Pada bagian pengolahan benih, terbagi atas beberapa bagian-bagian dimana masing-masing bagian tersebut memiliki peranan yang sama penting dalam menentukan kualitas suatu benih.
A. Pengolahan Benih
1. Pemungutan/Pengumpulan Benih
Kegiatan pemungutan benih tidak kalah pentingnya dengan pemilihan sumber benih, karena bila pemungutan benih dilakukan dengan tidak benar maka akan diperoleh benih dengan mutu yang jelek. Semua usaha yang dilakukan untuk mencari sumber benih yang baik akan percuma bila pengumpulan benih tidak dilakukan dengan cara yang benar. Untuk itu perlu juga adanya suatu regu khusus untuk pengambilan benih karena pekerja kontrak biasanya kurang memperhatikan mutu benih mereka hanya melihat jumlahnya saja. Berikut ini diterangkan beberapa hal yang perlu diperhatikan dan dilakukan dalam kegiatan pengumpulan benih.
Pengumpulan Benih
Menentukan waktu pengumpulan benih.
Setiap jenis tanaman memiliki masa panen /berbuah tertentu untuk itu mengetahui masa berbunga atau berbuah perlu dilakukan sehingga waktu panen yang tepat dapat ditentukan dengan tepat pula. Tanda-tanda biji /buah masak perlu diketahui sehingga buah yang dipetik/panen cukup masak (masak fisiologis).
Cara pengumpulan benih
Benih yang dikumpulkan dipermukaan tanah : Benih yang dikumpulkan dipermukaan tanah seringkali mutunya tidak sebaik yang dikumpulkan langsung dari pohon ( tanaman Buah), benih akan hilang daya kecambahnya jika terkena sinar matahari (benih yang rekalsitran), benih akan terserang hama/penyakit dan benih yang berkecambah.
Benih yang dikumpulkan langsung dari pohon : Pengambilan dengan cara ini yaitu, benih yang sudah masak dipetik langsung dengan bantuan galah/tangga, cabang yang jauh dapat ditarik dengan tali/kait kayu. Pengambilan juga dapat dilakukan dengan cara diguncang. Pengambilan dengan cara ini dapat menggunakan terpal/ plastik untuk menampung benih yang jatuh. Mutu benih yang dikumpulkan dengan cara ini sangat baik, karena dapat memilih buah yang betul-betul matang. Setelah benih dikumpulkan dimasukkan kedalam wadah untuk dibawah ketempat pengolahan.
Pemberian label identitas
Setiap wadah berisi buah / polong harus diberi label agar identitas benih tetap diketahui.
Penyimpanan sementara
Bila tidak mungkin untuk untuk langsung mengekstrasi biji, simpanlah wadah yang berisi buah/polong ditempat yang kering dan dingin dengan ventilasi udara yang baik. Jangan meletakkan wadah langsung dilantai, tetapi beri alas kayu sehingga memungkinkan peredaran udara dibawah wadahya, dengan demikian bagian bawahnya tidak lembab.
2. Penanganan Benih Setelah Dikumpulkan
Penanganan benih harus dilakukan dengan baik, agar mutu benih dapat dipertahankan. Kegiatan penanganan benih meliputi : Sortasi buah/polong, ekstrasi benih, pembersihan benih, sortasi benih, pengeringan benih. Sortasi buah/ polong : Sortasi buah/ polong merupakan kegiatan pemisahan buah/polong yang susah masak dari yang belum/kurang masak, kemudian dimasukkan kedalam wadah yang terpisah.
Ekstrasi benih Buah :
Ekstrasi benih adalah proses pengeluaran benih dari buahnya/polongnya. Cara ekstrasi berbeda-beda tergantung dari jenis pohon, dapat dilakukan dengan bantuan alat dan harus dilakukan dengan hati-hati untuk mencegah kerusakan benih.
Benih dari buah berdaging : Buah yang berdaging dibuang pericarp buahnya dengan cara merendam buah tersebut dalam air, sehingga daging buahnya mengembang sedang bijinya mengendap.
Benih dari buah kering : Benih dijemur dipanas matahari, contohnya : polong-polongan dari Leguminoceae, kerucut dari Coniferae, capsule dari Eucaliptus, dsb. Sehingga terbuka.
Pembersihan dan sortasi benih : Benih yang sudah diekstrasi masih mengandung kotoran berupa sekam, sisa polong, ranting, sisa sayap, daging buah, tanah dan benih yang rusak, harus dibuang untuk meningkatkan mutunya. Ada dua cara sederhana untuk membersihkan benih yaitu:
Cara sederhana : manual dengan tampi/nyiru atau menggunakan saringan.
Cara mekanis : menggunakan alat peniup benih (seed blower) setelah pembersihan jika dirasa perlu dilakukan sortasi benih untuk memilih benih sesuai dengan ukuran.
Sortasi Benih
Sortasi berdasarkan ukuran besarnya benih (Size Grading) dan sortasi berdasarkan bobot (density grading).
Pengeringan benih
Setelah panen, aerasi dan/atau pengeringan perlu segera dilakukan. Aerasi dapat mengurangi akumulasi suhu di sekitar benih baik panas dari lapang atau dari hasil respirasi. Aerasi juga dapat menurunkan kadar air benih. Kadar air yang tinggi dalam benih merangsang respirasi dan menstimulasi pertumbuhan mikroorganisme (terutama cendawan) yang mendorong kerusakan benih. Selang waktu antara panen dan pengeringan sangat berpengaruh terhadap mutu benih terutama daya simpannya. Sebelum benih dikeringkan biasanya petani membiarkannya dahulu beberapa waktu yang dikenal dengan istilah penyimpanan sementara (bulk storage), apalagi kalau pengeringan hanya mengandalkan sinar matahari. Semakin tinggi kadar air benih saat panen, semakin singkat selang waktu penyimpanan sementara yang dapat ditoleransikan. Demikian pula, semakin tinggi suhu ruang simpan sementara, semakin singkat selang waktu yang dapat ditoleransikan (Delouche, 1990).
Pengaturan suhu udara dalam alat pengering benih perlu diperhatikan. Benih jagung yang berkadar air awal sekitar 18% yang dikeringkan pada alat pengering tipe flat (flat bed driyer dari Balitsereal) pada suhu rata-rata 45oC dan 50oC secara kontinue ataupun tempering 1 jam pada bagian kanan dan kiri bak pengering masih menunjukkan daya berkecambah yang tinggi (95,3 –99,3%) pada periode simpan 8 bulan (Tabel 2). Namun demikian, jumlah biji pecah pada suhu pengeringan 50 oC, baik yang letak pengeringan di bagian kanan, kiri ataupun di bagian belakang alat pengering mencapai kisaran 5,3 sampai 14,27%. Dilain pihak kisaran biji retak pada suhu pengeringan 45 oC hanya 4,23 sampai 11,36%. Pengeringan pada suhu 50 oC bisa digunakan apabila dilakukan tempering setiap satu atau dua jam karena dengan cara tersebut tingkat biji pecah dapat ditekan hingga mencapai 4,3 sampai 11,2% tergantung letak tongkol dalam alat pengering tersebut.
Tabel 2. Pengaruh Perlakuan Pengeringan terhadap Persentase Daya Berkecambah (%), Daya Hantar Listrik (mhos/g/cm2) dan Kadar Air Benih SesudahDikeringkan (%)
Perlakuan Pengeringan Daya Berkecambah (%) DHL
(O bln) Kadar air (%) (0 bln)
(0 bln) (8 bln)
Suhu 45oC
Kontinyu, kanan 100,0c 99,3d 13,3de 9,2
Kontinyu, kiri 97,3bc 99,3d 12,3a 6,3
Kontinyu, belakang 100,0c 76,7c 26,0be 6,4
Suhu 50oC
Kontinyu, kanan 99,33c 98,67d 20,19ab 8,15
Kontinyu, kiri 99,33c 98,00d 13,01a 7,22
Kontinyu, belakang 87,33b 54,00ab 24,49bc 6,23
Tempering 1 jam, kanan 98,7c 98,0d 15,2a 9,8
Tempering 1 jam, kiri 100,0c 95,3d 14,7a 10,8
Tempering 1 jam, belakang 90,7bc 50,7ab 24,0bc 9,6
• Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom yang sama, tidak berbeda nyata dengan Uji Duncan pada taraf 5%
• Tempering : Pemutusan waktu pengeringan untuk aerasi
Sumber: Arief et al. (2001)
Dalam pengeringan benih , tingkat suhu perlu disesuaikan dengan tingkat kadar air benih yang sedang dikeringkan. Apabila kadar air benih diatas 18%, maka suhu maksimum adalah 32oC. Setelah kadar air turun menjadi 10 – 18%, suhu baru dapat dinaikkan hingga 38 oC. Apabila kadar air sudah dibawah 10%, maka suhu pengeringan dapat dinaikkan hingga 43 oC. Dengan demikian, pengatur suhu alat pengering harus berfungsi dengan baik. apabila benih dengan kadar air yang masih tinggi langsung dikeringkan dengan suhu sekitar 40 oC, enzim akan terkoagulasi (menggumpal), menghilangkan viabilitas benih. Pengeringan benih yang disertai dengan aerasi, lebih baik daripada yang tanpa aerasi (Delouche, 1973).
3. Penyimpanan Benih
Faktor yang Berpengaruh Terhadap Daya Simpan Benih
Ada tiga hal penting yang perlu diketahui sehubungan dengan kualitas benih yaitu : (1) Cara menghasilkan benih berkualitas; (2) Cara mempertahankan kualitas benih yang telah dihasilkan dan mendistribusikan; dan (3) Cara mendeteksi atau mengukur kualitas benih.
Ada tiga kriteria mutu benih yang perlu diketahui yaitu : (a) kualitas genetik, yaitu kualitas benih yang ditentukan berdasarkan identitas genetik yang telah ditetapkan oleh pemulia yang menghasilkan suatu varietas tersebut serta tingkat kemurnian dari suatu varietas yang dihasilkan. Identitas benih yang dimaksud tidak hanya ditentukan berdasarkan penampilan benih, tetapi juga ditentukan oleh fenotipe tanaman; (b) Kualitas fisiologi, yaitu kualitas benih yang ditentukan oleh daya berkecambah/daya tumbuh dan ketahanan simpan benih; (c) Kualitas fisik, ditentukan oleh tingkat kebersihan, keseragaman biji baik dari segi ukuran ataupun bobot, adanya kontaminasi dari benih tanaman lain atau biji gulma serta tingkat kadar air. Ketiga kriteria tersebut akan menentukan kualitas benih, yang dapat dicapai mulai dari saat calon benih diproduksi (proses pra-panen), proses panen dan pasca panen sampai pada cara mempertahankan kualitas yang telah dihasilkan dan didistribusikan melalui cara pengelolaan pasca panen yang tepat.
Sebelum teknologi benih berkembang, pada umumnya perhatian terhadap kualitas benih difokuskan pada cara mempertahankan dan menentukan/mengukur kualitas benih. Mempertahankan kualitas dan mengukur kualitas benih adalah sangat penting, tetapi perlu disadari bahwa kualitas benih ditentukan mulai dari proses pra panen. Panen dan pasca panen selanjutnya hanya merupakan upaya untuk mempertahankan kualitas benih yang telah dicapai. Perbedaan suatu lot-lot benih (sebelum benih disimpan) dapat terjadi karena adanya perbedaan kondisi lingkungan pertumbuhannya (tingkat kesuburan tanah, iklim dan cara budidaya yang diterapkan), saat panen yang tepat, cara panen yang tepat, cara pengeringan, pemipilan, pembersihan, sortasi (grading), cara pengemasan dan cara distribusinya.
Tujuan penyimpanan :
• Menjaga biji agar tetap dalam keadaan baik (daya kecambah tetap tinggi)
• Melindungi biji dari serangan hama dan jamur
• Mencukupi persediaan biji selama musim berbuah tidak dapat mencukupi kebutuhan.
Ada dua faktor yang penting selama penyimpanan benih yaitu, suhu dan kelembaban udara. Umumnya benih dapat dipertahankan tetap baik dalam jangka waktu yang cukup lama, bila suhu dan kelembaban udara dapat dijaga maka mutu benih dapat terjaga. Untuk itu perlu ruang khusus untuk penyimpanan benih.
Untuk benih ortodoks
Benih ortodoks dapat disimpan lama pada kadar air 6-10% atau dibawahnya. Penyimpanan dapat dilakukan dengan menggunakan wadah seperti : karung kain, toples kaca/ plastik, plastik, laleng, dll. Setelah itu benih dapat di simpan pada suhu kamar atau pada temperature rendah “cold storage” umumnya pada suhu 2-5oC.
Untuk benih rekalsitran
Benih rekalsitran mempunyai kadar air tinggi, untuk itu dalam penyimpanan kadar air benih perlu dipertahankan selama penyimpanan. Penyimpanan dapat menggunakan serbuk gergaji atau serbuk arang. Caranya yaitu dengan memasukkan benih kedalam serbuk gergaji atau arang.
Berikut adalah tabel mengenai tahap-tahap peyimpanan benih :
No Tahap-tahap
Penyimpanan benih Mengapa diperlukan Metode dan teknik
1 Menanam tanaman yang sehat Untuk kesehatan & lingkungan Memilih tanaman & benih organik
2 Pilih benih yang terbaik Untuk mendapatkan tanaman yang terbaik Memilih benih yang utuh bukan yang rusak
3 Gunakan waktu & metode yang sesuai untuk mengumpulkan
benih dari tanaman Untuk mendapatkan benih yang lebih baik Memilih tanaman yang terbaik, tanpa serangga, sehat dan siap untuk dipanen
4 Membersihkan benih dengan benar Untuk mencegah jamur Merendam selama sekurangnya
1 hari 1 malam, lalu bersihkan
5 Keringkan benih
dengan benar Untuk mengurangi kadar air agar
benih bisa bertahan lama Tutup benih dengan kain dan jemur, atau gunakan pengering benih
6 Simpan benih dengan benar Untuk menjaga kualitas dan agar
bertahan lama Simpan di tempat yang sejuk
dan kering
B. Grading
Benih adalah awal dari kehidupan tanaman. Masing-masing benih harus menjalani proses tertentu seperti pengeringan, pembersihan, dan grading. Grading benih adalah tindakan untuk memeriksa kualitas benih yang akan berperan sebagai keturunan berikutnya. Grading merupakan penggolongan benih berdasarkan dari ukuran atau warna. Penggolongan tersebut dilaksanakan berdasarkan pada sifat-sifat morfologi benih atau fisiologi benih seperti dimensi benih atau berat jenis benih. Grading benih dapat mencegah penggunaan benih yang tidak baik. Hal ini dapat membantu mengurangi biaya pemupukan, budidaya, dan pengendalian gulma. Grading (pemilahan benih) dilakukan untuk mendapatkan benih yang seragam dalam ukuran, bentuk dan bobotnya (Anonim, 2010).
Terdapat beberapa cara grading benih:
1. Secara manual, dengan menggunakan tangan dan ketelitian kita ketika memisahkan benih menjadi beberapa kelompok (ukuran).
2. Secara mekanik, dengan menggunakan alat yang memiliki beberapa saringan bertingkat dengan diameter lubang yang berbeda setiap tingkat. Tingkat atas selalu lebih besar diameternya dibandingkan dengan tingkat yang berada dibawahnya.
3. Pemisahan benih berdasarkan warna melalui komputer dengan cara Pre-Vac dan IDS yang populer khususnya untuk jenis tanaman berdaun jarum. Dengan demikian akan didapatkan benih yang berkualitas baik dengan ukuran seragam.
4. Memisahkan benih yang rusak karena mesin dari benih yang tidak rusak dengan memanfaatkan perbedaan tingkat penyerapan (uptake) air.
5. Pemisahan melalui inkubasi pengeringan (Incubation – Drying – Separation), yaitu memisahkan benih yang mati dengan memanfaatkan perbedaan tingkat pengeringan benih
Berdasarkan dari uraian di atas maka dapat diambil beberapa kesimpulan, diantaranya ;
1. Benih bermutu tinggi ditentukan oleh dua faktor, yaitu faktor genetik dan faktor fisik
2. Processing / pengolahan benih terbagi atas beberapa bagian, yaitu pembersihan benih, grading dan perlakuan benih
3. Pembersihan terdiri dari pemungutan/pengumpulan benih, penanganan benih setelah dikumpulkan, dan penyimpanan benih
4. Grading benih adalah tindakan untuk memeriksa kualitas benih yang akan berperan sebagai keturunan berikutnya
5. Perlakuan benih terdiri dari perlakuan benih padi sebelum penanaman, perlakuan benih setelah pasca panen dan perlakuan benih untuk tujuan memecahkan dormansi
6. Menyortir benih yang masih memiliki daya tumbuh tinggi dengan menggunakan larutan garam
7. Masalah utama yang dihadapi pada saat pengujian daya tumbuh/kecambah benih yang dormansi adalah bagaimana cara mengetahui dormansi, sehingga diperlukan cara-cara agar dormansi dapat dipersingkat
Selasa, 21 Desember 2010
FITO HORMON
PENGATUR AN PERTUMBUHAN TANAMAN
Pengaturan pertumbuhan dan perkembangan tanaman dikendalikan oleh subtansi kimia yang kosentrasinya relatif rendah, yang disebut hormon pertumbuhan tanaman atau fitohormon. Hormon yang berasal dari bahasa Yunani yaitu hormaein ini mempunyai arti: merangsang, membangkitkan atau mendorong timbulnya suatu aktivitas biokimia sehingga fito-hormon tanaman dapat didefinisikan sebagai senyawa organik tanaman yang bekerja aktif dalam jumlah sedikit, ditransportasikan ke seluruh bagian tanaman sehingga dapat mempengaruhi pertumbuhan atau proses-proses fisiologi tanaman. Hormon tanaman itu sendiri terbagi dalam beberapa kelompok diantaranya :
1. Auksin
Auksi secara specifik aktivitasnya merangsang perpanjangan sel. Auksin merupakan hormon tanaman pertama yang diisolasi dari alam yang dikenal dengan Indole acetic acid ( IAA). Yang termasuk dalam IAA adalah IBA , sedangkan 2,4 D, NAA ( Naptaline acetic acid) dan MCPA ( Metil chloro phenoksi asetat = 2- metil-4 klorofeknoksi asetat), tidak disintesis di tanaman sehingga disebut zat pengatur tumbuh tanaman. Precursor IAA adalah asam amino triptopan.
Gambar : Perpanjangan sel sebagai respon trhadap Auksin
Auksin dihasilkan pada jaringan meistem yang aktif seperti bud, kuncup, daun muda dan buah yang dimobilisasi oleh enzim IAA oksidase disamping enzim peroksidasi dan beberpa enzim oksidase lainnya. Auksin ditransportasi secara besipetal dan symplastic melalui pholoem. Ada beberpa karakteristik respon terhadap auksin yaitu;
• Dipengaruhi konsentrasi, konsentrsi harus rendah sehingga akan mempengaruhi aktivitas merangsang perpanjangan sel, tetapi apabila dalam jumlah besar akan bersifat inhibitor.
• Berhubungan dengan geotropisme dan fototropisme, gerakan yang dipengaruhi oleh rangsang cahaya berhubungan dengan redistibusi auksin sehingga mengalami kesetimbangan.
• Auksin mengkoordinasi morfogenesis, pada akar dan pucuk bila tidak dalam kesetimbangan kemudian ditambah dari luar maka akan berfungsi menghamabat. Pada kalus, bila diberi dari maka akan berfungsi sebagi promotor dan merangsang perakaran pada perpanjangan bagian vegetatif.
Auksin terlibat dalam berbagai aktivitas tanaman, seperti pertumbuhan batang, pembentukan akar, membantu untuk menginduksi tunas lateral, pengaktifan sel-sel kambium dsb.
Indole-3-acetic acid (IAA) diidentifikasi sebagai senyawa yang terbentuk secara alami, yang mempunyai kerja auksin yang sangat kuat dan dapat memacu pembentukan akar adventif.
Kadar auksin endogen dan aktivitasnya dalam jaringan berhubungan dengan keseimbangan antara sintesis dengan hilangnya auksin karena transpor dan metabolisme. Auksin diproduksi didalam jaringan merimatik yang aktif ( yaitu tunas, daun uda dan buah). Terjadi imobilisasi oleh fotoksidasi, dan oksidasi enzim ( IAA-oksidase) diseluruh bagian tanaman, terutama dalam jaringan tanaman yang lebih tua ( Wareing dan Philios, 1978).
Transpor auksin berlangsung secara besipetal, yaitu dari ujung ke basal. Pembalikan ujung batang tidak merubah polaritas ini. Walaupun demikian beberapa penelitian, beberapa penelitian dengan menggunakan radioisotop IAA menunujukkan gerakan akropetal ( dari basal ke ujung). ( Gardner et al., 1991).
Transpor auksin adalah simplatik ( dalam floem) dan adalah aktif. Sitokinin dan GA mempercepat transpor auksin, sedangkan penghambat pertumbuhan dalam konsentrasi yang sangat rendah sudah dapat menghambat transpor auksin.
Bahan lain yang dapat memacu pembentukan akar adventif tetapi tidak terbentuk secara alami dan pengaruhnya seperti auksin adalah Indolbutyricacid ( IBA) dan naphtaneaceticacid ( NAA). Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa kedua bahan ini dapat memacu pembentukan akar dibeberpa segmen batang dengan sangat effektif.
Beberapa hasil penelitian pada tanaman perkebunan maupun buah-buahan membuktikan bahwa inisiasi akar pada batang yang distek tergantung pada auksin asli ( native auxin) maupun auksin yang diaplikasi bersama-sama dengan sinergis auksin ((auxin synergis) dapat menginduksi RNA yang terlibat dalam primodia akar.
Tony, Hendro dan Baga ( 1980), melakukan penelitian pengaruh IBA terhadap pertumbuhan mata tunas dari belahan bonggol pisang Ambon Putih dengan lama perendaman 30 menit, memberikan hasil terbaik terhadap munculnya tunas dibandingkan perlakuan lainnya.
Selanjutnya , Hennywati, Hendro dan Baga ( 1980), juga melakukan penelitian pada bonggol pisang ambon putih untuk melihat pertumbuhan tunas pada beberapa perbedaan konsentrasi, ternyata pada konsentrasi 70 ppm memberikan hasil terbaik dan tercepat keluarnya tunas dibandingkan dengan perlakuan lainnya.
Selanjutnya penelitian pada nanas dengan menggunakan IBA, untuk melihat kecepatan keluarnya perakaran tunas, hasil terbaik adalah dengan merendam tunas selama 24 jam dengan konsentrasi IBA 50 ppm. (Budi, Siti dan Siswando ( 1981))
Gambar : Dominasi Apikal Tanaman Oleh Auksin
2. Giberelin
Asam giberelat (GA), merupakan hormon perangsang pertumbuhan tanaman yang diperoleh dari Gibberella fujikuroi atau Fusarium moniliforme, aplikasi untuk memicu munculnya bunga dan pembungaan yang serempak (Misalnya GA3 yang termasuk hormon perangsang pertumbuhan golongan gas) merek dagangantara lain: ProGib. Giberalin alami banyak terdapat didalam umbi bawang merah. Hormon pertumbuhan yang dapat merangsang pertumbuhan batang dan dapat juga meningkatkan besar daun dan beberapa jenis tumbuhan, besar bunga dan buah .
Gambar : Efek Pemberian Giberelin pada Anggur Tanpa Biji.
Giberelin juga dapat menggantikan perlakuan suhu rendah (2º-4º) pada tanaman. Giberelin pada tanaman dapat menyebabkan peningkatan sel, pembelahan dan pembesaran sel. (Zummermar,1961). Biji biasanya berkecambah dengan segera bila diberi air dan udara yang cukup, mendapat suhu pada kisaran yang memadai dan pada keadaan tertentu, mendapat periode terang dan gelap yang sesuai. Tetapi pada sekelompok tumbuhan yang bijinya tidak segera berkecambah meskipun telah diletakkan pada kondisi kandungan air, suhu, udara dan cahaya yang memadai. Perkecambahan tertunda selama beberapa hari, minggu bahkan bulan, tetapi dengan adanya giberelin dormansi dapat dipatahkan (Prawiranata et al, 1989).
Gambar : Pemberian Giberelin pada tanaman kapri yang kerdil
3. Cytokinin
Cytokinin dikenal sebagai zat pengatur tumbuh yang merangsang sitokinesis ( pembelahan sel). Zeatin diperoleh dari isolasi endosperm biji muda jagung, zeatin kaya akan kinin, tempat sintesiinya adalah akar muda, buah muda dan jaringan endosperm muda. Cytokinin berasal dari adenin dengan rantai cabang yang berasal dari isoperne. Dialam kini terkonjugasi dengan gula dan pospat.
Cytokinin adalah hormon tanaman yang terlibat dalam pertumbuhan sel dan differensiasi. Bebagai bahan alami maupun sintetik seperti Zeatin, kinetin, dan 6-benzyl adenin memiliki aktifitas seperti cytokinin. Beberapa penelitian pada batang kapri, pada fase awal pertumbuhan menunjukkan bahwa pada konsentrasi rendah dapat memacu inisiasi akar tetapi pada konsentrasi tinggi justru menghambat inisiasi akar. Namun aplikasi pada fase lebih lanjut pada konsentrasi tinggi tersebut tidak menghambat inisiasi akar.
Penelitian pada tembakau menunjukkan bahwa cytokinin dalam aksinya berhubungan dangan auksin. Stek daun adalah bahan yang sangat baik digunakan untuk menguji perilaku auksin dan cytokinin. Pada penelitian dengan stek begonia tampak bahwa pemberian cytokinin yang relatif tinggi ( 13ppm), merangsang pembentukan tunas dan menghambat pembentukan akar, auksin pada konsentrasi yang tinggi memberikan efek yang berlawanan. Namun terdapat hubungan interaksi antar auksin dan cytokinin. Pada konsentrasi rendah ( sekitar 2 ppm), IAA memacu pembentukan tunas, yang berarti memperkuat pengaruh cytokinin. Juga pada konsentrasi rendah ( sekitar 0,8ppm), kinetin menstimulasi pengaruh IAA dalam memacu perakaran.
Faktor lingkungan seperti suhu dan panjang hari saling berhubungan dalam kerja auksin dan cytokinin. Pada temperatur tinggi ( 27°C) menghambat pembentukan tunas dan melawan efek perangsangan dari cytokinin dalam proses pembentukan tunas maupun efek yang menekan dari cytokinin. Sebaliknya efek auksin distimulasi pada hari panjang dan pada temperatur rendah (15°C). Namun pada intensitas cahaya rendah, baik auksin maupun kemampuan regenerasi tidak dipengaruhi suhu.
Pada cocor bebek , tunas diinisiasi pada lekukan daun, dan terjadi pada fase dini dalam pembentukan daun. Pucuk yang tumbuh kemudian menjadi daun berasal dari tunas-tunas ini. Pada fase ini, aplikasi cytokinin mempunyai efek perangsangan pada perkembangan tunas sedangkan aplikasi auksin menghambat perkembangan tunas tetapi menstimulasi pembentukan akar.
Hormon Sitokinin berfungsi mempengaruhi pertumbuhan dan diferensiasi akar, mendorong pembelahan sel dan pertumbuh-an secara umum, mendorong perkecambahan, dan menunda penuaan. Cara kerja hormon Sitokinin yaitu dapat meningkatkan pembelahan, pertumbuhan dan perkembangan kultur sel tanaman. Sitokinin juga dapat menunda penuaan daun, bungan, dan buah dgn cara mengontrol dgn baik proses kemunduran yg menyebabkan kematian sel-sel tanaman. Hormon Sitokinin diproduksi pada akar.
Sitokinin sering juga dengan kinin, merupakan nama generik untuk substansi pertumbuhan yang khususnya merangsang pembelahan sel (sitokinesis) (Gardner, dkk., 1991). Selanjutnya dijelaskan kinin disintesis dalam akar muda, biji dan buah yang belum masak dan jaringan pemberi makan (misalnya endosperm cair). Buah jagung, pisang, apel, air kelapa muda dan santan kelapa yang belum tua merupakan sumber kinin yang kaya.
Kinin terbentuk dengan cara fiksasi suatu rantai beratom C – 5, ke suatu molekul adenin. Rantai beratom C – 5 dianggap berasal dari isoprena. Basa purin merupakan penyusun kimia yang umum pada kinin alami maupun kinin sintetik (Millers, 1955 dalam Wilkins, 1989). Biosintesis sitokinin dengan bahan dasar mevalonic acid.
Sebenarnya sudah sejak tahun 1892 ahli fisologi I. Wiesner, menyatakan bahwa aktivitas pembelahan sel membutuhkan zat yang spesifik dan adanya keseimbangan antara faktor-faktor endogenous. Secara pasti baru tahun 1955 sitokinin ditemukan oleh C.O. Miller, Falke Skoog, M.H. Von Slastea dan F.M. Strong dinyatakan sebagai isolasi zat yang disebut kinetin dari DNA yang diautoklap, sangat aktif sebagai promotor mitosis dan pembelahan sel kalus (Moree, 1979).
4. Etilen
Etena atau etilena adalah senyawa alkena paling sederhana yang terdiri dari empat atom hidrogen dan dua atom karbon yang terhubungkan oleh suatu ikatan rangkap. Karena ikatan rangkap ini, etena disebut pula hidrokarbon tak jenuh atau olefin. Etena juga dipergunakan sebagai hormon bagi tumbuhan yang dapat menstimulasi pematangan buah dan membukanya kuncup bunga.
Di awal abad 20, buah jeruk dan anggur diperam di dalam gudang yang dilengkapi dengan kompor minyak tanah. Semula petani buah mengira bahwa hawa panas itu yang mematangkan buah, tetapi dugaan tersebut tidak terbukti ketika mereka mencoba metode baru menggunakan kompor yang dilengkapi dengan pembersih (tanpa polusi) yang menghasilkan buah-buah yang tidak cepat matang. Ahli biologi tumbuhan menduga bahwa pematangan buah yang disimpan di dalam gudang tersebut sebenarnya berkaitan dengan produksi etilen yaitu gas hasil pembakaran minyak tanah. Sekarang diketahui bahwa tumbuhan secara alami menghasilkan etilen yang merupakan ZPT yang berperan memacu penuaan termasuk pematangan buah.
Pematangan Buah
Pematangan buah merupakan suatu variasi dari proses penuaan melibatkan konversi pati atau asam-asam organik menjadi gula, pelunakan dinding-dinding sel, atau perusakan membran sel yang berakibat pada hilangnya cairan sel sehingga jaringan mengering. Pada tiap-tiap kasus, pematangan buah distimulasi oleh gas etilen yang berdifusi ke dalam ruang-ruang antarsel buah. Gas tersebut juga dapat berdifusi melalui udara dari buah satu ke buah lainnya, sebagai contoh satu buah apel ranum akan mampu mematangkan keseluruhan buah dalam satu lot. Buah akan matang lebih cepat jika buah tersebut disimpan di dalam kantung plastik yang mengakibatkan gas etilen terakumulasi.
Pada skala komersial berbagai macam buah misalnya tomat sering dipetik ketika masih dalam keadaan hijau dan kemudian sebagian dimatangkan dengan mengalirkan gas etilen Pada kasus lain, petani menghambat proses pematangan akibat gas etilen alami. Penyimpanan buah apel yang dialiri dengan gas CO2 yang selain berfungsi menghambat kerja etilen, juga mencegah akumulasi etilen. Dengan teknik ini buah apel yang di panen pada musim gugur dapat disimpan untuk dijual pada musim panas berikutnya.
Pengguguran Daun
Seperti halnya pematangan buah, pengguguran daun pada setiap musim gugur yang diawali dengan terjadinya perubahan warna, kemudian daun mengering dan gugur adalah juga merupakan proses penuaan. Warna pada daun yang akan gugur merupakan kombinasi pigmen-pigmen baru yang dibentuk pada musim gugur, kemudian pigmen-pigmen yang telah terbentuk tersebut tertutup oleh klorofil. Daun kehilangan warna hijaunya pada musim gugur karena daun-daun tersebut berhenti mensintesis pigmen klorofil.
Gambar : Absisi daun pada tanaman Maple
Peranan etilen dalam memacu gugurnya daun lebih banyak diketahui daripada peranannya dalam hal perubahan warna daun yang rontok dan pengeringan daun. Pada saat daun rontok, bagian pangkal tangkai daunnya terlepas dari batang. Daerah yang terpisah ini disebut lapisan absisi yang merupakan areal sempit yang tersusun dari sel-sel parenkima berukuran kecil dengan dinding sel yang tipis dan lemah.
Setelah daun rontok, daerah absisi membentuk parut/luka pada batang. Sel-sel yang mati menutupi parut untuk membantu melindungi tumbuhan terhadap patogen.
Gugurnya daun dipacu juga oleh faktor lingkungan, termasuk panjang hari yang pendek pada musim gugur dan suhu yang rendah. Rangsangan dari faktor lingkungan ini menyebabkan perubahan keseimbangan antara etilen dan auksin. Auksin mencegah absisi dan tetap mempertahankan proses metabolisme daun, tetapi dengan bertambahnya umur daun jumlah etilen yang dihasilkan juga akan meningkat. Sementara itu, sel-sel yang mulai menghasilkan etilen akan mendorong pembentukan lapisan absisi. Selanjutnya etilen merangsang lapiasan absisi terpisah dengan memacu sintesis enzim yang merusak dinding-dinding sel pada lapisan absisi. Gugur daun pada musim gugur merupakan adaptasi tumbuhan untuk mencegah kehilangan air melalui penguapan pada musim salju karena pada saat itu akar tidak mampu menyerap air pada tanah yang membeku.
5. Asam absisat (ABA)
Musim dingin atau masa kering merupakan waktu dimana tanaman beradaptasi menjadi dorman (penundaan pertumbuhan). Pada saat itu, ABA yang dihasilkan oleh kuncup menghambat pembelahan sel pada jaringan meristem apikal dan pada kambium pembuluh sehingga menunda pertumbuhan primer maupun sekunder. ABA juga memberi sinyal pada kuncup untuk membentuk sisik yang akan melindungi kuncup dari kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan. Dinamai dengan asam absisat karena diketahui bahwa ZPT ini menyebabkan absisi/rontoknya daun tumbuhan pada musim gugur. Nama tersebut telah popular walaupun para peneliti tidak pernah membuktikan kalau ABA terlibat dalam gugurnya daun.
Pada kehidupan suatu tumbuhan, merupakan hal yang menguntungkan untuk menunda/menghentikan pertumbuhan sementara. Dormansi biji sangat penting terutama bagi tumbuhan setahun di daerah gurun atau daerah semiarid, karena proses perkecambahan dengan suplai air terbatas akan mengakibatkan kematian. Sejumlah faktor lingkungan diketahui mempengaruhi dormansi biji, tetapi pada banyak tanaman ABA tampaknya bertindak sebagai penghambat utama perkecambahan. Biji-biji tanaman setahun tetap dorman di dalam tanah sampai air hujan mencuci ABA keluar dari biji. Sebagai contoh, tanaman dune primroses (bunga putih) dan tanaman matahari (bunga kuning) di gurun Anza – Borrego (California), biji-bijinya akan berkecambah setelah hujan deras .
Sebagamana telah dibahas di atas bahwa giberelin juga berperan dalam perkecambahan biji. Pada banyak tumbuhan, rasio ABA terhadap giberelin menentukan apakah biji akan tetap dorman atau berkecambah. Hal yang sama juga terdapat pada kasus dormansi kuncup yang pertumbuhannya dikontrol oleh keseimbangan konsentrasi antar ZPT. Sebagai contoh pada pertumbuhan kuncup dorman tanaman apel, walaupun konsentrasi ABA pada kenyataannya lebih tinggi, tetapi gibberellin dengan konsentrasi yang tinggi pada kuncup yang sedang tumbuh menunjukkan pengaruh yang sangat kuat pada penghambatan pertumbuhan tunas dorman.
Selain perannya pada dormansi, ABA berperan juga sebagai “ stress plant growth hormon” yang membantu tanaman tersebut menghadapi kondisi yang tidak menguntungkan, misalnya pada saat tumbuhan mengalami dehidrasi, ABA diakumulasikan di daun dan menyebabkan stomata menutup. Hal ini walaupun mengurangi laju fotosintesis, tumbuhan akan terselamatkan dari kehilangan air lebih banyak melalui proses transpirasi.
6. Brassinolide
Fitohormon yang mirip steroid pada hewan dan memiliki respon yang mirip dengan giberellin.Beberapa fungsi brassinolide adalah sebagai berikut : meningkatkan laju perpanjangan sel tumbuhan, menghambat penuaan daun (senescence), mengakibatkan lengkuk pada daun rumput-rumputan, menghambat proses gugurnya daun, menghambat pertumbuhan akar tumbuhan, meningkatkan resistensi pucuk tumbuhan kepada stress lingkungan, menstimulasi perpanjangan sel di pucuk tumbuhan, merangsang pertumbuhan pucuk tumbuhan, merangsang diferensiasi xylem tumbuhan, menghambat pertumbuhan pucuk pada saat kahat (defisien) udara dan endogenus karbohidrat. Brassinolide tersintesis dari asetil CoA melalui jalur asam mevalonik. Selain untuk pengatur tumbuh, beberapa fitohormon juga berguna untuk pertahanan hidupnya.
Untuk membesarkan anggrek muda baik dalam kompot maupun pot sering disemprot dengan larutan Auksin, kemudian ketika siap untuk berbunga sebaiknya gunakan Giberelin. Auksin juga dipakai untuk bonsai, terutama saat banyak batang yang tidak dihendaki untuk dipotong, setelah diolesi Aksin biasanya tunas-tunas muda segera mucul. Sedang Asam Absisat berupa Paclobutrazol terlarut sering dipakai untuk membungakan tanaman anggrek dewasa, Paclobutrazol juga bisa diterapkan untuk bonsai misalnya Cultar atau Pesta
Pengaturan pertumbuhan dan perkembangan tanaman dikendalikan oleh subtansi kimia yang kosentrasinya relatif rendah, yang disebut hormon pertumbuhan tanaman atau fitohormon. Hormon yang berasal dari bahasa Yunani yaitu hormaein ini mempunyai arti: merangsang, membangkitkan atau mendorong timbulnya suatu aktivitas biokimia sehingga fito-hormon tanaman dapat didefinisikan sebagai senyawa organik tanaman yang bekerja aktif dalam jumlah sedikit, ditransportasikan ke seluruh bagian tanaman sehingga dapat mempengaruhi pertumbuhan atau proses-proses fisiologi tanaman. Hormon tanaman itu sendiri terbagi dalam beberapa kelompok diantaranya :
1. Auksin
Auksi secara specifik aktivitasnya merangsang perpanjangan sel. Auksin merupakan hormon tanaman pertama yang diisolasi dari alam yang dikenal dengan Indole acetic acid ( IAA). Yang termasuk dalam IAA adalah IBA , sedangkan 2,4 D, NAA ( Naptaline acetic acid) dan MCPA ( Metil chloro phenoksi asetat = 2- metil-4 klorofeknoksi asetat), tidak disintesis di tanaman sehingga disebut zat pengatur tumbuh tanaman. Precursor IAA adalah asam amino triptopan.
Gambar : Perpanjangan sel sebagai respon trhadap Auksin
Auksin dihasilkan pada jaringan meistem yang aktif seperti bud, kuncup, daun muda dan buah yang dimobilisasi oleh enzim IAA oksidase disamping enzim peroksidasi dan beberpa enzim oksidase lainnya. Auksin ditransportasi secara besipetal dan symplastic melalui pholoem. Ada beberpa karakteristik respon terhadap auksin yaitu;
• Dipengaruhi konsentrasi, konsentrsi harus rendah sehingga akan mempengaruhi aktivitas merangsang perpanjangan sel, tetapi apabila dalam jumlah besar akan bersifat inhibitor.
• Berhubungan dengan geotropisme dan fototropisme, gerakan yang dipengaruhi oleh rangsang cahaya berhubungan dengan redistibusi auksin sehingga mengalami kesetimbangan.
• Auksin mengkoordinasi morfogenesis, pada akar dan pucuk bila tidak dalam kesetimbangan kemudian ditambah dari luar maka akan berfungsi menghamabat. Pada kalus, bila diberi dari maka akan berfungsi sebagi promotor dan merangsang perakaran pada perpanjangan bagian vegetatif.
Auksin terlibat dalam berbagai aktivitas tanaman, seperti pertumbuhan batang, pembentukan akar, membantu untuk menginduksi tunas lateral, pengaktifan sel-sel kambium dsb.
Indole-3-acetic acid (IAA) diidentifikasi sebagai senyawa yang terbentuk secara alami, yang mempunyai kerja auksin yang sangat kuat dan dapat memacu pembentukan akar adventif.
Kadar auksin endogen dan aktivitasnya dalam jaringan berhubungan dengan keseimbangan antara sintesis dengan hilangnya auksin karena transpor dan metabolisme. Auksin diproduksi didalam jaringan merimatik yang aktif ( yaitu tunas, daun uda dan buah). Terjadi imobilisasi oleh fotoksidasi, dan oksidasi enzim ( IAA-oksidase) diseluruh bagian tanaman, terutama dalam jaringan tanaman yang lebih tua ( Wareing dan Philios, 1978).
Transpor auksin berlangsung secara besipetal, yaitu dari ujung ke basal. Pembalikan ujung batang tidak merubah polaritas ini. Walaupun demikian beberapa penelitian, beberapa penelitian dengan menggunakan radioisotop IAA menunujukkan gerakan akropetal ( dari basal ke ujung). ( Gardner et al., 1991).
Transpor auksin adalah simplatik ( dalam floem) dan adalah aktif. Sitokinin dan GA mempercepat transpor auksin, sedangkan penghambat pertumbuhan dalam konsentrasi yang sangat rendah sudah dapat menghambat transpor auksin.
Bahan lain yang dapat memacu pembentukan akar adventif tetapi tidak terbentuk secara alami dan pengaruhnya seperti auksin adalah Indolbutyricacid ( IBA) dan naphtaneaceticacid ( NAA). Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa kedua bahan ini dapat memacu pembentukan akar dibeberpa segmen batang dengan sangat effektif.
Beberapa hasil penelitian pada tanaman perkebunan maupun buah-buahan membuktikan bahwa inisiasi akar pada batang yang distek tergantung pada auksin asli ( native auxin) maupun auksin yang diaplikasi bersama-sama dengan sinergis auksin ((auxin synergis) dapat menginduksi RNA yang terlibat dalam primodia akar.
Tony, Hendro dan Baga ( 1980), melakukan penelitian pengaruh IBA terhadap pertumbuhan mata tunas dari belahan bonggol pisang Ambon Putih dengan lama perendaman 30 menit, memberikan hasil terbaik terhadap munculnya tunas dibandingkan perlakuan lainnya.
Selanjutnya , Hennywati, Hendro dan Baga ( 1980), juga melakukan penelitian pada bonggol pisang ambon putih untuk melihat pertumbuhan tunas pada beberapa perbedaan konsentrasi, ternyata pada konsentrasi 70 ppm memberikan hasil terbaik dan tercepat keluarnya tunas dibandingkan dengan perlakuan lainnya.
Selanjutnya penelitian pada nanas dengan menggunakan IBA, untuk melihat kecepatan keluarnya perakaran tunas, hasil terbaik adalah dengan merendam tunas selama 24 jam dengan konsentrasi IBA 50 ppm. (Budi, Siti dan Siswando ( 1981))
Gambar : Dominasi Apikal Tanaman Oleh Auksin
2. Giberelin
Asam giberelat (GA), merupakan hormon perangsang pertumbuhan tanaman yang diperoleh dari Gibberella fujikuroi atau Fusarium moniliforme, aplikasi untuk memicu munculnya bunga dan pembungaan yang serempak (Misalnya GA3 yang termasuk hormon perangsang pertumbuhan golongan gas) merek dagangantara lain: ProGib. Giberalin alami banyak terdapat didalam umbi bawang merah. Hormon pertumbuhan yang dapat merangsang pertumbuhan batang dan dapat juga meningkatkan besar daun dan beberapa jenis tumbuhan, besar bunga dan buah .
Gambar : Efek Pemberian Giberelin pada Anggur Tanpa Biji.
Giberelin juga dapat menggantikan perlakuan suhu rendah (2º-4º) pada tanaman. Giberelin pada tanaman dapat menyebabkan peningkatan sel, pembelahan dan pembesaran sel. (Zummermar,1961). Biji biasanya berkecambah dengan segera bila diberi air dan udara yang cukup, mendapat suhu pada kisaran yang memadai dan pada keadaan tertentu, mendapat periode terang dan gelap yang sesuai. Tetapi pada sekelompok tumbuhan yang bijinya tidak segera berkecambah meskipun telah diletakkan pada kondisi kandungan air, suhu, udara dan cahaya yang memadai. Perkecambahan tertunda selama beberapa hari, minggu bahkan bulan, tetapi dengan adanya giberelin dormansi dapat dipatahkan (Prawiranata et al, 1989).
Gambar : Pemberian Giberelin pada tanaman kapri yang kerdil
3. Cytokinin
Cytokinin dikenal sebagai zat pengatur tumbuh yang merangsang sitokinesis ( pembelahan sel). Zeatin diperoleh dari isolasi endosperm biji muda jagung, zeatin kaya akan kinin, tempat sintesiinya adalah akar muda, buah muda dan jaringan endosperm muda. Cytokinin berasal dari adenin dengan rantai cabang yang berasal dari isoperne. Dialam kini terkonjugasi dengan gula dan pospat.
Cytokinin adalah hormon tanaman yang terlibat dalam pertumbuhan sel dan differensiasi. Bebagai bahan alami maupun sintetik seperti Zeatin, kinetin, dan 6-benzyl adenin memiliki aktifitas seperti cytokinin. Beberapa penelitian pada batang kapri, pada fase awal pertumbuhan menunjukkan bahwa pada konsentrasi rendah dapat memacu inisiasi akar tetapi pada konsentrasi tinggi justru menghambat inisiasi akar. Namun aplikasi pada fase lebih lanjut pada konsentrasi tinggi tersebut tidak menghambat inisiasi akar.
Penelitian pada tembakau menunjukkan bahwa cytokinin dalam aksinya berhubungan dangan auksin. Stek daun adalah bahan yang sangat baik digunakan untuk menguji perilaku auksin dan cytokinin. Pada penelitian dengan stek begonia tampak bahwa pemberian cytokinin yang relatif tinggi ( 13ppm), merangsang pembentukan tunas dan menghambat pembentukan akar, auksin pada konsentrasi yang tinggi memberikan efek yang berlawanan. Namun terdapat hubungan interaksi antar auksin dan cytokinin. Pada konsentrasi rendah ( sekitar 2 ppm), IAA memacu pembentukan tunas, yang berarti memperkuat pengaruh cytokinin. Juga pada konsentrasi rendah ( sekitar 0,8ppm), kinetin menstimulasi pengaruh IAA dalam memacu perakaran.
Faktor lingkungan seperti suhu dan panjang hari saling berhubungan dalam kerja auksin dan cytokinin. Pada temperatur tinggi ( 27°C) menghambat pembentukan tunas dan melawan efek perangsangan dari cytokinin dalam proses pembentukan tunas maupun efek yang menekan dari cytokinin. Sebaliknya efek auksin distimulasi pada hari panjang dan pada temperatur rendah (15°C). Namun pada intensitas cahaya rendah, baik auksin maupun kemampuan regenerasi tidak dipengaruhi suhu.
Pada cocor bebek , tunas diinisiasi pada lekukan daun, dan terjadi pada fase dini dalam pembentukan daun. Pucuk yang tumbuh kemudian menjadi daun berasal dari tunas-tunas ini. Pada fase ini, aplikasi cytokinin mempunyai efek perangsangan pada perkembangan tunas sedangkan aplikasi auksin menghambat perkembangan tunas tetapi menstimulasi pembentukan akar.
Hormon Sitokinin berfungsi mempengaruhi pertumbuhan dan diferensiasi akar, mendorong pembelahan sel dan pertumbuh-an secara umum, mendorong perkecambahan, dan menunda penuaan. Cara kerja hormon Sitokinin yaitu dapat meningkatkan pembelahan, pertumbuhan dan perkembangan kultur sel tanaman. Sitokinin juga dapat menunda penuaan daun, bungan, dan buah dgn cara mengontrol dgn baik proses kemunduran yg menyebabkan kematian sel-sel tanaman. Hormon Sitokinin diproduksi pada akar.
Sitokinin sering juga dengan kinin, merupakan nama generik untuk substansi pertumbuhan yang khususnya merangsang pembelahan sel (sitokinesis) (Gardner, dkk., 1991). Selanjutnya dijelaskan kinin disintesis dalam akar muda, biji dan buah yang belum masak dan jaringan pemberi makan (misalnya endosperm cair). Buah jagung, pisang, apel, air kelapa muda dan santan kelapa yang belum tua merupakan sumber kinin yang kaya.
Kinin terbentuk dengan cara fiksasi suatu rantai beratom C – 5, ke suatu molekul adenin. Rantai beratom C – 5 dianggap berasal dari isoprena. Basa purin merupakan penyusun kimia yang umum pada kinin alami maupun kinin sintetik (Millers, 1955 dalam Wilkins, 1989). Biosintesis sitokinin dengan bahan dasar mevalonic acid.
Sebenarnya sudah sejak tahun 1892 ahli fisologi I. Wiesner, menyatakan bahwa aktivitas pembelahan sel membutuhkan zat yang spesifik dan adanya keseimbangan antara faktor-faktor endogenous. Secara pasti baru tahun 1955 sitokinin ditemukan oleh C.O. Miller, Falke Skoog, M.H. Von Slastea dan F.M. Strong dinyatakan sebagai isolasi zat yang disebut kinetin dari DNA yang diautoklap, sangat aktif sebagai promotor mitosis dan pembelahan sel kalus (Moree, 1979).
4. Etilen
Etena atau etilena adalah senyawa alkena paling sederhana yang terdiri dari empat atom hidrogen dan dua atom karbon yang terhubungkan oleh suatu ikatan rangkap. Karena ikatan rangkap ini, etena disebut pula hidrokarbon tak jenuh atau olefin. Etena juga dipergunakan sebagai hormon bagi tumbuhan yang dapat menstimulasi pematangan buah dan membukanya kuncup bunga.
Di awal abad 20, buah jeruk dan anggur diperam di dalam gudang yang dilengkapi dengan kompor minyak tanah. Semula petani buah mengira bahwa hawa panas itu yang mematangkan buah, tetapi dugaan tersebut tidak terbukti ketika mereka mencoba metode baru menggunakan kompor yang dilengkapi dengan pembersih (tanpa polusi) yang menghasilkan buah-buah yang tidak cepat matang. Ahli biologi tumbuhan menduga bahwa pematangan buah yang disimpan di dalam gudang tersebut sebenarnya berkaitan dengan produksi etilen yaitu gas hasil pembakaran minyak tanah. Sekarang diketahui bahwa tumbuhan secara alami menghasilkan etilen yang merupakan ZPT yang berperan memacu penuaan termasuk pematangan buah.
Pematangan Buah
Pematangan buah merupakan suatu variasi dari proses penuaan melibatkan konversi pati atau asam-asam organik menjadi gula, pelunakan dinding-dinding sel, atau perusakan membran sel yang berakibat pada hilangnya cairan sel sehingga jaringan mengering. Pada tiap-tiap kasus, pematangan buah distimulasi oleh gas etilen yang berdifusi ke dalam ruang-ruang antarsel buah. Gas tersebut juga dapat berdifusi melalui udara dari buah satu ke buah lainnya, sebagai contoh satu buah apel ranum akan mampu mematangkan keseluruhan buah dalam satu lot. Buah akan matang lebih cepat jika buah tersebut disimpan di dalam kantung plastik yang mengakibatkan gas etilen terakumulasi.
Pada skala komersial berbagai macam buah misalnya tomat sering dipetik ketika masih dalam keadaan hijau dan kemudian sebagian dimatangkan dengan mengalirkan gas etilen Pada kasus lain, petani menghambat proses pematangan akibat gas etilen alami. Penyimpanan buah apel yang dialiri dengan gas CO2 yang selain berfungsi menghambat kerja etilen, juga mencegah akumulasi etilen. Dengan teknik ini buah apel yang di panen pada musim gugur dapat disimpan untuk dijual pada musim panas berikutnya.
Pengguguran Daun
Seperti halnya pematangan buah, pengguguran daun pada setiap musim gugur yang diawali dengan terjadinya perubahan warna, kemudian daun mengering dan gugur adalah juga merupakan proses penuaan. Warna pada daun yang akan gugur merupakan kombinasi pigmen-pigmen baru yang dibentuk pada musim gugur, kemudian pigmen-pigmen yang telah terbentuk tersebut tertutup oleh klorofil. Daun kehilangan warna hijaunya pada musim gugur karena daun-daun tersebut berhenti mensintesis pigmen klorofil.
Gambar : Absisi daun pada tanaman Maple
Peranan etilen dalam memacu gugurnya daun lebih banyak diketahui daripada peranannya dalam hal perubahan warna daun yang rontok dan pengeringan daun. Pada saat daun rontok, bagian pangkal tangkai daunnya terlepas dari batang. Daerah yang terpisah ini disebut lapisan absisi yang merupakan areal sempit yang tersusun dari sel-sel parenkima berukuran kecil dengan dinding sel yang tipis dan lemah.
Setelah daun rontok, daerah absisi membentuk parut/luka pada batang. Sel-sel yang mati menutupi parut untuk membantu melindungi tumbuhan terhadap patogen.
Gugurnya daun dipacu juga oleh faktor lingkungan, termasuk panjang hari yang pendek pada musim gugur dan suhu yang rendah. Rangsangan dari faktor lingkungan ini menyebabkan perubahan keseimbangan antara etilen dan auksin. Auksin mencegah absisi dan tetap mempertahankan proses metabolisme daun, tetapi dengan bertambahnya umur daun jumlah etilen yang dihasilkan juga akan meningkat. Sementara itu, sel-sel yang mulai menghasilkan etilen akan mendorong pembentukan lapisan absisi. Selanjutnya etilen merangsang lapiasan absisi terpisah dengan memacu sintesis enzim yang merusak dinding-dinding sel pada lapisan absisi. Gugur daun pada musim gugur merupakan adaptasi tumbuhan untuk mencegah kehilangan air melalui penguapan pada musim salju karena pada saat itu akar tidak mampu menyerap air pada tanah yang membeku.
5. Asam absisat (ABA)
Musim dingin atau masa kering merupakan waktu dimana tanaman beradaptasi menjadi dorman (penundaan pertumbuhan). Pada saat itu, ABA yang dihasilkan oleh kuncup menghambat pembelahan sel pada jaringan meristem apikal dan pada kambium pembuluh sehingga menunda pertumbuhan primer maupun sekunder. ABA juga memberi sinyal pada kuncup untuk membentuk sisik yang akan melindungi kuncup dari kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan. Dinamai dengan asam absisat karena diketahui bahwa ZPT ini menyebabkan absisi/rontoknya daun tumbuhan pada musim gugur. Nama tersebut telah popular walaupun para peneliti tidak pernah membuktikan kalau ABA terlibat dalam gugurnya daun.
Pada kehidupan suatu tumbuhan, merupakan hal yang menguntungkan untuk menunda/menghentikan pertumbuhan sementara. Dormansi biji sangat penting terutama bagi tumbuhan setahun di daerah gurun atau daerah semiarid, karena proses perkecambahan dengan suplai air terbatas akan mengakibatkan kematian. Sejumlah faktor lingkungan diketahui mempengaruhi dormansi biji, tetapi pada banyak tanaman ABA tampaknya bertindak sebagai penghambat utama perkecambahan. Biji-biji tanaman setahun tetap dorman di dalam tanah sampai air hujan mencuci ABA keluar dari biji. Sebagai contoh, tanaman dune primroses (bunga putih) dan tanaman matahari (bunga kuning) di gurun Anza – Borrego (California), biji-bijinya akan berkecambah setelah hujan deras .
Sebagamana telah dibahas di atas bahwa giberelin juga berperan dalam perkecambahan biji. Pada banyak tumbuhan, rasio ABA terhadap giberelin menentukan apakah biji akan tetap dorman atau berkecambah. Hal yang sama juga terdapat pada kasus dormansi kuncup yang pertumbuhannya dikontrol oleh keseimbangan konsentrasi antar ZPT. Sebagai contoh pada pertumbuhan kuncup dorman tanaman apel, walaupun konsentrasi ABA pada kenyataannya lebih tinggi, tetapi gibberellin dengan konsentrasi yang tinggi pada kuncup yang sedang tumbuh menunjukkan pengaruh yang sangat kuat pada penghambatan pertumbuhan tunas dorman.
Selain perannya pada dormansi, ABA berperan juga sebagai “ stress plant growth hormon” yang membantu tanaman tersebut menghadapi kondisi yang tidak menguntungkan, misalnya pada saat tumbuhan mengalami dehidrasi, ABA diakumulasikan di daun dan menyebabkan stomata menutup. Hal ini walaupun mengurangi laju fotosintesis, tumbuhan akan terselamatkan dari kehilangan air lebih banyak melalui proses transpirasi.
6. Brassinolide
Fitohormon yang mirip steroid pada hewan dan memiliki respon yang mirip dengan giberellin.Beberapa fungsi brassinolide adalah sebagai berikut : meningkatkan laju perpanjangan sel tumbuhan, menghambat penuaan daun (senescence), mengakibatkan lengkuk pada daun rumput-rumputan, menghambat proses gugurnya daun, menghambat pertumbuhan akar tumbuhan, meningkatkan resistensi pucuk tumbuhan kepada stress lingkungan, menstimulasi perpanjangan sel di pucuk tumbuhan, merangsang pertumbuhan pucuk tumbuhan, merangsang diferensiasi xylem tumbuhan, menghambat pertumbuhan pucuk pada saat kahat (defisien) udara dan endogenus karbohidrat. Brassinolide tersintesis dari asetil CoA melalui jalur asam mevalonik. Selain untuk pengatur tumbuh, beberapa fitohormon juga berguna untuk pertahanan hidupnya.
Untuk membesarkan anggrek muda baik dalam kompot maupun pot sering disemprot dengan larutan Auksin, kemudian ketika siap untuk berbunga sebaiknya gunakan Giberelin. Auksin juga dipakai untuk bonsai, terutama saat banyak batang yang tidak dihendaki untuk dipotong, setelah diolesi Aksin biasanya tunas-tunas muda segera mucul. Sedang Asam Absisat berupa Paclobutrazol terlarut sering dipakai untuk membungakan tanaman anggrek dewasa, Paclobutrazol juga bisa diterapkan untuk bonsai misalnya Cultar atau Pesta
Sabtu, 27 November 2010
Mekanisme penyerapan nutrisi mineral tanaman
1. Definisi dan Klasifikasi.
Suatu ciri khas dari mahluk hidup adalah kemampuan atau kapabilitas sel – sel untuk mengambil zat-zat makanan dari komponen sel itu sendiri sebagai sumber energi. Suplai dan absorpsi dari senyawa-senyawa kimia yang diperlukan untuk proses pertumbuhan dan metabolisme disebut nutrisi. Dan senyawa kimia yang diperlukan oleh organisme disebut nutrien (unsur hara). Mekanisme bagaimana unsur hara dikonversi menjadi material selular atau digunakan sebagai sumber energi dikenal dengan proses metabolisme. Istilah metabolisme mencakup berbagai reaksi yang terjadi pada sel hidup untuk mempertahankan hidup dan untuk pertumbuhan. Dengan demikian nutrisi dan metabolisme mempunyai hubungan timbal balik.
Pada dasarnya tanaman sangat berbeda dengan manusia, binatang dan mikroorganisme lainnya yang membutuhkan senyawa organik dari luar. Elemen esensial adalah elemen yang harus ada agar siklus hidup yang normal dari organisme bisa terjadi dan fungsinya tidak bisa diganti oleh senyawa kimia lainnya. Tambahan pula unsur-unsur itu harus mencakup nutrisi sebagai bahan pokok untuk proses metabolisme yang diperlukan dalam aktivitas enzim.
Suatu elemen dapat dikatakan sebagai hara essensial jika memenuhi kriteria berikut,
- Jika tanaman kekurangan suatu unsur hara , tanaman tersebut tidak dapat menyelesaikan seluruh siklus hidupnya.
- Defisiensi dari unsur hara tersebut sangat specifik dan tidak digantikan oleh unsur hara lain.
- Elemen tersebut terlibat secara langsung dalam nutrisi tanaman, sebagai contoh terlibat langsung dalam proses metabolisme dan sangat esensial, dan atau juga terlibat dan dibutuhkan untuk proses enzimatik.
Berikut ini adalah beberapa unsur kimia yang diperlukan oleh tumbuhan tingkat tinggi yakni :
Karbon C Potassium K Zink Zn
Hidrogen H Calsium Ca Molibdenum Mo
Oksigen O Magnesium Mg Boron B
Nitrogen N Iron Fe Clorin Cl
Posphor P Mangan Mn Sodium Na
Sulfur S Cuprum Cu Silikon Si
Cobalt Co
Na merupakan unsur dasar untuk tumbuhan tingkat tinggi. Karena itu pada daftar unsur yang diperlukan untuk tanaman tingkat tinggi diberi tanda kurung. Dalam hal ini Na untuk beberapa spesies tanaman, khususnya Chenopodia dan adaptasi spesies terhadap kondisi saling mengambil unsur ini dalam jumlah yang relatif tinggi. Na mempunyai manfaat dan sangat esensial. Hal yang sama juga pada Si, yang dari beberapa penelitian tampak merupakan nutrisi pokok untuk tanaman padi ( Broyer, dkk. 1954) dalam penemuannya yang baru menyatakan bahwa Klorin juga merupakan unsur pokok untuk pertumbuhan tanaman tingkat tinggi. Hal ini sangat diperlukan pada proses fotosintetis .Dari daftar unsur pokok lainnya yang belum terdaftar untuk tumbuhan tingkat tinggi, misalnya saja Vanadium juga merupakan elemen yang sangat penting .
Nutrisi tanaman dibagi atas dua yaitu makronutrien dan mikronutrien. Makronutrien dibutuhkan oleh tumbuh-tumbuhan dalam jumlah yang relatif tinggi ketimbang unsur hara mikronutrient. Kandungan unsur hara makro pada jariingan tanaman, seperrti N, 1000 kali lebih besar daripada kandungan unsur hara mikro Zn. Berikut ini adalah klasifikasi dari unsur hara makro yakni : C, H, O, N, P, S, Ca, Mg, (Na, Si). Sedangkan yang termasuk unsur-unsur hara mikro adalah : Fe, Mn, Zn, Mo, B, Cl. Pembagian nutrisi tanaman atas makro dan mikronutrient bersifat relatif dan kadang-kadang dalam kasus-kasus lainnya kandungan makronutrient dan mikronutrient ternyata lebih mudah daripada yang tercantum diatas. Misalnya saja kandungan nutrisi dari Fe atau Mn ternyata hampir sama atau sebanding dengan kandungan unsur hara dari S atau Mg. Kandungan unsur hara mikro sering melampui kebutuhan fisiologisnya. Hal ini juga terjadi pada Mn. Klorida juga dibutuhkan dalam jumlah yang cukup tinggi pada beberapa spesies tanaman yang dibutuhkan pada proses fotosintetis.
Contoh-contoh diatas menunjukkan bahwa adanya kandungan hara tanaman pada organ-organ tanaman seperti daun, batang, buah dan akar tidak mengindikasikan kuantitas yang efektif untuk proses fisiologis dan biokimia. Tanaman dalam situasi tertentu juga mengandung elemen yang sebenarnya bukan elemen yang dibutuhkan tumbuhan. Hal ini bisa merupakan toksik bagi tanaman itu sendiri, misalnya Alumunium (Al), Nikel (Ni), Selenium (Se) dan Florin (F).
Ditinjau dari segi fisiologis, sebetulnya cukup sulit untuk mengklasifikasikan nutrisi tanaman dalam makronutrien dan mikronutrien, apabila dilihat dari konsentrasi jaringan tanaman itu sendiri. Klasifikasi berdasarkan tingkah laku biokimia dan fungsi fisiologis lebih sesuai. Ditinjau dari segi fisiologis nutrisi tanaman dapat dibagi atas empat kelompok (lihat Tabel 1.1).
- Kelompok pertama, mencakup unsur-unsur pokok dari bahan organik tanaman yakni : C, H, O, N, dan S. Karbon diperoleh dalam bentuk senyawa CO2 dari atmosfir dan bisa juga dari senyawa HC3 dalam larutan tanah. Senyawa ini diasimilasikan oleh karboksilase membentuk gugusan karboksilase baru. Proses asimilisasi C secara simultan juga diikuti oleh proses asimilasi O, jadi tidak hanya C sendiri tetapi juga CO2 atau HCO3. Hidrogen diambil dari air pada larutan tanah atau di bawah kondisi atmosfir yang humid. Dalam proses fotosintetis H2O direduksi menjadi H (fotolisis). Proses tansfer ini melalui beberapa proses dan menggunakan senyawa organik yang menghasilkan reduksi nikotinamida adenin dinukleotida (NAD +) yang kemudian direduksi menjadi senyawa NADPH. Ini merupakan koenzim yang sangat penting dalam proses reduksi-oksidasi, seperti NADPH dapat ditansfer dalam bentuk H menjadi sejumlah senyawa yang berbeda-beda. Nitrogen diperlukan tanaman dalam bentuk nitrat atau ion amonium dari larutan atau gas N2 dari atmosfir. Proses yang terakhir disebut Fiksasi molekular N2 dan melalui beberapa organisme (Rhizobium, Actinomyces alni) yang bersimbiosis pada tumbuhan tingkat tinggi. Asimilasi N menjadi NO3- terjadi akibat proses reduksi dan proses persenyawaan. Amonium -N dalam proses asimilasi juga melibatkan proses persenyawaan. Proses Persenyawaan N dari molekul N2 tergantung pada proses awal dari N2 menjadi NH3 yang selanjutnya dimetabolisme oleh proses persenyawaan. Asimilasi sulfat (S) menjadi NO3 -N seperti pada reduksi SO42- menjadi gugus -SH. Sulfur tidak saja diperoleh dari larutan tanah dalam bentuk SO42- tetapi juga diabsorpsi dari SO2 dari atmosfir. Reaksi C,H,O,N,dan S menjadi molekul merupakan proses metabolisme fisiologis yang sangat penting bagi tumbuhan. Hal ini akan diuraikan secara mendalam. Dalam bagian ini hanya disebutkan beberapa unsur pokok dari material organik tumbuhan yang diasimilasi dalam reduksi fisiologis yang kompleks.
- Kelompok kedua, adalah gugusan P, B, dan Si serta gugusan lainnya, menunjukkan kesamaan tingkah laku biokimia, semuanya mengabsorbsi anion organik atau zat asam.
Dalam sel tumbuhan unsur-unsur ini dalam bentuk bebas atau diabsorbsi tidak dalam bentuk difusi anion organik. Misalnya absorbsi Ca2+ oleh gugusan pepsin karboksilik.
3. Kelompok ketiga, adalah K, Na, Mg, Mn, Cl. Kelompok ini diambil dari larutan tanah dalam bentuk ion. Dalam sel tanaman ion-ion ini dalam bentuk ion bebas atau dapat diadsorbsi dan menjadi ion tidak bebas yaitu dalam bentuk anion organik, sebagai contoh penyerapan Ca2+ oleh group karboksil dari pektin. Magnesium juga terikat dengan kuat dalam molekul klorofil. Di sini Mg2+ adalah dalam bentuk chelat yang diikat oleh ikatan kovalen maupun ikatan koordinat ( akan diuraikan lebih lanjut pada hal selanjutnya). Dalam hubungannya dengan Mg2+, elemen ini sangat erat dan mirip dengan kriteria pada group keempat: Zn, Fe, Cu,Mo. Elemen ini secara umum berada dalam bentuk chelat dalam tanaman. Pembagian antara group ketiga dan keempat tidak secara jelas dapat dibagi-bagi untuk Mg2+, elemen Mn dan Ca2+ didalam tanaman juga berada dalam bentuk chelat.
Unsur- unsur yang dibutuhkan tanaman secara umum dibagi kedalam 2 kelompok, yaitu unsur hara makro dan mikro. Selain unsur hara makro dan mikro juga terdapat unsur hara yang tidak essensial menurut definisi essensial tetapi dapat menstimulasi pertumbuhan atau dapat juga essensial hanya pada beberapa tanaman atau menjadi essensial pada beberapa kondisi. Marschner menyebut dengan beneficial element. Sebagai contoh adalah Na, Si, Co, Ni, Se, Al.
Tabel 1.1 Klasifikasi Hara Tanaman
| Unsur Hara | Penyerapan | Fungsi Biokimia |
| Kelompok I C,H,O,N,S | Dalam bentuk CO2, HCO3–, H2O,H2, NO3-,NH4-,N2,SO42-,SO2.Ion dalam larutan tanah, gas-gas dari atmosfir | Sumbangan utama dari bahan organik.Unsur-unsur esensial dari kelompok-kelompok atomik dalam proses enzimatik.Asimilasi oleh reaksi melalui reaksi – reaksi oksidasi – reduksi |
| Kelompok II P , B, Si | Dalam bentuk fosfat ,asam Borik/Borat, Silikat berasal dari larutan tanah | Esterifikasi dengan kelompok alkohol dalam tanaman. Ester – ester Fosfat terlibat dalam reaksi transport energi |
| Kelompok III K,Na, Mg, Mn, Cl | Dalam bentuk ion – ion dari larutan tanah. | Fungsi ion spesifik membentuk potensial osmotik.Reaksi reaksi yang lebih spesifik melalui konfirmasi protein enzim menjadi siklus optimum (aktifitasi enzim).Membatasi reaksi -reaksi berpasangan.Menyeimbangkan anion – anion yang dapat larut dan yang tidak dapat larut. |
| Kelompok IV Zn, Fe, Cu,Mo | Dalam bentuk ion chelate berasal dari larutan tanah | Sebagian besar berada dalam chelate tergabung dalam kelompok prostetik. Memungkinkan transport elektron melalui pertukaran valensi. |
.
Unsur hara makro, biasanya diatas 500 ppm dalam tanaman. Untuk hara mikro diperlukan hanya dalam jumlah sedikit, biasanya kurang dari 50 ppm dalam tanaman.
Unsur- unsur yang diklasifikasikan essensial ada 16 untuk seluruh tanaman budidaya. Khusus Na, Si, dan kobalt hanya essensial untuk beberapa tanaman, Klorin adalah unsur yang paling akhir dinyatakan esensial.
Tabel 1.4. Beberapa unsur hara esensial dan peranannya dalam tanaman.
| Unsur | Peranan dalam tanaman |
| Nitrogen (N) | Penyusun semua protein. Klorofil, dan peranan koenzim, dan asam- asam nukleat. |
| Phospor (P) | Transfer energi, bgn dari ADP, ATP, penyusun beberapa protein, koenzim, asam nukleat, dan substrat metabolisme |
| Kalium (K) | Sedikit peranannya sebagai penyusun komponen tanaman. Berfungsi dalam pengaturan metabolisme sprt fotosintesis, translokasi karbohidrat, sintesis protein dll. |
| Kalsium (Ca) | Komponen dinding sel. Berperan dalam struktur dan permeabilitas membran. |
| Magnesium (Mg) | Penyusun klorofil dan enzim aktivator. |
| Belerang (S) | Bagian penting dari protein tanaman. |
| Boron ( Bo) | Tidak pasti, tetapi dipercaya penting dalam translokasi gula dan metabolisme kabohidrat. |
| Besi (Fe) | Sintesis klorofil dan enzim- enzim untuk transfer elektron. |
| Mangan ( Mn) | Pengendali beberapa sistem oksidasi- reduksi, pembentukan O2 dalam fotosintesis. |
| Tembaga ( Cu) | Katalisator untuk respirasi, penyusun enzim. |
| Seng ( Zn) | Dalam sistem enzim, yang mengatur bermacam- macam aktv. metabolik. |
| Molibdenum (Mo) | Dalam nitrogenase dibutuhkan untuk fiksasi nitrogen. |
| Kobalt (C)* | Penting untuk fiksasi N secara simbiotik oleh rhizobium.* tidak penting untuk semua tanaman berpembuluh menurut batasan suatu unsur penting oleh Arnon. |
| Klorin (Cl) | Aktivator sistem untuk menghasilkan O2 dalam fotositesis. |
1.2. Peranan unsur hara.
Seperti telah disebutkan diatas C, H, O, N dan S adalah bagian dari bahan organik tumbuhan. Selain hal tersebut unsur- unsur tersebut juga terlibat dalam proses enzimatik, C dan O adalah komponen utama group karboksil, H dan O pada proses oksidasi – reduksi, N pada pembentukan NH2- , NH =, dan juga – N± dan S dalam pembentukan group SH. Unsur tersebut juga adalah pereaksi dari berbagai proses biokimia.
Kelompok ketiga dan keempat dari nutrisi tanaman ( Tabel 1.1. ), tidak mempunyai fungsi khusus di sel, hanya menentukan potensial osmotik di sel organel atau dalam keseimbangan ion. Juga dijelaskan unsur hara ini dapat mempengaruhi fungsi khusus. Kelompok ketiga dan keempat dari kelompok unsur hara yang telah dijelaskan didepan , dibagi lagi menjadi empat kategori. Yaitu:
- Merangsang dan mengontrol mekanisme ( Na+, K+, Ca++, Cl-), dengan mengontrol potensial osmotik, permeabilitas membran, elektro potensial dan ketahanannya.
- Mempengaruhi struktur sel ( K+, Ca ²+, Mg²+, Mn²+) dengan mengikat (binding) dengan molekul organik terutama molekul enzim dan ikut dalam proses pembentukan.
- Membentuk asam Lewis ( Mg ²+, Ca²+, Mn²+, Fe²+, Cu²+, Zn²+ ). Ion- ion ini dapat menerima pasangan elektron oleh karena itu dapat mengkatalisis atau merangsang suatu reaksi.
- Reaksi redoks ( Cu²+, Fe²+, Co²+, Mn²+). Ion- ion ini adalah komponen essensial dari group prostetik yang bertanggung jawab terhadap transport elektron.
Ca dan Mg mempunyai affinitas yang tinggi untuk group karboksil dan group fosfat, dimana unsur metal seperti Fe, Mn , Cu dan Zn lebih cepat ditarik dan specifik dibandingkan N dan S. Ca oleh karena itu pada umumnya terikat di dinding sel dan membran dan konsentrasinya di sitoplasma relatif rendah dibandingkan Mg ²+. Apabila terikat dengan molekul organik , bentuk Mg²+, mengikuti kelompok pyropospat dari coenzym ATP, untuk membentuk kompleks Mg ATP²-, yang kemudian terikat dengan enzim protein. Mg ²+, dapat juga membentuk kompleks dengan koenzim ADP walaupun affinitas ATP untuk Mg lebih besar. Pada beberapa reaksi kompleks Mn ATP²-, lebih aktif dibandingkan Mg ATP²-. Pada beberapa reaksi enzimatik dimana ATP adalah penyumbang atau donor pospat, Mg ATP²-.
Group terakhir dari unsur hara tanaman ( Tabel 1.1) adalah logam berat. Unsur-unsur ini paling sering tampak dalam bentuk chelat didalam tanaman. Atom dari logam chelat adalah salah satu yang terikat dalam bentuk ikatan majemuk organik ( ligand) dengan dua atau lebih ikatan.
Ca²+, terikat dengan ethylene diamine tetraacetate ( EDTA), dengan cara ini dua group karboksil dari asam terikat dengan Ca²+, melalui ikatan elektrostatis, sedangkan dua koordinat terikat dalam bentuk antara Ca²+, dan dua atom N. Kompleks yang sangat stabil yang terbentuk, yang kelarutannya sangat tinggi dalam air dan relatif stabil untuk berubah dalam pH.
Yang terpenting dan terjadi ikatan chelate secara alamiah dalam tanaman adalah dari kelompok haem dan chlorophyl. Kelompok haem adalah Fe porphyrin. Besi diikat dengan N-atom dari dua ikatan phyrol dengan ikatan koordinat . Kelompok haem dalam bentuk group prostetik beberpa enzym ( katalase, peroksidase, cytochrome, cythocrome oksidase). Kehadiran besi ( Fe) dalam ikatan haem valensi dapat berubah i dari Fe²+, menjadi Fe3+.
Fe²+ → Fe³+ + e¯
Ini memungkinkan transfer elektron, fungsi prinsip dari group prostetik ini. Bentuk yang tereduksi ( Fe”) kelompoknya disebut haem dan didalam bentuk oksidasi ( Fe”’) disebut haemin . Atom logam yang lain seperti Cu, Co dan Mo juga berfungsi dalam sistem enzym analogi cara seperti yang disebutkan pada Fe.
1.3. Kandungan Mineral .
Material atau bahan tumbuhan hidup terdiri dari bahan organik, air dan mineral. Jumlah relatif dari ketiga komponen tersebut dapat bervariasi, tetapi untuk material tumbuhan hijau, air selalu ada dalam proporsi tertinggi dan mineral dalam proporsi terendah. Distribusi prosentasi dari tiga komponen ini berdasarkan besarnya adalah ;
Air 70 %
Bahan Organik 27 %
Mineral 3 %
data yang lebih rinci yang menunjukkan kandungan tingkat mineral tumbuhan dapat dilihat dalam Tabel 1.2 dan 1.3 .
Namun, air mempunyai peranan yang sangat penting karena memampukan tanaman membuat bahan organik hasil fotosintetis. Dengan adanya air, kandungan mineral pada tumbuhan dan organ tumbuhan menjadi sangat penting secara fisiologis dan praktis.
Tabel 1.2. Kandungan air dari beberapa jaringan tanaman dalam persen berat basah.
| No | Jenis tanaman | Persen |
| 1 | Bahan tanaman muda | 90 – 95 |
| 2 | Akar muda | 92 – 93 |
| 3 | Daun tua | 75 – 85 |
| 4 | Jerami biji-bijian tua | 15 – 20 |
| 5 | Batang | 15 |
| 6 | Biji cereal | 10 – 16 |
| 7 | Biji masak | 7 – 10 |
| 8 | Buah tomat | 92 – 93 |
| 9 | Jeruk | 86 – 90 |
| 10 | Apel | 74 – 81 |
| 11 | Buah pisang | 73 – 78 |
| 12 | Umbi kentang | 75 – 80 |
| 13 | Akar bit gula | 75 – 80 |
Faktor utama yang mengendalikan kandungan mineral tumbuhan adalah potensial pengambilan hara yang tetap secara genetis dan spesifik, bagi hara mineral yang berbeda. Hal ini menjadi dasar kandungan N dan K pada bahan tumbuhan hijau yang 10 kali lebih tinggi dari P dan Mg, dan pada dasarnya 100-1000 kali lebih tinggi dari kandungan mikronutrient. Pola umum terjadi pada semua spesies tumbuhan tinggi. Namun demikian dalam satu spesies pun terdapat perbedaan yang nyata dalam kandungan mineral, yang juga ditentukan secara genetis.
Faktor kedua yang mengontrol kandungan mineral adalah ketersediaan hara tanaman dalam medium hara. Konsentrasi dari mineral tertentu dalam tanaman meningkatkan bentuk kurva kejenuhan seiring dengan meningkatnya ketersediaannya dalam medium hara. Pertumbuhan dalam keadaan ketersediaan hara yang rendah sangat terhambat dan bila ada peningkatan dalam suplai hara akan mendorong pertumbuhan. Dengan demikian walaupun ada peningkatan pengambilan hara sebagai hasil dari bertambah banyaknya hara yang tersedia, konsentrasi hara dalam tanaman tetap konstan.
Hubungan antara ketersediaan hara dalam medium pertumbuhan dan kandungan hara tanaman digunakan dalam metode analisis daun dan tanaman untuk mendiagnosis ketersediaan hara dalam tanah. Tumbuhan memerlukan tingkat tertentu dari tiap hara dalam jaringannya, dan jika tidak tersedia akan menggangu pertumbuhan tanaman. Tingkat kritis kebutuhan hara berbeda untuk tiap tanaman. Sangat jelas bahwa hara makro biasanya hadir dalam konsentrasi yang lebih tinggi dibanding hara mikro.
Kandungan mineral berbeda secara nyata antara organ – organ tumbuhan. Umumnya bagian vegetatif tumbuhan seperti daun, batang, dan akar bervariasi sangat tinggi dalam komposisi mineral dibandingkan buah, umbi dan biji. Tanaman memasok hara dan mineral serta bahan organik dari bagian – bagian lain tumbuhan dan hal ini umumnya menyebabkan terjadinya variasi yang hanya sedikit dalam kandungan antar organ reproduktif dan organ penyimpan. Hubungan ini untuk Mg dapat dilihat dalam
Kandungan hara tanaman juga sangat tergantung dari umur. Tumbuhan muda dan jaringan tumbuhan muda mempunyai kandungan N, P, K yang tinggi. Sementara dibagian tanaman yang lebih tua dan lebih masak, kandungan Ca²+, Mn²+, Fe dan B lebih tinggi lagi
Karena pengambilan hara yang relatif tinggi dibanding laju pertumbuhan. Segera setelah fase pertunasan berakhir laju pertumbuhan sangat tinggi dari perpanjangan batang dimulai. Pertumbuhan yang aktif menyebabkan reduksi dramatis dalam kandungan mineral tanaman karena pengenceran. Bila tanda-tanda bunga telah berkembang sempurna, hanya sedikit perubahan dalam kandungan N, P dan K dalam semua jaringan tumbuhan. Jumlah tersebut dalam tumbuhan itu sendiri terjadi perubahan yang cukup berarti antara jaringan, karena selama periode pemasakan ini sejumlah besar N dan P ditranslokasikan dari daun dan batang ke biji.
Kandungan mineral tumbuhan biasanya dinyatakan dengan dasar berat kering, dimana bahan tumbuhan segar dikeringkan pada suhu 105° C sampai semua air keluar hingga tersisa 4% K dalam bahan kering atau 3 mg P per gram bahan kering atau 27 ppm Mn dalam bahan kering. Istilah ppm berarti part permillion, 27 bagian Mn ( berat ) per 1.000.000 bagian (berat) bahan kering. Kadang – kadang ug/g atau mg/kg lebih digunakan dibanding ppm. Istilah ini berlaku bila kuantitas kecil dihitung seperti dalam kasus hara mikro. Untuk hara makro kandungan mineral biasanya dinyatakan dalam % atau mg/gram bahan tanaman. Tabel 1.3. menyajikan hasil survei dari kandungan mineral dari berbagai tumbuhan dan organ tumbuhan. Angka – angka yang disajikan hanyalah petunjuk. Kandungan mineral bisa bervariasi secara nyata tergantung dari kondisi pengambilan dan faktor lain termasuk yang disebut diatas.
Untuk tujuan praktis seperti perkiraan pengambilan hara total tanaman atau penggunaan analisis tumbuhan sebagai alat mendiagnosis ketersediaan hara dalam tanah, kandungan mineral berdasarakan dasar bahan kering adalah paling cocok untuk pertimbangan fisiologis, lebih tepat untuk menyatakan konsentrasi hara pada tanaman dengan dasar bahan segar dalam bentuk million (mm) atau mili ekuivalen (me), 2,5 me Ca/100g bahan segar. Hal ini akan memberi kesan yang lebih realistik dari konsentrasi mineral aktual dalam sel tanaman. Juga penting kalau menyatakan konsentrasi atau molekul organik seperti asam amino bebas, asam organik dan gula. Sebagai tanaman, dengan mendasarkan konsentrasi atas bahan segar dan menyatakan nilainya dalam mm atau me, sering lebih muda untuk mengenal hubungan fisiologis. Satu contoh adalah pengaruh umur terhadap kandungan mineral jaringan tumbuhan
Umumnya kandungan air pada bahan tanaman lebih tinggi pada jaringan yang lebih muda sehingga jaringan tumbuhan muda tidak terlalu kaya akan N, P dan K seperti diketahui dari analisis bahan kering. Jungk (1970), menunjukkan bahwa dalam kasus Sinapsis alba kandungan K+ dan NO3ˉ yang didasarkan pada berat segar tetap konstan pada seluruh musim tumbuh, asalkan tumbuhan cukup tersuplai kedua hara ini. Buah berdaging dan organ penyimpanan juga mempunyai kandungan air yang tinggi dibandingkan buah-buahan dan biji-bijian. Dengan demikian perbandingan komposisi mineral dari bahan kering diperoleh dari sampel bahan segar dengan kandungan air yang sangat berbeda harus dilakukan dengan lebih teliti.
Tabel 1.3. Kandungan mineral pada beberapa bahan tanaman.
| Elemen | Gandum pada fase akhir pembentukan bulir | Biji gandum | Jerami gandum | Batang pada fase vegetatif |
| N | 39 | 17 | 4.5 | 56 |
| P | 4.4 | 4.3 | 1.2 | 4.9 |
| S | 3.2 | 2.8 | 3.3 | 9.3 |
| Cl | 15 | 2.7 | 14 | 12 |
| K | 43 | 6.4 | 14 | 46 |
| Na | 5.3 | 0.2 | 3 | 1.3 |
| Ca | 9.4 | 2.2 | 9.0 | 29 |
| Mg | 2.1 | 1.2 | 1.0 | 2.0 |
| Si | 3.5 | 1.8 | 3.3 | 3.4 |
| Fe | 74 | 53 | 85 | 550 |
| Mn | 130 | 80 | 50 | 250 |
| Cu | 7 | 3 | 2.3 | 7 |
| B | 6 | 1.1 | 7 | 35 |
| Mo | 2 | 1.6 | 1.0 | - |
1.4 Pengambilan hara dan status hara di tanaman.
Perlu pendekatan secara fisika dan kimia ke akar agar dapat dilakukan pengambilan unsur hara. Akar dan ion hara saling berinteraksi untuk pengambilan hara melalui beberapa cara:
- Pertukaran kontak
- Pertukaran ion tanah dengan H dalam mucigel.
- Difusi ion sebagai respon terhadap potensial kimia
- Aliran massa ion kedalam akar sebagai respon terhadap perubahan kelembaban
- Pemanjangan akar ke sumber ion.
Pemanjangan akar menempatkan jaringan yang baru terbentuk terutama daerah rambut akar, kedalam medium yang tidak tereksploitasi, meningkatkan kemampuan menyerap ion. Hoagland ( 1948), melakukan penelitian tentang proses pengambilan ion oleh tanaman. Dalam percobaan dengan alga air segar nitella dan alga laut valonia, mereka menemukan konsentrasi ion dalam vakuola pada kedua alga. Vakuola nitella terdapat beberapa jenis ion terutama K+ dan Clˉ pada konsentrasi yang tinggi, demikian juga pada valonia, namun pada valonia karena alga laut maka banyak juga terdapat Na+.Dari penelitian tersebut disimpulkan bahwa,
- Tanaman dapat mengambil ion secara selektif. Karena K berada pada konsentrasi yang paling rendah dari antara semua kation yang berada pada air kolam, juga merupakan kation yang paling banyak terakumulasi di vakuola Nitella. Di lain pihak konsentrasi dari Na di vakuola Valonia secara relatif rendah walaupun konsentrasi Na di air laut tinggi. Fenomena ini mendukung konsep bahwa sel tanaman mengambil ion tertentu dari lingkungannya dan mentranspornya ke sel interior sedangkan ion-ion species yang lain dengan jalan yang sama tidak dapat masuk ke sel. Fenomena ini disebut pengambilan ion secara selektif.
- Kesimpulan yang lain adalah kosentrasi beberapa ion spesies juga dijumpai didalam vakuola dalam konsentrasi tinggi dibandingkaan di medium luar. Hal ini mengindikasikan bahwa akumulasi memegang peranan penting dan berlawanan dengan gradient konsentrasi.
- Hal lain yang penting yang perlu dipertimbangkan dari fenomena ini adalah kenyataan bahwa proses pengambilan itu sendiri memerlukan energi. Energi ini dihasilkan dari metabolisme sel.
Respirasi aerobik dari organisme berhubungan langsung dengan pengambilan ion. Pasokan O2 sangat essensial untuk pengambilan P dari akar barley, hal tersebut juga sama untuk semua jenis tanaman. Pengambilan unsur hara juga ditemukan dapat meningkatkan secara bersamaan dengan peningkatan karbohidrat di akar sejak karbohidrat berperan sebagai sumber energi untuk pengambilan ion selama respirasi. Sangat menarik untuk dicatat bahwa tegangan O2 pada pengambilan pospat maksimum, dicapai pada kandungan O2 yang agak rendah (( 2-3 %).
Fungsi fisiologis utama dari respirasi adalah mensintesis ATP, dari ADP dan pospat anorganik. Semua proses biokimia yang memerlukan energi termasuk sintesis molekul dan pengambilan dan juga transpot beberapa species ion bergantung pada suplai ATP atau persenyawaan yang serupa. ATP mengandung adenin ( N-base), ribosa ( pentosa) dan 3 grup pospat.
1.5 Penyerapan Unsur Hara Dari Tanah
Air dan unsur hara dapat kontak dengan permukaan akar melalui 3 cara, yaitu; secara difusi dalam larutan tanah ; secara pasif terbawa oleh oleh aliran air tanah ; karena akar tumbuh kearah posisi hara tersebut dalam matriks tanah.
Setelah akar berada pada permukaan akar (kontak dengan akar), barulah unsur hara tersebut dapat diserap tanaman.
Air masuk kedalam tanah sebagai air murni tanpa memperhatikan setiap bahan yang terlarut didalamnya. Masuknya sebuah unsur hara merupakan suatu proses yang terpisah. Oleh karena itu, bila air bergerak kearah akar untuk menggantikan apa yang telah diambil oleh tanaman, suatu pertambahan unsur hara dipindahkan kedekat akar. Meskipun kegiatan ini terjadi hanya pada jarak pendek, hasilnya adalah unsur hara masuk kedalam tanaman.
Terdapat dua hal penting yang harus diingat untuk mengetahui bagaimana tanaman menggunakan unsur hara dalam tanah dengan begitu efektif. Pertama, perluasan akar menembus tanah secara kesinambungan menunjukkan akar-akar sampai pada persediaan unsur hara baru. Kedua, setelah akar menembus tanah, aliran massa dan difusi berperan dalam gerakan unsur hara dalam jarak pendek kepermukaan akar. Selama air diabsorbsi, gradient potensial air dan air bergerak lambat kepermukaan akar. Unsur-unsur hara terurai dalam air dibawa bersamanya oleh aliran massa. Sejumlah unsur hara bergerak ke akar melalui aliran masa tergantung pada jumlah air yang bergerak ke akar dan konsentrasi unsur hara dalam air.
Dalam beberapa situasi unsur hara masuk ke tanaman tidak melalui aliran massa tetapi dengan difusi. Difusi termasuk pergerakan ion hara menembus air. Bila pergerakan unsur hara ke akar melalui aliran massa tidak cukup, difusi akan berperan penting. Dalam hal ini , pengambilan ion mengurangi konsentrasi ion pada permukaan akar, memantapkan suatu gradien difusi keluar dari permukaan akar dan menyebabkan difusi ion-ion ke arah akar.
Pada beberapa hasil penelitian tentang unsur hara, diketahui bahwa :
- Aliran massa biasanya berperan dan dominan dalam gerakan kalsium dan sulfur ke permukaan akar dan
- Difusi berperan dominan dalam gerakan pospor kepermukaan akar.
Unsur- unsur hara lain seperti K, Mg, dan Nitrogen, dapat melalui aliran massa ataupun difusi, tergantung kepada konsentrasi larutan tanah dan ratio transpirasi.
- Pada tempat- tempat tertentu sepanjang permukaan, terjadi suatu kontak yang erat dengan permukaan tanah sehingga ion-ion ditukar langsung dari partikel tanah ke permukaan akar oleh proses yang disebut contact exchange.
Ketersediaan unsur hara dalam tanah sangat menentukan status nutrisi dalam tanaman. pH tanah merupakan faktor utama yang mempengaruhi ketersediaan nutrisi. Kebanyakan unsur hara tersedia pada pH tanah antara 6,0 sampai 7,0. Ca dan Mg, K dan Mo lebih banyak tersedia dalam tanah yang basa, sedangkan Zn, Mn, dan B kurang tersedia. Besi, Mn, Al dapat larut sampai ketingkat yang sangat tinggi dan beracun dalam tanah yang sangat asam.
Serapan hara bersifat akumulatif, selektif, satu arah, dan tidak dapat jenuh. Akumulatif. artinya konsentrasi hara essensial dalam sel dapat menjadi jauh lebih tinggi dibandingkan konsentrasi pada larutan diluar sel. Penyerapan hara yang lama menyebabkan konsentrasi hara dalan sel jauh lebih tinggi, ini dikenal dengan akumulasi hara. Namun secara alamiah tumbuhan mempunyai mekanisme sendiri untuk menghambat terjadinya akumulasi unsur hara, dengan cara memompakan hara tersebut keluar dari sitosol, yakni keluar dari sel atau dipompa masuk ke vakuola sel. Proses pemompaan ini memerlukan energi metabolik ( ATP).
Absorbsi unsur hara oleh tanaman menurut Mengel dan Kirkby ( 1987), ditentukan oleh dua hal utama yaitu:
1. energi metabolik, hal ini sangat berhubungan dengan respirasi akar. Dan
2 . selektif, semua proses pengambilan unsur hara adalah selektif.
Artinya tanaman mempunyai kemampuan untuk menyeleksi ion-ion tertentu pada kisaran yang luas. Sebagai contoh serapan ion K+ tidak dipengaruhi oleh kehadiran ion lain dengan muatan yang sama, seperti ion Na+, apalagi ion-ion yang berbeda valensinya seperti Ca²+ atau Mg²+. Hal yang sama juga dibuktikan bahwa serapan ion Clˉ tidak dipengaruhi oleh NO³ˉ, H2PO4ˉ, dan SO4²ˉ.
Sifat selektifitas ini juga berlaku untuk senyawa organik seperti asam amino dan gula. Sifat selektifitas ini terlihat pada semua bagian tanaman. Fakta ini mendukung teori bahwa protein pembawa pada membran mengangkut ion kedalam sel, karena enzim yang juga adalah protein dapat mengenal secara selektif dan diaktifkan atau dihambat oleh ion atau senyawa tertentu, tidak sembarangan.
Akar-akar tanaman dikelilingi oleh larutan tanah dan kontak erat dengan partikel-partikel tanah pada berbagai tempat sel-sel akar dan mempunyai suatu ruang disebelah luar dimana ion-ion dari larutan tanah maupun dari tempat pertukaran ion dari dinding tanah dapat berdifusi. Difusi ion dalam ruang ini dapat bolak-balik. Keadaan ini terjadi tanpa memperhatikan proses metabolik tanaman. Aktifitas ini pasif. Keadaan ini merupakan awal sampai pengangkutan ion yang sifatnya bolak-balik melintasi suatu membran yang tidak dapat ditembus dan memerlukan penggunaan energi.
Faktor-faktor yang mempengaruhi metabolisme, dan karena itu penggunaaan energi respirasi akan langsung mempengaruhi pengambilan unsur hara. Penyerapan unsur hara yang memerlukan energi biasanya berhubungan dengan penyerapan aktif. Dalam penyerapan ini ion melintasi membran sitoplasma, plasmalema dengan menggunakan energi dari ATP yang dihasilkan dalam respirasi ( pompa ion). Perpindahan aktif antar sel terjadi melalui plasmodesmata. Vakuola disini bertindak sebagai reservoar cadangan didalam sel untuk air dan ion-ion
Penyerapan pasif merupakan proses fisika yang dapat dilukiskan seperti penyerapan air oleh sepon ( bunga karang) . Ion berpindah bersama air tanpa menggunakan/ melibatkan proses metabolik.
Mineral dengan konsentrasi tinggi cenderung bergerak dengan cepat dalam ruang bebas (apoplasma), melewati endodermis dan memasuki aliran transpirasi xilem. Endodermis merupakan penghalang penyerapan pasif didalam apoplasma karena adanya casparianstrip, yaitu timbunan suberin dalam endodermis yang menyebabkan endodermis tidak permeabel terhadap perpidahan air secara bebas.
Secara umum dikenal Dua teori mengenai perpindahan ion-ion hidrofilik melintasi membran lipoprotein yaitu
1. Teori carrier yaitu molekul di dalam plasmalema mempunyai sisi pengikat yang khusus untuk ion-ion tertentu, yang menyebabkan terjadinya seleksi. Kompleks ion carier terbentuk pada perbatasan membran, membawa ion-ion melintasi membran dan kemudian melepaskannya kedalam sel. Proses ini dikendalikan oleh ATP dan enzim kinase. Dalam sistem carrier ini diperlukan beberapa syarat yaitu : 1. Membran sel tidak permeabel terhadap ion-ion bebas, 2. Perlu adanya transpor elektron, 3. respirasi akar harus berjalan lancar. Dengan demikian pengambilan ion-ion, tidaklah dengan mudah masuk kedalam sel, tetapai berhubungan dengan metabolisme tanaman.
2. .Teori pompa ion yaitu energi yang dilepaskan karena konversi ATP menjadi ADP oleh ATPase membawa ion-ion kedalam sebuah sel sebagai reaksi terhadap perubahan keseimbangan yang tercipta pada saat ion-ion lain meninggalkan sel. Pompa Na-K merupakan contoh yang umum. Ion-ion lain memasuki sel karena adanya perubahan kimiawi. Laju penyerapan ion ternyata berkorelasi tinggi dengan aktifitas ATP.
3.1.8. Mekanisme Serapan Hara
Unsur hara akan diserap secara difusi jika konsentrasi diluar sitosol ( pada dinding sel) lebih tinggi daripada konsentrasi didalam sitosol. Proses difusi ini dapat berlangsung karena konsentrasi beberapa ion didalam sitosol dipertahankan untuk tetap rendah, karena begitu ion-ion tersebut masuk kedalam sitosol akan segera dikonversi kebentuk lain, misalnya NO3ˉ segera direduksi menjadi NH4ˉ, yang selanjutnya digunakan dalam sintesis asam amino dan protein. Sedangkan H2PO4ˉ, dikonversi menjadi gula fosfat, nukleotida, RNA, atau DNA. Dengan demikian, konsentrasi ketiga anion ini didalam sitosol cenderung untuk tetap rendah dan menyebabkan proses difusi dapat berlangsung.
Ion menembus membran secar difusi melalui protein integral pada membran, dimana protein ini mempercepat laju difusi tersebut. Beberapa antibiotik polipetida (protein berukuran kecil), telah terbukti dapat mempercepat pengangkutan kation. Senyawa antibiotik ini disebut ionophor karena kemampuannya untuk mengangkut kation menembus membran.
Beberapa ion tidak segera atau tidak sama sekali dikonversi kebentuk lain setelah masuk dalam sitosol, misalnya ion K+, Na+, Clˉ, H2BO3ˉ. Kation- kation bervalensi 2 seperti kalsium. Mg, Fe, Mn, dan Cu dapat segera terikat pada gugus bermuatan negatif dari molekul protein, sehingga mengurangi jumlah kation-kation tersebut yang dalam bentuk bebas pada sitosol.
Jika konsentrasi ion didalam sitosol lebih tinggi dari diluar, maka proses difusi tidak dapat berlangsung. Pada kenyataannya, walaupun konsentrasi didalam sitosol lebih tinggi, proses serapan ion masih terus berlangsung. Pada kondisi seperti ini serapan ion akan tergantung pada ketersediaan ATP, berarti pula tergantung pada kemapuan sel untuk melangsungkan respirasi agar menghasilkan ATP.
ATP terhidrolisis untuk menghasilkan energi (sebesar 7,6 kcal per molekul). Proses hidrolisis ini akan menguntungkan dalam pengangkutan ion. Pertama, akan menyebabkan sitosol lebih bermuatan negatif, sedangkan diluar sitosol akan lebih bermuatan positif; dan kedua, akan menyebabkan pH sitosol meningkat, sedangkan diluar pHsitosol akan menurun. Muatan lebih negatif akan merangsang kation masuk kedalam sitosol.
Perubahan muatan dan pH sitosol diluar sitosol sebagai akibat dari hidrolisis ATP. Hal dikarenakan molekul air yang digunakan tersebut terbentuk dari OH ˉ dari luar sitosol, sedangkan H + beasal dari dalam sitosol. Perbedaan muatan akibat hidrolisis ATP memacu masuknya kation kedalam sitosol, tetapi tidak memacu masuknya anion.
Masuknya anion kedalam sitosol dapat berlangsung melalui beberapa cara yaitu,
- Berlangsung secara difusi, telah dijelaskan terdahulu, yaitu karena konsentrasi didalam sitosol dijaga tetap rendah.
- Dapat berlangsung secara symport atau co-transport yaitu diangkut oleh protein pembawa bersamaan dengan masuknya ion H+. Ion hidrogen ini diangkut untuk menjaga stabilitas sitosol.
- Pergerakan ion H+ dari konsentrasi tinggi ( luar sitosol) ketempat dengan konsentrasi rendah ( sitosol) , akan menghasilkan energi dan energi ini akan digunakan untuk mengangkut ion lain misalnya anion melawan arus perbedaan konsentrasi ( dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi).
Pengangkutan ion H+ kedalam sitosol oleh protein pembawa dapat juga secara bersama dengan pengangkutan kation lainnya( misalnya Na+) keluar sitosol. Proses ini disebut sebagai antiport atau countertransport.
1.6 Bentuk Unsur Hara Yang Diabsorsi Tanaman
- Nitrogen, Fosfor Dan Belerang
Nitrogen umumnya diserap oleh tanaman dalam bentuk NH4 atau NO3, tergantung dari keadaan tanah, jenis tanaman dan stadia tumbuh. Tetapi bentuk urea ( H2NCONH2) dapat juga dimanfaatkan tanaman, karena urea secara cepat dapat diserap melalui epidermis daun. Bentuk NO2 terdapat dalam jumlah yang sedikit dan aerasi baik, mudah dioksidasikan menjadi nitrat.
Tanaman biasanya mengabsorbsi P dalam bentuk ion orthofosfst primer H2PO4 dan sebagian kecil bentuk sekunder HPO4. Absorbsi kedua ion tersebut oleh tanaman sangat dipengaruhi oleh pH tanah sekitar akar. Pada pH rendah diabsobsi bentuk H2PO4 yang lebih dominan. Selain kedua bentuk tersebut mungkin juga bentuk pirofosfat dan metafosfat dapat diambil oleh tanaman.
Belerang diserap tanaman dalam bentuk sulfat ion ( SO4). Sebagian kecil diambil dalam bentuk SO2 melalui daun. SO2 adalah sangat beracun bagi tanaman walaupun dalam jumlah yang sangat rendah. Bentuk SO3 akan segera dioksidasikan menjadi bentuk sulfat.
- Unsur Hara Lain
Unsur K, Ca, Mg, Zn, B,dan Cl diserap dalam bentuk kation, tetapi besi, mangan , tembaga berbeda, Keadaan redoks tanah mempengaruhi bentuk unsur yang diambil. Jika tanah beraerasi baik maka ion yang bervalensi tinggi akan dominan, tetapi dalam keadaan yang anerobik, ion bervalensi rendah yang akan dominanan
Langganan:
Postingan (Atom)