Risa1ah Seminar Ilmiah Penelitian dan Pengembangan Aplikasi lsotop dan Radias~ 2004

PENINGKATAN CO2 INTERNAL TANAMAN KAPAS DENGANPEMBERIAN METANOL GUNA MENAIKKAN PRODUKSI

ABSTRAK

PENINGKATAN CO2 INTERNAL TANAMAN KAPAS DENGAN PEMBERIANMETANOL GUNA MENAIKKAN PRODUKSI. Telah dilaksanakan percobaan lapangan untukmeningkatkan CO2 internal dan aktifitas Rubisco dengan menggunakan 14C clan faktor apa sajayang mempengaruhi peningkatan ini. Bahan tanaman yang digunakan adalah tanaman kapasyang diamati konsentrasi CO2 internal clan aktifitas Rubisco pacta 35, 50, 65, 80 hari setelahtanaman (HST). Perlakuan yang diterapkan adalah pemberian metanol dengan konsentrasi 0%,10%, 20% clan 30% pacta ketersediaan air 25-50% air tersedia (AT), 50-75% AT clan 75-100% AT.Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa pemberian metanol 20% pacta tingkat AT 75-100%meningkatkan konsentrasi CO2 internal dari 266,60 ppm menjadi 295,10 ppm (meningkat 11 %)sehingga meningkatkan aktifitas Rubisco dari 3,81 menjadi 14,28 (~mol. CO2 menifl ~mol.Rubisco'I!. Peningkatan ini mendorong laju fotosintesis sehingga produksi kapas yang dihasilkanmeningkat. Peningkatan jumlah karbon terdeteksi dengan baik menggunakan 14C

ABSTRACT

INCREASE OF INTERNAL CO2 OF COTTON PLANTS BY METHANOLAPPLICATION TO INCREASE YIELD. A field experiment has been conducted to increaseinternal CO2 and Rubisco activity detected by 14 C and to determinate which factors influence

this activities. Plant material used was cotton plants which internal CO2 concentrations andRubisco activity was observed at 35, 50, 65, 80 days after planting [DAP). Treatments appliedwere methanol with concentrations of 0%, 10%,20% and 30% at available water [AW) at 25-50%AW, 50-75% AW, 75-100% AW. Results obtained showed that application of methanol atconcentration of 20% at 75-100% AW, increase internal CO2 from 266,60 ppm to 295,10 ppm111% increase) and this will also increase Rubisco activity from 3,81 to 14,28 [llmol. CO2 menir!lImol. Rubisco.1 !. This increase is expected to push photosynthesis rate and result in increasecotton yield. The use of 14C was satisfactorily detected the amount of carbon.

PENDAHULUAN

Produksi tanaman C3 seperti kapas didaerah tropis relatif rendah dibanding tanamanC4 karena beberapa faktor pembatas seperti:radiasi clan suhu tinggi sehingga laju fotorespirasiberlangsung lebih cepat (1,2); kompetisi CO2 clanO2 dalam memanfaatkan RuDP (3); Rubisco aktifkurang mendukung (4;5!; kadar CO2 internalberubah-ubah clan ketersediaan air terbatas (6,7).Salah satu kendala utama dalam reduksi CO2 kekarbohidrat pada tahap akhir fotosintesis adalahkadar CO2 internal yang berperan sebagaipengaktif Rubisco. Hal ini disebabkan karenaRubisco memiliki daya afinitas rendah (3,6 ~mol.menir1.mg-1 protein! terhadap CO2 (8), makatanaman khususnya yang tergolong C3membutuhkan jumlah Rubisco lebih banyak.Aktivitas Rubisco juga san~at dipen~aruhi oleh

ketersediaan air (9), kadar Nitrogen clauD (10),Mg, pH clan kadar RuDP (5). Karena peranRubisco yang sangat penting sehingga dilakukanstudi untuk memperoleh informasi mengenaiperilaku Rubisco clan perannya terhadap aspek-aspek fisiologi lainnya.

Metanol yang disemprotkan ke clauD akanmeresap ke dalam clauD clan terurai menjadi gasCO2, Gas CO2 yang terperangkap dalam ruangintercellular mesofil diduga meningkatkankonsentrasi CO2 internal di dalam mesofil.Peningkatan konsentrasi CO2 internal selanjutnyadiduga akan memperbesar afinitas Rubisco(Ribulosa bi phosphat carboxylase/oxidase) kearab karboksilase, sehingga laju fotosintesismenjadi lebih tinggi sedangkan prosesfotorespirasi tertekan (11;12). Justifikasi empirikterhadap dugaan proses fisiologi seperti yangdiun2kaDkan disini belum dih11ktikAn NAm11n

Risalah Seminar IImiah Penelitian don Pengembangan Aplikasi lsotop don Radiasi 2004

Tabel Kombinasi perlakuan konsentrasi metanol clantingkat ketersediaan air yang diberikan padatanaman kapas

Petakutama/ ADak

Petak

Konsentrasi Metanol0%

lMQLAlMa

10%

~AlMl

20%

~AIM2

30%~

AIM325.50 % AT(All

50-75 % AT

(A21

A2Ma A2Ml A2M2 A2M3

-A3M375-100 % AT

(A3)

A3MO A3Ml A3M2

penelitian tentang peningkatan jumlah CO2internal akibat pemberian metanol telah pernahdilakukan sebelumnya baik di rumah kacamaupun percobaan lapangan di Unhas (13,14).Pacta percobaan rumah kaca hasilnyamemperlihatkan hubungan linier CO2 internaldengan laju fotosintesis, demikian pula pengaruhmetanol terhadap laju fotosintesis berkorelasipositif dan hubungannya sangat nyata. Pengaruhyang sarna juga terlihat pacta percobaan lapangan,peningkatan CO2 internal akibat pemberianmetanol mampu meningkatkan laju fotosintesisdan aktifitas Rubisco sehingga produksi tanaman

kapas meningkat.Penggunaan teknik nuklir melalui isotop

untuk mendeteksi dan menelusuri pergerakanhara daTi tanah masuk ke dalam tanaman dapatdilakukan dengan menggunakan unsur isotopyang dikandung. Metode ini telah terbukti sangatbermanfaat di dalam penelitian pertanian, dansecara rutin digunakan dalam penelitian nutrisitanaman dan kesuburan tanah, pemuliaantanaman, produksi dan kesehatan ternak,pemberantasan hama dan penyakit, pengawetanmakanan dan untuk mempelajari residupestisida. Dengan isotop dapat ditelusuri carapenempatan pupuk atau cara pemupukan pactakelapa sawit, sehingga dapat diperoleh hasil/datayang akurat dalam waktu yang relatif singkat,termasuk jumlah karbon yang terdapat di dalamdaun tanaman yang dideteksi dengan 14C (15,161.

Tujuan daTi penelitian ini adalahmembuktikan terjadinya peningkatan jumlahCO2 internal dengan pemberian metanol,sehingga mendorong aktivitas Rubisco danfotosintesis dideteksi dengan 14C.gunameningkatkan produksi tanaman kapas.

Purifikasi RuDP KarboksilasePurifikasi RuDP Karboksilase dilakukan

dengan cara mengambil sampel daun tanamanpada umur 75 HST I daun tanaman dimasukkanke dalam tabung berisi N liquid. Selanjutnyadaun ditimbang sebanyak 30 gram dan digerusdengan menggunakan mortar dan pestle dalampasir kuarsa sambil dihomogenkan dengan 10ml buffer yang mengandung 100mM Tris-HCI(pH 7,8 suhu 4 °C 5M DTT, 10mM MgClz, 1 mMEDT A, 125% v/v gliserall. Kemudian sampelyang telah homogen disaring denganmenggunakan 4 lapis kain kasa, laludisentrifugasi selama 30 menit pada 39000/g.Supernatan ditambahkan (NH4)2SO4 dengankejenuhan antara 30-65% (dipakai 65%). Endapandilarutkan dalam buffer 10mM Tris-HCI (pH 7,8suhu 4 °C yang mengandung 1 mM DTT, 1mMMgClz, 1 mM EDT A, 125% v/v gliseral. Sampeldialirkan ke dalam kolom sphadex G25 (2,2 x 30cm). Hasil purifikasi dideteksi menggunakanNaH14COa dan RuDP (standar) untuk mengetahuiaktifitas Rubisconya (17).

BAHAN DAN METODE Penentuan Peningkatan CO2 denganmenggunakan 14C

Penentuan aktivitas Rubisco yang berbedaakibat perbedaan jumlah karbon, dihitungdengan menggunakan metode yang diterapkanoleh Makino et al (171. Cara perhitungannyadimulai dengan memipet 10}Im enzim activated(sampel) yang pre inkubasi pada suhu 25°Cselama 15 menit, selanjutnya ditambahkan 230 }IIdaTi 125 mM, Hepes-NaOH pH 8,2 yangmengandung 25 mM MgCI2, 5 mM DTT,kemudian ditambah 10 }II NaH*CO3, RuDP 10 }IIclan HCL 50 }II. jumlah volume daTi larutan yangakan dihitung aktivitasnya sebanyak 310 }II yangdituang ke dalam tabung sentilator terdiri daTiyang dikeringkan clan tidak dikeringkan.Selanjutnya ditambahkan larutan sentilasi 5- 10}II clan dihitung dengan menggunakan liquidscintilation counter clan cacahannya dicatat.

Bahan TanamanBahan tanaman yang digunakan adalah

kapas yang tergolong sebagai tanaman C3,ditumbuhkan clan diaplikasi dengan metanolpada berbagai konsentrasi, serta tingkatketersediaan air yang berbeda.Aplikasi Metanol dan Tingkat KetersediaanAir

Metanol diberikan dengan konsentrasi 0%,10%, 20% clan 30% pada masing-masing tingkatketersediaan air 25-50% air tersedia (AT), 50-75%AT., clan 75-100% AT. Perlakuan tersebutdiberikan berdasarkan rancangan petak terbagi(RPT!, konsentrasi metanol sebagai aDak petakclan tingkat ketersediaan air sebagai petak utamadengan susunan perlakuan berikut,

RisaJah Seminar Ilmiah Penelilian daD Pengembangan Aplikasi lsolop daD Radiasi 2004

HASIL DAN PEMBAHASAN metanol 20% (Tabel 3). Sesudah 65 HST terjadipenurunan rataan konsentrasi CO2 internal padasemua tingkat pemberian metanol dengan nilaiterendah diperlihatkan pada 95 HST. Secara jelaspengaruh terse but dapat dilihat pada Gambar 1daD Gambar 2.

Tabe13, Rataan jumlah CO2 internal (ppm)tanaman kapas pada berbagaikansentrasi metanal daD waktupengamatan

Waktu I 0 I ","~;"U:I ~ "I 30 I Konsentrasi Metanol % NP.Pengamatan 0 10 20 30 Duncan

(HSTI IX =0.05

b

262,51zb

272,47yb

291.59xc

283,69x35

l=2

8,73a

281,4Oya

287,54ya

307,lOx

a

294,31y50 i=3 9,~

Konsentrasi COz internalPengamatan COz internal (ppml dilakukan

pada tanaman kapas umur 35, 50, 65, 80 clan 95hari setelah tanam (HSTI. Dalam menganalisadata dilakukan dengan menggunakan RancanganPetak-Petak Terbagi (RPPT), denganmenempatkan waktu pengamatan sebagai petakutama, tingkat ketersediaan air sebagai anakpetak, clan konsentrasi metanol sebagai anak-anak petak.

Analisis ragam (Tabel II, memperlihatkanpengaruh waktu pengamatan, tingkatketersediaan air clan konsentrasi metanalberpengaruh nyata terhadap CO2 internal,sedangkan interaksinya tidak berpengaruh nyatakecuali tingkat ketersediaan air clan kansentrasimetanal.

Tabel 2. Analisis ragam kandungan CO2 (ppm)internal tanaman kapas pada berbagaiwaktu pengamatan, tingkat ketersedia-an air tanah, clan kansentrasi metanal.

~

I 267,16~

a

291,96y

b

265,69z

a315,98x

b285,88x

b~i=4

9,5~

a

299,13xy

c

276,72y

d239,96x

65)=4 9,51

80 i=5 9,73

Sumter Keragaman c~i=2

~73

S;O'1

internal c

~i=39,20

DBKT FHit

~

5NP. Duncan

a =0.05Kelom ok

Linier

Kuadratik

Sisa

Acak (a)

AP

(Tingkat ketersediaan! air)

Linier

2 63.9832 O,92tn

Keterangan: Angka yang diikuti oleh huruf yang sarnapada baris (x,y,z! clan kolorn (a,b,c,d)tidak berbeda nyata pada taraf ujiDuncan a -0.05

4

~

5642** 566:58**

3.12 tn

17981,7951 257,31**

31896,1388

39594,9917

218,0250

69,8837

2

8Tabel 4. Rataan CO2 internal (ppm) kapas pada

berbagai konsentrasi metanol daDtingkat ketersediaan air tanah

2 2508,7822 542,65**

I

Tingkat

Ketersediaan

Air Tanah

Konsentrasi Metanol(%! NP.Duncana =0.05

0 10 20 304174,8403

842,7240

481,2638

4,6232

903,03**

182,28**

104,10**

Kuadratik

~

UxAP Acak (bl

AAP

25-50% AT 259,80 I 272,47 277,808

20

272,30 i=24,15 I

50-75% AT 270,10 -,-z87:54,- 291,30 279,90 I i=3 4,36 I3 4181,7088

6955,0040

2551,5405

3038,5819

354,9413

i 104,0580

I 79,9703

I 92,6336

~~~2,80""3;83""1,12tn

~n

75.100% AT I 266,60 r-29I;%r 295,10 284,00

278,80

1-

~i=23,97

~l~8,io~

ataan NP. Duncan

a =0.05i=3

4.!!i=4~

12

6

24

90

Keterangan: Angka yang diikuti oleh huruf yang sarnapada baris (x,y,z,w) dan kolorn (a,b,c)tidak berbeda nyata pada taraf ujiDuncan a -0.05

Konsentrasi metanolLinierKuadratikSisaPUxAAP

APxAAP

PUx APxAAP

Acak (c)

Keterangan:tn-tidak nyata

.-nyata

..-san~~t~y~~

KK (a)- I 3,03%Pada semua tingkat ketersediaan air tanah

(Tabel 41 menunjukkan rataan CO2 internal (ppmllebih tinggi akibat pemberian metanol 20%,selanjutnya pada tingkat pemberian 75-100% ATmenghasilkan nilai CO2 internal tertinggi (295,10ppml.

I KK(b)- IL_KK

Ic)- I

~

3,49%

Perlakuan metanol clan waktu pengamatanmenunjukkan interaksi dengan nilai tertinggi315,98 ppm pada 60 HST dengan konsentrasi

dratik

RisaJah Seminar I/miah Penelitian daD Pengembangan Aplikasi Isotop daD Radias~ 2004

Tabel 5. Rataan laju fotosintesis (J.1mol. m-2detik') tanaman kapas pacta berbagaikonsentrasi metanol dan tingkatketersediaan air tanah

Gambar 3 clan Gambar 4. Semakin tinggikonsentrasi pemberian metanol (sampai padakonsentras 20%) akan menyebabkan CO2 internalakan semakin meningkat. Selanjutnya akanmenurun pada pemberian metanol dengankonsentrasi 30%. Akibat jumlah CO2 internalyang semakin meningkat, menyebabkan lajufotosintesis clan aktivitas Rubisco meningkatterutama pada tingkat ketersediaan air 75-100%AT,

30a

18,91w1.,

I.aJlI 1'"I('$1I1Io,i, -.14VI -:!I.III;(\ }.1X I 12

1..- 0~_.. ,:/ 10! ~* ~ ~ -~. Ir-

.,~. , ii~~6'

~"6

~

75.100% AT 16,01y 15,98xzs

NP. Duncan i=2 i=3 i=4a =0.05 0,44 0,47 0,49.

'0 ~"i~~ 20," ,-i" Gi"= ~to ,,,~ 15is EL. -'

0';. ~ ,._J ~

Keterangan:Angka yang diikuti oleh huruf yang sarna pada baris(x,y,z,w) clan kolorn (a,b,c) tidak berbeda nyata padatarat uji Duncan a =0.05

/

,.:tiVitaS Rubl5.x) .Y2 ~ -10.-'9+ 0015

1..r=no".._.250 275 300 325 350

CO, Intemel (ppm)

Gambar 3. Hubungan antara CO2 internal dengan lajufotosintesis clan Aktivitas Rubisco.

II)~

';n~JI-.;:C Q)

.-"0II) .O'1'

E"0U--:

0

.ffi.§...J-- iQ.

C~(\I0""(ijc~~8'

2&> 30 300 331 340 3&>

ro, ~Ema (w11

Gambar 1. Hubungan antara CO2 internal dengan lajufotosintesis dan konduktan stomata

24 0 10 20 30600 -

:..550 ~

c:~500 ~ ~-eo450 ~ ~-..400 ~ 10

!J 8350 .5 &;

ac:300 u ~

.e250 c:

~200

Gambar 4. Pengaruh metanol terhadap CO2 internalpacta berbagai tingkat air tersedia

~",.,-~'om,"

"~"0

~w;~on0

15u."ii'-'

Tabel 6. Rataan aktivitas Rubisco (}lmol. CO2menir }lmot1. Rubisco.1) tanamankapas pada berbagai konsentrasimetanol tingkat ketersediaan air tanah

4

TingkatKetersediaanAir Tanah

Konsentrasi Metanolj%) NP.Duncan

a=O.O50 10 20 30

c

1,18x

b4,24x

0 10 20 30

Konsentrasi Me1anol (%)

Gambar 2. Pengaruh metanol terhadap konsentrasiCO2 internal, konduktan stomata, lajutranspirasi dan laju fotosintesis

b bc25-50% AT 1,O8x O,92x l,31x i=20,80

b b bPada semua tingkat ketersediaan air tanah

(Tabel 51 menunjukkan rataan laju fotosintesislebih tinggi akibat pemberian metanol 20%,selanjutnya pada tingkat pemberian 75-100% ATmenghasilkan nilai laju fotosintesis tertinggi(18,91pmol. m-2 detik-11. Hubungan antarapemberian metanol dengan CO2 internal, lajufotosintesis, aktivitas Rubisco pada berbagaitingkat ketersediaan air ditunjukkan pada

50-75% AT 1,35z l,96y

a11,63x

i=30,56

l,97y

a14,28w

i=40,57

i=3 0,84

a a

5,53y75-100% AT

NP. Duncana =0.05

3,81z

i=20,53

Keterangan: Angka yang diikuti oleh huruf yang sarnapada baris (x,y,z,wl dan kolorn la,b,c)tidak berbeda nyata pada tarat ujiDuncan a -0.05.

roroE0

U5cro~~

"0c~

~~~~'1'E

~§.

Risalah Seminar Ilmiah Peneli/ian daD Pengembangan Aplikasi Iso/OF daD Radiasi, 2004

Gambar 5. Pengaruh metana) terhadap aktivitas Rubisco padaberbagai tingkat ketersediaan air

27,0y= 17,23 + O,~9X

r = 0,64'" ..24,0

.

.

~-

..

~

21,0 ~

.~..~.

18,0

15,00 4 8 12 16

Aktilit~ Rubi~o (umd. CO2.nEnit-'/umol Rubi~o)

Gambar 6. Hubungan antara Aktivitas Rubisco dengan lajufotosintesis

Tabel 7. Rataan produksi kapas berbiji (t.ha-1jpada berbagai konsentrasi metanol clantingkat ketersediaan air tanah

TingkatKetersediaanAir Tanah

RataanKonsentrasi Metano! (%)

0 10 20 30

25-50% AT 1,93 2,08 2,11 2,08 2,06

50-75% AT 2,06 2,21 2,45 2,34 2.26

75.100% AT

Rataan

2,15

2,04

2,30

2,20

2,80

2,47

2,43

2,29),42

mengakibatkan laju fotosintesis tanaman yangsemakin meningkat (Gambar 5 clan Gambar 6).

Selama fotosintesis, CO2 diassimilasimenjadi karbohidrat melalui aktivitas enzimribulose 1.5 difosfat karboksilase/oksigenase yangdikenal sebagai Rubisco (4,5). Rubisco dijumpaidengan konsentrasi tinggi pada semua organismeyang melakukan fotosintesis yaitu diatas 50 %yang terdiri protein larut dalam daun (18; 5).Pada Tanaman kapas terdapat 30 sampai 50 %dari protein larut yang ada dalam daun adalahRubisco clan secara proporsional keberadaanRubisco meningkat akibat Nitrogen daun tinggi(19,20,10).

Peran utama Rubsico dalam lajufotosintesis akan terlihat jika kadar CO2 udarasekitar tanaman meningkat diikuti fiksasi CO2tinggi pada intensitas cahaya sedang sampaitinggi (21;4) yang selanjutnya ditempatkan padaribulose-1,5-difosfat karboksilase (9). Tahaptersebut adalah merupakan fase kedua darifotosintesis yaitu terjadinya difusi CO2 luarkemudian diletakkan pada enzim karboksilase.Ketersediaan CO2 clan pengikatannya denganRuDP terjadi atas bantuan Rubisco. Dengandemikian Rubisco dapat menjadi pembatasfotosintesis.

Rubisco mengkatalisis pelekatan CO2kepada gula karbon lima RuDP clan hidrolisisyang serentak dari intermediate karbon enamuntuk menjadi dua molekul PGA. Satu diantaraPGA itu mengandung 14C (karbon berasal dari14C02). RuDP yang terikat pada Rubisco aktif,dapat diikat oleh O2 clan menghasilkan P .glycolat(2-fosfoglycolat) clan PGA (Gambar 7). Padatingkat CO2 0,03% clan O2 20,8%, dua sampai tigamolekul CO2 diikat clan hanya satu mol O2, yangmenunjukkan Rubisco berafiriitas lebih tinggidengan CO2 dibanding dengan O2, Rubiscomemperlihatkan peran utamanya jika CO2 sekitartanaman tinggi disertai penyinaran sedangsampai tinggi maka CO2 lebih cepatdimanfaatkan.

Menurut Schrader (22), peran Rubiscopada kondisi normal dengan perbandingan O2

terhadap CO2 seimbang serta pada keadaan O2atau CO2 berlebihan dapat mempengaruhi jumlah

atom karbon yang terfiksasi oleh karboksilaseclan oksidase. Pada kondisi normal (campuran

240 }1M O2 clan 10 }1M CO2) telah dilaporkanbahwa ratio karboksilase terhadap oksigenaseadalah 4: 1 dengan asumsi bahwa respon enzim

seimbang dalam tanaman maka 2 RuDPteroksidase clan 8 RuDP terkarboksilase (Gambar

8).

Pengaruh tingkat ketersediaan air 25-50%AT clan 50-75% AT terhadap aktivitas Rubisco(Tabel 4) berkorelasi positif secara tinier searahdengan peningkatan konsentrasi metanol clanmenghasilkan nilai tertinggi pada konsentrasi30%. Sedangkan pada tingkat ketersediaan air 75-100% AT menunjukkan pengaruh kuadratikterhadap aktivitas Rubisco, makin tinggikonsentrasi metanol sampai pada 16,50%menghasilkan aktivitas Rubisco tertinggi 14,39(J.1mol. CO2 menif' per J.1mol. Rubisco), kemudianmenurun pada konsentrasi 30%. Pengaruhmeningkatnya jumlah aktivitas Rubisco

.'..

RisaJah Seminar Ilmiah Penelilian dIn Pengembangan Aplikasi lsolop dIn Radiasi, 2(KJ4

I .C.D2

~C-OPO32-

c=o.'.'..""'."'1""""" ,

HC-OH

GL YCERA TE-3-FOSF AT

CO2-

HC-OH HC-OH

I 2H2C-OPO3 -~C-OPO32-

FOTOSINTESIS

14CO2-

IHC-OH

I 2H2C-OPO3 -

14CO2.H2O

KARBOKSILASE

Gambar 7. Reaksi ribulose-l,5-difosfat karboksilase/oksigenase (Rubisco) terhadap RuDP (4).

202

Fototorespirasi

2 PGA + 2 PG ~-. 2 glycolate(6 C) (4 C) ,~.

Pi

-.+ T serinC~

Oksigenase10 RuDP

(50 c)

Karboksilase16 PGA

7--+ (48 C)

8C~

16 PGA

(48 C) 7 C bersihSiklus Calvin

4 C fixed

Gambar 8. Pengaruh kondisi atmosfir normal (240}lM OZI 10 JIM COz pacta suhufotosintesis dan fotorespirasi (28).

2S0CI terhadap

Risalah Seminar Ifmiah Peneli/ian dan Pengembangan Aplikasi Is%p dan Radiasi, 2004

bebas dari Mg+ + maka aktivitas akan menurun

(34). Dari Tabel 3 terlihat laju aktivitas Rubiscotertinggi pada tingkat ketersediaan air 75-100%AT clan juga kandungan CO2 internal yang tinggiakibat pemberian metanol 20%. Pembuktian inijuga didukung oleh Farguhar (35), Mott (32) clanStitt (36), yang mengemukakan bahwa akanterjadi peningkatan Rubisco apabila kadar CO2internallebih ditingkatkan.

KESIMPULAN

Pada tingkat ketersediaan air 75-100% ATdengan metanol 20% CO2 internal meningkatdari 266,60 ppm menjadi 295,10 ppm (terjadipeningkatan 11%). Peningkatan ini mendoronglaju fotosintesis dari 12,56 menjadi 18,91 (}lmol.m-2 detik-l) clan aktivitas Rubisco dari 3,81menjadi 14,28 (}lmol. CO2 menit"1 }lmol.Rubisco-I), sehingga produksi kapas meningkatdari 2,15 menjadi 2,80 t.ha-1. Pelacakanpeningkatan jumlah karbon tersebut, didteksidengan baik dengan menggunakan 14C.

DAFTAR PUSTAKA

Pada konsentrasi O2 yang rendah clan CO2

yang normal, keseluruhan daTi 10 RuDP akandigunakan untuk mengikat CO2 untuk

menghasilkan 10 karbon untuk setiap 10 RuDP

yang digunakan (Gambar 8). Maka terjadipeningkatan 3 atom karbon yang difiksasi

dibanding dengan pada kondisi normal (yanghanya menghasilkan 7 atom karbon) atau terjadi

peningkatan karbon 3/7 bagian atau 43% (22).Konsentrasi CO2 internal meningkat

disebabkan karena metanol yang disemprotkanakan terurai menjadi CO2 (23, 121 yang

terperangkap dalam ruang intersellular mesofil

daun, sehingga memicu pelekatannya keRubisco, secara proporsional meningkatkanaktivitas Rubisco. Peningkatan CO2 internal

dapat terjadi melalui aliran massa CO2 eksternalke rongga mesofil daun (4, 241 clan penguraian

metanol yang diberikan pada tanaman, telah

banyak diteliti (25,26,27,12).Larcher (29) mengemukakan, tingkat

penutupan clan pembukaan stomata tergantungintensitas radiasi, suhu, kelembaban clanpemberian air sebagai faktor eksternal clan CO2internal, kandungan ion, barman clan potensialair daun sebagai faktor internal. Selanjutnya jugadikemukakan, bahwa reaksi penyempitanstomata pada CO2 internal tinggi berlangsungsangat cepat (kurang daTi satu menitl. CO2internal tertinggi (Tabel 2) akibat pemberianmetanol 20%, sehingga kecendrunganpeningkatan CO2 internal clan tingkatketersediaan air yang ditingkatkan menjadi 50-75% AT kemudian akan menurun hila jumlahketersediaan air lebih ditingkatkan lagi. KadarCO2 internal daun pada tanaman C3 yang tinggimengakibatkan naiknya nisbah CO2 terhadap O2dalam mesofil sehingga laju fotosintesismeningkat clan sebaliknya akan menurunkanfotorespirasi (30). Peningkatan CO2 dalam mesofildaun akan menaikan laju fotosintesis jauh lebihtinggi dibandingkan pada tingkat intensitasradiasi rendah (31,2).

Hubungan antara CO2 internal yang tinggi(333,17 ppm) mengakibatkan aktivitas Rubiscotertinggi 14,28 (lImol. CO2 menu I lImol.

RubiscO"I) pad a tanaman kapas. Hal ini sesuaidengan penemuan Van Caemmerer (31) clan Mott(321, yang mengemukakan bahwa peningkatanaktivitas Rubisco sangat didukung oleh CO2internal yang meningkat sampai batas tertentusehingga mendorong assimilasi CO2 lebih cepat.

Kecepatan aktivitas Rubisco berkorelasilinier dengan konsentrasi CO2 (4,331, tetapi jika

1. OGREN, W.L. Photorespiration : Pathways,regulation, and modification. Ann. Rev. ofPlant Physiology. 35: (19841,415-442.

2. SALISBURY, F .B., and C. W. ROSS. Plantphysiology. Wadsworth Publishing Co.New York, (19921.

3. ANDREWS, T.J., G.H. LORIMER. Rubisco:Structure, mechanisms and prospects forimprovement. Vol. 10, (19871 hal: 132-218di dalam: The biochemistry of plant, ,Hatch, M.D., N.K. Boardman,(penyunting). Academic Press, New York.

4. JENSEN. 1990. Rubilose l,5-biophosphate

carboxylase/oxygenese mechanism,activation and regulation. hal: 224-238. didalam: D. T. Dennis dan D. H. Turpin(Edsl. Plant Physiology, Biochemistry andMoleculer Biology. Logman ScientificTechnical.

5. LAWLOR, D. W. Photosynthesis, molecular,physiological and enviromental processes.Scientific Longman & Technical England.(19931.

6. RUSNADI PADJUNG. Validation andparameterrization of Gossym-Comax forIndonesian cotton growing condition. LaporanPenelitian Young Academic, URGE keProjek URGE, (1998al.

Risalah Seminar Ilmiah Penelitian daD Pengembangan Aplikasi Isotop daD Radiasi 2004

7. .1998b. Pengembangansistem pakar dan model pertumbuhantanaman unruh pengelolaan pertanamankapas di Indonesia. Laporan RisetUnggulan Terpadu (RUT) IV ke DewanRiset NasionaIIDRN).

8. LEEGOOD, R. C. 1996. Primaryphotosynthate production physiology andmetabolism. hal: 21-41. In: Zamski, E. danA. A. Schaffer IEds). PhotoassimilateDistribution in Plants and Crops. MarcellDekker, Inc. New York-Basel-Hongkong.

9. KRIEG. 1986. Feedback control and stresseffect on photosynthesis. hal 227- 242. didalam: J. R. Mauney dan J.McD.

.-.J Stewart Ipenyunting). Cotton Physiology.Number One, The Cotton FoundationReference Book Series. The CottonFoundation. Memphis, TN.

10. REDDY, A. R., K. R. REDDY, R. PADJUNGand H. F. HODGES, 1996. Nitrogennutrition and fotosynthesis in leaves ofPIMA Cotton. Journal of Plan Nutrition.19(5),755-770.

11. GIESE, M., U. BAUER-DORANTH, C.LANGEBARTELSS and H.SANDERMANN, Jr. 1994. Detoxifficationof formaldehyde by the spider plant(Chlorophytum comosum L.) and bysoybean (Glycine max L.) cell suspentioncultures. Plant PhysioI104:1301-1309.

12. McGIFFEN, M. E., and J. A. MANTHEY.1996. The role of methanol in promotingplant growth: A current evaluation. Hort.Science. 3117) : 1092-1096.

13. BADRON ZAKARIA and DARMAWAN.1998. Pertumbuhan dan ProduksiTanaman Kapas Yang Diberi Metanol diRumah Kaca. Penelitian Hibah BersaingDIKTI DEPDIKNAS. Jurusan AgronomiFakultas Pertanian dan KehutananUniversitas Hasanuddin.

14.

Teknologi Produksi Padi dan Palawija diLahan Sawah dan lahan kering. Mataram15 -16 Desember 1997. Hal. 1- 9.

16. NOOR A., M. ZAKIR, B. RASYID, N.KASIM, L.A. NURR, ANTHONY,MAMING, M. AGUNG, dan M.F.L' ANNUNZIATA. 1996. Pulse HeightSpectral Analysis of 3H:14C Ratios.Elsevier Science Ltd. Appl. Radiat. Isot.Vol. 47:8 767-775.

17. MAKINO, A., T. MAE and K. OHARA.1983. Furification and storage of ribulosa1,5-biphosphate carboxilase from riceleaves. Plant and cell Physiol. 46: 1169-1173.

18. WOODROW, I.E., and J.A. Berry 1988.Enzymatic regulation of photosynthetic CO2fixation in C3 plants. Annual reviews ofplant physiology and plant molecularBiology. 39: 533-594.

19. BROWN, R. H. 1978. A difference in N-useefficiency in C3 and C4 plants and itsimplications in adaptation and evolution.Crop Sci. 18:93-98.

20. SAGE, R. F. and R. W. PEARCY. 1987. Thenitrogen use efficiency of C3 and C4 plants.II. Leaf nitrogen effects on the gas exchangecharacteristics of Chenopodium album (L.)and Amaranthus retro{lexus (L.I. PlantPhysiol. 84:959-963.

21. WITTWER, S.H. 1983. Rising atmospherecarbon dioxide and productivity. Hort. Sci.16:667-673.

22. SCHRADER, L. E. 1976. CO2 metabolism andproductivity in C3 plants: An assessmentsin CO2 metabolism and plant productivity.hal: 385-396. di dalam: Burris. R. H., danC. C. Black (Edsl. University Park PressLondon.

23. NISHIO, J. N., S. HUANG, T. L. WINDER,M. P. BROWNSON and L. NGO. 1994.Physiological aspects of methanol feeding tohigher plants. Proc. 20th Annu. MeetingPlant Growth Regulat. Soc. Amer. hal: 8 -13.

24. WOLFE, D. W. 1994. Physiological andgrowth responses to atmospheric carbondioxide concentration. hal: 233-242. didalam: Mohammad Pessarakli(penyuntingl. Handbook of Plant andCrop Physiology Marcel Dekter Inc. NewYork.

.1999. AktifitasFotosintesis dan Rubisco Tanaman YangDiberi Metanol Pada Berbagai TingkatCekaman Air (Kasus pada tanaman kapasdi lahan sawah tadah hujan). PenelitianHibah Bersaing DIKTI DEPDIKNAS.Jurusan Agronomi Fakultas Pertanian daDKehutanan Universitas Hasanuddin.

15. SISWORO E.L., HARYANTO, dan H.RASJID. 1997. Penggunaan TeknikNuklir Untuk Mempelajari HubunganTanah dengan Tanaman. Makalahdisampaikan pada LokakaryaPemanfaatan Hasil Penelitian daD

RisaJah Seminar Illl,iah Pene/itian daD Pcngcmbangan Ap/ikasi lsotop daD Radiasi, 2004

25.

26.

31. VON CAEMMERER, S., and D. L.EDMONDSON. 1986. Relationshipbetween steady-state gas exchange, in vivoribulose bisphosphate carboxylase activityand some carbon reduction cycleintermediates in Raphanus sativus. Aust. J.Plant Physiol. 13:69-88.

32. MOTT, K.A., 1990. Sensing of atmospheric CO2by plants. Plant, Cell and Environ. 13:731-737.

33. ARP. W.J., 1991. Effects of source sink-relationson photosynthetic acclimation to elevatedCO2. Plant, Cell and Environ. 14, 869-875.

34. JENSEN, R.G. and J. T. BAHR. 1977. Ribulose

l,5-biophoshate carboxylase-oxygenase.Ann.Rev.Plant Physiol. 28:379-400.

35. FARQUHAR and T.D. SHARKEY, 1982.Stomatal conductan and photosynthesis.Ann Rev Plant Physiol. 33: 317-345

36. STITT, M. 1991. Rising CO2 levels and theirpotential significance for carbon flow inphotosynthetic cells. Plant, Cell Environ.14:741-762.

NONOMURA, A.M., and A.A. BENSON.1992a. The path of carbon in photosynthesis: Improved crop yield with methanol.Proc.Natl. Acad. Sci. USA. 89:8794-8798.

, and A.A. Benson. 1992b. Thepath of carbon in photosynthesis. Methanoland light. hal: 911-914. di dalam: N.Murata (Eds). Research inphotosynthesis. Kluwer AcademicPublisher. Dordrecth, Nederlands.

27. COTHERN, J. T. 1994. Methanol for cotton.hal: 1330-1335. di dalam: D. J. Herbertdan D. A. Ritcher (Eds). ProceedingsBeltwide Cotton Conferences. NationalCotton Council of America, Memphis, T.N.

28. LAING, W.A,. W.L. OGREN, and R.H.HAGEMAN. 1974. Regulation of soybeannet photosynthetic carbon dioxida fixationby the interaction of carbon dioxida,oxygen, and ribulose 1,S-diphosphatecarboxylase. Plant physiol. 54:678-685.

29. LARCHER, W. 1983. Physiological plantecology. Springer-Verlag Berlin HeidelbergNew York. 303 p.

'--. TAIZ, L., and E. ZIEGER. 1991. Plantphysiology. The Benyamin/Cumming.Publishing Inc. Company. Inc. RedwoodCity California.

30

RisaJah Seminar Umiah Pene/itian dan Penjembanjan Ap/ikasi /sotop dan RadiaSJ; 2004

DISKUSI

DAMERIA HUTABARAT PROF. BAD RON ZAKARIA

1. Bagaimana cara aplikasi metanol di lapangan-Oasis metanol yang diberikan-Berapa kali seminggu-Mulai umur tanaman berapa

Bagus sarannya tapi perlu pendekatan antarP. T. dengan Litbang Deptan.Bisa saja uji coba asalkan ada biaya daTiLitbang Deptan.

PROF. BAD RON ZAKARIA YOYO S.

0% I 10% , 20% , 30% metanolSetiap dua minggu sekali 35 HSTSampai muncul bunga awal

1. Apakah perlakuan 20% metanol akan berlakujuga untuk tanaman C3 lain, dalampeningkatan basil ?

2. Berapa liter metanol dibutuhkan untukmenyemprot Iha tanaman kapas ?ITEU HIDAYAT

Bila hasil penelitian tersebut sudahdipatenkan, clan memberikan kenaikan produksitersebut secara ekonomis juga menguntungkan

dibandingkan dengan import teknologi yangdiaplikasikan. Berapa hektar kapas mencapaikreah event point?

PROF. BAD RON ZAKARIA

1. Perlu diteliti untuk tanaman C3 lain.2. 10-20 liter per/ha 20 liter biayanya hanya Rp

40.000

SUHARYONOPROF. BAD RON ZAKARIA

Belum diteliti, secara skala kecil mampumenigkatkan poduksi naik maka jelas akanmeningkatkan pendapatan petani.

Saya daTi bidang peternakan, sangat tertarikdengan hasil penelitian Bapak, ada beberapa halyang ingin saya tanyakan :1. Apa yang disebut Rubisco?2. Apakah ada bijinya ?, hila ada produksinya

berapa ?, kan biji kapas sangat potensial untukpakan ternak , apalagi kita juga punya mitradi Fak. Pet. UNHAS. Biji kapas merupakansumber protein untuk ternak sapi dll .

KOMARUDIN IDRIS

1. Alasan menggunakan metanol, mengapa tidakdigunakan bent uk alkohollain, karenametanollebih berbahaya bagi manusia ?

2. Apakah cahaya yang diterima terang dalamkondisi yang sarna?

PROF. BAD RON ZAKARIA

PROF. BAD RON ZAKARIA1. Rubisco adalah Enzim dalam metabolisme

fotosintetis .2. Bisa dilakukan perlu dikumpulkan dan

diadakankapas.1. Metanol yang dipakai tehnis bukan rnurni.2. Cahaya sarna selalu dalarn penelitian agar

terjadi hornogen SUKARDJI

MUGIONO Apakah acta persamaan antara perananRubisco daD peranan chlorofil dalam prosesfotosintetis, sehingga dapat mendorongpeningkatan produksi ?

PROF. BAD RON ZAKARIA

Hasil penelitian Profesor dilaporkan bahwapenambahan/pemberian methanol 20% dapatmeningkatkan konsentasi CO2 sehingga dapat

meningkatkan produksi kapas.Agar basil penelitian ini dapat digunakan olehperusahaan swasta sara sarankan dilakukanuji terap bekerja sarna dengan Badan LitbangDeptan .

Rubisco adalah Enzim Fotosintetis yangbersifat Biokatalisator. Cholorofil adalah Zathijau daun yang berperan menyerap sinar. JadiBerbeda