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
