Bab XIb.Pengendalian Pertumbuhan

(ZPT)

Winarso D Widodo2009®

Zat Pengatur Tumbuh

• Alami: Fitohormon

• Sintetik: Zat Pengatur Tumbuh buatan (bisa sama dengan fitohormon; tetapi bukan hasil biosintesis dalam tanaman)

• Secara umum; senyawa organik bukan nutrisi yang dalam konsentrasi sangat rendah memiliki efek fisiologidan morfologi pada tanaman

Fitohormon adalah ZPT, tidak semua ZPT fitohormon

Syarat Fitohormon

• Presence: harus terdapat dalam tumbuhan dan dapat didemonstrasikan keberadaannya

• Excision: sumber zat (organ, jaringan, sel, subseluler) harus dapat dipisahkan

• Substitution: zat dapat dimurnikanuntuk keperluan analisis yang tepat

Syarat Fitohormon

• Isolation: harus dapat diisolasi dan didemonstrasikan efek spesifiknya

• Generality: dapat didemonstrasikanyang dalam kondisi sama menghasilkan pengaruh yang sama

• Specificity: zat harus spesifikPESIGS

Ciri & Sifat Fitohormon

• harus berupa senyawa kimia yang berasal dari bisosintesis dalam tumbuhan dan terdapat meluasdalam dunia tumbuhan

• harus memiliki pengaruh yang spesifik dan aktif dalam konsentrasi yangs angat kecil

Ciri & Sifat Fitohormon

• harus menunjukkan peranfundamental dalam mengatur fenomena fisiologi secara in vivo dalam dosis/bergantung pada spesies atau perubahan kepekaanjaringan tanaman selamapertumbuhan

Jenis-jenis ZPT

• Kelompok promotor:– Auksin: Indoleacetic acid (IAA – alami); Indole

butyric acid (IBA – buatan); Naphthaleneacetic acid (NAA – buatan); 2,4-D (buatan)

– Sitokinin (stimulator sitokinesis, pembelahan sel): Zeatin, 2iP (alami), Benzyl Aminopurineatau Benzyl adenine (BAP atau BA – buatan), kinetin (buatan)

Jenis-jenis ZPT

• Kelompok promotor:

– Gibberellin (Stimulator perpanjangan sel): Gibberellic acid (GA3; GA7 s.d. GA47) ditemukan pertama pada cendawanGibberella fujikuroi (bentuk perfect dari Fusarium)– penyebab penyakit gigantismepada padi)

Jenis-jenis ZPT

• Kelompok Promotor:

– Absisic Acid (ABA): berinteraksi dengan auksin dan sitokinin, memberi tanggappenutupan stoma, aktifasi lapisan absisik

– Ethylene (C2H4): berbentuk gas. Berinteraksiterutama dengan auksin. Menstimulasipematangan buah, penuaan jaringan

Aktivitas hormon yang telah diketahuiProses pertumbuhan

auksin giberelin sitokinin ABA EtilenDormansi - v v v vJuvenilitas v v - - -Laju pertumbuhan v v v v vInisiasi bunga v v v v vKelamin bunga v v v - vFruit set v v v - vPertumbuhan buah v v v v vPematangan buah v v v - vPengumbian v v v v vAbsisi v v v v vPengakaran v v v - vSenescence v v v v v

Aktivitas 5 kelompok hormon endogen dalam berbagai proses pertumbuhan

tanaman (Leopold, 1972)

Senyawa organik yang diproduksi alami olehtumbuhan yang menghambat kerja hormonatau senyawa lain dalam proses metabolismeatau fisiologi, dan tidak ada selang konsentrasiyang bersifat sebagai promotor

Hormon yang bersifat supressor pertumbuhanadalah ABA (suatu senyawa isoprene, satujalur biosintesis dengan GA dan sitokinin: Jalur MEVALONATE)

Studi tentang inhibitor sulit dilakukan karena:1. Senyawa yang diekstrak dan dijadikan

sample, sudah bersifat lain dengan bila berada di dalam tumbuhan

2. Sulit dilakukan uji assay. Karenasenyawa-2 fenol (inhibitor)biasanya justru merupakan senyawa yangdibersihkan dari sample untuk studi/ujiassay hormon.

3. Reintroduksi senyawa inhibitor ke dalamtanaman sangat sulit dilakukan. Selangkonsentrasi sangat lebar.

Suplai asam fenolat(0.1 mM)

Kerusakan IAA enzimatik(% terhaap kontrol)

IAA (0.01 mM) 100p-Coumaric acid 181Phloretic acid 188p-hydroxybenzoic acid 113Ferulic acid 126Caffeic acid 79Chlorogenic acid 73

Tabel 1. Pengaruh berbagai senyawa fenolik terhadap dekarboksilasi 1-14C-indoleacetic acid oleh koleoptil oat (Zenk & Miller, 1963)

Penerapan ZPT untuk Pertanian

1. Pengakaran Stek: auksin. Lebih efektifdan efisien dengan auksin sintetik. Yang umum digunakan adalah campuran NAA dan IBA; alasan: NAA kuat dan retensinya rendah; IBA lebih lemah, tetapi retensinya lama (retensi = masa tinggalzat pada ‘lokasi’ perlakuan)Tidak semua jenis tanaman yang distekperlu auksin; tergantung kemudahanberakarnya.

Penerapan ZPT untuk Pertanian

2. Bolting (pembentukan tangkai/tandanbunga pada tanaman-2 biennial: kubis, lettuce, wortel, Chrisanthemum, bunga-bungaan keluarga Alliaceae dan beberapa jenis tanaman yang berbunganya memerlukan ekspose suhu dingin atau yang perlu panjang hari pendek seperti Spinach).ZPT: Gibberellin pengganti vernalisasi

Penerapan ZPT untuk Pertanian

3. Modifikasi ekspresi sex bunga. Ekspresiseks bunga merupakan hasil perubahandramatis pada tanaman budidaya dari perlakuan ZPT. Sangat berguna untuk pemuliaan, sehingga dapat menghasilkanbiji lebih banyak. Contoh untuk ketimun:1. GA meningkatkan bunga jantan2. Ethephon (ethylene) menunda

keluarnya bunga jantan

Penerapan ZPT untuk Pertanian

4. Induksi pembungaan. Sesungguhnya biokimia pembungaan masih belum diketahui benar hingga sekarang, hanyadipercaya bahwa triggernya adalah hormonal. Dahulu diduga ada hormonpembungaan khusus: Florigen. Sekarangtidak terbukti. Konsepnya jadi interaksiberbagai fitohormon: nenas – ethylene; mangga – KNO3, paclobutrasol

Penerapan ZPT untuk Pertanian

5. Pembentukan buah (fruit setting). Hormonyang digunakan: auksin dan GA, terutama untuk membuat buah tanpa biji

6. Penggandaan jumlah kromosom: colchicines dari diploid menjaditetraploid.

7. Pematangan buah: menggunakanethylene (termasuk degreening)

Influence of IBA Treatment on Root Formation

Jojoba Peach

Ficus

Cuttings treated with IBA: 1-control, 2-50% ethanol, 3-1000 ppm IBA, 4-2000 ppm IBA, 5-4000 ppm IBA

Enhancement of Seed Germination by GA Treatment

Penstemon parryi

Seeds of Desert Beard Tongue (Penstemon parryi) is difficult to germinate due to seed dormancy (see 1 above). Treatment of seed with 200 ppmGA3 for 24 hours leads to 95% germination (see 2 above).

Seed treatment with GA3 often ends up with elongated seedlings: control (left), GA3 treated (right)

Tissue culture of leaf discs of Salpiglossis

Influence of cytokinin and auxin on differentiationof callus tissues in vitro, Salpiglossis

Callus proliferation and root production occur under a combinationof low cytokinin and high auxin concentrations in the medium

Shoot differentiation occurs under a combinationof high cytokinin and low auxin levels in the medium

Shoots induced on callus grown in vitro can be divided and rooted as clonal propagules

Flowering Salpiglossis plants which have been cloned from leaf disc cultures

Ethephon application converts male flowersto female flowers in muskmelon

An example of flower sex expression in a muskmelonplant after treatment with ethephon

Muskmelon fruits developed from ethephon-induced female flowers are often elongated: top row (control), bottom row(ethephone-treated)

Easter lily plants grown in greenhouse often show elongated stems which makes boxing for mass market distribution difficult

Some Chemical Growth Retardants

Easter Lily Height Control by Sumagic

Influence of DIFDifference between Day and Night Temperatures

Plant height control on Liatrus (gay feather) by growth retardant application (left-treated, right-control)

Contoh kasus studi Anggur tanpa biji

Kandungan Hormon Endogen dan Status Nutrisi dalam Buah Tanpa Biji Muda Hasil Induksi Antibiotik pada Anggur

Muscat of Alexandria

Winarso Drajad Widodo

Laboratorium Produksi TanamanJurusan Budi Daya Pertanian

Fakultas Pertanian Institut Pertanian Bogor

2002

Pt

Embrio

EndospermPTT

Degenerated

Developed

Streptomisin (SM); Spektinomisin (SE); Aquadest

?

4

10

16

22

1 2 3 4 5 6 7 8Minggu setelah mekar penuh

Dia

met

er b

uah

(mm

)

SM- 200SE- 200Control

Gambar 1. Pengaruh antibiotika terhadap diameter buah

SM SE

control

-3 -3 +5 HSA-6 -6 +5 HSA

Pertumbuhan awal buah pra fertilisasi: Dipicu oleh hormon yang diproduksi oleh pollen

Pertumbuhan buah pasca fertilisasi: Diatur/distimulir oleh hormon-2 yang disintesis oleh biji muda yang ditranslokasikan ke dinding buah; jaringan nourishing adalah endospermtanpa endosperm embrio gagal tumbuh dan sebaliknya, tanpa embrio, endosperm tidak berkembang

seedlessseeded

Kandungan hormon endogendan status nutrisi dalambuah muda

4 tahun(30-40) cm x 50 cm x 20 cm

SM 200 mg/lSE 200 mg/l

- 3 HSB

Celup

Treatment 6 HSP 10 HSP 13 HSP

ControlSM-200SE-200

728973550

2066a664b621b

1077667588

Kandungan ABA

Rf

Gambar 2. Aktivitas sitokinin

13 HSP

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 blank

Cal

lus

wei

ght (

mg)

SM-200SE-200Control

13 HSP

-3

0

3

6

9

12

Rf0.1 Rf0.2 Rf0.3 Rf0.4 Rf0.5 Rf0.6 Rf0.7 Rf0.8 Rf0.9 Rf1.0

Exce

ss o

f bla

nk (%

)StreptomycinSpectinomycinControl

ns

Gambar 3. Aktivitas auksin (IAA)

Gambar 4. Aktivitas GA

10 HSP

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Rf0.1 Rf0.2 Rf0.3 Rf0.4 Rf0.5 Rf0.6 Rf0.7 Rf0.8 Rf0.9 Rf1.0 Blank

Abs

orba

nce

SMSEControl

Nutrisi:Sukrosa dan Fruktosa (gula aktif dan reaktif)rendah pada buah dari tandan yang diberiperlakuan antibiotika

Nitrogen: Kandungan dalam buah tanpa biji lebih rendah dibandingkan buah berbiji

Asam amino: glutamin, sistein, asparagin, tirosin, isoleusin, leusin, asam aspartat, asam glutamat dan alanin lebih rendah pada buah tanpa biji dibanding buah berbiji

GA merupakan hormon terpenting dalampertumbuhan tahap awal buah anggur!

Pergilah dengan percaya diri kearah impian Anda.Tempuhlah Hidup seperti yang anda bayangkan