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