inducible karena
aktivitasnya
dapat
ditingkatkan
dengan
penambahan substrat.
Tumbuhan memperoleh nitrogen dengan
cara menyerap nitrat atau ion amonia yang ada
dalam tanah, penyerapan kedua senyawa ion
tersebut digunakan untuk membentuk berbagai
senyawa nitrogen misalnya protein. Pada pH
rendah tanaman akan menyerap unsur N dalam
bentuk ion NO3. Ion NO3 ini kemudian diubah
*) Korespondensi: [email protected]
oleh enzim nitrat reduktase menjadi NH3 yaitu
prekusor dalam pembentukan asam amino yang
selanjutnya membentuk protein dan asam
nukleat serta protein (vitamin dan enzim) untuk
pembentukan inti sel dari pembelahan sel
sehingga
pertumbuhan
vegetatif
menjadi
sempurna.
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 (Euriani. M, 2008).
Pendekatan berdasarkan ANR sebagai kriteria
seleksi dapat dipertimbangkan, karena enzim
yang dikendalikan oleh gen yang secara
langsung terlibat dalam proses biosintesis
protein. NR merupakan enzim pertama yang
berperan dalam mereduksi nitrat menjadi
amonia. Aktivitas nitrat reduktse dapat ditentukan
dengan mengukur absorbansinya yaitu dengan
menggunakan
spektrofotometri.
Menurut
Salisbury (1995), aktivitas nitrat reduktase
dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain laju
464
Karuwal, R.L. / Bimafika, 2012, 4,464 – 468
sintesis dan perombakan enzim penghancur
protein (proteinase), penghambat dan penggiat
dalam sel, induksi enzim, cahaya, pH,
temperatur, dan umur tanaman.
Terdapat banyak jenis tanaman baik
tanaman setahun (annual), dua tahunan (bineal),
dan sepanjang tahun (perenial) memiliki aktivitas
nitrat reduktase yang berbeda-beda. Cabai
(Capsicum annum L.) adalah salah satu jenis
tanaman pangan setahun yang yang bersifat
komersial dan sangat digemari oleh masyarakat
karena rasanya yang pedas akibat kandungan
capsisin didalamnya. Struktur morfologis dan
pengaruh faktor fisiologis sangat menentukan
aktivitas nitrat reduktase (ANR) pada spesies
tumbuhan tersebut. Penelitian ini bertujuan
menganalisis pengaruh faktor fisiologis yaitu
lokasi enzim (organ tanaman), umur tanaman,
letak daun dan pemupukan dengan substratnya
(NaNO3) terhadap aktivitas nitrat reduktase
(ANR).
Tanaman
Cabai
(naphtylediamine), 1% SA (sulfanilamide) dalam
3N HCl dan akuades.
Cara
kerja
adalah
pembersihan,
penimbangan sebanyak 0,5g dan pengirisan
sampel daun. Selanjutnya inkubasi dalam buffer
dan substrat enzim. Setelah selesai inkubasi,
aliquot hasil rendaman dimasukkan dalam
tabung reaksi yang telah berisi larutan NED dan
SA kemudian akuades ditambahkan setelah 10
menit dan divortex sehingga larutan homogen.
Nilai absorbansi dari campuran tersebut dicatat
pada spektrofotometer panjang gelombang
540nm (warna merah muda menunjukkan
adanya aktivitas enzim nitrat reduktase). Perlu
juga dibuat larutan standar.
HASIL DAN PEMBAHASAN
a.
Pengukuran ANR secara in vivo
Berdasarkan
pengukuran
spektrofotometri, nilai absorbansi pada larutan
standar dengan berbagai konsentrasi bervariasi
antara 0-1,477 dan dapat dilihat pada Tabel 1:
Tabel 1. Nilai absorbansi larutan standar
Kandungan NO2 (nmol)
0
4
8
12
16
20
24
0
0.201 0.415 0.64 0.784 1.055 1.259
METODE PENELITIAN
28
1.477
1.6
y = 0.0527x - 0.0083
1.4
R 2 = 0.9983
A bs orbans i
1.2
Penelitian ini dilakukan pada April 2011
di Laboratorium Biokimia Fakultas Biologi UGM.
Adapun alat yang digunakan adalah pisau, silet,
alas untuk membuat irisan, timbangan semi
analitik, tabung gelap (film), tabung reaksi,
mikropipet,
pipet
ukur
(5ml),
vortex,
spektrofotometer. Sedangkan bahan yang
digunakan adalah daun tanaman cabai pada
berbagai kondisi fisiologis yaitu organ tanaman
meliputi akar, batang, daun, buah kemudian
umur tanaman meliputi tanaman sebelum
berbunga, saat berbunga, saat berbuah.
Sedangkan untuk letaknya pada pucuk, dekat
pucuk, pangkal, dekat pangkal. Kemudian
terhadap faktor lingkungan digunakan tanaman
cabai yang tidak diberi pupuk dan tanaman cabai
yang diberi pupuk 0M, 0,1M, 0,2M. Untuk
khemikalia digunakan 5M NaNO3, 0,6M NaNO2,
0,1 M buffer fosfat pH 7,5, 0,02% NED
1
0.8
S eries 1
0.6
Linear
(S eries 1)
0.4
0.2
0
-0.2 0
5
10
15
20
25
30
K onsentrasi
Gambar 1. Kurva absorbansi larutan standar
Kurva stándar larutan pada berbagai konsentrasi
dengan persamaan regresi y = 0,0527x-0,0083
dapat dilihat pada Gambar 1. Sedangkan nilai
absorbansi larutan sampel dari tanaman cabai
dengan waktu inkubasi dari 10 menit sampai 60
menit juga bervariasi. Pada waktu inkubasi 10,
20 dan 30 menit, nilai absorbansi berkisar antara
0,018-0,021 seangkan pada inkubasi 60 menit
yaitu 0,054. Nilai absorbansi larutan sampel
dapat dilihat pada Tabel 2.
465
Karuwal, R.L. / Bimafika, 2012, 4,464 – 468
Tabel 2. Nilai absorbansi larutan sampel pada tanaman cabai
LAMA INKUBASI (MENIT)
SAMPEL
Cabai
10
20
30
40
50
60
0.018
0.020
0.021
#DIV/0!
#DIV/0!
0.054
Nilai absorbansi larutan standar
sama dengan Tabel 1 sedangkan untuk larutan
sampel dari berbagai kondisi fisiologis tanaman
cabai dan faktor lingkungan dengan 5 kali
replikasi dapat dilihat pada Tabel 3:
Organ
Letak
Tabel 3. Nilai Absorbansi Tanaman Cabai
pada berbagai kondisi fisiologis
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
4
4
4
4
4
0rgan
0.018
0.01
0.035
0.026
0.012
0.018
0.023
0.028
0.038
0.013
0.016
0.144
0.226
0.037
0.077
0.006
0.006
0.012
0.01
0.011
Y (absorbansi)
Posisi
Pupuk
0.096
0.02
0.093
0.017
0.067
0.01
0.091
0.024
0.106
0.013
0.064
0.006
0.06
0
0.109
0.001
0.057
0
0.057
0.001
0.193
0.012
0.216
0.011
0.247
0.009
0.135
0
0.127
0.01
0.064
0
0.238
0.006
0.119
0.012
0.044
0.002
0.111
0.032
Umur
0.034
0.003
0.009
0.004
0.011
0.046
0.022
0.036
0.044
0.043
0.076
0.029
0.068
0.03
0.028
Pupuk
Umur
Akar
54.23
19.91
Batang
61.54
18.5
Daun
207.69
164.77
Buah
32.69
5.44
Di Pucuk
189.61
27.69
Dkt Pucuk
148.85
42.93
Dkt Pangkal
368.46
99.57
Di Pangkal
236.92
145.2
0M
47.69
10.67
0.1M
18.46
4.83
0.2M
31.54
9.24
0,4M
35.38
24.84
Blm berbunga
38.85
24.3
Berbunga
88.85
18.86
Berbuah
104.23
45.64
300
ANR
Replikasi
ANR(nmol.g FW-1.
menit-1)
Kondisi Fisiologis
b. Distribusi nitrat reduktase dan pengaruh
faktor fisiologis tanaman terhadap ANR
200
100
S eries 1
0
Akar B atang Daun B uah
Org a n
Gambar 2. Grafik ANR pada organ tanaman
cabai yang berbeda
400
350
Nilai ANR tanaman cabai pada berbagai
kondisi fisiologis dengan waktu inkubasi 60 menit
dapat dilihat pada Tabel 4. Sedangkan
Perbandingan nilai ANR tanaman cabai yang
dipengaruhi oleh berbagai kondisi fisiologis dan
faktor lingkungan dapat dilihat pada Gambar 2.
ANR
300
250
200
150
S eries 1
100
50
l
l
ka
ka
a
ng
g
P
di
D
kt
P
an
uc
P
kt
D
D
iP
uc
u
uk
k
0
Gambar 3. Grafik ANR pada letak daun yang
berbeda
Tabel 4. Nilai ANR pada berbagai kondisi
fisiologis
466
Karuwal, R.L. / Bimafika, 2012, 4,464 – 468
120
100
ANR
80
60
S eries 1
40
20
0
B lm
berbunga
B erbunga
B erbuah
A NR
Gambar 4. Grafik ANR pada umur tanaman
cabai yang berbeda
60
50
40
30
20
10
0
S eries 1
S eries 2
1
2
3
4
Gambar 5. Grafik ANR pada pemupukan
yang berbeda
Dari hasil yang diperoleh, maka dapat
dijelaskan bahwa kurva absorbansi larutan
stándar pada Gambar 2 menunjukkan bahwa
semakin tinggi konsentrasi larutan stándar NO 2,
semakin tinggi pula nilai absorbansinya. Hal ini
ditentukan oleh prinsip kerja dari alat
spektrofotometer
yang
mengikuti
hukum
Lambert-Beer yaitu bahwa fraksi sinar yang
diabsorpsi bergantung pada intensitas dan
besarnya absorbsi berbanding lurus dengan
jumlah mol yang mengabsorbsi sinar. Ini berarti
bahwa absorbansi suatu larutan sangat
dipengaruhi oleh konsentrasi dan banyaknya
sinar yang melewati kuvet. Dibandingkan dengan
kurva stándar, absorbansi larutan sampel juga
menunjukkan hal yang sama.
Dengan menggunakan konsentrasi NO2,
sampel yang dipakai dan waktu inkubasi, maka
unit aktivitas nitrat reduktase dapat ditentukan.
Pada prinsipnya semua spesies tumbuhan
memerlukan
nitrogen
untuk
aktivitas
pertumbuhan dan perkembangan. Hal ini
disebabkan oleh fungsi penting dari nitrogen
sebagai unsur pembentuk asam amino dan asam
nukleat. Kemungkinan mekanisme penyerapan
dan aktivitas nitrat reduktase yang mereduksi
nitrat menjadi nitrit berbeda-beda pada tanaman.
Cabai adalah kelompok tumbuhan dikotil dengan
struktur morfologi dan habitat yang berbeda
menyebabkan aktivitas nitrat reduktase juga
berbeda.
Cabai
memiliki
sistem
perakaran
tunggang, batang yang berkayu, daun yang
menghadap ke cahaya matahari. Menurut
Lakitan (2008), sistem perakaran sebagai organ
penyerap sangat mempengaruhi mekanisme
penyerapan dan sistem ini dikendalikan oleh sifat
genetis dan faktor kondisi kimia dan fisik tanah
atau media tumbuh tanaman. Struktur batang
juga mempengaruhi sistem pengangkutan
sedangkan letak daun sangat berhubungan
dengan penangkapan cahaya yang juga
meningkatkan laju aktivitas nitrat reduktase.
Distribusi nitrat reduktase tersebar pada
tanaman cabai dengan kondisi fisiologis baik
pada bagian, letak dan umur tanaman serta
faktor lingkungan antara lain pemupukan dengan
variasi konsentrasi. Keberadaan nitrat reduktase
sangat dipengaruhi oleh faktor fisiologis maupun
faktor lingkungan. Kandungan nitrat yang tinggi
disebabkan akumulasi nitrat pada berbagai
kondisi tanaman.
Bagian tanaman cabai yang memiliki
nilai ANR yang besar adalah pada bagian daun
diikuti akar, batang dan buah. Nilai ANR sangat
ditentukan oleh akumulasi nitrat dalam organ
pertumbuhan tanaman. Akar, batang dan daun
adalah organ vegetatif yang menentukan
pertumbuhan tanaman sebaliknya buah adalah
organ generatif yang menentukan reproduksi
tanaman. Akar adalah organ penyerap yang
berhubungan dengan tanah sebaliknya daun
adalah organ penangkap yang berhubungan
dengan udara sedangkan batang adalah organ
penghubung antara akar dan daun. Nitrat tidak
dapat diserap langsung dari atmosfer tetapi
melalui tanah. Kemungkinan nitrat yang diserap
oleh akar diangkut ke daun menyebabkan
akumulasi di daun dan nilai ANR lebih tinggi di
daun dibandingkan dengan bagian tanaman
yang lain. Akar beberapa spesies tanaman dapat
mensintesis nitrat sedangkan spesies tanaman
lainnya bergantung pada tajuk (Salisbury, 1995).
Menurut hasil penelitian, ANR berkolerasi
467
Karuwal, R.L. / Bimafika, 2012, 4,464 – 468
dengan panjang akar dan pertumbuhan batang
karena terakumulasi di ujung akar dan ujung
batang
mengakibatkan
meningkatnya
metabolisme dan pembelahan sel meristematik.
Kemungkinan yang lain adalah bahwa daun yang
diambil untuk diukur nilai ANR adalah daun yang
kedua dan ketiga.
Letak tanaman cabai yang memiliki nilai
ANR yang besar adalah daun di dekat pangkal
diikuti pangkal, pucuk dan dekat pucuk. Hal ini
kemungkinan
dipengaruhi
oleh
jarak
pengangkutan nitrat yang terdekat dengan
daerah penyerapan. Sedangkan untuk umur
tanaman, daun tanaman cabai saat berbuah
yang
memiliki
nilai
ANR
yang
besar
dibandingkan dengan saat berbunga dan
sebelum berbunga. Hal ini diduga dipengaruhi
oleh permintaan nitrat yang meningkat di dalam
biji dalam buah untuk pertumbuhan berikutnya.
Pada perlakuan pemupukan, nilai ANR
yang besar dimiliki oleh tanaman cabai yang
tidak diberi pupuk. Pemupukan adalah salah
satu cara yang digunakan dalam program
pemuliaan tanaman untuk mendapatkan varietas
tanaman dengan sifat-sifat yang unggul tapi juga
memberikan efek yang kurang menguntungkan.
Pemberian
pupuk
nitrat
menyebabkan
penurunan penambatan nitrogen (Salisburry,
1995). Menurut Eurani.M (2008), cabai adalah
tanaman yang memiliki bau pedas yang
menyengat. Pemberian N bukan dalam bentuk
pupuk NPK tetapi dalam bentuk ZA karena ion
SO4 yang mengandung Sulfur akan membentuk
senyawa-senyawa sekunder yang menyebabkan
cabai terasa pedas. Di sisi lain, pemberian
pupuk N dalam bentuk ZA yang terlalu sering
akan menyebabkan turunnya pH karena ion SO4
+
dalam tanah bereaksi dengan H membentuk
H2SO4 sehingga meracuni tanaman. Hal ini
menyebabkan
pemberian
pupuk
harus
memperhatikan dosis atau konsentrasi yang
telah ditentukan.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil dan pembahasan
dapat disimpulkan bahwa aktivitas nitrat
reduktase tanaman cabai memiliki nilai aktivitas
nitrat reduktase dengan waktu inkubasi yang
berbeda. Kondisi fisiologis dan faktor lingkungan
sangat mempengaruhi aktivitas nitrat reduktase
suatu spesies tanaman yang dibuktikan dengan
besar kecilnya nilai ANR pada kondisi tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
Campbell, A. N., Reece,B.J., Mitchel, G. L.,
2003. Biology. Jakarta: Erlangga.
Eurani. M. dkk. 2008. Korelasi ANR dan
Pertumbuhan
beberapa
Genotipe
Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas
Linn) yang diperlakukan dengan ZPT 2,4D.
Jurnal Akta Agrosia Vol. 11 (1): 80-86
Lakitan.
B.
2008.
Dasar-Dasar
Fisilogi
Tumbuhan.
Jakarta:
Raja
Grafindo
Persada:
Lea. J. P. & Gaudry. F. J. 2001. Plant Nitrogen.
Salisbury. F. B & Ross. W. C. 1995. Fisiologi
Tumbuhan. Bandung: ITB
Srivastava. H. S. & Singh. P.R. 1997. Nitrogen
Nutrition and Plant Growth. USA:
Science Publishers.
468