PENGEMBANGAN TANAMAN RUMPUT PAKAN UNGGUL YANG TOLERAN TERHADAP CEKAMAN ALUMINIUM DAN SALINITAS

Abstract

Aluminum (Al) is the most abundant metal in the crust of the earth and about 40% ot the arable soils of the world and perhaps up to 70% of land, potentially usable for food and biomass production, are acidic. Aluminum (Al) is toxic to most plants and is one of the main factors reducing plant growth on acid soils. When soil pH falls below h. either as a result of natural causes or introduced acidity, Ar3 is release from mineral stores and enters the soil water. The first noticeable effect of Al on whole plants is the inhibition of root elongation. The inhibitions of root elongation prevents effective penetration and development of the root system, increase plant susceptibility to drough, salinity and exacerbates the often poor availability of essential nutrients (such as phosphate and calcium) in acid soil. Although methods exist to reduce the potential for Al toxicity in soil via the application of neutralizing agents such as lime, these methods are expensive and often ineffective, due to poor penetration into acidic subsoil. Selection and cultivation of plant species able to worth-stand the effects of Al would be a more practical and long terms alternative. The aim of this experiment was to: (1) determine the tolerance degree of ten forage grasses to aluminum and salinity stress based on morphology, physiology and genetic variable; (2) make polyploidization of the grasses that are induced by colchicines and (3). study of nutritional status, NPK uptake efficiency and in vitro digestibility of the polyploid's forage grasess. Loss of degree of yield between plant with stress and without stress used as the degree of tolerance. The result showed that: (1) the degree of tolerance of ten diploid forage grasses to aluminum stress (with score of degree of tolerance=SDT): Brachiaria decumbens (SDT = 4.77, high tolerant), Axonophus compressus (SDT = 4.00, tolerant), Brachiaria brizantha (SDT = 4.56, high tolerant), Panicum maximum (SDT = 3.90, tolerant), Pennisetum purpopoides (SDT = 3.68, tolerant), Panicum muticum (SDT = 4.13, tolerant), Eleusin indica (SDT = 4.32, tolerant), Setaria sphacelata (SDT = 3.49, moderate), Pennisetum purpureum (SDT = 3.68, tolerant), and Setaria splendida (SDT = 3.26, moderate). While the degree of tolerance of ten diploid forage grasses to salinity stress (with score of degree of tolerance=SDT): Brachiaria brizantha (SOT = 4.32, tolerant), Brachiaria decumbens (SDT = 4.07, tolerant), Eleusin Mdica (SDT = 4.00, tolerant), Setaria splendida (SDT = 3.96, tolerant), Pennisetum purpureum (SDT = 3.82, tolerant), Panicum muticum (SDT = 3.80, tolerant), Setaria sphacelata (SDI = 3.69, tolerant), Axonophus compressus (SDT = 3.63, tolerant), Panicum maximum (SDT = 3.54, tolerant), dan Pennisetum purpopoides (SDT = 3.54, tolerant). (2) We already have six poliploid forage grasses based morphology, physiology and genetic analysis i.e.: Brachiaria brizantha, (b) Brachiaria decumbens, (c) Panicum maximum, (d) Panicum muticum, (e) Pennisetum purpureum, dan (f) Pennisetum purpopoides. (3) The phenomena of poliploid forage grasses were have: (a) dry matter and crude protein higher than its diploid, (b) crude extract, crude lipid and ash lower than its diploid, and (c) in vitro digestibility as same as its diploid. Pada satu sisi, terdapat dua masalah utama faktor abiotik yang mempengaruhi pengadaan (kualitas, kuantitas dan kontinyuitas) hijauan rnakanan ternak di Indonesia,, yakni cekaman tanah masam dan kekeringan (yang berlanjut pada cekaman salinitas). Pada sisi lain, kurang lebih 84% komponen pakan ternak ruminansia berupa hijauan. Oleh karena qu, penggunaan tanaman pakan unggul yang toleran di tat-Ian yang bersifat masam (dengan kelarutan aluminium tinggi) dan toleran di lahan yang bersifat salin merupakan alternatif terbaik dan berjangka panjang dalam pengembangan dan peningkatan produksi hijauan pakan yang berkualitas dan kontinyu sepanjang tahun. Bagian terpenting dad •pendekatan ini adalah bagaimana menentukan, mengidentifikasi dan menganalisis karakter anatomi, morfologi, fisiologi dan genetika yang terkait dengan kualitas sifat toleransi tanaman terhadap cekarnan Al dan salin. Identifikasi dan analisis anatomi, morfologi, fisiologi dan genetika ketahanan terhadap cekaman aluminium dan salinitas akan memberikan kontribusi nilai jangka panjang dalarn penyediaan, pengembangan dan manipulasi tanaman-tanaman yang toleran terhadap cekamari aluminium dan salinitas di Indonesia. Hal ini terkait bahwa di masa-masa yang akan datang lahan-lahan ekstensifikasi pertanian dihadapkan kepada masalah pennanfaatan lahan-lahan marjinal seperti tanah masam dan tanah salin. Pengetahuan dasar tentang anatomi, morfologi, fisiologi (molekuler) dan genetika toleransi tanaman terhadap cekaman Al dan NaCI, terlebih iagi pada tanaman-tanaman penting seperti rumput pakan untuk ternak ruminansia, akan memberikan peluang untuk lebih memahami mekanisme dasar toleransi tanaman terhadap cekaman Ru, yang untuk selanjutnya dapat menyediakan bahan dasar dalam mengembangkan tanaman-tanaman bernilai ekonomis yang toleran terhadap aluminium dan salinitas. Secara keseluruhan terdapat dua subjek penelitian (tahun I dan II) yang akan diimplementasikan, yaitu: (1) Seleksi toleransi entries terhadap cekaman aluminium dan salinitas dilanjutkan dengan penggandaan kromosorn rumput pakan (tahun pertama) dan (2) seleksi toleransi terhadap cekaman aluminium dan salinitas bagi genotipe yang telah digandakan kromosomnya dan dilanjutkan dengan kajian anatorni, morfologi, fisiologi, status nutrisi dan nilai kecernaan secara in vitro (tahun kedua). Hasil yang diharapkan adalah : (1) Di tahun pertama untuk mendapatkan : (a) tanaman rumput pakan yang toleran terhadap cekaman Al dan salinitas, dan (b) mendapatkan tanarnan rumput pakan yang bersifat poliploid; (2) Di tahun kedua adalah : (a) adanya perbaikan genetik tanaman melalui sifat poliploidisasi dan (b) tersedianya bibit rumput pakan unggul yang toleran Al dan salinitas. Hasil-hasil penetilian di tahun pertama (tahun 2002) adalah: (1). Bahwa level toksik untuk cekaman aluminium dan salinitas pada tanaman rumput pakan masing-masing sebesar 4 mM Al dan 100 mM Na. (2). Telah berhasil menyeleksi toleransi sepuluh tanaman rumput pakan terhadap cekaman aluminium dengan urutan toleransi sebagai berikut : Brachiaria decumbens (IDTK = 4.78, sangat toleran), Axonophus compressus (IDTK 4.23, toleran), Brachiaria brizantha (IDTK = 4.21, toleran), Panicum maximum (IDTK = 4.13, toleran), Pennisetum purpopoides (IDTK = 3.79, toleran), Panicum muticurn (IDTK = 3.55, toleran), Eleusin indica (IDTK = 3.55, toleran), Setaria sphacelata (IDTK = 3.55, toleran), Pennisetum purpureum (IDTK 3.36, moderat ), dan Setaria splendida (IDTK = 3.34, moderat). (3). Telah berhasil menyeleksi toleransi sepuluh tanaman rumput terhadap cekaman salinitas dengan urutan derajat toleransinya sebagai berikut : Brachiaria brizantha (IDTK = 4.32, toleran), Brachiaria decumbens (IDTK = 4.07, toleran), Eleusin indica (IDTK = 4.00, toleran), Setaria splendida (IDTK 3.96, toleran), Pennisetum purpureum (IDTK = 3.82, toleran), Panicum muticum (IDTK = 3.80, toleran), Setaria sphacelata (IDTK = 3.69, toleran), Axonophus compressus (IDTK = 3.63, toleran), Panicum maximum (IDTK = 3.54, toleran), dan Pennisetum purpopoides (IDTK = 3.54, toleran). (4). Diperoleh tujuh tanaman rumput pakan bersifat "poliploid", yakni dari jenis Brachiaria sp. (8. brizantha dan B. decumbens), Panicurn sp. (P. maximum dan P. muticum), Eleusin indica, Pennisetum purpureum dan "King Grass". Sedangkan hasil-hasil penetilian di tahun kedua (tahun 2003) antara lain: (1). Hasil seleksi toleransi terhadap cekaman (aluminium dan salinitas) menunjukkan bahwa tanarnan rumput pakan poliploid mempunyai indeks derajat toleransi yang lebih tinggi dibandingkan diploidnya. (2). Beberapa hasil kajian anatomi/morfOlogi, fisiologi, status nutrisi dan nilai kecernaan secara in vitro menunjukkan bahwa: a) secara anatomi/morfologi, dibandingkan terhadap tanaman diploidnya maka tanaman rumput pakan poliploid mempunyai : (1) kerapatan stomata yang relatif lebih rendah, (2) warna daun lebih tua, (3) tinggi tanaman relatif lebih tinggi, (4) jumlah anakan dan jumlah daun lebih banyak) b) secara fisiologi, tanaman rumput pakan poliploid memiliki (1) kadar klorofil dan aktivitas enzim nitrat reduktase yang lebih tinggi, (2) Produksi bahan kedng yang lebih besar dan (3) efisiensi serapan N yang lebih baik; bila dibandingkan tanaman diploidnya. Sedangkan kadar dan serapan fosfor dan kahumnya relatif sama. c) status nutrisi tanarnan rumput pakan poliploid antara lain mempunyai : kadar bahan kering dan protein kasar yang lebih tinggi dibandingkan tanaman diploidnya, sedangkan serat kasar, lemak kasar dan abunya nilainya lebih rendah dad pada tanarnan diploidnya. d) nilai kecernaan in vitro (KcBK dan KcB0) antara tanaman rumput pakan poliploid dengan diploidnya relatif sarna. (3). Telah tersedia 6 (enam) bibit tanaman rumput pakan poliploid mantap terpilih (berdasarkan kajian anatomi, morfologi, fisiologi dan kualitas) hasil pemberian senyawa kolkisin 0.3% secara in vivo, yakni : (a) Brachiaria brizantha, (b) Brachiaria decumbens, (c) Panicum maximum, (d) Panicum muticum, (e) Pennisetum purpureum, dan (f) Pennisetum purpopoides.