makalah FITOKROM - Blog UB

FITOKROM DAN MEKANISME PEMBUNGAAN
MAKALAH
UNTUK MEMENUHI TUGAS MATA KULIAH FISIOLOGI TANAMAN
Dosen Pengampu Mata Kuliah: Ir.koesriharti,MS
Anggota Kelompok 1 :
Wahyu Dwi P
105040204111010
Diki Yuse P
105040204111011
Beti Purnama
105040204111012
Yudhistira Wharta
105040204111013
Rieke Yulian Sari
105040204111014
Putri Setya Rahmita 105040204111016
Dewi Fajarwati
105040205111001
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
FAKULTAS PERTANIAN
PROGRAM STUDI AGROEKOTEKNOLOGI
MALANG
2011
KATA PENGANTAR
Puji syukur senantiasa kami ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan taufiq serta hidayahnya kepada kami semua, sehingga
kami
dapat
menyelesaikan
makalah
fisiologi
tanaman
yang
berjudul
“FITOKROM dan MEKANISME PEMBUNGAAN” sesuai yang diharapkan.
Makalah ini kami buat dengan tujuan untuk memenuhi tugas makalah
fisiologi tanaman. Tak lupa rasa terima kasih kami sampaikan kepada dosen mata
kuliah fisiologi tanaman ibu Ir.koesriharti,MS yang telah memberi penjelasan
dalam mengerjakan tugas makalah ini. Makalah yang kami buat memang jauh dari
sempurna, maka kami mengharapkan kritik dan saran dari pembaca dalam
pembuatan laporan selanjutnya. Semoga makalah ini dapat bermanfaat untuk
proses pembelajaran.
i
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .......................................................................................... i
DAFTAR ISI ....................................................................................................... ii
I. PENDAHULUAN ........................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ........................................................................................... 1
1.2 Tujuan ........................................................................................................ 1
II. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................. 2
2.1 Pertumbuhan Generatif Tanaman .............................................................. 2
2.2 Faktor mempengaruhi pembungaan........................................................... 2
2.3 Definisi Fitokrom ....................................................................................... 6
2.4 Fungsi Fitokrom ......................................................................................... 7
III. PEMBAHASAN .......................................................................................... 8
3.1 Mekanisme Pembungaan ........................................................................... 8
3.2 Mekanisme Penyerapan Cahaya oleh Fitokrom ........................................ 8
IV. PENUTUP ................................................................................................... 11
4.1 Kesimpulan .............................................................................................. 11
Daftar Pustaka ................................................................................................... 12
ii
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tanaman tentu akan senatiasa tumbuh dan berkembang. Pertumbuhan
generative pada tanaman ditandai dengan peristiwa pembungaan. Di mana
pembungaan ini juga memiliki mekanisme tersendiri. Peristiwa ini juga tidak
lepas dari pengaruh dari beberapa factor, baik dari dalam maupun dari luar
tubuh tanaman.
Salah satu factor yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman adalah adanya
fitokrom, yaitu suatu reseptor cahaya pada tanaman. Fitokrom ini dapat
menyerap cahaya tertentu yang dipancarkan oleh matahari. Selain itu,
fitokrom juga bertanggung jawab pada mekanisme pembungaan pada
tanaman.
1.2 Tujuan
a) Mahasiswa mengetahui tentang mekanisme pembungaan pada tanaman
b) Mahasiswa mengetahui tentang fitokrom beserta fungsi dan
mekanismenya
1
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pertumbuhan Generatif Tanaman
Pertumbuhan generatif yaitu pertumbuhan yang melibatkan sel gamet. Pada
tumbuhan, terjadi ditandai dengan adanya proses penyerbukan dan
pembuahan. Sedangkan pertumbuhan generatif adalah pertumbuhan yang
berkenaan dengan pembentukan bunga, buah, dan biji.
Pertumbuhan generative meliputi:
a) Pembentukan bunga
b) Penyerbukan
c) Pembentukan biji
d) Pembentukan buah
2.2 Faktor mempengaruhi pembungaan
1. Faktor eksternal
a) Suhu
Pada spesies temperate dingin, suhu yang relatif tinggi pada musim panas
dan awal musim gugur tampaknya dapat merangsang inisiasi bunga.Fungsi
suhu di sini adalah mematahkan dormansi kuncup.
Pada spesies temperate hangat, subtropis dan tropis, pengurangan relatif
pada suhu justru lebih bermanfaat.Pada apokat suhu optimal untuk
perkembangan bunga adalah 25oC. Jika tanaman ditempatkan pada suhu
33oC sepanjang siang hari, selanjutnya akan terjadi penghambatan
perkembangan bunga pada tahap diferensiasi tepung sari. Pada Acacia
pycnantha suhu di atas 19oC menghambat baik mikrosporogenesis maupun
makrosporogenesis.Pada jeruk, suhu di atas 30oC dilaporkan telah merusak
perkembangan kuncup bunga.Suhu tinggi hingga batas ambang tertentu
dibutuhkan oleh meristem lateral (primordia bunga) untuk mulai
membentuk
kuncup-kuncup
bunga
dan
melangsungkan
proses
pembungaan.Selisih antara suhu max di siang hari dengan suhu min di
malam hari akan mempengaruhi proses terbentuknya bunga: selisih yang
besar akan mempercepat terjadinya pembungaan. Suhu tinggi akan
2
meningkatkan aktivitas metabolik dalam tubuh tanaman: fotosintesis,
asimilasi, dan akumulasi makanan untuk mensuplai energi pembungaan.
b) Curah hujan/kelembaban
Stres air dapat memacu inisiasi bunga, terutama pada tanaman pohon
tropis dan subtropis seperti leci dan jeruk. Pembungaan melimpah pada
tanaman kayu tropis genus Shorea juga telah dihubungkan dengan
terjadinya kekeringan pada periode sebelumnya.Namun, hasil yang
berlawanan telah teramati pada spesies iklim-sedang seperti pinus, apel
dan zaitun.
Kebanyakan pembungaan di daerah tropis terjadi saat transisi dari musim
hujan menuju kemarau.Pada musim hujan tanaman melakukan aktivitas
maksimal untuk menyerap hara dan air, agar dapat mengakumulasikan
cadangan makanan dan menyimpan energi sebanyak-banyaknya.
c) Cahaya
Cahaya mempengaruhi pembungaan melalui dua cara, yaitu intensitas
cahaya dan fotoperiodisitas (panjang hari).
a)
Intensitas Cahaya
Berhubungan dengan tingkat fotosintesis: sumber energi bagi proses
pembungaan. Intensitas cahaya mempunyai pengaruh yang lebih besar
dan efeknya lebih konsisten dari pada panjang hari. Pengurangan
intensitas cahaya akan mengurangi inisiasi bunga pada banyak spesies
pohon. Pada spesies monoesi dan dioesi, yang hanya mempunyai
bunga-bunga berkelamin-satu (single-sex), intensitas cahaya dapat
memberikan efek yang berbeda pada inisiasi bunga betina dan
jantan.Intensitas cahaya yang tinggi merangsang inisiasi bunga betina
pada walnut dan pinus, sedangkan intensitas cahaya yang rendah, yang
biasanya
disebabkan
oleh naungan
kanopi,
lebih merangsang
terbentuknya bunga jantan.
b) Fotoperiodisitas (panjang hari)
Merupakan perbandingan antara lamanya waktu siang dan malam
hari.Di daerah tropis panjang siang dan malam hampir sama. Makin
jauh dari equator (garis lintang besar), perbedaan antara panjang siang
3
dan malam hari juga makin besar.Misalnya pada garis 60o LU:Musim
panas: siang hari hampir 19 jam, malam hari 5 jam. Musim dingin:
siang hari hanya 6 jam, malam hari 18 jam. Sehubungan dengan
fotoperiodisitas tersebut, pada daerah-daerah 4 musim, tanaman dapat
dibedakan menjadi:
i.
Tanaman berhari pendek
ii.
Tanaman berhari panjang
Tanaman
yang
butuh
hari
pendek
untuk
mengawali
pembungaannya, namun selanjutnya butuh hari panjang untuk
melanjutkan proses pembungaan itu .Tanaman yang dapat berbunga
setiap waktu. Pengaruh hari-pendek direncanakan untuk diaplikasikan
pada spesies pohon temperate, mengingat bahwa inisiasi bunga secara
normal terjadi pada musim gugur seiring dengan berkurangnya
panjang hari.
d) Unsur hara
Keberadaan unsur hara dalam tanah berhubungan dengan ketersediaan
suplai energi dan bahan pembangun bagi proses pembentukan dan
perkembangan bunga.
i.
Carbon/protein ratio
Kuncup bunga terbentuk setelah tanaman mencapai keseimbangan
carbon/protein.Hal ini berhubungan dengan kemampuan tanaman
untuk melakukan asimilasi, akumulasi makanan, dan alokasi/distribusi
hasil asimilasi Panjang tunas merupakan faktor penting pada inisiasi
bunga pecan. Efek ini mungkin berhubungan dengan peningkatan
cadangan makanan pada tunas yang lebih panjang.
ii.
carbon/nitrogen ratio
Carbon sebagian besar diperoleh dari mobilisasi cadangan makanan
dan hasil fotosintesis.Konsentrasi carbon yang tinggi menentukan
ketersediaan energi dan akumulasi makanan untuk pembentukan
bunga.Nitrogen →
Dampak
positif:
ekspansi
Dampak negatif: memacu pertumbuhan vegetative
4
percabangan,
2. Faktor Internal
Fitohormon:
a. Auxin
Merupakan
respon
terhadap
cahaya.Disintesis
di
jaringan
meristematik apikal (ujung), Menstimulir terjadinya pembelahan pada
meristem apikal → mempengaruhi proses perpanjangan ujung tanaman
b. Ethylene
Disintesis oleh daun.Diransfer ke tunas lateral → memulai proses
induksi bunga.
c. Cytokinin
Disintesis pada jaringan endosperm, ujung akar, dan xylem.Ditransfer
ke daun melalui jaringan xylem.Berfungsi untuk meningkatkan energi
metabolisme
→
ditransfer
untuk
membentuk
kuncup-kuncup
bunga.Mengendalikan proses translokasi → menjamin ketersediaan energi
untuk pembungaan. Mematahkan dominansi apikal. Berperan dalam
memacu inisiasi bunga, dan dijumpai pada level lebih tinggi pada akar
Douglas-fir yang sedang berbunga, dibanding pohon yang tidak berbunga.
d. Gibberellin
Disintesis pada primordia akar dan batang.Ditranslokasikan pada
xylem dan floem. Menstimulir proses perpanjangan internodia dan bukubuku pada batang. Asam giberelik mempunyai efek penghambatan yang
sangat kuat terhadap pembungaan berbagai pohon angisperma termasuk
tanaman-tanaman buah temperate, rhododendron, jeruk dan mangga. Pada
Citrus sinensis, GA3 dapat menyebabkan kuncup-kuncup dorman yang
sesungguhnya potensial berbunga kembali sepenuhnya ke tingkat
vegetatif, sampai tiba waktunya pembentukan kelopak bunga. telah
memperkenalkan
sebuah
model
yang
melibatkan
giberelin
pada
pengendalian inisiasi bunga apel secara hormonal. Giberelin yang
dihasilkan oleh biji-biji yang sedang berkembang dalam buah muda diduga
telah menghambat pembentukan bunga, dan dengan demikian mengurangi
pembungaan pada musim semi berikutnya.
5
Pada umumnya, zat penghambat-tumbuh, seperti Chlormequat Cycocel;
(2-cloroethyl)trimethylammonium
chloride,
Alar
dan
TIBA
(tri-
iodobenzoic acid), mengurangi pertumbuhan vegetatif dan memacu
pembungaan pada spesies pohon angiosperma.
Gimnosperma tampaknya memberikan reaksi yang berbeda.Penghambat
pertumbuhan telah meningkatkan pembungaan. Sebaliknya, Giberelin akan
memacu pembungaan pada banyak.Penelitian terbaru telah memunculkan
dugaan bahwa tipe giberelin mungkin merupakan faktor penting dalam
respon fisiologis pada tanaman.Dengan demikian aspek pengaruh giberelin
pada pembungaan tanaman berkayu menahun atau perenial membutuhkan
pengamatan lebih lanjut, mengingat minimnya metode deteksi dan
produksi giberelin saat ini.
2.3 Definisi Fitokrom
Fitokrom adalah reseptor cahaya, suatu pigmen yang digunakan oleh
tumbuhan untuk mencerap (mendeteksi) cahaya. Sebagai sensor, ia
terangsang oleh cahaya merah dan infra merah bukanlah bagian dari cahaya
tampak oleh mata manusia namun memiliki panjang gelombang yang lebih
besar daripada merah.
Fitokrom ditemukan pada semua tumbuhan. Molekul yang serupa juga
ditemukan pada bakteri. Tumbuhan menggunakan fitokrom untuk mengatur
beberapa aspek fisiologi adaptasi terhadap lingkungan, seperti fotoperiodisme
(pengaturan saat berbunga pada tumbuhan), perkecambahan, pemanjangan
dan pertumbuhan kecambah (khususnya pada dikotil), morfologidaun,
pemanjangan ruas batang, serta pembuatan (sintesis) klorofil.
Secara struktur kimia, bagian sensor fitokrom adalah suatu kromofor dari
kelompok bilin (jadi disebut fitokromobilin), yang masih sekeluarga dengan
klorofil atau hemoglobin (kesemuanya memiliki kerangka heme). Kromofor
ini dilindungi atau diikat oleh apoprotein, yang juga berpengaruh terhadap
kinerja bagian sensor. Kromofor dan apoprotein inilah yang bersama-sama
disebut sebagai fitokrom.
6
2.4 Fungsi Fitokrom
Fitokrom berfungsi berfungsi sebagai fotodetektor yang memberitahukan
tumbuhan apakah ada cahaya atau tidak, Selain itu fitokrom juga berfungsi
memberikan informasi pada tumbuhan mengenai kualitas cahaya. Saat proses
perkecambahan fitokrom sangat membantu memacu perkembangan akar.
Cahaya merah yang ditangkap oleh fitokrom memiliki banyak fungsi.Cahaya
merah yang memacu perkembanga perkecambahan biji, biru atau merah jauh
dapat
menghambat
perkecambahan.
Beberapa
percobaan
tentang
perkecambahan biji telah dilakukan. Pemberian perlakuan cahaya merah jauh
setelah perlakuan cahaya merah tidak terjadi perkembangan ataupun
perkecambahan. Namun pemberian cahaya merah (Pr) setelah cahaya merah
jauh (Prf) akan membentuk kecambah. Dengan kata lain pemberian cahaya
akhirlah yang mempengaruhi terhadap perkecambahan biji.
7
III. PEMBAHASAN
3.1 Mekanisme Pembungaan
a. Induksi bunga (evokasi)
Adalah tahap pertama dari proses pembungaan, yaitu suatu tahap
ketika meristem vegetatif diprogram untuk mulai berubah menjadi
meristem reproduktif.Terjadi di dalam sel.Dapat dideteksi secara kimiawi
dari peningkatan sintesis asam nukleat dan protein, yang dibutuhkan dalam
pembelahan dan diferensiasi sel.
b. Inisiasi bunga
Adalah tahap ketika perubahan morfologis menjadi bentuk kuncup
reproduktif mulai dapat terdeteksi secara makroskopis untuk pertama
kalinya.Transisi dari tunas vegetatif menjadi kuncup reproduktif ini dapat
dideteksi dari perubahan bentuk maupun ukuran kuncup, serta prosesproses selanjutnya yang mulai membentuk organ-organ reproduktif.
c. Perkembangan kuncup bunga menuju anthesis (bunga mekar)
Ditandai dengan terjadinya diferensiasi bagian-bagian bunga.Pada
tahap ini terjadi proses megasporogenesis dan mikrosporogenesis untuk
penyempurnaan dan pematangan organ-organ reproduksi jantan dan
betina.
d. Anthesis
Merupakan tahap ketika terjadi pemekaran bunga.Biasanya anthesis
terjadi bersamaan dengan masaknya organ reproduksi jantan dan betina,
walaupun dalam kenyataannya tidak selalu demikian.Ada kalanya organ
reproduksi, baik jantan maupun betina, masak sebelum terjadi anthesis,
atau bahkan jauh setelah terjadinya anthesis.Bunga-bunga bertipe
dichogamy mencapai kemasakan organ reproduktif jantan dan betinanya
dalam waktu yang tidak bersamaan.
3.2 Mekanisme Penyerapan Cahaya oleh Fitokrom
Dalam kontrol fotoperiodik perbungaan dan banyak respon tumbuhan
terhadap
pencahayaan,
fitokrom
8
(phytochrome)
berfungsi
sebagai
fotodetektor yang memberitahukan tumbuhan apakah ada cahaya atau tidak.
Secara kimia Fitokrom (phytochrome) mempunyai dua bentuk yaitu merah
(Pr) dan merah jauh (Prf). Fitokrom (phytochrome) merah (Pr) dan merah
jauh (Prf) pada daun turut berperan pada proses fisiologis pembungaan
tanaman. Pada percobaan mengenai kontrol fotoperiode pada perbungaan,
sinar merah dengan panjang gelombang 660 nm adalah sinar yang paling
efektif untuk mengintrupsi panjang malam.
Suatu tumbuhan hari pendek yang dipelihara pada panjang malam kritis
akan gagal berbunga jika suatu pemaparan singkat pada sinar merah (Pr)
menyela periode gelap tersebut. Pemendekan panjang malam oleh sinar
merah dapat dihambat dengan pemberian seberkas sinar yang memiliki
panjang gelombang sekitar 730 nm.Panjang gelombang ini berada pada
bagian merah jauh (Pfr) dari spektrum cahaya dan hampir tidak terlihat oleh
mata manusia. Jika sinar merah (Pr) selama periode gelap diikuti oleh sinar
merah jauh (Pfr), tumbuhan tersebut akan mempersepsikan tidak ada intrupsi
pada malam panjang.
Masing-masing gelombang sinar akan meniadakan pengaruh panjang
gelombang sinar yang mendahuluinya, jumlah berkas sinar yang diberikan
tidak akan mempengaruhi, hanya panjang gelombang sinar yang terakhir saja
yang akan mempengaruhi pengukuran panjang malam oleh tumbuhan. Kedua
bentuk photoreseptor (Pr dan Pfr) bisa berkonversi
satu sama lain tergantung jenis sinar yang diterimanya.
Bila tanaman menerima lebih banyak sinar merah,
maka
Pr
akan
terkonversi
menjadi
Prf
dan
menyebabkan jumlah Prf bertambah, begitu pula
sebaliknya. Bila jumlah Prf lebih banyak dari Pr maka
selang waktu tertentu, pertumbuhan apikal (apical
dominance) akan terhenti dan tanaman terinduksi ke
fase generatif.
Pr dan Pfr dapat menyerap cahaya namun pada
tingkat dan radiasi yang rendah tidak mampu
membentuk
respon
9
fisiologis.
Secara
kimiawi
fitokrom merupakan homodimer dan suatu polipeptida yang masing-masing
memiliki gugus prostetik yang disebut kromofor.Kromofor yang menyerap
cahaya dan memberikan efek fisiologis pada fitokrom. Pr yang diubah
menjadi Prf terjadi perubahan struktur Cis--Tran pada kromofor yang
menjadikan efek fisiologis. Fitokrom terdapat 2 macam yaitu fitokrom 1 dan
fitokrom 2.Fitokrom 1 banyak terdapat pada kecambah yang teretiolasi, dan
fitokrom 2 terdapat pada tumbuhan hijau dan biji yang berkembang ditempat
yang bercahaya. Pada semua tumbuhan fitokrom ada dan disintesis dalam
bentuk Pr dan Pfr tak tersintesis dalam keadaan gelap. Fitokrom tersebar
didalam sel di nukleus dan seluruh sitosol.Fitokrom tipe 1 berkembang dan
jumlahnya meningkat 100 kali dalam keadaan gelap dan akan hilang jika
terkena cahaya. Hilangnya fitokrom tipe 1 disebabkan karena tumbuhan
berhenti
mentranskripsi
mRNA
(mudah
terhidrolisis)
dan
protein
penyusunnya mudah rusak karena cahaya.Fitokrom tipe 1 dapat tidak aktif
karena cahaya merah yang diserap oleh fitokrom tersebut. Pr akan
mengurangi pembentukan Pfr.
Sistem fitokrom juga memberikan informasi pada tumbuhan mengenai
kualitas cahaya.Cahaya matahari meliputi radiasi cahaya merah dan merah
jauh. Dengan demikian selama siang hari fotoreversi Pr dan Prf mencapai
suatu keseimbangan dinamis dengan rasio kedua fitokrom tersebut
menunjukkan jumlah relatif cahaya merah dan cahaya merah jauh.
Mekanisme pengindraan ini memungkinkan tumbuhan menyesuaikan diri
dengan perubahan cahaya.
10
IV. PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Dari penjelasan di atas, maka dapat disimpulkan bahwa dalam pertumbuhan
generative, tanaman dapat membentuk bunga, buah dan biji. Mekanisme
pembentukan bunga terdiri dari beberapa fase, yaitu induksi bunga, inisiasi
bunga, perkembangan kuncup bunga menuju anthesis dan anthesis.
Mekanisme pembungaan tersebut juga dipengaruhi oleh beberapa factor, baik
dari dalam maupun dari luar tanaman tersebut.
Mekanisme pembungaan ini juga tidak lepas dari pengaruh fitokrom, yaitu
reseptor cahaya yang terangsang oleh cahaya merah dan infra merah.
Fitokrom ini membantu pengaturan saat berbunga pada tumbuhan.
11
Daftar Pustaka
Anonymous, a. 2011. Fitokrom. zona bawah.
http://blogspot.com/2011/05/fitokrom -pada-tumbuhan.html diakses 25
November 2011
Anonymous, b. 2011.Definisi fitokrom. http://id.wikipedia.org/wiki/Fitokrom25
November 2011
Anonymous, c. 2011.
Fotomorfogenesis.http://eshaflora.wordpress.com/2010/01/25/fotomorfo
genesis/mybioinfo-bioinfo.blogspot.com/2011/10/kajianfitokrom.html25 November 2011
12