TUGAS MATA KULIAH FISIOLOGI MOLEKULAR
BINTIL AKAR
Oleh
KHAIRUL ANAM P051090031/BTK
MAYOR BIOTEKNOLOGI SEKOLAH PASCASARJANA IPB BOGOR 2009
Inteaksi antara Tanaman dan Rhizobia dalam Pembentukan Bintil Akar (Nodul) Terjadinya bintil akar diawali oleh interaksi antara tanaman dan bakteri Rhizobia. Akar tanaman mengeluarkan sinyal yang akan mengaktifkan ekspresi gen dari bakteri yang berperan pada nodulasi. Setelah adanya sinyal tadi, bakteri (Rhizobia) akan mensintesis sinyal yang menginduksi pembentukan meristem nodul dan memungkinkan bakteri untuk masuk ke dalam meristem tersebut melalui proses infeksi. Sinyal‐sinyal kimia yang di sintesis oleh bakteri itu pada dasarnya merupakan asam amino termodifikasi (homoserin lakton) yang membawa subtituen rantai asil yang bervariasi yang disebut asil homoserin lakton (AHL). Melalui pendeteksian dan reaksi terhadap senyawa‐senyawa kimia tersebut sel‐ sel tanaman secara individu dapat merasakan berapa banyak sel yang mengelilingi mereka1. Interaksi secara simbiosis terjadi karena adanya pertukaran sinyal antara tumbuhan dan bakteri (Rhizobia). tanaman mensekresikan senyawa‐senyawa flavonoid yang gugus fenolnya bersama dengan NodD (protein penggerak) dari bakteri menginduksi ekspresi dari gen pembentukan nodul dari Rhizobia (nod, nol, noe). Sebagai hasilnya, Rhizobia memproduksi Nod factors. Induksi Nod factors direspon oleh tanaman (yang salah satunya) dengan pembentukan nodul. Proses pembentukan nodul terjadi melalui beberapa tahap perkembangan yang dimulai dengan kolonisasi bakteri Rhizobia dan lalu menempel pada rambut akar. Kemudian Rhizobia terjebak di dalam lekukan lipatan rambut akar yang kemudian mengakibatkan Rhizobia mencoba masuk melalui dinding sel dengan menyusup dengan membentuk infeksi (luka). Sel kortikoid tertentu dari tanaman membelah untuk membentuk primordial nodul dan melalui primordial ini penyusupan sel secara infeksi tumbuh. Pertumbuhan tersebut lebih lanjut akan membentuk suatu tumor. Di dalam daerah infeksi tersebut bakteri membelah diri sebelum akhirnya terbentuk nodul dan bakteri tersebut terdiferensiasi menjadi bakteroid dan mulai mengikat nitrogen2. Pada awal respon tanaman terhadap induksi Nod factors, melibatkan aliran ion yang melewati membran plasma dan berasosiasi di membran, yang diikuti getaran secara berkala ion kalsium yang diikuti pembentukan ulang rambut akar dan inisiasi pembelahan sel kortikoid. Pembentkan bintil akar membutuhkan Nod factors karena apabila Rhizobia tidak memproduksi Nod factors maka tidak akan terjadi pembentukan bintil3.
Gambar 1. Inteaksi antara tanaman dan akteri Rhizobia beserta mekanisme respon dari rangsangan yang diberikan.
Senyawa flavonoid yang disekresikan sebagai rangsangan dari tumbuhan, diproduksi jalur biosintesis phenylpropanoid2 dalam bentuk aglikon3.
Gambar 2. Jalur Metabolisme PhenylPropanoid yang menghasilkan Flavonoid sebagai rangsangan terhadap bakteri Rhizobia
Nod factors adalah senyawa yang disekresikan oleh bakteri hasil dari ekspresi gen pembentuk bintil. Senyawa tersbut berbentuk lipo sito oligosakarida yang biasanya terdiri dari 4 atau 5 N asetilglukosamin, yang terikat pada beta‐1‐4, dengan ujung berupa gula tidak tereduksi terasilasi juga dengan asam lemak dengan panjang 16‐18 rantai karbon.
Gambar 3. Nod factors sebagai hasil ekspresi dari gen pembentukan bintil dari bakteri sebagai rangsangan terhadap tanaman Pustaka 1. leguminosarum.mht
2. William J. Broughton, Feng Zhang, Xavier Perret1 & Christian Staehelin. 2003. Signals exchanged between legumes and Rhizobium: agricultural uses and perspectives. Plant and Soil 252, FAO. Published by Kluwer Academic Publishers. Printed in the Netherland. hal . 129–137. 3. Ann M. Hirsch, Michelle R. Lum, and J. Allan Downie. 2001. What Makes the Rhizobia‐ Legume Symbiosis So Special? Plant Physiology, Vol. 127. American Society of Plant Biologists. pp. 1484–1492
