PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN TUMBUHAN
Tidak semata peningkatan ukuran, volume, berat atau jumlah sel
Balok kayu
Hisap air
Daun
growth
Balok
not growth
Pertumbuhan (growth) : peningkatan permanen ukuran organisma atau bagiannya yang merupakan hasil dari peningkatan jumlah dan ukuran sel
Balok kayu
• Diferensiasi : perkembangan suatu sel ke bentuk yang berbeda yang beradaptasi ke fungsi khusus, misalnya : untuk konduksi, pendukung, sekresi suatu zat dsb.
• Perkembangan (Development) : koordinasi pertumbuhan dan diferensiasi dari suatu sel tunggal menjadi jaringan, organ dan organisme seutuhnya.
• Perkembangan = pertumbuhan + differensiasi
Apa yang mengatur perkembangan ?
• • • • • • • •
Nutrient Vitamin Hormon Air Mineral Gas Cahaya temperatur
Faktor dalam
Faktor luar
• Nutrien : adalah zat yang memberikan elemen dan energi untuk pertumbuhan normal tanaman • Vitamin. Vitamin merupakan koenzim atau bagian koenzim. Vitamin merupakan molekul organik yang berpartisipasi pada reaksi yang memerlukan katalis yang berfungsi sebagai donor atau aseptor elektron. • Hormon adalah senyawa organik yang berbeda strukturnya dari enzim, mempengaruhi banyak fenomena perkembangan, sebagian besar diproduksi di daerah yang aktif membelah, aktif dalam jumlah yang jauh lebih sedikit dibandingkan enzim dan dan vitamin
• Hormon • Cahaya Hormon :
perkembangan
Auksin Giberelin Sitokinin Asam absisat (ABA) Etilen Cahaya : Lama dan warna
Giberelin mengontrol pembelahan sel di daerah subapikal
Auksin dan giberelin disintesis di daun dan tunas muda, berpindah ke batang untuk mengontrol pemanjangan
Auksin mengontrol differensiasi ABA di buat di daun sebagai respon stress air dg cara menutup stomata, untuk mengurangi kehilangan air
Stimulus pembungaan berpindah dari daun ke kuncup untuk menginisiasi pembungaan
Sitokinin dibuat di buah muda, perlu untuk pertumbuhan
Sitokinin dr akar berpindah ke daun untuk menjaga keseimbangan pertumbuhan tunas dan akar
Etilen berakumulasi di buah tua untuk menginduksi pemasakan
Auk. & gib. Memacu aktivitas cambium dalam pembentukan jaringan vaskuler sekunder
Auksin bergerak ke ujung akar
Etilen & ABA dibuat di daun senesen berperan memacu perkembangan zona absisin
Gib. & sitokinin disintesis di akar, ditranspot ke tunas dan daun
Factor dibuat di ujung akar utk mengontrol gravitropisme akar
Auksin Penemuan berdasarkan percobaan Darwin dan Francis, 1881
Kesimpulan : ujung koleoptil sangat sensitive terhadap cahaya.
• Frits Went (1926)
Sesuatu diproduksi di ujung koleoptil dan didifusikan ke agar dan zat tsb berefek membengkokkan Went memberi nama zat tsb auksin ( Greek , auxein = to increase)
Percobaan dominansi apikal
Auksin Tempat sintesis : ¾ daun muda ¾ tunas muda ¾ meristem apikal ¾ bagian tanaman yg aktif
Fungsi : ¾ mengontrol differensiasi ¾ mengontrol pemanjangan sel batang ¾ mengontrol dominansi apikal ¾ bersama dengan giberelin mengontrol aktivitas cambium dalam pembentukan jaringan vaskuler sekunder ¾ bersama dengan sitokinin dalam kultur jaringan mengontrol pembentukan tunas atau akar ¾ Memacu pembentukan etilen
¾Memacu pembesaran sel ¾Memacu inisiasi akar ¾Memacu diferensiasi tipe sel ¾Menunda: absisin buah dan daun, pemasakan buah ¾Menghambat percabangan lateral Sensitivitas auksin : •Tanaman dikotil lebih sensitif dibandingkan monokotil •Bagian akar lebih sensitif dibandingkan batang Transpot auksin •Polar •Dari sel ke sel parenkim yang ada di berkas pengangkut
Auksin alami: Yang aktif : Indoleacetic acid (IAA); Phenylacetic acid (PAA); 4-chloroindoleacetic acid (4-cloro IAA)- kecambah legume;Indolebutiric acid (IBA)-daun jagung
Auksin buatan : Naphthalene acetic acid (NAA); 2,4dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D); 2-methyl-4dichlorophenoxyacetic acid (MCPA); 2,4,5trichlorophenoxyacetic acid (2,4,5-T)
Petani kebun buah : Penyemprotan auksin ke pohon untuk : memacu untuk berbunga dan membentuk buah serentak Penyemprotan susulan : mencegah pembentukan zona absisin, shg mencegah buah gugur awal. Petani perkebunan : 2,4-D; 2,4,5-T, NAA, MCPA untuk memberantas gulma dg sensitivitas daun lebar lebih sensitive dari daun sempit.
Gibberellin Giberelin biasanya disingkat dengan GA. 1926, Eiichi Kurosawa menemukan tanaman padi yang diinfeksi jamur Gibberella fujikuroi, berpenampilan lemah, tinggi 2x normal. Ekstrak jamur + tanaman sehat sakit tinggi abnormal + 9 : extrak dr jamur tsb berhasil dikristalisasi dan diberi nama giberelin 1950-n: strukturnya diketahui (Brian Cross-British, Frank stodola-Amerika) Jenis Giberelin hingga sekarang : 110 (GA1-GA110)
Giberelin ¾ Tempat sintesis Daun muda, tunas muda, embrio (terutama monokotil), ujung tunas, ujung akar, biji muda (terutama dikotil), fungi. Tidak diketemukan pada bakteri. ¾ Fungsi • Mengontrol pembelahan sel pada meristem sub-apikal • Memanjangkan internode tanaman yang bermorfologi roset atau kate genetik dengan hasil yang ‘dramatik’ • Memacu aktivitas amilase • Terlibat pada hampir semua proses perkembangan yang diregulasi auksin.
• Pada tanaman tertentu memacu pembungaan, mematahkan dormansi tunas dan biji. • Pada selada dan serealia : Normalnya biji kedua tn-an tsb berkecambah setelah mendapat perlakuan dingin. GA dapat menggantkan keperluan dingin. • Me’niadakan’ keperluan daun juvenile : sekuan normal : kecambah daun juvenile daun dewasa berbunga sekuen dg GA: kecambah + semprot GA tunas dewasa (+daun dewasa) berbunga. • Pemberian growth retardant ke tangkai bunga krisan : bunga menjadi pendek dan kuat
Kubis + GA
tinggi 6 m
•Anggur muda + GA anggur tanpa biji, menambah ukuran buah, memperpanjang tangkai buah •Pemberian pada kebun jeruk navel menundda penuaan kulit buah •Pemberian ke petiol seledri Meningkatkan panjang dan kerenyahan petiol seledri
Wortel rosette
+GA
+dingin
Sitokinin 1913- Gottlieb Haberland (Jerman) menemukan senyawa kimia yang tidak teridentifikasi pada berbagai fluem tanaman. Senyawa ini menstimulasi pembelahan sel dan menginisiasi produksi kambium gabus. 1941-Johannes Van Overbeek, menemukan bahwa air kelapa mengandung sesuatu yang dapat meningkatkan laju petumbuhan jaringan dan embrio. Dalam beberapa tahun kemudian senyawa dari air kelapa yg dpt memacu pembelahan sel dapat diisolasi.
1955, diketemukan kinetin, kinetin yang diberikan bersama auksin memacu proliferasi sel parenkim empulur tembakau. • Kinetin diperoleh dari perlakuan panas pd herring sperm • 1964, senyawa yang mirip kinetin ditemukan di biji jagung • Semua senyawa yang berperanan memacu pembelahan sel disebut sitokinin
¾Tempat sintesis Ujung akar,buah muda, biji yang sedang berkecambah,
¾Fungsi: • Menjaga keseimbangan pertumbuhan tunas dan akar • Untuk pertumbuhan buah • Menunda senesensi • Bersama dg auksin dalam kultur jaringan: Auksin tinggi, sitokinin rendah => akar Auksin rendah, sitokinin tinggi => tunas Auksindan sitokinin berimbang => kalus • Sitokinin berperanan dalam pembelahan sel : mempercepat durasi siklus sel yaitu dari fase G2 ke fase mitosis, dengan syarat auksin hadir disana.
• Memainkan peran dalam memperbesar sel, differensiasi jaringan, perkembangan kloroplast, stimulasi pertumbuhan kotiledon, menunda penundaan penuaan daun, berperan dalam pertumbuhan yang juga dipengaruhi auksin dan giberelin. • Sitokinin ditanspot melalui xilem, fluem dan parenkim sel. • Jika diberikan pada sayuran, maka sayuran dapat tahan lebih lama.
Sitokinin
Penundaan senesensi
-sitokinin + sitokinin
Asam absisat 1949, Torsten Hemberg (Swedia) , menemukan suatu zat dihasilkan oleh kuncup yang dorman berakibat menahan effek auksin. Ia menamakan penghambat tsb dengan naman dormin 1963, group peneliti dari US, England, New Zealand bekerja terpisah menemukan hormon penghambat pertumbuhan. 1967 Hormon penghambat pertumbuhan diberi nama absisic acid disingkat ABA. Kemudian ditunjukkan bahwa ABA dan dormin adalah satu dan sama
¾Tempat sintesis • Daun normal dan daun senescense • Tepatnya : khloroplast dari caretenoid Umum diketemukan : • Buah berdaging, untuk mencegah biji berkecambah selagi masih ada di pohon
Fungsi: • Mengontrol penutupan stomata pada saat stress air atau water loss berlebihan. ( ABA menahan K di sel penjaga, stomata menutup) • Bersama etilen memacu zona absisin pada daun dan buah (dikemudian hari diketahui etilen lebih berperanan) • Mengatur dormansi biji, bunga dan tunas perenial • Menghambat perkecambahan biji bila diberikan biji diluar buah
Etilen 1901, Dimitri Neljubow ( Rusia)- menemukan kecambah pea yang ada di laboratorium berkurang panjangnya, batangnya melar dan tumbuh horisontal abnormal. Bila dibawa keluar dan bertemu udara segar maka kecambah pea tsb tumbuh normal.
Tumbuh abnormal karena disebabkan etilen yang dihasilkan oleh lampu gas yg ada di laboratorium
• 1943 R Gane mendapatkan bahwa etilen dihasilkan secara alamiah oleh buah. • Buah masih hijau dapat dipacu untuk masak oleh etilen eksternal. • Prekusor etilen : asam amino metionin (utk menjadi etilen perlu O2) • Jaringan, termasuk buah jika memar atau dipotong maka beberapa saat kemudian memproduksi etilen. • Pemberian auksin memacu produksi etilen 2-10 kali. • Lekuk kecambah pea menjadi kuat menembus tanah krn etilen yang dihasilkan
¾Tempat sintesis : Buah masak, Daun tua/senescence, bunga, dan bahkan akar
¾Fungsi; Menginduksi pemasakan buah (dg cara mengubah pati atau asam-asam organik menjadi gula; pelunakan dinding sel) Bersama dg ABA menginduksi pembentukan zona absisin
Daily live in the past about etilen • Petani kuno di Cina, memasakkan buah di dalam ruangan yang diberi incense • Petani jeruk, memasakkan jeruk dg menaruh jeruk diruangan yang diberi kompor kerosene • Di Jerman saat lampu penerangan menggunakan gas, pohon-pohon di titik tertentu daunnya sering gugur
Up to day about etilen • Banyak diaplikasikan secara komersial untuk pengaturan pemasakan buah yg dipanen masak hijau, misalnya mangga, pisang, melon, jeruk (untuk perbaikan warna kulit), apel • Etilen tidak terbentuk jika tidak ada oksigen Udara dikeluarkan, temperatur diatur sedikit duatas beku
Buahbuahan tahan disimpan lama
merespon etilen Buah yang akan masak
Respirasi meningkat sesaat sebelum masak etilen meningkat hingga 100 x
Buah yang etilennya meningkat disertai respirasi yg meningkat menjelang masak buah klimaterik Buah yang tidak meningkat respirasinya menjelang masak buah nonklimaterik
• Beberapa petani menggunakan etilen alami untuk memasakkan buah : pear/peach
masak
Bungkus kertas
Kentang Biji
Beri Etilen singkat
bertunas
• Memacu pembungaan di nanas,juga memacu pembentukan bunga betina di famili Cucurbitaceae
+etilen -etilen
- etilen
+etilen
Perkembangan dan cahaya Sebagian besar morfogenesis tanaman dikontrol cahaya melalui kerja pigmen (fotoreseptor) : 1. Fitokrom, menyerap cahaya merah ® dan merah jauh (FR) 2. Kriptokrom, menyerap cahaya biru dan UV-A 3. Belum bernama, menyerap sinar UV-B
Fitokrom yang paling terlibat morfogesis tanaman
• Effek cahaya di daerah temperata : Membagi tanaman menjadi dua wilayah 1. Tanaman hari panjang (LDP, long day plant) 2. Tanaman hari pendek (SDP, short day plant) 3. Tanaman hari netral (DNP, day neutral plant)
SD
LD
SD
LD
terang
gelap
Pengaruh panjang hari terhadap tanaman hari pendek
