|
Hormon Tumbuhan |
Hormon tumbuhan atau sering
disebut fitohormon merupakan sekumpulan senyawa organik bukan hara (nutrien), baik yang terbentuk secara alami
maupun buatan, yang dalam kadar sangat kecil mampu menimbulkan tanggapan secara
biokimia, fisiologis dan morfologis untuk mendorong, menghambat, atau mengubah pertumbuhan, perkembangan, dan pergerakan (taksis) tumbuhan. "Kadar
kecil" yang dimaksud berada pada kisaran satu milimol per liter sampai satu mikromol per liter.
Penggunaan istilah "hormon" sendiri menggunakan
analogi fungsi hormon pada hewan. Namun demikian, hormon tumbuhan tidak
dihasilkan dari suatu jaringan khusus berupa kelenjar buntu (endokrin) sebagaimana hewan, tetapi dihasilkan dari
jaringan non-spesifik (biasanya meristematik) yang menghasilkan zat ini apabila mendapat rangsang. Penyebaran hormon tumbuhan tidak harus
melalui sistem pembuluh karena hormon
tumbuhan dapat ditranslokasi melalui sitoplasma atau ruang antarsel.
Hormon tumbuhan dihasilkan sendiri oleh
individu yang bersangkutan ("endogen"). Rangsangan lingkungan memicu
terbentuknya hormon tumbuhan. Bila konsentrasi hormon telah mencapai tingkat
tertentu, sejumlah gen yang semula tidak aktif akan mulai ekspresi. Dari sudut
pandang evolusi hormon tumbuhan merupakan bagian dari proses adaptasi dan
pertahanan diri tumbuh-tumbuhan untuk mempertahankan kelangsungan hidup
jenisnya.
Pemberian hormon dari luar sistem individu
("eksogen") dapat dilakukan dengan menggunakan bahan kimia non-alami (sintetik, tidak dibuat dari ekstraksi
tumbuhan) yang menimbulkan rangsang yang serupa dengan fitohormon alami.
Hormon tumbuhan merupakan bagian
dari proses pengaturan genetik dan berfungsi sebagai prekursor. Oleh karena itu, untuk mengakomodasi perbedaan dari
hormon hewan, dipakai pula istilah zat
pengatur tumbuh tumbuhan (bahasa Inggris: plant
growth regulator/substances) bagi hormon tumbuhan. Seiring dengan
perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, ZPT banyak digunakan dalam
pertanian modern untuk meningktkan kualitas serta kuantitas produk. Beberapa
fungsi ZPT diantaranya ialah :
AUKSIN
Auksin adalah zat hormon tumbuhan yang ditemukan pada ujung batang, akar, dan bunga yang berfungsi untuk sebagai pengatur pembesaran sel dan memicu pemanjangan sel di daerah belakang meristem ujung. Auksin
berperan penting dalam pertumbuhan. Peran auksin pertama kali ditemukan oleh
ilmuwan Belanda bernama Fritz Went (1903-1990).
Fungsi dari hormon auksin ini dalah membantu proses pertumbuhan, baik itu pertumbuhan akar maupun pertumbuhan batang, mempercepat perkecambahan, membantu proses pembelahan sel, mempercepat pemasakan buah, mengurangi jumlah biji dalam buah. Kerja
hormon auksin ini sinergis dengan hormon sitokinin dan hormon giberelin. Tumbuhan
yang pada salah satu sisinya disinari oleh matahari maka pertumbuhannya akan
lambat karena kerja auksin dihambat oleh matahari tetapi sisi tumbuhan yang
tidak disinari oleh cahaya matahari pertumbuhannya sangat cepat karena kerja
auksin tidak dihambat. Sehingga hal ini akan menyebabkan ujung tanaman tersebut
cenderung mengikuti arah sinar matahari atau yang disebut dengan fototropisme.
Untuk membedakan tanaman yang memiliki hormon dalam jumlah banyak
atau sedikit kita harus mengetahui bentuk anatomi dan fisiologi tanaman. Untuk tanaman yang
diletakkan ditempat yang gelap pertumbuhannya sangat cepat tetapi
tekstur dari batangnya sangat lemah dengan warna cenderung pucat kekuningan. Hal
ini disebabkan karena kerja hormon auksin tidak dihambat oleh sinar matahari. Sedangkan
untuk tanaman yang diletakkan ditempat yang terang tingkat pertumbuhannya
sedikit lebih lambat dibandingkan dengan tanaman yang diletakkan ditempat
gelap, tetapi tekstur batangnya sangat kuat dan juga warnanya segar kehijauan,
hal ini disebabkan karena kerja hormon auksin dihambat oleh sinar matahari.
Cara kerja hormon Auksin adalah menginisiasi pemanjangan
sel dan juga memacu protein tertentu yg ada di membran plasma sel tumbuhan
untuk memompa ion H+ ke dinding sel. Ion H+ mengaktifkan enzim tertentu
sehingga memutuskan beberapa ikatan silang hidrogen dengan rantai molekul
selulosa penyusun dinding sel. Sel tumbuhan kemudian memanjang akibat air yg
masuk secara osmosis.
Auksin merupakan salah satu hormon tanaman yang banyak mempengaruhi proses fisiologi, seperti pertumbuhan, pembelahan dan
diferensiasi sel serta sintesa protein (Darnell, dkk., 1986).
Auksin
diproduksi dalam jaringan meristimatik yang aktif
(yaitu tunas , daun muda dan buah) (Gardner, dkk., 1991). Kemudian auxin
menyebar luas dalam seluruh tubuh tanaman, penyebarluasannya dengan arah
dari
atas ke bawah hingga titik tumbuh akar, melalui jaringan pembuluh tapis
(floom)
atau jaringan parenkhim (Rismunandar, 1988). Auksin atau dikenal juga
dengan
IAA (Asam Indolasetat) yaitu sebagai auxin utama pada tanaman,
dibiosintesis
dari asam amino prekursor triptopan, dengan hasil perantara sejumlah
substansi
yang secara alami mirip auxin (analog) tetapi mempunyai aktifitas lebih
kecil
dari IAA seperti IAN (Indolaseto nitril), TpyA (Asam Indolpiruvat) dan
IAAld (Indolasetatdehid). Proses biosintesis auxin dibantu oleh enzim
IAA-oksidase (Gardner, dkk., 1991).
Auksin pertama kali diisolasi pada tahun 1928 dari
biji-bijian dan tepung sari bunga yang tidak aktif, dari hasil isolasi
didapatkan rumus kimia auksin (IAA = Asam Indolasetat) atau C10H9O2N. Setelah
ditemukan rumus kimia auksin, maka terbuka jalan untuk menciptakan jenis auksin
sintetis seperti Hidrazil atau 2, 4 - D (asam -Nattalenasetat), Bonvel Da2, 4 -
Diklorofenolsiasetat), NAA (asam (asam 3, 6 - Dikloro - O - anisat/dikambo),
Amiben atau Kloramben (Asam 3 - amino 2, 5 – diklorobenzoat) dan
Pikloram/Tordon (asam 4 – amino – 3, 5, 6 – trikloro – pikonat).
Fungsi Auksin dalam pertumbuhan tanaman
- Perkecambahan biji. Auksin akan mematahkan
dormansi biji dan akan merangsang proses
perkecambahan biji. Perendaman biji/benih dengan Auksin juga akan membantu
menaikkan kuantitas hasil panen.
- Pembentukkan akar. Auksin akan memacu proses
terbentuknya akar serta pertumbuhan akar dengan lebih baik.
- Pembungaan dan pembuahan. Auksin akan merangsang
dan mempertinggi prosentase timbulnya bunga dan buah.
- Mendorong Partenokarpi. Partenokarpi adalah suatu
kondisi dimana tanaman berbuah tanpa fertilisasi atau penyerbukan sehingga
dapat menghasilkan buah tanpa biji.
- Mengurangi gugurnya buah sebelum waktunya.
- Memecah dormansi pucuk / apikal, yaitu suatu
kondisi dimana pucuk tanaman atau akar tidak mau berkembang.
Auksin dicirikan
sebagai substansi yang merangsang pembelokan ke arah cahaya (fotonasti) pada
bioassay terhadap koleoptil haver (Avena sativa) pada suatu kisaran
konsentrasi. Kebanyakan auksin alami memiliki gugus indol. Auksin sintetik
memiliki struktur yang berbeda-beda. Beberapa auksin alami
adalah asam indolasetat (IAA) dan asam indolbutirat (IBA). Auksin sintetik
(dibuat oleh manusia) banyak macamnya, yang umum dikenal adalah asam
naftalenasetat (NAA), asam beta-naftoksiasetat (BNOA), asam
2,4-diklorofenoksiasetat (2,4-D), dan asam 4-klorofenoksiasetat (4-CPA). 2,4-D
juga dikenal sebagai herbisida pada konsentrasi yang jauh lebih tinggi.
SITOKININ
Golongan sitokinin, sesuai namanya, merangsang atau
terlibat dalam pembelahan sel (cytokinin berarti "terkait dengan pembelahan sel").
Senyawa dari golongan ini yang pertama ditemukan adalah kinetin. Kinetin
diekstrak pertama kali dari cairan sperma burung bangkai, namun kemudian diketahui ditemukan pada
tumbuhan dan manusia. Selanjutnya, orang menemukan pula zeatin, yang
diekstrak dari bulir jagung yang belum masak. Zeatin juga diketahui merupakan komponen aktif utama
pada air kelapa, yang dikenal
memiliki kemampuan mendorong pembelahan sel. Sitokinin alami lain misalnya
adalah 2iP. Sitokinin alami merupakan turunan dari purin. Sitokinin sintetik kebanyakan dibuat dari turunan purin pula, seperti
N6-benziladenin (N6-BA) dan 6-benzilamino-9-(2-tetrahidropiranil-9H-purin)
(PBA).
Fungsi Sitokinin dalam pertumbuhan tanaman
- Pembelahan sel dan pembesaran sel. Sitokinin
memegang peranan penting dalam proses pembelahan dan pembesaran sel,
sehingga akan memacu kecepatan pertumbuhan tanaman.
- Pematahan Dormansi biji. Sitokinin berfungsi
untuk memecah dormansi pada biji-bijian
tanaman.
- Pembentukkan tunas-tunas baru, turut dipacu
dengan penggunaan Sitokinin.
- Penundaan penuaan atau kerusakan pada hasil
panenan sehingga lebih awet.
- Menaikkan tingkat mobilitas unsur-unsur dalam
tanaman.
- Sintesis pembentukkan protein akan meningkat
dengan pemberian Sitokinin.
GIBERELIN
Golongan ini merupakan golongan yang secara struktur
paling bermiripan, dan diberi nama dengan nomor urut penemuan atau
pembuatannya. Senyawa pertama yang ditemukan memiliki efek fisiologi adalah GA3 (asam giberelat 3).
Giberelin (GA) merupakan hormon yang dapat ditemukan pada hampir semua siklus
hidup tanaman. Hormon ini mempengaruhi perkecambahan biji, perpanjangan batang,
induksi bunga, pengembangan anter, perkembangan biji dan pertumbuhan pericarp.
Selain itu, hormon ini juga berperan dalam respon menanggapi rangsangan berkaitan dengan mekanisme biosntesis GA.
Giberelin pada tumbuhan dapat ditemukan dalam dua fase
utama yaitu giberelin aktif (GA Bioaktif) dan giberelin nonaktif. Giberelin
yang aktif secara biologis (GA bioaktif) mengontrol beragam aspek pertumbuhan
dan perkembangan tanaman, termasuk perkecambahan biji, perpanjangan batang, pembesaran
daun dan bunga serta pengembangan benih. Hingga tahun 2008 terdapat lebih lebih
dari seratus GA telah diidentifikasi dari tanaman dan hanya sejumlah kecil dari
mereka, seperti GA1 dan GA4, diperkirakan berfungsi sebagai bioaktif hormon.
Giberelin pertama kali dikenal pada tahun 1926 oleh
seorang ilmuwan Jepang, Eiichi Kurosawa, yang meneliti tentang penyakit padi
"bakanae" . Hormon ini pertama kali diisolasi pada tahun 1935 oleh
Teijiro Yabuta, dari strain jamur (Gibberella fujikuroi). oleh Kurosawa
Yabuta disebut isolat giberelin.
Giberelin merupakan
hormon yang mempercepat perkecambahan biji, pertumbuhan tunas, pemanjangan batang,
pertumbuhan daun, merangsang pembungaan, perkembangan buah, mempengaruhi
pertumbuhan dan deferensiasi akar (Campbell, 2005). Giberelin bukan hanya
memacu pemanjangan batang saja, tapi juga pertumbuhan seluruh tumbuhan,
termasuk daun dan akar.
Bila giberelin diberikan di bawah tajuk, peningkatan pembelahan sel dan pertumbuhan sel tampak
mengarah kepada pemanjangan batang dan, pada beberapa spesies, perkembangan
daunnya berlangsung lebih cepat, sehingga meningkatkan proses fotosintesis (Salisbury dan
Ross, 1995).
Fungsi Fisiologis Giberelin
Fungsi giberelin pada
tanaman sangat banyak dan tergantung pada jenis giberelin yang ada di dalam
tanaman tersebut. Beberapa proses fisiologi yang dirangsang oleh giberelin
antara lain adalah seperti di bawah ini(Davies, 1995; Mauseth, 1991; Raven,
1992; Salisbury dan Ross, 1992).
- Memecah dormansi atau hambatan pertumbuhan
tanaman sehingga tanaman dapat tumbuh normal (tidak kerdil) dengan cara
mempercepat proses pembelahan sel.
- Meningkatkan pembungaan.
- Memacu proses perkecambahan biji. Salah satu efek
giberelin adalah mendorong terjadinya sintesis enzim dalam biji seperti
amilase, protease dan lipase dimana enzim tersebut akan merombak dinding
sel endosperm biji dan menghidrolisis pati dan protein yang akan
memberikan energi bagi perkembangan embrio diantaranya adalah radikula
yang akan mendobrak endosperm, kulit biji atau kulit buah yang membatasi
pertumbuhan/perkecambahan biji sehingga biji berkecambah.
- Berperan pada pemanjangan sel.
- Berperan pada proses partenokarpi. pada beberapa
kasus pembentukan buah dapat terjadi tanpa adanya fertilisasi atau
pembuahan, proses ini dinamai partenokarpi.
- Dapat menghambat penundaan penuaan daun dan buah.
- Menyembuhkan Genetik Dwarsfism
Penjelasan singkat
dari masing-masing fungsi fisiologis tersebut.
Pembungaan
Peranan giberelin
terhadap pembungaan telah dibuktikan oleh banyak penelitian. Misalnya
penelitian yang dilakukan oleh Henny (1981), pemberian GA3 pada tanaman
Spathiphyllum mauna. Ternyata pemberian GA3 meningkatkan pembungaan setelah
beberapa minggu perlakuan.
Genetik Dwarsfism
Genetik Dwarsfism
adalah suatu gejala kerdil yang disebabkan oleh adanya mutasi genetik.
Penyemprotan giberelin pada tanaman yang kerdil bisa mengubah tanaman kerdil
menjadi tinggi. Sel-sel pada tanaman kerdil mengalami perpanjangan (elongation)
karena pengaruh giberelin. Giberelin mendukung perkembangan dinding sel menjadi
memanjang. Penelitian lain juga menemukan bahwa pemberian giberelin merangsang
pembentukan enzim proteolitik yang akan membebaskan tryptophan (senyawa asal
auksin). Hal ini menjelaskan fonomena peningkatan kandungan auksin karena
pemberian giberelin.
Pematangan Buah
Proses pematangan
ditandai dengan perubahan tekture, warna, rasa, dan aroma. Pemberian giberelin
dapat memperlambat pematangan buah. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa
aplikasi giberelin pada buah tomat dapat memperlambat pematangan buah. Pengaruh
ini juga terlihat pada buah pisang matang yang diberi aplikasi giberelin.
Perkecambahan
Biji/benih tanaman
terdiri dari embrio dan endosperm. Di dalam endoperm terdapat pati yang
dikelilingi oleh lapisan yang dinamakan ‘aleuron’. Pertumbuhan embrio
tergantung pada ketersediaan nutrisi untuk tumbuh. Giberelin
meningkatkan/merangsang aktivitas enzim amilase yang akan merubah pati menjadi
gula sehingga dapat dimanfaatkan oleh embrio.
Stimulasi aktivitas kambium dan xylem
Beberapa penelitian
membuktikan bahwa aplikasi giberelin mempengaruhi aktivitas kambium dan xylem.
Pemberian giberelin memicu terjadinya differensiasi xylem pada pucuk tanaman.
Kombinasi pemberian giberelin + auksin menunjukkan pengaruh sinergistik pada
xylem. sedangkan pemberian auksin saja tidak memberikan pengaruh pad xylem.
Dormansi
Dormansi dapat
diistilahkan sebagai masa istirahan pada tanaman. Proses dormansi merupakan
proses yang komplek dan dipengaruhi banyak faktor. Penelitian yang dilakukan
oleh Warner menunjukkan bahwa aplikasi giberelin menstimulasi sintesis
ribonuklease, amulase, dan proteasi pada endosperm biji. Fase akhir dormansi
adalah fase perkecambahan, giberelin perperan dalam fase perkecambahan ini
seperti yang telah dijelaskan di atas.
Gas ETILEN/ETILENA/ETENA
Zat pengatur tumbuh ini adalah satu-satunya yang hanya
terdiri dari satu substansi saja, yaitu etena, dan berwujud gas pada suhu dan tekanan ruangan (ambien). Etena atau etilena adalah senyawa alkena paling sederhana yang terdiri dari empat atom hidrogen dan dua atom karbon yang terhubungkan oleh suatu ikatan rangkap. Karena ikatan rangkap ini, etena disebut pula hidrokarbon tak jenuh
atau olefin. Pada suhu kamar, molekul etena tidak dapat berputar pada
ikatan rangkapnya sehingga semua atom pembentuknya berada pada bidang yang
sama. Sudut yang dibentuk oleh dua ikatan karbon-hidrogen pada molekul adalah
117°, sangat dekat dengan sudut 120° yang diperkirakan berdasarkan hibridisasi ideal sp2.
Etena digunakan terutama sebagai senyawa antara pada
produksi senyawa kimia lain seperti plastik. Etena juga dibentuk secara alami oleh tumbuhan dan berperan sebagai hormon. Ia diketahui terutama merangsang pematangan
buah dan pembukaan kuncup bunga.
Peran senyawa ini sebagai perangsang pemasakan buah telah
diketahui sejak lama meskipun orang hanya tahu dari praktek tanpa mengetahui
penyebabnya. Pemeraman merupakan
tindakan menaikkan konsentrasi etilena di sekitar jaringan buah untuk mempercepat pemasakan buah. Pengarbitan adalah
tindakan pembentukan asetilena (etuna atau
gas karbid); yang di
udara sebagian akan tereduksi oleh gas hidrogen menjadi etilena.
Berbagai substansi dibuat sebagai senyawa pembentuk
etilena, seperti ethephon (asam 2-kloroetil-fosfonat, diperdagangkan dengan nama Ethrel) dan
beta-hidroksil-etilhidrazina (BOH). Senyawa BOH bahkan juga dapat memicu
pembentukan bunga pada nanas. Kalium nitrat diketahui juga merangsang pemasakan buah,
barangkali dengan merangsang pembentukan etilena secara endogen.
TRIAKONTANOL
Triakontanol (TRIA) adalah
alkohol primer jenuh yang terdiri dari 30 karbon dan pertama kali diisolasi
dari tajuk (bagian pohon di batang) alfalfa. Senyawa tersebut sangat tak larut
dalam air (kurang dari 2x10-16M atau 9x10-14 g/l) dan
dalam bentuk suspensi koloid meningkatkan secara nyata pertumbuhan tanaman
jagung, tomat dan padi, bila disemprotkan pada daun kecambah pada konsentrasi
rendah. Mekanisme kerja triakontanol belum sepenuhnya diketahui, tetapi zat
tersebut potensial untuk meningkatkan hasil tanaman. Triakontanol telah
terdaftar pada tahun 1991 di badan perlindungan lingkungan Amerika atau Environmental
Protection Agency (EPA) dengan fungsi meningkatkan rasio “gula:asam” pada
tanaman jeruk.
Triakontanol telah
digunakan secara komersial pada jutaan hektar tanah untuk meningkatkan produksi
pertanian khususnya di Cina, India, Ceylon, dan Indonesia. Triakontanol juga
dapat meningkatkan produksi teh (Camellia sinensi L.).
INHIBITOR
Inhibitor adalah zat yang menghambat atau menurunkan laju reaksi kimia. Sifat inhibitor berlawanan dengan katalis, yang mempercepat laju reaksi.
Inhibitor alami
adalah asam absisat atau ABA. Asam absisat adalah molekul seskuiterpenoid (memiliki 15 atom
karbon) yang merupakan salah satu hormon tumbuhan. Selain dihasilkan secara alami oleh
tumbuhan, hormon ini juga dihasilkan oleh alga hijau dan cendawan. Hormon ini ditemukan pada tahun 1963 oleh Frederick Addicott. Addicott berhasil mengisolasi senyawa abscisin I
dan II dari tumbuhan kapas. Senyawa abscisin II kelak disebut dengan asam absisat,
disingkat ABA. Pada saat yang bersamaan, dua kelompok peneliti lain yang
masing-masing dipimpin oleh Philip Wareing dan Van Steveninck juga melakukan penelitian terhadap hormon tersebut.
ABA selanjutnya
dapat diproses menjadi bentuk tidak aktif yang disebut sebagai metabolit ABA.
Berbagai senyawa sintetik dibuat dan diperdagangkan untuk menghambat atau
menunda proses metabolisme, seperti MH, (2-kloroetil) amonium klorida (CCC,
merek dagang Cycocel dan Chlormequat), SADH, ancymidol, asam
triiodobenzoat (TIBA), dan morphactin.
PACLOBUTRAZOL
Paclobutrazol adalah
salah satu penghambat biosistesis giberelin, yang digunakan pada pengurangan
ukuran pohon, peningkatan produksi kuncup bunga, dan peningkatan panenan buah
(Edgerton, 1985; Steffens dan Wang, 1985; Tukey, 1985; Bargioni dkk, 1986;
Webster dkk, 1986; Embree dkk, 1987).