RESPON DAN PERTAHANAN TUMBUHAN

RESPON TUMBUHAN TERHADAP :
CAHAYA


Peranan cahaya bagi tumbuhan itu sendiri yaitu sebagai Sumber energi untuk fotosintesis dan Faktor penentu dalam pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Tumbuhan mendeteksi cahaya dalam hal :
Keberadaannya ,Arahnya ,Intensitasnya ,Periodisitasnya Panjang gelombangnya, Dalam hal pendeteksian tumbuhan terhadap panjang gelombang cahaya ; dikenal adanya spektrum absorpsi dan spektrum aksi . Spektrum absorpsi (Absorption spectrum), yaitu :Suatu grafik yang menggambarkan panjang gelombang cahaya yang diabsorpsi oleh pigmen tertentu. Sedangkan Spektrum aksi (Action spectrum), yaitu : Suatu grafik yang menggambarkan hubungan antara respon fisiologis tumbuhan terhadap panjang gelombang cahaya. Spektrum aksi fotosintesis mempunyai dua puncak, yaitu pada Panjang gelombang cahaya merah  dan panjang gelombang cahaya biru
Ada 4 respon tumbuhan terhadap cahaya yaitu fotomorfogenesis, fotoreseptor, ritme sikardian dan fotoperiodisme.
Fotomorfogenesis yaitu Pengaruh cahaya terhadap perkembangan bentuk dan organisasi tubuh organisme sejak embrio sampai dewasa (selama ontogeni)

Fotoreseptor yaitu pigmen yang mengabsorbsi/menerima cahaya. Fotoreseptor utama pada tumbuhan ada dua macam, yaitu :

Fotoreseptor cahaya biru, yang merupakan kelompok pigmen. Fotoreseptor cahaya biru terdiri dari tiga pigmen yaitu kriptokom, fototropin dan zeasantin.

Fotoreseptor cahaya merah dan cahaya merah jauh yaitu fitokrom. Fitokrom terdiri dari dua buah protein kovalen yang dentik yang menyatu membentuk suatu molekul fungsional. Masing-masing protein mempunyai dua ruang llingkup (domain) yaitu domain aktifitas fotoreseptor dan domain aktifitas protein kinase.

Fitokrom mempunyai dua variasi bentuk :
Pr, yaitu bentuk fitokrom yang mengabsorpsi cahaya merah. Apabila diberi warna cahaya merah maka akan berubah menjadi Pfr.
Pfr, yaitu bentuk fitokrom yang mengabsorpsi cahaya merah jauh. Apabila diberi cahaya merah jauh maka akan berubah menjadi Pr.
Perubahan bentuk tersebut bersifat fotoreversibel artinya dapat dibolak-balik karena pengaruh cahaya
Ritme sikardian yaitu suatu siklus fisiologis internal selama 24 jam, yang berlangsung pada semua organisme eukariotik dan selalu tepat walaupun tidak ada variabel eksternal. Contoh ritme sirkadian :
Tanaman kacang-kacangan akan menurunkan daunnya pada sore hari dan menegakannya kembali pada pagi hari. Pergerakan ini disebabkan adanya perubahan reversibel dalam tekanan turgor sel pada sisi berlawanan dari pulvinus.  Tanaman tersebut akan melanjutkan gerakan tidurnya walaupun diberi kondisi yang terang terus menerus.
Apabila suatu organisme disimpan dalam lingkungan yang konstan, maka ritme sirkadiannya akan menyimpang dari periode 24 jam, yang disebut periode berlalu bebas, penyimpangannya sekitar 21-27 jam. Pengaturan jam biologis tergantung pada sintesis protein factor transkripsi yang menghambat transkripsi gen yang mengkode factor transkripsi dirinya sendiri.
Fotoperiodisme respon fisiologis terhadap fotoperiod, misalnya respon pembungaan. Fotoperiod itu sendiri yaitu lama panjang relatif dari malam dan siang. Berdasarkan lama panjang relatif malam dan siang, dibedakan tiga tumbuhan yaitu :
Tumbuhan berhari pendek (short-day plant), yaitu:
Tumbuhan yang berbunga hanya apabila mendapatkan     periode terang yang lebih pendek dari periode terang kritisnya untuk berbunga. Contoh : Chrysanthenum, Poinsetia, dan beberapa kultivar kacang kedelai.
Tumbuhan berhari panjang (long-day plant), yaitu:
Tumbuhan yang berbunga hanya apabila mendapatkan     periode terang lebih panjang dari periode terang kritisnya  untuk berbunga.  Contoh : Bayam, Lobak, Selada, Iris, dan beberapa  kultivar serealia.
Tumbuhan berhari netral (day-netral plant), yaitu:
Tumbuhan yang masa berbunganya tidak dipengaruhi oleh fotoperiode. Contoh : Tomat, Padi.
GAYA BERAT (GRAVITASI)
Tumbuhan bersifat tidak mobil, sehingga harus menyesuaikan diri dengan kisaran yang luas dari keadaan lingkungannya melalui mekanisme perkembangan dan mekanisme fisiologis
Akar memperlihatkan gravitropisme positif
Tunas memperlihatkan gravitropisme negatif
Auksin memegang peranan utama di dalam respon gravitropisme.

STIMULUS MEKANIK
Respon tumbuhan terhadap tempaan angin yang keras, menyebabkan batangnya menjadi menebal, pendek dan gemuk.
Thigmomorfogenesis, yaitu : Respon tumbuhan terhadap stimulus mekanik yang kronis, sebagai hasil dari peningkatan produksi etilen.
Stimulus mekanik mengaktifkan lintasan transduksi sinyal yang melibatkan peningkatan kalsium (Ca) di dalam sitoplasma, yang pada gilirannya mengaktifkan gen spesifik yang mengkode protein untuk mempengaruhi sifat dinding sel. Tumbuhan merambat / memanjat mempunyai sulur yang menggulung dengan cepat bila menyentuh sandarannya
CEKAMAN
Terhadap Cekaman Kekeringan
Pada hari-hari yang cerah, panas, dan kering, tumbuhan mengalami cekaman kekeringan (kekurangan air), karena transpirasi lebih besar dari absorpsi air.
Respon tumbuhan terhadap cekaman kekeringan:
Menutup stomata untuk mengurangi transpirasi
Menggulungkan daunnya
Menurunkan laju fotosintesis
Memperdalam pertumbuhan akar ke bawah
Mengkonservasi air, mengurangi penguapan
Memperlihatkan durinya untuk menakut-nakuti herbivora

Terhadap Cekaman Banjir
Pada tanah yang terendam, akar tidak bisa berespirasi karena kekurangan oksigen pada rongga udara tanah
Respon tumbuhan terhadap cekaman banjir
Menyembulkan akar-akar udara
Menghasilkan buluh udara pada sel korteks akar sebagai alat pemasukan oksigen
Terhadap Cekaman Garam
Kelebihan garam dapur (NaCL) ataupun garam lainnya di dalam tanah menyebabkan:
Potensial air dalam larutan tanah menurun, sehingga akar-akar kehilangan air, walaupun tanah penuh dengan air.
Konsentrasi natrium ataupun ion garam lainnya yang tinggi adalah toksik bagi tumbuhan
Respon tumbuhan terhadap cekaman garam
Memproduksi linarut berupa senyawa organik yang dapat menjaga potensial air sel lebih negatif dari pada larutan tanah
Tumbuhan halofit (halophyles), yaitu tumbuhan yang toleran terhadap garam, membuat kelenjar yang dapat memompakan garam keluar melewati epidermis daun
Terhadap Cekaman Panas
Kelebihan panas akan mengubah sifat dan metabolisme enzim sehingga merusak dan sering kali mematikan tumbuhan

Respon tumbuhan terhadap cekaman panas
Menutup stomata untuk mengkonservasi air
Mensintesis protein pengejut panas (heat-shock protein) yang mengikat protein lainnya untuk membantu mengurangi denaturasi
Terhadap Cekaman Dingin
Temperatur yang dingin menyebabkan membran biologis kehilangan fluiditasnya karena lipidanya terikat kedalam bentuk kristal, sehingga transportasi zat dan fungsi protein membran terganggu
Respon tumbuhan terhadap cekaman dingin
Menambah asam lemak tidak jenuh pada membran lipidnya yang dapat menghalangi pembentukan kristal, sehingga fluiditasnya dipertahankan
Terhadap Cekaman Pembekuan (Freezing)
Pembekuan menyebabkan terbentuknya es di dalam dinding sel dan ruang antar sel hampir semua tumbuhan, serta menurunkan potensial air ekstra selluler, sehingga menyebabkan plasmolisis
Respon tumbuhan terhadap pembekuan
Sebelum menghadapi musim salju, sel akan meningkatkan level sitoplasmanya dengan linarut spesifik, semisal gula, yang toleransinya lebih baik pada konsentrasi tinggi dan membantu mengurangi kehilangan air dari sel selama temperatur dingin di luar sel tersebut.

PERTAHANAN TUMBUHAN TERHADAP :
HERBIVORA
Pertahanan tumbuhan terhadap herbivora dapat berupa :
Pertahanan fisik misalnya duri
Pertahanan kimia, misalnya produksi senyawa toksik yang tidak disukai
Pertahan biologis, misalnya mendatangkan hewan predator

PATOGEN
Tumbuhan mempunyai dua garis pertahanan terhadap patogen :
Garis pertahanan pertama, yaitu perlindungan fisik tumbuhan berupa epidermis dan periderm, namun masih bisa dipenetrasi oleh virus, bakteria, spora, dan hifa jamur melalui luka atau melalui stomata
Garis pertahanan kedua, yaitu serangan kimia yang membunuh patogen dan mencegah penyebarannya dari tempat infeksi.
Sistem pertahanan kedua ini ditingkatkan melalui kemampuan yang diwariskan pada tumbuhan untuk mengenal patogen tersebut.
Pengenalan gen ke gen
Tumbuhan umumnya resisten terhadap patogen, karena tumbuhan tersebut mempunyai kemampuan untuk mengenal patogen dan menyusun pertahanan terhadap patogen tersebut. Resistensi spesifik terhadap penyakit tumbuhan, berdasar pada pengenalan gen-ke-gen.
Pengenalan gen-ke-gen bergantung pada pasangan yang cocok antara allel genetik tumbuhan inang dengan allel patogen. Resistensi terjadi apabila tumbuhan dengan allel resisten dominan (R) mengenal patogen yang mempunyai allel avirulen komplementer
Respon hipersensitif
Tumbuhan yang tidak mempunyai resistensi genetik akan berespon terhadap patogen virulen dengan menyusun suatu serangan kimia lokal, sedangkan tumbuhan yang berdasar pada pasangan R-Avr akan berespon terhadap patogen avirulen dengan membentuk pertahanan berupa respon hipersensitif.
Resistensi secara sistemik
Resistensi hipersensitif bersifat lokal dan spesifik. Merupakan respon pertahanan berdasar pengenalan gen-ke-gen (R-Avr) antara tumbuhan inang dan patogen. Resistensi secara sistemik bersifat non spesifik dan memberikan pertahanan terhadap bermacam-macam patogen untuk jangka waktu beberapa hari.
Salah satu bentuk modifikasi asam salisilat adalah asetil salisilat, merupakan satu bahan aktif dari aspirin yang dapat diperoleh dari serpihan kulit kayu willow (Salix)














PERTANYAAN
Apa yang dimaksud dengan a)fotomorfogenesis, b)spektrum absorpsi, c)spekrum aksi, d)kriptokom, e)fototropin, f)zeasatin, g)fitokrom
Apa yang dimaksud dengan a)tumbuhan berhari pendek (tumbuhan bermalam panjang) b) tumbuhan berhari panjang (tumbuhan bermalam pendek), c)tumbuhan berhari netral. Beri masing-masing dua contoh tanamannya.
Apa yang dimaksud dengan a)gravitropisme, b)thygmotropisme, c)tumbuhan halofit, d)protein pengejut panas (heat-shock-protein)
Apa yang terjadi apabila stek pucuk tanaman krisan langsung ditanam di Indonesia, tanpa diberi perlakuan tambahan cahaya pada malam hari? Jelaskan ! mengapa ?
Jelaskan mengenai pertahan biologis dari tumbuhan kacang buncis terhadap herbivora berupa larva ulat tentara ?
Jelaskan mengenai respon tumbuhan terhadap cekaman abiotik berupa cekaman kekeringan!
Jelaskan proses pertahanan tumbuhan terhadap patogen secara sistematik !
Sebutkan jenis-jenis cekaman abiotik dan berikan salah satu contoh respon tumbuhan terhadap cekaman tersebut !


JAWABAN
Yang dimaksud dengan :
Fotomorfogenesis merupakan pengaruh cahaya terhadap perkembangan bentuk dan  organisasi tubuh organisme sejak embrio sampai dewasa     (selama ontogeni)
Spektrum absorpsi yaitu suatu grafik yang menggambarkan panjang gelombang cahaya yang diabsorpsi oleh pigmen tertentu.
Spekrum aksi yaitu suatu grafik yang menggambarkan hubungan antara respon fisiologis tumbuhan terhadap panjang gelombang cahaya.
Kriptokom merupakan pigen yang terdapat pada fotoreseptor cahaya biru yang berfungsi sebagai penghambat pemanjangan hipokotil.
fototropin merupakan pelengkungan fototropik ke arah cahaya yang dikontrol oleh fotoreseptor cahaya biru.
Zeasatin merupakan pigen yang terdapat pada fotoreseptor cahaya biru yang berfungsi untuk pembukaan stomata.
Fitokrom merupakan pigen yang terdapat pada fotoreseptor cahaya biru yang berfungsi untuk fototropisme, yaitu pelengkungan menuju atau menjauhi cahaya.
Yang dimaksud dengan :
Tumbuhan berhari pendek (tumbuhan bermalam panjang)
Tumbuhan yang berbunga hanya apabila mendapatkan     periode terang yang lebih pendek dari periode terang kritisnya untuk berbunga. Contoh : Chrysanthenum, Poinsetia, dan beberapakultivar kacang kedelai.
Tumbuhan berhari panjang (tumbuhan bermalam pendek)
Tumbuhan yang berbunga hanya apabila mendapatkan     periode teranglebih panjang dari periode terang kritisnya  untuk berbunga. Contoh : Bayam, Lobak, Selada, Iris, dan beberapa kultivar serealia
Tumbuhan berhari netral.
Tumbuhan yang masa berbunganya tidak dipengaruhi  oleh fotoperiode.
Contoh : Tomat dan Padi.
Yang dimaksud dengan :
Gravitropisme yaitu

Thygmotropisme merupakan arah pertumbuhan di dalam respon terhadap sentuhan.
Tumbuhan halofit yaitu tumbuhan yang toleran terhadap garam.
Protein pengejut panas (heat-shock-protein) yaitu

Tanaman krisan tidak akan mengalami pembungaan karena tanaman ini termasuk tumbuhan berhari pendek, yaitu tumbuhan yang berbunga hanya apabila mendapatkan periode terang yang lebih pendek dari periode terang kritisnya untuk berbunga. Ini artinya tanaman krisan akan berbunga apabila panjang malamnya lebih panjang dari periode gelap kritisnya.
Tumbuhan kacang buncis mendatangkan tawon parasitoid sebagai respon pertahanan terhadap herbivora, berupa larva ulat tentara.



Respon tumbuhan terhadap cekaman kekeringan:
Menutup stomata untuk mengurangi transpirasi
Menggulungkan daunnya
Menurunkan laju fotosintesis
Memperdalam pertumbuhan akar ke bawah
Mengkonservasi air, mengurangi penguapan
Memperlihatkan durinya untuk menakut-nakuti herbivora
Proses pertahanan tumbuhan terhadap patogen secara sistematik yaitu :
Resistensi sistemik berdasar kepada peningkatan  ligand dari patogen ke reseptor spesifik dari sel, di dalam jaringan tumbuhan yang terinfeksi.
Tahap identifikasi ini, memicu lintasan transduksi sinyal (STP = Signal Transduction Pathway)       
Lintasan Transduksi Sinyal (STP), meningkatkan respon hipersensitif (HR = Hypersensitive Response), sehingga sel tumbuhan memproduksi molekul anti mikroba, yang menutup daerah infeksi dengan memodifikasi  dinding  selnya,  dan  kemudian menghancurkan dirinya sendiri. Respon lokal ini, . menghasilkan luka (lesion) pada daun yang terinfeksi.
Sebelum mati, sel yang terinfeksi melepaskan sinyal kimia, mungkin berupa asam salisilat.              
Sinyal tersebut, didistribusikan ke sisa bagian tumbuhan yang tidak terserang
Di dalam sel daun dan organ lainnya yang jauh dari daerah terinfeksi, maka mesenjer kimia mengimsiasi lintasan transduksi sinyal.
Jenis-jenis cekaman abiotik yaitu :
Terhadap Cekaman Kekeringan
Respon tumbuhan terhadap cekaman kekeringan:
Menutup stomata untuk mengurangi transpirasi
Menggulungkan daunnya
Menurunkan laju fotosintesis
Memperdalam pertumbuhan akar ke bawah
Mengkonservasi air, mengurangi penguapan
Memperlihatkan durinya untuk menakut-nakuti herbivora
Terhadap Cekaman Banjir
Respon tumbuhan terhadap cekaman banjir
Menyembulkan akar-akar udara
Menghasilkan buluh udara pada sel korteks akar sebagai alat pemasukan oksigen
Terhadap Cekaman Garam
Respon tumbuhan terhadap cekaman garam
Memproduksi linarut berupa senyawa organik yang dapat menjaga potensial air sel lebih negatif dari pada larutan tanah
Tumbuhan halofit (halophyles), yaitu tumbuhan yang toleran terhadap garam, membuat kelenjar yang dapat memompakan garam keluar melewati epidermis daun
Terhadap Cekaman Panas
Respon tumbuhan terhadap cekaman panas
Menutup stomata untuk mengkonservasi air
Mensintesis protein pengejut panas (heat-shock protein) yang mengikat protein lainnya untuk membantu mengurangi denaturasi
Terhadap Cekaman Dingin
Respon tumbuhan terhadap cekaman dingin
Menambah asam lemak tidak jenuh pada membran lipidnya yang dapat menghalangi pembentukan kristal, sehingga fluiditasnya dipertahankan
Terhadap Cekaman Pembekuan (Freezing)
Respon tumbuhan terhadap pembekuan
Sebelum menghadapi musim salju, sel akan meningkatkan level sitoplasmanya dengan linarut spesifik, semisal gula, yang toleransinya lebih baik pada konsentrasi tinggi dan membantu mengurangi kehilangan air dari sel selama temperatur dingin di luar sel tersebut.