BLUE LIGHT RESPONSES

MAKALAHUntuk memenuhi tugas matakuliahFisiologi Tumbuhanyang dibina oleh Ibu Dr. Hj. Dahlia, M.S.

Disusun oleh :Kelompok 14Offering A-A/A-D

1. Nanik Yuliyanti(130341603367)2. Rosita Buana Putri(130341614825)

UNIVERSITAS NEGERI MALANGFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMJURUSAN BIOLOGIPROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGINovember 2014KATA PENGANTARPuji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah ini dengan baik walaupun masih banyak kekurangan di dalamnya. Makalah ini diberi judul Blue Light Responses disusun untuk melengkapi tugas mata kuliah Fisiolagi Tumbuhan, penulis berharap semoga makalah ini bermanfaat bagi pembaca.Penyusunan makalah ini tidak lepas dari bantuan yang diberikan oleh beberapa pihak, maka dalam kesempatan ini penulis mengucapkan rasa terimakasih kepada :1. Ibu Dahlia selaku dosen pengampu mata kuliah Fisiologi Tumbuhan1. Teman-teman yang telah membantu selama penyusunan dari awal hingga selesainya makalah ini.

Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih banyak kekurangan dan jauh dari sempurna, sehingga kritik dan saran diharapkan dari pembaca. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca, khususnya penulis.

Malang, Nopember 2014

Penulis

iDAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ...................................................................................... iDAFTAR ISI ..................................................................................................... iiBAB I PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang .................................................................................. 11.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 11.3 Tujuan Penulisan ............................................................................... 2BAB II PEMBAHASAN .................................................................................................3BAB IIIPENUTUPKesimpulan............................................................................................ 15DAFTAR PUSTAKA...................................................................................... 16

ii1BAB IPENDAHULUANA. Latar BelakangTumbuhan merupakan organisme yang sangat dekat dengan kehidupan manusia. Tumbuhan menyediakan berbagai macam jenis makanan, menyediakan oksigen yang sangat kita butuhkan, dan juga membuat bumi tampak begitu indah dan sejuk. Seperti layaknya makhluk hidup yang lainnya, tumbuhan juga mengalami proses pertumbuhan untuk menjadi besar sampai akhirnya mati. Ada tumbuhan yang baru mulai berkecambah dan ada tumbuhan yang tingginya sudah melebihi tinggi badan, dan bahkan lebih dari itu. Selama ini kita tidak pernah memperhatikan pertumbuhan tumbuhan-tumbuhan yang ada disekitar kita tersebut. Tumbuhan-tumbuhan tersebut mengalami pertumbuhan dan perkembangan. Tumbuh dan berkembang merupakan salah satu ciri makhluk hidup. Pertumbuhan dan perkembangan berjalan seiring. Cahaya matahari adalah sumber energi utama bagi kehidupan seluruh makhluk hidup didunia. Bagi tumbuhan khususnya yang berklorofil, cahaya matahari sangat menentukan proses fotosintesis. Fotosintesis adalah proses dasar pada tumbuhan untuk menghasilkan makanan. Makanan yang dihasilkan akan menentukan ketersediaan energi untuk pertumbuhan dan perkembangan tumbuhanDalam tumbuhan yang sehat, pertumbuhan diatur. Bagian-bagian yang berlainan menunjukkan pertumbuhan pada waktu yang berbeda dalam siklus hidup dan dengan laju yang berlainan, akar dan batang dapat bercabang atau tidak, dan struktur yang terbentuk pada ujung batang dapat diarahkan menjadi daun atau bunga. Perubahan yang kualitatif ini yang lebih banyak mengubah bentuk (morfologi), anatomi dan fungsi tubuh disebut diferensiasi. Gabungan ini semua disebut perkembangan atau morfogenesis.

B. Rumusan MasalahRumusan masalah dalam makalah ini adalah sebagai berikut.1. Apakah yang dimaksud dengan Blue Light Responses?2. Bagaimana hubungan antara blue light responses dengan pergerakan stomata dan morfogenesis?

C. TujuanTujuan dalam makalah ini adalah sebagai berikut.1. Mempelajari lebih lanjut mengenai Blue Light Responses.2. Mengetahui hubungan antara blue light responses dengan pergerakan stomata dan morfogenesis.

BAB IIPEMBAHASANA. Blue Light ResponsesTanaman menggunakan cahaya sebagai sumber energi dan sebagai sinyal bahwa untul memberikan informasi tentang lingkungannya. Sebagian besar efek cahaya biru (Blue Light Responses) digunakan untuk merasakan kuantitas cahaya dan arah. Sinyal cahaya biru ini ditransduksi menjadi listrik, metabolisme, dan proses genetik yang memungkinkan tanaman untuk melakukan pertumbuhan, perkembangan, dan fungsi dalam rangka untuk menyesuaikan diri terhadap perubahan kondisi lingkungan. Efek cahaya biru meliputi fototropisme, gerakan stomata, penghambatan pemanjangan batang, aktivasi gen, pigmen biosintesis, pelacakan matahari dengan daun, dan gerakan kloroplas dalam sel. Efek cahaya biru dapat dibedakan dari efek cahaya lain yang memiliki kepekaan untuk biru muda dengan karakteristik adanya "three finger action" spektrum pada daerah panjang gelombang 400 sampai 500 nm.Fisiologi efek cahaya biru bervariasi secara luas. Dalam fototropisme, batang tumbuh ke arah cahaya unilateral. Sumber pertumbuhan asimetris di sisi teduh mereka. Dalam penghambatan pemanjangan batang, persepsi cahaya biru mendepolarisasi potensial membran sel-sel yang mengalami elongasi, dan tingkat perpanjangan cepat menurun. Dalam mengaktivasi gen elevasi, cahaya biru merangsang transkripsi dan translasi, menyebabkan akumulasi produk gen yang diperlukan untuk respon morfogenetik terhadap cahaya.Hal-hal yang sering dikaitkan dengan Blue Light Responses adalah :1. Fototropisme, pertumbuhan asimetris dan lentur yang dimediasi oleh PHOT1. Terjadi spektrum three finger action, dimana sumbu Y adalah tingkat pembelokkan.2. Penghambatan pemanjangan batang, hal ini dikendalikan oleh fitokrom. Dapat dibedakan dengan :a. Mutan b. Pengukuran di bawah latar belakang lampu kuning yang kuat untuk memperbaiki Pr dan Pfr, proses ini dimediasi oleh kriptokrom sebagai reseptor cahaya biru.Respon cahaya biru adalah cepat, biasanya diukur dalam waktu 15-30 detik. Tanaman juga menggunakan cahaya biru untuk mengontrol pembukaan stomata dan memfasilitasi pertukaran gas serta untuk pindah kloroplas dalam sel.

Gambar 1. Grafik cahaya biru yang mendepolarrisasi membranSumber : http://plantphys.info/plant_physiology/bluelight.shtmlB. Hubungan Antara Blue Light Responses dengan Pergerakan Stomata dan Morfogenesis1. Hubungan Antara Blue Light Response dengan Pergerakan StomataMekanisme TurgorGoldsworthy dan Fitter (1992), menyatakan bahwa perubahan dalam ukuran pori-pori stomata disebabkan oleh perubahan dalam kesimbangan turgor antar sel-sel penutup dan sel-sel tetangga atau sel-selepidermis yang berdekatan. Suatu kenaikan turgor dalam sel penutup,atau suatu penurunan turgor dalam sel tetangga menghasilkan pembukaan stomata melaluigerakan-gerakan menjauhi dinding-dinding antiklinal sel penutup (Fitter,1992). Stomata akan membuka jika tekanan turgor kedua sel penjaga meningkat. Peningkatan tekanan turgor sel penjaga disebabkan oleh masuknya air ke dalam sel penjaga. Proses masuknya air tersebut berasal dari tekanan tinggi ke daerah bertekanan rendah. Tinggi rendahnya potensial air ini bergantung pada jumlah bahan yang terlarut (solute) di dalamcairan sel. Semakin banyak jumlah bahan yang terlarut maka potensial osmotik sel akansemakin rendah. Semakin rendah potensial osmotik sel maka semakin rendah pula turgiditas sel. Jika sel bersifat flacid (kendor), stomata akan menutup (Lakitan, 2004). Heddy, (1990) stomata akan membuka jika tekanan turgor kedua sel penjaga meningkat. Peningkatan tekanan turgor oleh sel penjaga disebabkan oleh masuknya air kedalam selpenjagatersebut.Pergerakanairantarselakanselaludariselyangmempunyai potensiair lebih tinggi ke sel dengan potensi lebih rendah. Tinggi rendahnya potensi air sel tergantungpadajumlahbahanyangterlarutdaricairantesebut,semakinbanyakbahanyangterlarut maka potensi yang terjadi pada sel semakin rendah .Kerapatan uap air diudara tergantung dengan resistensistomata dan kelembaban nisbih dan juga suku udara tersebut, untukperhitunganlajutranspirasi.Kelembabannisbihdi dalamronggasubstomatadianggap 100%.Jika kerapatanuap airdidalam ronggasubstomata sepenuhnyatergantung padasuhu ( Tjitrosoepomo, 1998). Daya hantar secara langsung dipengaruhi oleh besarnya bukaan stomata. Semakin besarbukaan stomatamaka dayahantarnya akansemakin tinggi.Padabeberapatulisandigunakanbeberapistilahresistensistomata.Dalamhubunganinidaya hantarstomataberbanding dengan resistensi stomata ( Campbell, 2002 ).

Gambar 2. Pengaruh cahaya biru pada protoplasmaSumber : http://plantphys.info/plant_physiology/bluelight.shtmlMekanisme Pembukaan StomataStomata pada umumnya membuka pada saat matahari terbit dan menutup pada saat hari gelap, sehingga masuknya CO2 yang diperlukan untuk fotosintesis pada siang hari.Umumnyapadaprosespembukaanstomatamemerlukanwaktuselamasatujam. Stomatajugapeka terhadap kelembaban atmosfer. Stomata akan menutup jika selisih kandungan uap air diudara dan dalam ruang antar sel melebihi kritis (Purwanti, 2008). Pergerakan pori stomata disebabkan oleh perubahan volume sel penjaga yang diatur oleh keluar masuknya ion K+ dan ion-ion lain dari dan ke sel penjaga selama proses pembukaan dan penutupan stomata. Selain itu cahaya, konsentrasi CO2, kelembaban, dan hormon tumbuhan merupakan beberapa faktor yang mempengaruhi membuka dan menutupnya stomata. Cahaya menyebabkan membukanya stomata sedangkan keadaan gelap dapatmeningkatkan konsentrasi CO2 dan turunnya kelembaban yang berakibat pada tertutupnya stomata. Diantara sekian banyak hormon tumbuhan, ABA (asam absisat) dan auksin merupakan hormon tumbuhan yang berpengaruh pada pergerakan stomata. ABA (asam absisat) menyebabkan menutupnya stomata, sedangkan auksin menyebabkan terbukanya stomata (Pharmawati, 2008).

Faktor-faktor lain yang menyebabkan membuka dan menutupnya stomata adalaha sebagaiberikut :1. Karbondioksida (CO)Pembentukan stomata berkurang jika kadar CO2 di ruang antar sel bertambah. Jika hasilfotosintesis bersih berkurang kadar CO2 di ruang antar sel meningkat dan tahanan stomataakan meningkat. Sebaiknya kalau fotosintesis bersih meningkat, ruang antar sel akanmenyebabkan terbukanya ruang antar sel akan menyebabkan terbukanya stomata.2. Cahaya Pengurangan Cahaya menyebabkan pembukaan celah stomata berkurang pada kebanyakan tumbuhan. Hal ini tidak tergatung pada tanggapan stomata terhadap kenaikan CO2di ruang antar sel akibat penurunan laju fotosinetesis.

Gambar 3. Grafik pembukaan stomata oleh cahaya biruSumber : http://plantphys.info/plant_physiology/bluelight.shtml3. SuhuJika faktor lain dalam keadaan konstan, biasanya stomata akan membuka lebih besar jikasuhu naik.4. Potensial Air DaunPembukaan celah stomata biasanya berkurang jika potensial air daun menurun.Perubahanpembukaanairbiasanyadianggapdisebabkanolehkenaikankadarabsisatyangdihasilkandalam mesofil dengan lajuyang tinggi atau oleh keduanya pada potensial daun berkurang.5. KelembabanBeberapa jenis tumbuhan menunjukkan tanggapan stomata secara langsung terhadapkelembaban, sehingga kenaikan kelembaban relatif menyebabkan celah stomata mengecil.6. AnginPada kebanyakan tanaman menaikkan kecepatan angin yang besar dapat menyebabkanstomata menutup.7. Laju FotosintesisPeranan laju fotositesis akan mengurangi pembukaan stomata dan dengan demikian menahanair serta meningkat potensial airmelalui pengurangan respirasi. (Purwanti, 2007).

Gambar : (A) Stomata terbuka di siang hari (B) Stomata tertutup di malam hariSumber : http://plantphys.info/plant_physiology/bluelight.shtml

Peran Ca2+ Dalam Mekanisme Pembukaan StomataHormon tumbuhan berperan sebagai pengatur kesetimbangan air melalui pengaruhnyaterhadap gerakan stomata. Gerakan stomata salah satunya dipengaruhi oleh perubahan konsentrasi Ca2+ internal. Konsentrasi Ca2+ meningkat mendahului respon stomata terhadaphormon. Hal ini disebabkan karena dikeluarkannya Ca2+ dari tempat penyimpanan seluler(Pharmawati, 2008).Rhuteniumred dan procaine merupakan zat yang menghambat pengeluaran Ca2+ daripenyimpanan intraseluler. Padasel tumbuhan, vakuola mengandung Ca2+ dengan konsentrasiyang tinggi, sehingga saat saluran ion pada tonoplas terbuka, Ca2+ akan mengalir kesitoplasma sehingga meningkatkan konsentrasi Ca2+ intraseluler. Rhutenium red akan mengurangi pengeluaran Ca2+ dengan cara menghambat cADP-ribosa yang merupakanperantarapadapengeluaranCa2+ dari vakuola tumbuhan. Sedangkan procaine bekerjamenghambat saluran yang melepaskan Ca2+ dari retikulum sarkoplasma dengan caramemperpanjang waktu menutupnya saluran ion. Dengan tertutupnya saluran ion maka Ca2+ tidak dapat dikeluarkan dari retikulum sarkoplasma ke sitoplasma sehingga konsentrasi Ca2+ intraselluler menjadi rendah. Hal ini menghambat pembukaan stomata oleh auksin(Pharmawati, 2008). Dengan demikian dapat dikatakan bahwa faktor yang dapat menyebabkan membukanya stomata tidak hanya hormon auksin atau faktor-faktor lain yang telah dijelaskan sebelumnya.Akan tetapi, keberadaan kalsium (Ca2+) juga dapat mempengaruhi terbukanya stomata yang diinduksi oleh auksin.

Sharkey dan Raschce (1981) mengukur panjang gelombang cahaya yang paling efektif untuk membuka stomata. Sinar biru (panjang gelombang antar 430 dan 460 nm) hampir 10 kali lebih efektif daripada sinar merah (panjang gelombang antara 630 dan 680 nm) dalam menghasilkan pembukaan stomata. Responsnya kecil saja terhadap sinar hijau. Panjang gelombang yang efektif pada bagian spektrum merah efektif juga dalam fotosintesis, dan penghambat fotosintesis menghilangkan respons terhadap sinar merah. Jadi, respons terhadap sinar merah tampaknya terjadi karena sinar itulah yang diserap oleh klorofil, tapi pengaruh sinar biru tidak bergantung pada fotosintesis. Menurut Edwardo Zeiger dan Peter Hepler (1977), bahwa sinar biru menyebabkan protoplas sel penjaga, yang diisolasi, menyerap ion K+ dan menggembung, bila ini terjadi pada sel utuh, maka stomata akan membuka. 2. Hubungan Antara Blue Light Response dengan MorfogenesisCahaya merupakan salah satu faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman (Fitter dan Hay, 1992). Adapun pengaruh cahaya bagi tanaman yaitu:FotomorfogenesisSel mengalami perubahan dengan cara yang berbeda-beda untuk menghasilkan tumbuhan dewasa yang tersusun dari berbagai jenis sel. Proses spesialisasi sel ini disebut diferensiasi. Diferensiasi sel menjadi jaringan, organ dan organisme disebut dengan perkembangan. Nama lain proses tersebut adalah morfogenesis. Melalui proses perkembangan (morfogenesis) tumbuhan mengubah bentuk dirinya dari sebuah telur yang dibuahi menjadi sebatang pohon yang kokoh (Wilkins, 1992).Morfogenesis yaitu perkembangan bentuk yang ditentukan secara genetik dan mengalami modifikasi karena faktor lingkungan. Faktor-faktor yang mempengaruhi perkembangan akan menentukan morfologi akhir tanaman (Sallisbury dan Ross, 1995).Cahaya adalah faktor lingkungan yang mengendalikan pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Perkembangan struktur tanaman akibat cahaya yang tidak berhubungan dengan fotosintesis dinamakan fotomorfogenesis (Salisbury dan Ross, 1995).Pada dasarnya tanaman merespon panjang gelombang cahaya biru, merah dan merah jauh. Setiap panjang gelombang diterima oleh tanaman dengan sistem fotosensor yang berbeda tergantung pada panjang gelombangnya. Terdapat empat macam penerima cahaya dalam mempengaruhi fotomorfogenesis pada pertumbuhan, yaitu:1. FitokromFitokrom adalah khromoprotein yang mengandung khromofor dan apoprotein. Khromofor dan proteinnya mengalami perpindahan formasi dalam bentuk Pr dan Pfr (Hopkins, 1995). Diketahui fitokrom paling kuat menyerap cahaya merah dan merah jauh (Slisbury dan Ross, 1995).Fitokrom merupakan senyawa yang paling banyak dikenal dan merupakan penerima cahaya terpenting pada tumbuhan. Fitokrom dan penerima cahaya lainnya mengatur berbagai proses morfogenesis yang bermula dari perkecambahan biji dan perkembangan kecambah, serta mencapai puncaknya pada pembentukan bunga dan biji baru (Wilkins, 1992).2. KriptokromKelompok sejumlah pigmen yang serupa dan belum begitu dikenal menyerap cahaya biru dan panjang gelombang ultraviolet-gelombang panjang (daerah UV-A sekitar 320-400 nm) (Salisbury dan Ross, 1995). 3. Penerima cahaya UV-BSatu atau beberapa senyawa tak dikenal (secara teknis dan bukan pigmen) yang menyerap radiasi ultraviolet antara 280 dan 320 nm (Salisbury dan Ross, 1995).4. Protoklorofilida aPigmen yang menyerap cahaya merah dan biru, bisa tereduksi menjadi klorofil a (Salisbury dan Ross, 1995).Fenomena fotomorfogenesis merupakan High Intensity Respon (HIR) yang tergantung pada jumlah radiasi total dan panjang gelombang yang diterima tanaman. Sistem HIR berperan dalam morfogenesis dengan menyerap cahaya biru melalui fitokrom yang menyebabkan fototransformasi keefektifan bentuk Pfr. Contoh HIR sebagai fenomena fotomorfogenesis seperti hambatan pemanjangan hipokotil selada dan perkembangan daun (Fitter dan Hay, 1992).

BAB IIIPENUTUPKesimpulanBlue light responses berpengaruh pada proses-proses tertentu yang berlangsung pada tumbuhan, diantaranya adalah fotomorfogenesis, pembukaan stomata, elongasi batang, pergerakan protoplasma, dan aktivasi gen.

DAFTAR PUSTAKACampbell, dkk. 2002. Biologi Edisi Kelima Jilid. Jakarta : Erlangga.Fitter A.H. dan Hay R.K.M. 1992. Fisiologi Lingkungan Tanaman. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.Hopkins, W. G. 1995. Introduction to Plant Physiology. New York, Toronto, Singapore: John Wiley & Sons, Inc. Salisbury, F.B dan Ross, C.W. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid Tiga. Bandung: Penerbit ITB.Wilkins, M.B., 1992. Fisiologi Tanaman. Penerjemah Sutedjo M.M dan Kartasapoetra A.G. Jakarta: Penerbit Bumi Aksara.Koning, Ross E. 1994. Blue Light Responses. (Online). http://plantphys.info/plant_physiology/bluelight.shtml, diakses pada 15 November 2014.