Judul: Respon Fisiologis, Metabolit, dan Molekuler Tanaman Padi terhadap Cekaman Keracunan Besi (Fe).
Abstrak: Cekaman keracunan Fe menyebabkan berbagai gangguan fisiologis yang sangat kompleks sehingga menurunkan pertumbuhan tanaman. Secara genetik, sifat toleransi tanaman terhadap cekaman keracunan Fe dikendalikan oleh banyak gen (poligenik). Hal tersebut yang menyebabkan hingga saat ini studi terkait cekaman keracunan Fe pada tanaman masih perlu dilakukan terutama berkaitan dengan sifat toleransinya. Berbagai pendekatan diperlukan untuk mengungkap dan memberikan gambaran tentang kondisi tanaman dalam mentoleransi cekaman keracunan Fe. Tingkat toleransi tanaman padi terhadap cekaman keracunan Fe sangat dipengaruhi oleh sifat genetik dan kondisi lingkungannya. Pendekatan secara fisiologis, metabolomik, dan molekuler diperlukan untuk mengungkap lebih mendalam tentang cekaman keracunan Fe pada tanaman padi. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mempelajari toleransi tanaman padi terhadap cekaman keracunan Fe melalui analisis fisiologis, metabolomik, dan molekuler. Penelitian ini terdiri dari tiga tahapan utama. Tahapan pertama yaitu analisis respon anatomis dan fisiologis tanaman padi pada kondisi tergenang dan jenuh air di lahan dengan kandungan Fe tinggi. Kondisi tergenang untuk menunjukkan cekaman keracunan Fe yang terjadi di lapang. Tahapan kedua yaitu analisis profil metabolit tanaman padi pada kondisi cekaman keracunan Fe berdasarkan analisis GC-MS tanpa proses derivatisasi dan LC-MS. Tahapan ketiga yaitu analisis aktivitas gen PLA2 dan PPO pada konsentrasi Fe yang berbeda melalui quantitative real time polymerase chain reaction (qRT-PCR). Terdapat empat varietas tanaman padi yang digunakan pada penelitian ini yaitu IR64, Inpara 5, Inpara 2, dan Pokkali. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi tanah berpengaruh terhadap respon anatomis dan fisiologis tanaman padi. Tanah yang tergenang di lahan dengan kandungan Fe tinggi menyebabkan penurunan biomassa, diameter akar, kandungan Fe jaringan akar dan tajuk, kandungan klorofil, laju fotosintesis, laju transpirasi, dan konduktansi stomata. Pada kondisi tergenang hanya Pokkali yang mampu menunjukkan pertumbuhan yang baik dibandingkan varietas padi lainnya. Pokkali menunjukkan kandungan Fe plak dan jaringan dengan konsentrasi yang besar pada saat kondisi tanah tergenang. Pada kondisi jenuh air Inpara 2 dan Pokkali mampu tumbuh baik dengan cara meningkatkan jumlah plak akar sebagai bentuk penghidaran (avoidance) dan meminimalisir dari cekaman yang berlebih. Namun pada kondisi jenuh air, Pokkali juga meningkatkan kemampuan kompartementasi Fe di dalam jaringan serta detoksifikasi ROS sebagai bentuk toleransinya. Kondisi jenuh air juga menyebabkan tanaman padi varietas sensitif yaitu IR64 dan Inpara 5 mampu tumbuh dengan baik dibandingkan kondisi tergenang. Analisis metabolomik menggunakan GC-MS dan LC-MS masing-masing diperoleh 163 dan 58 senyawa metabolit dari 4 varietas tanaman padi meliputi IR64, Inpara 5, Inpara 2, dan Pokkali. Tiga senyawa kelompok asam lemak (asam elaidat, asam linoleat, asam linolenat) dan riboflavin menjadi senyawa metabolit penanda cekaman keracunan Fe pada tanaman padi. Terdapat korelasi positif antara asam elaidat dan laju pertumbuhan tajuk (r = 0.60) dan klorofil (r = 0.76). Konsentrasi asam linoleat akar berkorelasi negatif dengan kandungan MDA akar (r = -0.56). Korelasi negatif ditunjukkan antara konsentrasi asam linolenat tajuk dengan kandungan klorofil (r = -0.92). Korelasi secara positif ditunjukkan antara riboflavin dan klorofil (r = 0.88) serta laju pertumbuhan tajuk (r = 0.9) ketika kondisi cekaman keracunan Fe. Tingkat toleransi tanaman dan perbedaan konsentrasi Fe memengaruhi tingkat ekspresi gen PLA2 dan PPO pada jaringan tajuk. Aktivitas gen PLA2 berkorelasi positif (r = 0.62) terhadap kandungan klorofil dan negatif (r
Keyword: asam lemak, avoidance, gen PLA2, gen PPO, riboflavin, tergenang tolerance