Kuliah 5_Patogenesis Tanaman 2017
advertisement
Pengaruh Patologi Terhadap Fisiologi Tumbuhan By Irda Safni Pengaruh patogen terhadap fungsi fisiologi tumbuhan: Fotosintesis Respirasi Permeabilitas membran sel Translokasi air dan nutrisi Transkripsi dan translasi Tabel 1. Gejala Penyakit Tanaman yang umum, proses fisiologi yang dipengaruhi, dan contoh penyakitnya Symptoms Physiological function Example of disease/pathogen Chlorosis Photosynthesis TMV Wilting Xylem transport Bacterial wilt of tobacco, tomato Hyperplasia – cell division Growth hormone regulation Crown gall ; Black knot of plum (Dibotryon marbosum) Necrosis Many different functions Fire blight of apple Hyperthrophy – cell enlargement Growth hormone regulation Root knots Leaf abscission Growth hormone regulation Coffea rust (Hemileia vastatrix) Etiolation Growth hormone regulation Foolish seedling” of rice (Gibberella fujikuroi) Stunting Many different functions Many different viral diseases Abnormal leaf formation Growth hormone regulation, respiration CMV Fotosintesis Bagaimana petogen mempengaruhi fisiologi tanaman? Diganggu oleh klorosis, nekrosis, dan mengurangi pertumbuhan dan hasil. Mengurangi jumlah permukaan daun yang berfotosintesis mempengaruhi kloroplas degenarasi Menghasilkan toksin yang menghambat enzim yang berperan Stomata tetap tertututup sebagian klorofil berkurang & fotosintesis berhenti Necrosis of Bacterial leaf spot on lettuce (Xanthomonas campestris pv. vitians) Chlorosis of Tomato Splottle Leaf Virus Fotosintesis Pengaruh infeksi virus : Pengurangan jumlah kloroplas Pengurangan kandungan di dalam klorofil Kloroplas menjadi abnormal Pengurangan aktifitas fotokimia Stimulasi CO2 yang berhubungan dengan infeksi tahap awal, tetapi berkurang setelah infeksi virus selama beberapa hari. Pengurangan kandungan sukrosa Fotosintesis Pengaruh infeksi bakteri : Penurunan stroma kloroplas (kandungan kloroplas) Disorientasi kloroplast menghancurkan integritas kloroplas - HR Menekan fiksasi CO2 Hypersensitive Reaction (HR) E. C. Stakman (1915) yang diakui menggunakan istilah “hypersensitive reaction” (HR). HR termasuk pada kematian yang sangat cepat dari hanya beberapa sel inang yang mengurangi perkembangan infeksi. Ciri-ciri Hypersensitive Reaction Penghentian aliran sitoplasma Kerusakan membran Berhamburannya oksigen yang bereaksi dari spesies Protoplas (vacuola) runtuh Pelepasan metabolit sekunder – bahan fluorescent Sel-sel berubah menjadi coklat Appearance of HR 42 hpi 120 hpi Oat Rodney (Pg-2) infected with incompatible isolates of Puccinia graminis f.sp. avenae Pga-1H Fotosintesis Pengaruh pada infeksi jamur : Berkurangnya kandungan kloroplas RNA Hilangnya klorofil Menghambat mekanisme fotofosforilasi Menghambat transportasi elektron Menekan fiksasi CO2 Fotosintesis Stimulasi fiksasi CO2 pada daun yang tidak dikolonisasi Stimulasi fiksasi CO2 pada cahaya adalah karakteristik daun yang tidak terinfeksi dari tanaman kedelai yang terinfeksi berat penyakit karat daun. Perubahan trakslokasi bahan organik. Green island on wheat infected with wheat powdery mildew Green island Terjadi pada tanaman yang terinfeksi parasit obligat, seperti embun tepung, atau jamur karat. Biasanya terjadi pada tahap akhir dari penyakit. Akumulasi tepung aktif dan sintesis klorofil. Green island Green island disebabkan oleh pengaruh awal sitokinin dan aksinya pada metabolisme nutrisi. Sitokinin yang diproduksi pada tempat infeksi mendesak pengaruh awal pada jaringan dan secara langsung mengatur perpindahan nutrisi jarak pendek dan jarak jauh. Sitokinin meningkat pada daun tanaman kedelai yang terinfeksi penyakit karat daun yang merupakan inang asli. Respirasi Respirasi meningkat ketika patogen tanaman menginfeksi daun karena meningkatnya permeabilitas sel daun dan tidak berfungsinya stomata. Penghancuran jumlah kutikula dan epidermis yang cukup besar kehilangan air yang tidak dapat dikendalikan dari area yang terinfeksi. Jika absorpsi air dan translokasi tidak dapat menjaga kehilangan air yang berlebihan kehilangan turgor dan daun menjadi layu. Respirasi Respirasi pada tanaman yang terinfeksi virus: Laju Respirasi: - Nonhypersensitive hosts (systemic hosts) Laju respirasi sedikit meningkat pada daun yang diinokulasi - Hypersensitive hosts (non systemic hosts) Aktifitas respirasi meningkat cukup besar dibandingkan inang yang sistemik. Respirasi Respirasi pada tanaman terinfeksi bakteri : Pada tanaman paprika – interaksi Xanthomonas vesicatoria, peningkatan segera konsumsi O2 dideteksi pada jaringan yang tahan, sedangkan jaringan yang rentan tidak mereflesikan peningkatan respirasi sampai kira-kira 30 jam setelah inokulasi. Pada interaksi yang tidak cocok (incompatible interaction), bakteri biasanya menyebabkan peningkatan laju respirasi yang besar. Respirasi Respirasi pada tanaman yang terinfeksi jamur: Laju respirasi biasanya meningkat pada tanaman yang terinfeksi jamur. Pada tahap awal penyakit, proses sintesis menyebabkan laju respirasi yang tinggi, sedangkan pada tahap akhir penyakit dekomposisi jaringan menyebabkan respirasi meningkat. Respirasi Pengaruh respirasi pada tanaman yang tahan Konsumsi O2 meningkat lebih cepat pada tanaman tahan yang terinfeksi baik oleh parasit obligat atau fakultatif pada tahap awal penyakit; selanjutnya laju respirasi menurun secara bertahap. Permeabilitas Sel membran Inang Permeabilitas Sel Membran Inang Patogen dapat merubah permeabilitas sel membran inang dengan cara luka secara mekanis, degradasi enzim, atau toksin. Perubahan permeabilitas sel sering merupakan deteksi pertama respon sel terhadap infeksi patogen. Permeabilitas Sel Membran Inang Pengaruh perubahan permabilitas sel yang paling umum terjadi adalah kehilangan elektrolit. Kebocoran elektrolit terjadi lebih cepat ketika interaksi inang-patogen tidak cocok, dan inang tetap tahan, tetapi ketika inangnya rentan dan inang mengembangkan gejala yang ekstensif. Translokasi Air dan Nutrisi Mempengaruhi integritas fungsi akar menyerap air lebih sedikit Pertumbuhan di dalam saluran pembuluh kayu dipengaruhi dengan translokasi. Mengganggu aliran air pada tanaman dengan menyebabkan transpirasi yang berlebihan. Contoh: Fusarium crown rot Translokasi Air dan Nutrisi Tanaman yang diinfeksi virus: Walaupun ada beberapa pengecualian, infeksi virus biasanya menyebabkan pengurangan laju transpirasi, yang sering berhubungan dengan berkurangnya lubang stomata daun. Akumulasi karbohidrat pada jaringan daun adalah karakteristik penyakit virusyang parah. Biasanya diikuti oleh nekrosis floem dan/atau gummosis, khususnya tahap lanjut penyakit. Gummosis pada tanaman cherry Translokasi Air dan Nutrisi Tanaman yang terinfeksi bakteri: Bakteri dapat memasuki sistem saluran pembuluh, baik xilem dan floem, melalui luka. Produktion exopolysaccharides (EPS) mungkin menghambat sistem saluran pembuluh dan menyebabkan layu. Translokasi Air dan Nutrisi Infecksi Ralstonia solanacearum pada tanaman tomat Infeksi Xanthomonas spp. pada tanaman pisang Translokasi Air dan Nutrisi Tanaman yang diinfeksi jamur: Absorbsi air oleh akar yang terinfeksi jamur biasanya akan dihalangi. Pada penyakit layu pembuluh, air yang mengalir melalui saluran batang yang terinfeksi menjadi berkurang. Translokasi Air dan Nutrisi Pada tanaman yang terinfeksi penyakit saluran pembuluh, transpirasi jauh lebih sedikit dari transpirasi pada tanaman sehat. Transpirasi yang rendah ini sangat berhubungan dengan tersumbatnya saluran pembuluh dan akibat kekurangan air di dalam air. Polisakarida (cth, tyloses) yang dihasilkan oleh Fusarium mungkin juga berhubungan dengan terhambatnya transokasi air secara normal. Translokasi Air dan Nutrisi Embun tepung sangat menghambat pembukaan stomata, sehingga mengurangi laju transpirasi. Akan tetapi, ketika epidermis pecah, transpirasi meningkat. Translokasi Air dan Nutrisi Bagaimana patogen tanaman mengganggu translokasi pada saluran pembuluh? Kehadiran fisik (miselium, konidia, sel bakteri) di dalam xilem Polisakarida di dalam saluran pembuluh Terganggunya saluran pembuluh Perkembangan tiloses Berkurangangnya tegangan air di saluran pembuluh, karena perubahan induksi patogen pada transpirasi daun. Translokasi Air dan Nutrisi How do plant pathogens interfere with translocation of nutrients through phloem? Pathogen attacks and destroys phloem elements interferring with downward translocation of nutrient Starch accumulation in the leaves is a result of degeneration of the phloem of infected plants (leaf curling viruses) Transkripsi dan Translasi Transkripsi dan Translasi Transkripsi DNA sel menjadi RMA messanger & translasi RNA messanger untuk menghasilkan protein adalah dua proses paling dasar dan umum di dalam biologi sel yang normal. Gangguan dari salah satu proses di atas dapat menyebabkan perubahan drastis pada struktur dan fungsi sel-sel yang terinfeksi. Transkripsi dan Translasi Transkripsi dan translasi sel-sel inang biasanya meningkat sebagai respon infeksi patogen, tetapi dengan tungkat yang lebih tinggi bagi tanaman tahan, karena tanaman tahan perlu mengaktifkan reaksi pertahanan. Transkripsi dan Translasi Efek pada Transkripsi Beberapa patogen, khususnya virus & jamur parasit obligat seperti karat, embun tepung, memepengaruhi proses transkripsi pada sel yang terinfeksi. Patogen mempengaruhi transkripsi dengan merubah komposisi, struktur, atau fungsi kromatin yang berhubungan dengan sel DNA. Transkripsi dan Translasi Efek pada Transkripsi Untuk virus, melalui enzimnya sendiri atau dengan memodifikasi enzim tanaman inangnya (RNA polimerase) yang membuat RNA, menggunakan nukleotida sel inang untuk membuat RNAnya sendiri. Aktifitas ribonuklease meningkat. Tanaman yang terinfeksi (khususnya tanaman yang tahan) mengandung tingkat RNA yang lebih tinggi tanaman yang sehat, khususnya pada tahap awal infeksi. Tingkat DNA yang besar dan transkripsi di dalam sel yang meningkat menunjukkan sistesis bahan-bahan yang terlibat di dalam mekanisme pertahanan sel juga meningkat. Transkripsi dan Translasi Efek pada Trakslasi Jaringan tanaman yang terinfeksi sering meningkatkan aktifitas pada beberapa enzim. Sintesis protein synthesis meningkat pada jaringan tanaman yang terinfeksi, khususnya tanaman yang tahan. Sintesis protein tanaman yang terinfeksi patogen yang meningkat merefleksikan produksi enzim dan protein lain yang berhubungan dengan reaksi pertahanan tanaman juga meningkat. Thank You
