ISSN 2085-2916  e-ISSN 2337-3652 Tersedia daring http://jai.ipb.ac.id J. Agron. Indonesia, Agustus 2022, 50(2):218-225 DOI: https://dx.doi.org/10.24831/jai.v50i2.40760

## Karakteristik Morfologi, Fisiologi dan Molekuler Tanaman Tebu Toleran terhadap Cekaman Genangan
Morphological, Physiological and Molecular Characteristics of Sugarcane Tolerant to Waterlogging Stress
Viki Bayu Wibisono 1 , Sholeh Avivi 2 , Mohammad Ubaidillah 3 , dan Sri Hartatik 2 *
1 Program Studi Magister Agronomi, Fakultas Pertanian, Universitas Jember Jl. Kalimantan Tegalboto No.37, Krajan Timur, Sumbersari
Kec. Sumbersari, Kabupaten Jember, Jawa Timur 68121, Indonesia
2 Program Studi Magister Agronomi, Fakultas Pertanian, Universitas Jember
Jl. Kalimantan Tegalboto No.37, Krajan Timur, Sumbersari Kec. Sumbersari, Kabupaten Jember, Jawa Timur 68121, Indonesia
3 Program Studi Agroteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Jember Jl. Kalimantan Tegalboto No.37, Krajan Timur, Sumbersari Kec. Sumbersari, Kabupaten Jember, Jawa Timur 68121, Indonesia
Diterima 20 April 2022/Disetujui 27 Juli 2022

## ABSTRACT
Waterlogging  stress  reduced  sugarcane  yield  by  15-45%.  This  study  aimed  to  determine  the  morphological, physiological, and molecular response of sugarcane under waterlogging stress. This research was conducted from October 2021 to January 2022 at the Agrotechnology Departement Laboratory, Faculty of Agriculture, Jember University, East Java. The experiment was arranged using a randomized block factorial design. The first factor was the genotype of sugarcane with 6 levels (Bululawang, PS 862, Cening, PS 881, M3, M4). The second factor was the waterlogging period with 3 levels (30 DAT, 60 DAT, and 90 DAT). The third factor was waterlogging treatment (without waterlogging treatment and with waterlogging treatment). Several growth characteristics such as fresh root weight, stem diameter, plant height, leaf area surface, aerenchyma tissue, total chlorophyll, stomata density, H 2 O 2 , and antioxidant gene expression were investigated. The results showed that waterlogging stress had an impact on the formation of aerenchyma tissue, plant height, fresh root weight, leaf area, total chlorophyll, stomata density, hydrogen peroxide, and expression of antioxidant gene. Cening genotype showed the best response in terms of low decreasing percentage to morphological, physiological, and high antioxiant gene expression.
Keywords: antioxidant, flooding, resistance, reactive oxygen species, Cening

## ABSTRAK
Cekaman  genangan  menyebabkan  penurunan  hasil  15-45%  pada  tanaman  tebu.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk mengetahui karakteristik  morfologi, fisiologi, dan molekuler tanaman tebu toleran terhadap cekaman genangan. Percobaan dilaksanakan di Laboratorium Program Studi Agroteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Jember, Jawa Timur pada bulan  September  2021-Februari  2022.  Rancangan  percobaan  menggunakan  rancangan  acak  kelompok  (RAK)  faktorial. Faktor pertama yaitu genotipe tebu dengan enam genotipe (Bululawang, PS 862, Cening, PS 881, M3, M4). Faktor kedua yaitu  periode  penggenangan  dengan  tiga  taraf  (30  hari,  60  hari,  dan  90  hari).  Faktor  ketiga  yaitu  perlakuan  cekaman genangan (tanpa cekaman genangan dan dengan cekaman genangan). Variabel pengamatan meliputi tinggi tanaman, luas permukaan daun, diameter batang, bobot segar akar, jaringan aerenkim, klorofil total, kerapatan stomata, kandungan H 2 O 2 dan  ekspresi  gen  antioksidan.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  cekaman  genangan  berdampak  pada  pembentukan jaringan aerenkim, penurunan bobot segar akar, perubahan tinggi tanaman, penurunan luas area daun, penurunan klorofil total, penurunan kerapatan stomata, peningkatan kandungan hidrogen peroksida dan ekspresi gen antioksidan. Genotipe Cening menunjukkan respon persentase penurunan yang rendah dibandingkan dengan kontrol tanpa cekaman pada variabel morfologi, fisiologis dan ekspresi gen antioksidan yang lebih tinggi.
Kata kunci: antioksidan, banjir, ketahanan, reactive oxygen species, Cening

## PENDAHULUAN
Banjir merupakan salah satu bencana alam yang terjadi sebagai dampak perubahan iklim global (Kim et al ., 2019). Bencana banjir pada lahan pertanian menyebabkan tanaman berada  dalam  cekaman  genangan  (waterlogging  stress) (Cabrera  dan  Lee,  2019).  Kondisi  tersebut  menurunkan ketersediaan oksigen pada daerah perakaran sehingga dapat menghambat  proses  metabolisme  tanaman  (Syah et  al ., 2019). Setiap tanaman memiliki kemampuan toleransi yang berbeda dalam menerima kondisi cekaman genangan. Pada jenis tanaman yang mempunyai toleransi rendah, genangan dapat menyebabkan kerusakan dan kematian.
Tebu  merupakan  salah  satu  tanaman  yang  memiliki kemampuan  toleransi  rendah  terhadap  cekaman  genangan di fase awal pertumbuhan (Gomathi et al ., 2014). Tingkat toleransi terhadap cekaman genangan ditentukan oleh fase tumbuh, jenis air dan durasi penggenangan. Tanaman tebu kehilangan hasil antara 15 sampai 45 persen karena cekaman genangan (Gomathi et al ., 2014). Di sisi lain, tebu dalam fase vegetatif membutuhkan banyak air untuk pertumbuhannya ( Hartatie et  al .,  2020). Tebu  pada  fase  vegetatif  memiliki toleransi yang rendah terhadap cekaman genangan, hal itu dikarenakan keterbatasan kemampuan akar untuk mengatasi cekaman genangan air (Glaz et al ., 2004). Respon tanaman terhadap cekaman genangan air dapat ditunjukkan melalui respon morfologi, fisiologis, biokimia, dan molekuler (Rini et  al .,  2020).  Respon  morfologi  tanaman  tebu  di  bawah genangan air ditunjukkan dengan perubahan tinggi tanaman, jumlah daun, bobot akar, pembentukan jaringan aerenkim, dan  kerapatan  stomata  (Avivi et  al .,  2018).  Tanaman tebu  yang  mempunyai  toleransi  tinggi  terhadap  cekaman genangan  ditunjukkan  dengan  pembentukan  jaringan aerenkim, akar adventif dan kerapatan stomata yang tinggi (Ahmed et al ., 2013).
Tanaman  mempunyai  mekanisme  ketahanan antioksidan  enzimatik  dan  non-enzimatik,  salah  satunya yaitu ketahanan antioksidan yang berperan untuk mengatur stres oksidatif akibat meningkatnya ROS ( Reactive Oxygen Species )  dalam  tanaman.  ROS  memainkan  peran  ganda, yaitu  sebagai  pensinyalan  seluler  dan  disisi  lain  berperan sebagai produk beracun yang terakumulasi di bawah kondisi stres lingkungan (Gupta et al ., 2015). Tanaman yang toleran terhadap  genangan  memiliki  aktivitas  enzim  antioksidan yang lebih tinggi dibandingkan tanaman yang rentan (Khan dan Khan, 2017).
Untuk  perakitan  varietas  tebu  yang  tahan  terhadap cekaman genangan diperlukan informasi karakter-karakter penting dari genotipe yang diduga mempunyai sifat toleran terhadap  cekaman  genangan.  Beberapa  karakter  yang terkait  dengan  ketahanan  terhadap  cekaman  genangan yang  sudah  banyak  dilaporkan  adalah  tinggi  tanaman, jumlah daun, bobot akar, pembentukan jaringan aerenkim, kerapatan stomata dan ekspresi gen antioksidan. Penelitian ini  bertujuan  untuk  mengetahui  karakteristik  morfologi, fisiologi, dan molekuler beberapa genotipe tebu yang diduga toleran terhadap cekaman genangan.

## BAHAN DAN METODE
Karakterisasi  morfologi,  fisiologi,  dan  molekuler 6  genotipe  tanaman  tebu  terhadap  cekaman  genangan dilaksanakan  pada  bulan  Oktober  2021  sampai  dengan Januari 2022 di Laboratorium Program Studi Agroteknologi Fakultas  Pertanian,  Universitas  Jember.  Genotipe  tebu yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  Bululawang, PS  862,  Cening,  PS  881  dan  dua    genotipe  tebu  harapan yaitu M3 dan M4.  Media yang digunakan adalah tanah dan kompos dicampur dengan perbandingan 1:1 dalam polibag berukuran 30 cm x 30 cm. Tebu dipelihara sampai berumur 30 hari dan dipindahkan ke media perlakuan.
Genotipe  Bululawang,  PS  862,  Cening,  PS  881 merupakan jenis tebu yang umum dibudidayakan di Jawa Timur. Bululawang diketahui mempunyai toleransi rendah terhadap  cekaman  genangan,  sedangkan  PS  881  dan  PS 862  merupakan  genotipe  yang  toleran  terhadap  cekaman genangan.  Genotipe  Cening  belum  banyak  dilaporkan terkait kemampuan toleransi terhadap cekaman genangan. Genotipe  tebu  harapan  M3  dan  M4  merupakan  genotipe tebu hasil pemuliaan mutasi menggunakan EMS. Genotipe M3  dan  M4  belum  dilaporkan  terkait  toleransi  terhadap cekaman genangan.
Percobaan ini menggunakan rancangan acak kelompok (RAK) faktorial. Faktor pertama yaitu genotipe tebu dengan enam genotipe (Bululawang, PS 862, Cening, PS 881, M3, M4). Faktor kedua yaitu periode penggenangan dengan tiga taraf (30 hari, 60 hari, dan 90 hari). Faktor ketiga perlakuan cekaman genangan (kontrol/tanpa cekaman, dan perlakuan cekaman genangan). Tinggi perlakuan cekaman genangan air yaitu 5 cm di atas permukaan tanah. Tinggi genanganan dipertahankan  dengan  cara  penambahan  air  setiap  hari hingga mencapai 5 cm di atas permukaan Pengamatan  karakter  morfologi  meliputi  tinggi tanaman,  luas  area  daun,  bobot  basah  akar  dan  didukung dengan  data  pembentukan  jaringan  aerenkim.  Tinggi tanaman diukur menggunakan meteran gulung. Sedangkan pengukuran luas area daun menggunakan perangkat lunak ImageJ.  Pengamatan  jaringan  aerenkim  menggunakan metode  Leite et  al .,  (2017).  Pengamatan  karakteristik fisiologi  tanaman  tebu  di  bawah  cekaman  genangan meliputi  kandungan  klorofil  total  dan  kerapatan  stomata. Pengukuran kandungan klorofil total menggunakan metode Ritchie  (2006),  sedangkan  pengamatan  kerapatan  stomata menggunakan  metode  pengolesan  kutek  pada  epidermis daun bawah dan hasil cetakan diamati di bawah mikroskop (Taluta et al ., 2017).
Analisis  ekspresi  gen  antioksidan  dilakukan  melalui Polymerase  Chain  Reaction  (PCR)  dari  cDNA  daun tanaman  tebu.  cDNA  diperoleh  dari  hasil  isolasi  RNA menggunakan  Kit  Mini  RNA  Plant  NEXprep™.  PCR dilakukan  dengan  volume  reaksi  25  μl  yang  terdiri  dari komponen-komponen yaitu : Green Master Mix, 2X 5 μl, 1 μl (10 μM) dari setiap primer Forward (F) dan Reverse (R), 1 μl cDNA template, dan 2 μl Nuclease-Free Water. Produk PCR  yang  diamplifikasi  dilanjutkan  elektroforesis  dalam
agarosa gel 2% yang diwarnai dengan Greenstar, kemudian divisualisasi dengan UV transilluminator. Gen acuan (Tabel 1) diekspresikan pada level yang sama baik pada perlakuan kontrol maupun cekaman genangan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Karakteristik Morfologi
Pengamatan  karakterisitik  morfologi  tanaman  tebu di  bawah  cekaman  genangan  meliputi  pengamatan  tinggi tanaman, luas area daun, bobot segar akar dan didukung data pembentukan jaringan aerenkim. Tinggi tanaman merupakan parameter  morfologi  yang  penting  dalam  penentuan karakteristik  tanaman  tebu  toleran  terhadap  cekaman genangan.  Toleransi/ketahanan  tanaman  tebu  terhadap cekaman genangan ditentukan melalui persentase penurunan tinggi tanaman dibandingkan dengan kontrol. Penggenangan selama  30  hari  menyebabkan  penurunan  tinggi  tanaman secara nyata (Tabel 2). Persentase penurunan tinggi tanaman tertinggi pada 30 hari penggenangan terjadi pada genotipe M3  (49.01%),  sedangkan  persentase  penurunan  terendah dibandingkan  kontrol  yaitu  Cening  (18.64%).  Penurunan tinggi tanaman pada perlakuan cekaman genangan 60 hari rata-rata  20.42%  dibandingkan  dengan  tanaman  kontrol. Penggenangan  90  hari  menyebabkan  penurunan  tinggi tanaman lebih rendah dibandingkan dengan penggenangan 30  dan  60  hari.  Cening  menunjukan  ketahanan  terhadap cekaman  genangan  dengan  persentase  penurunan  tinggi tanaman sebesar 4.32%, sedangkan genotipe M4 mengalami persentase penurunan paling tinggi yaitu 15.04%.
Data  luas  area  daun  (Tabel  2)  secara  konstan menunjukan  Cening  merupakan  genotipe  paling  toleran terhadap  cekaman  genangan.  Data  menunjukan  bahwa genangan 30 hari, 60 hari, dan 90 hari secara terus menerus Cening  merupakan  genotipe  dengan  penurunan  terendah dibandingkan kontrol. Penggenangan 90 hari menunjukan bahwa genotipe Cening mempunyai ketahanan yang tertinggi dengan penurunan persentase dibandingkan kontrol 9.87%. Bululawang    merupakan  genotipe    dengan  penurunan tertinggi  yaitu  23.91%.  Ketahanan  tanaman  terhadap cekaman  genangan  salah  satunya  melalui  mekanisme Quiescene  strategy .  Mekanisme Quiescene  strategy merupakan bentuk pertahanan tanaman dengan menurunkan laju pertumbuhan, sehingga tanaman tetap mampu bertahan dalam kondisi energi yang terbatas (Nishiuchi et al ., 2012)
Kondisi tergenang mengakibatkan oksigen di sekitar akar menurun, sehingga pada kondisi kekurangan oksigen yang  menurun  berdampak  pada  serapan  air  dan  nutrisi menurun. Respirasi pada kondisi normal (aerobik) mampu menghasilkan 38 ATP/mol gula, sedangkan dalam kondisi tergenang (anaerobik) hanya mampu menghasilkan 2 ATP/ mol gula. 2 ATP yang dihasilkan digunakan untuk semua fungsi  fisiologis  tanaman  termasuk  dalam  pengangkutan nutrisi dan air. Energi yang terbatas mengakibatkan tanaman tidak  mampu  memasukan  air  kedalam  tanaman,  sehingga menyebabkan tanaman layu walaupun air cukup (Zhang et al ., 2021). Salah  satu  dampak  dari  keterbatasan  energi  yaitu menyebabkan  penurunan  bobot  basah  akar  pada  semua genotipe (Tabel 2). Torey et al. (2014) menjelaskan bahwa parameter bobot basah akar dapat digunakan sebagai acuan terhadap penentuan kemampuan tanaman dalam penyerapan unsur  hara  dan  air.  Genotipe  Cening  menunjukkan hasil  penurunan  terendah  dibandingkan  kontrol  sebesar 22.49%  dan  PS  881  tertinggi  dengan  penurunan  45.27%. Berdasarkan data bobot basah akar diketahui bahwa pada umur 90 hari tanaman tebu mampu membentuk ketahanan lebih baik terhadap genangan dibandingkan tanaman tebu umur  30  atau  60  hari.  Pembentukan  ketahanan  pada  90 hari ditunjukkan dengan persentase penurunan bobot basah akar pada umur 90 hari lebih rendah dibandingkan dengan perlakuan  penggenangan  30  dan  60  hari.  Pembentukan ketahanan  dapat  dipengaruhi  oleh  sistem  perakaran  yang telah mampu beradaptasi dengan kondisi tercekam genangan (Kim et al ., 2019).
Mekanisme  ketahanan  tanaman  terhadap  cekaman genangan  salah  satunya  melalui  jaringan  aerenkim  di dalam akar yang berfungsi untuk membantu transport hara dan air (Gambar 1). Jaringan aerenkim pada tanaman tebu bersifat konstitutif, sehingga jaringan aerenkim terbentuk di semua genotipe. Jaringan aerenkim tidak hanya terbentuk oleh adanya cekaman, namun kondisi tercekam genangan mengakibatkan  pembentukan  jaringan  aerenkim  menjadi lebih tinggi (Leite et al ., 2017) . Struktur akar pada kondisi normal lebih rapat dan terjadi kerusakan yang lebih sedikit. Sedangkan pada akar tanaman yang tergenang menyebabkan kerusakan pada struktur akar sehingga membentuk rongga yang disebut dengan jaringan aerenkim. Jaringan aerenkim terbentuk melalui peningkatan biosintesis etilen (C 2 H 4 ) pada saat tanaman dalam kondisi hipoksia  atau  anoksia.  Etilen  berfungsi  sebagai  pemberi
Primer
Sekuen ( Forward / Reverse ; 5’ ke 3’ ) Length TM Prod. length ScCAT F: TCCTCCTGTTTAAGCTGACC 20 56.85 511 ( Sacharum spontaneum Catalase) R: CTGGGTGGTGAGAGAAGAAA 20 56.77 ScSOD F: TGGTGGAAGACTGGCATGTG 20 60.25 341 ( Saccharum spontaneum superoxide dismutase) R: GGCGAGCAACCTACAATGGA 20 60.39
Tabel 1. Primer untuk analisis ekspresi gen antioksidan
Periode genangan Genotipe Tinggi tanaman Luas area daun Bobot segar akar Perlakuan Perlakuan Perlakuan K (cm) G (cm) Penurunan (% K (cm 2 ) G (cm 2 ) Penurunan (%) K (g) G (g) Penurunan (%) 30 hari G1 99.03   73.60 25.67b 255.16 162.66 36.24d 16.94 12.44 26.37a G2 103.93   78.83 24.16ab 316.26 270.67 14.62b 26.16 18.94 27.43a G3 104.87   84.60 19.98a 311.07 288.22 7.35a 31.72 24.56 22.48a G4 101.73   81.67 19.69a 307.50 254.33 17.28b 26.83 14.66 45.27b G5 98.43   49.80 49.34c 265.25 130.40 50.86e 20.25 11.59 40.58b G6 94.07   73.10 22.25b 282.36 215.11 23.99c 29.37 22.42 23.52a 60 hari G1 111.73   89.00 20.48b 262.77 186.20 29.02c 27.67 15.00 45.83c G2 110.27   90.80 17.39ab 337.54 292.28 13.36b 29.69 21.17 28.60b G3 112.80   97.63 13.26a 389.36 362.99 6.78a 35.67 29.32 17.83a G4 108.63   94.21 13.87a 392.63 346.72 11.71ab 31.63 16.89 46.43c G5 106.32   64.33 39.60bc 358.58 317.32 11.77ab 28.67 13.56 52.50c G6 112.27   93.00 17.58c 405.00 361.96 10.60ab 33.32 24.65 26.06b 90 hari G1 119.53 110.27 7.63ab 287.82 220.14 23.91b 35.35 20.88 40.96c G2 117.80 103.40 12.24bc 350.56 302.52 13.70a 37.37 27.05 27.56b G3 134.13 128.33 4.31a 440.30 396.34 9.80a 43.35 35.20 18.83a G4 127.97 117.07 8.51abc 417.96 375.44 10.15a 39.31 22.88 41.96c G5 118.63 103.90 12.31bc 379.47 334.30 11.93a 36.35 19.44 46.39c G6 143.80 124.55 13.69c 455.14 383.11 15.89a 41.00 30.53 25.57ab
Tabel 2. Penurunan persentase (%) tinggi tanaman, luas area daun, bobot segar akar beberapa genotipe tebu pada berbagai perlakuan cekaman genangan
sinyal  terhadap  sel  parenkim    sehingga  terbentuk  rongga dalam akar. Rongga yang terbentuk dari rusaknya jaringan parenkim  tersebut  yang  disebut  dengan  aerenkim  (Leite et  al .,  2017).  Selain  itu  etilen  berfungsi  mengatur  rasio terbentuknya  hormon  ABA  dan  giberelin,  sehingga  hasil akhirnya terbentuk akar adventif yang juga berfungsi dalam membantu penyerapan unsur hara dalam kondisi tercekam genangan (Zhang et al ., 2021).

## Karakteristik Fisiologi
Keterbatasan  energi  ketika  tanaman  dalam  kondisi tercekam  genangan  menyebabkan  pembentukan  stomata menurun  (Gambar  2).  Cening  menunjukan  kerapatan stomata tertinggi pada 30 hari cekaman genangan yaitu 86.3/ mm 2 dan persentase penurunan dibandingkan kontrol adalah
Keterangan:  K: Kontrol, G: Perlakuan Cekaman Genangan, G1: Bululawang, G2: PS 862, G3: Cening, G4: PS 881, G5: M3, G6: M4, Penurunan (%): Persentase penurunan nilai akibat perlakuan cekaman genangan dibandingkan dengan kontrol
1 A B ed ae ep ed ae ae ep
Gambar 1. Formasi aerenkim melalui histologi akar tanaman tebu. (A) Akar tebu dalam kondisi normal (B) Akar tanaman tebu dalam kondisi tercekam genangan. (ed: Endodermis; ep: Epidermis; ae: Aerenkim)
21.72%.  Keterbatasan  kemampuan  pembentukan  stomata menyebabkan  pertukaran  gas  menurun  dan  berdampak pada penurunan penyerapan air secara pasif sebagai akibat transpirasi yang terbatas. Tanaman toleran terhadap cekaman genangan  mampu  meningkatkan  pembentukan  stomata lebih  tinggi  dibandingkan  tanaman  yang  rentan  (Avivi et al ., 2020). Tanaman  tebu  dalam  kondisi  tergenang  mengalami penurunan  pengangkutan  nitrogen  sebesar  29.53% (Chandran et al ., 2019). Pengangkutan unsur hara penting seperti  N  yang  terhambat  selama  kondisi  tergenang mengakibatkan  pembentukan  klorofil  menjadi  rendah, sehingga  dalam  pemenuhan  kebutuhan  energi  tanaman menggunakan unsur daun yang lebih tua.  Pada kondisi ini daun yang tua akan mati dan kadar klorofil total menurun secara  significan.  Kandungan  klorofil  total  tanaman  tebu dalam  kondisi  tergenang  air  akan  berkurang  dan  efeknya relatif  lebih  rendah  pada  varietas  toleran  (Gomathi et  al ., 2014).  Tanaman  yang  mempunyai  ketahanan  terhadap cekaman  genangan  mampu  mempertahankan  kandungan klorofil total pada level yang optimal (Rao et al ., 2021). Fotosistem II (PSII) merupakan komponen kompleks fotosintesis yang memiliki peran penting dalam merespon stres  lingkungan.  Fotosistem  II  dapat  diakses  melalui pengamatan  kandungan  klorofil  total  (Bamrungrai et  al ., 2021).  Penggenangan  pada  tanaman  tebu  memberikan pengaruh terhadap  penurunan  kandungan  klorofil  total (Tabel  3).  Penurunan  klorofil  total  terjadi  pada  semua periode penggenangan dan pada semua genotipe. Genotipe M3 mengalami penurunan kandungan klorofil total tertinggi dibandingkan  kontrol  yaitu  sebesar  25.38%  dengan kandungan  klorofil  1.64  mg  g -1 pada  perlakuan  cekaman genangan  30.  Pola  penurunan  persentase  kandungan  total klorofil yaitu tertinggi pada 30 hari penggenangan dan turun pada 60 dan 90 hari penggenangan.

## Karakteristik Molekuler
Mekanisme  ketahanan  antioksidan  enzimatik merupakan kemampuan tanaman menekan akumulasi Radical
Oxygen  Species (ROS)  yang  menyebabkan  peroksidasi lipid yang berdampak pada program kematian sel. Contoh antioksidan  enzimatik  penting  dalam  penghambatan  ROS dalam kondisi tergenang yaitu Catalase (CAT), peroksidase (POX),  dan Superoxide  Dismutase (SOD).  Antioksidan enzimatik  SOD  berfungsi  mengubah  Superoxide  anion menjadi  H 2 O 2 dan  kemudian  oleh  CAT  diubah  kedalam bentuk oksigen dan air (Khan dan Khan, 2017).
Hasil  analisis  ekspresi  gen  menggunakan  primer ScCAT  dan  ScSOD  menunjukkan  bahwa  semua  genotipe mengekspresikan gen antioksidan pada perlakuan cekaman genangan  maupun  pada  kontrol  (Gambar  3).  Intensitas ketebalan  pita  ekspresi  gen  yang  dianalisis  menggunakan GelAnalyzer  menunjukan  ScCAT  dan  ScSOD  terkespresi lebih tinggi pada tanaman tebu dibawah cekaman genangan. Genotipe  Cening  dan  M4  merupakan  genotipe  yang mempunyai  nilai  ekspresi  tertinggi  pada  gen  ScCAT  dan ScSOD dibandingkan dengan genotipe lain Tanaman  yang  toleran  terhadap  genangan  memiliki aktivitas enzim antioksidan yang lebih tinggi dibandingkan tanaman  yang  peka.  Tanaman  dengan  mekanisme antioksidan  akan  mampu  mereduksi  ROS  lebih  tinggi sehingga kandungan ROS menjadi rendah dan mengurangi dampak  buruk  dari  ROS  dalam  jika  dalam  jumlah  yang banyak (Mancuso dan Sergey, 2010). Varietas yang tahan akan mengendalikan ROS melalui mekanisme antioksidan secara efisien (Khan dan Khan, 2017).
Cekaman  genangan  memicu  peningkatan  ROS  pada semua  genotipe  (Tabel  3).  Tanaman  yang  mempunyai mekanisme ketahanan antioksidan mampu mempertahankan kandungan ROS dalam skala yang lebih rendah dibandingkan dengan  tanaman  yang  tidak  mempunyai  mekanisme ketahanan antioksidan. Perlakuan cekaman genangan 30 hari menunjukan genotipe Cening mengalami peningkatan H 2 O 2 terendah dibandingkan kontrol dengan 17.54% dan PS 881 tertinggi dengan  51.54%.  Cening  menunjukan konsistensi hingga  90  hari  penggenangan  dengan  nilai  peningkatan H 2 O 2 20.59%. Nilai peningkatan terbesar yaitu M3 dengan 39.93% dibandingkan dengan kontrol.
Gambar 2. Kerapatan stomata daun tebu tanpa penggenangan dan perlakuan cekaman genangan. (A) Stomata daun tebu dalam kondisi normal (B) Stomata daun tebu dalam kondisi tercekam genangan
Agustus 2022

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  dilakukan, mekanisme  ketahanan  tanaman  tebu  terhadap  cekaman genangan  dilakukan    melalui  mekanisme  perubahan morfologi,  fisiologi  dan  molekuler.  Genotipe  Cening
menunjukan  hasil  terbaik  sebagai  genotipe  tebu  yang mempunyai ketahanan terhadap cekaman genangan ditinjau dari persentase penurunan bobot segar akar, tinggi tanaman, luas  area  daun,  kandungan  klorofil  dibandingkan  dengan kontrol  yang  lebih  rendah,  dan  ekspresi  gen  antioksidan yang lebih tinggi.
Periode genangan Genotipe Klorofil total H 2 O 2 Perlakuan Perlakuan K (mg g -1 ) G (mg g -1 ) Penurunan (%) K (μmol g -1 ) G (μmol g -1 )  Peningkatan (%) 30 hari G1 2.14 1.79 16.00 1.06 1.32 19.16a G2 2.18 1.74 20.17 0.80 1.25 35.78b G3 2.07 1.76 14.92 0.90 1.10 17.53a G4 2.03 1.72 15.57 0.68 1.41 51.54c G5 2.20 1.64 25.38 1.12 1.65 31.92b G6 2.33 1.84 21.26 1.02 1.34 23.54a 60 hari G1 1.97 1.53 22.21 1.04 1.44 27.39ab G2 2.07 1.49 28.02 0.85 1.33 37.65c G3 2.04 1.66 18.33 0.94 1.23 24.26a G4 1.99 1.54 22.38 0.91 1.60 41.34c G5 2.08 1.54 26.09 1.09 1.61 31.17b G6 2.14 1.62 24.10 0.96 1.31 26.27ab 90 hari G1 2.13 1.51 28.63 0.98 1.62 38.08b G2 2.27 1.47 34.63 0.92 1.52 39.70b G3 2.30 1.60 29.96 1.07 1.37 20.58a G4 2.20 1.47 33.10 0.93 1.49 37.43b G5 2.05 1.37 32.87 0.84 1.39 39.92b G6 2.38 1.50 36.50 0.83 1.29 35.94b
Tabel 3. Penurunan persentase (%) klorofil dan H 2 O 2 beberapa genotipe tebu pada berbagai perlakuan cekaman genangan
Keterangan: K: Kontrol, G: Perlakuan Cekaman Genangan, G1: Bululawang, G2: PS 862, G3: Cening, G4: PS 881, G5: M3, G6: M4, Penurunan  (%):  Persentase  penurunan  nilai  akibat  perlakuan  cekaman  genangan  dibandingkan  dengan  kontrol’.  Nilai persentase pada data H 2 O 2 merupakan penambahan nilai H 2 O 2 dibandingkan kontrol
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 CAT SOD
511 bp
341 bp Gambar 3. Hasil analisis PCR diamati menggunakan UV Transilluminator (CAT: catalase, SOD: superoksida dismutase, 1: Bululawang kontrol, 2: PS 862 kontrol, 3: Cening kontrol, 4: PS 862 kontrol, 5: M3 kontrol, 6: M4 kontrol, 7: Bululawang genangan, 8: PS 862 genangan, 9: Cening genangan, 10: PS 862 genangan, 11: M3 genangan, 12: M4 genangan
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima  kasih  kepada  LP2M  dan  Laboratorium Agroteknologi  Universitas  Jember  atas  dukungannya sehingga  penelitian  ini  dapat  diselesaikan.  Ucapan  terima kasih  juga  kami  sampaikan  kepada  PG.  Jatiroto  yang telah memberi dukungan dalam bentuk bahan tanam yang digunakan dalam penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Ahmed,  F.,  M.Y.  Rafii,  M.R.  Ismail,  A.S.  Juraimi,  H.A. Rahim,  R.  Asfaliza,  A.  Latif.  2013.  Waterlogging tolerance of crops: Breeding, mechanism of tolerance, molecular approaches, and future prospects. Biomed Res. Int. 1:1-10. Doi:10.1155/2013/963525.
Avivi,  S.,  S.F.M.  Arini,  S.  Soeparjono,  D.P.  Restanto, W.I.D.  Fanata,  K.A.  Widjaya.  2020.  Tolerance screening of sugarcane varieties toward waterlogging stress.  E3S  Web  Conf.  142:1-6.  Doi:10.1051/ e3sconf/202014203007.
Avivi,  S.,  A.  Syamsunihar,  S.  Soeparjono,  M.  Chozin. 2018.  Toleransi  berbagai  varietas  tebu  terhadap penggenangan pada fase bibit berdasarkan karakter morfologi dan anatomi. J. Agron. Indonesia 46:103- 110.
Bamrungrai, J., B. Tubana, V. Tre-Loges, A. Promkhambut,
A. Polthanee. 2021. Effects of water stress and auxin application  on  growth  and  yield  of  two  sugarcane cultivars under greenhouse conditions. Agric. 11: 1- 18. Doi:10.3390/agriculture11070613.
Cabrera, J.S., H.S. Lee. 2019. Flood-prone area assessment using GIS-based multi-criteria analysis: A case study in Davao Oriental, Philippines. Water (Switzerland) 11(11). Doi:10.3390/w11112203.
Chandran,  K.,  Gomathi,  R.  Nisha,  M.  Arum,  K.  2019. Breeding  for  waterlogging  tolerance  in  sugarcane. Sugarcane Res. 9:29-44.
Glaz,  B.,  D.R.  Morris,  S.H.  Daroub.  2004.  Periodic flooding  and  water  table  effects  on  two  sugarcane genotypes.  Agron.  J.  96:832-838.  Doi:10.2134/ agronj2004.0832.
Gomathi,  R.G.,  P.N.  Rao,  A.  Chandran,  K.  Selvi.  2014.
Adaptive  responses  of  sugarcane  to  waterlogging stress: An over view. Sugar Tech. 17:325-338. Doi: 10.1007/s12355-014-0319-0.
Gupta,  D.K.,  J.M.  Palma,  F.J.  Corpas.  2015.  Reactive Oxygen  Species  and  Oxidative  Damage  in  Plants under Stress. Springer, New York, USA.
Hartatie, D., I. Harlianingtyas, F. Supriyadi. 2020. Pengaruh curah hujan dan pemupukan terhadap rendemen tebu di  pg  asembagus  situbondo.  hal.  47-54.  Prosiding Peran Teaching Factory Di Perguruan Tinggi Vokasi Dalam Mendukung Ketahanan Pangan Pada Era New Normal. Jember 8-9 Juli 2020.
Khan, M.I.R., N.A. Khan. 2017. Reactive Oxygen Species and Antioxidant Systems in Plants: Role and Regulation under Abiotic Stress. Springer, Singapore.
Kim, K.H., M.J. Cho, J.M. Kim, T. Lee, J.H. Heo, J. Y. Jeong, J.  Lee,  J.  Moon,  S.  Kang.  2019.  Growth  response and developing simple test method for waterlogging stress tolerance in soybean. J. Crop Sci. Biotechnol. 22:371-378. Doi:10.1007/s12892-019-0271-0.
Leite, D.C.C., A. Grandis, E.Q.P. Tavares, A.R. Piovezani, S. Pattathil, U. Avci, A.R. Ni, A. Cambler, A.P. De Souza,  M.G.  Hahn,  M.S.  Buckeridge.  2017.  Cell wall  changes  during  the  formation  of  aerenchyma in  sugarcane  roots.  Ann.  Bot.  120:693-708.  Doi: 10.1093/aob/mcx050.
Maghfiroh, K. 2017. Identifikasi kandungan klorofil genus piper  (sirih)  sebagai  kandidat  food  supplement. Teknol.  Pangan  Media  Inf.  Komun.  Ilm.  Teknol. Pertan. 8:93-98. Doi:10.35891/tp.v8i1.540.
Mancuso, S., S. Sergey. 2010. Waterlogging Signalling and Tolerance in Plants. Springer, New Yok, USA.
Nishiuchi,  S.,  T.  Yamauchi,  H.  Takahashi,  L.  Kotula,  M.
Nakazono.  2012.  Mechanisms  for  coping  with submergence and waterlogging in rice. Rice 5:1-14. Doi:10.1186/1939-8433-5-2.
Rao,  L.,  S.  Li,  X.  Cui.  2021.  Leaf  morphology  and chlorophyll fluorescence characteristics of mulberry seedlings under waterlogging stress. Sci. Rep. 11: 1- 11. Doi:10.1038/s41598-021-92782-z.
Rini,  D.S.,  B.  Budiarjo,  I.  Gunawan,  R.H.  Agung,  R. Munazar. 2020. Mekanisme respon tanaman terhadap cekaman  kekeringan.  Ber.  Biol.  19:373-384.  Doi: 10.14203/beritabiologi.v19i3b.4025.
Ritchie,  R.J.  2006.  Consistent  sets  of  spectrophotometric chlorophyll  equations  for  acetone,  methanol  and ethanol  solvents.  Photosynth.  Res.  89:27-41.  Doi: 10.1007/s11120-006-9065-9.
Syah, U.T., W.B. Suwarno, M. Azrai. 2019. Karakter seleksi fase vegetatif untuk adaptasi cekaman genangan air pada jagung. J. Agron. Indonesia 47:134-140.
Taluta, H.E., H.L. Rampe, M.J. Rumondor. 2017. Pengukuran panjang dan lebar pori stomata daun beberapa varietas
tanaman  kacang  tanah  ( Arachis  hypogaea L.).  J. MIPA 6:1-5. Doi:10.35799/jm.6.2.2017.16835.
Torey,  P.C.,  S.A.  Nio,  P.  Siahaan,  S.M.  Mambu.  2014. Karakter morfologi akar sebagai indikator kekurangan air pada padi lokal Superwin. J. Bios. Logos 3:1-8. Doi:10.35799/jbl.3.2.2013.4431.
Zhang,  Y.,  G.  Liu,  H.  Dong,  C.  Li.  2021.  Waterlogging stress  in  cotton:  Damage,  adaptability,  alleviation strategies,  and  mechanisms.  Crop  J.  9:257-270. Doi:10.1016/j.cj.2020.08.005.p