PENDAHULUAN

Latar Belakang Tumbuhan secara umum diklasifikasikan

ke dalam tiga kelompok utama berdasarkan tipe fotosintesisnya, yaitu tumbuhan C3, C4, dan CAM. Sekitar 90% spesies tanaman terestrial seperti padi (Oryza sativa), gandum (Triticum aestivum), kacang kedelai (Glycine max), dan kentang (Solanum tuberosum) termasuk ke dalam jenis tumbuhan C3 dan dapat mengasimilasi CO2 secara langsung melalui jalur fotosintesis C3 (Miyao 2002). Jalur ini dikenal dengan siklus C3 karena senyawa stabil yang terbentuk pertama kali dalam pengikatan CO2 merupakan senyawa berkarbon 3, yaitu senyawa 3-fosfogliserat (PGA) atau dikenal dengan siklus Calvin (Taiz & Zeiger1991). Tumbuhan C3 dapat hidup dengan baik pada suhu rendah, yaitu pada suhu kurang dari 22 oC (Winslow 2002).

Berbeda dengan tumbuhan C3, tumbuhan C4 seperti jagung (Zea mays) dan tebu (Saccharum officinarum) melakukan fotosintesis melalui siklus C4 (Taiz & Zeiger 1991). Tanaman C4 berbeda dari tanaman C3 dalam beberapa hal termasuk dalam merespon terhadap cahaya dan suhu (Chinthapalli et al. 2002). Suhu optimum untuk fotosintesis dan tumbuh pada tanaman C4 biasanya lebih tinggi daripada tanaman C3 (Berry & Bjorkman 1980). Winslow (2002) menyatakan bahwa tumbuhan C4 dapat hidup dengan baik pada suhu lebih dari 22 oC. Tanaman C4 secara umum lebih toleran terhadap suhu panas, tetapi sensitif terhadap suhu dingin (Du et al. 1999a).

Selain itu tumbuhan C3 dan C4 menunjukkan struktur anatomi yang berbeda (Hidayat 1995). Tumbuhan C4 memiliki anatomi yang terspesialisasi yang diperlukan untuk memetabolisme CO2 dan secara efektif dapat mengeliminasi fotorespirasi (laju fotorespirasi nol) serta dapat meningkatkan kapasitas asimilasi CO2. Anatomi terspesialisasi ini dikarakterisasi dengan jaringan pengangkut yang berkembang baik dengan sel-sel bundle sheet yang mengandung sejumlah besar organel yang dikenal dengan Kranz anatomy (Brown & Hattersley 1989). Sehingga tumbuhan C4 memiliki mekanisme pemekatan konsentrasi CO2 di sel seludang pembuluh (Taiz & Zeiger1991).

Kekeringan merupakan salah satu faktor lingkungan yang besar pengaruhnya terhadap penurunan produksi tanaman pangan. Akibat cekaman kekeringan, tumbuhan mengalami penurunan fotosintesis yang berakibat pada

penurunan laju pertumbuhan dan produksi (Tezara et al. 2002). Sebagai akibat jangka panjang dari kekeringan, proses-proses fisiologi yang turut serta sebagai respon lingkungan muncul, yaitu komponen morfologi akhir seperti pelayuan dan pengurangan pertumbuhan tajuk. Pengurangan pertumbuhan vegetatif disebabkan oleh menurunnya fotosintesis dan tingkat pertumbuhan yang pada umumnya berhubungan dengan penurunan hasil panen, bergantung dengan porsi bahan yang dipanen dari tanaman seperti struktur vegetatif atau buah atau biji (Berkowitz 1998).

Sebagai akibat cekaman kekeringan pada tumbuhan C3, stomata akan menutup sehingga fotosintesis neto akan menurun dengan cepat dan fotorespirasi akan meningkat (Morison & Lawlor 1999, Hamim 2003, Hamim 2004). Akan tetapi, tumbuhan C4 relatif lebih tahan dengan kondisi cekaman kekeringan daripada C3. Dalam keadaan cekaman kekeringan, tumbuhan C3 umumnya memiliki kadar air relatif daun yang lebih rendah daripada tumbuhan C4. Hal ini mungkin terkait dengan karakteristik tumbuhan C4 yang cukup efisien dalam pemanfaatan air (Hamim 2005).

Efek kekeringan terhadap tanaman bergantung pada genetik tanaman dan tingkat kepekaan yang dimiliki oleh tanaman untuk merespon kekeringan tersebut. Perbedaan morfologi, anatomi, dan metabolisme memungkinkan tanaman memiliki respon yang berbeda dalam menghadapi stres kekeringan. Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian tentang perubahan fisiologi dan anatomi tanaman C3 dan C4 dalam merespon cekaman kekeringan. Tujuan

Penelitian ini bertujuan mengetahui perubahan fisiologi, fotosintesis, dan struktur anatomi daun tanaman C3 dan C4 dalam menghadapi cekaman kekeringan.

BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juli 2008 sampai dengan Maret 2009 di Rumah Kaca Cikabayan, Laboratorium Fisiologi Tumbuhan, dan Laboratorium Mikroteknik, Departemen Biologi, FMIPA IPB.