Pengaruh Cekaman Kekeringan Terhadap Ekspresi Gen Enzimatik Antioksidan Beberapa Varietas Kedelai (Glycine max. L)

Abstract

Cekaman kekeringan merupakan kondisi rendahnya ketersediaan air karena rendahnya curah hujan, rendahnya daya sanggah tanah, tingginya intensitas cahaya, suhu dan evapotranspirasi. Tanaman kedelai tergolong sensitif terhadap kondisi cekaman kekeringan. Kekeringan menghambat aktivitas metabolisme seperti fotosintesis karena penutupan stomata yang diinduksi hormon stres ABA. Penurunan aktivitas fotosintesis mengakibatkan ketidakseimbangan generasi dan pemanfaatan elektron. Kondisi ini menyebabkan pembentukan ROS (Reactive Oxygen Species) yang mampu merusak molekul hingga menyebabkan kematian sel. Tanaman merespon akumulasi ROS dengan mengaktifkan sistem enzimatik antioksidan antara lain CAT, APX, GPX dan GR. Tanaman kedelai toleran cekaman kekeringan memiliki aktivitas enzimatik antioksidan yang lebih tinggi dibandingkan tanaman kedelai rentan. Kondisi ini menunjukkan bahwa sistem enzimatik antioksidan dapat menggambarkan ketahanan tanaman kedelai terhadap cekaman kekeringan sehingga dapat dijadikan sebagai salah satu indikator penilaian varietas toleran. Analisis ekspresi gen enzimatik antioksidan merupakan pendekatan yang dapat dilakukan untuk mengetahui aktivitas enzim antioksidan. Analisis ekspresi gen dapat menggambarkan aktivitas enzim secara tidak langsung karena mRNA dapat menunjukkan jumlah enzim yang diproduksi. Penelitian lebih lanjut mengenai ekspresi gen enzimatik antioksidan pada varietas kedelai lokal masih terbatas sehingga penelitian ini penting dilakukan. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan faktor tunggal dengan 3 ulangan. Faktor tunggal cekaman kekeringan terdiri dari kontrol (100% dari kapasitas lapang), cekaman kekeringan fase vegetatif (50% dari kapasitas lapang) dan cekaman kekeringan fase generatif (50% dari kapasitas lapang). Adapun variabel yang diamati yaitu tinggi tanaman, volume akar, berat biji per tanaman, kandungan klorofil, kandungan H2O2, kandungan MDA serta ekspresi gen CAT, APX, GPX dan GR. Data agronomi dan fisiologis yang diperoleh dianalisis menggunakan uji ANOVA, kemudian jika berbeda nyata maka dianalisis dengan uji lanjut DMRT 5 %. Data molekuler ekspresi gen dianalisis secara kuantitatif deskriptif. Semua variabel pengamatan juga dianalisis hubungannya dengan uji korelasi pearson. Hasil penelitian menunjukkan faktor cekaman kekeringan memberikan pengaruh memberikan pengaruh 1) berbeda sangat nyata terhadap tinggi tanaman Argomulyo, Detap 1, Devon 2, Dena 2 dan Deja 2, serta berbeda nyata pada Grobogan, 2) berbeda sangat nyata terhadap volume akar Argomulyo, Demas 1 dan Detam 1, serta berbeda nyata pada Devon 2 dan Dena 2, 3) berbeda sangat nyata terhadap berat biji per tanaman Gepak Kuning, Derap 1, Detap 1 dan Devon 2, serta berbeda nyata pada Grobogan, Dega 1 dan Deja 1, 4) berbeda sangat nyata terhadap kandungan klorofil semua varietas kecuali Grobogan dan Devon 1, 5) berbeda sangat nyata terhadap kandungan H2O2 dan MDA semua varietas. Uji korelasi menunjukkan kandungan klorofil berkorelasi positif berat biji per tanaman yang dihasilkan, kandungan klorofil berkorelasi negatif terhadap kandungan H2O2, serta kandungan MDA berkorelasi positif dengan kandungan H2O2. Analisis ekspresi gen CAT, APX, GPX dan GR menunjukkan variasi ekspresi pada varietas Gepak Kuning, Grobogan, Dering 1, Derap 1, Devon 2 dan Deja 2. Hal ini menggambarkan bahwa setiap varietas memiliki sistem enzimatik antioksidan tersendiri yang khas dalam mengeliminasi ROS pada kondisi cekaman kekeringan. Uji korelasi pada karakter fisiologis dan molekuler menunjukkan kandungan H2O2 berkorelasi positif dengan ekspresi gen CAT, kandungan MDA berkorelasi positif dengan ekspresi gen GPX, ekspresi gen CAT berkorelasi sangat positif dengan ekspresi gen APX serta ekspresi gen GPX berkorelasi sangat positif dengan ekspresi gen GR.