Fisiologicekaman

• Neneng Hasanah• Dilla Yuspita N•

• Elfizar Febrianty

Presented by :

5

PENDAHULUAN

4 RESPON CEKAMAN

3

2

1

DEFINISI CEKAMAN

KLASIFIKASI CEKAMAN

KESIMPULAN

Fisiologi Cekaman

Fisiologi Cekaman

PENDAHULUAN

Pada prinsipnya, setiap tumbuhan memiliki kisaran tertentu terhadap factor lingkungannya.

Hukum Toleransi Shelford,:“Setiap organism mempunyai suatu minimum dan maksimum ekologis, yang merupakan batas bawah dan batas atas dari kisaran toleransi organism itu terhadap kondisi factor lingkungannya” (Dharmawan, 2005)

Fisiologi Cekaman

DEFINISI CEKAMAN

Faktor luar yang tidak menguntungkan yang berpengaruh buruk terhadap lingkungan.

Kondisi lingkungan yang dapat memberi pengaruh buruk pada pertumbuhan, reproduksi dan kelangsungan hidup tumbuhan.

Fallah,

2006

Campbell,

2003

Kerusakan

sekunder

Kerusakan tak

langsung primer

Kerusakan akibat

Cekaman

Kerusakan

langsung primer

Fisiologi C

ekam

an

DEFINISI C

EKAMAN

Fisiologi Cekaman

KLASIFIKASI CEKAMAN

Klasifikasi Cekaman

Biotik Abiotik

Infeksi hama dan penyakit

Kompetisi intra dan antar species

air (kelebihan dan kekurangan)

Suara

kimiawi (garam, gas, dan pestisida)

Angin

radiasi (ultraviolet, infra merah, dan radiasi mengionisasi)

suhu (tinggi dan rendah)

Hidayat (2002)

1. Respon Terhadap Cekaman Suhu

Fisiologi Cekaman

KLASIFIKASI CEKAMAN

Panas berlebihan dapat mengganggu dan akhirnya membunuh suatu tumbuhan dengan cara mendenaturasi enzim-enzimnya dan

merusak metabolismenya dalam berbagai cara

SUHU PANAS

1. TRANSPIRASI

2. PENUTUPAN STOMATA

3. SINTESIS PROTEIN KEJUT PANAS/ “heat

shock/stress respone protein” (HSP/SRP)

DAMPAK

RESPON

membantu menstabilkan dan memperbaiki bagian protein yang denaturasi.

Melocactus curvispinus yang hidup di gurun pasir atau lingkungan yang kekurangan air (daerah panas) ,mempunyai struktur adaptasi khusus

1. Respon Terhadap Cekaman Suhu

LANJUTAN,,,

perubahan ketidakstabilan membrane sel karena hilangnya cairan dan pembentukan kristal yang dapat merusak sel

SUHU DINGIN

1. Perubahan komposisi lipid membran, contoh :

meningkatkan proporsi Asam lemak tak jenuh untuk

menghambat pembekuan

2. Perubahan komposisi zat terlarut sel-sel hidup

memungkinkan sitosol mendingin di bawah 0°C

tanpa pembentukan es

DAMPAK

RESPON

1. Respon Terhadap Cekaman Suhu

LANJUTAN,,,

SUHU DINGIN

• Perubahan Suhu berpengaruh pada komposisi asam lemak.

• Asam lemak sebagai struktur utama membran menjaga fluiditas membran yang tinggi

pada suhu rendah.

• Pada tumbuhan yang hidup di suhu rendaH, Kadar asam lemak jenuh lebih tinggi

• Lipida yang penting dalam membran antara lain : Fosfolipid, glukolipid, Sulfolipid, sterol

• Komposisi asam lemak yang berbeda beda merupakan suatu bentuk adaptasi

tumbuhan terhadap suhu lingkungannya.

Fisiologi Cekaman

Asam lemak Panjang rantai Titik cair Spesies tanaman

Kacangkacangan

Barley Gula beat

% total asam lemak

Asam palmitat C16 +62,8 25 22 18

Asam slearat C18 +70,1 4 3 1

Asam oleat C18:1 +13,0 3 3 4

Asam linoleat C18:2 -5,5 27 38 47

Asam linolenat C18:3 -11,1 31 17 8

Tabel : Komposisi asam lemak dalam akar berbagai tanaman yang ditumbuhkan pada suhu 25oC (Marschner,1986) , berpengaruh terhadap titik cair.

Terbentuknya anthocyanin yang mengubah warna daun saat suhu menjadi dingin. Produksi klorofil terhenti sebagai upaya persiapan menghadapi musim dingin

LANJUTAN,,,

2. Respon Terhadap Cekaman Air

Fisiologi Cekaman

KLASIFIKASI CEKAMAN

KELEBIHAN AIR

Menghambat respirasi, permeabilitas akar, penyerapan air dan hara, penyematan N, menghambat pasokan O2 bagi akar dan

mikroorganisme , dan menghambat laju difusi. DAMPAK

RESPON

Secara fisiologis : melakukan pergantian (metabolic switch) dari respirasi aerobik menjadi fermentasi anaerobik. mengurangi konduktansi stomata dan fotosintesis.

Secara Struktural : pembentukan aerenkim, pemanjangan internodus dan petiole, pembentukan akar adventitif dan perubahan porositas akar.

2. Respon Terhadap Cekaman Air

LANJUTAN,,,

Aerenkim (kanan), dan akar adventif (kiri) merupakan struktur yang dibentuk ketika menghadapai cekaman minim oksigen

Berikut ini merupakan gambar skematik respon tumbuhan terhadap banjir/terendam air

2. Respon Terhadap Cekaman Air

LANJUTAN,,,

mengganggu aktifitas fisiologis maupun morfologis, sehingga mengakibatkan terhentinya pertumbuhan. Defisiensi air yang terus menerus akan menyebabkan perubahan irreversibel (tidak dapat

balik) dan pada gilirannya tanaman akan mati (Haryati, 2008).

KEKURANGAN AIR

Staff Lab Ilmu Tanaman (2008) mengemukakan bahwa cekaman kekeringan dapat

dibagi ke dalam tiga kelompok yaitu:

Cekaman ringan :jika potensial air daun menurun 0.1 Mpa

Cekaman sedang: jika potensial air daun menurun 1.2 s/d 1.5 Mpa

Cekaman berat: jika potensial air daun menurun >1.5 Mpa

tanaman kehilangan lebih dari separoh air jaringannya dapat dikatakan bahwa tanaman mengalami kekeringan

DAMPAK

LANJUTAN,,,

Bergantung responnya terhadap kekeringan, tanaman

dapat diklasifikasikan menjadi :

Tanaman yang menghindari kekeringan (drought avoiders)

Tanaman yang menghindari kekeringan membatasi aktivitasnya pada periode air tersedia antara lain dengan meningkatkan jumlah akar dan modifikasi struktur dan posisi daun.

tanaman yang mentoleransi kekeringan (drought tolerators).

Tanaman yang mentoleransi kekeringan mencakup penundaan dehidrasi atau mentoleransi dehidrasi. Penundaan dehidrasi meliputi peningkatan

sensitivitas stomata dan perbedaan jalur fotosintesis, sedangkan toleransi dehidrasi mencakup penyesuaian osmotik.

Text

Text

Text Text

Text

Text Text

Text

Text

LANJUTAN,,,

Respon Tanaman terhadap stres air/kekeringan

Perubahan Morfologi Tanaman

2. Respon Terhadap Cekaman Air

LANJUTAN,,,

KEKURANGAN AIR

RESPON

Enzim Hidrolase dan Dehidrogenase meningkat

Enzim Nitro reduktase menurun

Akumulasi Asam Absisik (ABA ) HormonAkumulasi ABA menginduksi menutupnya stomata dan penghambatan transpirasi.Kadar ABA pada tanaman yang toleran lebih tinggi dibandingkan dengan tanaman yang peka,

Produksi etilin pada tanaman kapas

Mengurangi jumlah stomata dan menutupnya stomata

Gambar 1. Mekanisme Respon Tanaman terhadap Cekaman Kekeringan ((+) selanjutnya konsentrasi meningkat; (-) selanjutnya konsentrasi menurun pada cekaman berat; ---- diduga ABA berperan dalam transduksi gen; …. Diduga merupakan bagian sekuen gen lain yang berperan dalam mekanisme toleransi terhadap cekaman kekeringan; d-OAT-ornithine-d- aminotransferase; P5C-pyroline-5-carboxylate; ORN-primer ornithne; ABA-absisic acid) (Wijana, 2001)

LANJUTAN,,,

2. Respon Terhadap Cekaman Air

Cekaman kekeringan berpengaruh terhadap bobot biji

Fisiologi Cekaman

KLASIFIKASI CEKAMAN

3. Respon Terhadap Cekaman Salinitas

Stres garam terjadi dengan terdapatnya salinitas atau konsentrasi garam-garam terlarut yang berlebihan dalam tanaman (NaCl, NaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2 )

Konsentrasi garam

Potensial air0.05 -0.1 Mpa

1. Penurunan potensial air tanah menyebabkan tanah kekurangan air

2. Racun bagi tumbuhan3. Menghambat pembesaran dan pembelahan sel, produksi

protein serta penambahan biomass tanaman4. kehilangan integritas membran, kerusakan lamella, kekacauan

organel sel, dan akumulasi Kalsium Oksalat dalam sitoplasma, vakuola, dinding sel dan ruang antar sel

5. akumulasi reactive oxygen species (ROS)

DAMPAK

LANJUTAN,,,

3. Respon Terhadap Cekaman Salinitas

Tingkat Salinitas Konduktivitas (mmhos) Pengaruh Terhadap Tanaman

Non Salin 0 – 2 Dapat diabaikan

Rendah 2 – 4 Tanaman yang peka terganggu

Sedang 4 – 8 Kebanyakan tanaman terganggu

Tinggi 8 – 16 Tanaman yang toleran belum terganggu

Sangat Tinggi > 16 Hanya beberapa jenis tanaman toleran yangdapat tumbuh

1. Menghasilkan zat terlarut kompatibel, yaitu senyawa organic

yang menjaga potensial air larutan tanah, tanpa menerima

garam dalam jumlah yang dapat menjadi racun

2. Pada Tanaman Halofit : memompa garam keluar dari tubuh

melewati epidermis daun (Campbell, 2003).

3. Laju respirasi meningkat dan pengurasan cadangan karbohidrat

RESPON

Tabel 1. Pengaruh Tingkat Salinitas terhadap Tanaman

Tabel 1. Pengaruh Tingkat Salinitas terhadap Tanaman

Pengaruh salinitas terhadap tanaman padi

Fisiologi Cekaman

KLASIFIKASI CEKAMAN

Pengaruih salinitas tanah terhadap tanaman shorgum

4. Respon Terhadap Cekaman Cahaya

Fisiologi Cekaman

KLASIFIKASI CEKAMAN

Tanaman ToleranTanaman Intoleran

Tanaman yang tahan ( mampu tumbuh ) dalam kondisi cahaya yang terbatas atau sering disebut tanaman toleran Daun lebar dan tipis tanaman yang tidak mampu tumbuh dalam kondisi cahaya terbatas atau tanaman intoleran Daun kecil dan tebal

Cahaya merupakan salah satu kunci penentu dalam proses metabolisme

dan fotosintesis tanaman. Cahaya dibutuhkan oleh tanaman mulai dari proses perkecambahan biji

sampai tanaman dewasa.

4. Respon Terhadap Cekaman Cahaya

LANJUTAN,,,

Berikut ini adalah perbedaan Tanaman Toleran ( Shade leaf) Vs

Intoleran ( Sun Leaf) menurut Silvika (2009).

1. Tumbuhan cocok ternaung menunjukkan laju fotosintesis yang

sangat rendah pada intensitas cahaya tinggi dibanding tumbuhan

cocok terbuka.

2. Laju fotosintesis tumbuhan cocok ternaung mencapai titik jenuh

pada intensitas cahaya yang lebih rendah dibanding tumbuhan cocok

terbuka.

3. Laju fotosintesis tumbuhan cocok ternaung lebih tinggi dibanding

tumbuhan cocok terbuka pada intensitas cahaya yang sangat rendah.

4. Titik kompensasi cahaya untuk tumbuhan cocok ternaung lebih

rendah dibanding tumbuhan cocok terbuka.

5. Respon Terhadap Kekurangan Oksigen

Fisiologi Cekaman

KLASIFIKASI CEKAMAN

Tumbuhan yang disiram terlalu banyak air bisa mengalami kekurangan oksigen karena tanah kehabisan ruangan udara yang menyediakan oksigen sehingga respirasi seluler akar terhambat

(Campbell, 2003)

DAMPAK

akar pohon bakau yang terendam air, yang hidup

di rawa pesisir pantai, adalah sinambungan

dengan akar udara yang menyediakan akses ke

oksigen (Campbell, 2003).

RESPON

6. Respon Terhadap Cekaman Herbivora

Fisiologi Cekaman

KLASIFIKASI CEKAMAN

Pertahanan fisik, seperti duri, maupun pertahanan kimia,

seperti produksi senyawa yang tidak enak atau bersifat toksik.

contoh asam amino yang disebut kanavanin sumbernya,

jackbean (Cannavalia ensiformis).

Kanavanin mirip arginin. Jika suatu serangga memakan

tumbuhan yang mengandung kanavanin, molekul itu

bergabung dengan protein serangga di tempat yang biasanya

ditempati oleh arginin, yang dapat menyebabkan matinya

serangga tersebut (Campbell,

RESPON

6. Respon Terhadap Cekaman Herbivora

Fisiologi Cekaman

KLASIFIKASI CEKAMAN

Cannavalia ensiformis Dionaea Muscipula

Plant damage resulting from water stress

Fisiologi Cekaman

Gejala: nekrosis coklat kemerahan mulai pada margin daun dan meluas ke seluruh daun dalam penanaman baru.Diagnosis: Akut air s

Fisiologi Cekaman

Gejala: Browning dan defoliasi pohon tulip. Diagnosis: Tanah manzanita penutup dan pohon tulip berada di zona irigasi yang sama. Kedua tanaman memiliki perbedaan kebutuhan air. (Pohon tulip membutuhkan cukup banyak air, sedangkan manzanita berkembang pada sangat sedikit.)

Gejala: pohon Ash menjadi defoliated (kehilangan daun) dan mati kembali.Diagnosis: Pohon ini ditekankan oleh defisit air kronis.

Fisiologi Cekaman

Gejala: semak klorosis dan menurun.Diagnosis: Tanaman menderita defisit aerasi, akibat drainase tanah miskin atau irigasi berlebih.

Symptoms: Plant species are declining or have died and been removed.Diagnosis: The presence of wet soil and standing water suggests that some of the plants are suffering from aeration deficit.

Gambar 3. Gejala nekrosis akibat cekaman PEG.(a) gejala ringan, (b) gejala berat, dan(c) pertumbuhan akar tanaman sensitive PEG (kiri) dan toleran PEG (kanan). Hemon (2009).

Simulasi cekaman air dengan PEG

Do you haveany questions?

TERIMA KASIH