Tupan, CharlothaIrenny (2014) Profil Logam Berat Timbal (Pb) di Perairan Pulau Ambon dan Dampaknya terhadap Respons Struktur Anatomi dan Fisiologi Lamun Thalassia hemprichii (Ehrenberg) Ascherson. Doctor thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Logam berat telah menjadi salah satu ancaman bagi organisme hidup karena penggunaannya meningkat di berbagai kegiatan industri dan di lahan pertanian yang mengakibatkan tingginya bioakumulasi dan toksisitas. Lamun merupakan tumbuhan laut, memiliki kapasitas tinggi dalam menyerap logam karena berinteraksi secara langsung dengan kolum air (melalui daun) dan dengan sedimen (melalui akar), sehingga daun dan akarnya merupakan bagian penyerap ion logam yang baik. Tumbuhan merespons pencemaran logam berat melalui modifikasi struktur anatominya dan mensintesis peptida pengikat logam yaitu fitokelatin sebagai respons fisiologi. Kondisi ini dilakukan oleh tumbuhan untuk menekan terjadinya toksisitas. Penelitian ini bertujuan untuk (1) menjelaskan kandungan logam berat Pb pada air dan sedimen serta pada akar, rhizoma dan daun Thalassia hemprichii dari lokasi yang berbeda di perairan Pulau Ambon, (2) mengkaji mekanisme respons anatomi terhadap penyerapan dan akumulasi logam berat Pb pada akar, rhizoma dan daun T. hemprichii , dan (3). mengkaji produksi fitokelatin dan glutation sebagai respons fisiologi lamun T. hemprichii terhadap akumulasi logam berat Pb. Penelitian ini berlangsung dalam 2 tahapan yaitu, penelitian tahap 1: Pengamatan lapangan; pengukuran dilakukan terhadap kandungan logam Pb pada air, sedimen dan bagian-bagian lamun (akar, rhizoma dan daun) dari lokasi yang berbeda dan penelitian tahap 2: Pengamatan eksperimen laboratorium; pengukuran dilakukan terhadap akumulasi logam Pb pada akar, rhizoma dan daun T. hemprichii berdasarkan perbedaan konsentrasi dan lama waktu pemaparan logam Pb, pengukuran perubahan struktur anatomi akar, rhizoma dan daun lamun dan pengukuran kandungan fitokelatin dan glutation pada akar dan daun berdasarkan perbedaan konsentrasi dan lama waktu pemaparan logam Pb. Analisis data menggunakan two way ANOVA dan dilanjutkan dengan uji beda nyata terkecil (BNT). Analisis hubungan antara akumulasi Pb dengan produksi fitokelatin dan glutation menggunakan analisis korelasi Pearson. Data dianalisis dengan bantuan program Genstat versi 14. Hasil penelitian menunjukan kandungan logam berat Pb pada perairan pulau Ambon dengan nilai tertinggi sebesar 0.186±0.011 ppm (Rutong) dan terendah sebesar 0,041±0,036 ppm (Poka), dan nilai-nilai ini telah melampaui nilai ambang batas untuk biota laut. Kandungan logam Pb pada sedimen dengan nilai tertinggi ditemukan pada perairan Rutong sebesar 20,737±1,410 ppm dan terendah pada perairan Poka sebesar 5,253±0,294 ppm. Kandungan Pb tersebut tidak melebihi kriteria yang ditetapkan untuk keamanan biota laut. Kandungan logam Pb pada tanaman lamun T. hemprichii secara berturut-turut pada akar mencapai nilai tertinggi sebesar 18,887±0,313 ppm (Rutong) dan terendah sebesar 10,137±2,431 ppm (Lateri), pada rhizoma nilai tertinggi sebesar 7,773±2,305 ppm (Poka) dan terendah sebesar 2,170±1,939 ppm (Lateri), dan pada daun nilai tertinggi sebesar 14,140±3,805 ppm (Rutong) dan terendah sebesar 4,344±2,741 ppm (Lateri). Kandungan Pb tertinggi ditemukan pada akar kemudian pada daun dan rhizoma (akar > daun ≥ rhizoma). Lamun T. hemprichii mampu mengakumulasi logam Pb dari air dan sedimen yang meningkat seiring dengan meningkatnya perlakuan konsentrasi dan lamanya waktu pemaparan Pb. Akar mengakumulasi Pb lebih tinggi yaitu sebesar 4,067±0,072 ppm, kemudian rhizoma yaitu 3,520±0,131 ppm dan daun yaitu 1,623±0,062 ppm pada konsentrasi 25 ppm dan pada minggu ke 4. Mekanisme translokasi logam Pb secara anatomi dapat terjadi secara apoplas baik pada akar, rhizoma maupun daun, dimana sel yang dilalui logam Pb mengalami penebalan dinding sel sebagai upaya perlindungan terhadap translokasi Pb lebih jauh ke jaringan lain. Logam Pb yang diakumulasi pada jaringan akar dan daun T. hemprichii memicu produksi fitokelatin dengan rantai pendek seiring dengan meningkatnya akumulasi logam Pb pada minggu ke - 1 sampai minggu ke - 3 dan glutation yang terus meningkat sampai minggu ke - 4. Produksi PC dan GSH tersebut berkorelasi secara signifikan dengan akumulasi logam Pb di akar maupun daun, yang merupakan upaya lamun T. hemprichii untuk mempertahankan diri terhadap toksisitas logam Pb.
English Abstract
Heavy metals have become one of the threat to living organisms because of its increasing used in various industrial activities and agricultural land resulting in high bioaccumulation and toxicity. Seagrasses are marine plants, have a high capacity to absorb metal because it interacts directly to the water column (through the leaves) and the sediment (through roots), so that the leaves and roots are absorb the good metal ions. Plants respond to heavy metal pollution through modification of anatomic structure and synthesize the metal-binding peptides phytochelatin as physiological response. This condition is done by the plant to overcome toxicity. The objectives of the present study were: (1) to explain the heavy metal content of Pb in water and sediment as well as in roots, rhizomes and leaves of Thalassia hemprichii from different locations in the waters of Ambon Island, (2) to examine the mechanism of anatomy response on Pb heavy metal uptake and accumulation in the roots, rhizomes and leaves of T. hemprichii , and (3). to examine phytochelatin and glutathione production as a physiology response of seagrass T. hemprichii to the accumulation of Pb heavy metal. The study was conducted in two stages, namely, the research phase 1: Field observations; measurements were carried out on the metal content of Pb in water, sediment and seagrass organs (roots, rhizomes and leaves) from different locations, and the research phase 2: Observation of laboratory experiments; measurements were carried out on Pb accumulation in roots, rhizomes and leaves of T. hemprichii based on differences in the concentration and duration of Pb exposure, measurement of changes in the anatomical structure of roots, rhizome and leaves of seagrass and measurement phytochelatin and glutathione content in roots and leaves based on differences in the concentration and duration of Pb exposure time. Data were analyzed using two way ANOVA followed by least significant difference test (LSD). Analysis of the correlation between the accumulation of Pb with phytochelatin and glutathione production using Pearson correlation analysis. Data were analyzed with the program GENSTAT version 14. The results showed that Pb content of heavy metals in the waters of the Ambon Island with the highest value was 0.186 ± 0.011 ppm (Rutong) and the lowest was 0.041 ± 0.036 ppm (Poka), and these values had exceeded the threshold value for marine life. The content of Pb in the sediment with the highest value was found in the Rutong waters of 20,737 ± 1,410 ppm and the lowest was at Poka waters of 5.253 ±0.294 ppm. The Pb contents did not exceed the criteria specified for marine life. The content of Pb on T. hemprichii seagrass plants in a row on the roots reached a high of 18,887 ± 0,313 ppm (Rutong) and the lowest was 10,137 ± 2,431 ppm (Lateri), the rhizome of the highest value was 7.773 ± 2.305 ppm (Poka) and the lowest was 2.170 ± 1.939 ppm (Lateri), and the leaves of the highest value was 14,140 leaves ± 3.805 ppm (Rutong) and the lowest was 4.344 ± 2.741 ppm (Lateri). The highest Pb contents found in the roots followed by leaves and rhizome (roots> leaves ≥ rhizomes). Seagrass T. hemprichii was able to accumulate Pb from water and sediment increases with increasing treatment concentration and duration of Pb exposure. Roots accumulated Pb higher at 4.067 ± 0.072 ppm, then the rhizome was 0.131 ± 3.520 ppm and the leaf was 1.623 ± 0.062 ppm at 25 ppm and at week 4. Translocation mechanism of Pb apoplas anatomically was done well at the root, rhizome and leaves, where cell traversed Pb thickened cell wall as a safeguard against further Pb translocation to other tissues. Pb accumulated in the tissues of roots and leaves of T . hemprichii trigger the production of short-chain phytochelatin along with the increasing accumulation of Pb in week - 1 to week - 3 and glutathione increasing until week – 4. Production of PC and GSH significantly correlated with the accumulation of Pb in roots and leaves, which was the seagrass T. hemprichii efforts to defend itself against the toxicity of Pb.
| Item Type: | Thesis (Doctor) |
|---|---|
| Identification Number: | DES/615.925 688/TUP/p/061407444 |
| Subjects: | 600 Technology (Applied sciences) > 615 Pharmacology and therapeutics > 615.9 Toxicology |
| Divisions: | S2/S3 > Magister Budidaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan |
| Depositing User: | Endro Setyobudi |
| Date Deposited: | 20 Nov 2014 18:17 |
| Last Modified: | 20 Nov 2014 18:17 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/161042 |
Actions (login required)
 |
View Item |