BERBAGAI HORMON PADA TUMBUHAN TERLENGKAP (RANGKUMAN MATERI KULIAH)

1.     FITOHORMON

a.     Auksin

Hormon-hormon Tumbuhan berfungsi dalam Kontrol pertumbuhan, perkembangan dan arah tumbuh tumbuhan.

Konsep dan definisi Hormon tumbuhan:

1.      senyawa yang disintesis secara alami oleh tumbuhan

2.      transport

3.      respon

4.      efektif pada konsentrasi rendah

5.      Perlu spesifik reseptor yang dapat mengikat senyawa tersebut

6.      Keberadaan satu jenis hormon seringkali mempengaruhi sintesis atau aksi hormon yang lain

Senyawa kimia yang disintesis secara alami oleh tumbuhan :

1.      Disintesis pada salah satu bagian tumbuhan

2.      Menimbulkan efek pada konsentrasi yang sangat rendah

3.      Perlu transport dari tempat sintesisnya

4.      Aksi terjadi pada jaringan / sel yang sama atau berbeda dengan tempat sintesis

5.      Membawa sinyal yang mengendalikan pertumbuhan dan perkembangan

Pengendalian aktivitas hormon :

1.      Konsentrasi

2.      Sensitivitas

Konsentrasi hormon pada lokasi tertentu tergantung pada:

1.      kecepatan sintesis

2.      degradasi

3.      transport ke target sel

4.      konjugasi (seringkali bersifat reversible)

Faktor lingkungan sangat berpengaruh, karena Hormon mengintegrasi sinyal lingkungan dan mendistribusikannya ke bagian tubuh tumbuhan

Faktor-faktor yang mempengaruhi sensitivitas :

1.      Genotip

2.      Proses

3.      Jaringan

4.      Umur dan tingkat perkembangan tanaman

5.      Kondisi fisiologi

6.      Ada tidaknya hormon lain

Beberapa kemungkinan cara kerja hormon :

·         Bekerja pada membran sel, memfasiltasi substrat atau ion atau cairan tertentu menembus membran lebih cepat.

·         Melepas substrat terikat sehingga dapat terjadi reaksi enzimatik lebih cepat.

·         Berperan sebagai faktor yang mempercepat reaksi enzimatik karena mengatasi faktor pembatas, misalnya menyediakan ATP, koenzim atau logam sebagai efektor.

·         Dapat pula hormon sebagai koenzim atau mengubah enzim inaktif menjadi aktif.

·         Bekerja pada mitokondria untuk mempercepat reaksi.

·         Hormon bekerja sebagai :

1.      first messenger untuk membentuk c-AMP

2.      sebagai second messenger untuk mengaktifkan enzim, prekursor enzim atau CAP (Catabolic Activity Protein).

3.      FITOHORMON Bekerja pada DNA atau salah satu faktor yang berperan pada transkripsi dan translasi, atau bahkan pada tingkat sintesis protein, namun tepatnya belum diketahui.

Efek hormon :

1.       Proses yang sama dapat dikontrol oleh dua atau lebih hormon-hormon yang bekerja secara sinergis maupun antagonis

2. Tumbuhan tak dapat bergerak sehingga faktor lingkungan berpengaruh terhadap arsitektur tumbuhan yang meliputi tipe percabangan dan rasio akar/pucuk

Macam-macam hormon tumbuhan:

1.      Auksin (Auxin)

2.      Sitokinin (Cytokinin)

3.      Giberelin (Gibberellin)

4.      Asam absisat (abscisic acid)

5.      Etilen (Ethylene)

6.      Brasinolides (Brassinosteroid)

7.      Jasmonat (Jasmonates)

8.      Salisilat (salicylates)

1. Auksin ( IAA)

• Isolasi auxin dari tumbuhan tinggi diperoleh pada th 1946 determinasi dgn Mass spectrometry
• pd th 1972 menggunakan 15.000 potongan ujung koleoptil tanaman jagung

Dalam tubuh tumbuhan dijumpai dlm bentuk :

• bebas (IAA)
• terikat dg molekul lain
• sebagai prekursor : indol asetaldehid, indol asetonitril, indol etanol, triptamin

• macam auxin endogen yang lain : IBA (indol asam butirat) PAA (phenil asam asetat)

Discovery of a plant hormone-Auxin ;

• Merupakan sebuah Experiment ditujukan untuk menganalisis gerak fototropism (menggunakan kecambah oat (Avena)
• mulanya untuk menentukan bagian yang menerima persepsi cahaya
• kemudian mendeterminasi bagaimana sinyal ditransmisikan ke bagian yang merespon

Charles and Francis Darwin (1880)

• Mempelajari pembelokan kecambah ke arah cahaya
• memotong ujung (dari coleoptile), tidak melihat lentur
• menutupi ujungnya dengan foil, karena itu tidak melihat bengkok, sinyal dirasakan di ujungnya

Boysen-Jensen (1913)

Menggunakan sepotong mika

• jika disisipkan dibawah pucuk dibagian yang tidak terkena cahaya maka tidak ada pembelokan
• jika disisipkan pada sisi yang terkena cahaya langsung maka ada pembelokan

Kesimpulan : untuk terjadinya pembelokan perlu transport sinyal disepanjang sisi yang tidak terkena cahaya secara langsung

Berikut juga akan disajikan penelituan Went 1926

Frits Went (1926) :

• Dalam percobaannya Went menggunakan bahan potongan agar-agar

• ujung koleoptil dipotong dan diletakkan pada potongan agar-agar
• jika potongan agar tersebut diletakkan kembali pada kecambah yang telah dipotong ujungnya, terjadi pertumbuhan dan pembelokan arah tumbuh ujung koleoptil.
• jika yang digunakan potongan agar tanpa auksin maka tidak terjadi pertumbuhan dan pembelokan arah tumbuh

Kesimpulan :

• Ada sinyal yang berdifusi dari potongan pucuk koleoptil ke dalam potongan agar-agar, yang menstimulasi pertumbuhan pada sisi yang tidak langsung terkena cahaya.

Dari penelitian diatas bisa disimpulkan bahwa :

1.       Letak sintesis: Auksin pada meristem pucuk, daun-daun muda, buah & biji yang sedang tumbuh

2. Fungsi / Peran Auksin : tropisme, dominansi apikal, pemanjangan batang, pertumbuhan akar, diferensiasi, percabangan, pengembangan buah, partenokarpi, penuaan
3. Jalur biosintetik dikaitkan dengan triptofan

4.       sintesis: bergantung pada triptofan (berasal dari triptofan) atau triptofan-independen (menggunakan beberapa reseptor untuk tryptophan)

Menurut Koeffli, Thimann dan Went (1966), Struktur Molekul dan Aktivitas Auksin (Indole Acetic Acid) aktivitas auksin ditentukan oleh

• adanya struktur cincin yang tidak jenuh
• adanya rantai keasaman (acid chain)
• pemisahan karboksil grup (-COOH) dari struktur cincin
• adanya pengaturan ruangan antara struktur cincin dengan rantai keasaman.

berikut akan kami sajikan skema Jalur terbentuknya IAA ( Auksin) :

Transport Auksin

• Pada batang auksin ditransport secara basipetal (away from apex)
• Pada akar, transport auksin secara akropetal ke arah ujung melalui parenkim vaskuler.

Gambarnya:

Efek fisiologi dan Mekanisme kerja Auksin

Faktor-faktor yang berpengaruh

1. Konsentrasi
2. Tingkat perkembangan sel yang menerima hormon
3. Umur sel

Peran Fisiologi Auksin

1. Dominansi apikal
2. Diferensiasi berkas pengangkut
3. Induksi akar adventif dan akar lateral
4. Menghambat absisi
5. Memacu pemanjangan sel
6. Menstimulasi sintesis etilen
7. Menstimulasi perkembangan buah

Dominansi apikal Auksin

• IAA diproduksi pada tunas pucuk
• Dominansi apikal akan hilang jika tunas pucuk dipotong
• Jika tunas pucuk yg telah dipangkas diberi IAA, dominansi apikal muncul kembali
• Pertumbuhan tunas lateral dipacu oleh sitokinin namun dihambat oleh IAA

Diferensiasi berkas pengangkut

• Aplikasi IAA pada jaringan yang luka dapat menyebabkan diferensiasi
• Diferensiasi xilem diinduksi oleh transport polar basipetal dari IAA yang diaplikasikan Auksin memacu pertumbuhan akar adventif dan lateral
• Auksin disintesis di ujung batang dan ditranspor secara basipetal ke jaringan dibawahnya.
• Suplai auksin yang mencapai daerah subapikal (dibawah ujung) batang atau koleoptil diperlukan untuk melanjutkan elongasi sel-selnya.

Perhatikan gambar

PERCOBAAN YANG BERHUBUNGAN DENGAN PERAN AUKSIN

PENGARUH CAHAYA PADA AUKSIN

Untuk membantuk petani modern sekarang telah dibuat Auksin Sintetik yaitu

Auksin sintetik berupa napthaleneacetic acid (NAA)

• 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D)
• MCPA (2-metil-4klorofenoksi asam asetat)
• Dicamba (2,4,6, trikloro asam benzoat)
• Pikloren/Tordon (4-amino, 3,5,6-asam trikloropropionat)

Namun Jika dirasa pertumbuhan akan dikelola dengan melawan dominansi auksin kini juga sudah ada senyawa anti auksin yang digunakan untuk memanipulasi pertumbhan yang dikehendaki

Senyawa itu adakah 

• a (p-chlorophenoxy)isobutyric acid [PCIB]
• 2,3,5- triiodobenzoic acid [TIBA]
• a-naphtylthalamic acid [NPA]

Untuk menganalisis tingkat seluler maka akan di sajikan pula skema efek kerja auksin pada sel

b.    Giberelin

Studi hormon giberelin awalnya dilakukan oleh Eiichi Kurosawa pada tanaman padi di tahun 1926. Kemudian hormon ini diidentifikasi oleh Teijiro Yabuta (yang memberi nama giberelin) dan Sumuki pada sampel padi yang terdapat cendawan Gibberella fujikuroi milik Kurokawa pada tahun 1935. Hormon giberelin disintesis di meristem tunas apikal dan akar, daun muda dan embrio.

Fungsi hormon giberelin adalah:
a. Merangsang pemanjangan batang dan pembelahan sel
b. Merangsang perkecambahan biji
c. Memecah dormansi biji (berkebalikan dengan asam absisat)
d. Merangsang pembungaan dan pembuahan
e. Merangsang pembentukan buah tanpa biji (partenokarpi)

c.      Sitokinin 

Penemu homon sitokinin adalah Van Overbeek. Hormon sitokinin disintesis dalam akar dan diangkut ke organ lain. Fungsi hormon Sitokinin adalah:

a. Bersama auksin, dan giberelin merangsang pembelahan dan pemanjang
b. Menghambat dominansi apikal oleh auksin
c. Merangsang pemanjangan titik tumbuh
d. Mematahkan dormansi biji serta merangsang pertumbuhan embrio.
e. Merangsang pembentukan akar
f.  Merangsang pembentukan tunas pada kultur jaringan (antagonis dengan auksin)
g. Menghambat pertumbuhan akar adventif
h. Menghambat proses penuaan (senescence) daun, bunga dan buah dengan mengontrol proses kemunduran yang menyebabkan kematian sel-sel pada organ tersebut.

d.    Hormon Asam Absisat (ABA) 

Penemu hormon asam absisat adalah P. F. Wareing dan F.T. Addicott. Hormon asam absisat dihasilkan pada daun, batang, akar, dan buah hijau. fungsi hormon asam absisat (ABA) adalah:
a.  Mengurangi laju kecepatan pembelahan dan pemanjangan sel di daerah titik tumbuh.  

b.  Memacu gugurnya daun pada saat musim kemarau untuk mengurangi penguapan air.  

c.  Membantu menutupnya stomata daun agar mengurangi penguapan 

d.  Mengurangi laju kecepatan pembelahan dan pemanjangan sel dan bahkan menghentikannya.  

e.  Memicu bermacam-macam sel tumbuhan untuk memproduksi gas etilen.  

f.  Menyebabkan dormansi pada biji agar tidak berkecambah (kebalikan dengan giberelin).

            Zat Pengatur Tumbuh (ZPT) adalah suatu senyawa organik yang berfungsi mempengaruhi proses fisiologis pada tanaman. Pada dasarnya setiap tanaman memproduksi sendiri hormon (endogen) untuk pertumbuhannya secara alami tetapi terkadang tidak maksimal. Sehingga dibutuhkan ZPT yang dibuat secara organik untuk memicu pertumbuhan tanaman dari luar (exogen).

2.FOTOPERIODISME DAN VERNALISASI

a. fotoperiodisme

          Fotoperodisme adalah respon tumbuhan terhadap lamanya penyinaran (panjang pendeknya hari) yang dapat merangsang pembungaan.

dibagi menjadi 3 kelompok tumbuhan :

1. Tumbuhan Berhari Pendek 

Merupakan kelompok tumbuhan yang akan berbunga ketika periode gelap lebih panjang dari periode kritis untuk pembungaan. Tanaman yang termasuk tumbuhan berhari pendek antara lain tanaman bunga dahlia, bunga krisan, tanaman bunga aster, dan sebagainya. 

2. Tumbuhan Berhari Panjang 

Merupakan kelompok tumbuhan yang akan berbunga ketika periode gelap lebih pendek dari periode kritis untuk pembungaan, misalnya tanaman leci, bayam, selada, dan sebagainya.

3. Tumbuhan Netral 

Tumbuhan netral merupakan kelompok tumbuhan yang tidak dipengaruhi oleh panjang hari penyinaran dalam pembungaannya, misalnya tanaman bunga matahari, bunga mawar, dan sebagainya.

Induksi fotoperiodisme

Tahapan induksi fotoperiodisme akan memicu mekanisme pembentukan bunga :

a.Induksi bunga (evokasi)

b.Inisiasi bunga

c.Perkembangan kuncup bunga menuju anthesis (bunga mekar)

d.Anthesis

e.Penyerbukan dan pembuahan

Induksi fotoperiodisme sangat penting dalam perbungaan atau lebih tepat disebut induksi panjang malam kritisnya. Fitokrom berfungsi sebagai fotoreseptor pada banyak respons tumbuhan terhadap cahaya dan fotoperiode. Fitokrom adalah homodimer, yang berarti bahwa masing-masing molekul terdiri atas dua protein identik yang menyatu membentuk satu molekul fungsional. Fitokrom ditemukan pada semua tumbuhan. Molekul yang serupa juga ditemukan pada bakteri. Peranan fitokrom dalam fotoperiodisme untuk menyelaraskan waktu dengan lingkungan dengan memberitahukan kapan matahari terbenam dan terbit. Jika kebutuhan fotoperiodik pembungaan telah dipenuhi, jam tersebut akan memicu beberapa jenis alarm yang menyebabkan daun mengirimkan suatu stimulus (hormon) pembungaan ke tunas

b.      Vernalisasi pada tumbuhan

Vernalisasi merupakan induksi pendinginan yang diperlukan oleh tumbuhan sebelum mulai pembungaan. Vernalisasi sebenarnya tidak khusus untuk pembungaan, tetapi diperlukan oleh biji-biji tumbuhan tertentu sebelum perkecambahan. Respon terhadap suhu dingin ini bersifat kualitatif (mutlak), yaitu pembungaan akan terjadi atau pembungaan tidak akan terjadi.

Bukti-bukti bahwa rangsanagan dingin dihasilkan di dalam meristem atau kuncup dan bukan didalam daun diperoleh dari fenomena :

a.Biji yang telah mengalami imbibisi mudah divernalisasi

b.Pengenaan suhu dingin hanya pada daun, akar, atau batang tidak efektif.

c.Biji yang sedang berkembang pada tanaman induk dapat dan seringkali sudah tervernalisasi apabila tepat pada waktu suhu dingin berlangsung sebelum biji menjadi kering.