Nutrisi Tanaman DISTRIBUSI, REDISTRIBUSI DAN REMOBILISASI

13/11/2012
Nutrisi Tanaman
DISTRIBUSI, REDISTRIBUSI DAN
REMOBILISASI HARA DALAM
TANAMAN
Bambang B. Santoso
Fakultas Pertanian UNRAM
2012/2013
Tanaman memenuhi kebutuhan hara
mineral dr tanah dan udara
• Selama pertumbuhan, akar
tanaman menyerap air,
hara mineral (anorganik)
dan oksigen dr tanah
– Daun-daun menangkap
karbondioksida dr udara
Figure 32.1A
1
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
Aliran Nutrisi
C
O
S
P
Mg
Ca
N
H
O
• Melalui photosynthesis, air, karbondioksida, dan
hara mineral kemudian menghasilkan gula
• Gula tersebut mengandung karbon, oksigen, dan
hidrogen
• N dan Mg diabsorb dr tanah sbg komponen
klorofil
• P diabsorb dr tanah sbg komponen utama asam
Nukleat, phospholipid, dan ATP
2
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
• Agar dpt naik ke bagian atas tanaman, air dan
larutan harus masuk ke xylem terlebih dahulu.
• Air dan larutan bergerak melalui epidermis akar
dan kortek melalui dua jalur :
– Melalui sel-sel (intracellular)
– Melalui ruang antar sel-sel (extracellular)
Figure 32.3
3
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
• Walaupun laju penyerapan hara di ujung akar
tinggi, hara yg ditranslokasikan ke pucuk dpt
sangat rendah. Misalnya , K sangat diperlukan
di ujung akar, sehingga banyaknya K yg diserap
tetap banyak di ujung akar. Namun penyerapan
Ca yg banyak oleh ujung akar sebagian besar
ditranslokasikan ke pucuk.
• Jika bagian vegetatif kahat P dan/atau Fe, maka
ujung akar akan menyerap sebanyak-banyaknya
hara tsb utk memenuhi bagian vegetatif tsb.
What is transported in phloem?
4
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
HUBUNGAN PENYERAPAN HARA DENGAN
PERTUMBUHAN TANAMAN
• Semakin laju pertumbuhan tanaman semakin
banyak dibutuhkan hara terserap
• Hasil (biji/buah) merupakan fungsi kemampuan
tanaman menyerap, memetabolismekan, dan
menggunakan karbon-nitrogen selain faktor
genetik tanaman bersangkutan.
Angkutan Hara Dari Akar ke Daun
Ditentukan dan dipengaruhi oleh :
• Gerakan ion di dalam xylem
• Resorspi ion-ion hara
• Kehilangan hara dari daun
5
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
• Angkutan dan distribusi hara dalam tanaman
terjadi dalam berkas vaskular (pengangkutan)
yaitu xylem dan phloem
• Angkutan dalam xylem merupakan angkutan
satu arah (sebagai source)
• Angkutan dalam phloem merupakan angkutan
dua arah (basipetal dan akropetal) atau dari
source ke sink
Aliran Hara antara Pucuk dan Akar
• Selalu terjadi retranslokasi hara yg mobil
dalam phloem dari pucuk ke akar melalui
phloem walaupun pd saat bersamaan terjadi
angkutan arah berlawanan di dlm xylem.
• Sebagian hara yg ditranslokasikan ke akar dpt
kembali lagi ke daun melalui phloem.
• Hal ini dpt disebabkan krn kemampuan akar
mereduksi senyawa hara mineral
6
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
Aliran Hara antara Pucuk dan Akar
• Retranslokasi N : dari sejumlah yg diangkut xylem ke
pucuk, sejlh 79% diretranslokasikan phloem ke akar
yg kemudian dimanfaatkan utk pertumbuhan akar.
• Retranslokasi K, dr pucuk ke akar mencapai 20%.
• Proses tsb merupakan mekanisme pengendalian
penyerapan hara mineral oleh akar. Menurunnya
kadar hara di pucuk menyebabkan menurunnya laju
retranslokasi hara ke akar.
• Fenomena itu merupakan perintah pucuk utk
meningkatkan penyerapan hara oleh akar.
Efek Transpirasi pada Distribusi Hara
di Pucuk
• Angkutan hara dlm xylem berakibat tersebarnya
hara pd semua bagian pucuk.
• Tergantung pd :
– Laju transpirasi (ml/g berat kering biomassa/hari)
– Lamanya transpirasi (umur organ)
• Laju transpirasi daun > kulit biji > biji yg juga
dicerminkan dr kandungan Bo.
• Bo pd tangkai daun < tengah daun > ujung daun.
• Sehingga keracunan Bo ditandai nekrosis pd tepi
daun.
7
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
• Ca pd daging buah < daun (3-5%). Turunnya
transpirasi diikuti dgn turunnya kandungan Ca
dlm buah.
• Pengaruh transpirasi pd kandungan Mg lebih
rendah drpd Ca, sedangkan pd K tidak berarti.
• Distribusi N dlm bentuk NO3 -pd pucuk
mengikuti pola laju transpirasi dibandingkan
dgn bentuk NH4+
• Hara yg aktif didistribusikan melalui phloem
adalah K > P > Mg > S.
• Kandungan Ca selalu rendah
Remobilisasi Hara Mineral
• Import dan eksport hara mineral terus terjadi
selama tanaman (organ) hidup.
• Pd peristiwa senesen (ageing) terjadi laju
eksport lebih besar drpd import sehingga
penurunan kandungan total pada organ tsb.
• Proses ini diistilahkan sbg redistribusi dan
retranslokasi hara mineral dalam tanaman,
atau remobilisasi.
8
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
Remobilisasi Hara Mineral
• Masuk (influx) dan keluar (efflux)-nya hara dr
organ tanaman (daun) tsb dpt berlangsung pd
saat bersamaan.
• Misalnya, retranslokasi (keluarnya) hara dr
daun merupakan selisih dr keluarnya hara yg
lebih besar drpd masuk.
• Penurunan jumlah hara netto ini disebut
sebagai remobilisasi.
Yang termasuk remobilisasi :
• Penggunaan hara mineral tersimpan dalam
vakuola (K, P, Mg, Amino-N)
• Pemecahan protein tersimpan
• Pemecahan struktur sel (kloroplast)
• Transformasi hara mineral terikat (Mg pd
kloropil, hara mikro dlm enzim) menjadi
bentuk yg mobil.
9
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
Remobilisasi hara mineral penting pd :
• Perkecambahan biji
• Periode ketidakcukupan suplai ke akar selama
pertumbuhan vegetatif
• Periode pertumbuhan generatif
• Periode menjelang (sebelum) gugur daun –
umumnya terjadi pd tanaman tahunan.
Perkecambahan Biji
• Selama proses perkecambahan, hara mineral
tersimpan dlm biji diremobilisasi dlm jaringan
biji dan kemudian ditranslokasikan ke xylem
dan phloem (organ akar dan pucuk).
• K, Mg, Ca biasanya terikat dlm asam phytic,
dan berkorelasi dgn aktivitas enzim phytase.
• Biji legum : lebih banyak hara mineral yg
tersimpan di kotiledon dimobilisasi saat
perkecambahan.
10
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
Perkecambahan Biji
• Growth
– Berlangsung dan membutuhkan proses metabolisme
– Menentukan dan tergantung viabilitas biji
• Six steps
–
–
–
–
–
–
Water absorption
Enzyme activation – mobilisasi mineral
Breakdown of compounds – mobilisasi mineral
Embryo growth
Anabolism and formation of new cell structures
Emergence of seedling
1. Terjadinya
imbibisi air
merangsang
sintesis GA.
2-3. GA berdifusi ke
lapisan aleuron
dan merangsang
sintesis enzim.
4-5. Enzim
memecah amilum
dan gula yg
kemudian
bersama nutrisi
lainnya kembali
ditransportasikan
ke embrio yg sdg
berkembang.
11
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
Pertumbuhan Vegetatif
• Selama pertumbuhan vegetatif, sering terjadi
kekurangan hara mineral pd akar – krn
keterbatasan/kelebihan kelembaban tanah.
• Remobilisasi hara mineral di daun dewasa
(mature) ke bagian yg sdg aktif tumbuh
merupakan kunci bagi kelangsungan hidup
tanaman.
• Krn itu, terjadinya difisiensi yg sering muncul pd
daun muda/meristem apikal bertanda
kurangnya remobilisasi.
• Penyebab tidak terjadi remobilisasi dpt krn :
– Mobilisasi pd phloem yg kurang efisien
– Sedikit fraksi hara mineral yg dpt
ditransformasi menjadi bentuk yg mobil
(mudah ditranportasikan) pd daun yg telah
dewasa.
12
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
• Perkembangan daun terbagi 3 fase :
– Perbesaran daun : import senyawa organik dan
mineral
– Pendewasaan daun : kapasitas fotosintesis penuh –
sbg source senyawa organik
– Senesen daun : menghasilkan bbrp senyawa dan
mineral yg dpt diretranlokasikan ke bagian lain
tanaman
• Jenis tanaman yg sebagian daunnya gugur. Bahan
tersimpan didegradasi dan hasilnya (N) langsung
ditranslokasikan ke bagian yg memerlukan
• Jenis tanaman yg sekaligus seluruh daun digugurkan.
Nutrisi yg dihasilkan disimpan pd percabangan.
13
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
Selama pertumbuhan
vegetatif asimilat (gula)
dan mineral dikirim ke
organ yg aktif tumbuh,
selama pertumbuhan
generatif, asimilat dan
mineral diarahkan atau
ditranslokasikan atau
didistribusikan utk
mendukung
pertumbuhan organ
generatif tsb.
14
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
Pencucian dan Hilangnya Mineral
Dari Daun
• Kehilangan dpt juga diartikan sbg hilangnya
larutan anorganik dan organik dr bagian atas
tanaman.
• Ada 4 kategori kehilangan tsb :
– Larutan scr aktif disecresikan ke permukaan luar
tanaman (garam-garam melalui gland halophyta, as.
Organik-malic acid-melalui trikoma)
– Ekresi larutan anorganik melalui ujung dan
pinggiran daun - sbg gutasi.
– Kehilangan dari bagian rusak/luka pd daun
– Kehilangan larutan dr apoplasm
• Kehilangan air berkorelasi dgn umur daun.
• Pd padi, maksimum N dan P pd daun termuda
dicapai saat anthesis dan berkurang setelah daun tsb
mencapai dewasa.
• Pd tomat, pd kondisi suplai Cl banyak, Cl tsb
ditranslokasikan ke tepi daun dan bulu daun,
menyebabkan kehilangan selama pertumbuhannya
mencapai 10-70%.
• pH yg rendah (3,0-3,5) dari air hujan atau embun
kabut menyebabkan meningkatnya kehilangan P, Ca,
Mg, Mn, Zn.
15
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
Remobilisasi nitrogen dari daun tua ke daun muda
dari berbagai varietas/jenis tanaman berbeda satu
dengan lainnya
Pertumbuhan Generatif
• Remobilisasi hara mineral penting selama
periode pertumbuhan generatif, yaitu saat
pembentukan biji, buah, dan organ
penyimpanan)
• Saat itu, aktivitas akar dan penyerapan hara
mineral oleh akar berkurang yg disebabkan
berkurangnya suplai karbohidrat (kompetisi sink).
• Jadi, kandungan hara mineral pd organ vegetatif
berkurang selama pertumbuhan generatif.
16
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
17
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
Remobilisasi saat pertumbuhan
generatif tergantung faktor berikut,
• Kebutuhan hara mineral spesifik dr biji, buah
• Status hara pd organ vegetatif
• Rasio antara biomassa vegetatif (ukuran source)
dgn jumlah dan ukuran biji/buah (ukuran sink)
• Kecepatan penyerapan hara mineral selama
pertumbuhan generatif
– Biji sereal : tinggi N, P, rendah K, Mg, Ca
– Buah berdaging (tomat dan kentang) : tinggi K,
rendah N, P
• Buah yg sdg
berkembang adalah
satu contoh suatu sink.
• Sucrose aktif
ditransportasikan ke
luar dr phloem dan
masuk ke sel buah.
• Di akar, sucrose
dikonversikan menjadi
tepung (amilum) yg
mempertahankan
sukrose bergerak
melalui difusi
18
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
• Karena
konsentrasi
gula berkurang
dlm sel sieve
tube, maka
osmosis
menggerakan
air keluar tube
tsb.
Skematis aliran fotosintat bersama air
dan hara selama pertumbuhan generatif
19
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
• Bunga merupakan organ tanaman yg periode
hidupnya paling singkat
• Senesen bagian (hiasan) bunga merupakan
sumber nutrisi bagi ovul (ovari)
• Jika ovari senesen (tidak terus berkembang)
maka senyawa organik dan mineral sebagian
besar hilang.
Selama pengisian biji :
• Penyerapan N menguntungkan organ vegetatif
pd kondisi N tinggi
• Penyerapan N menguntungkan biji pd kondisi
N rendah
• Sehingga kandungan N pd bahan kering lebih
rendah pd kondisi N rendah dibandingkan N
tinggi, sementara itu N pd biji berkurang terus.
20
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
Periode Sebelum Gugur Daun
• Remobilisasi hara mineral (kecuali Ca dan Mg)
dr daun ke bagian kayu merupakan fenomena
bagi tanaman tahunan (perenial) sebelum
menggugurkan daunnya.
• Remobilisasi terjadi pd N, K, P, Zn. Sementara
itu terjadi peningkatan pd Ca, Bo, Fe, Mg
hingga daun gugur.
Remobilisasi Hara Mineral
melalui bbrp tahapan, yaitu :
•
•
•
•
Mobilisasi dlm individu sel-sel daun
Transport jarak dekat dlm symplast ke phloem
Pemuatan phloem (phloem loading)
Transport phloem
21
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
Hubungan
SOURCE (sumber) dan SINK (lubuk)
Terkait Remobilisasi Hara dalam Tanaman
Batasan sumber dan lubuk
• Sumber (source) : bagian tanaman yang
menghasilkan fotosintat.
• Lubuk (sink) : bagian tanaman yang
menggunakan fotosintat
22
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
Source and Sink
• Source: where the
sugar starts its
journey (either
where it is
produced or
stored).
• Sink: where sugar
ends up (either
where it is needed
or will be stored).
Assimilate pd masing-masing sumber yg
berbeda ditranslokasikan melalui dan ke
jaringan yg berbeda, yaitu :
• Assimilate made in leaf is transported to root by
phloem.
• Assimilate stored in tuber is transported to bud
for germination by phloem, too.
• Assimilate stored in the tree root is transported
to bud and young leaf by xylem
23
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
• Pd apel, tomat, gandum adalah contoh tegas
dimana saat pembentukan bunga jumlah P dan
juga K di organ bunga meningkat akibat kiriman
dr daun dewasa yg mulai senesen selain daun
aktif sbg source.
• Sebaliknya pd daun dewasa terjadi pengurangan
nutrisi yg drastis sehingga memacu senesen.
• Kegagalan retransportasi minerl dr organ daun
dewasa ke bunga (buah) menyebabkan
pertumbuhan buah terhambat walaupun ada
cukup suplai dari akar.
Lubuk
daun < 50% maks
yg mendptkan suplai
hara dan air dari akar dan
sumber
Sumber
daun > 50% maks yg
mendptkan hara dan air dr
akar dan juga
melakukan fotosintesis
24
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
Sumber : daun
batang hijau
Lubuk : biji
• 60 - 80% of N in maize kernel from leaf N
remobilisation
• 50 - 90% of N in rice spike from leaf N
remobilisation
Main function of
leaf senescence
is the recycling of
nutrients
( N, S, P and K)
25
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
Sumber : kulit
buah hijau
15% total dan daun
3-5 terdekat dr
buah
Lubuk : buah
Kemampuan fotosintesis kulit biji dan
sbg sumber bagi bijinya
Padi 8 – 23%
Gandum 10 – 49%
26
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
Lubuk, bagian tanm. yg mendptkan suplai hara
maupun fotosintat dr sumber, sedangkan sumber
mendptkannya dr akar maupun fotosintat kiriman
selama proses pertumbuhannya
Batang Getah
Buah
Umbi
Akar
Komponen Hasil sebagian besar sbg lubuk yg
mendptkan suplai hara dr sumber
27
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13/11/2012
PUSTAKA
• Lack, A. and Evan, D. 2005. Plant Biology-Bios Instant
Notes. 2nd Edition. Tailor & Francis Group.
• Marschner, H. 1995.Mineral nutrision of higher plant.
2nd Edition. Academic Press.
• Masclaux-Daubresse, C., M. Reisdorf-Cren, M. Orsel.
2008. Leaf nitrogen remobilisation for plant
development and grain filling. Plant Biology 10: 23–36.
German Botanical Society and The Royal Botanical
Society of the Netherlands
• Taiz, L. And Zeiger, E. 2002. Plant physiology. 3th
Edition. Sinauer Associates, Inc., Publishers.
Bagaimana aliran nikotin ini ???
28
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)