Yuanita – Nurul

BIOKIMIA ADAPTASI
TUMBUHAN
YUANITA RACHMAWATI
(12/340371/PBI/1091)
NURUL ISTIQOMAH
(12/337966/PBI/1051)
CALCIUM SEBAGAI 2ND MESSENGER
Second messenger yang pertama kali
disampaikan Sutherland  suatu rangsang
atau impuls adalah messenger pertama,
sedangkan messenger kedua adalah cyclic
AMP termasuk ion kalsium dan cyclic
nucleotide lain.
MEKANISME SINYAL KALSIUM
Calcium-Permeabel Ion Channel
Ca2+ / H+ Antiporter
Ca2+-ATPases
MEKANISME SINYAL KALSIUM
1. Calcium-Permeabel Ion Channel
Kanal ion merupakan protein membran yang
terdapat pada lapisan lipid membran sel,
tersusun dari beberapa sub-unit protein
membentuk suatu pori-pori
Fungsinya:
Transport ion, Pengaturan potensial listrik melintasi
membran sel, Signaling sel (Kanal Ca++)
MEKANISME SINYAL KALSIUM
1. Calcium-Permeabel Ion Channel
MEKANISME SINYAL KALSIUM
1. Calcium-Permeabel Ion Channel
MEKANISME SINYAL KALSIUM
1. Calcium-Permeabel Ion Channel
MEKANISME SINYAL KALSIUM
2. Ca2+ / H+ Antiporter
MEKANISME SINYAL KALSIUM
3. Ca2+-ATPases
SINYAL CALCIUM PADA TUMBUHAN
RESISTEN STRES ABIOTIK
Resistensi Kekeringan
Resistensi Cold (Dingin)
Resistensi Salinitas
DROUGHT RESISTANCE PLANT
Sinyal transduksi terinduksi ABA →
Aktivasi elemen sinyal kalsium →
Perubahan konsentrasi Ca2+ sitosolik
([Ca2+]cyt) → Sinyal Transduksi Ca2+ →
Perubahan celah stomata → Perubahan
Aliran Transpirasi→ Perubahan Laju
Transpirasi → Perubahan Efisiensi
Transpirasi → Perubahan WUE tanaman.
COLD RESISTANCE / RESISTEN SUHU RENDAH
Channel Ca2+ memainkan peranan penting dalam
pertumbuhan rambut akar dan aklimatisasi suhu
rendah pd tanaman chilling-resistance.
Hal tersebut
berkaitan dengan
fungsi Ca2+-ATPase
dibawah suhu 20C
yang merupakan
faktor kunci dlm
perkembangan
ketahanan dingin
pada gandum salju
(winter wheat).
COLD RESISTANCE / RESISTEN SUHU RENDAH
Pada wheat
(gandum) adanya
kemampuan
ketahanan pd
kondisi cekaman
dingin karena
peranan dari agent
cold-resistant yg
berupa CR-4, dalam
menjaga stabilitas
membran plasma
Ca2+ ATPase .
Pada alfalfa, aksi dari
Ca2+ influx berperan
sbg sinyal transduksi
thd aktivasi gen pada
suhu rendah.
- Penambahan Chelator
Ca2+ yang mencegah
aklimasi dingin dan
ekspresi dari gen coldregulated.
- Penambahan Ca2+
ionophore menginduksi
ekspresi gen cold
acclimation-specific
pada suhu 250C.
Pada tanaman
mutan Arabidopsis
menunjukkan
bahwa reduksi
tonoplas pd
aktivitas antiport
Ca2+/H+ (CAX1),
karena munculnya
CAX1 dalam
perkembangan
thdp respon
aklimasi dingin.
ALFALFA IN COLD STRESS
SALT RESISTANCE / RESISTEN SALINITAS
Cekaman garam diinduksi oleh pengaruh signal Ca2+ yang dpt
digambarkan pd homeostasis Na dan toleranci thdp garam.
Aktivasi CaM diperlukan dalam promosi kalsium thdp adanya akumulasi prolin
pd kalus fig yg dapat mengurangi inhibisi pertumbuhan kalus fig pd kondisi
stress garam.
Pada akar Barley aktivasi pd tonoplas H+-ATPase dan regulasi Na+ dan
K+ meningkatkan stress NaCl yg mungkin berhubungan pd sistem Ca2+CaM, yg juga dapat meregulasi konsentrasi Ca2+ pd sitosol.
Pada Arabidopsis kerja signal Ca2+ berhubungan dgn aktivasi SOS
(Salt Overly Sensitive) yg merupkan jalur transduksi sinyal yg
meregulasi homeostasis Na+ dan K+ sellular
SALT RESISTANCE / RESISTEN SALINITAS
Garam menginduksi [Ca2+]cyt transit pd
tanaman yang dikontrol oleh ECA dan
ACA Ca2+-ATPase dan transporter CAX1
dan 2. Kedua tipe transpoter tersebut
diperlukan tanaman dalam merespon
stress garam serta meregulasi sellular
dan intersellular kerja signal Ca2+, serta
meningkatkan resistensi atau toleransi.
ARABIDOPSIS IN SALT STRESS
SIMPULAN
• Kalsium memainkan peranan vital pada proses kehidupan
dengan aksinya sebagai 2nd messenger untuk meregulasi
pertumbuhan dan perkembangan tanaman seperti tanggapan
terhadap respon dan adaptasi pada stress lingkungan.
• Signal kalsium yang mengkode elemen dan resistensi stress
abiotik pada tanaman, merupakan kerja aksi elemen yang berkerja
secara bersama-sama dalam mengontrol sellular dan interselluler
konsentrasi Ca2+ yang dapat meningkatkan resitensi dan toleransi
tanaman terhadap stress kekeringan, dingin dan garam.
• Elemen penting untuk meningkatkan toleransi dan resistensi
tanaman terhadap variasi stress adalah peran Ca2+ pada proses
respon tanaman terhadap stress dan memainkan peranan penting
dalam menjaga keseimbangan ion pada kondisi stress sellular dan
subsellular.
DISKUSI
1. Priyambodo (1039)
Apa WUE itu? Dan bagaimana WUE, jalur kalsium
berhubungan dengan tumbuhan tercekam?
Jawaban:
WUE adalah efisiensi penggunaan air oleh tanaman. Terdiri
dari 2 jenis, yaitu Photosynthetic (intrinsic/instantaneous)
WUE dan Integrated WUE. WUE berkaitan dengan
produktivitas lahan pertanian dan mengacu pada
perbandingan antara kadar air yang diberikan pada tanaman
dengan laju evaporasi tanah dan transpirasi tumbuhan pada
biomasa yang dihasilkan.
DISKUSI
1. Cont’d
Apa WUE itu? Dan bagaimana WUE, jalur kalsium berhubungan
dengan tumbuhan tercekam?
Jawaban:
Cekaman  Peningkatan ABA → mengaktivasi sinyal kalsium →
Perubahan konsentrasi Ca2+ sitosolik [Ca2+]cy] → Sinyal Transduksi
Ca2+ → Perubahan celah stomata → Perubahan Aliran Transpirasi→
Perubahan Laju Transpirasi → Perubahan Efisiensi Transpirasi →
Perubahan WUE tanaman. Tergantung pada masing-masing
tumbuhan. Apabila sel dan jaringan tumbuhan memiliki kapabilitas
penyimpanan defisit air seperti pada tumbuhan xerofit (ex.kaktus)
maka kondisi kering tidak akan terlalu mempengaruhi WUE. Efisiensi
penggunaan air pada tanaman bervariasi, bisa meningkat atau
menurun pada jenis tanaman berbeda. Hal ini disebabkan
metabolisme tanaman, kompartemen sel dan jaringan yang dimiliki
oleh tanaman, juga berbeda.
DISKUSI
2. Noor Nailis Sa’adah (1078)
Kadar Ca2+ di dalam sel dipertahankan selalu normal.
Bagaimana mekanisme jalur kalsium apabila kondisi kalsium
di luar tumbuhan berlebihan.
Jawaban: Memang benar, Tumbuhan akan mempertahankan
kadar kalsium di dalam selnya normal (tetap seimbang).
Namun di dalam sel itu sendiri pada kondisi tercekam, kalsium
dalam organel akan ditranspor melalui 3 macam mekanisme
transpor (yang dijelaskan sebelumnya) ke sitosolik untuk
meningkatkan kadar kalsium sitosol (Ca2+cyt). Caldmodulin
yang merupakan pasangan kalsium berada pada sitosol yang
apabila berpasangan maka akan membentuk kompleks CaCAM. Kompleks ini akan mentrigger transcription factor untuk
menginisiasi sintesis protein yang dibutuhkan selama kondisi
tercekam.
DISKUSI
2. Cont’d
Kadar Ca2+ di dalam sel dipertahankan normal. Bagaimana
mekanisme jalur kalsium apabila kondisi kalsium di luar
tumbuhan berlebihan.
Jawaban: Kadar kalsium yang tinggi pada tanaman akan
mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman.
Dijelaskan pada Sutara, 1996 bahwa pada Eichornia crassipes
dan Pistia stratiotes kadar kalsium yang berlebih akan
menyebabkan dinding sel menebal, ruang antar sel
menyempit, ukuran sel mengecil, tanaman lebih pendek dari
normalnya. Jika dalam mekanisme metabolisme primer
terganggu seperti hal diatas, maka mekanisme jalur kalsium
dalam sel juga akan mengalami gangguan.