Gejala Etiolasi Tanaman

GEJALA ETIOLASI PADA TANAMAN

Sinar matahari berguna bagi fotosintesis pada tumbuhan, namun efek lain dari sinar matahari ini adalah menekan pertumbuhan sel tumbuhan. Hal ini menyebabkan tumbuhan yang diterpa cahaya matahari akan lebih pendek daripada tumbuhan yang tumbuh di tempat gelap. Peristiwa ini disebut dengan etiolasi, yaitu pertumbuhan sel tumbuhan  yang sangat cepat di tempat gelap. Etiolasi merupakan fenomena yang diperlihatkan tumbuhan yang tumbuh dalam gelap, bercirikan warna pucat, ruas panjang-panjang, dan daun kecil. Dampak tanaman akibat etiolasi adalah tanaman tidak dapat melakukan proses fotosintesis. Padahal proses fotosintesis bertujuan untuk menghasilkan karbohidrat yang berperan penting dalam pembentukan klorofil. Karena karbohidrat tidak terbentuk, daun pun tanpa klorofil sehingga daun tidak berwarna hijau, melainkan kuning pucat. Kondisi ini akan mengakibatkan peningkatan pembentukan akar pada jaringan bagian batang yang mengalami etiolasi. Bagian batang yang mengalami etiolasi cenderung mempunyai sel-sel atau jaringan parenkimatis yang lebih banyak selama proses pembentukan akar. (Salisburry, 1995)

Daun dari tumbuhan yang berada di tempat yang tidak mendapatkan cahaya matahari memiliki ukuran yang lebih sempit, tetapi jaringan mesofilnya lebih tebal daripada tumbuhan yang hidup pada tempat yang memperoleh cahaya matahari. Hal ini disebabkan pada tumbuhan yang hidup pada tempat yang tidak mendapatkan cahaya matahari, transpirasinya rendah sehingga kandungan air lebih tinggi. Tingginya kandungan air memacu pembelahan sel dan pelebaran sel. Akan tetapi, berat tumbuhan menjadi lebih rendah karena aktivitas fotosintesis rendah.

Etiolasi dikendalikan oleh hormon pertumbuhan auksin yang diproduksi di ujung titik pertumbuhan, yaitu ujung akar dan ujung batang. Auksin berdifusi ke sel-sel tumbuhan dan ditransportasikan melalui jaringan pembuluh dari ujung atas tumbuhan ke bawah. Auksin tidak aktif dan akan terurai ketika ada cahaya matahari. Ketika auksin aktif, maka auksin tersebut akan merangsang pompa proton di dinding sel yang meningkatkan keasaman dinding sel dan mengaktifkan enzim ekspansin, enzim yang memecah ikatan kimia di dinding sel, sehingga dinding sel melemah dan sel mampu berkembang menjadi lebih besar. Oleh karena itu tanaman akan lebih cepat tumbuh. Pertumbuhan tanaman etiolasi selalu lebih cepat, tetapi batang tidak tegar karena mengandung banyak air. Akibat tidak ada sinar matahari maka organ perbanyakan pada tanaman lama-lama mengkerut lalu mati karena tidak mendapat sumber makanan.

gambar 1 : Perbedaan tanaman di teoat yang terkena cahaya matahari dengan yang tidak terkena cahaya matahari

gambar 2 : kondisi tanaman yang mengalami etiolasi

Produksi auksin terhambat pada tanaman yang sering terkena sinar matahari. Selain itu, enzim riboflavin pada ujung batang menyerap sinar nila dari sinar matahari. Sinar nila yaitu sinar perusak enzim-enzim yang membantu pembentukkan asam indo asetat (Went : 1998).

Auksin adalah hormon tumbuhan yang memiliki fungsi utama dalam pemanjangan sel tumbuhan. Nama lain dari hormon ini adalah IAA atau asam indol asetat Pertumbuhan tumbuhan dipengaruhi oleh aktivitas auksin dalam memanjangkan sel-sel yang baru membelah. Batang tumbuhan dapat bertambah tinggi, dan akar dapat bertambah panjang karena jumlah selnya bertambah serta sel-selnya mengalami pemanjangan.  Kerja auksin sendiri sangat dipengaruhi oleh ada tidaknya cahaya matahari. Cahaya matahari dapat mengganggu auksin sehingga proses pemanjangan sel menjadi terhambat. 

Auksin diproduksi dalam jaringan meristimatik yang aktif (yaitu tunas , daun muda dan buah) (Gardner, dkk., 1991). Auxin menyebar luas dalam seluruh tubuh tanaman, penyebarluasannya dengan arah dari atas ke bawah hingga titik tumbuh akar, melalui jaringan pembuluh tapis (floem) atau jaringan parenkhim (Rismunandar, 1988).
Auksin atau dikenal juga dengan IAA = Asam Indolasetat (yaitu sebagai auxin utama pada tanaman), dibiosintesis dari asam amino prekursor triptopan, dengan hasil perantara sejumlah substansi yang secara alami mirip auxin (analog) tetapi mempunyai aktifitas lebih kecil dari IAA seperti IAN = Indolaseto nitril,TpyA = Asam Indolpiruvat dan IAAld = Indolasetatdehid. Proses biosintesis auxin dibantu oleh enzim IAA-oksidase (Gardner, dkk., 1991).

Istilah auksin pertama kali digunakan oleh Frits Wentyang menemukan bahwa suatu senyawa menyebabkan pembengkokan koleoptil ke arah cahaya. Pembengkokan koleoptil yang terjadi akibat terpacunya pemanjangan sel pada sisi yang ditempeli potongan agar yang mengandung auksin. Auksin yang ditemukan Went kini diketahui sebagai asam indol asetat (IAA). Selain IAA, tumbuhan mengandung tiga senyawa lain yang dianggap sebagai hormon auksin, yaitu 4-kloro indolasetat (4-kloro IAA) yang ditemukan pada benih muda jenis kacang-kacangan, asam fenil asetat (PAA) yang ditemui pada banyak jenis tumbuhan, dan asam indolbutirat (IBA) yang ditemukan pada daun jagung dan berbagai jenis tumbuhan dikotil

Mekanisme kerja auksin adalah dengan menginisiasi pemanjangan sel dan juga memacu protein tertentu yang ada di membran plasma sel tumbuhan untuk memompa ion H⁺ ke dinding sel. Ion H⁺ mengaktifkan enzim tertentu sehingga memutuskan beberapa ikatan silang hidrogen rantai molekul selulosa penyusun dinding sel. Sel tumbuhan kemudian memanjang akibat air yang masuk secara osmosis. Auksin yang dikombinasikan dengan giberellin dapat memacu pertumbuhan jaringan pembuluh dan mendorong pembelahan sel ada kambium pembuluh sehingga mendukung pertumbuhan diameter batang (Salisburry, 1995). 

Salah satu teori yang menerangkan respon auksin terhadap pemanjangan sel adalah acid growth hypothesis. Dalam teori ini pompa proton (H+) memainkan peran utama dalam respon auksin terhadap sel. Pompa proton berada di membran sel tumbuhan dan berfungsi mengeluarkan H+ dari sitoplasma menuju dinding sel. Auksin akan meningkatkan kerja pompa proton sehingga banyak H+ yang keluar dari sitoplasma menuju dinding sel. Konsentrasi H+ yang meningkat menyebabkan pH dinding sel menurun (bertambah asam). Kondisi asam pada dinding sel akan mengaktifkan enzim ekspansin yang bekerja memutus ikatan hidrogen pada ikatan silang mikrofibril (serat selulosa). Ikatan silang yang terputus menyebabkan dinding sel menjadi lebih kendur dan lunak. Hal tersebut akan menyebabkan masuknya ion ke dalam sel sehingga meningkatkan konsentrasi ion di dalam sel. Konsentrasi ion yang meningkat akan mempengaruhi masuknya air ke dalam sel secara osmosis. Masuknya air ke dalam sel menyebabkan tekanan turgor sel meningkat. Tekanan yang meningkat dan didukung dengan dinding sel yang kendur akan menyebabkan terjadinya pemanjangan sel. Peristiwa pemanjangan sel terutama terjadi di daerah pemanjangan sel di ujung batang dan ujung akar. Pengaruh auksin juga dipengaruhi oleh sinar matahari, sinar matahari dalam intensitas tinggi dapat mengganggu kerja auksin dan menyebabkan pemanjangan sel terganggu.

Salah satu manfaat auksin (IBA) yaitu merangsang enzim yang berguna dalam mengaktifkan metabolisme sel yang salah satunya untuk mengambil oksigen. Oksigen diperlukan untuk proses oksidasi cadangan makanan yang terdapat dalam benih. Dengan demikian, hasil oksidasi dapat digunakan untuk pertumbuhan benih. Proses perkecambahan terjadi karena sel-sel embrional memiliki kemampuan membelah dan bertambah banyak. Kemampuan tersebut mengakibatkan benih tumbuh menjadi kecambah. Pertumbuhan akan terus berlanjut terutama pada bagian ujung batang dan akar pertumbuhan dapat berlangsung jika tersedia makanan yang digunakan untuk pembentukan akar dan mempertahankan sifat geotropisme. Setelah itu enzim yang terdapat pada benih akan aktif (Salisburry, 1995).

Auksin disintesis di pucuk batang dekat meristem pucuk, jaringan muda (misal daun muda) dan terutama bergerak arah ke bawah batang (polar), sehingga terjadi perbedaan kadar auksin di pucuk batang dan di akar. Aktivitasnya meliputi perangsangan dan penghambatan pertumbuhan, tergantung pada konsentrasi auksinnya. Jaringan yang berbeda memberikan respon yang berbeda pula terhadap kadar auksin yang dapat merangsang atau menghambat pertumbuhan tanaman (Champbell, 2002).

Ujung batang tanaman akan selalu tumbuh menuju arah datangnya cahaya matahari. Bagian batang yang tidak terkena cahaya matahari (membelakangi matahari) akan mengalami pemanjangan, sedangkan bagian batang yang terkena cahaya matahari (menghadap matahari) tidak mengalami pemanjangan. Sel-sel batang yang membelakangi cahaya akan memanjang, padahal bagian yang menghadap matahari tidak bertambah panjang, akibatnya batang jadi membengkok dan mengarah ke arah datangnya cahaya matahari.

Auksin sendiri sesungguhnya tidak langsung terganggu oleh adanya cahaya matahari, yang terjadi adalah auksin terganggu karena pengaruh molekul xanothin yang timbul karena penyinaran karotenoid. Terganggunya auksin menyebabkan sel-sel pada daerah yang terkena cahaya tidak bertambah panjang sehingga pertumbuhannya menjadi terhambat.

Cahaya dengan spektrum (panjang gelombang) tertentu akan diserap oleh karotenoid sehingga menyebabkan perubahan karotenoid menjadi xanothin/abscin. Xanothin sendiri merupakan molekul yang dapat menghambat pertumbuhan tumbuhan. Xanothin mungkin menghambat pemanjangan sel dengan cara sebagai berikut.

• Menghambat transpor auksin dari jaringan penghasil
• Merusak auksin hingga tidak berfungsi, atau
• Menghambat pelepasan auksin dari jaringan penghasil

Etiolasi adalah kecenderungan tumbuhan untuk menjangkau sumber cahaya. Dengan keberadaan auksin, tumbuhan akan terus memanjang sampai titik ujung tumbuhan mendapatkan cahaya yang cukup untuk menghambat produksi auksin. Penambahan tinggi atau panjang tumbuhan tanpa disertai pertumbuhan jumlah klorofil menyebabkan terbentuknya warna hijau pucat. Gejala etiolasi mencakup: Penambahan tinggi atau panjang tumbuhan, melemahnya dinding sel pada daun dan batang, jarak antar ruas tanaman yang lebih panjang, dan klorosis.

Giberelin merupakan senyawa isoprenoid yang disintesis dari asetil koenzim A melalui asam mevalonat, GGPP senyawa CO2 bertindak sebagai donor bagi semua atom karbon, Diubah kopalil pirofosfat mempunyai sistem 2 cincin , diubah menjadi kauren dengan sistem 4 cincin. Oksidasi terjadi di retikulum endoplasmik dengan hasil kaurenol (jenis alkohol), kaurenal (aldehid), asam kaurenoat. Giberelin dibuat di daun muda, buah yang sedang tumbuh, dan ujung akar. Sintesis giberelin dipacu oleh hari panjang dan temperatur 20 – 30oC, Giberelin ditranslokasi lewat berkas pengangkut dan parenkim. (Salisbury, 1995)

Giberelin adalah senyawa organik yang sangat penting dalam proses perkecambahan suatu biji karena bersifat pengontrol perkecambahan. Giberelin dibutuhkan untuk pembebasan α-amilase yang menghasilkan hidrolisis tepung dan perkecambahan. Adapun respon positif terhadap giberelin terjadi dalam kisaran konsentrasi yang luas, bahkan kandungan giberelin yang tinggi tidak bersifat racun. Penggunaan giberelin dapat mempengaruhi besarnya organ tanaman melalui proses pembelahan dan pembesaran sel. Keutamaan sintesis goberelin pada tanaman tingkat tinggi adalah meristematik daun,akar dan perkecambahan

Hormon giberelin merupakan zat pengatur tumbuh yang sering digunakan untuk memperbesar ukuran hasil panen komoditas pertanian. Oleh karena itulah hormon ini sering dijadikan faktor kunci dalam perangkaian teknologi inovasi pertanian khususnya dalam hal memperbesar komoditas panen. Giberelin mampu mematahkan dormansi atau hambatan pertumbuhan tanaman sehingga tanaman dapattumbuh normal (tidak kerdil), memacu proses perkecambahan biji, merangsang pembelahan sel dan perpanjangan, merangsang pembungaan, merangsang produksi enzim (a-amilase), menyebabkan parthenocarpic (tanpa biji) pengembangan buah, dan menunda penuaan dalam daun dan buah jeruk.

Dalam hal pembesaran suatu organ dalam tanaman giberelin tidak bekerja sendiri. Giberelin menjalin kerjas sama dengan hormon dan ezim lainnya. Giberelin mampu membentuk enzim yang dapat  melunakkan dinding sel terutama enzim proteolitik yang akan melepaskan amino triptofan sebagai prekusor/pembentuk auksin sehingga kadar auxin dalam tanaman tersebut meningkat. Secara tidak langsung, giberelin dapat dikatan mengaktivkan auksin yang dalam tubuh tanaman yang diperlakukan. Auksin dan giberelin bekerja sama dalam hal pemanjangan sel sehingga kecepatan tumbuh tanaman meningkat dan daya tumbuh organ tanaman melebihi batas normalnya.

Selain itu giberelin juga mampu membentuk enzim alpha amilase yang berfungsi sebagai katalisator pada reaksi perombakan pati menjadi gula sederhana (glukosa) yang memeiliki karakteristik rasa lebih manis. Sehingga secara logika tanaman yang diperlakukan dengan giberelin akan meningkat kualitas rasanya dalam hal kemanisan. Selain itu jika konsentrasi gula meningkat, tekanan osmotik di dalam sel juga menjadi naik, sehingga ada kecenderungan sel tersebut berkembang.

Pendapat dari ahli mengenai Cell elongation atau pemanjangan sel adalah  giberelin mendukung pengembangan dinding sel. Penggunaan giberelin akan mendukung pembentukan enzim proteolitik yang akan membebaskan triptopan sebagai asal bentuk dari auksin. Hal ini berarti bahwa kehadiran giberelin tersebut akan meningkatkan kandungan auksin. Mekanisme lainnya menerangkan bahwa giberelin akan menstimulasi cell elongation , karena adanya hidrolisa pati yang dihasilkan dari giberelin, akan mendukung terbentuknya α amylase (Abidin,1990).

DAFTAR PUSTAKA

Abidin, Zainal.1990. Dasar-Dasar Pengetahuan Tentang Zat Pengatur Tumbuhan. Bandung :Angkasa.

Campbell, N.A., Reece, J.B., Mitchell, L.G.  2002.  Biologi. Alih bahasa lestari, R. et al. safitri, A., Simarmata, L., Hardani, H.W. (eds).  Erlangga, Jakarta.

Gardner P, et al. 1991. Fisiologi Tanaman Budidaya. Jakarta: Universitas Indonesia.

Salisbury, J.W dan Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid 3. Bandung : ITB.