Hormon Tumbuhan

  1. LINTASAN TRANSDUKSI SINYAL

Lintasan transduksi sinyal merupakan suatu mekanisme yang menghubungkan suatu sinyal (stimulus) mekanik ataupun sinyal (stimulus kimia) menjadi suatu respon fisiologis seluler yang spesifik. Dipacu oleh hormon tumbuhan dan stimulus lingkungan.

Tahapan-tahapan lintasan transduksi sinyal :

ü  Resepsi (penerimaan)

Proses ini berlangsung di dalam membran plasma sel. Sinyal internal ataupun sinyal eksternal pertama kali dideteksi oleh reseptor. Reseptor adalah suatu protein yang menga mengalami perubahan penyesuaian di dalam respon terhadap stimulus yang spesifik. Reseptor yang terlibat pada respons greening disebut fitokrom.

ü  Transduksi (pengalihan)

Proses ini berlangsung di dalam sitoplasma. Fitokrom  mengaktifkan protein G yang tidak aktif (yaitu protein G yang mengikat GDP) menjadi protein yang aktif (yaitu protein G yang mengikat GTP).

Pada lintasan yang pertama :

  • Protein G yang aktif  mengaktifkan guanil siklase yaitu enzim yang menghasilkan GMP siklik (cGMP), yang berupa mesenjer ke dua.
  • cGMP akan mengaktifkan untaian protein kinase

Pada lintasan yang ke dua :

  • Protein G yang aktif  menyebabkan saluran Ca+2 pada membran plasma membuka dan mempengaruhi  perubahan di dalam Ca+2 sitosolik
  • Ca+2 kemudian mengikat protein kecil yang disebut kalmodulin dan membentuk kompleks kalmodulin Ca+2 sebagai mesenjer ke dua.
  • Kompleks Kalmodulin Ca2+ akan mengaktifkan protein kinase spesifik.

 

ü  Respons (tanggapan)

Berlangsung di dalam nukleus. Faktor transkripsi diaktifkan oleh fosforilasi . Pengaktifan faktor transkripsi ada yang tergantung pada cGMP dan ada yang tergantung kalmodulin Ca+2 . Faktor transkripsi langsung mengikat daerah spesifik dari DNA dan mengontrol transkripsi gen spesifik. Suatu sinyal akan mempengaruhi pertumbuhan yang tergantung pada:

  • Pengaktifan faktor transkripsi positif (yang meningkatkan transkripsi gen spesifik)
  • Pengnonaktifkan faktor transkripsi negatif (yang menurunkan transkripsi gen spesifik)
  • Pengaktifan faktor transkripsi positif dan pengnonaktifkan faktor transkripsi negatif.

Transkripsi, translasi dan modifikasi protein  adalah suatu peristiwa penting yang berhubungan dengan greening. Setelah translasi protein dimodifikasi oleh fosforilasi yang dikatalisis oleh protein kinase.  Untaian protein kinase akan merangkaikan stimulus inisial ke respon seluler pada tahapan ekspresi gen melalui fosforilasi factor transkripsi. Akhirnya lintasan sinyal dapat mengatur sintesis protein baru dengan merangkaikan atau memutus gen spesifik.

Jenis protein yang diaktifkan oleh fosforilasi selama proses greening  yaitu Enzim yang berfungsi langsung dalam fotosintesis Enzim yang terlibat dalam mensuplai prekursor kimia yang dibutuhkan untuk pembentukan klorofil Enzim yang mempengaruhi tingkatan hormon tumbuhan yang mengatur pertumbuhan. Pemutusan lintasan sinyal yang berhubungan dengan greening  dapat dikendalikan oleh protein fosfatase yaitu enzim yang mendefosforilasi protein spesifik

 

 

  1. PENGERTIAN HORMON

 

Hormon berasal dari bahasa Yunani yaitu hormaein ini mempunyai arti : merangsang, membangkitkan atau mendorong timbulnya suatu aktivitas biokimia sehingga fito-hormon tanaman dapat didefinisikan sebagai senyawa organik tanaman yang bekerja aktif dalam jumlah sedikit, ditransportasikan ke seluruh bagian tanaman sehingga dapat mempengaruhi pertumbuhan atau proses-proses fisiologi tanaman

Hormon merupakan suatu senyawa yang diproduksi oleh bagian tertentu dari suatu tubuh, dan kemudian ditransportasi ke bagian tubuh lainnya, tempat dia mengikat reseptor spesifik dan memicu respons pada sel ataupun jaringan yang dituju. Hormon tumbuhan (phytohormones) secara fisiologi adalah penyampai pesan antar sel yang dibutuhkan untuk mengontrol seluruh daur hidup tumbuhan, diantaranya perkecambahan, perakaran, pertumbuhan, pembungaan dan pembuahan.

 

Hormon tumbuhan dihasilkan sebagai respon terhadap berbagai faktor lingkungan kelebihan nutrisi, kondisi kekeringan, cahaya, suhu dan stress baik secara kimia maupun fisik. Oleh karena itu ketersediaan hormon sangat dipengaruhi oleh musim dan lingkungan.

 

Pada tumbuhan, hormon dihasilkan terutama pada bagian tumbuhan yang sel-selnya masih aktif membelah diri (pucuk batang/cabang atau ujung akar) atau dalam tahap perkembangan pesat (buah yang sedang dalam proses pemasakan). Transfer hormon dari satu bagian ke bagian lain dilakukan melalui sistem pembuluh (xilem dan floem) atau transfer antarsel. Tumbuhan tidak memiliki kelenjar tertentu yang menghasilkan hormon. Fungsi beberapa hormon tertentu tumbuhan (hormon endogen, dihasilkan sendiri oleh individu yang bersangkutan) dapat diganti dengan pemberian zat-zat tertentu dari luar, misalnya dengan penyemprotan (hormon eksogen, diberikan dari luar sistem individu). Mereka lebih suka menggunakan istilah zat pengatur tumbuh (bahasa Inggris plant growth regulator).

 

Senyawa-senyawa sintetik ini pada umumnya dikenal dengan nama zat pengatur tumbuh tanaman (ZPT = Plant Growth Regulator). Tentang senyawa hormon tanaman dan zat pengatur tumbuh, Moore (2) mencirikannya sebagai berikut :

  1. Fitohormon atau hormon tanaman ada-lah senyawa organik bukan nutrisi yang aktif dalam jumlah kecil (< 1mM) yang disintesis pada bagian tertentu, pada umumnya ditranslokasikan kebagian lain tanaman dimana senyawa tersebut, menghasilkan suatu tanggapan secara biokimia, fisiologis dan morfologis.
  2. Zat Pengatur Tumbuh adalah senyawa organik bukan nutrisi yang dalam kon-sentrasi rendah (< 1 mM) mendorong, menghambat atau secara kualitatif mengubah pertumbuhan dan perkem-bangan tanaman.
  3. Inhibitor adalah senyawa organik yang menghambat pertumbuhan secara umum dan tidak ada selang konsentrasi yang dapat mendorong pertumbuhan.

Retardan. Cathey (1975) dalam (1) mendefinisikan retardan sebagai suatu senyawa organik yang menghambat per-panjangan batang, meningkatkan warna hijau daun, dan secara tidak langsung mem-pengaruhi pembungaan tanpa menyebabkan pertumbuhan yang abnormal.

 

Bila konsentrasi hormon telah mencapai tingkat tertentu, sejumlah gen yang semula tidak aktif akan mulai ekspresi. Dari sudut pandang evolusi, hormon tumbuhan merupakan bagian dari proses adaptasi dan pertahanan diri tumbuh-tumbuhan untuk mempertahankan kelangsungan hidup jenisnya.

Semua hormon tanaman sintetik atau senyawa sintetik yang mempunyai sifat fisiologis dan biokimia yang serupa dengan hormon tanaman adalah ZPT. Hormon tanaman dan ZPT pada umumnya mendorong terjadi sesuatu pertumbuhan dan perkembangan.

Hormon menyebabkan pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan dengan mempengaruhi:

n  Pembelahan sel

n  Perpanjangan sel

n  Diferensiasi sel

 

  1. SIFAT DAN FUNGSI JENIS HORMON

Sifat hormon :

ü  Diperlukan dalam jumlah yang sedikit untuk memicu pertumbuhan yang besar dalam suatu organisme

ü  Konsentrasi hormon dan kecepatan transportasi dapat berubah dalam merespon stimulus lingkungan

ü  Berinteraksi dengan hormon lainnya dalam responnya terhadap stimulus lingkungan.

Respons tumbuhan terhadap cahaya disebut fototropisme.

Fotortopisme terdiri dari :

  • Fototropisme positif, yaitu pertumbuhan suatu tunas atau suatu kanopi menuju cahaya.
  • Fotoropisme negatif, yaitu pertumbuhan suatu tunas atau suatu kanopi menjauhi cahaya.

Macam-macam hormon :

  1. Auksin

Merupakan senyawa asam indol asetat (IAA) yang dihasilkan di ujung meristem apikal (ujung akar dan batang). F.W. Went (1928) pertama kali menemukan auksin pada ujung koleoptil kecambah gandum Avena sativa. Berfungsi membantu perkecambahan dan dominasi apical

Jika terkena cahaya matahari hormon auksin menjadi tidak aktif. Kondisi fisiologis ini mengakibatkan bagian yang tidak terkena cahaya matahari akan tumbuh lebih cepat daripada yang terkena cahaya matahari, sehingga tumbuhan akan membelok kearah sumber cahaya. Auksin yang diedarkan ke seluruh bagian tumbuhan mempengaruhi pemanjangan, pembelahan, dan diferensiasi sel tumbuhan. Auksin yang dihasilkan diujung tanaman ( tunas apikal ) akan menghambat tumbuhnya tunas lateral atau tunas ketiak. Jika tunas apikal dipotong, maka tunas lateral akan menumbuhkan daun-daun . Peristiwa tersebut disebut dominansi apikal
Fungsi lain dari auksin adalah merangsang kambium untuk membentuk Xilem dan Floem, memelihara elastisitas dinding sel, membentuk dinding sel primer ( dinding sel yang pertama kali terbentuk pada sel tumbuhan ), menghambat rontoknya buah dan gugurnya daun serta mampu membantu proses partenokarpi ( pembuahan tanpa penyerbukan ).

Pemberian hormon auksin pada tumbuhan akan menyebabkan terjadinya pembentukkan buah tanpa biji , akar lateral dan serabut akar. Pembentukkan akar lateral dan serabut akar menyebabkan proses penyerapan air dan mineral dapat berjalan optimum. Hormon auksin dapat disintesis di laboratorium antara lain Indol Asam Asetat (IAA). Dalam konsentrasi yang tinggi auksin dapat menghambat pertumbuhan , fenomena ini digunakan untuk membasmi gulma. Senyawa herbisida sejenis auksin antara lain 2,4 D (Dichlorophenoxyacetic Acid ) digunakan untuk membasmu gulma di sawah atau dipertanian monokultur tanaman monokotil lain. Pada masa perang Vietnam Amerika menggunakan campuran 2,4D dengan senyawa lain (agen oranye ) untukmerontokkan daun-daun di hutan Vietnam . Belakangan diketahui agen orannye menghasilkan zat dioksin penyebab kanker yang sangat berbahaya.

Peranan Auksin

  1. a.     Auksin Di Dalam Perpanjangan Sel

Meristem tunas apikal adalah tempat utama sintesis auksin. Pada saat auksin bergerak dari ujung tunas ke bawah ke daerah perpanjangan sel, maka hormon auksin mengstimulasi pertumbuhan sel, mungkin dengan mengikat reseptor yang dibangun di dalam membran plasma.

Auksin akan menstimulasi pertumbuhan hanya pada kisaran konsentrasi tertentu; yaitu antara : 10-8 M sampai 10-4 M. Pada konsentrasi yang lebih tinggi; auksin akan menghambat perpanjangan sel, mungkin dengan menginduksi produksi etilen, yaitu suatu hormon yang pada umumnya berperan sebagai inhibitor pada perpanjangan sel.

Berdasarkan suatu hipotesis yang disebut hipotesis pertumbuhan asam (acid growth hypothesis), pemompaan proton membran plasma memegang peranan utama dalam respon pertumbuhan sel terhadap auksin. Di daerah perpanjangan tunas, auksin menstimulasi pemompaan proton membran plasma, dan dalam beberapa menit; auksin akan meningkatkan potensial membran (tekanan melewati membran) dan menurunkan pH di dalam dinding sel.

Pengasaman dinding sel ini, akan mengaktifkan enzim yang disebut ekspansin; yang memecahkan ikatan hidrogen antara mikrofibril sellulose, dan melonggarkan struktur dinding sel. Ekspansin dapat melemahkan integritas kertas saring yang dibuat dari sellulose murni.

Penambahan potensial membran, akan meningkatkan pengambilan ion ke dalam sel, yang menyebabkan pengambilan air secara osmosis. Pengambilan air, bersama dengan penambahan plastisitas dinding sel, memungkinkan sel untuk memanjang. Auksin juga mengubah ekspresi gen secara cepat, yang menyebabkan sel dalam daerah perpanjangan, memproduksi protein baru, dalam jangka waktu beberapa menit. Beberapa protein, merupakan faktor transkripsi yang secara menekan ataupun mengaktifkan ekspresi gen lainnya. Untuk pertumbuhan selanjutnya, setelah dorongan awal ini, sel akan membuat lagi sitoplasma dan bahan dinding sel. Auksin juga menstimulasi respon pertumbuhan selanjutnya.

b. Auksin dalam Pembentukan Akar Lateral dan Akar Adventif

Auksin digunakan secara komersial di dalam perbanyakan vegetatif tumbuhan melalui stek. Suatu potongan daun, maupun potongan batang, yang diberi serbuk pengakaran yang mengandung auksin, seringkali menyebabkan terbentuknya akar adventif dekat permukaan potongan tadi. Auksin juga terlibat di dalam pembentukan percabangan akar. Beberapa peneliti menemukan bahwa dalam mutan Arabidopsis, yang memperlihatkan perbanyakan akar lateral yang ekstrim ternyata mengandung auksin dengan konsentrasi 17 kali lipat dari konsentrasi yang normal.

 

c. Auksin Sebagai Herbisida

Auksin sintetis, seperti halnya 2,4-dinitrofenol (2,4-D), digunakan secara meluas sebagai herbisida tumbuhan. Pada Monocotyledoneae, misalnya : jagung dan rumput lainnya dapat dengan cepat menginaktifkan auksin sintetik ini, tetapi pada Dicotyledoneae tidak terjadi, bahkan tanamannya mati karena terlalu banyak dosis hormonalnya. Menyemprot beberapa tumbuhan serialia ataupun padang rumput dengan 2,4-D, akan mengeliminir gulma berdaun lebar seperti dandelion.

 

d. Efek Lainnya Dari Auksin

Selain untuk menstimulasi perpanjangan sel dalam pertumbuhan primer; auksin juga mempengaruhi pertumbuhan sekunder, termasuk pembelahan sel di dalam kambium pembuluh, dan dengan mempengaruhi differensiasi xylem sekunder. Biji yang sedang berkembang mensintesis auksin, untuk dapat meningkatkan pertumbuhan buah di dalam tumbuhan. Auksin sintetik yang disemprotkan ke dalam tanaman tomat anggur akan menginduksi perkembangan buah tanpa memerlukan pollinasi. Hal ini memungkinkan untuk menghaslkan tomat tanpa biji, melalui substitusi auksin sintetik, pada auksin yang disintetis secara normal, pada biji yang sedang berkembang.

  1. Giberelin

Giberelin pertama kali diteliti pada tahun 1930 oleh E Kurosawa pada tanaman yang tumbuh abnormal yaitu tumbuh memanjang dan langsing sehingga mudah rebah. Ternyata tanaman tersebut diserang jamur Gibberella fujikuroi. Jamur ini menghasilkan hormon giberelin yang menyebabkan tanaman tumbuh memanjang pad ruas batang padi.Senyawa ini dihasilkan oleh jamur Giberella fujikuroi atau Fusarium moniliformae. Fungsi giberelin untuk pemanjangan tumbuhan dan berperan dalam partenokarpi.

Giberelin merupakan turunan dari asam gibberalat,  juga merupakan hormon yang berfungsi sinergis dengan hormon auksin. Giberelin berpengaruh terhadap pekembangan dan perkecambahan biji. Giberelin akan merangsang pembentukan enzim amilase. Enzim tersebut berperan penting untuk memecah senyawa amilum yang terdapat pada endosperma ( cadangan makanan ) menjadi senyawa glukosa sebagai sumber energi pertumbuhan. Jika giberelin diberikan pada tumbuhan kerdil maka pertumbuhannya kan kembali normal. Geberelin juga berfungsi dalam proses pembentukan biji yaitu merangsang pembentukkan serbuk sari ( polen), memperbesar ukuran buah, merangsang pembentukkan bunga dan mengakhiri masa dormansi biji. Pada konsentrasi tinggi giberelin akan merangsang pembentukkan akar. . Ada sekitar 100 jenis gibberellin, namun Gibberellic acid (GA3)-lah yang paling umum digunakan.

 

Peranan Giberellin

 

  1. a.       Perpanjangan Batang

Akar dan daun muda, adalah tempat utama yang memproduksi gibberellin. Gibberellin menstimulasi pertumbuhan pada daun maupun pada batang; tetapi efeknya dalam pertumbuhan akar sedikit. Di dalam batang, gibberellin menstimulasi perpanjangan sel dan pembelahan sel. Seperti halnya auksin, gibberellin menyebabkan pula pengendoran dinding sel, tetapi tidak mengasamkan dinding sel. Satu hipotesis menyatakan bahwa; gibberellin menstimulasi enzim yang mengendorkan dinding sel, yang memfasilitasi penetrasi protein ekspansin ke dalam dinding sel. Di dalam batang yang sedang tumbuh, auksin, mengasamkan dinding sel dan mengaktifkan ekspansin; sedangkan gibberellin memfasilitasi penetrasi ekspansin ke dalam dinding sel untuk bekerja sama dalam meningkatkan perpanjangan sel. Efek gibberellin dalam meningkatkan perpanjangan batang, adalah jelas, ketika mutan tumbuhan tertentu yang kerdil, diberi gibberellin. Beberapa kapri yang kerdil (termasuk yang dipelajari oleh Mendel), tumbuh dengan ketinggian normal bila diberi gibberellin. Apabila gibberellin diaplikasikan ke tumbuhan yang ukurannya normal, seringkali tidak memberikan respon. Nampaknya, tumbuhan tersebut sudah memproduksi dosis hormon yang optimal. Suatu contoh yang paling menonjol, dari perpanjangan batang yang telah diinduksi oleh gibberellin; adalah terjadinya pemanjangan yang tiba-tiba yang disebut bolting, yaitu pertumbuhan tangkai bunga yang cepat.

 

  1. b.      Pertumbuhan Buah

Pada kebanyakan tumbuhan, auksin maupun gibberellin hendaknya selalu tersedia untuk mengatur pertumbuhan buah. Aplikasi gibberellin secara komersial yaitu dengan menyemprot anggur ‘Thompson’ menjadi tanpa biji (Gambar 6) adalah sangat penting. Hormon, menjadikan buah anggur secara individu tumbuh lebih besar, sesuai dengan ukuran yang diinginkan konsumen; dan juga menjadikan ruas (internodus) lebih panjang, sehingga   Penambahan ruang tumbuh ini, akan meningkatkan sirkulasi udara antara buah anggur yang satu dengan yang lainnya; juga menjadikan buah anggur lebih keras, sehingga tahan terhadap jamur serta mikroorganisme lainnya yang akan menginfeksi buah

 

  1. c.       Perkecambahan

Embrio biji kaya dengan sumber gibberellin. Setelah air diimbibisi, terjadi pelepasan gibberellin dari embrio, yang mengisyaratkan biji untuk memecahkan dormansi dan segera berkecambah. Pada beberapa biji yang memerlukan kondisi lingkungan khusus untuk berkecambah, misal keterbukaan terhadap cahaya atau temperatur yang dingin, maka pemberian gibberellin akan memecahkan dormansi. Gibberellin, membantu pertumbuhan pada perkecambahan serialia, dengan menstimulasi sintesis enzim pencerna seperti -amilase, yang memobilisasi cadangan makanan. Diduga giberelin yang terdapat di dalam biji merupakan penghubung antara isyarat lingkungan dan proses metabolik yang menyebabkan pertumbuhan embrio. Sebagai contoh, air yang tersedia dalam jumlah cukup akan menyebabkan embrio pada biji rumput-rumputan mengeluarkan giberelin yang mendorong perkecambahan dengan memanfaatkan cadangan makanan yang terdapat di dalam biji. Pada beberapa tanaman, giberelin menunjukkan interaksi antagonis dengan ZPT lainnya misalnya dengan asam absisat yang menyebabkan dormansi biji.

  1. Sitokinin

Peranan Sitokinin

 

a. Pengaturan pembelahan sel dan diferensiasi sel

Sitokinin, diproduksi dalam jaringan yang sedang tumbuh aktif, khususnya pada akar, embrio, dan buah. Sitokinin yang diproduksi di dalam akar, akan sampai ke jaringan yang dituju, dengan bergerak ke bagian atas tumbuhan di dalam cairan xylem. Bekerja bersama-sama dengan auksin; sitokinin menstimulasi pembelahan sel dan mempengaruhi lintasan diferensiasi. Efek sitokinin terhadap pertumbuhan sel di dalam kultur jaringan, memberikan petunjuk tentang bagaimana jenis hormon ini berfungsi di dalam tumbuhan yang lengkap. Ketika satu potongan jaringan parenkhim batang dikulturkan tanpa memakai sitokinin, maka selnya itu tumbuh menjadi besar tetapi tidak membelah. Sitokinin secara mandiri tidak mempunyai efek. Akan tetapi, apabila sitokinin itu ditambahkan bersama-sama dengan auksin, maka sel itu dapat membelah.

 

b. Pengaturan Dominansi Apikal

Sitokinin, auksin, dan faktor lainnya berinteraksi dalam mengontrol dominasi

apikal, yaitu suatu kemampuan dari tunas terminal untuk menekan perkembangan tunas aksilar. Sampai sekarang, hipotesis yang menerangkan regulasi hormonal pada dominansi apikal, yaitu hipotesis penghambatan secara langsung, menyatakan bahwa auksin dan sitokinin bekerja secara antagonistis dalam mengatur pertumbuhan tunas aksilari. Berdasarkan atas pandangan ini, auksin yang ditransportasikan ke bawah tajuk dari tunas terminal, secara langsung menghambat pertumbuhan tunas aksilari. Hal ini menyebabkan tajuk tersebut menjadi memanjang dengan mengorbankan percabangan lateral. Sitokinin yang masuk dari akar ke dalam sistem tajuk tumbuhan, akan melawan kerja auksin, dengan mengisyaratkan tunas aksilar untuk mulai tumbuh. Jadi rasioauksin dan sitokinin merupakan faktor kritis dalam mengontrol penghambatan tunas aksilar. Banyak penelitian yang konsisten dengan hipotesis penghambatan langsung ini. Apabila tunas terminal yang merupakan sumber auksin utama dihilangkan, maka penghambatan tunas aksilar juga akan hilang dan tanaman menjadi menyemak. Aplikasi auksin pada permukaan potongan kecambah yang terpenggal, akan menekan kembali pertumbuhan tunas lateral. Mutan yang terlalu banyak memproduksi sitokinin, atau tumbuhan yang diberi sitokinin, juga bertendensi untuk lebih menyemak dibanding yang normal.

 

c. Efek Anti Penuaan

Sitokinin, dapat menahan penuaan beberapa organ tumbuhan, dengan menghambat pemecahan protein, dengan menstimulasi RNA dan sintesis protein, dan dengan memobilisasi nutrien dari jaringan di sekitarnya. Apabila daun yang dibuang dari suatu tumbuhan dicelupkan ke dalam larutan sitokinin, maka daun itu akan tetap hijau lebih lama daripada biasanya. Sitokinin juga memperlambat deteorisasi daun pada tumbuhan utuh. Karena efek anti penuaan ini, para floris melakukan penyemprotan sitokinin untuk menjaga supaya bunga potong tetap segar.
Sitokinin pertama kali diteliti oleh Carlos Miller dari laboratorium Folke Skoog University of Wisconsin, dalam percobaannya ia mencampurkan bahan yang mengandung nukleosida dari sperma ikan kedalam kultur tumbuhan. Ternyata hasilnya tumbuhan mengalami pertumbuhan yang cepat dan setelah diteliti lebih lanjut substansi tersebut mirip adenin dan dinamakan sitokinin.
Perbandingan jumlah sitokinin dan auksin mempengaruhi pertumbuhan, jika konsentrasi sitikinin lebih tinggi maka pembelahan sel terjadi di bagian pucuk, tetapi jika konsentrasi auksinnya lebih tinggi maka pembelahan selnya terjadi dimeristem akar. Sitokinin juga berfungsi untuk merangsang pembentukkan daun dan pucuk serta menghambat pengguguran daun, bunga dan buah. Sitokinin sangat berguna pada proses kultur jaringan dimana dibutuhkan pertumbuhan yang cepat tanpa pembentukan perakaran. secara umum konsntrasi cytokinin yang digunakan antara 0.1 to 10 mg/L

  1. Gas etilen.

Banyak ditemukan pada tanaman yang sudah tua. Etilen berperan dalam proses pematangan buah dan kerontokkan daun. Jika konsentrasi hormon auksin dan giberelin rendah sedangkan etilen lebih tinggi maka pembentukan batang, akar dan bunga menjadi terhambat. Senyawa etilen pada tumbuhan ditemukan dalam fase gas. Kerjasama gas etilen dengan auksin akan mempercepat pembungaan. Tanaman sering meningkatkan produksi ethylene sebagai respon terhadap stress dan sebelum mati. Konsentrasi Ethylene fluktuasi terhadap musim untuk mengatur kapan waktu menumbuhkan daun dan kapan mematangkan buah.

 

Peranan Ethylene

  1. a.       Ethylene sebagai hormon pematangan

Ethylene sebagi hormon akan mempercepat terjadinya klimakterik. Biale (1960) telah membuktikan bahwa pada buah adpokat yang disimpan di udara biasa akan matang setelah 11 hari, tetapi apabila disimpan dalam udara dengan kandungan ethylene  10 ppm selama 24 jam buah adpokat tersebut akan matang dalam waktu 6 hari. Aplikasi C2H2 (Ethylene) pada buah-buahan klimakterik, makin besar konsentrasi C2H2 sampai tingkat kritis makin cepat stimulasi respirasinya. Ethylene tersebut bekerja paling efektif pada waktu tahap klimakerik, sedangkan penggunaan C2H2 pada tahap post klimakerik tidak merubah laju respirasi.  Pada buah-buahan non klimakterik respon terhadap penambahan ethylene baik pada buah pra panen maupun pasca panen, karena produksi ethylene pada buah non klimakterik hanya sedikit. Dari penelitian Burg dan Burg (1962), juga dapat diketahui bahwa ethylene merangsang pemasakan klimakerik. Sedangkan menurut Winarno (1979) dikatakan bahwa uah-buahan non klimakterik akan mengalami klimakterik setelah ditambahkan ethylene dalam jumlah yang besar. Sebagai contoh buah non klimakterik untuk percobaannya adalah jeruk. Di samping itu pada buah-buahan non klimakterik apabila ditambahkan ethylene beberapa kali akan terjadi klimakterik yang berulang-ulang. Penelitian Mattoo dan Modi (1969) telah menunjukkan bahwa C2H2 meningkatkan kegiatan enzym-enzym katalase, peroksidase, dan amylase dalam irisanirisan mangga sebelum puncak kemasakannya. Serta selama pemacuan juga diketemukan zat-zat serupa protein yang menghambat pemasakan, dalam irisan-irisan  itu dapat hilang dalam waktu 45 jam. Perlakuan dengan C2H2 mengakibatkan irisanirisan menjadi lunak dan tejadi perubahan warna yang menarik dari putih ke kuning,  yang memberi petunjuk timbulnya gejala-gejala kematangan yang khas.

 

  1. b.      Ethylene Pada Absisi Daun

Kehilangan daun pada setiap musim gugur merupakan suatu adaptasi untuk menjaga agar tumbuhan yang berganti daun, selama musim dingin tetap hidup ketika akar tidak bisa mengabsorpsi air dari tanah yang membeku. Sebelum daun itu mengalami absisi, beberapa elemen essensial diselamatkan dari daun yang mati, dan disimpan di dalam sel parenkhim batang. Nutrisi ini dipakai lagi untuk pertumbuhan daun pada musim semi berikutnya. Warna daun pada musim gugur, merupakan suatu kombinasi dari warna pigmen merah yang baru dibuat selama musim gugur, dan warna karotenoid yang  berwarna kuning dan orange, yang sudah ada di dalam daun, tetapi kelihatannya  berubah karena terurainya klorofil yang berwarna hijau tua pada musim gugur. Ketika daun pada musim gugur rontok, maka titik tempat terlepasnya daun merupakan suatu lapisan absisi yang berlokasi dekat dengan pangkal tangkai daun. Sel parenkhim berukuran kecil dari lapisan ini mempunyai dinding sel yang sangat tipis, dan tidak mengandung sel serat di sekeliling jaringan pembuluhnya. Lapisan absisi selanjutnya melemah, ketika enzimnya menghidrolisis polisakarida di dalam dinding sel. Akhirnya dengan bantuan angin, terjadi suatu pemisahan di dalam lapisan absisi. Sebelum daun itu jatuh, selapisan gabus membentuk suatu berkas pelindung di samping lapisan absisi dalam ranting tersebut untuk mencegah patogen yang akan menyerbu bagian tumbuhan yang ditinggalkannya

 

 

  1. Ethylene dan Permeablitas Membran

Ethylene adalah senyawa yang larut di dalam lemak sedangkan memban dari sel terdiri dari senyawa lemak. Oleh karena itu ethylene dapat larut dan menembus ke dalam membran mitochondria. Apabila mitochondria pada fase pra klimakterik diekraksi kemdian ditambah ethylene, ternyata terjadi pengembangan volume yang akan meningkatkan permeablitas sel sehingga bahan-bahan dari luar mitochondria akan dapat masuk. Dengan perubahan-perubahan permeabilitas sel akan memungkinkan interaksi yang lebih besar antara substrat buah dengan enzym-enzym pematangan.

 

  1. Ethylene dan Aktiitas ATP-ase

Ethylene mempunai peranan dalam merangsang aktiitas ATP-ase dalam penyediaan energi yang dibutuhkan dalam metabolisme. ATP-ase adalah suatu enzym yang diperlukan dalam pembuatan enegi dari ATP yang ada dalam buah. Adapun reaksinya adalah sebagai berikut:

ATP ———————– ADP + P ————————– Energi ATP-ase

 

  1. Ethylene sebagai “Genetic Derepression”

Pada reaksi biolgis ada dua faktor yang mengontrol jalannya reaksi. Yang pertama adalah “Gene repression” yang menghambat jalannya reaksi yang berantai untuk dapat berlangsung terus. Yang kedua adalah “Gene Derepression” yaitu faktor yang dapat menghilangkan hambatan tersebut sehingga reaksi dapat berlangsung. Selain itu ethylene mempengaruhi proses-proses yang tejadi dalam tanaman termasuk dalam buah, melalui perubahan pada RNA dan hasilya adalah perubahan dalam sintesis protein yang diatur RNA sehingga pola-pola enzym-enzymnya mengalami perubahan pula.

 

  1. Asam absiat.

Penelitian hormon ini dilakukan pada tahun 1940 oleh peneliti Inggris dengan memberi ekstaks daun Birch ke dalam persemaian biji tanaman lain, ternyata biji sulit berkecambah. Tahun 1960 Davis dari University of California mengisolasi hormon ini dari buah kapas untuk mengetahui struktur kimianya . Asam absisat ditemukan pada umbi-umbian dan biji-bijian yang dorman. Hormon ini bersifat menghambat pertumbuhan dengan cara memperlambat kecepatan pembelahan dan pembesaran sel. Asam absiat berfungsi untuk :

–  Menghambat pembelahan dan pemanjangan sel.

–  Menunda pertumbuhan atau dormansi.

–  Merangsang penutupan mulut daun pada musim kering, sehingga mengurangi aktifitas transpirasi

Secara alami tingginya konsentrasi asam abscisat ini dipicu oleh adanya stress oleh lingkungan misalnya kekeringan.

 

Peranan Asam Absisat (ABA)

  1. a.       Dormansi Biji

Dormansi biji, mempunyai nilai kelangsungan hidup yang besar; karena dia menjamin bahwa biji akan berkecambah; hanya apabila ada kondisi yang optimal dari : cahaya, temperatur, dan kelembaban. Apa yang mencegah biji yang disebarkan pada musim gugur untuk segera berkecambah lalu mati hanya karena adanya musim dingin. Mekanisme apa yang menjamin bahwa biji tertentu berkecambah pada musim semi?. Apa yang mencegah biji berkecambah di dalam keadaan gelap, ataupun kelembaban yang tinggi di dalam biji. Jawabannya adalah ABA. Level ABA akan bertambah 100 kali lipat selama pematangan biji. Level ABA yang tinggi dalam pematangan biji ini, akan menghambat perkecambahan, dan menginduksi produksi protein khusus, yang membantu biji untuk menahan dehidrasi yang ekstrim yang mengiringi pematangan. Banyak tipe biji yang dorman, akan berkecambah ketika ABA pada biji tersebut dihilangkan, atau dinonaktifkan, dengan beberapa cara. Biji beberapa tumbuhan gurun, akan pecah dormansinya, apabila terjadi hujan yang lebat yang akan mencuci ABA dari biji. Biji lainnya membutuhkan cahaya ataupun membutuhkan keterbukaan yang lebih lama terhadap temperatur dingin untuk memicu tidak aktifnya ABA. Sering kali rasio ABA-gibberellin menentukan; apakah biji itu akan tetap dorman atau akan berkecambah. Penambahan ABA ke dalam biji yang sedianya berkecambah, akan kembali menjadikan dalam kondisi dorman.  Mutan jagung, yang mempunyai biji yang sudah berkecambah saat masih pada tongkolnya, tidak mempunyai faktor transkripsi fungsional yang diperlukan oleh ABAuntuk menginduksi ekspresi gen tertentu

 

  1. b.      Cekaman Kekeringan

ABA, adalah sinyal internal utama, yang memungkinkan tumbuhan, untuk menahan kekeringan. Apabila suatu tumbuhan memulai layu, maka ABA berakumulasi di dalam daun, dan menyebabkan stomata menutup dengan cepat, untuk mengurangi transpirasi, dan mencegah kehilangan air berikutnya. ABA, melalui pengaruhnya terhadap mesenjer ke-2, yaitu terhadap Ca (kalsium), menyebabkan peningkatan pembukaan saluran K (kalium) sebelah luar secara langsung  di dalam membran plasma sel penutup. Hal ini mendorong kehilangan kalium dalam bentuk massif darinya, yang jika disertai dengan kehilangan air secara osmotis akan mendorong pengurangan turgor sel penutup yang mengecilkan celah stomata.  Dalam beberapa kasus, kekurangan air terlebih dahulu akan mencekam sistem perakaran sebelum mencekam sistem tajuk. ABA akan ditransportasi dari akar ke daun, yang berfungsi sebagai sistem peringatan dini (early warning system). Mutan ‘Wilty’ yang mengalami kelayuan, yang biasanya mudah untuk layu, dalam beberapa kasus disebabkan karena kekurangan produksi ABAnya.

  1. Brassinosteroid

Pertama kali diisolasi dari pollen Brassica, tahun 1979 . Merupakan steroid yang mirip dengan kolesterol dan hormon seks pada hewan.  Dapat menginduksi :

  • Perpanjangan sel
  • Pembelahan sel dalam ruas-ruas batang dan kecambah
  • Pada konsentrasi rendah ( sekitar 10-12 M ) dapat :
  • Memperlambat absisi daun
  • Meningkatkan diferensiasi xylem

 

  1. SINTESIS DAN DENGRADASI JENIS HORMON DALAM KAITANNYA DENGAN IPTEKS BUDIDAYA PERTANIAN

Pemahaman terhadap fitohormon pada masa kini telah membantu peningkatan hasil pertanian dengan ditemukannya berbagai macam zat sintetis yang memiliki pengaruh yang sama dengan fitohormon alami. Aplikasi zat pengatur tumbuh dalam pertanian modern mencakup pengamanan hasil (seperti penggunaan cycocel untuk meningkatkan ketahanan tanaman terhadap lingkungan yang kurang mendukung), memperbesar ukuran dan meningkatkan kualitas produk (misalnya dalam teknologi semangka tanpa biji), atau menyeragamkan waktu berbunga (misalnya dalam aplikasi etilena untuk penyeragaman pembungaan tanaman buah musiman), untuk menyebut beberapa contohnya.

ZPT sintetik sangat banyak digunakan pada pertanian modern. Tanpa ZPT sintetik untuk mengendalikan gulma, atau untuk mengendalikan pertumbuhan dan pengawetan buah-buahan, maka produksi bahan makanan akan berkurang sehingga harganya akan menjadi mahal.Disamping itu, muncul keprihatinan bahwa penggunaan senyawa sintetik secara berlebihan pada produksi pangan akan menimbulkan masalah lingkungan dan kesehatan serius. Sebagai conto dioksin, senyawa kimia sampingan dari sintesa 2, 4-D yang digunakan sebagai herbisida selektif untuk membasmi gulma berdaun lebar dari tumbuhan dikotil. Walaupun 2, 4-D tidak beracun terhadap mamalia, namun dioksin dapat menyebabkan cacat lahir, penyakit hati, dan leukimia pada hewan percobaan. Sekarang ini, bagaimanapun juga, produksi bahan pangan secara organik menjadi relatif lebih mahal. Persoalan penggunaan senyawa kimia sintetik pada bidang pertanian melibatkan aspek ekonomi dan etika. Haruskah kita teruskan memproduksi pangan yang murah dan berlimpah dengan zat kimia sintetik dan masa bodoh terhadap masalah yang mungkin muncul, atau haruskah kita melakukan budidaya tanaman tanpa zat kimia sintetik berbahaya tetapi dengan menerima kenyataan bahwa harga bahan pangan akan lebih mahal. Pada metode kultur jaringan penggunaan auksin dan sitokinin sudah banyak digunakan. Menurut Gunawan (1987) bahwa jika konsentrasi auksin lebih besar daripada sitokinin maka kalus akan tumbuh, dan bila konsentrasi sitokinin lebih besar dibandingkan auksin maka tunas akan tumbuh.

 

 

PERTANYAAN

  1. Apa yang saudara ketahui tentang hormon dan zat pengatur tumbuh ?
  2. Apa yang dimaksud dengan lintasan transduksi sinyal ?
  3. Apakah fototropisme dan pengakaran stek batang dipengaruhi oleh hormon ? jelaskan !
  4. Mengapa karbohidrat dan protein tidak dikategorikan sebagai hormon ? jelaskan !
  5. Apakah keberadaan hormon dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman ? jelaskan !
  6. Adakah auksin yang dapat berperan sebagai herbisida ? jelaskan !
  7. Saat ini hormon sintetik atau ZPT sudah banyak digunakan untuk keperluan agribisnis, sebutkan beberapa contoh !
  8. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi efektifitas ZPT !

JAWABAN

  • Hormon merupakan suatu senyawa yang diproduksi oleh bagian tertentu dari suatu tubuh, dan kemudian ditransportasi ke bagian tubuh lainnya, tempat dia mengikat reseptor spesifik dan memicu respons pada sel ataupun jaringan yang dituju.
  • Zat pengatur tumbuh adalah senyawa organik bukan nutrisi yang dalam kon-sentrasi rendah (< 1 mM) mendorong, menghambat atau secara kualitatif mengubah pertumbuhan dan perkembangan tanaman.
  1. Lintasan transduksi sinyal merupakan suatu mekanisme yang menghubungkan suatu sinyal (stimulus) mekanik ataupun sinyal (stimulus kimia) menjadi suatu respon fisiologis seluler yang spesifik. Dipacu oleh hormon tumbuhan dan stimulus lingkungan.
  2. Ya dipengaruhi, sebab fototropisme dipengaruhi oleh hormon auksin yang terdapat di ujung koleoptil yang merupakan pusat respons tumbuhan terhadap cahaya matahari.Sedangkan pengakaran stek batang juga dipengaruhi oleh hormon auksin dalam rangka pertumbuhan awal akar.
  3. Protein tidak dikategorikan sebagai hormone karena karbohidrat dan protein bekerja dalam konsentrasi yang tinggi,tidak seperti hormon yang bekerja dalam konsentrasi yang rendah.
  4. Sangat dibutuhkan sekali. Karena hormon sangat berperan dalam hal-hal yang berkaitan dengan pertumbuhan dah perkembangan tanaman itu sendiri.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s