Tanaman jagung (Zea mays) yang rebah (lodging) menjelang panen adalah masalah serius. Pada umur 75 hingga 90 hari setelah tanam, tongkol sudah besar dan berisi penuh. Angin kencang dan hujan lebat dapat mematahkan batang bagian bawah (stalk lodging) atau merobohkan akarnya (root lodging). Batang yang patah dan tergeletak di tanah basah membuat tongkol dimakan tikus dan membusuk karena jamur, dan kerugian hasil panen bisa mencapai puluhan juta rupiah per hektare.
Kekuatan batang jagung ditentukan oleh dinding sel yang diperkuat dua polimer organik, lignin dan suberin. Karena itu, pemupukan berimbang perlu disusun agar lignin terbentuk baik dan batang lebih kuat.
1. Jalur Fenilpropanoid dan Pembentukan Lignin
Lignin adalah polimer aromatik yang sangat kuat dan menyusun 15 sampai 25 persen bobot kering dinding sel batang jagung:
- Pemecahan asam amino fenilalanin: Pembentukan lignin dimulai di sitoplasma lewat jalur metabolit sekunder fenilpropanoid. Enzim kunci Phenylalanine Ammonia-Lyase (PAL) mengubah asam amino L-fenilalanin menjadi asam sinamat.
- Terbentuk tiga monomer monolignol: Lewat serangkaian reaksi enzim, terbentuk tiga unit penyusun lignin (monolignol), yaitu alkohol p-kumaril, alkohol koniferil, dan alkohol sinapil.
- Polimerisasi di dinding sel: Monolignol diangkut keluar melewati membran plasma ke ruang dinding sel sekunder. Di sana enzim peroksidase dan lakase menggabungkannya menjadi jaring polimer lignin tiga dimensi di sela serat selulosa dan hemiselulosa. Lignin menggantikan air di dinding sel dan mengunci serat selulosa menjadi struktur yang kaku, kedap air, dan sulit dirombak enzim pembusuk biasa.
2. Fungsi Lignin dan Suberin bagi Jagung
Kedua biopolimer ini melindungi batang dan akar jagung:
- Menahan tarikan dan tekanan: Lignin menumpuk padat di cincin sel sklerenkima pada korteks luar batang dan di jaringan xilem. Lignifikasi yang baik membuat batang lentur dan mampu menahan angin kencang tanpa patah.
- Suberin pada pita Caspary akar: Suberin adalah biopolimer lilin yang melapisi dinding sel endodermis akar (Casparian strip). Suberin menutup celah antarsel akar, sehingga air dan hara harus lewat membran sel hidup yang menyaring secara selektif. Garam yang beracun pun tertahan dan tidak masuk ke pembuluh batang.
- Penghalang bagi ulat penggerek: Batang yang kaya lignin dan silika berserat permukaan sangat keras. Larva penggerek batang jagung (Ostrinia furnacalis) mengalami keausan rahang saat mencoba mengebor kulit batang, sehingga sulit masuk ke empulur.
3. Pemupukan untuk Memperkuat Lignin pada Batang
Ketebalan lignin batang dapat dipengaruhi lewat pemupukan yang tepat:
- Jangan berlebihan urea: Nitrogen berlebih membuat sel membesar terlalu cepat tanpa diikuti penebalan dinding sekunder. Sel batang menjadi berair, tipis, dan rendah lignin, sehingga batang rapuh dan mudah roboh seperti sedotan.
- Kalium (): Kalium mengaktifkan enzim pengatur turgor dan translokasi karbohidrat. Pupuk KCl atau kalium nitrat yang cukup pada umur 30 dan 45 HST terbukti melipatgandakan ketebalan lapisan sklerenkima ber-lignin pada ruas batang paling bawah.
- Silika dan boron: Silika () membentuk kristal fitolit keras yang berikatan silang dengan lignin, sehingga batang jagung hibrida lebih tahan patah.
