SOME CONCEPTS OF GROWTH DYNAMICS

DINAMIKA PERTUMBUHAN

SOME CONCEPTS OF GROWTH DYNAMICS Growth, Differentiation, Development Concept of Molecular Genetic Lindser Concept (Sistem Wachstum & Produkt Wachstum) Harrison Scheme Phasic Growth Episodic Growth Vegetative growth Reproductive Growth Determinate Growth Indeterminate Growth Bochert Theory Hess Hypothesis Physiological Ballance Productive Canopy Structure Growth Rate Analyses 3/13/2012

1

Growth, Differentiation, Development (1)

•

Istilah pertumbuhan atau development mengacu pada adanya perubahan gradual dan progressive dalam ukuran, struktur dan fungsi yang keseluruhannya bersama-sama menyebabkan terjadinya transformasi dari zygtote/ primordia/ biji/ bibit/ serpihan tanaman menjadi tanaman/ organ dewasa.

•

Walaupun bersifat progressive, pertumbuhan bersifat diskontinyu, baik dalam artian laju atau kecepatannya, maupun dalam artian waktu dan ruang. Sercara gradual muncul strukur baru, fungsi baru, mungkin pula hilangnya struktur dan fungsi terdahulu, dan berakhir dengan kemunduran menyeluruh atau terhenti apabila dimensi kedewasaan telah tercapai. growth (perubahan kuantitatif) differensiasi (perubahan kualitatif)

•

PERTUMBUHAN

≈

organogenesis MANIFESTASI DARI FUNGSI GENE

3/13/2012

2

Growth, Differentiation, Development (2)

faktor dalam (genetis) •

“PERKEMBANGAN” faktor luar

•

•

“PERKEMBANGAN” = “tumbuh” (cell division & cell enlargement)

“differensiasi” (perubahan : - isi - bentuk - fungsi) PERTUMBUHAN (PERKEMBANGAN “keseluruhan”) >>> = perubahan sejalan dengan waktu dari rangkaian kejadian organogenetik, dan ontogeni setiap organ berdasarkan suatu pola tetentu dari differensiasi cell dan jaringan. Tumbuh dalam artian pembelahan dan pembesaran cell merupakan proses yang dengan sendirinya berjalan bersamaan.

3/13/2012

+

3

Growth, Differentiation, Development (3) Pertumbuhan = manifestasi dari fungsi gene Bagaimana tanaman dapat mengatur ontogeni sehinggaTanaman dapat berkembang dari biji sampai ke biji kembali sesuai dengan sifat speciesnya dalam koordinasi yang harmonis dengan faktor linkungan gene = rantai DNA reduplikasi dicopy (transkripsi) oleh RNA

Keluar dari inti cell masuk ke Ribosom (m-RNA) Ditranslasi oleh t-RNA Enzim (protein) (katalisator proses berikutnya)

Gen A (DNA-A)

RNA-A

Enzim A

Gen B (DNA-B)

RNA-B

Enzim B

Gen S (DNA-S) 3/13/2012

RNA-S

Enzim S

A B S X

Sifat X

4

Growth, Differentiation, Development (4)

Pertumbuhan = manifestasi dari fungsi gene • DNA menyetir pembentukan enzim dengan perantaraan RNA dalam urutan tertentu, sehingga proses biokimiawinyapun – macam dan urutannya – tertentu pula. • Jadi pertumbuhan (perkembangan dari biji sampai ke biji kembali) harus dinilai sebagai resultat dari perubahan kualitatif dan kuantitatif dari protein (enzim). Proses ini hanya terjadi apabila terdapat sinkronisasi dan koordinasi yang harmonis baik intra cell, inter organ, maupun dengan lingkungannnya (Hess, 1975, p-121 – 124)

3/13/2012

5

Growth, Differentiation, Development (5)

∴ segala proses yang menghasilkan “tumbuh” dan “differensiasi” merupakan resultat dari perubahan kualitatif dan kuantitatif dari berbagai enzim spesifik. 3/13/2012

6

Growth, Differentiation, Development (6)

?

DIMANA TERJADINYA KONTROL DARI EXPRESI GENE ?

 kontrol pertama terjadi pada langkah transkripsi : Kontrol gene berikutnyta, endogen maupun eksogen, terjadi pada langkah translasi atau langkah lanjutannya.  Walaupun transkripsi merupakan langkah awal dari “Perubahan”, akan tetapi tidak dapat dipengaruhi baik oleh faktor luar maupun faktor dalam tanpa merubah sifat khas species itu sendiri: dengan perkataan lain langkah awal ini inherent dengan cara dan urutan bagaimana DNA sebagai potongan gene ini tersusun. Karenanya juga disebut >>> Cryptic Differentiation”  kontrol ekspressi gene yang mengarah ke organogenesis hanya terdapat pada langkah-langkah atau rantai akhir

3/13/2012

7

Skema Harrison (1)  Pertumbuhan tanaman bersifat open-ended, artinya ujung tumbuh (apices) selalu meristematik dan terus menerus terbuka untuk perbahan / organogenetik  setiap ujung tumbuh ternyata membentuk cell atau kelompok cell dengan kompetensi yang berbeda, akan tetapi dengan sekuensi yang tetap (jarak antar sekuen disebut plastochrone); artinya tiap cell atau kelompok cell hanya kompeten untuk suatu perkembangan tertentu >>> Competence Phenomene  Hipotesis Y.H. Harrison (1969): Beberapa cell dalam apices mengalami criptic differentiation: pencapaian kompetensi terjadi karena adanya kontrol endogen; kontrol endogen tergantung pada general hormonal millieu; aktivasi terutama bersifat hormonal; organogenetic selain hormonal juga nutritional >>>> pertumbuhan ditempat/ jaringan lain. Lingkungan, terutama fotoperiodisitas dan temperatur dapat berpengaruh langsung terhadap kondisi hormonal (J.D. Eastin, Ed. 1969, p 291-325)

3/13/2012

8

Skema Harrison (2) Competitive Effect “Feed-back” Effect On Translocation and Growth Elsewhere

Attainment of Competent

Endogenous Development Controls

Activation

Controls related to Nutrient Uptake

Growth by Increase of Cell Number And Size

Cell Differentiation, Reserve Accumulation

Dormancy

Controls Related to The Hormonal Milieu

Environmental Stimuli; Photoperiode, Temperature SCHEME FOR THE DIFFERENTIATION OF A VEGETATIVE STORAGE STRUCTURE (HARRISON, 1969)

(Proses ini hanya terjadi apabila terdapat sinkronisasi dan koordinasi yang harmonis baik intra cell, inter organ, maupun dengan lingkungannnya (Hess, 1975, p-121 – 124) 3/13/2012

9

Sistem Wachstum & Produk Wachstum (1)

Komponen Penyusun Sel → sistem hidup (SH) → produk sistem hidup (PSH) • Untuk pertumbuhan awal embryo disuplai makanan dari jaringan cadangan makanan (cotyledon) → Sel embryonal = 100% SH)  Sel embryonal mengandung 30 – 33 % protein → 3 x kandungan protein = kandungan tanaman akan SH  Sampai umur tertentu kandungan SH tetap 100% ; d.p.l. selama SH 100%, bahan pembangun yang diproduksi habis terpakai untuk mereduplikasi sistem, tidak bnerlebih. SH – kelompok bangun struktur pada protoplasma dan organel-organelnya (umumnya berberat molekul tinggi) - menghasilkan tanda-tanda kehidupan dan melaksanakan atau motor dari kejadian hidup PSH - semua substansi diluar SH (dalam cairan cel atau inklusiinklusi dalam protoplasma dan dalam dinding sel) - tidak bertanggungjawab langsung / tidak melaksanakan proses hidup (metabolisme, gerak, menerima rangsangan) - berupa hasil samping / produk tidak terpakai dari SH, atau masuk dari luar 3/13/2012

10

Sistem Wachstum & Produk Wachstum (2)

SH → sistem metabolisme (SM) → sistem informasi (SI) → sistem penopang (SP) – kelompok bangun struktur pada protoplasma dan organelorganelnya (umumnya berberat molekul tinggi) - menghasilkan tanda-tanda kehidupan dan melaksanakan atau motor dari kejadian hidup)

SM → sistem enzim & kompleks multienzim yang protein, terletak dalam membran lipida (protein : lipida = 1 : 1) → di dalamnya reaksi kimia aktif berlangsung SI → terutama asam nukleat → di dalamnya sifat dan macam metabolisme disimpan dan atas panggilan informasi tersebut dilepaskan dan proses dikendalikan

SP

3/13/2012

→ terutama kerangka karbon → substansi minimum (kerangka statis penjamin berjalannya kedua fungsi tersebut) 11