latihan uas fisiologi tumbuhan biogama

Kuis Fisiologi Tumbuhan

Pertumbuhan dan perkembangan

1.      Diferensiasi

Perubahan sel membentuk organ dengan struktur dan fungsi yang berbeda.

2.      Biological clock

3.      Ritme sirkadia

Siklus 24 jam yang tidak dikontrol oleh variabel lingkungan. Contohnya adalah denyut nadi, laju pembelahan sel,  laju metabolisme dan sebagainya.

4.      Jam biologis

Penghitung waktu internal yang mengendalikan ritem biologi. Jam biologis ini dapat menggunakan penanda lingkungan maupun tidak, tapi memerlukan sinyal lingkungan. Contohnya adalah gerak naikknya daun polong.

Bunga, biji, buah

1.      Buah klimaterik

Buah yang saatpematangannya mengalami kenaikan respirasi sebagai respon terhadap gas etilen. Misalnya pisang, alpukat, mangga

2.      Buah nonklimaterik

Buah yang tak megalami kenaikan respirasi saat proses pematangannya. Contohnya anggur, nanas, dan jeruk.

3.      Vivipari

Pertumbuhan embrio saat biji dan buah masih di pohon

4.      Vernalisasi

Pemberian perlakuan suhu untuk membuat tumbuhan berbunga

5.      Short day plant

Tumbuhan yang memerlukan cahaya lebih pendek dari panjang kritis untuk berbunga. Contohnya adalah dahlia, sorgum, stroberi, violet, dll.

6.      Long day plant

Tumbuhan yang memerlukan cahaya lebih panjang dari panjang kritis untuk berbunga. Misalnya adalah bayam, wheat, kentang, dan sebagainya.

7.      Faktor yang mempengaruhi pembungaan

Faktor internal terdiri atas hormon dan gen. Hormon pertumbuhan seperti giberelin, auksin dan sitokinin dengan komposisi rasio yang tepat akan memacu pembungaan. Sitokinin akan memacu pembentukkan kuncup bunga, girelin memacu pembungaan tumbuhan, dan auksin memacu pemanjangan ujung tumbuhan. Gen tertentu akan menentukan dan mengatur fase vegetatif dan fase reproduksi yang akan mengatur pembungaan.

Faktor eksternal terdiri dari suhu, kelembaban, cahaya, dan nutrien. Fluktuasi suhu malam-siang hari akan menginisiasi pembungaan. Kelembaban mengatur metabolisme tumbuhan serta suhu, sehingga kelembaban yang tepat akan memacu pembungaan. Cahaya memacu pembungaan dengan cara intensitas cahaya dan fotoperiodisitas.  Nutrien dengan komposisi yang tepat akan memacu pembungaan, dengan rasio karbon/protein ideal tercapai

8.      Inkompatibilitas

Polen berasal dari jenis lain sehingga tidak terbentuk buluh sari. Inkompatibilitas sendiri terdiri dari sporophytic self-incompatibility, yaitu jika ales s tumbuhan yang menghasilkan polen tidak sama pada tumbuhan penerima; dan gametophytic self-incompatibility pembentukan buluh sari tidak terbentuk karena degradasi RNA pada stilus penerima polen.

9.      Kompatibilitas

Polen berasal dari jenis yang sama dan terbentuk buluh sari.

HORMON

10.   Kriteria hormon

Substansi organik yang diproduksi dalam jumlah sedikit. Lokasi pembuatan enzim dan tempat berfungsinya enzim berbeda, sehingga harus ditransport ke lokasi yang menghasilkan efek spesifik.  

11.   Sitokinin sintetik

BAP, 6-Fenil amino purine, dan 6-benzil amino purine, CPPU

12.   Auksin sintetik

NAA; 2,4-D; dan MCPA

13.   Fungsi auksin

Merangsang pemanjangan batang, mendorong pembentukan akar lateral dan adventisia, meregulasi perkembangan buah, memperlambar abisisi daun

14.   Giberelin fungsi

Merangsang pemanjangan batang; pertumbuhan buah; perkembangan polen dan tabung polen; perkembangan da germinasi biji; memecah dormansi biji.

15.   Sintetis etilen

Metionin ditambahkan ATP dan air sehingga kehilangan 3 gugus fosfat dan SAM. SAM dengan bantuan ACC sintase menghasilkan ACC. ACC dioksidasi dan terbentuk etilen.

Cekaman

1.      Mekanisme tumbuhan dalam cekamaan genangan air

Tumbuhan menghasilkan etilen yang akan mematikan beberapa sel di korteks akar sehingga terbentuk tabung udara yang menyediakan oksigen bagi akar.

2.      Stress avoidence

Tumbuhan yang mampu menghindari stress. Misalnya pengguguran daun saat musim dingin; siklus hidup singkat saat lingkungan tak mendukung; mereduksi daun, kutikula tebal pada katkus, penetrasi akar sampai ke water table; dan sebagainya.

3.      Stress toleransi 

Mekanisme tumbuhan dalam mempertahankan kehidupannya dari stres. Misal ressurection plants

Senescene

1.      Senescene

Kematian sel/organ/seluruh tubuh tumbuhan yang terprogram.

2.      Faktor

Kompetisi antara organ vegetatif dan generatif. Hormon seperti auksin yang menurun dan naiknya etilen memicu senescene.

Dormansi

1.      Macam dormansi

Coat-imposed dormancy, dormansi karena kulit biji atau jaringan peindung lainnya sehingga terjadi hambatan penyerapan air dan pertukaran gas atau terhambatnya penembusan kulit biji oleh radikula.

Internal/embrio dormansi merupakan dormansi karena kondisi fisiologi yang menunda perkecambahan. Contohnya adalah embrio yang belum berkembang penuh saat biji berpisah dari tumbuhan.

2.      Pemecahan dormansi

Scarifiaction dengan cara mekanik dilakukan dengan membuat goresan dengan amplas akan meningkatkan germinasi. Scarifiaction menggunakan bahan kimia akan meningkatkan perkecambahan biji

Bidlack, J. E. and S. H. Jansky. 2008. Stern’s Introductory Plant Biology 12th Ed. McGraw Hill. New York. P. 145, 194, 197, 206

Campbell,  N. A., J. B. Reece, L. A. Urry, M. L. Cain, S. A. Wasserman, P. V. Minorsky, & R. B. Jackson. 2012. Biologi. Erlangga. Jakarta. Hal. 416, 428, 430 435, A-16

Rachmawati, D., M. Nasir, Sudjino, dan K. Dewi. 2009. Bahan Ajar Fisiologi Tumbuhan. Fauktas Biologi Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta. Hal. 63, 86, 100, 123-124, 128-129

Sadeghi, S., Z. Y. Ashrafi, M. F. Tabatabai, and H. M. Alizade. 2009. Study Methods of Dormancy Breaking and Germination of Common Madder (Rubia tinctorum L.) Seed in Laboratory Conditions. Botany Research International. 2(1):7-10.

Etiolasi/ etiolation

Etiolasi/ etiolation

                Etiolasi merupakan perkembangan tumbuhan atau bagaian tumbuhan dengan kondisi gelap (Mangoendidjojo, 2003). Dengan kondisi tak ada cahaya, daun yang terbentuk mengecil, pertumbuhan batang memanjang dan klorofil yang ada berkurang sehingga daun berwarna kekuningan atau putih pucat (Mangoendidjojo, 2003). Pembentukan klorofil yang diharapkan dapat menghasilkan energi dengan fotosintesis akan sia-sia karna tak adanya cahaya (Campbell et all. 2010).  Selanjutnya tumbuhan akan meningkatkan pembentukan akar di jaringan batang yang mengalami etiolasi (Mangoendidjojo, 2003).  Batang tersebut akan memiliki banyak kandungan auksin selama pembentukan akar (Mangoendidjojo, 2003).  Untuk mengatasi keadaan kegelapan, tumbuhan menggunakan energi sebanyak mungkin untuk pembentukan dan pemanjangan batang sehingga tunas dapat keluar dari tanah sebelum bersediaan energi habis (Campbell et all. 2010).

Sumber:

Campbell,  N. A., J. B. Reece, L. A. Urry, M. L. Cain, S. A. Wasserman, P. V. Minorsky, & R. B. Jackson. 2010. Biologi. Erlangga. Jakarta. Hal. 410

Mangoendidjojo, W. 2003. Dasar-Dasar Pemulian Tanaman. Kanisius. Yogyakarta. Hal 156.

Kinetin

Kinetin

                Kinetin merupakan contoh hormon tumbuhan sitokinin yang diproduksi secara sintetis (Postlethwait and Hopson,2006). Kinetin terbentuk ketika DNA dipanaskan (Mohr and Schoptfer, 1995). Kinetin merupakan komponen yang diidentifikasi sebagai 6-(2-furfuryl)-aminopurine (Mohr and Schoptfer, 1995). Sitokinin disintesis pada akar dan ditransport oleh xilem sap (Hopkins and Huner, 2009).

Dalam konsentrasi yang sedikit kinetin memberikan efek positif, tapi dalam konsentrasi yang tinggi akan berefek toksik (Pazurkiewicz-Kocot et al., 2011).  Sitokinin meningkatkan pembelahan sel, meningkatkan pertumbuhan lateral bud pada dikotil, menunda sebescene pada daun dan meningkatkan perbesaran kotiledon (Postlethwait and Hopson,2006; Rand, 2001 ). Hormon ini akan menghambat pemecahan protein, merangsang sintesis RNA dan protein juga memobilisasi nutrien dari jaringan sehingga  penuaan organ terhambat (Campbell et all. 2010).

Sitokinin akan ditransport melalui xylem dan bekerja ketika ada auksin untuk meningkatkan pembelahan sel (Rand, 2001).  Sitokinin berperan dalam perusakan dormansi biji pada biji cahaya sensitif, menghambat fomasi xilem dan pertumbuhan akar serta meningkatkan pembentukkan kloroplas (Pallardy,2008).

            Konsentrasi sitokinin pada daun dikontrol oleh pembelahan xilem sitokinin untuk jaringan reproduktif dan menjauh dari daun; metabolisme daun dan perubahan jumlah sitokinin pada xilem sap (Pallardy,2008).

Perbedaan konsentrasi sitokinin dengan auksin akan membentuk organogenesis yang berbeda (Rand, 2001). Ketika kinetin tinggi dan auksin rendah terbentuk batang, bila sebaliknya yang terbentuk berupa akar (Rand, 2001). Kinetin yang ada di tumbuhan dapat menghambat hormon IAA pada germinasi (Hadley and Harvais, 1968). Kinetin sendiri menstimulasi stout protocorms  yang mengandung amilum dan mengembangkan beberapa rambut epidermal (Hadley and Harvais, 1968). Kinetin bersama giberelin yang dikombinasikan akan mereduksi survival protocorms (Hadley and Harvais, 1968).

            Aktifitas sitokinin tereduksi di akar karena banjir, pH rendah, temperatur tinggi, dan kekeringan (Pallardy,2008).

            Sitokinin efektif dalam pembentukan nodule saat organisasi simbiosis N2 fixing  dan interaksi antara mikrobia dengan tumbuhan (Miransari and Smith, 2014).

Sumber:

Campbell,  N. A., J. B. Reece, L. A. Urry, M. L., Cain, S. A. Wasserman, P. V. Minorsky, & R. B. Jackson. 2010. Biologi. Erlangga. Jakarta. Hal. 418,419

Hadley, G. And G. Harvais. 1968. The Effect of Certain Growth Substance on Asymbiotic Germination and Development of Orchis purpurella. New Phytyol. 67: 441-445.

Hopkins, W. G. And N. P. A. Huner. 2009. Introduction to Plant Physiology. 4th Ed. John Wiley and Sons. Hoboken.  P. 353

Miransari, M. And D. L. Smith. 2014. Plant Hormones and Seed Germination. Environmental and Experimental Botany. 99 (2014): 110-121.

Mohr, H. And P. Schoptfer. 1995. Plant Physiology. Springer. New York. p. 393, 394

Pallardy, S. G. 2008. Physiology of Woody Plants. 3th ed. Academic Press. Amsterdam. p. 370,

Pazurkiewicz-Kocot, K., A. Kita, and A. Haduch. 2011. The effect of kinetin on the chlorophyll pigments content in leaves of Zea mays L. Seedlings and accumulation of some metal ions. https://is.pcz.pl/static/pdf/2011/zeszyt4/2011_4_09-Pazurkiewicz-KocotKita.pdf. Akses 30 Mei 2015 pukul 22.06

Postlethwait, J. H. & J. L. Hopson. 2006. Modern biology. Holt, Rinehart and Winston. New York. p.  632

Rand, J. P. 2001. Plant Biology. IDG Books Worldwide. New York. P. 115

Sigmoid curve/ growth curve/ s curve

Sigmoid curve/ growth curve/ s curve

                Pertumbuhan tanaman dibagi menjadi 3 fase, yaitu : formasi, elongasi dan maturasi (Edwin  et al., 2005). Fase pertama terjadi pembentukan sel baru secara kontinu oleh merisistem apikal (Edwin  et al., 2005). Fase elongasi terjadi ketika sel baru yang terbentuk mengalami pertambahan ukuran (Edwin  et al., 2005). Sedangkan fase maturasi, sel mengalami kedewasaan dengan size permanen dan bentuk permanen (Edwin  et al., 2005).

Kurva sigmoid digunakan pada pertumbuhan seedling pada kondisi gelap dan cahaya yang terkontrol (Mohr and Schopfer, 1995).  Kondisi yang diberikan untuk pertumbuhan seedling sama kecuali faktor cahaya (Mohr and Schopfer, 1995).  Kurva sigmoid dibentuk dengan mengamati pertumbuhan organ seperti akar primer, internodes, daun atau buah (Mohr and Schopfer, 1995). Kurva sigmoid akan memperlihatkan pertumbuhan dengan yang mula-mulanya lambat dan kemudian meningkat kemudian meningkat dan naik secara eksponensial, selanjutnya akan mengalami penurunan secara lambat serta berhenti (Opik & Rolfe, 2005). Senescene  dapat kehilangan massa  (Opik & Rolfe, 2005).

Pada kurva sigmoid terdapat fase lag, fase log dan fase steady state (Edwin  et al., 2005). Pada fase lag pertumbuhan tanaman berjalan lambat (Edwin  et al., 2005). Selain itu pada fase lag, terjadi aktivasi metabolisme dan  sintesis enzim (Black, 2008). Fase log organisme telah beradapasi sehingga terjadi kenaikkan pertumbuhan secara cepat (Black, 2008; Edwin  et al., 2005). Selanjunya fase steady state yang ditandai pertumbuhan telah menurun (Edwin  et al., 2005). Pada fase ini produksi sel baru sama dengan sel lama yang mati (Black, 2008).

            Kurva sigmoid tak seluruhnya menunjukkan kesuksesan tumbuhan tumbuh pada fase pengembangan bagian-bagiannya (Steward, 1971). Kurva pertumbuhan dapat berbentuk double sigmoid, kedua bagian ini akan terpisahkan oleh periode pendek saat laju pertumbuhan yang turun menjadi nol (Steward, 1971).  

Pembatasan embrio ditemukan pertama dengan  memenuhi kapasitas rongga pada embrio sac pada waktu ketika berkurangnya level endogenous giberelin. Pertumbuhan biji dimulai ketika terdapat flukstuasi baru dari endogenous giberelin yang terdeteksi.

                Pada tumbuhan muda kenaikkan massa merupakan kenaikkan titik pertumbuhan, di area fotosintetik dan di akar absorptive (Opik & Rolfe, 2005).  Kenaikkan dapat terjadi pada potensi pertumbuhan dan laju pertumbuhan (Opik & Rolfe, 2005). Senescene  kehilangan massa akibat respirasi yang melebihi fotosintesis dan kegiatan menghilangkan organ (Opik & Rolfe, 2005).

Sumber:

Black, J. B.  2008. Microbiology: Principles and Explorations. John Wiley and Sons. Hoboken, NJ. p. 149

Edwin, R., T. Sekar, Sankar, and S. Munusamy. 2005. Botany Highter Secondary Second Year. Tamil Nadu Textbook Corporation. College Road, Chennai. P. 218

Mohr, H. And P. Schopfer. 1995. Plant Physiology. Springer. New York. P. 295

Opik, H. And S. Rolfe. 2005. The Physiology of Flowering Plants. 4th ed. Cambridge. Cambridge.  P. 171, 172

Steward, F. C. 1971. Plant Physiology a Treatise Volume VIA : Physiology of Development Plants and Their Reproduction. Academic Press. New York. P. 421

Auksin

Auksin

                                Indole-3-acetic acid (IAA) merupakan hormon auksin yang pertama ditemukan. Hormon ini dibentuk pada shoot tip, embrio dan bagian perkembangan bunga serta biji (Rand, 2001).  IAA membutuhkan ATP untuk mentransport dari sel ke sel melalui parenchyma  yang melingkari jaringan vaskuler dan bergerak dengan satu jalur (Rand, 2001). Pergerakan secara basipetal pada batang sedangkan pada akar berupa acropetal (Rand, 2001). 

Auksin akan meningkatkan plastisitas dinding sel muda dan berperan dalam elongasi batang (Raven and Johnson, 2002). Auksin berperan dalam adaptasi tumbuhan pada lingkungan yang sangat menguntungkan (Raven and Johnson, 2002). Auksin juga meningkatkan aktivitas kambium vaskuler dan jaringan vaskuler (Raven and Johnson, 2002).  Pergerakan auksin terjadi secara polar dan undirectional dan bergerak secara menurun sepanjang batang,- aksis akar dari daerah pembuatannya (Solomon et al., 2008). Daerah pembuatannya selalu di meristem apikal pada batang. Produksi auksin dapat terjadi pada daun dan biji (Solomon et al., 2008). Karakteristik auksin adalah meningkatkan elongasi sel pada batang dan koleotil (Solomon et al., 2008).

Konsentrasi auksin yang rendah dibutuhkan dalam elongasi akar, walaupun konsentrasi tinggi bersifat inhibitor pada pertumbuhan akar (Taiz and Zeiger, 2002). Auksin ditransfer secara lateral di shaded side saat fotosintesis berlangsung dan sisi terendah saat gravitropism (Taiz and Zeiger, 2002). Jika kadar auksin tak ada dapat menghasilkan efek tertentu.

Sumber:

Rand, J. P. 2001. Plant Biology. IDG Books Worldwide. New York. P. 114.

Raven, P.H. and G. B. Johnson. 2002. Biology. 6th Ed. McGraw-Hill. New York. P. 815, 816, 817

Solomon, E. P., L. R. Berg., & D. W. Martin. 2008. Biology. 8ed. Thomson Brooks/Cole. Davis. P. 793

Taiz, L. And E. Zeiger. 2002. Plant physiology. 3 ed. Sinauer Associates. Suderland. p. 456,457

                                                                                 

Geotropisme/gravitropism

Geotropisme/gravitropism

                Geotropisme merupakan respon pertumbuhan tanaman terhadap gravitasi (Postlethwait and Hopson,2006). Akar akan tumbuh ke arah bawah sedangkan batang akan selalu tumbuh ke arah atas. Hal ini menunjukkan bahwa akar merespons positif gravitropik dan batang meresponya dengan negatif (Postlethwait and Hopson,2006). Dalam terlaksananya respon gravitasi, terjadi 4 langkah: gravitasi dirasakan oleh sel sehingga terbentuk sinyal yang selanjutnya ditransduksi ke intra serta inter seluller, kemudian terjadi elongasi diferensial sel yang hadir antara sel di atas dan bawah pada pinggir akar atau batang (Raven and Johnson, 2002).

                Penjelasan proses geotropisme terjadi dijelaskan memalui beberapa hipotesis. Hipotesis pertama ketika kecambah ditempatkan secara horisontal, auksin akan terakumulasi sepanjang bagian terendah di batang dan akar. Auksin yang terakumulasi akan menyebabkan sel mengalami elongasi sepanjang  bagian terendah pada batang dan batang akan tumbuh ke atas. Amiloplas ini akan berinteraksi dengan sitskeleton tetapi memiliki efek sehingga auksi lebih terkonsentrasi pada bagian pinggir bawah aksis batang daripada bagian pinggiran atas (Raven and Johnson, 2002). Konsentrasi auksin yang sama akan menghambat elongasi sel akar bagian bawah sehungga akar akan tumbuh ke bawah (Postlethwait and Hopson,2006).

            Root cap akan menyebabkan akar turun sehingga terbentuk proses gravitropism positif (Solomon et al., 2008). Ketika root cap dihilangkan akar akan tumbuh dan kehilangan indra untuk gravitasi (Solomon et al., 2008). Sel khusus yang terdapat pada root cap dengan kandungan amiloplas akan menyebabkan sel merespon gravitasi sehingga menuju ke bawah (Solomon et al., 2008).. Amiloplas menginisiasi beberapa respon gravitasi (Solomon et al., 2008). Ketika akar diletakkan pada posisi yang berbeda amiloplas akan menjungkir balik sehingga terbentuk posisi baru dengan arah menuju gravitasi (Solomon et al., 2008).

            Akar dan batang mendeteksi adanya gravitasi dengan statolith yang berlokasi di sel yang terspesialisasi untuk mendeteksi gravitasi (statoctyes) (Brooker et al., 2011). Statoctyes  akan melindungi merisistem akar dari abrasi partikel tanah. Kolumela terdapat pada bagian tengah root cap (Brooker et al., 2011). Kolumella mengandung sel primer pendeteksi gravitasi (Brooker et al., 2011). Gravitasi akan menenggelamkan statoliths sehingga ion kalsium mengirimkan pesan yang berefek pada transport auksin yang akan mengubah arah akar dan batang tumbuh (Brooker et al., 2011). Perubahan statolith akan menyebabkan pergerakan auksin ke sel bagian bawah akar ketika elongasi sel normal pada pinggiran atas (Brooker et al., 2011).

            Perbedaan potensi elektrik secara melintang akan menstimulasi gravitropically hipokotil dengan bagian bawaj menjadi positif

Sumber:

Brooker, R. J., E. P. Widmaier, L. E. Graham, & P. D. Stiling. 2011. Biology. 2nd ed. McGraw-Hill. New York. P. 764, 765

Hart, J. W. 1990. Plant Tropisms: And Other Growth Movements. Champman and Hall. Tkyo.p. 71,72

Postlethwait, J. H. & J. L. Hopson. 2006. Modern biology. Holt, Rinehart and Winston. New York. P. 638

Raven, P.H. and G. B. Johnson. 2002. Biology. 6th Ed. McGraw-Hill. New York. P. 809, 8910

Solomon, E. P., L. R. Berg., & D. W. Martin. 2008. Biology. 8ed. Thomson Brooks/Cole. Davis. p. 790,791

Fototropisme

Fototropisme

                Fototropisme adalah respons tumbuhan pada cahaya yang unilateral (Hopkins and Huner, 2009). Fototropisme termasuk respon pertumbuhan terhadap gradien cahaya (Hopkins and Huner, 2009). Sedangkan akar tumbuh menjauhi cahaya (fototropisme negatif).

Besarnya gradien cahaya melewati organ seperti koleoptile bergantung pada properti optik jaringan sebagai perbedaan insidental cahaya (Hopkins and Huner, 2009). Cahaya dapat ditipiskan dengan menyebarkan, merefleksikan atau difraksi dengan sel atau melewati antara sel (Hopkins and Huner, 2009).  Organ seperti koleoptil berfungsi sebagai penyalur cahaya

                Ketika radiasi telah melebihi batas ambang, kurva koleptil menuju ke sumber iluminasi (Opik & Rolfe, 2005). Ketika melebihi range batas, luasnya  kurvatur pertama adalah berhubungan dengan radiasi (Opik & Rolfe, 2005). Ketika radiasi meningkat, kurvatur pertama akan negatif dan selanjutnya akan positif.

            Auksin akan menyebabkan sel berada pada area teduh untuk memperpanjang sel lebih banyak dari sel yang berada di area terkena sinar. Dengan mekanisme tersebut batang memiliki memiliki respon fototropisme positif (Rand, 2001; Postlethwait and Hopson,2006). Selain auksin, fototropisme dapat terjadi karena tumbuhan memproduksi inhibitor pertumbuhan pada bagian yang terkena cahaya.

            Pigmen phototropins akan berperan dalam fotoresptor dengan mengabsorbsi cahaya biru dan  memicu respon fototropik dan respons cahaya biru lainnya

Sumber: a

Hopkins, W. G. And N. P. A. Huner. 2009. Introduction to Plant Physiology. 4th Ed. John Wiley and Sons. Hoboken, NJ. p. 392, 393

Rand, J. P. 2001. Plant Biology. IDG Books Worldwide. New York. P. 117

Opik, H. And S. Rolfe. 2005. The Physiology of Flowering Plants. 4th ed. Cambridge. Cambridge. P. 336

Postlethwait, J. H. & J. L. Hopson. 2006. Modern biology. Holt, Rinehart and Winston. New York. P. 636,

Solomon, E. P., L. R. Berg., & D. W. Martin. 2008. Biology. 8ed. Thomson Brooks/Cole. Davis. p. 790

Repirasi tumbuhan

Repirasi tumbuhan

                Respirasi merupakan proses melepaskan energi yang tersimpan dalam molekul organik melalui metabolisme (Rand, 2001). Respirasi terjadi di sel hidup dengan dikontrol enzim yaang akan melepaskan air dan karbondioksida (Rand, 2001). Proses pelepasan air dan karbondioksida merupakan reaksi oksidasi glukosan dan bahan makanan lain (Campbell et all. 2010). Oksidasi glukosa akan mentrasnfer elektron dalam kondisi energi yang lebih rendah sehingga energi terbebaskan dan tersedia untuk mensintesis ATP (Campbell et all. 2010). Pada tumbuhan gas berdifusi secara pasif ke tumbuhan melalui stomata atau sel epidermis dan selanjutnya akan bertemu dengan membran seluler lembab dan bergerak di air secara gradien difusi antara dan dalam sel (Rand, 2001).

                Repirasi seluler terdiri dari beberapa tahap. Tahap pertama merupakan glikolisis. Dalam tahap ini komponen organik diubah menjadi molekul berkarbon tiga (piruvat) (Postlethwait and Hopson,2006). Selain mengubah materi, proses glikolisis juga memproduksi ATP dan NADH (Postlethwait and Hopson,2006). Proses ini berjalan secara anaerobik karena tak membutuhkan adanya oksigen (Postlethwait and Hopson,2006). Tahap selanjutnya adalah siklus krebs yang akan mengubah asetil-KoA dan memproduksi karbondioksida (Postlethwait and Hopson,2006). Tahap selanjutnya adalah trasnport elektron yang memrpoduksi ATP ketika NADH dan FADH₂ melepaskan atom hidrogen serta meregenerasi NAD⁺ dan FAD (Postlethwait and Hopson,2006). Oksigen dibutuhkan dalam tahap ini sebagai aseptor akhir yang akan menerima proton yang berasal dari atom hidrogen hasil dari NADH dan FADH₂ (Postlethwait and Hopson,2006).

                Respirasi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor luar dan faktor dalam tumbuhan akan mempengaruhi laju respirasi. Faktor-faktor tersebut diantaranya seperti:

a.       Umur dan kondisi fisiologi jaringan

Jaringan muda dengan jumlah protoplasma yang banyak dan material dinding dengan sedikit sel mati memiliki respirasi lebih tinggi dibandingkan dengan jaringan dewasa. Jaringan dewasa memiliki massa  aktifitas fisiologi yang lebih sedikit. Jaringan yang mengandung konsentrasi N tinggi berasosiasi dengan naiknya respirasi akibat banyaknya pemeliharaan yang menuntut metabolisme protein pada jaringan (Pallardy,2008).

b.      Substrat

Kenaikan jumlah substrat yang dapat dioksidasi akan menaikkan respirasi (Pallardy,2008).  

c.        Cahaya

Ketika terdapat cahaya konsumsi oksigen pada mitokondria akan meningkat, menurun atau stabil bergantung dengan banyaknya karbohidrat fotosintetik dan reduksi yang ada di mitokondira dari kloroplas serta NADH fotorespirasi yang dikonsumsi(Pallardy,2008).

d.       Suhu

Respirasi dalam range temperature ketika suhu naik laju respirasi akan naik seperti kurva eksponensial. Growth respiration akan berefek tak langsung pada temperatur akan mengubah produksi jaringan baru. Efek suhu pada respirasi akan dimediasi oleh faktor seperti kandungan air jaringan dan jumlah substrat.

Efek suhu terhadapt proses tumbuhan diindikasi oleh nilai q10. Q10 merupakan rasio laju proses pada suhu T menuju laju di suhu T+10⁰C. Ketika lajunya berganda, q10 bernilai 2.            Lajur respirasi memiliki hubngan dengan aktifitas fisiologi  (Opik & Rolfe, 2005). Proporsi respirasi yang dapat menompang kerja seluler disebut sebagai growth respiration(Opik & Rolfe, 2005). Dalam jaringan yang sama, kenaikkan laju respirasi menunjukkan kenaikkan aktifitas (Opik & Rolfe, 2005).

Sumber:

Campbell,  N. A., J. B. Reece, L. A. Urry, M. L., Cain, S. A. Wasserman, P. V. Minorsky, & R. B. Jackson. 2010. Biologi. Erlangga. Jakarta. Hal. 177

Opik, H. And S. Rolfe. 2005. The Physiology of Flowering Plants. 4th ed. Cambridge. Cambridge. P. 53

Pallardy, S. G. 2008. Physiology of Woody Plants. 3th ed. Academic Press. Amsterdam. p. 188,189

Postlethwait, J. H. & J. L. Hopson. 2006. Modern biology. Holt, Rinehart and Winston. New York.p. 131, 138, 139, 140

Rand, J. P. 2001. Plant Biology. IDG Books Worldwide. New York. P. 85

Pertumbuhan tanaman

Pertumbuhan tanaman

                Zona pertumbuhan merupakan wilayah yang  jaringannya berkembang (Taiz and Zeiger, 2002). Dengan bertambahanya waktu merisistem akan berpindah dari base tumbuhan dengan pertumbuhan sel di zona pertumbuhan (Taiz and Zeiger, 2002). Ketika pemberian tanda pada akar atau batang sukses akan terbentuk jarak antara tanda akan berubah dan bergantung pada zona pertumbuhan  (Taiz and Zeiger, 2002).

                Akar memiliki empat zona pertumbuhan (Raven and Johnson, 2002). Zona tersebut adalah tudung akar, zona pembelahan akar, zona pemanjangan/elongation  dan zona pematangan (Raven and Johnson, 2002).  Dalam zona-zona tersebut hanya tudur akar dan zona pemanjangan saja yang bergerak dalam tanah (Rand, 2001). Setelah akar memanjang dan terjadai proses pendewasaan, akar tidak pertambah panjang dan bersifat stationary .

                Tudung akar akan merespon cahaya dan akan bergerak menjauhi cahaya. Tudung akar juga merespon terhadap gravitasi dengan menumbuhkan akar menuju ke bawah sehingga terbentuk kontak dengan tanah, sumber nutrien dan air yang akan digunakan oleh tumbuhan (Rand, 2001).

                Zona pembelahan terdiri atas meristem apikal akar beserta derivatnya. Dalam zona ini sel baruakar dihasilkan (Campbell et all. 2010). Zona pemanjangan terdapat di depan zona pembelahan. Pada zona pemanjangan sel akar akan memanjang sehingga ujung akar lebih jau masuk ke dalam tanah. Dan zona pendewasaan, sel telah berubah menjadi spesifik.

Sumber :

Campbell,  N. A., J. B. Reece, L. A. Urry, M. L., Cain, S. A. Wasserman, P. V. Minorsky, & R. B. Jackson. 2010. Biologi. Erlangga. Jakarta. Hal. 325

Rand, J. P. 2001. Plant Biology. IDG Books Worldwide. New York. p. 37

Raven, P.H. and G. B. Johnson. 2002. Biology. 6th Ed. McGraw-Hill. New York. P. ,765, 776

Taiz, L. And E. Zeiger. 2002. Plant physiology. 3 ed. Sinauer Associates. Suderland. P. 369

Dormansi

Dormansi

                Dormansi merupakan periode biji atau organ tumbuhan yang tak aktif (Barbour et al., 1987). Dormansi merupakan kondisi biji yang tak mengalami germinasi. Kondisi germinansi menguntungkan dalam hal temperatur, air dan oksigen (Lambers et al., 2008). Dormansi pada tumbuhan terjadi karena kerasnya seed coat¸embrio undeveloped, memerlukan faktor lingkungan tertentu, dan adanya inhibitor (Sadeghi et al., 2009). Dengan terjadinya dormansi, biji dapat tumbuh pada waktu dan tempat yang paling menguntungkan untuk tumbuh (Campbell et all. 2010). Beberapa biji memerlukan panas/asap untuk mengakhiri dormansi, sedangkan biji tumbuhan lain ada yang perlu suhu rendah atau cahaya (Campbell et all. 2010).

                Scarifiaction digunakan untuk mengatasi kerasnya biji dan temperatur rendah untuk mengatasi dormansi embrio biji (Sadeghi et al., 2009).  Dormansi biji yang memiliki seed coats keras dapat dilakukan dengan merusak secara artifikali dengan merusak biji (Rand, 2001). Perusakan biji dengan mekanik dilakukan secara menipiskan seed coats dengan parut atau pisau (Rand, 2001). Perusakan seed coats akan membua air dan oksigen dapat menetrasi embrio (Rand, 2001).

                Scarifiaction menggunakan bahan kimia akan meningkatkan perkecambahan biji (Sadeghi et al., 2009). Scarified dengan asam paling optimum pada merendaman 15, 10 dan 20 menit (Sadeghi et al., 2009). Konsentrasi asam sulfur dapat membantu air melakukan proses penetrasi jaringan biji sehingga mengubah fisiologikal dan terjadi germinasi embrio (Sadeghi et al., 2009). Proses germinasi akan menurun ketika perendaman asam lebih dari 15 menit akibat rusaknya embrio akibat kontaknya dengan asam sulfur ketika periode dilanjutkan (Sadeghi et al., 2009).

                Scarifiaction dengan cara mekanik dilakukan dengan membuat goresan dengan amplas akan meningkatkan germinasi (Sadeghi et al., 2009).

Sumber:

Barbour, M. G., J. H. Burk, & W. D. Pitts. 1987. Terrestrial plant ecology. The Benjamin/Cummings Publishing Company. California. P 352

Campbell,  N. A., J. B. Reece, L. A. Urry, M. L., Cain, S. A. Wasserman, P. V. Minorsky, & R. B. Jackson. 2010. Biologi. Erlangga. Jakarta. P. 394

Lambers, H., T. L. Pons, and F. S. Chapin III. 2008. Plant physiological ecology. Springer. New York. p.375 

Rand, J. P. 2001. Plant Biology. IDG Books Worldwide. New York. P. 123.

Sadeghi, S., Z. Y. Ashrafi, M. F. Tabatabai, and H. M. Alizade. 2009. Study Methods of Dormancy Breaking and Germination of Common Madder (Rubia tinctorum L.) Seed in Laboratory Conditions. Botany Research International. 2(1):7-10.

Perkecambahan Biji

 Perkecambahan Biji

                Germinasi biji merupakan suatu mekanisme berupa perubahan morfologi dan fisiologi yang menghasilkan aktifasi embrio (Miransari and Smith, 2014). Germinasi terjadi ketika biji mengabsrobsi air yang memicu perbesaran dan elongation pada embrio biji, melunakkan seed coat juga mengaktifkan proses metabolisme (Miransari and Smith, 2014; Brooker et al., 2011; Postlethwait and Hopson,2006). Air yang masuk ke biji terjadi karena potensial air pada biji kering rendah (Campbell et all. 2010). Aktifnya metabolisme terjadi ketika enzim yang telah aktif berkat adanya air akan mengubah amilum di kotiledon atau endoseperm menjadi gula yang lebih sederhana (Postlethwait and Hopson,2006). Kemudian nutrien dari kotiledon ditransfer ke bagian embrio yang tumbuh (Campbell et all. 2010). Pengubahan gula kompleks menjadi lebih sederhana ini akan menghasilkan energi embrio untuk tumbuh (Postlethwait and Hopson,2006). Dengan demikian pelunakkan seed coat akan membuka sehingga oksigen dapat digunakan untuk respirasi embrio (Postlethwait and Hopson,2006).  Selanjutnya radikula tumbuh dari lapisan yang menutupi biji dan ujung tunas akan menembus permukaan tanah (Campbell et all. 2010). Dan terbentuk seddling (Miransari and Smith, 2014; Brooker et al., 2011). Apa bila seedling memperoleh nutrien dari lingkungan dan dapat tumbuh dewasa serta memproduksi bunga (Brooker et al., 2011).

Faktor yang menghambat perkecambahan pada biji pohon hutan tropika berupa: kandungan air sedikit saat pematangan biji, adanya lapisan keras pada biji, ukuran kecil, perkembangan embrio yang terlalu awal, dan adanya zat kimia dengan sifat inhibitor sehingga menghambat perkecambahan (Turner, 2004). Biji dengan lapisan keras membutuhkan kondisi lingkungan tertentu dan bantuan hewan untuk berkecambah (Turner, 2004).

Sumber:

Brooker, R. J., E. P. Widmaier, L. E. Graham, & P. D. Stiling. 2011. Biology. 2nd ed. McGraw-Hill. New York. P. 815

Campbell,  N. A., J. B. Reece, L. A. Urry, M. L., Cain, S. A. Wasserman, P. V. Minorsky, & R. B. Jackson. 2010. Biologi. Erlangga. Jakarta. Phal. 394-395

Miransari, M. And D. L. Smith. 2014. Plant Hormones and Seed Germination. Environmental and Experimental Botany. 99 (2014): 110-121.

Postlethwait, J. H. & J. L. Hopson. 2006. Modern biology. Holt, Rinehart and Winston. New York. P.  612

 Turner, I. M. 2004. The Ecology of Trees In the Tropical Rain Forest. Cambridge.  New York. p. 188. 

Nutrien mikro

Nutrien mikron

                Mikronutrien merupakan element yang diperlukan dalam jumlah 0,1 g/kg massa kering tumbuhan (Brooker et al., 2011). Mikronutrien essensial terdiri dari:

a.       Besi

Besi dibuthkan oleh tumbuhan sebagai penyusun molekul dalam transport elektron dan kofaktor enzim (Postlethwait & Hopson, 2006;Brooker et al., 2011). Besi yang digunakan oleh tumbuhan dalam bentuk Fe²⁺ dan Fe³⁺ yang didapat dalam tanah (Brooker et al., 2011). Besi memiliki 0,01% dari berat kering tumbuhan (Brooker et al., 2011). 

b.      Mangan

Mangan diperlukan oleh tumbuhan untuk enzim dan kofaktor enzim (Postlethwait & Hopson, 2006;Brooker et al., 2011).  Mangan diserap dalam bentuk Mn²⁺ dan di dapat dari tanah (Postlethwait & Hopson, 2006;Brooker et al., 2011). Mangan menyusun 0,005 % dari berat kering tumbuhan (Brooker et al., 2011).

c.       Boron

Boron diperlukan oleh tumbuhan karena berperan dalam transport karbohidrat, kofaktor enzim dan komponen dinding sel (Postlethwait & Hopson, 2006;Brooker et al., 2011). Boron memiliki 0,002% dari berat kering tumbuhan dan didapat di tanah (Brooker et al., 2011). Boron diserap dalam bentuk B(OH)₃ (Brooker et al., 2011).

d.      Klor

Klor dibutuhkan untuk memecah air dalam proses fotosintesis (Postlethwait & Hopson, 2006). Klor diserap dalam bentuk Clˉ (Postlethwait & Hopson, 2006). Klor menyusun 0,01 % dari berat kering tumbuhan dan didapat dalam tanah (Brooker et al., 2011).

e.      Kopper

Kopper diserap dalam bentuk Cu²⁺ dan Cu⁺ digunakan untuk metabolisme nitrogen serta kofaktor enzim (Postlethwait & Hopson, 2006;Brooker et al., 2011). Kopper membentuk 0,0006 % dari berat kering tumbuhan dan di dapat di tanah (Brooker et al., 2011).

f.        Zinc

Zinc digunakan sebagai bagian essensial enzim dan enzim kofaktor (Postlethwait & Hopson, 2006;Brooker et al., 2011). Zinc diserap dalam bentuk Zn²⁺ dan di dapat dalam tanah (Brooker et al., 2011). Zinc membentuk 0,002 % dari berat kering tumbuhan (Brooker et al., 2011).

g.       Molybdenum

Molybdenum diserap dalam bentuk MoO₄²ˉ (Postlethwait & Hopson, 2006;Brooker et al., 2011). Molybdenum membentuk 0,00001% dari berat kering tumbuhan dari berat kering tumbuhan dan didapat dalam tanah. Molybdenum berperan dalam enzim kofaktor dan berperan dalam metabolisme nitrogen (Postlethwait & Hopson, 2006;Brooker et al., 2011).

h.      Nikel

Nikel diperlukan untuk enzim kofaktor (Brooker et al., 2011). Nikel membentuk 0,000005% dari berat kering tumbuhan serta di dapat dalam bentuk tanah dan diserap dalam bentuk Ni²⁺ (Brooker et al., 2011).

Mikro nutrien dapat diabsorbsi pada tumbuha dari tanah berupa besi, boron, klor, mangan, zinc, copper, molibdenum dan nikel (Rand, 2001).

Sumber:

Brooker, R. J., E. P. Widmaier, L. E. Graham, & P. D. Stiling. 2011. Biology. 2nd ed. McGraw-Hill. New York. p. 771

Postlethwait, J. H. & J. L. Hopson. 2006. Modern biology. Holt, Rinehart and Winston. New York. p. 591

Rand, J. P. 2001. Plant Biology. IDG Books Worldwide. New York. P. 107

Makronutrien

Makronutrien

                Makronutrien merupakan unsur yang dibutuhkan sel tumbuhan dengan kebutuhan lebih dari 1000mg/kg dari berat bersih (Postlethwait & Hopson, 2006). Nutrien yang dibuthkan digunakan untuk pertumbuhan (Postlethwait & Hopson, 2006). Makronutrien yang dibutuhkan berupa:

a.       Nitrogen

Nitrogen dibutuhkan untuk bagian protein, asam nuklea, klorofil, koenzim, alkaloid dan ATP (Postlethwait & Hopson, 2006;Brooker et al., 2011). Nitrogen yang diserap oleh tumbuhan berupa NO₃ˉ dan NH₄⁺ (Postlethwait & Hopson, 2006). Nitrogen diperoleh tumbuhan dari tanah (Brooker et al., 2011). Nitrogen dalam tumbuhan memiliki 1,5 % berat kering tumbuhan (Brooker et al., 2011).

b.       Fosfor

Fosfor dibutuhkan tumbuhan yang berguna untuk pembentuk asam nukleat, ATP, fosfolipid dan koenzim (Postlethwait & Hopson, 2006).  Fosfor yang diserap berupa H₂PO₄ˉ (Postlethwait & Hopson, 2006). Fosfor menyusun 0,2% berat kering tumbuhan dan di dapat dari tanah.

c.       Kalium

Kalium yang diserap oleh tumbuhan berupa K⁺ (Postlethwait & Hopson, 2006).  Kalium berperan dalam bukaan dan penutupan stomata,berperan dalam keseimbangan ion sel serta kofaktor enzim (Postlethwait & Hopson, 2006;Brooker et al., 2011).  Kalium membentuk 1% dari berat bersih tumbuhan dan didapat dari tanah (Brooker et al., 2011).

d.       Kalsium

Kalsium digunakan tumbuhan untuk menyusun dinding sel dan sel membran serta pembawa pesan sinyal transduction (Postlethwait & Hopson, 2006;Brooker et al., 2011).  Kalsium diserap dalam bentuk Ca²⁺(Postlethwait & Hopson, 2006). Kalsium menyusun 0,5% berat kering tumbuhan dan di dapat dari tanah (Brooker et al., 2011).

e.       Magnesium

Magnesium diserap dalam bentuk Mg²⁺ dan berguna sebagai bagian klorofil serta mengaktifkan beberapa enzim (Postlethwait & Hopson, 2006;Brooker et al., 2011). Magnesium menyusun 0,2% dari berat kering tumbuhan dan di dapat dari tanah.

f.        Sulfur

Sulfur digunakan oleh tumbuhan sebagai penyusun protein,beberapa koenzim serta kompenen proteksi dan diserap dalam bentuk SO₄²ˉ(Postlethwait & Hopson, 2006;Brooker et al., 2011). Sulfur menyusun 0,1% dari berat kering tumbuhan dan di dapat dari tanah (Brooker et al., 2011).

g.       Karbon

Karbon dibutuhkan sebagai komponen molekul organik dalam bentuk CO₂ (Brooker et al., 2011). Karbon didapatkan di dalam udara dan memiliki 45% dari berat kering tumbuhan (Brooker et al., 2011).

h.       Oksigen

Oksigen didapatkan udara, tanah dan air (Brooker et al., 2011). Oksigen diambil oleh tumbuhan dalam bentuk CO₂, O₂ dan H₂O (Brooker et al., 2011). Oksigen digunakan tumbuhan untuk menyusun komponen molekul organik (Brooker et al., 2011).

                Makronutrien dapat berasal dari udara dan tanah. Makronutrien yang di dapat dengan mengabsorbsi dari udara adalah oksigen, karbon dan hidrogen (Rand, 2001). Makronutrien yang didapat dari tanah berupa nitrogen, kalium, magnesium, fosfor, kalsium dan sulfur (Rand, 2001).

Sumber:

Brooker, R. J., E. P. Widmaier, L. E. Graham, & P. D. Stiling. 2011. Biology. 2nd ed. McGraw-Hill. New York. p. 772

Postlethwait, J. H. & J. L. Hopson. 2006. Modern biology. Holt, Rinehart and Winston. New York. p 590, 591.

Rand, J. P. 2001. Plant Biology. IDG Books Worldwide. New York. P. 107