Asam absisat (ABA): fungsi dan efek

asam absisik (ABA) adalah salah satu hormon utama pada tanaman. Molekul ini berpartisipasi dalam serangkaian proses fisiologis penting, seperti perkecambahan biji dan toleransi terhadap cekaman lingkungan.

Secara historis, asam absisat dulunya terkait dengan proses absisi daun dan buah (karena itu namanya). Namun, hari ini diterima bahwa ABA tidak berpartisipasi secara langsung dalam proses ini. Faktanya, banyak fungsi tradisional yang dikaitkan dengan hormon telah ditentang oleh teknologi saat ini.

Sumber: Oleh Charlesy (bicara · kontrib) [Domain publik], dari Wikimedia Commons

Pada jaringan tumbuhan , kekurangan air menyebabkan hilangnya turgor struktur tumbuhan. Fenomena ini merangsang sintesis ABA, memicu respons tipe adaptif, seperti penutupan stomata dan modifikasi pola ekspresi gen.

ABA juga telah diisolasi dari jamur, bakteri dan beberapa metazoa – termasuk manusia, meskipun fungsi spesifik dari molekul belum ditentukan dalam garis keturunan ini.

[TOC]

Perspektif sejarah

Dari penemuan pertama zat yang memiliki kemampuan untuk bertindak sebagai “hormon tanaman”, mulai dicurigai bahwa harus ada molekul penghambat pertumbuhan.

Pada tahun 1949, molekul ini diisolasi. Berkat studi tentang tunas laten, dimungkinkan untuk menentukan bahwa mereka mengandung sejumlah besar zat yang berpotensi menghambat.

Ini bertanggung jawab untuk memblokir aksi auksin (hormon tanaman yang dikenal terutama karena partisipasinya dalam pertumbuhan) koleoptil Avena .

Karena sifat penghambatannya, zat ini awalnya disebut dormines. Selanjutnya, beberapa peneliti mengidentifikasi zat yang mampu meningkatkan proses absisi pada daun, dan juga pada buah. Salah satu asrama ini secara kimia diidentifikasi dan diberi nama “absisin” – karena aksinya selama absisi.

Penyelidikan berikut dapat menguatkan bahwa apa yang disebut dormin dan absisin secara kimiawi adalah zat yang sama, dan dinamai “asam absisat”.

Karakteristik

Asam absisat, disingkat ABA, adalah hormon tanaman yang terlibat dalam serangkaian reaksi fisiologis, seperti respons terhadap periode stres lingkungan, pematangan embrio, pembelahan dan pemanjangan sel, dalam perkecambahan biji, antara lain.

Hormon ini ditemukan di semua tanaman . Ini juga dapat ditemukan di beberapa spesies jamur yang sangat spesifik, pada bakteri dan di beberapa metazoa – dari cnidaria hingga manusia.

Ini disintesis di dalam plastida tanaman. Jalur anabolik ini memiliki molekul yang disebut isopentenil pirofosfat sebagai prekursornya.

Hal ini umumnya diperoleh dari bagian bawah buah, khususnya di daerah bawah ovarium. Asam absisat meningkat konsentrasinya ketika jatuhnya buah mendekat.

Jika asam absisat diterapkan secara eksperimental ke sebagian tunas vegetatif, primordia daun menjadi katafil dan tunas menjadi struktur musim dingin.

Respon fisiologis tanaman sangat kompleks dan melibatkan berbagai hormon. Misalnya, giberilin dan sitokinin tampaknya memiliki efek yang berlawanan dengan asam absisat.

Struktur

Secara struktural, molekul asam absisat memiliki 15 karbon dan rumusnya adalah C 15 H 20 O 4 , dimana karbon 1 ‘memiliki aktivitas optik.

Ini adalah asam lemah dengan pKa mendekati 4,8. Meskipun ada beberapa isomer kimia dari molekul ini, bentuk aktifnya adalah S – (+) – ABA, dengan rantai samping 2- cis -4- trans . Bentuk R telah menunjukkan aktivitas hanya dalam beberapa tes.

Mekanisme aksi

ABA ditandai dengan memiliki mekanisme aksi yang sangat kompleks, yang belum sepenuhnya diungkapkan.

Belum mungkin untuk mengidentifikasi reseptor ABA – seperti yang ditemukan untuk hormon lain, seperti auksin atau giberilin. Namun, beberapa protein membran tampaknya terlibat dalam pensinyalan hormon, seperti GCR1, RPK1, antara lain.

Selanjutnya, sejumlah besar pembawa pesan kedua yang terlibat dalam transmisi sinyal hormon diketahui.

Akhirnya, beberapa jalur pensinyalan telah diidentifikasi, seperti reseptor PYR / PYL / RCAR, 2C fosfatase dan SnRK2 kinase.

Fungsi dan efek pada tumbuhan

Asam absisat telah dikaitkan dengan berbagai proses tanaman penting. Di antara fungsi utamanya, kita dapat menyebutkan perkembangan dan perkecambahan benih.

Hal ini juga terlibat dalam respon terhadap kondisi lingkungan yang ekstrim, seperti dingin, kekeringan, dan daerah dengan konsentrasi garam yang tinggi. Kita akan menjelaskan yang paling relevan di bawah ini:

Stres air

Penekanan telah ditempatkan pada partisipasi hormon ini dengan adanya cekaman air, di mana peningkatan hormon dan perubahan pola ekspresi gen sangat penting dalam respon tanaman.

Ketika kekeringan mempengaruhi tanaman, itu dapat dibuktikan dengan fakta bahwa daun mulai layu. Pada titik ini, asam absisat bergerak ke daun dan terakumulasi di dalamnya, menyebabkan stomata menutup. Ini adalah struktur seperti katup yang memediasi pertukaran gas pada tumbuhan.

Asam absisat bekerja pada kalsium: molekul yang mampu bertindak sebagai pembawa pesan kedua. Hal ini menyebabkan peningkatan pembukaan saluran ion kalium yang terletak di luar membran plasma sel-sel yang membentuk stomata, yang disebut sel penjaga.

Dengan demikian, kehilangan air yang signifikan terjadi. Fenomena osmotik ini menghasilkan hilangnya turgor tanaman, sehingga terlihat lemah dan lembek. Diusulkan agar sistem ini berfungsi sebagai alarm peringatan terhadap proses kekeringan.

Selain penutupan stomata, proses ini juga melibatkan serangkaian respons yang merombak ekspresi gen, yang memengaruhi lebih dari 100 gen.

Dormansi benih

Dormansi benih adalah fenomena adaptif yang memungkinkan tanaman untuk menahan kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan, baik itu cahaya, air, suhu, dan lain-lain. Dengan tidak berkecambah pada tahap ini, pertumbuhan tanaman dipastikan pada saat lingkungan lebih baik.

Mencegah benih berkecambah di pertengahan musim gugur atau di tengah musim panas (jika hal itu terjadi pada saat-saat seperti ini, peluang untuk bertahan hidup sangat rendah) memerlukan mekanisme fisiologis yang kompleks.

Secara historis, hormon ini telah dianggap memainkan peran penting dalam menghentikan perkecambahan pada waktu yang merugikan pertumbuhan dan perkembangan. Telah ditemukan bahwa kadar asam absisat dapat meningkat hingga 100 kali lipat selama proses pematangan benih.

Tingkat tinggi hormon tanaman tersebut menghambat proses perkecambahan, dan pada gilirannya, menginduksi pembentukan sekelompok protein yang membantu ketahanan terhadap kekurangan air yang ekstrim.

Perkecambahan biji: penghilangan asam absisat

Agar benih berkecambah dan menyelesaikan siklus hidupnya, asam absisat harus dihilangkan atau dinonaktifkan. Ada beberapa cara untuk mencapai tujuan ini.

Di gurun, misalnya, asam absisat dihilangkan melalui periode hujan. Benih lain membutuhkan rangsangan cahaya atau suhu untuk menonaktifkan hormon.

Peristiwa perkecambahan didorong oleh keseimbangan hormonal antara asam absisat dan giberilin (hormon tanaman lain yang dikenal luas). Menurut zat mana yang mendominasi tanaman, perkecambahan terjadi atau tidak.

Peristiwa absisi

Saat ini ada bukti yang mendukung gagasan bahwa asam absisat tidak berpartisipasi dalam dormansi kuncup, dan ironis kelihatannya, tidak juga dalam absisi daun – sebuah proses dari mana ia mendapatkan namanya.

Saat ini diketahui bahwa hormon ini tidak secara langsung mengontrol fenomena absisi. Kehadiran asam yang tinggi mencerminkan perannya dalam mempromosikan penuaan dan respons terhadap stres, peristiwa yang mendahului absisi.

Pertumbuhan terhambat

Asam absisat bertindak sebagai antagonis (yaitu, ia melakukan fungsi yang berlawanan) dari hormon pertumbuhan: auksin, citicinins, giberilin, dan brassinosteroid.

Seringkali, hubungan antagonis ini mencakup hubungan ganda antara asam absisat dan berbagai hormon. Dengan cara ini, hasil fisiologis diatur dalam tanaman.

Meskipun hormon ini telah dianggap sebagai penghambat pertumbuhan, masih belum ada bukti nyata yang dapat sepenuhnya mendukung hipotesis ini.

Diketahui bahwa jaringan muda mengandung sejumlah besar asam absisat dan mutan yang kekurangan hormon ini adalah kerdil: terutama karena kemampuannya untuk mengurangi keringat dan karena produksi etilen yang berlebihan.

Irama jantung

Telah ditentukan bahwa ada fluktuasi harian dalam jumlah asam absisat pada tanaman. Untuk alasan ini, diduga bahwa hormon dapat bertindak sebagai molekul sinyal, memungkinkan tanaman untuk mengantisipasi fluktuasi cahaya, suhu dan jumlah air.

Potensi penggunaan

Seperti yang kita sebutkan, rute sintesis asam absisat sangat terkait dengan stres air.

Untuk alasan ini, rute ini dan seluruh sirkuit yang terlibat dalam regulasi ekspresi gen dan enzim yang berpartisipasi dalam reaksi ini, merupakan target potensial untuk menghasilkan, melalui rekayasa genetika, varian yang berhasil mentolerir konsentrasi garam yang tinggi dan periode kekurangan air. .

Referensi

  1. Campbell, NA (2001). Biologi: Konsep dan hubungan . Pendidikan Pearson.
  2. Finkelstein, R. (2013). Sintesis dan respons asam absisat. Buku Arabidopsis / American Society of Plant Biologists , 11 .
  3. Gomez Cadenas, A. (2006). Fitohormon, metabolisme dan cara kerja, Aurelio Gómez Cadenas, editor Pilar García Agustín. Ilmu .
  4. Himmelbach, A. (1998). Pemberian sinyal asam absisat untuk mengatur pertumbuhan tanaman. Transaksi Filosofis dari Royal Society of London B: Biological Sciences , 353 (1374), 1439-1444.
  5. Nambara, E., & Marion-Poll, A. (2005). Biosintesis dan katabolisme asam absisat. annu. Rev. Plant Biol. , 56 , 165-185.
  6. Raven, PHE, Ray, F., & Eichhorn, SE Biologi Tumbuhan. Redaksi Reverte.