PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN Bahan Kuliah Dasar Agronomi 6/27/2011 1
Lingkup Bahasan dan TIK Lingkup Bahasan: pertumbuhan dan perkembangan, fotosintesis, respirasi, peran beberapa zat pengatur tumbuh, dominansi fase pertumbuhan TIK : setelah mengikuti kuliah ini mahasiswa mampu menjelaskan definisi, proses, dan faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman serta dominansi pertumbuhan vegetatif dan generatif Pertemuan : 2 x 100 menit 6/27/2011 2
Pertumbuhan : o pertambahan ukuran yang tidak dapat balik o o (benih kecambah tanaman muda tanaman dewasa) pertambahan protoplasma (jumlah dan isi sel) : akibat pertambahan ukuran dan jumlah sel dicerminkan penambahan bobot bahan kering Perkembangan : o adanya diferensiasi (perubahan morfologis dan fungsi), suatu perubahan dalam tingkat lebih tinggi lebih kompleks Pertumbuhan dan perkembangan didukung oleh : pembelahan sel pembesaran atau pemanjangan sel pematangan sel 6/27/2011 3
DASAR-DASAR PERTUMBUHAN TANAMAN DI DALAM SEL Pertambahan protoplasma berlangsung melalui suatu rentetan peristiwa perubahan air, CO 2, dan garam- garam anorganik menjadi bahan-bahan hidup Peristiwa dalam sel (metabolisme) mencakup : o pembentukan karbohidrat (fotosintesis) o absorpsi dan translokasi air, nutrisi dan fotosintat o proses perolehan energi (respirasi) Energi kimia yang diperlukan didapatkan dari proses respirasi 6/27/2011 4
FOTOSINTESIS Fotosintesis : rentetan rekasi yang terintegrasi dan kompleks; bentuk singkatnya : 12 H 2 O + 6 CO 2 C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O + 6 H 2 O Reaksi Fase cahaya Reaksi Hill NADP NADPH2 Fotofosporilasi : ADP ATP Reaksi Fase gelap Reaksi Blackman Fiksasi CO 2 Pembentukan C 6 H 12 O 6 Tipe lintasan Fotosintesis Tan C3 Tan C4 Tan CAM 6/27/2011 5
Struktur tanaman C3 C4 CAM Sukulensi tidak tidak ada Kloroplas pada sel seludang Tidak ada Ada Tidak ada Retikulum mesofil dan sel seludang Tidak ada Ada Tidak ada Lokasi fiksasi CO2 Kloroplas sel mesofil Kloroplas sel mesofil dan seludang Kloroplas sel mesofil Enzim fiksasi CO2 Hasil antara Suhu optimal Fotorespirasi Ttk kompensasi CO2 Cahaya Net fotosintesis (mg/co2/dm2/jam) RUDB c-ase PGA 25 o C ada 50 ppm 2000 luk 15-40 PEP as malat 35 o C tidak 5-5050 ppm cahaya penuh = C3: malam hari As organik sedikit 6/27/2011 6
Faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis: Intensitas cahaya Air Kandungan CO2 udara Aparatus fotosintesis: kloroplas, klorofil Unsur hara: N, P, Fe, Mg 6/27/2011 7
RESPIRASI Proses untuk memperoleh energi dari bahan-bahan organik secara sederhana merupakan reaksi kebalikan dari fotosintesis C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 6 H 2 O + 6 CO 2 + energi Proses respirasi merupakan reaksi pemecahan molekul secara bertahap glikolisis : gula 6 C gula 3 C siklus Krebs oksidasi terminal Senyawa bahan baku respirasi Karbohidrat, asam lemak, asam amino, asam nukleat 6/27/2011 8
RINGKASAN PROSES RESPIRASI As lemak Pati As amino Glukosa Glikolisis Respirasi anaerobs Asam Piruvat Asetal dehida Alkohol Sikuls Kreb s O 2 Respirasi aerobs Oksidasi terminal CO 2 6/27/2011 9
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Respirasi Umur jaringan : jaringan muda vs tua Suhu : suhu tinggi atau rendah(ingat peran Q10) Oksigen : aerob vs anaerob (terutama di daerah perakaran) Ketersediaan karbohidrat dan bahan cadangan lainnya Kondisi sel dan jaringan 6/27/2011 10
Lintasan Metabolisme dalam Tanaman dan Produk yang Dapat Dipanen steroid Senyawa berisi N terpenoid ASAM AMINO Protein Asam nukleat lipida piruvat glukosa pektin resin Sikuls Kreb s sukrosa pati gom Fragmen C dari fotosintesis Air dan unsur hara Flavonoid Alkoloid 6/27/2011 11
Absorpsi Absorpsi dan Translokasi difusi (gerakan molekul zat terlarut) osmosis (gerakan larutan hara melalui membran) aliran massa (contoh pemupukan) pengambilan aktif (perlu energi ATP dari repirasi) Kemampuan molekul untuk ke luar masuk sel ukuran molekul kelarutan lemaknya : susunan membran sel muatan ion (monovalen atau polivalen) permeabilitas membran sel 6/27/2011 12
Translokasi Translokasi : gerakan zat-zat organik dan anorganik yang terlarut, dari satu bagian tanaman ke bagian lainnya : pengangkutan air dan hara melalui xilem, sedangkan hasil fotosintesis diangkut melalui floem Laju translokasi dipengaruhi oleh keadaan membuka-menutupnya menutupnya stomata suhu kelembaban udara aliran udara (angin) 6/27/2011 13
PERKEMBANGAN TANAMAN Menyangkut: Diferensiasi, yang ditunjukkan oleh ordo perubahan yang lebih tinggi (meristem menjadi kotiledon, bakal daun dll) spesialisasi secara anatomik dan fisiologik Diferensiasi ditentukan oleh peran gen tertentu dalam sel termasuk keterlibatan fito- hormon. Interaksi potensi genetik dan lingkungan sel masing-masing 6/27/2011 14
Fitohormon Zat-zat organik yang dibentuk oleh tanaman tsb (endogen) yang aktivitasnya masih dapat dirasakan pada tempat yang jauh dari tempat asalnya dibentuk Fitohormon terpenting : kelompok auksin kelompok sitokinin kelompok giberelin etilen asam absisat Pengelompokan didasarkan atas persamaan struktur molekul dan efek fisiologisnya, namun fungsinya saling tumpang tindih dan ada interaksinya 6/27/2011 15
PGR (plant growth regulator) mencakup yang alami dan yang disintesis (tiruan ataupun kreasi) yang mem-pengaruhi pertumbuhan dan perkembangan (merangsang/menghambat) Kelompok Auksin Kelas pertama yang ditemukan : IAA = asam indol asetat (Indolaceticacid) Fungsi hormon perangsang pertumbuhan pemanjangan sel pengubahan plastisitas dinding sel fototropisme Cara mengukur (bioassay) pemanjangan koleoptil oats yang tumbuh dalam gelap derajat pembengkokan batang kapri yang terbelah memanjang 6/27/2011 16
Zat lain yang penting IBA = Indolbutyricacid Asam gibberelin (GA) kelompok sedikitnya 45 senyawa terpenoid dekat Fungsi : pembesaran sel pembelahan sel pada daerah meristem subapikal mempengaruhi pertumbuhan yang dikendalikan suhu dan periode cahaya : dormansi benih dan tanaman perkecambahan pembentukan bunga dan buah membalik kekerdilan 6/27/2011 17
Sitokinin : kelompok zat kimia yang mempengaruhi secara tegas pembelahan sel (kinetin, BA, 2ip, zeatin, PBA) kebanyakan berupa purin Sitokinin dan auksin beriteraksi mempengaruhi diferensiasi : auksin tinggi sitokinin rendah - pertumbuhan akar auksin rendah sitokinin tinggi - pertumbuhan tunas auksin = sitokinin - tidak ada diff. Biji (air kelapa, jagung) dan sel tumor tinggi kandungan sitokininnya. 6/27/2011 18
Etilen pematangan buah penyeragaman pembungaan perubahan sex pada bunga kelayuan bunga potong Asam absisat atau dormin senyawa penghambat alami mempengaruhi dormansi benih dan mata tunas absisi daun mempercepat pembungaan efek ABA dibalik oleh GA dan sitokinin 6/27/2011 19
Zat penghambat alami dan sintetik Maleichydrasil : menghambat pertunasan onion dan kentang - mengkerdilkan tanaman Phosphon atau CCC dan Chlormequat untuk memendekkan batang, tetapi pembungaan tetap (pada krisan) Daminozide : dapat menekan sintesis GA 6/27/2011 20
FASE-FASE PERTUMBUHAN DAN KARBOHIDRAT Fase vegetatif dan Fase reproduktif adalah peristiwa yang tidak terputus dan bisa overlapping Pada Fase vegetatif karbohidrat digunakan untuk pertumbuhan Pada fase reproduktif karbohidrat disimpan (ditimbun) dan tanaman tsb menyimpan sebagian besar karbohidrat yang dibentuknya 6/27/2011 21
PERIMBANGAN FASE-FASE VEGETATIF- REPRODUKTIF VEGETATIF REPRODUKTIF (1) (3) Fase vegetatif dominan thd fase reproduktif (2) Tak satupun Fase dominan Seimbang Fase reproduktiff dominan thd fase vegetitif 6/27/2011 22
PERIMBAGAN FASE VEGETATIF - REPRODUKTIF DAN TIPE PERTUMBUHAN (1) Tanaman basah yang sampai di panen memerlukan dominan fase vegetatif (Vr-Vr) Vr) (2) Tanaman berbatang basah yang memerlukan suatu dominansi fase veg selama tahap pertama hidupnya, dan dominansi dari fase reproduktif selama fase akhir hidupnya Vr - vr (3) Tanaman berbatang basah yang tidak memerlukan dominansi dari kedua fase Vr - VR (seimbang) (3) Tanaman berkayu yang memerlukan suatu dominansi dari fase veg selama bagian pertama dari tiap musim dan dominansi fase reproduktif selama bagian terakhir dari musim itu Vr VR vr Vr vr - dst 6/27/2011 23