Seminar Nasional Sains dan Teknologi (Senastek) IV, Bali, Indonesia 2017

1

Salinity Stress in Bali Local Rice ‘Merah Cendana’

Made Pharmawati1, I Made Anom Sutrisna Wijaya2

1Biology Department, Faculty of Mathematic and Natural Sciences, Udayana University, Kampus BukitJimbaran, Bali

2Faculty of Agricultural Technology, Udayana University, Kampus Bukit Jimbaran, BaliTelephone, fax and e-mail address: +62361703137, made_pharmawati@unud.c.i

Abstract

Bali local rice is important plant germ plasm that is useful for rice breeding. One cultivar oflocal rice in Bali is ‘Merah Cendana’. This cultivar needs to be tested for the ability to adaptto abiotic stress. Salinity is an important stress abiotic stress, which can significantly reducerice production. Seeds of rice ‘Merah Cendana’ were collected from local farmer in TabananRegency, Bali. One week seedlings of rice ‘Merah Cendana’ were transferred to hidroponicsystem supplemented with ¼ MS. After 2 weeks in hydroponic system, different levels ofsalinity were introduced. The concentration of NaCl used were 4dS m-1 (2g/L), 6dS m-1

(3.38g/L) dan 12 dSm-1 (6.75g/L). Observation was done for growth characteristics, level ofoxidative stress chlorophyll content and gene expression. Results showed that plant height,shoot weight and chlorophyll content decreased under salinity. MDA levels increased at saltstress conditions. Expression of n CuZnSOD and MnSOD increased under salinity stress.

Keywords: Rice, salinity, growth, gene expression

Stress Salinitas Pada Padi Lokal Bali ‘Merah Cendana’

MADE PHARMAWATII MADE ANOM SUTRISNA WIJAYA

Salinitas merupakan salah satu faktor abioticyang mempengaruhi produktivitas padi. Padakonsentrasi garam tinggi, terjadiketidaksetimbangan ion yang menyebabkankerusakan membran

Padi merupakan tanaman serealiapenting di dunia. Padi adalahsumber pangan utama di banyakNegara di duni

Salinitas menyebabkan perubahan fisiologi dan biokimiaseperti penurunan fotosintesis dan pemrograman kembaliekspresi gen. Terjadi penurunan hasil padi sampai 50%karena stress garam

Latar Belakang

Tanaman menginisiasi berbagai perubahan morpho-physiological untuk adaptasiterhadap stress conditions. Misalnya perubahan panjang tunas dan akar, berattunas dan akar dan kandungan klorofil

Beberapa gan berespon terhadap salinitas seperti gen-gen antioksidan. P\Tanamanmengembangkan mekanisme untuk melawan oxidative stress.

Salinitas menginduksi produksi reactive oxygen species (ROS) yang enyebabkankeusakan oksidatif. Beberapa enzim antioxidant antara lain superoxide dismutase(SOD) catalase (CAT) dan glutathione reductase (GR)

Penelitian ini bertujuan menganalisis respon pertumbuhan, fisiologi dan molekulerpadi bali “Merah Cendana’ terhadap stress salinitas pada fase bibit.

Biji dikecambahkan dalam rockwool, setelah satu minggu kecambah ditransfer kesistem hidroponik

Nutrisi mengandung ¼ x MS. Kecambah ditumbuhkan dalam hidroponik selama 1minggu.Kecambah berumur 2 minggu diberi perlakuan dengan NaCl pada 4dS, 6dS12dS. Perlakuan diulang 3 kali

Setelah 1 minggu dalam perlakuan, tanaman dipanenPanjang tunas, berat kecambah dan kandungan klorofildiukur

MATERIALS AND METHOD

RNA diekstrak menggunakan RNeasy plant mini kit(Qiagen)

cDNA disintesis dengan goSript reverse transcriptasesystem (Promega)

Semi-quantitative PCR dilakukan untuk menganalisisekapresi gen Cu/ZnSOD, mnSOD (superoxidedismutase), Gr (glutation reductase) and CAT (catalase)

Produk PCR diamati dengan agarose gelelectrophoresis

MATERIALS AND METHOD

Pengaruh salinitasterhadap berat tunas

Control 4dS 6dS 10dS 12dS

Salinitas menyebabkan leaf yellowing

NaClmengakibatkan menurunnya pertumbuhan

Pengaruh salinitas terhadap tinggitanaman, berat tunas

Merah Cendana NaCl Klorofil(mg/g)

0dS 21.62

4dS 10.83

6dS 9.72

12dS 5.21

Pengaruh salinitas terhadaptingkat stress oksidatif

Pengaruh salinitas terhadapkandungan klorofil

Merah Cendana NaCl MDA(ng/g)

0dS 25.88

4dS 48.76

6dS 48.91

12dS 52.65

Peningkatan produksi ROS ditandaidengan akumulasi malondialdehyde(MDA),

Salinitas secara signifikan menurunkan tinggi, berat basah tunas dan kansunganklorofil

Konsentrasi ion sodium yang tinggi, toxic kepada metabolism sel danmenghambat pembelahan sel. Juga mengakibatkan membrane disorganizationyang mengakibatkan penghambatan pertumbuhan.

Kandungan klorofil yang rendah mengakibatkan rendahnya efficiencyphotosynthesis. Photosynthesis tergantung pada kandungan klorofil

Salinitas mengubah aktivitas banyak enzim dan mengakibatkan ion imbalanceTanaman mengalami stress yang mengakibatkan premature senescence

Secondary stress seperti oxidative damage juga terjadi

RESULTS AND DISCUSSION

Expressi cu-znSOD, mnSOD, cat2 and Gr3

CuZnSOD1

C 4dS 6dS 12dS C 4dS 6dS 12dS

cat2 Gr3

C 4dS 6dS 12dS

MnSOD

C 4dS 6dS 12dS

Ekspresi gen antioksidan meningkat di bawah salt stress

The increased of expression under salt stress was also reported in other rice cultivarsuch as Cempo Ireng

RESULTS AND DISCUSSION

Expresi cu-znSOD, mnSOD, cat2 and Gr3 – kuantifikasi menggunakan ImageJ software

CuZnSOD1

C 4dS 6dS 12dS C 4dS 6dS 12dS

cat2 Gr3

C 4dS 6dS 12dS

MnSOD

C 4dS 6dS 12dS

Salt stress menghambat pertumbuhan padi “Merah Cendana’

Salinity menurunkan kandungan klorofil

Ekspresi antioxidant genes berubah di bawah pengaruh salt stress

Peningkatan ekspresi CuZnSOD1, MnSOD and Catalase

KESIMPULAN

Thank you