MAKALAH FISIOLOGI TANAMAN
Phytochrome and Light Control of Plant Development
Kelompok 4
1) Ibnu Alfian 125040201111148
2) Francilya Delolina 125040201111175
3) Hasby Alan 125040201111192
4) Fitsyadina Atria 125040201111196
5) Giovanni Noor Syaputra 125040201111202
PROGRAM STUDI AGROEKOTEKNOLOGI
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG
2013
KATA PENGANTAR
Puji syukur senantiasa kami ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan taufiq serta hidayahnya kepada kami semua, sehingga
kami dapat menyelesaikan makalah fisiologi tanaman yang berjudul
“Phytochrome and Light Control” sesuai yang diharapkan.
Makalah ini kami buat dengan tujuan untuk memenuhi tugas makalah
fisiologi tanaman. Tak lupa rasa terima kasih kami sampaikan kepada dosen mata
kuliah fisiologi tanaman ibu Ir. Koesriharti, MS yang telah memberi penjelasan
dalam mengerjakan tugas makalah ini. Makalah yang kami buat memang jauh dari
sempurna, maka kami mengharapkan kritik dan saran dari pembaca dalam
pembuatan laporan selanjutnya. Semoga makalah ini dapat bermanfaat untuk
proses pembelajaran.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR...........................................................................................................i
DAFTAR ISI......................................................................................................................ii
I. PENDAHULUAN...........................................................................................................1
1.1 Latar Belakang......................................................................................................1
II. PEMBAHASAN............................................................................................................2
2.1 Definisi Fitokrom..................................................................................................2
2.2 Fungsi Fitokrom....................................................................................................2
2.3 Cahaya yang Dibutuhkan Tanaman........................................................3
2.4 Mekanisme Penyerapan Cahaya oleh Fitokrom...................................................4
2.5 Jam Biologis..........................................................................................................6
2.6 Mekanisme Membuka dan Menutupnya stomata...............................................6
III. PENUTUP...................................................................................................................9
3.1 Kesimpulan...........................................................................................................9
Daftar Pustaka..............................................................................................................10
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Suatu tanaman akan tumbuh dan berkembang dengan baik, apabila faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan tersebut mendukung untuk berjalannya pertumbuhan tanaman tersebut. Sehingga akan memberikan dampak positif terhadap hasil yang akan diberikan suatu tanaman kelak. Diantara bberapa faktor yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman, diantarannya ketersediaan cahaya dan keberadaan fitokrom .
Bagi manusia dan hewan cahaya matahari berfungsi sebagai penerang. Sedangkan bagi tumbuhan dan organisme berklorofil, cahaya matahari dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku dalam proses fotosintesis. Dalam proses ini
energi cahaya diperlukan untuk berlangsungnya penyatuan CO₂ dan air untuk membentuk karbohidrat. Sedangkan fitokrom, yaitu suatu reseptor cahaya pada tanaman. Fitokrom ini dapat menyerap cahaya tertentu yang dipancarkan oleh matahari. Yakni suatu pigmen yang mengabsorbsi cahaya red (merah) danfar-red (merah-jauh), serta cahaya biru.
Dalam makalah ini akan dibahas kebutuhan tanaman akan cahaya untuk pertumbuhannya dan kaitannya dengan keberadaan fitokrom dalam proses arbsorbsi beberapa jenis cahaya.
1.2 Tujuan
Mahasiswa mengetahui tentang jenis dan mekanisme cahaya yang dibutuhkan/ diserap oleh tanaman
Mahasiswa mengetahui tentang fitokrom beserta fungsi dan mekanismenya
4
II. PEMBAHASAN
2.1 Definisi Fitokrom
Fitokrom adalah reseptor cahaya, suatu pigmen yang digunakan oleh
tumbuhan untuk mencerap (mendeteksi) cahaya. Sebagai sensor, ia
terangsang oleh cahaya merah dan infra merah bukanlah bagian dari cahaya
tampak oleh mata manusia namun memiliki panjang gelombang yang lebih
besar daripada merah.
Fitokrom ditemukan pada semua tumbuhan. Molekul yang serupa juga
ditemukan pada bakteri. Tumbuhan menggunakan fitokrom untuk mengatur
beberapa aspek fisiologi adaptasi terhadap lingkungan, seperti fotoperiodisme
(pengaturan saat berbunga pada tumbuhan), perkecambahan, pemanjangan
dan pertumbuhan kecambah (khususnya pada dikotil), morfologidaun,
pemanjangan ruas batang, serta pembuatan (sintesis) klorofil.
Secara struktur kimia, bagian sensor fitokrom adalah suatu kromofor dari
kelompok bilin (jadi disebut fitokromobilin), yang masih sekeluarga dengan
klorofil atau hemoglobin (kesemuanya memiliki kerangka heme). Kromofor
ini dilindungi atau diikat oleh apoprotein, yang juga berpengaruh terhadap
kinerja bagian sensor. Kromofor dan apoprotein inilah yang bersama-sama
disebut sebagai fitokrom.
2.2 Fungsi Fitokrom
Fitokrom berfungsi berfungsi sebagai fotodetektor yang memberitahukan
tumbuhan apakah ada cahaya atau tidak, Selain itu fitokrom juga berfungsi
memberikan informasi pada tumbuhan mengenai kualitas cahaya. Saat proses
perkecambahan fitokrom sangat membantu memacu perkembangan akar.
Cahaya merah yang ditangkap oleh fitokrom memiliki banyak fungsi.Cahaya
merah yang memacu perkembanga perkecambahan biji, biru atau merah jauh
dapat menghambat perkecambahan. Beberapa percobaan tentang
perkecambahan biji telah dilakukan. Pemberian perlakuan cahaya merah jauh
setelah perlakuan cahaya merah tidak terjadi perkembangan ataupun
perkecambahan. Namun pemberian cahaya merah (Pr) setelah cahaya merah
5
jauh (Prf) akan membentuk kecambah. Dengan kata lain pemberian cahaya
akhirlah yang mempengaruhi terhadap perkecambahan biji.
2.3 Cahaya yang Dibutuhkan TanamanSinar matahari yang tampak putih di mata kita merupakan kumpulan dari
berbagai jenis spektrum warna (pelangi). Tanaman umumnya menggunakan hampir semua spektrum warna yang ada walau paling banyak yang digunakan adalah spektrum warna biru dan merah.
Ketika cahaya melewati air, intensitas akan menurun tapi beberapa spektrum warna dapat melewati air dengan mudah. Gelombang cahaya pendek lebih energik dibandingkan gelombang cahaya yang lebih panjang dan karena itu cahaya yang lebih energik akan melewati air lebih mudah dan cepat. Gelombang yang kurang energik akan lebih lambat melewati air dan akhirnya habis terserap air. Lampu berenergi tinggi yang mempunyai gelombang cahaya yang pendek (biru dan ultraviolet) tidak akan cepat terserap, sehingga tanaman akan menerima spektrum cahaya biru lebih banyak dibandingkan merah.
Pigmen klorofil untuk fotosintesis yang digunakan oleh tanaman secara umum, menangkap hampir semua cahaya biru dan merah, walaupun akan lebih efisien menangkap cahaya merah di 650-670 nm. Cahaya biru digunakan hampir sebanyak cahaya merah karena lebih mudah mendapatkannya, lebih kuat di cahaya matahari dan lebih mudah melewati air. Dalam aquarium, cahaya buatan harus lebih banyak mengandung warna merah walau mungkin menghasilkan warna yang kurang menarik bagi mata. Cahaya buatan dengan banyak warna biru dan merah akan lebih enak dipandang dan memberikan cahaya yang cukup bagi tanaman. Perlu diingat, cahaya biru yang kuat bisa membantu pertumbuhan lumut, sehingga perhatikan keseimbangan cahaya biru dan merah.
Diambil dari Encyclopedia of aquarium plants - Peter Hiscock. Warna yang kita lihat dari sebuah benda dihasilkan dari pantulan warna dari permukaan benda tersebut, sedangkan spektrum warna lain diserap oleh benda tersebut. Tanaman hanya menggunakan sebagian spektrum warna yang spesifik, umumnya spektrum warna yang paling banyak tersedia. Warna dari daun memberikan informasi penting mengenai kebutuhan cahaya. Umumnya tanaman berwarna hijau, tapi beberapa juga mempunyai daun merah dan coklat.
Daun berwarna hijau tua
Tanaman dengan daun hijau tua menandakan tanaman menyerap spektrum hijau lebih sedikit dibandingkan spektrum warna lain. Ini menandakan banyaknya klorofil di daun yang menyebabkan tanaman mengambil keuntungan maksimal
6
yang diberikan oleh cahaya yang ada (dalam kondisi cahaya rendah/minim). Tanaman berdaun hijau tua terbiasa hidup di kondisi cahaya rendah dan tidak membutuhkan cahaya tinggi. Tanaman jenis ini mengeluarkan daun baru berwarna hijau muda karena belum mempunyai klorofil sebanyak daun tuanya.
Daun berwarna hijau muda
Tanaman dengan daun hijau muda kurang efisien dalam berfotosintesis dan mempunyai pigmen fotosintesis disebut klorofil dalam jumlah sedikit. Tanaman berdaun hijau muda membutuhkan cahaya terang untuk mengkompensasi kekurangan klorofil dalam jaringan tubuhnya.
Daun berwarna merah
Spektrum merah biasanya merupakan area dimana tanaman sensitif untuk fotosintesis, walau tanaman berdaun merah memantulkan warna merah, bukan menyerapnya. Perubahan warna ini disebabkan kenyataan tanaman menggunakan pigmen carotenoid yang kurang efisien menangkap sinar dibandingkan daun dengan klorofil hijau. Untuk mengkompensasi kekurangan warna merah, tanaman harus menerima spektrum warna hijau dan biru lebih banyak sehingga membutuhkan cahaya lebih tinggi. Beberapa tanaman bisa merubah pigmen yang dibutuhkan untuk fotosintesis . Dalam hal ini, tanaman berdaun merah bisa berubah menjadi hijau jika cahaya kurang.
2.4 Mekanisme Penyerapan Cahaya oleh Fitokrom
Dalam kontrol fotoperiodik perbungaan dan banyak respon tumbuhan
terhadap pencahayaan, fitokrom (phytochrome) berfungsi sebagai
fotodetektor yang memberitahukan tumbuhan apakah ada cahaya atau tidak.
Secara kimia Fitokrom (phytochrome) mempunyai dua bentuk yaitu merah
(Pr) dan merah jauh (Prf). Fitokrom (phytochrome) merah (Pr) dan merah
jauh (Prf) pada daun turut berperan pada proses fisiologis pembungaan
tanaman. Pada percobaan mengenai kontrol fotoperiode pada perbungaan,
sinar merah dengan panjang gelombang 660 nm adalah sinar yang paling
efektif untuk mengintrupsi panjang malam.
Suatu tumbuhan hari pendek yang dipelihara pada panjang malam kritis
akan gagal berbunga jika suatu pemaparan singkat pada sinar merah (Pr)
menyela periode gelap tersebut. Pemendekan panjang malam oleh sinar
merah dapat dihambat dengan pemberian seberkas sinar yang memiliki
panjang gelombang sekitar 730 nm.Panjang gelombang ini berada pada
7
bagian merah jauh (Pfr) dari spektrum cahaya dan hampir tidak terlihat oleh
mata manusia. Jika sinar merah (Pr) selama periode gelap diikuti oleh sinar
merah jauh (Pfr), tumbuhan tersebut akan mempersepsikan tidak ada intrupsi
pada malam panjang.
Masing-masing gelombang sinar akan meniadakan pengaruh panjang
gelombang sinar yang mendahuluinya, jumlah berkas sinar yang diberikan
tidak akan mempengaruhi, hanya panjang gelombang sinar yang terakhir saja
yang akan mempengaruhi pengukuran panjang malam oleh tumbuhan. Kedua
bentuk photoreseptor (Pr dan Pfr) bisa
berkonversi satu sama lain tergantung jenis sinar
yang diterimanya. Bila tanaman menerima lebih
banyak sinar merah, maka Pr akan terkonversi
menjadi Prf dan menyebabkan jumlah Prf
bertambah, begitu pula sebaliknya. Bila jumlah
Prf lebih banyak dari Pr maka selang waktu
tertentu, pertumbuhan apikal (apical dominance)
akan terhenti dan tanaman terinduksi ke fase
generatif.
Pr dan Pfr dapat menyerap cahaya namun
pada tingkat dan radiasi yang rendah tidak mampu
membentuk respon fisiologis. Secara kimiawi
fitokrom merupakan homodimer dan suatu polipeptida yang masing-masing
memiliki gugus prostetik yang disebut kromofor.Kromofor yang menyerap
cahaya dan memberikan efek fisiologis pada fitokrom. Pr yang diubah
menjadi Prf terjadi perubahan struktur Cis--Tran pada kromofor yang
menjadikan efek fisiologis. Fitokrom terdapat 2 macam yaitu fitokrom 1 dan
fitokrom 2.Fitokrom 1 banyak terdapat pada kecambah yang teretiolasi, dan
fitokrom 2 terdapat pada tumbuhan hijau dan biji yang berkembang ditempat
yang bercahaya. Pada semua tumbuhan fitokrom ada dan disintesis dalam
bentuk Pr dan Pfr tak tersintesis dalam keadaan gelap. Fitokrom tersebar
didalam sel di nukleus dan seluruh sitosol.Fitokrom tipe 1 berkembang dan
jumlahnya meningkat 100 kali dalam keadaan gelap dan akan hilang jika
8
terkena cahaya. Hilangnya fitokrom tipe 1 disebabkan karena tumbuhan
berhenti mentranskripsi mRNA (mudah terhidrolisis) dan protein
penyusunnya mudah rusak karena cahaya.Fitokrom tipe 1 dapat tidak aktif
karena cahaya merah yang diserap oleh fitokrom tersebut. Pr akan
mengurangi pembentukan Pfr.
Sistem fitokrom juga memberikan informasi pada tumbuhan mengenai
kualitas cahaya.Cahaya matahari meliputi radiasi cahaya merah dan merah
jauh. Dengan demikian selama siang hari fotoreversi Pr dan Prf mencapai
suatu keseimbangan dinamis dengan rasio kedua fitokrom tersebut
menunjukkan jumlah relatif cahaya merah dan cahaya merah jauh.
Mekanisme pengindraan ini memungkinkan tumbuhan menyesuaikan diri
dengan perubahan cahaya.
2.5 Jam Biologis
Jam biologis mengatur irama sirkadian pada tumbuhan dan eukariota lain. Suatu siklus fisiologis dengan frekuensi sekitar 24 jam disebut irama sirkadian. Irama sirkadian bertahan, bahkan ketika organisme itudilindungi dari petunjuk lingkungan penyebabnya seperti ada tanaman buncis.
Pada tumbuhan, jam sirkadian mengatur sekitar 5% dari genom (> 1000
gen dalam Arabidopsis). Fungsi ritmis gen ini banyak proses kontrol, termasuk
daun dan gerakan kelopak, pembukaan dan penutupan pori-pori stomatal,
pembuangan wewangian bunga dan aktivitas metabolis, terutama yang berkaitan
dengan fotosintesis. Jam sirkadian juga mempengaruhi siklus musiman yang
tergantung pada hari-panjang, termasuk regulasi berbunga.Sistem photoperiodic
muncul tergantung pada jam sirkadian untuk mengukur durasi siang atau malam,
sehingga pemantauan berlalunya musim.
2.6 Mekanisme Membuka dan Menutupnya stomata
Membuka dan menutupnya stomata penting bagi proses asimilasi CO2 dan
juga keseimbangan air dalam tanaman. Membuka menutupnya stomata tergantung
pada perubahan turgor sel penjaga (sel stomata). Turgor yang tinggi menyebabkan
stomata membuka sebaliknya turgor yang rendah akan menyebabkan stomata
menutup.
9
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi membuka dan menutupnya stomata yaitu :1. Faktor eksternal : Intensitas cahaya matahari, konsentrasi CO2 dan asam
absisat (ABA). Cahaya matahari merangsang sel penutup menyerap ion K+ dan air,sehingga stomata membuka pada pagi hari. Konsentrasi CO2 yang rendah di dalam daun juga menyebabkan stomata membuka. Karbon dioksida, tekanan parsial CO2 yang rendah dalam daun akan
menyebabkan pH sel menjadi tinggi. Pada pH yang tnggi 6-7 akan merangsang penguraian pati menjadi gula, sehingga stomata terbuka.
Air, apabila tumbuhan mengalami kekurangan air, maka potensial air pada daun akan turun, termasuk sel penutupmya sehingga stomata akan tertutup.
Cahaya, dengan adanya cahaya maka fotosintesis akan berjalan, sehingga CO2 dalam daun akan berkurang dan stomata terbuka.
Suhu, naiknya suhu akan meningkatkan laju respirasi sehingga kadar CO2 dalam daun meningkat, pH akan turun dan stomata tertutup.\
Angin, angin berpengaruh terhadap membuka dan menutupnya stomata secara tidak langsung. Dalam keadaaan angin yang bertiup kencang pengeluaran air melalui transpirasi seringkali melebihi kemampuan tumbuhan untuk menggantinya. Akibatnya daun dapat mengalami kekurangan air sehingga turgornya turun dan stomata akan tertutup.
2. Faktor internal (jam biologis) : Jam biologis memicu serapan ion pada pagi hari sehingga stomata membuka, sedangkan malam hari terjadi pembasan ion yang menyebabkan stomata menutup.
Stomata pada tumbuhan berbeda karena perbedaan keadaan letak sel penutup, penyebarannya, bentuk dan letak penebalan dinding sel penutup serta arah membukanya sel penutup, jumlah dan letak sel tetangga pada tumbuhan dikotildan monokotil, letak sel-sel penutup terhadap permukaan epidermis, dan antogene/asal-usulnya.
Stomata akan membuka jika kedua sel penjaga meningkat. Peningkatan tekanan turgor sel penjaga disebabkan oleh masuknya air ke dalam sel penjaga tersebut. Pergerakan air dari satu sel ke sel lainnya akan selalu dari selyang mempunyai potensi air lebih tinggi ke sel ke potensi air lebih rendah. Tinggi rendahnya potensi air sel akan tergantung pada jumlah bahan yang terlarut (solute) didalam cairan sel tersebut. Semakin banyak bahan yang terlarut maka potensiosmotic sel akan semakin rendah. Dengan demikian, jika tekanan turgor seltersebut tetap, maka secara keseluruhan potensi air sel akan menurun. Untuk memacu agar air masuk ke sel penjaga, maka jumlah bahan yang terlarut di dalamsel tersebut harus ditingkatkan.
Aktivitas stomata terjadi karena hubungan air dari sel-sel penutup dan sel-sel pembantu. Bila sel-sel penutup menjadi turgid dinding sel yang tipis
10
menggembungdan dinding sel yang tebal yang mengelilingi lobang (tidak dapat menggembung cukup besar) menjadi sangat cekung, karenanya membuka lobang.
Oleh karena itu membuka dan menutupnya stomata tergantung pada perubahan-perubahan turgiditas dari sel-sel penutup, yaitu kalau sel-sel penutup turgid lobang membuka dan sel-sel mengendor pori/lobang menutup.
Pada beberapa tumbuhan misalnya kelompok tumbuhan CAM stoma membuka pada malam hari sedangkan pada siang hari stoma menutup. Pompa proton merupakan adaptasi untuk mengurangi proses penguapan tumbuhan yang hidup di daerah kering. Pada malam hari CO2 masuk ke dalam tanaman dan disimpan dalam bentuk senyawa C4. Selanjutnya senyawa C4 akan membebaskan CO2 pada siang hari sehingga dapat digunakan untuk fotosintesis.
Adaptasi lainnya yang terdapat pada tumbuhan xerofit untuk mengurangi proses transpirasi yaitu memiliki daun dengan stoma tersembunyi (masuk ke bagian dalam) yang ditutupi oleh trikoma (rambut-rambut yang merupakan penjuluran epidermis. Pada saat matahari terik, jumlah air yang hilang melalui proses transpirasi lebih tinggi daripada jumlah air yang diserap oleh akar. Untuk mengurangi laju transpirasi tersebut stoma akan menutup.
11
III. PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Dari penjelasan di atas, maka dapat disimpulkan bahwa Fitokrom adalah
reseptor cahaya, suatu pigmen yang digunakan oleh tumbuhan untuk
mencerap (mendeteksi) cahaya.
Sebagai sensor, ia terangsang oleh cahaya merah dan infra merah
bukanlah bagian dari cahaya tampak oleh mata manusia namun memiliki
panjang gelombang yang lebih besar daripada merah.
Secara kimia Fitokrom (phytochrome) mempunyai dua bentuk yaitu
merah (Pr) dan merah jauh (Prf). Fitokrom (phytochrome) merah (Pr) dan
merah jauh (Prf) pada daun turut berperan pada proses fisiologis pembungaan
tanaman. Pada percobaan mengenai kontrol fotoperiode pada perbungaan,
sinar merah dengan panjang gelombang 660 nm adalah sinar yang paling
efektif untuk mengintrupsi panjang malam.
12
Daftar Pustaka
Khopar, S.M. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik. UI. Press. JakartaKimball, J.W. 1998. Biologi Edisi Kelima. Erlangga : Jakarta.Prawiranata, W. dkk. 1991. Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan Jilid 3. Bogor:
Departemen Botani Fakultas Pertanian IPB.Salisbury F. B & Ross C. W. 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid III. Bandung: ITBSasmitamiharjdo, D. Siregar. 1990. Dasar- dasar Fisiologi Tumbuhan. ITB.
Bandung
13
Top Related