HUBUNGAN KANDUNGAN PROLIN DENGAN KONDISI CEKAMAN KEKERINGAN

HUBUNGAN KANDUNGAN PROLIN DENGAN KONDISI CEKAMAN KEKERINGAN  

I. PENDAHULUAN

Respon tanaman dalam menghadapi kondisi cekaman kekeringan dapat terjadi pada tingkat morphologi, fisiologi dan biokimia (Tardieu, 1996). Salah satu mekanisme tanaman untuk bertahan terhadap terjadinya cekaman kekeringan dilakukan dengan cara mengatur potensial osmotik sel, terutama jika cekaman kekeringan yang terjadi meningkat secara gradual dari cekaman ringan menjadi berat (Levitt 1980; Blum 1996).

Potensial osmotik sel dapat diatur dengan meningkatkan konsentrasi prolin. Senyawa prolin berfungsi untuk pengaturan derajat osmotik sel (osmotic adjustment). Akumulasi prolin dapat menurunkan potensial osmotik sehingga menurunkan potensial air dalam sel tanpa membatasi fungsi enzim dan menjaga turgor sel (Hamim 1995).  

Akumulasi prolin sebagai respon terhadap cekaman osmotik telah umum diketahui (Konstantinova et al., 2002). Telah banyak peneliti yang menemukan bahwa  tanaman  yang  terkena  cekaman  kekeringan  akan  mengakumulasi  asam amino prolin dalam jumlah tertentu dan bervariasi tergantung pada jenis tanaman, umur, dan varietas tanaman yang digunakan (Hamim 2004). Pendekatan tersebut telah digunakan oleh peneliti untuk mengidentifikasi toleransi terhadap cekaman kekeringan pada tanaman gandum (Dencic et al., 2000), jagung (Kitbanmroong & Chatachume, 1993), kacang tanah (Fernandez, 1993), dan kedelai (Sunaryo, 2002).

        

II. HUBUNGAN KANDUNGAN PROLIN DENGAN KONDISI        CEKAMAN KEKERINGAN

            Kandungan prolin meningkat sejalan dengan meningkatnya cekaman kekeringan (Yang & Kao 1999; Girousse et al., 1996). Terdapat indikasi korelasi positif antara akumulasi prolin dengan adaptasi tanaman terhadap cekaman kekeringan dan salinitas (Delauney & Verma, 1993) Senyawa prolin dapat menurunkan potensial osmotik sel tanpa menghambat fungsi enzim dan tidak mengurangi turgor sel, serta berperanan penting dalam menjaga turgor sel dan pertumbuhan akar pada kondisi potensial air yang rendah (Ober dan Sharp 1994; Mullet dan Whilsitt 1996). Sudarsono et al., (2006) melaporkan  bahwa kacang tanah yang ditanam dalam kondisi cekaman kekeringan meningkatkan senyawa prolinanya sebagai respon terhadap cekaman. Delauney & Verma (1993) menyatakan bahwa senyawa osmoprotektan prolin, glisin betain dan osmotikum lainnya dapat digunakan sebagai pembeda tingkat toleransi tanaman terhadap cekaman kekeringan. Tanaman yang mempunyai tingkat peningkatan osmotikum yang lebih tinggi diduga lebih toleran dibandingkan dengan tanaman yang tingkat peningkatan osmotikumnya lebih rendah.

            Hasil penelitian Mapegau (2006) menunjukkan bahwa Kandungan prolin bebas pada tanaman kedelai kultivar Willis dan Tidar meningkat dengan meningkatnya tingkat cekaman air (kadar air tanah tersedia rendah). Pada kultivar Willis kandungan prolin bebas mulai meningkat pada tingkat cekaman air 60% KATT. Demikian juga dengan kultivar Tidar, bahkan sampai pada tingkat cekaman air yang paling ekstrim (40% KATT) kandungan prolinnya nyata lebih tinggi dari kandungan prolin kultivar Willis (Tabel 1). Menurut Yoshiba et al., (1997) prolin dijumpai terakumulasi lebih banyak pada tanaman yang lebih toleran terhadap cekaman kekeringan dibandingkan dengan pada tanaman yang peka.

Tabel 1. Pengaruh cekaman air terhadap kandungan prolin bebas tanaman kedelai kultivar Willis dan Tidar (Mapegau, 2006).

Tingkat Cekaman Air (% KATT)	Kultivar
	Willis	Tidar
	........................ % ........................
100	0,80 a	0,85 a
	(a)	(a)
80	1,06 a	1,27 a
	(a)	(a)
60	1,70 b	2,09 a
	(a)	(b)
40	2,03 c	3,54 b
	(a)	(b)

Keterangan : Angka-angka yang diikuti oleh huruf yang sama tanpa kurung arah vertikal dan huruf sama dalam kurung arah horizontal tidak berbeda nyata pada taraf 5% DMRT.

Meningkatnya kandungan prolin bebas pada tingkat cekaman air tinggi         (% KATT rendah) disebabkan oleh meningkatnya akumulasi prolin bebas pada daun sebagai sumber energi pada proses oksidasi tanaman jika karbohidratnya rendah. Fungsi prolin bebas adalah sebagai penyimpan karbon dan nitrogen selama cekaman air, karena pada saat itu sintesis karbohidrat terhambat (Hanson et al., 1977). Laju sintesis prolin yang terjadi melalui lintasan glutamat bisa meningkat sepuluh kali lipat pada kultur sel tomat yang adaptif terhadap cekaman kekeringan (Rhodes et al., 1986). Selanjutnya Aspinal dan Paleg (1981) mengemukakan bahwa akumulasi prolin diduga berhubungan dengan kemampuan prolin bertindak sebagai osmoregulator, sebagai agen pelindung bagi enzim-enzim membran.

            Hasil penelitian Mathius et al., (2004). terhadap kadar prolin tanaman kelapa sawit di dua lokasi yang berbeda, yaitu perkebunan Kandista (Riau) dan perkebunan Batu Mulia (Kalimantan Selatan), yang dilakukan Pengamatan sebanyak empat kali dengan selang pengamatan tiga bulan, pengamatan pertama mewakili awal musim hujan, pengamatan kedua musim hujan, pengamatan ketiga mewakili awal musim kering, dan pengamatan keempat pada musim kering. Menunjukkan bahwa terjadi interaksi antara lokasi dengan waktu pengamatan terhadap kadar prolin (Tabel 2). Kadar prolin berbeda nyata antar lokasi pada masing-masing waktu pengamatan, kecuali pada pengamatan kedua. Kadar prolin tertinggi diperoleh dari pengamatan pertama di lokasi perkebunan Kandista dan berturut-turut lebih rendah secara nyata pada pengamatan kedua, ketiga dan keempat, di lokasi perkebunan Batu Mulia kadar prolin tertinggi pada waktu pengamatan ke dua naik secara nyata dari waktu pengamatan pertama dan turun kembali pada waktu pengamatan ketiga dan keempat.   

Tabel 2.  Pengaruh interaksi lokasi dan waktu pengamatan terhadap kadar prolin tanaman kelapa sawit (Mathius et al., 2004).

Waktu Pengamatan	Lokasi
	Kandista	Batu Mulia
	.................... µmol g-1 ....................
1	3,06 Db	1,85 Aa
2	2,62 Ca	2,47 Ca
3	2,20 Bb	1,94 Ba
4	2,00 Ab	1,61 Aa

Keterangan : Angka yang diikuti huruf besar yang sama tidak berbeda nyata berdasar uji Scott Knott pada P < 0,05. Huruf besar untuk perbandingan arah vertikal, sedang huruf kecil untuk perbandingan arah horisontal.

           

            Tampak bahwa kadar prolin berbanding terbalik dengan jumlah curah hujan selama pengamatan berlangsung. Semakin tinggi curah hujan, semakin rendah kadar prolin dan sebaliknya. Selama penelitian curah hujan di perkebunan Batu Mulia dan di perkebunan Kandista yang sama-sama relatif rendah ialah hanya pada bulan Agustus yaitu sebesar 68,0 mm di Batu Mulia dan sebesar 125,5 mm di perkebunan Kandista. Sebagai penciri biokimia atau metabolit osmotik tampak prolin cukup sensitif, karena dalam kondisi cekaman air telah mampu menunjukkan peningkatan walau tidak terlampau tinggi (Mathius et al., 2004). Sebagaimana dikemukakan Girousse  et al., (1996) serta Yang & Kao (1999) peningkatan kadar prolin pada saat awal terjadinya cekaman air relatif lambat dan meningkat cepat setelah tanaman mengalami cekaman lebih lanjut.

        

III.  KESIMPULAN

            Kandungan prolin meningkat sejalan dengan meningkatnya cekaman kekeringan. Terdapat hubungan positif antara akumulasi prolin dengan adaptasi tanaman terhadap cekaman kekeringan dan salinitas. Senyawa osmoprotektan prolin, glisin betain dan osmotikum lainnya dapat digunakan sebagai pembeda tingkat toleransi tanaman terhadap cekaman kekeringan. Tanaman yang mempunyai tingkat peningkatan osmotikum yang lebih tinggi diduga lebih toleran dibandingkan dengan tanaman yang tingkat peningkatan osmotikumnya lebih rendah.    

            Kandungan prolin pada tanaman kedelai kultivar Willis dan Tidar meningkat dengan meningkatnya tingkat cekaman air (kadar air tanah tersedia rendah). Pada kultivar Willis kandungan prolin bebas mulai meningkat pada tingkat cekaman air 60% KATT. Demikian juga dengan kultivar Tidar, bahkan sampai pada tingkat cekaman air yang paling ekstrim (40% KATT) kandungan prolinnya nyata lebih tinggi dari kandungan prolin kultivar Willis.

            Kadar prolin berbanding terbalik dengan jumlah curah hujan. Semakin tinggi curah hujan, semakin rendah kadar prolin dan sebaliknya. Selama penelitian curah hujan di perkebunan Batu Mulia dan di perkebunan Kandista yang sama-sama relatif rendah ialah hanya pada bulan Agustus yaitu sebesar 68,0 mm di Batu Mulia dan sebesar 125,5 mm di perkebunan Kandista. Sebagai penciri biokimia atau metabolit osmotik tampak prolin cukup sensitif, karena dalam kondisi cekaman air telah mampu menunjukkan peningkatan walau tidak terlampau tinggi.

         

DAFTAR PUSTAKA

Mapegau. 2006. Pengaruh Cekaman Air terhadap Pertumbuhan dan Hasil Tanaman Kedelai (Glycine max L. Merr). Program Studi Agronomi, Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Jambi, Jambi.

Mathius, N. T., Liwang, T., Danuwikarsa, M. I., Suryatmana, G., Djajasukanta, H., Saodah, D. dan Astika, I. G. P. W. 2004. Respons Biokimia Beberapa Progeni Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq.) Terhadap Cekaman Kekeringan  Pada Kondisi Lapang. Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia, Bogor. http://www.ipard.com/infopstk/ publikasi/e-jurnal/biotek/mp72-02-01.pdf. [Diakses 19 juni 2012].

Riduan, A., Aswidinnoor, H., Koswara, J. dan Sudarsono. 2005. Toleransi Sejumlah Kultivar Kacang Tanah terhadap Cekaman Kekeringan. Departemen Budi Daya Pertanian, Faperta, Institut Pertanian Bogor, Kampus Darmaga, Bogor. http://journal.ipb.ac.id/index.php/hayati/article/download/168/35. [Diakses 19 juni 2012].