-
Pertanika 15(3), 237-240 (1992)
COMMUNICATION I
Kesan Parakuat Terhadap Kadar FotosintesisDaun Jacquemcmtia
paniculata
ABSTRAK
Kadar fotosintesis daun rumpai Jacquemontia paniculata dan kesan
larutan parakuat yang berlainankepekatan terhadap kadar
fotosintesis daun rumpai ini telah dikaji dengan menggunakan alat
elektrod oksigenjenis-Clark. Nilai purata kadar fotosintesis
daunJacquemontia paniculata pada suhu bilik ialah 60.24 ± 4.20Ilmol
O/dm2/jam. Kajian ini mendapati bahawa kepekatan optimum larutan
parakuat yang perlu digunakansebagai penyemburan proses peracunan
daun J acquemontia paniculata ialah 0.0054 M.
ABSTRACT
The rate ofphotosynthesis ofJacquemontia paniculata leaves and
the effect ofdifferent concentrations ofparaquatsolutions on the
rate of photosynthesis were studied using the oxygen-electrode
Clark-type. The mean value of thephotosynthetic rate ofJacquemontia
paniculata leaves at room temperature was found to be 60.24 ± 4.20
IlmolO/dm2/hour. The optimum concentration ofparaquat solution to
be used as a sprayed herbicide forJacquemontiapaniculata leaves is
0.0054 M.
PENDAHULUAN
Pada tahun 1956, Wessels dan Van Der Veentelah berusaha untuk
menggunakan bahan kimiauntuk mengawal rumput-rumpai (Van
Rensen1971). Bahan kimia yang mereka gunakan ialahturunan
feniluretana. Selepas penemuan inibeberapa jenis lagi bahan kimia
telah digunakanuntuk mengawal rumput-rumpai. Penggunaanracun rumpai
sebagai salah satu kaedahpengawalan rumput-rumpai mempunyai
banyakkebaikan, di antaranya termasuklah penjimatankos dan dapat
mengatasi masalah kekurangantenaga buruh (Beady 1958).
Garam 1,1' - dimetil - 4,4' - dipiridilium diklorida (nama umum
parakuat dan namaperdagangan Gramoxone), ditemui dandigunakan
sebagai racun rumput-rumpai padatahun 1957, di Pusat Kajian Jeolott
Hill England(Brian et al. 1958).
Kajian menunjukkan bahawa prosesperacunan parakuat ini berpunca
daripada prosesberbalik perpindahan satu elektron daripadaradikal
bebas garam bipiridilium (Mees 1960;Jeater 1964). Kajian juga
membuktikan bahawaradikal bipiridilium ini dapat
menyekatpembentukan NADPH2 dalam kloroplas yangdisinari cahaya.
Fenomena inilah juga, me~adisebab utama bagaimana parakuat dapat
merencat
proses fotosintesis dan seterusnya membunuh selrumput-rumpai
(Zweig et al. 1969).
Di Malaysia, penggunaan parakuat sebagaibahan pengawal
rumput-rumpai dalam bidangpertanian, khususnya di ladang-ladang
getahbegitu meluas sekali. Kadar tindakan peracunanparakuat
terhadap rurnput-rumpai ini sangat cepatdan berupaya membunuh
pelbagai jenis rumput-rumpai (Fryer and Evans 1968). Di bawah
sinarancahaya matahari yang terang dan terik, rumput-rumpai akan
menjadi hitam coklat dalam jangkamasa hanya 2 jam selepas
penyemburan parakuatdan rumput-rumpai ini akan
kering-musnahkeseluruhannya selepas 2 hari (Jeater 1964).
Kertas ini melaporkan kajian yang dijalankanuntuk menentukan
kesan kepekatan parakuatterhadap kadar fotosintesis daun
Jacquemontiapaniculata.
BAHAN DAN KEADAH KAJIAN
Cakra daun Jacquemontia paniculata (nombor limadaripada pucuk
pokok) berdiameter 5.5 mm,masih berkeadaan segar, disediakan
denganmenggunakan penebuk lubang kertas. Cakra-cakradaun ini di
masukkan ke dalam larutan penimbalHEPES-NaOH (pH=7.2) secara
serta-merta dandinyah gas sehingga semua cakra daun tenggelamdi
dalam larutan.
-
SALlHAN SIAIS, WONG LA! SONG & MOHAMAD AWANG
JADUAL 1Kadar fotosintesis awal bagi daunJacquemontia
paniculata tanpa larutan parakuat
gas karbon dioksida untuk proses fotosintesisdalam sistem,
tetapi disebabkan oleh kesanperacunan larutan parakuat apabila
larutanparakuat disuntikkan kemudian.
Dalam larutan Hepes-NaOH (pH = 7.2) danpada suhu bilik daun
Jacquemontia paniculatamempunyai kadar fotosintesis awal
sepertidiberikan dalam Jadual 1. Nilai puratanya ialah60.24 ± 4.20
J.L mol 0/dm2/jam. Nilai purata ralatyang agak besar ini mungkin
dipengaruhi olehumur daun cakra yang digunakan kerana
telahdibuktikan bahawa kadar fotosintesis dipengaruhioleh umur daun
yang terlibat (Makino and Ohira1983).
Kesan kehadiran parakuat terhadap kadarfotosin tesis daun
Jacquemontia paniculataditunjukkan pada Rajah 1. Jelaslah bahawa
selepaspenambahan parakuat kadar bersih fotosintesisakan menyusut.
Ini menunjukkan bahawaparakuat telah bertindak meracun dan
sebahagiansel telah mula rosak (Seth 1970). Telah
dibuktikanparakuat yang telah menerima satu elektrondaripada
mekanisme fotosintesis daunmembentuk radikal kation yang sangat
reaktifsifatnya.Radikal kation ini bertindak balas denganoksigen
untuk membentuk peroksida
Tiga puluh helai cakra daun di masukkan kedalam 2.0 ml larutan
penimbal HEPES-NaOHyang telah diisikan dalam bekas tindak
balaselektrod oksigen jenis-Clark, yang sebelumnyatelah
dikalibrasi. Sebanyak 0.5ml larutan 0.1 MNaHC0
3telah disuntik ke dalam bekas tindak
balas tersebut sebagai sumber pembekal gaskarbon dioksida untuk
proses fotosintesis. Kadarfotosintesis daun Jacquemontia
paniculataditentukan dengan mengukur perubahankepekatan gas oksigen
dalam sistern, iaitumenggunakan alat elektrod oksigen
jenis-Clark.Kaedah yang digunakan sebagaimana diberikanoleh Walker
(Walker and Delieu 1972).
Sebanyak 0.5 ml larutan parakuat yangmempunyai kepekatan
berlainan telah disuntikkanke dalam bekas tindak balas selepas
kadarfotosintesis mencapai tahap maksimum untukmenentukan kesan
kepekatan larutan parakuatterhadap kadar fotosintesis daun ini.
Kesanparakuat terhadap kadar fotosintesis ditentukanselepas 10-15
minit larutan parakuat disuntikkanke dalam sistem.
Semua pengukuran dalam kajian ini diulangi4 hingga 5 kali untuk
mendapatkan nilai puratadan kejituan yang lebih sahih.
KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN
Kajian kadar fotosintesis dan perubahankepekatan gas oksigen
yang dibebaskan olehfotosintesis daunJacquemontia paniculata
dilakukanselama 3 jam. Kajian ini mendapati kepekatanoksigen tetap
berada dalam keadaan maksimumdan terus berkeadaan demikian dalam
jangkamasa kajian ini. Beberapa k~ian yang lepas jugatelah
menunjukkan keadaan yang serupa (Salihanet al. 1992). Fenomena ini
menu~ukkanbahawakadar fotosintesis dalam sistern sarna dengan
kadarrespirasi. Fenomena inijuga menunjukkan bahawabekalan gas
karbon dioksida yang dibekalkanoleh larutan NaHC0 3 kepada sis tern
inimencukupi untuk jangka masa tersebut. Jikabekalan gas karbon
dioksida dalam sistern initidak mencukupi adalah dijangkakan
kelukkepekatan gas oksigen akan menurun keranapada ketika itu kadar
proses respirasi lebih tinggidaripada kadar fotosintesis. Telah
dibuktikanbahawa kadar fotosintesis daun bergantungkepada kepekatan
gas karbon dioksida. Dalamkajian ini langkah untuk menentukan
kecukupanbekalan gas karbon dioksida ini sangat perludilakukan,
iaitu bagi mempastikan bahawapenurunan keluk kepekatan oksigen
dalam kajianini bukan disebabkan oleh kekurangan bekalan
No. percubaan
1
2
3
4
5
6
7
Purata
Kadar purata fotosintesisdaun ]acquemontiapaniculataJ.Lmol
0/dm2/jam
64.877
68.838
53.709
52.709
59.625
58.729
63.255
60.24±4.20
238 PERTANlKA VOL. 15 NO.3, 1992
-
KESAN PARAKUAT TERHADAP KADAR FOTOSINTESIS DAUN j.
PANICULATA
Rajah 1: Kesan larutan parakuat terhadap kadar
fotosintesisdaunJacquemontia paniculata
Kepekatan Larutan Kadar Bersih FotosintesisParakuat
/-LmoIO/dm2/jam
(mol/dm3
)
0.000 42.276
0.002 . 25.145
0.005 5.972
0.007 4.424
0.009 2.196
0.010 0.000
0.012 2.793
0.014 0.000
0.016 1.100
JADUAL2Kesan larutan parakuat terhadap kadar bersih
fotosintesis daun Jacquemontia paniculata selepas 15minit
larutan parakuat disuntikkan.
so"Masa ( minit )
302010
o. , tQ.2~
~!i!.
~~~C~
~=
'23" ~:5E 0.3-=o·lij
J0.2
! 2'~[.~._ '0~
'0~o·
~"~ .1!:I:~~
0.1 ~ Z§cil E 2cil~
(Calderbank 1968; Dodge 1971) dan peroksidayang terbentuk inilah
yang merosakkan membransel dan seterusnya membunuh sel daun.
Kadar peracunan parakuat terhadap daundapat ditentukan dengan
mengira perbezaanantara nilai kadar fotosintesis daun selepas
25minit proses berlaku tanpa kehadiran parakuatdengan kadar
fotosintesis apabila larutan parakuatdigunakan. Analisis kesan
kepekatan parakuatterhadap kadar fotosintesis daun
Jacquemontiapaniculata diberikan dalam Jadual 2. Plot grafkadar
fotosintesis melawan kepekatan parakuatdiberikan dalam Rajah 2.
Berdasarkan keluk inikita dapat menentukan kepekatan
minimumparakuat atau kepekatan optimum larutanparakuat yang perlu
digunakan untuk prosesperacunan terhadap Jacquemontia paniculata.
Nilaikepekatan optimum yang diperolehi dalam kajianini ialah 0.0054
M.
Nilai kepekatan optimum larutan parakuatinilah yang perlu
dicadangkan kepada para petanisemasa mereka menyediakan dan
menyemburlarutan parakuat untuk meracun Jacquemontiapaniculata di
ladang mereka. Apabila kepekatanoptimum ini digunakan oleh para
petani makadijangkakan mereka akan dapat menjimatkan kospengawalan
rumpai jenis Jacquemontia paniculata,kerana nilai kepekatan optimum
hasil kajian inijauh lebih kecil berbanding dengan nilai
yangdicadangkan oleh syarikat pengeluar parakuatiaitu, (0.005 -
0.016) M. Perbezaan kepekatan
parakuat yang dicadangkan oleh syarikatpengeluar dengan nilai
dapatan kajian ini dapatdijelaskan bahawa dalam konteks ini pihak
syarikattelah mengambil kira bahawa penggunaan larutanparakuat ini
digunakan untuk mengawal semuajenis rumpai yang terdapat dalam
ladangpertanian. Kajian menunjukkan bahawa setiaprumput-rumpai
dijangkakan memerlukankepekatan larutan parakuat yang berlainan.
Kajianlain mendapati bahawa nilai kepekatan optimumlarutan parakuat
yang perlu digunakan bagirumpai Imperata cylindrica 0.0084 M
(Salihan et al.1992). Sehubungan dengan perbezaan kepekatanini
telah dilaporkan bahawa keberkesanan
E 50CDiiiE E~ 40 .~c 15.c 00
30c
E ..:> i..'ii 20 "!!c:;;g 100...li; 0'0
0CD:.:
-100 0.005 0.Q1 0.015 0.02
Kepekalan Parakual (M)
Rajah 2: Plot kadarfotosintesis melawan kepekatanlarutan
parakuat
PERTANIKA VOL. 15 NO.3, 1992 239
-
SALlHAN SWS, WONG LA! SONG & MOHAMAD AWANG
sebatian bipiridilium sebagai racun rumpaibergantung kepada
jenis rumpai yang diracun(Fox 1964). Perbezaan ini disebabkan
olehstruktur daun rumpai yang terlibat.
Berdasarkan hasil kajian ini dicadangkankajian selanjutnya kesan
peracunan parakuatkepada beberapa jenis rumput-rumpai lain
yangterdapat di ladang pertanian di Malaysia perludilakukan. Kajian
ini penting agar kita dapatmengetahui dengan tepat kepekatan
optimumlarutan parakuat yang perlu digunakan bagi setiapjenis
rumpai yang biasa terdapat di ladang-ladang di Malaysia. Selain
dapat menjimatkankos, dapatan ini dapat mengurangkanpencemaran
kawasan pertanian dan mengawalkesuburan tanah akibat penggunaan
parakuatyang berlebihan. Walaupun kajian menunjukkanparakuat yang
berlebihan ini akan hilangaktivitinya apabila jatuh ke tanah
(Calderbank1968) dan tidak merosakkan hidupanmikroorganisma dalam
tanah malah bolehdiuraikan oleh beberapa jenis mikroorganismayang
terdapat dalam tanah (Ismail Sahid 1989),tetapi kita harns juga
memberi perhatian terhadaphasil bahan sampingan penguraian
parakuatseperti ion I-metil-4-karboksipiridinium danmetilamina
hidroksida yang terkumpul dalamtanah hasil penguraian parakuat
tersebut (Slade1965).
PENGHARGAANKami mengucapkan berbanyak-banyak terima
kasih kepada pihak UPM kerana membiayai kajianini.
SALlHAN SIAIS, WONG LA! SIaNGdan MOHAMAD AWANG
Jabatan KimiaUniversiti Pertanian Malaysia43400, UPM Serdang,
Selangor Darnl Ehsan,
Malaysia.
RUJUKAN
BEATLY, R.H. 1958. Herbicides and The AmericanFarmer. In Proc.
Fourth. British Weed Contr. Can!London: Soc. Chern. Ind. 88-96.
BRIAN, R.C., G.W. DRIVER, R.P. HOMER and R.F. JONES.1958. New
Herbicide Compositions. British Pat-ent 813, 531.
CALDERBANK, A. 1968. The Bipyridylium Herbicides.Adv. Pest
Control Res. 8: 127-229.
DODGE, A.D. 1971. The Mode of Action ofBipyridylium Herbicides,
Paraquat and Diquat.Endeavour 30: 130-135.
Fox, H.M. 1964. Fungicidal Mixture. In Proc. 7th.British Weed
Contr. Con! 1: 29.
FRYER, J.D. and SA EVANS. 1968. Weed Control HandBook. Vol 1
Principles. Oxford: Blackwell.
ISMAIL SAHlD. 1989. Sains Rumpai. Kuala Lumpur:Dewan Bahasa dan
PUStaka.
JEATER, R.S.L. 1964. Evaluation of Paraquat and Diquatfor Weed
Control in Rubber. Weed Res. 4: 133-141.
MAKINO, A.M. and K. OHIRA. 1983. Photosynthesisand Ribulose
1,5-bisphophate Carboxylase inRice Leaves. Plant Physiol. 73:
1002-1007.
MEEs, G.C. 1960. Experiments on the HerbicideAction of 1,1
'-ethylene-2 ,2'-dipyridyliumDibromide. Ann Appl. Biol. 48:
601-612.
SALIHAN SIAlS, W.L. SIONG, MOHAMAD AWANG. KesanParakuat Terhadap
Kadar Fotosintesis Imperatacylindrica (Data belum diterbitkan).
SETH, A.K. 1970. Control of Imperata cylindrica inMalaysia. Weed
Res. 10: 87-93.
SLADE, P. 1965. Photochemical Degradation ofParaquat. Nature
(Lond.) 207: 515.
VAN RENSEN, J].S. 1971. Action of Some Herbicidesin
Photosynthesis of Scenedesmus. Wageningen,Netherlands: H. Veenman
and Zoren, N.V.
WALKER, DA and T. DELIEU. 1972. An ImprovedCathode for The
Measurement of Photosynthe-sis Oxygen Evaluation by Isolated
Chloroplasts.New Phytol. 71: 201-225.
ZWEIG, G., J.E. HITT and D.H. CHO. 1969. Mode ofAction of
Dipyridyls and Certain Quinone Her-bicides.] Agr. Food. Chem.
17(2): 176-181.
(Diterima 12 Mac 1992)
240 PERTANlKA VOL. 15 NO.3, 1992