Biostimulan; Ulasan

¹Pengaruh biostimulants alam pada kualitas hasil dan gizi: contoh paprika kuning manis (Capsicum annuum L.) tanaman (2011)

LATAR BELAKANG: Modifikasi teknik penanaman dapat mempengaruhi hasil dan kualitas gizi dari berbagai jenis tanaman budidaya. Karena nilai gizi yang tinggi, lada (Capsicum annuum L.) digunakan dalam penelitian ini sebagai tanaman model untuk mengetahui efek natural biostimulant terhadap parameter hasil dan kualitas buah dalam kondisi pengurangan pemupukan.

HASIL: Sebuah pengaruh positif dari penambahan biostimulant pada parameter hasil telah berhasil diamati. Secara keseluruhan, kultivar lada yg telah diberi biostimulant menghasilkan peningkatan kandungan pigmen daun yang lebih tinggi dibandingkan dengan kontrolnya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa biostimulants alami memiliki efek positif pada vitamin C dan kandungan total fenolik dalam buah lada selama musim panas. 1,1-difenill-2-picrylhydrazyl (DPPH) and 2,2′-azinobis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfonat) (ABTS) yang merupakan aktivitas antioksidan juga secara signifikan lebih tinggi (P <0,05) pada tanaman yang diberi biostimulant dan berkorelasi kuat dengan semua parameter kualitas yang diukur kecuali kandungan fenol total.

KESIMPULAN: Umumnya, biostimulants meningkatkan aktivitas antioksidan, vitamin C dan kandungan fenolik dalam buah-buahan serta kandungan pigmen dalam daun  dibandingkan dengan tanaman yang tidak diberi penambahan biostimulant yang tumbuh secara hidroponik. Dengan demikian penerapan biostimulants dapat dianggap sebagai strategi produksi yang baik untuk memperoleh hasil yang lebih tinggi dari gizi sayuran yang berharga dengan dampaknya yang lebih rendah pada lingkungan (dibanding pupuk).

²Pengembangan Biostimulant, Peningkatan Produktivitas Tanaman; Isolasi dan Formulasi Fitohormon sebagai Biostimulant

R. Ukun MS Soedjanaatmadja^1*, Wening Astriani Susilo¹, Hapsari Murdiani Putri¹, Elizabeth Tampubolon¹, Saadah Diana Rachman¹, Reginawanti Hindersyah² & Ace Tatang Hidayat¹

1. Chemistry Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences Jl. Singaperbangsa No.2. Bandung 40133.
2. Agriculture Faculty , Jl Raya Bandung-Sumedang KM 21 Jatinangor

* Correspondence Author: ukun_28@unpad.ac.idukun_28@unpad.ac.id; ukun_28@yahoo.comukun_28@yahoo.com

Abstrak, Fitohormon atau hormon tanaman adalah zat organik yang dihasilkan oleh tanaman dan berperan penting dalam proses regulasi dalam tanaman. Proses biokimia dalam tanaman ini tidak terlepas dari peran disintesisnya fitohormon, dan setiap tanaman memiliki kemampuan untuk menghasilkan fitohormon itu sendiri (sebagai hormon endogen) untuk proses dan kesinambungan pertumbuhan tanaman normal. Tapi untuk mempercepat pertumbuhan tanaman diperlukan hormon tambahan (sebagai hormon eksogen). Dengan dasar tersebut, maka untuk mempercepat dan meningkatkan produktivitas tanaman, terutama untuk tanaman pangan dan hortikultura diperlukan penambahan fitohormon eksogen untuk tanaman. Melalui kegiatan penelitian multi tahun telah dilakukan pencarian dari beberapa sumber fitohormon alami yang potensial sebagai bahan untuk perumusan biostimulan yang dapat diterapkan di lapangan pertanian. Selain ekstraksi, isolasi dan analisis auksin dari Phaseolis mungo, sitokinin dari aqua Cocos nucifera, trans-zeatin dari Zea mays, telah ditemukan juga beberapa sumber fitohormon sebagai sumber potensial auksin, sitokinin dan giberelin. Potensi sumber fitohormon masing-masing diantaranya pada ganggang merah Eucheuma cotonii, Gracilaria coronopifolia, dan buah Momordica charantia. Ekstraksi, isolasi dan analisis auksin dari E. cotonii, dan sitokinin dari G. coronopifolia, melalui proses maserasi, ekstraksi dengan menggunakan pelarut organik dan TLC, kemudian analisis dengan menggunakan HPLC fase terbalik pada ODS Nucleosil kolom C-18, ditemukan bahwa kandungan auksin dalam E. cotonii adalah 5,34 x 10-3 mg/g berat kering alga, dan kandungan sitokinin di G. coronopifolia sebesar 6,26 × 10-2 mg/g berat kering ganggang. Dengan demikian pula, isolasi dan analisis gibberrelin dari buah M. charantia melalui proses maserasi dengan menggunakan pelarut metanol, ekstraksi dengan etil asetat, TLC (analitis dan preparatif), dan analisis menggunakan HPLC fase terbalik pada ODS Nucleosil kolom C-18, ditemukan bahwa kandungan gibberrelin dalam buah M. charantia adalah 4,185 mg/g berat basah buah. Fitohormon (auksin, sitokinin dan giberelin) terisolasi dari beberapa sumber (P. mungo, Z. mays, C. nucifera, alga merah E. cotonii dan G. coronopifolia, dan buah M. charantia) dirumuskan dengan menambahkan makro lainnya dan gizi mikro (karbohidrat, protein, asam amino esensial, vitamin, antioksidan, dan mineral dari berbagai sumber daya alam), untuk menjadi Biostimulant ETAC - 21 dan Biostimulant ETAC - 12.

Kata kunci: Fitohormon, Eucheuma cotonii, Gracilaria coronopifolia, Momordica charantica, Biostimulan ETAC - 21, Biostimulan ETAC - 12.

³Ekstrak rumput laut sebagai biostimulants pertumbuhan tanaman: Ulasan

Abstrak

Untuk meningkatkan efisiensi budidaya tanaman, metode baru berdasarkan pada ekstrak rumput laut sebagai biostimulants pertumbuhan tanaman telah diterapkan. Karena adanya berbagai senyawa biologis aktif, ekstrak rumput laut banyak digunakan sebagai stimulan tanaman. Dikarenakan kandungan zat bioaktif, ekstrak ganggang dapat mengatur pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Penerapan ekstrak rumput laut menghasilkan ketahanan patogen dan stres lingkungan pada tanaman yang lebih tinggi.

Kata kunci: rumput laut, ekstrak rumput laut, budidaya tanaman, biostimulant

Rumput laut

Ekstrak rumput laut adalah produk jenis baru yang saat ini digunakan dalam budidaya tanaman. Sumber ekstrak rumput laut adalah spesies yang berbeda dari ganggang laut yang tampaknya menjadi berharga dan tidak sepenuhnya ditemukan bahan biologis [1]. Untuk saat ini, ekstrak yang diperoleh dari ganggang telah digunakan sebagai aditif pakan untuk perbaikan gizi hewan [2]. Selain itu, telah digunakan pula sebagai bahan baku industri atau dalam produksi kosmetik alami. Saat ini, rumput laut dan produk yang dihasilkan dari ganggang laut merupakan topik yang menarik di bidang pertanian dengan penekanan pada aplikasi di bidang pertanian berkelanjutan [1]. Alga laut diklasifikasikan oleh para peneliti sebagai kelompok yang paling penting dari organisme yang dapat secara luas digunakan dalam peningkatan gizi.

Senyawa biologis aktif

Ekstrak rumput laut bertindak sebagai biostimulants terutama disebabkan oleh adanya hormon tanaman [3]. Fitohormon utama yang diidentifikasi dalam ekstrak rumput laut adalah: auksin, sitokinin, gibberelin, asam absisat dan etilen [3,4]. Auksin bertanggung jawab untuk pertumbuhan elongational jaringan tanaman dan dominasi apikal, pembelahan sel, gerakan tanaman dan penuaan tanaman [3,5,6]. Sitokinin terlibat dalam pembelahan sel regulasi yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman dan waktu istirahat. Selain itu, sitokinin menghambat penuaan jaringan tanaman dan memainkan peran penting dalam transportasi nutrisi [3,6]. Salah satu fungsi dasar dari giberelin adalah inisiasi perkecambahan biji, regulasi pertumbuhan, penghentian dormansi tunas, kemekaran bunga dan pengembangan buah-buahan [3,5, 6]. Asam absisat dan etilen bertanggung jawab untuk menanggapi faktor-faktor stres, penghambatan pertumbuhan sel, percepatan tanaman penuaan [3,5,6]. Selanjutnya, asam absisat berperan dalam regulasi perkecambahan biji. Rumput laut yang paling banyak digunakan dalam pertanian akibat aktivitas biostimulannya yaitu ganggang merah: Corralina mediterranea, Jania rubens, Pterocladia pinnata. Ganggang hijau: Cladophora dalmatica, enteromorpha intestinalis, Ulva lactuca dan ganggang coklat: Ascophyllum nodosum, Ecklonia maxima, Saragassum spp [7].

Metode produksi ekstrak rumput laut

Hal ini lebih dari 60 tahun sejak pertama ekstrak rumput laut komersial digunakan di bidang pertanian. Persiapan ekstrak pertama yang dibolehkan yaitu aplikasi langsung terhadap bagian tertentu dari tanaman (daun, akar) [2]. Penerapan hasil ekstrak alga dalam pengayaan tanah sebagai elemen, berkontribusi terhadap pertumbuhan tanaman dan meningkatkan hasil panen [8]. Metode ekstraksi yang berbeda dapat digunakan untuk persiapan ekstrak rumput laut yaitu ekstraksi air di bawah tekanan tinggi, ekstraksi alkohol, ekstraksi alkali, ekstraksi mikrowave (MAE) dan ekstraksi superkritis CO₂. Kondisi proses tergantung pada zat aktif yang akan diisolasi [9÷13]. Ekstrak kaya auksin dapat diproduksi oleh ekstraksi alkali. Proses ini dilakukan di bawah tekanan rendah. Probe sebelumnya dikeringkan, lali diekstraksi dengan menggunakan natrium hidroksida [9]. Dengan Microwave Assisted Ekstraksi (MAE) yang dikombinasikan dengan ekstraksi air di bawah tekanan tinggi, fucoidan dapat diekstraksi. Untuk efisiensi tertinggi, suhu dan tekanan yang memadai harus diterapkan. Durasi dari proses ini adalah paling banyak 30 menit dan tekanan bervariasi 0,21-0,83 MPa. Biomassa terdispersi dalam air pada konsentrasi 0,04-0,20 g/ml. Suhu tinggi tidak diperlukan dan pelarut ringan digunakan dalam proses apa yang memungkinkan untuk mengurangi biaya dan membuat proses ramah lingkungan [10]. Sitokinin dapat diekstraksi dengan menggunakan etanol 70% dingin. Deuterium digunakan sebagai cosolvent dalam proses ini [11,14]. Ekstraksi dalam 85% metanol menyebabkan didapatkannya ganggang ekstrak kaya gibberelins. Biomassa harus homogen sebelumnya. Suhu proses adalah 4°C [12]. Produksi ekstrak rumput laut dengan ekstraksi superkritis CO₂ tampaknya menjadi solusi yang paling menguntungkan karena invasi yang rendah dari metode ini. Biomassa pretreatment sangat penting dalam kasus ini. Langkah pertama melibatkan sentrifugasi ganggang dan filtrasi untuk menghilangkan air dari probe. Setelah pretreatment biomassa, biomassa homogen menjalani ekstraksi dengan ekstraksi superkritis CO₂. Komposisi ekstrak rumput laut sangat tergantung pada spesies alga. Diantara banyak zat biologis aktif yang ditemukan dalam ekstrak yang diproduksi di bawah kondisi superkritis, lipid, metabolit volatil, pigmen, hidrokarbon alifatik, antioksidan, lutein, karotenoid, klorofil, vitamin E, asam γ - linolenat bisa ditemukan [13, 15]. Ekstraksi superkritis telah digunakan dalam industri farmasi dan nutraceutical karena invasi yang rendah sangatlah penting.

Ekstrak rumput laut di budidaya tanaman

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa penerapan ekstrak rumput laut di budidaya tanaman menunjukkan efek positif pada tanaman budidaya [7]. Ekstrak ganggang meningkatkan ketahanan tanaman terhadap embun beku dan kekeringan serta meningkatkan hasil panen. Tanaman disemprot dengan menggunakan ekstrak rumput laut juga ditandai dengan resistensi tinggi terhadap hama dan patogen dan konsumsi nutrisi yang lebih efisien dari tanah [7]. Ekstrak rumput laut berkontribusi pada pemulihan kerusakan yang disebabkan oleh serangga dan penyakit bakteri atau jamur [2]. Formulasi didasarkan pada ekstrak alga yang kaya fitohormon (gibberelins, auksin, sitokinin), asam amino dan asam lemak yang bertanggung jawab untuk pertumbuhan tanaman, pengembangan dan ketahanan terhadap patogen [8]. Aktifitas biostimulant ekstrak yang diperoleh dari ganggang laut berkaitan dengan kehadiran pengatur tumbuh, terutama sitokinin bertanggung jawab untuk penundaan tanaman penuaan, mitosis induksi, stimulasi pematangan kloroplas, pertumbuhan tunas dan lateral tunas [7,16]. Jumlah perubahan sitokinin dan rasionya untuk hormon pertumbuhan tanaman lain tergantung pada jenis ganggang yang menghasilkan efek berbeda dari ekstrak rumput laut pada budidaya tanaman [7]. Ekstrak rumput laut dapat diberikan ke tanaman dalam banyak cara. Perendaman benih dalam ekstrak alga merupakan salah satu metode. Ini cara yang dapat mempengaruhi perkecambahan biji [8]. Aplikasi tanah daun dapat digunakan juga [2,7]. Selain metode aplikasi, juga konsentrasi ekstrak rumput laut, jenis ganggang, varietas tanaman mempengaruhi efisiensi ekstrak rumput laut sebagai biostimulants tanaman [7].

Kedua, mikro dan makro ekstrak alga telah digunakan untuk meningkatkan hasil panen dan produksi pangan di berbagai wilayah dunia. Hal ini karena efek menguntungkan dari ekstrak rumput laut di tanah yang tergantung pada jenis tanaman dan kondisi lingkungan [2]. Penerapan ekstrak rumput laut dalam budidaya tanaman yang bermanfaat, Craige (2010) melakukan percobaan pada spesies tanaman yang berbeda yang membuktikan bahwa ekstrak ganggang meningkatkan perkecambahan dan perkembangan akar. Peningkatan kualitas daun, kekuatan dan ketahanan tanaman patogen juga ditemukan [2]. Semakin tinggi kandungan nutrisi dalam daun menyebabkan pertumbuhan lebih intens ditunjukkan dalam anggur  dengan ekstrak rumput laut. Peningkatan ketahanan kekeringan juga diamati [17]. Efek menguntungkan dari aplikasi daun dari ekstrak yang diperoleh dari Ascophyllum nodosum (sebagai dukungan terhadap nitrogen dan pemupukan boron) pada pohon zaitun juga diselidiki. Aplikasi ekstrak menyebabkan peningkatan ukuran zaitun dan meningkatkan kualitas minyak zaitun [18]. Aplikasi daun ekstrak pada pohon buah-buahan (seperti apel) menghasilkan daun lebih intens dan pertumbuhan tunas. Buah yang biasanya lebih besar dan tanaman yang lebih baik [19]. Efek menguntungkan dari ekstrak yang diperoleh dari beberapa spesies alga terhadap pertumbuhan dan produktivitas padi juga diselidiki. Penerapan ekstrak rumput laut memungkinkan untuk mengurangi dosis pupuk anorganik yang digunakan dalam budidaya padi [20]. Dampak dari ekstrak alga pada Brassica napus diuji. Pengaruh ekstrak dari ganggang laut terhadap perkecambahan dan pertumbuhan awal tanaman ini dievaluasi. Hal ini menunjukkan bahwa penerapan ekstrak rumput laut merangsang perkecambahan biji Brassica napus. Tanaman dari biji berkecambah direndam dalam ekstrak yang ditandai dengan massa menembak lebih tinggi [7]. Dampak positif dari aplikasi ekstrak rumput laut pada yield kedelai juga diselidiki. Aplikasi ekstrak dalam daun pada konsentrasi yang berbeda menghasilkan hasil yang lebih tinggi, pertumbuhan yang lebih itensive dan penyerapan nutrisi yang lebih baik dari kedelai [21]. Crouch dan van Staden [22] melakukan penyemprotan tunas tomat dengan ekstrak rumput laut selama fase vegetatif. Mereka menyelidiki kenaikan 30% dari massa buah. Respon wortel dan peterseli terhadap pemupukan ekstrak rumput laut merupakan contoh lain dari efek positif pada kondisi tanaman. Hal ini menunjukkan, bahwa biji perendaman dalam ekstrak alga meningkatkan kemampuan perkecambahan dan memiliki dampak positif terhadap kandungan kimia dari akar wortel [8]. Keuntungan dari aplikasi ekstrak rumput laut juga dibuktikan oleh Pise dan Sabale [23]. Mereka menunjukkan bahwa ekstrak yang diperoleh dari ganggang laut merangsang pertumbuhan tunas dan meningkatkan massa Trigonella foenum-graecum. Peningkatan karbohidrat, protein, asam amino bebas, polifenol dan kandungan nitrogen juga ditemukan [23 .

Kesimpulan

Ekstrak rumput laut dikenal pula sebagai biostimulant. Mereka dicirikan oleh efisiensi yang tinggi dalam budidaya tanaman dan telah dibuktikan oleh banyak jurnal penelitian, selain ekstrak rumput laut yang ramah lingkungan karena merupakan material biologis. Oleh karena itu, ekstrak alga dapat merupakan alternatif untuk sintetis stimulan tanaman, aplikasi yang sangat sering menyebabkan pencemaran lingkungan, dan dukungan untuk pupuk tradisional. Penggunaan ekstrak dari ganggang laut memberikan kesempatan untuk memilih metode aplikasi yang cocok untuk tanaman tertentu dan efek yang diharapkan.

Top of Form