ZAT PENGATUR TUMBUHDALAM

PENGATURANKESEIMBANGAN AIR TANAMAN

Bambang B. SantosoFakultas Pertanian UNRAM

2016/2017

• Keseimbangan air menggambarkan kondisi airyg keluar dr tubuh tanaman (transpirasi) samadgn jumlah air yg masuk (absorpsi akar)

• Jika kondisi tdk seimbang antara yg keluar danmasuk, maka akan mengganggu kesimbangansehingga terganggu pula metabolismetanaman.

• Ketidakseimbangan air tsb menyebabkantanaman mengalami cekaman (stress)

PENDAHULUAN

• Keseimbangan air menggambarkan kondisi airyg keluar dr tubuh tanaman (transpirasi) samadgn jumlah air yg masuk (absorpsi akar)

• Jika kondisi tdk seimbang antara yg keluar danmasuk, maka akan mengganggu kesimbangansehingga terganggu pula metabolismetanaman.

• Ketidakseimbangan air tsb menyebabkantanaman mengalami cekaman (stress)

• Keberdaan air yg terlalu banyak (menimbulkangenangan) sering menimbulkan cekaman/stresaerasi

• Jumlahnya terlalu sedikit, sering menimbulkancekaman kekeringan

• Diperlukan usaha pengaturan lengas tanahsupaya optimum, melalui pembuatan salurandrainase (mencegah terjadinya genangan)maupun saluran irigasi (mencegah cekamankekeringan)

PENDAHULUAN

• Keberdaan air yg terlalu banyak (menimbulkangenangan) sering menimbulkan cekaman/stresaerasi

• Jumlahnya terlalu sedikit, sering menimbulkancekaman kekeringan

• Diperlukan usaha pengaturan lengas tanahsupaya optimum, melalui pembuatan salurandrainase (mencegah terjadinya genangan)maupun saluran irigasi (mencegah cekamankekeringan)

• Pertumbuhan dan hasil tanaman tidak hanyadipengaruhi oleh cekaman kekeringan,merupakan hasil integrasi dari semuapengaruh cekaman pd proses fotosintesis,respirasi, metabolisme pertumbuhan, danreproduksi

• Proses fisiologis utk mengetahui dampakkekeringan yg dapat diukur: tekanan turgor,bukaan stomata, laju metabolisme, kerusakanenzim, dan kerapatan akar

• Pertumbuhan dan hasil tanaman tidak hanyadipengaruhi oleh cekaman kekeringan,merupakan hasil integrasi dari semuapengaruh cekaman pd proses fotosintesis,respirasi, metabolisme pertumbuhan, danreproduksi

• Proses fisiologis utk mengetahui dampakkekeringan yg dapat diukur: tekanan turgor,bukaan stomata, laju metabolisme, kerusakanenzim, dan kerapatan akar

• Faktor yg mempengaruhi penurunanpertumbuhan secara langsung bukan potensialair, tetapi potensial osmotik atau tekananturgor.

• Tekanan turgor sel tanaman akanmempengaruhi aktivitas fisiologis antara lainpengembangan daun, bukaan stomata,fotosintesis, dan pertumbuhan akar

• Faktor yg mempengaruhi penurunanpertumbuhan secara langsung bukan potensialair, tetapi potensial osmotik atau tekananturgor.

• Tekanan turgor sel tanaman akanmempengaruhi aktivitas fisiologis antara lainpengembangan daun, bukaan stomata,fotosintesis, dan pertumbuhan akar

Mekanisme Ketahanan terhadapCekaman

• Menghindari (Avoidance)– Menghindar kontak dengan kondisi cekaman

• Toleransi (Tolerance)– Menjadikan (membiarkan) tanaman bertahan

dalam cekaman

• Adaptasi (Acclimation)– Merubah fisiologis sebagai respon dari adanya

cekaman

• Menghindari (Avoidance)– Menghindar kontak dengan kondisi cekaman

• Toleransi (Tolerance)– Menjadikan (membiarkan) tanaman bertahan

dalam cekaman

• Adaptasi (Acclimation)– Merubah fisiologis sebagai respon dari adanya

cekaman

PENDAHULUAN

• Menghindari kekurangan/kelebihan melaluipengendalian keseimbangan air merupakancara tanaman mempertahankan diri utktumbuh dan berkembang

• Pengendalian tsb tanggung jawab zatpengatur tumbuh (hormon)

• Melalui pengaturan buka/tutup stomata –mengatur keluarnya air

• Melalui pengaturan tumbuh/aktivitas akar –mengatur penyerapan air.

• Menghindari kekurangan/kelebihan melaluipengendalian keseimbangan air merupakancara tanaman mempertahankan diri utktumbuh dan berkembang

• Pengendalian tsb tanggung jawab zatpengatur tumbuh (hormon)

• Melalui pengaturan buka/tutup stomata –mengatur keluarnya air

• Melalui pengaturan tumbuh/aktivitas akar –mengatur penyerapan air.

• Abscisic acid (ABA), merupakan mediator daritanaman dlm merespon kekeringan.

• Namun demikian, tdk hanya terhadapkekeringan, ttp ABA juga mediator tanamandalam merespon kecaman garam, dan panas(suhu tinggi).

• ABA = HORMON CEKAMAN

• Abscisic acid (ABA), merupakan mediator daritanaman dlm merespon kekeringan.

• Namun demikian, tdk hanya terhadapkekeringan, ttp ABA juga mediator tanamandalam merespon kecaman garam, dan panas(suhu tinggi).

• ABA = HORMON CEKAMAN

ZPT PENGATUR BUKA/TUTUP STOMATAABA =Asam Absisi

• ABA, adalah sinyal internal utama, yg memungkinkantumbuhan utk menahan kekeringan.

• Apabila tumbuhan memulai layu, maka ABAberakumulasi di dlm daun, dan menyebabkan stomatamenutup dgn cepat, utk mengurangi transpirasi, danmencegah kehilangan air berikutnya.

• ABA, melalui pengaruhnya terhdp mesenjer ke-2, yaituterhadap Ca (kalsium), menyebabkan peningkatanpembukaan saluran K (kalium) sebelah luar scrlangsung di dlm membran plasma sel penutup.

• ABA, adalah sinyal internal utama, yg memungkinkantumbuhan utk menahan kekeringan.

• Apabila tumbuhan memulai layu, maka ABAberakumulasi di dlm daun, dan menyebabkan stomatamenutup dgn cepat, utk mengurangi transpirasi, danmencegah kehilangan air berikutnya.

• ABA, melalui pengaruhnya terhdp mesenjer ke-2, yaituterhadap Ca (kalsium), menyebabkan peningkatanpembukaan saluran K (kalium) sebelah luar scrlangsung di dlm membran plasma sel penutup.

Pembentukan dan Distribusi ABA Terkait FungsiStomataABA segera terbentuk banyak sesaat daun

mendptkan sinyal cekaman kekeringan.Demikian pula dgn akar terpacu membentuk

ABA lebih banyak, yg kemudian melalui xylemditransportasikan ke daun utk bergabung dgnABA yg dibentuk di daun

ZPT PENGATUR BUKA/TUTUP STOMATAABA =Asam Absisi

Pembentukan dan Distribusi ABA Terkait FungsiStomataABA segera terbentuk banyak sesaat daun

mendptkan sinyal cekaman kekeringan.Demikian pula dgn akar terpacu membentuk

ABA lebih banyak, yg kemudian melalui xylemditransportasikan ke daun utk bergabung dgnABA yg dibentuk di daun

Mekanisme Kerja ABA pd Stomata• .....Penutupan stoma

Tanm. stres (tercekam) air , menyebabkanABA terakumulasi dlm daun.Sel penjaga kehilangan air dan turgiditas, shgstomata menutupmenyebabkan pula laju respirasi menurun, pdkondisi ini tanm. menghemat air yg ada dlmtubuh.

Penutupan stomaTanm. stres (tercekam) air , menyebabkanABA terakumulasi dlm daun.Sel penjaga kehilangan air dan turgiditas, shgstomata menutupmenyebabkan pula laju respirasi menurun, pdkondisi ini tanm. menghemat air yg ada dlmtubuh.

• Stomata, open and closed

P engaruh ABA pada Stomata• ABA meningkatkan Ca• ABA meningkatkan pH sitoplasma• ABA mempengaruhi depolarisasi membaran sel• Akhirnya stomata menutup

Peranan Auksin pd Stomata• Bertolakbelakang dgn peranan ABA pd kondisi

normal• Dlm kondisi cekaman kekeringan, auksin

mempertahankan kelangsungan hidup sel-selpenjaga dan sel di sekitarnya.

• Pd kondisi cekaman yg berkepanjangan, auksinsemakin berkurang

ZPT PENGATUR BUKA/TUTUP STOMATAAUKSIN

Peranan Auksin pd Stomata• Bertolakbelakang dgn peranan ABA pd kondisi

normal• Dlm kondisi cekaman kekeringan, auksin

mempertahankan kelangsungan hidup sel-selpenjaga dan sel di sekitarnya.

• Pd kondisi cekaman yg berkepanjangan, auksinsemakin berkurang

Peranan Sitokinin pd Stomata• Promosi membukanya stomata (bertolaj belakang

dgn ABA)• Pd kondisi cekaman kekeringan, mula-mula

sitokinin mempertahankan stomata membuka,namun kemudian sitokinin berkurang,

• Jika cekaman terus berlangsung, maka sitokininyg berkurang akan memacu senesen daun

ZPT PENGATUR BUKA/TUTUP STOMATASITOKININ

Peranan Sitokinin pd Stomata• Promosi membukanya stomata (bertolaj belakang

dgn ABA)• Pd kondisi cekaman kekeringan, mula-mula

sitokinin mempertahankan stomata membuka,namun kemudian sitokinin berkurang,

• Jika cekaman terus berlangsung, maka sitokininyg berkurang akan memacu senesen daun

ZPT PD FOTOSIONTESIS

• ABA hadir menyebabkan menurunnya lajufotosintesis, yg merupakan hasil daritertutupnya stomata

• Aksi tersebut bukan merupakan pengaruhlangsung pd kloroplast di mesofil yg berperandlm fotosintesis, hanya proses penutupanstomata saja

• Auksin merangsang penangkapan CO2 pdfotosintesis, yaitu melalui peningkatanpasangan stransport elektron dan fosforilasi

• ABA hadir menyebabkan menurunnya lajufotosintesis, yg merupakan hasil daritertutupnya stomata

• Aksi tersebut bukan merupakan pengaruhlangsung pd kloroplast di mesofil yg berperandlm fotosintesis, hanya proses penutupanstomata saja

• Auksin merangsang penangkapan CO2 pdfotosintesis, yaitu melalui peningkatanpasangan stransport elektron dan fosforilasi

ZPT PD CEKAMAN AIR TANAMAN

• Cekaman kekeringan merupakan istilah untukmenyatakan bahwa tanaman mengalamikekurangan air akibat keterbatasan air darilingkungan media tanam.

• Cekaman kekeringan pd tanaman disebabkanoleh :(1) ketersediaan air dalam media tidak cukup.(2) laju transpirasi yang berlebihan, atau

kombinasi kedua faktor tsb.

• Cekaman kekeringan merupakan istilah untukmenyatakan bahwa tanaman mengalamikekurangan air akibat keterbatasan air darilingkungan media tanam.

• Cekaman kekeringan pd tanaman disebabkanoleh :(1) ketersediaan air dalam media tidak cukup.(2) laju transpirasi yang berlebihan, atau

kombinasi kedua faktor tsb.

ZPT PD CEKAMAN AIR TANAMAN

• Walaupun didalam tanah air cukup tersedia,tanaman bukan tidak mungkin dapat mengalamicekaman. Hal ini terjadi jika kecepatan lajuabsorbsi tidak dapat mengimbagi kehilangan airmelalui transpirasi.

• Cekaman kekeringan akan berpengaruh terhadappertumbuhan dan perkembangan tanaman yangmencakup aspek morfologi dan anatomi, fisiologidan biokimia tanaman.

• Walaupun didalam tanah air cukup tersedia,tanaman bukan tidak mungkin dapat mengalamicekaman. Hal ini terjadi jika kecepatan lajuabsorbsi tidak dapat mengimbagi kehilangan airmelalui transpirasi.

• Cekaman kekeringan akan berpengaruh terhadappertumbuhan dan perkembangan tanaman yangmencakup aspek morfologi dan anatomi, fisiologidan biokimia tanaman.

ZPT PD CEKAMAN AIR TANAMAN

• Tanggap tanaman terhadap cekaman kekeringantergantung pd jlh air yg hilang, tingkat kerusakandan lama cekaman kekeringan, macam species dangenotip tanaman, umur dan fase perkembangan.

• Pd kondisi cekaman kekeringan, stomata daunmenutup atau menutup sebagian dan mengurangiaktivitasnya, sehingga menghambat masuknya CO2,keadaan ini dpt menurunkan tekanan parsial CO2 didlm ruang interseluler daun, scr langsung mengurangiaktivitas fotosintesis, sintesis protein dan sintesisdinding sel

• Tanggap tanaman terhadap cekaman kekeringantergantung pd jlh air yg hilang, tingkat kerusakandan lama cekaman kekeringan, macam species dangenotip tanaman, umur dan fase perkembangan.

• Pd kondisi cekaman kekeringan, stomata daunmenutup atau menutup sebagian dan mengurangiaktivitasnya, sehingga menghambat masuknya CO2,keadaan ini dpt menurunkan tekanan parsial CO2 didlm ruang interseluler daun, scr langsung mengurangiaktivitas fotosintesis, sintesis protein dan sintesisdinding sel

ZPT PD CEKAMAN AIR TANAMAN

• Toleransi tanaman terhdp cekaman kekeringanmemiliki keragaman yg berbeda.

• Mekanisme pertama : tanaman menyelesaikansiklus hidupnya dgn mempercepat munculnyabunga seblm mengalami kekurangan air yg parah.

• Mekanisme kedua, tanaman menunjukkantoleransi dgn menciptakan potensial air yg tinggi,yaitu kemampuan tanaman tetap menjagapotensial jaringan dgn meningkatkan penyerapanair atau menekan kehilangan air.

• Toleransi tanaman terhdp cekaman kekeringanmemiliki keragaman yg berbeda.

• Mekanisme pertama : tanaman menyelesaikansiklus hidupnya dgn mempercepat munculnyabunga seblm mengalami kekurangan air yg parah.

• Mekanisme kedua, tanaman menunjukkantoleransi dgn menciptakan potensial air yg tinggi,yaitu kemampuan tanaman tetap menjagapotensial jaringan dgn meningkatkan penyerapanair atau menekan kehilangan air.

ZPT PD CEKAMAN AIR TANAMAN

• Pada mekanisme kedua, tanaman mempunyaikemampuan utkmeningkatkan sistemperakaran, mengatur stomata, mengurangiabsorbsi radiasi surya dengan pembentukanlapisan lilin atau bulu rambut daun yang tebal,dan menurunkan permukaan evapotranspirasimelalui penyempitan daun serta penguranganluas daun

• Pada mekanisme kedua, tanaman mempunyaikemampuan utkmeningkatkan sistemperakaran, mengatur stomata, mengurangiabsorbsi radiasi surya dengan pembentukanlapisan lilin atau bulu rambut daun yang tebal,dan menurunkan permukaan evapotranspirasimelalui penyempitan daun serta penguranganluas daun

ZPT PD CEKAMAN AIR TANAMAN

• Mekanisme ketiga : tanaman menunjukkantoleransi dgn pengaturan osmotik sel.

• Terjadi mekanisme mempertahankan turgor agartetap di atas nol, sehingga potensial jaringan tetaprendah dibandingkan potensial air eksternalnyasehingga tdk terjadi plasmolisis.

• Pd mekanisme ini terjadi sintesis dan akumulasisenyawa organik yg dpt menurunkan potensialosmotik sehingga menurunkan potensial air dlm seltanpa membatasi fungsi enzim serta menjagaturgor sel.

• Mekanisme ketiga : tanaman menunjukkantoleransi dgn pengaturan osmotik sel.

• Terjadi mekanisme mempertahankan turgor agartetap di atas nol, sehingga potensial jaringan tetaprendah dibandingkan potensial air eksternalnyasehingga tdk terjadi plasmolisis.

• Pd mekanisme ini terjadi sintesis dan akumulasisenyawa organik yg dpt menurunkan potensialosmotik sehingga menurunkan potensial air dlm seltanpa membatasi fungsi enzim serta menjagaturgor sel.

ZPT PD CEKAMAN AIR TANAMAN• Bbrp senyawa yg berperan dlm penyesuaian

osmotik sel antara lain prolina, glisin, betain,asparagin, glutamin, valin, gula osmotik dan ABA

• Bbrp petunjuk yg dpt dijadikan indikator tanm.toleran kekeringan adalah tingginya nisbah akar-tajuk, kuatnya daya penetrasi akar, dan perakaranyg panjang.

• Semua itu, merupakan cara utk dpt mengefisienkanpenggunaan air demi keperluan pertumbuhantanm. selain pengurangan ukuran daun danpengaturan tegak duduk daun.

• Bbrp senyawa yg berperan dlm penyesuaianosmotik sel antara lain prolina, glisin, betain,asparagin, glutamin, valin, gula osmotik dan ABA

• Bbrp petunjuk yg dpt dijadikan indikator tanm.toleran kekeringan adalah tingginya nisbah akar-tajuk, kuatnya daya penetrasi akar, dan perakaranyg panjang.

• Semua itu, merupakan cara utk dpt mengefisienkanpenggunaan air demi keperluan pertumbuhantanm. selain pengurangan ukuran daun danpengaturan tegak duduk daun.

• Sitokinin dan ABA berefek antagonis.• Terkait air, efek utama adalah promosi pembukaan

stomata dan laju transpirasi oleh sitokinin dandihambat oleh ABA.

• Sitokinin endogen menurun saat cekaman airterjadi.

• Aplikasi sitokinin : memperbaiki dampak negatifcekaman air (penyesuaian osmotik, penundaanpenuaan, pembalikan absisi daun dan buah

• Sitokinin dan ABA berefek antagonis.• Terkait air, efek utama adalah promosi pembukaan

stomata dan laju transpirasi oleh sitokinin dandihambat oleh ABA.

• Sitokinin endogen menurun saat cekaman airterjadi.

• Aplikasi sitokinin : memperbaiki dampak negatifcekaman air (penyesuaian osmotik, penundaanpenuaan, pembalikan absisi daun dan buah

DAFTAR PUSTAKA• Campbell, N. A. and J. B. Reece. 2002. Biology. Sixth

Edition, Pearson Education. Inc. San Francisco.• Davies, P.J., 2004. Plant Hormones. Physiology,

Biochemistry, and Molecular Biology. Kluwer AcademicPublishers

• Taiz, L., E Zeiger. 2002. Plant Physiology. Third Edition.Sinauer Associates, Inc., Publishers. Sunderland,Massachusetts.

• Reinhart et al. (2003). Regulation of phyllotaxis bypolar auxin transport.

• Campbell, N. A. and J. B. Reece. 2002. Biology. SixthEdition, Pearson Education. Inc. San Francisco.

• Davies, P.J., 2004. Plant Hormones. Physiology,Biochemistry, and Molecular Biology. Kluwer AcademicPublishers

• Taiz, L., E Zeiger. 2002. Plant Physiology. Third Edition.Sinauer Associates, Inc., Publishers. Sunderland,Massachusetts.

• Reinhart et al. (2003). Regulation of phyllotaxis bypolar auxin transport.