Terdapat beberapa zat pengatur yang terdapat pada tanaman. Tanaman memiliki kemampuan internal untuk mengatur pertumbuhan dan perkembangannya melalui zat pengatur.
Zat Pengatur Tumbuh (ZPT) apa saja yang terdapat secara alami pada tanaman?
Zat Pengatur Tumbuh Tanaman adalah substansi (bahan) organik (selain vitamin dan unsur mikro) yang dalam jumlah sedikit merangsang, menghambat atau sebaliknya mengubah proses fisiologis (Wareing dan Philips, 1978).
Zat Pengatur Tumbuh Tanaman dibagi menjadi dua, yaitu eksogen (berasal dari luar) dan endogen, diproduksi dari bagian dalam tanaman dikenal sebagai hormon tumbuhan atau fitohormon.
Kriteria dikatakan sebagai fitohormon (Franklin et. al., 1991) yaitu :
- Tempat sintesis berbeda dari tempat aktivitasnya
- Respon dihasilkan oleh jumlah yang sangat kecil
- Respon berbentuk formatif dan plastik (tidak terpulihkan) misalnya respons tropi
Definisi Fitohormon
Fitohormon merupakan suatu zat organik yang dihasilkan dalam tumbuhan tingkat tinggi secara alami yang mengatur pertumbuhan atau fungsi-fungsi fisiologis lain dan bekerja pada suatu tempat yang jauh dari tempat pembentukannya, dan aktif dalam jumlah yang kecil.
Hormon tumbuh suatu zat organik yang memacu pertumbuhan yaitu pertambahan volume yang irreversible sepanjang sumbu memanjang bila diberikan dalam konsentrasi rendah pada tunas tumbuhan yang sejauh mungkin dibebaskan dari zat pemacu pertumbuhan yang dibuatnya sendiri.
Pengelompokan Fitohormon Tumbuhan
Pengelompokan hormon pada tumbuhan didasarkan dari struktur kimia, letak dan pengaruh hormon tersebut terhadap tumbuhan itu sendiri. Macam-macam hormon pada tumbuhan adalah sebagai berikut :
1. Auksin
Istilah auksin pertama kali digunakan oleh Frits Went yang menemukan bahwa suatu senyawa menyebabkan pembengkokan koleoptil ke arah cahaya. Pembengkokan koleoptil yang terjadi akibat terpacunya pemanjangan sel pada sisi yang ditempeli potongan agar yang mengandung auksin.
Auksin yang ditemukan Went kini diketahui sebagai asam indol asetat (IAA). Selain IAA, tumbuhan mengandung tiga senyawa lain yang dianggap sebagai hormon auksin, yaitu 4-kloro indolasetat (4 kloro IAA) yang ditemukan pada biji muda jenis kacang-kacangan, asam fenil asetat (PAA) yang ditemui pada banyak jenis tumbuhan, dan asam indolbutirat (IBA) yang ditemukan pada daun jagung dan berbagai jenis tumbuhan dikotil.
Auksin adalah senyawa asam asetat dengan gugus indol bersama derivatnya. Pusat pembentukan auksin adalah ujung keleoptil (pucuk tumbuhan). Jika terkena cahaya matahari, auksin akan mengalami kerusakan sehingga menghambat pertumbuhan tumbuhan. Hal ini menyebabkan batang membelok ke arah datangnya cahaya karena pertumbuhan bagian yang tidak terkena cahaya, lebih cepat daripada bagian yang terkena cahaya.
Auksin banyak diproduksi di jaringan meristem pada bagian ujung-ujung tumbuhan, seperti kuncup bunga, pucuk daun dan ujung batang. Auksin tersebut disebarkan ke seluruh bagian tumbuhan, tetapi tidak semua bagian mendapat bagian yang sama. Bagian yang jauh dari ujung akan mendapatkan auksin lebih sedikit.
Berdasarkan struktur dasar molekulnya, auksin dapat dibagi menjadi indoles, phenols, dan napthalines.
Fungsi auksin, yaitu:
- Merangsang perpanjangan sel.
- Merangsang pembentukan bunga dan buah.
- Merangsang pemanjangan titik tumbuh.
- Mempengaruhi pembengkokan batang.
- Merangsang pembentukan akar lateral.
- Merangsang terjadinya proses diferensiasi.
2. Sitokinin
Sitokinin merupakan zat pengatur tumbuh (ZPT) yang mendorong pembelahan (sitokinesis). Beberapa macam sitokinin merupakan sitokinin alami (misal : kinetin, zeatin) dan beberapa lainnya merupakan sitokinin sintetik. Sitokinin alami dihasilkan pada jaringan yang tumbuh aktif terutama pada akar, embrio dan buah. Sitokinin yang diproduksi di akar selanjutnya diangkut oleh xilem menuju sel-sel target pada batang.
Ahli biologi tumbuhan juga menemukan bahwa sitokinin dapat meningkatkan pembelahan, pertumbuhan dan perkembangan kultur sel tanaman. Sitokinin juga menunda penuaan daun, bunga dan buah dengan cara mengontrol dengan baik proses kemunduran yang menyebabkan kematian sel-sel tanaman. Penuaan pada daun melibatkan penguraian klorofil dan protein-protein, kemudian produk tersebut diangkut oleh floem ke jaringan meristem atau bagian lain dari tanaman yang membutuhkannya.
Daun kacang jogo (Phaseolus vulgaris) yang ditaruh dalam wadah berair dapat ditunda penuaannya beberapa hari apabila disemprot dengan sitokinin. Sitokinin juga dapat menghambat penuaan bunga dan buah.
Sebagian besar tumbuhan memiliki pola pertumbuhan yang kompleks yaitu tunas lateralnya tumbuh bersamaan dengan tunas terminalnya. Pola pertumbuhan ini merupakan hasil interaksi antara auksin dan sitokinin dengan perbandingan tertentu. Sitokinin diproduksi dari akar dan diangkut ke tajuk, sedangkan auksin dihasilkan di kuncup terminal kemudian diangkut ke bagian bawah tumbuhan. Auksin cenderung menghambat aktivitas meristem lateral yang letaknya berdekatan dengan meristem apikal sehingga membatasi pembentukan tunas-tunas cabang dan fenomena ini disebut dominasi apikal. Kuncup aksilar yang terdapat di bagian bawah tajuk (daerah yang berdekatan dengan akar) biasanya akan tumbuh memanjang dibandingkan dengan tunas aksilar yang terdapat dekat dengan kuncup terminal. Hal ini menunjukkan ratio sitokinin terhadap auksin yang lebih tinggi pada bagian bawah tumbuhan.
Interaksi antagonis antara auksin dan sitokinin juga merupakan salah satu cara tumbuhan dalam mengatur derajat pertumbuhan akar dan tunas, misalnya jumlah akar yang banyak akan menghasilkan sitokinin dalam jumlah banyak. Peningkatan konsentrasi sitokinin ini akan menyebabkan sistem tunas membentuk cabang dalam jumlah yang lebih banyak. Interaksi antagonis ini umumnya juga terjadi di antara ZPT tumbuhan lainnya.
Fungsi sitokinin yaitu:
- Merangsang proses pembelahan sel.
- Menunda pengguguran daun, bunga, dan buah.
- Mempengaruhi pertumbuhan tunas dan akar.
- Meningkatkan daya resistensi terhadap pengaruh yang merugikan seperti suhu rendah, infeksi virus, pembunuh gulma, dan radiasi.
- Menghambat (menahan) menguningnya daun dengan jalan membuat kandungan protein dan klorofil yang seimbang dalam daun (senescens).
3. Giberelin
Giberelin berasal dari kata Gibberelia fujikuroi yaitu nama sejenis jamur parasit yang ditemukan oleh Fujiko Kurosawa (1926) di Jepang yang ekstraknya dapat mempercepat pertumbuhan. Akan tetapi, para peneliti belakangan ini menemukan bahwa giberelin ini dihasilkan secara alami oleh tanaman. Penyakit rebah kecambah ini akan muncul pada saat tanaman padi terinfeksi oleh cendawan Gibberella fujikuroi yang menghasilkan senyawa giberelin dalam jumlah berlebihan.
Pada saat ini dilaporkan terdapat lebih dari 110 macam senyawa giberelin yang biasanya disingkat sebagai GA. Setiap GA dikenali dengan angka yang terdapat padanya, misalnya GA6 . Giberelin dapat diperoleh dari biji yang belum dewasa (terutama pada tumbuhan dikotil), ujung akar dan tunas , daun muda dan cendawan. Sebagian besar GA yang diproduksi oleh tumbuhan adalah dalam bentuk inaktif, tampaknya memerlukan prekursor untuk menjadi bentuk aktif. Pada spesies tumbuhan dijumpai kurang lebih 15 macam GA. Disamping terdapat pada tumbuhan ditemukan juga pada alga, lumut dan paku, tetapi tidak pernah dijumpai pada bakteri. GA ditransportasikan melalui xilem dan floem, tidak seperti auksin pergerakannya bersifat tidak polar.
Asetil koA, yang berperan penting pada proses respirasi berfungsi sebagai prekursor pada sintesis GA. Kemampuannya untuk meningkatkan pertumbuhan pada tanaman lebih kuat dibandingkan dengan pengaruh yang ditimbulkan oleh auksin apabila diberikan secara tunggal. Namun demikian auksin dalam jumlah yang sangat sedikit tetap dibutuhkan agar GA dapat memberikan efek yang maksimal.
Sebagian besar tumbuhan dikotil dan sebagian kecil tumbuhan monokotil akan tumbuh cepat jika diberi GA, tetapi tidak demikian halnya pada tumbuhan konifer misalnya pinus. Jika GA diberikan pada tanaman kubis tinggi tanamannya bisa mencapai 2 m. Banyak tanaman yang secara genetik kerdil akan tumbuh normal setelah diberi GA.
Efek giberelin tidak hanya mendorong perpanjangan batang, tetapi juga terlibat dalam proses regulasi perkembangan tumbuhan seperti halnya auksin. Pada beberapa tanaman pemberian GA bisa memacu pembungaan dan mematahkan dormansi tunas-tunas serta biji.
Disintesis pada ujung batang dan akar, giberelin menghasilkan pengaruh yang cukup luas. Salah satu efek utamanya adalah mendorong pemanjangan batang dan daun. Pengaruh GA umumnya meningkatkan kerja auksin, walaupun mekanisme interaksi kedua ZPT tersebut belum diketahui secara pasti. Demikian juga jika dikombinasikan dengan auksin, giberelin akan mempengaruhi perkembangan buah misalnya menyebabkan tanaman apel, anggur, dan terong menghasilkan buah walaupun tanpa fertilisasi. Diketahui giberelin digunakan secara luas untuk menghasilkan buah anggur tanpa biji pada varietas Thompson. Giberelin juga menyebabkan ukuran buah anggur lebih besar dengan jarak antar buah yang lebih renggang di dalam satu gerombol
Giberelin juga berperan penting dalam perkecambahan biji pada banyak tanaman. Biji-biji yang membutuhkan kondisi lingkungan khusus untuk berkecambah seperti suhu rendah akan segera berkecambah apabila disemprot dengan giberelin. Diduga giberelin yang terdapat di dalam biji merupakan penghubung antara isyarat lingkungan dan proses metabolik yang menyebabkan pertumbuhan embrio. Sebagai contoh, air yang tersedia dalam jumlah cukup akan menyebabkan embrio pada biji rumput-rumputan mengeluarkan giberelin yang mendorong perkecambahan dengan memanfaatkan cadangan makanan yang terdapat di dalam biji. Pada beberapa tanaman, giberelin menunjukkan interaksi antagonis dengan ZPT lainnya misalnya dengan asam absisat yang menyebabkan dormansi biji.
Struktur Kimia Giberelin
Fungsi gibberellin, yaitu:
- Merangsang pembelahan sel kambium.
- Merangsang pembungaan lebih awal sebelum waktunya.
- Merangsang pembentukan buah tanpa biji.
- Merangsang tanaman tumbuh sangat cepat sehingga mempunyai ukuran raksasa.
4. Asam Absisat (ABA)
Musim dingin atau masa kering merupakan waktu dimana tanaman beradaptasi menjadi dorman (penundaan pertumbuhan). Pada saat itu, ABA yang dihasilkan oleh kuncup menghambat pembelahan sel pada jaringan meristem apikal dan pada kambium pembuluh sehingga menunda pertumbuhan primer maupun sekunder. ABA juga memberi sinyal pada kuncup untuk membentuk sisik yang akan melindungi kuncup dari kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan. Dinamai dengan asam absisat karena diketahui bahwa ZPT ini menyebabkan absisi/rontoknya daun tumbuhan pada musim gugur. Nama tersebut telah popular walaupun para peneliti tidak pernah membuktikan kalau ABA terlibat dalam gugurnya daun.
Pada kehidupan suatu tumbuhan, merupakan hal yang menguntungkan untuk menunda/menghentikan pertumbuhan sementara. Dormansi biji sangat penting terutama bagi tumbuhan setahun di daerah gurun atau daerah semiarid, karena proses perkecambahan dengan suplai air terbatas akan mengakibatkan kematian. Sejumlah faktor lingkungan diketahui mempengaruhi dormansi biji, tetapi pada banyak tanaman ABA tampaknya bertindak sebagai penghambat utama perkecambahan. Biji-biji tanaman setahun tetap dorman di dalam tanah sampai air hujan mencuci ABA keluar dari biji.
Sebagai contoh, tanaman dune primroses (bunga putih) dan tanaman matahari (bunga kuning) di gurun Anza – Borrego (California), biji-bijinya akan berkecambah setelah hujan deras .
Sebagamana telah dibahas di atas bahwa giberelin juga berperan dalam perkecambahan biji. Pada banyak tumbuhan, rasio ABA terhadap giberelin menentukan apakah biji akan tetap dorman atau berkecambah. Hal yang sama juga terdapat pada kasus dormansi kuncup yang pertumbuhannya dikontrol oleh keseimbangan konsentrasi antar ZPT. Sebagai contoh pada pertumbuhan kuncup dorman tanaman apel, walaupun konsentrasi ABA pada kenyataannya lebih tinggi, tetapi gibberellin dengan konsentrasi yang tinggi pada kuncup yang sedang tumbuh menunjukkan pengaruh yang sangat kuat pada penghambatan pertumbuhan tunas dorman.
Selain perannya pada dormansi, ABA berperan juga sebagai “ stress plant growth hormon” yang membantu tanaman tersebut menghadapi kondisi yang tidak menguntungkan, misalnya pada saat tumbuhan mengalami dehidrasi, ABA diakumulasikan di daun dan menyebabkan stomata menutup. Hal ini walaupun mengurangi laju fotosintesis, tumbuhan akan terselamatkan dari kehilangan air lebih banyak melalui proses transpirasi.
Fungsi asam absisat, yaitu:
- Menghambat perkecambahan biji.
- Mempengaruhi pembungaan tanaman.
- Memperpanjang masa dormansi umbi-umbian.
- Mempengaruhi pucuk tumbuhan untuk melakukan dormansi.
5. Etilen
Buah-buahan terutama yang sudah tua melepaskan gas yang disebut etilen. Etilen disintesis oleh tumbuhan dan menyebabkan proses pemasakan yang lebih cepat. Selain etilen yang dihasilkan oleh tumbuhan, terdapat etilen sintetik, yaitu etepon (asam 2-kloroetifosfonat). Etilen sintetik ini sering di gunakan para pedagang untuk mempercepat pemasakan buah. Oleh karena itu buah yang tua sering diletakkan di tempat tertutup (diperam) agar cepat masak.
Etilen merupakan senyawa unik dan hanya dijumpai dalam bentuk gas. senyawa ini memaksa pematangan buah, menyebabkan daun tanggal dan merangsang penuaan. Tanaman sering meningkatkan produksi etilen sebagai respon terhadap stress dan sebelum mati. Konsentrasi etilen fluktuasi terhadap musim untuk mengatur kapan waktu menumbuhkan daun dan kapan mematangkan buah.
Selain memacu pematangan, etilen juga memacu perkecambahan biji, menebalkan batang, mendorong gugurnya daun, dan menghambat pemanjangan batang kecambah. Selain itu, etilen menunda pembungaan, menurunkan dominansi apikal dan inisiasi akar, dan menghambat pemanjangan batang kecambah.
Fungsi gas etilen, yaitu:
- Membantu memecahkan dormansi pada tanaman, misalnya pada ubi dan kentang.
- Mendukung pematangan buah.
- Mendukung terjadinya abscission (pelapukan) pada daun.
- Mendukung proses pembungaan.
- Menghambat pemanjangan akar pada beberapa spesies tanaman dan dapat menstimulasi pemanjangan batang.
- Menstimulasi perkecambahan.
- Mendukung terbentuknya bulu-bulu akar.
6. Oligosakarin
Merupakan senyawa oligogalakturonida, yaitu asam galaktrunat berantai pendek yang merupakan sejenis gula yang dimodifikasi dan disebut GALU. Senyawa ini mirip dengan system imun manusia, yaitu memicu respon pertahanan terhadap patogen. Selain itu, senyawa ini mengatur pertumbuhan dan diferensiasi sel serta pembungaan.
Struktur kimia oligosakarin
Fungsi dari Oligosakarin adalah untuk :
- Memicu respon pertahanan terhadap patogen
- Mengatur pertumbuhan diferensiasi sel dan perbungaan
7. Brasinosteroid
Brasinosteroid (BR) adalah hormon endogen berupa steroid yang dapat memacu pertumbuhan dan dapat ditemukan pada biji, serbuk sari, dan jaringan vegetatif, serta berfungsi pada konsetrasi nanomolar untuk memengaruhi perbesaran dan perbanyakan sel Brasinosteroid juga berinteraksi dengan hormon tanaman yang lain contohnya auksin serta faktor lingkungan untuk meregulasi secara keseluruhan bentuk dan fungsi tanaman Fungsinya yang penting bagi tumbuhan adalah untuk perpanjangan organ, diferensiasi jaringan pembuluh, kesuburan, perkembangan daun, dan respon terhadap cahaya Brasinosteroid pertama kali diisolasi dari serbuk sari tumbuhan mustard, namun ini diketahui terdapat juga pada beberapa spesies lainnya. Salah satu contoh brasinosteroid adalah kastasteron yang ada pada tunas kacang polong dan berfungsi dalam proses pemanjangan tunas.
Fungsi dari Brasinosteroid adalah untuk pertumbuhan dan perkembangan normal
8. Asam Traumalin
Asam traumalin merupakan hormon hipotetik, yaitu gabungan beberapa aktivitas hormon yang ada (auksin, giberelin, sitokinin, etilen, dan asam absisat). Apabila tumbuhan mengalami luka atau perlukaan karena gangguan fisik, maka akan segera terbentuk kambium gabus.
Pembentukan kambium gabus itu terjadi karena adanya pengaruh hormon luka (asam traumalin). Sebenarnya, peristiwa ini merupakan hasil kerja sama antarhormon pada tumbuhan yang disebut restitusi (regenerasi). Awalnya, luka pada tumbuhan akan memacu pengeluaran hormon luka yang kemudian merangsang pembentukan kambium gabus. Pembentukan kambium gabus dilakukan oleh hormon giberelin. Selanjutnya, karena pengaruh hormon sitokinin, terbentuklah sel-sel baru yang akan membentuk jaringan penutup luka yang disebut kalus.
Fungsi dari Asam Traumalin adalah untuk merangsang sel-sel daerah luka menjadi bersifat meristmatik sehingga mampu mengadakan penutupan bagian yang luka.
9. Hormon Kalin
Kalin merupakan hormon yang mempengaruhi pembentukan organ. Hormone ini, dihasilkan pada jaringan meristem. Berdasarkan organ yang dipengaruhinya, kalin dibedakan atas:
- Rhizokalin, mempengaruhi pembentukan akar.
- Kaulokalin, mempengaruhi pembentukan batang.
- Filokalin, mempengaruhi pembentukan daun.
- Antokalin, mempengaruhi pembentukan bunga.
Fungsi dari hormon kalin adalah memacu pertumbuah organ tubuh tumbuhan.