Posts Tagged Auksin

Auksin: Mediator Komunikasi Induk – Embrio yang Mengatur Perkembangan Embrio Tumbuhan

Auksin: Mediator Komunikasi Induk - Embrio yang Mengatur Perkembangan Embrio Tumbuhan
Bagikan Artikel ini di:

Hubungan antara ibu dan bayi tampaknya merupakan hubungan yang paling awal terjadi dalam kehidupan semua makhluk hidup. Setidaknya hal ini berlaku pada hewan dan tumbuhan.

Gambar 1. Embrio-“bayi”- tumbuhan di dalam biji. Sumber gambar : [1].

Sinyal Komunikasi Itu Adalah Auksin
Meskipun kehamilan pada hewan dan perkembangan biji pada tumbuhan terlihat sangat berbeda, kemiripan ternyata tetap ada. Kini diketahui bahwa, baik pada hewan maupun tumbuhan, perkembangan embrio- atau “bayi dalam kandungan”-berhubungan erat dengan induk betina-atau “ibu”. Pada hewan, sinyal komunikasi dari induk diketahui mempengaruhi perkembangan embrio [2,3]. Pada tumbuhan, baru-baru ini ditemukan bahwa sinyal komunikasi induk juga mengatur perkembangan embrio tumbuhan. Sejumlah saintis tumbuhan di Eropa menemukan bahwa satu hormon tumbuhan, yang disebut auksin, dari induk merupakan salah satu sinyal yang mempola perkembangan embrio. Studi mereka dipublikasikan pada 16 Juli 2018 di Nature Plants [4].

Sekilas Kimia Auksin

Auksin merupakan kelompok hormon tumbuhan beranggotakan sejumlah senyawa kimia. Senyawa paling penting dari kelompok ini yang diproduksi oleh tumbuhan adalah asam indol-3-asetat (indole-3-acetic acid/IAA) [5]. IAA merupakan asam organik lemah dengan struktur mirip asam amino triptofan. Senyawa ini memiliki cincin indol dan fungsi asam karboksilat. Senyawa lain yang tergolong auksin mempengaruhi perkembangan tumbuhan sebagaimana IAA [6].

Gambar 2. Struktur kimia IAA. Sumber gambar : [5].

Harus dari Induk

Dikutip dari ScienceDaily [7], Jiri Friml, profesor di Institute of Science and Technology (IST) Austria dan salah satu penulis koresponden studi tersebut menjelaskan, “para saintis tumbuhan telah berusaha untuk memahami sifat dari sinyal antara ibu dan embrio selama beberapa dekade”. Ia melanjutkan, “kami memperlihatkan bahwa ibu merupakan sumber auksin yang mengatur perkembangan awal embrio.” Auksin merupakan hormon yang memiliki banyak peran dalam perkembangan tanaman, dan telah dikenal sebagai pengatur perkembangan embrio [8,9,10]. Dengan memvisualisasikan biosintesis dan respon terhadap auksin, para peneliti menunjukkan bahwa jaringan maternal- jaringan ibu- yang mengelilingi embrio dalam biji mulai menghasilkan lebih banyak auksin setelah pembuahan [4].

Gambar 3. Auksin (warna hijau) diproduksi dan terakumulasi pada jaringan induk di sekitar embrio. Sumber gambar : [7].

Para penulis studi ini kemudian berlanjut menunjukkan bahwa peningkatan produksi auksin induk sangat penting untuk embrio: ketika produksi auksin terganggu, embrio tidak berkembang dengan baik dan mengalami cacat. Dan hanya auksin induk yang memainkan peran penting ini. Ketika para peneliti mengatur persilangan antara tanaman sehingga induk tidak menghasilkan auksin tetapi embrio menghasilkannya, cacat yang sama terjadi dalam perkembangan embrio. Ini membuktikan bahwa auksin dari induk merupakan sinyal kunci perkembangan [4].

Bukan Satu-Satunya

Namun, auksin bukan satu-satunya sinyal induk yang mempengaruhi embrio. Friml menjelaskan, “Ketika kami menghentikan suplai auksin dari induk ke embrio, embrio tumbuh secara tidak normal, tetapi masih dapat berkembang entah bagaimana. Ini berarti ada sinyal lain, yang tidak tergantung auksin” [7].

Kegunaan Komersial Auksin

Selain fungsinya sebagai sinyal komunikasi antara induk dengan embrio yang baru-baru ini ditemukan, auksin secara alami memang memiliki banyak fungsi yang dapat dimanfaatkan oleh manusia. Salah satunya, memicu pertumbuhan akar tanaman. Oleh karena itu, auksin secara luas digunakan untuk pembentukan akar pada stek tanaman [5]. Hormon ini juga digunakan untuk meningkatkan pembesaran sel dan pembentukan tunas. Selain itu, auksin mengendalikan pertumbuhan bunga, buah, dan batang.

Dikutip dari BusinessWire [11], Mahitha Mallishetty, analist penelitian agrokimia dan pupuk, menjelaskan, “Auksin secara luas digunakan dalam kultur jaringan tanaman untuk pemulihan tanaman obat langka. Kebangkitan industri obat herbal dan peningkatan permintaan obat-obatan herbal dan obat-obatan biologis sebagai konsekuensinya diperkirakan mendorong pasar auksin global.”

Sejumlah petani komersial memberikan auksin pada bunga untuk memulai perkembangan buah dengan sengaja. Perlakuan ini tidak hanya memastikan bahwa semua bunga akan membentuk buah, tetapi juga memaksimalkan kemungkinan bahwa semua buah akan siap dipanen pada waktu yang sama. Sejumlah petani juga menggunakan semprotan auksin untuk mengurangi kehilangan produksi buah akibat jatuh sebelum matang [5]. Meskipun demikian, penggunaan auksin paling utama dalam pertanian adalah sebagai pembasmi gulma [12].

Gambar 4. Auksin bubuk komersial. Sumber gambar : [13].

Prospek Rekayasa Auksin

Studi tentang auksin sebagai sinyal komunikasi induk dan embrio menambah daftar penelitian tentang mekanisme kerja auksin. Melalui pemahaman terhadap mekanisme kerja auksin ini, rekayasa biologis dapat dilakukan untuk menghasilkan produk yang diinginkan manusia. Sejumlah penelitian terkait auksin tercatat memiliki prospek untuk dikembangkan menghasilkan produk baru berteknologi tinggi. Seperti pembesaran ukuran biji [14, 15], pembentukan kayu pada tumbuhan yang secara alami tidak menghasilkannya [16], dan toleransi kekeringan [17] dengan merekayasa jalur pensinyalan dan transport auksin.

Gambar 5. Rekayasa transport auksin menghasilkan biji padi yang lebih besar (Bg1-D) dibandingkan tipe liarnya (WT). Sumber gambar : [15].

Referensi :

  1. Max-Planck-Gesellschaft. 2010. How plants put down roots. Https://www.mpg.de/624832/pressRelease20100226.
  2. Johnstone, O. and Lasko, P. 2001. Translational regulation and RNA localization in Drosophila oocytes and embryos. Annu. Rev. Genet. 35 : 365–406.
  3. Riechmann, V. and Ephrussi, A. 2001. Axis formation during Drosophila oogenesis. Curr. Opin. Gen. Dev. 11 : 374–383.
  4. Robert, H. S., et al. 2018. Maternal auxin supply contributes to early embryo patterning in Arabidopsis. Nature Plants.
  5. Anonim. 2018. Auxin. http://www.biology-pages.info/A/Auxin.html.
  6. Paque, S. and Weijers, D. 2016. Q&A: Auxin: the plant molecule that influences almost anything. BMC Biol. 14: 67.
  7. Institute of Science and Technology Austria. 2018. Plant mothers ‘talk’ to their embryos via the hormone auxin: Scientists solve long-standing question about signal that regulates embryo development — study in Nature Plants. ScienceDaily. Diakses 17 Juli 2018 dari www.sciencedaily.com/releases/2018/07/180716151524.htm
  8. Möller, B. K. and Weijers, D. 2009. Auxin control of embryo patterning. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 1, a001545 : 1-13.
  9. Friml, J. et al. 2003. Efflux-dependent auxin gradients establish the apical-basal axis of Arabidopsis. Nature 426 : 147–153.
  10. Robert, H. S. et al. 2013. Local auxin sources orient the apical-basal axis in Arabidopsis embryos. Curr. Biol. 23 : 2506–2512.
  11. BusinessWire. 2017.  Modernization of Agriculture to Boost the Global Plant Growth Regulators Market Through 2021, Says Technavio. https://www.businesswire.com/news/home/20170215005055/en/Modernization-Agriculture-Boost-Global-Plant-Growth-Regulators.
  12. Richard, N. 2017. Adding to the Agricultural Toolkit: Next generation auxins and anti-auxins. Impact 7 : 69-71.
  13. Alibaba.com. 2018. https://www.alibaba.com/showroom/auxin-fertilizer-for-plant-growth.html.
  14. Sun, Y., et al. 2017. Manipulation of Auxin Response Factor 19 affects seed size in the woody perennial Jatropha curcas. Sci Rep. 7: 40844.
  15. Liu, L., et al. 2015. Activation of Big Grain1 significantly improves grain size by regulating auxin transport in rice. PNAS 112 (35) : 11102-11107.
  16. Brackmann, K., et al. 2018. Spatial specificity of auxin responses coordinates wood formation. Nature Communications 9 (875) : 1- 15.
  17. Zhang, Q., et al. 2012. The putative auxin efflux carrier OsPIN3t is involved in the drought stress response and drought tolerance. Plant J. 72 : 805-816.
Bagikan Artikel ini di: