by INBIO

"Connecting The Dots of Sciences"

Trending

Rezekinta Syahputra Sembiring                 
830 0 2
Sains dan Teknologi July 4 9 Min Read

Kloroplas sebagai Organel Sensorik terhadap Cekaman Kombinatorial Pada Tanaman




Kloroplas adalah organel penting dalam sel tanaman yang tidak hanya berperan dalam fotosintesis tetapi juga berperan untuk mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman dalam mendeteksi dan merespons berbagai jenis stres lingkungan. Kemampuan kloroplas untuk mengintegrasikan sinyal dari berbagai jensi stres akibat perubahan iklim dan kondisi lingkungan yang semakin tidak menentu menjadi sangat penting bagi kelangsungan hidup tanaman.

Tempat utama fotosintesis terjadi di kloroplas yang mengubah energi matahari menjadi energi kimia dalam bentuk glukosa. Proses ini diawali dengan penyerapan cahaya oleh pigmen klorofil di membran tilakoid yang memicu serangkaian reaksi biokimia untuk menghasilkan ATP dan NADPH. Kedua molekul ini digunakan dalam siklus Calvin untuk mentransformasikan karbon dioksida menjadi glukosa. Selain fotosintesis, kloroplas juga berpartisipasi dalam berbagai jalur metabolisme lainnya yang terjadi pada tanaman, seperti sintesis asam amino, asam lemak dan pigmen.

Kloroplas memiliki kemampuan untuk mendeteksi perubahan lingkungan dan memicu respon adaptif pada tingkat seluler dan organisme yang melibatkan perubahan dalam ekspresi gen, aktivitas enzim dan produksi metabolit sekunder yang membantu tanaman mengatasi kondisi stres. Jenis stres yang dapat dideteksi oleh kloroplas yaitu stres abiotik (kekeringan, suhu ekstrem, salinitas tinggi dan paparan cahaya berlebih) dan stres biotik (serangan patogen).

Pendeteksian stres yang dilakukan oleh kloroplas dapat melalui beberapa mekanisme, salah satunya melalui perubahan dalam status redoks komponen rantai transpor elektron selama proses fotosintesis. Stres lingkungan pada tanaman menyebabkan ketidakseimbangan antara produksi dan pemanfaatan ATP dan NADPH yang dapat mempengaruhi status redoks kloroplas. Perubahan ini dapat diindera oleh protein sensor redoks dalam mengaktifkan jalur sinyal transduksi untuk mengatur ekspresi gen dan aktivitas enzim yang bersimbiosis dengan respon stres.

Tanaman sering kali dihadapkan pada kombinasi berbagai jenis stres secara simultan sehingga integrasi sinyal dari stres kombinatorial ini sangat penting untuk direspon secara terkoordinasi dan efektif oleh tanaman. Kloroplas berperan dalam mengintegrasikan sinyal dari berbagai jenis stres melalui beberapa mekanisme molekuler. Contohnya, stres cahaya yang berlebih dapat mempengaruhi status redoks yang menghasilkan spesies oksigen reaktif (ROS) sebagai molekul sinyal untuk memodulasi ekspresi gen yang terlibat dalam respon terhadap kekeringan atau suhu ekstrem bagi tanaman.

Stres kombinatorial biasanya membutuhkan respon yang lebih kompleks daripada stres individu. Analisis genomik dan proteomik menunjukkan bahwa banyak gen dan protein yang diinduksi oleh kombinasi stres berbeda dengan gen dan protein yang diinduksi oleh stres individu. Misalnya, beberapa gen yang terhubung dengan perlindungan seluler dan stabilitas protein secara spesifik diinduksi dalam kondisi kekeringan dan panas, namun hal tersebut tidak terjadi jika tanaman hanya mengalami salah satu jenis stres tersebut. Koordinasi sinyal molekuler seperti ROS dan asam absisat (ABA) diproduksi oleh kloroplas.

ROS yang diproduksi oleh kloroplas dalam kondisi stres memiliki peran ganda yaitu sebagai molekul toksik dan sinyal molekuler. Sebagai sinyal, ROS dapat mengatur aktivitas berbagai protein dan jalur sinyal yang mengkoordinasi ekspresi gen yang responsif terhadap stres pada tanaman. Produksi ROS oleh kloroplas dapat memicu ekspresi gen-gen yang terlibat dalam detoksifikasi ROS dan memperbaiki kerusakan seluler selama stres kombinatorial seperti kekeringan dan salinitas, tetapi produksi ROS yang terkontrol memungkinkan tanaman untuk mengaktifkan mekanisme perlindungan tanpa menyebabkan kerusakan seluler yang berlebihan.

Integrasi respon stres kombinatorial dipengaruhi oleh ABA, etilen dan jasmonat. ABA diproduksi dalam jumlah besar pada kondisi kekeringan dan dapat mempengaruhi ekspresi gen terkait respon terhadap pemicu stres seperti salinitas dan suhu ekstrem. Kloroplas tidak hanya berperan dalam biosisntesis pada ABA, etilen dan jasmonat tetapi juga berperan dalam mediasi respon hormon melalui sinyal redoks dan ROS. Mengkombinasikan sinyal redoks dengan sinyal hormon dari kloroplas, tanaman dapat mengkoordinasi respons adaptif yang lebih efektif terhadap berbagai jenis stres.

Selain respon molekuler, tanaman juga menunjukkan adaptasi morfologi dan fisiologi yang membantu mereka mengatasi stres kombinatorial. Misalnya, dalam kondisi kekeringan dan suhu tinggi, tanaman dapat mengurangi luas daun untuk mengurangi kehilangan air dan meningkatkan efisiensi penggunaan air. Kloroplas berperan dalam mendeteksi kondisi lingkungan ini dan memicu perubahan dalam ekspresi gen dan metabolisme yang mendukung adaptasi morfologi tersebut.

Selain respon molekuler, tanaman menunjukkan adaptasi fisiologi dan morfologi yang membantu tanaman mengatasi stres kombinatorial seperti tanaman yang mengurangi luas daun untuk mengurangi kehilangan air dan meningkatkan efisiensi penggunaan air dalam kondisi suhu tinggi dan kering sehingga kloroplas berperan dalam mengindentifikasi kondisi lingkungan tersebut dengan mengubah eksrepsi gen dan metabolisme untuk mendukung adaptasi morfologi pada tanaman.

Sumber:

  1. STRATEGI PERTAHANAN ROS PADA TANAMAN- INTERAKSI PATOGEN
  2. Review Aktivitas Fotosintesis pada Tanaman Sorgum (Sorghum bicolor) dalam Kondisi Cekaman Kekeringan
  3. Transcriptional regulation and signalling of cold stress response in plants: An overview of current understanding
  4. Modern omics toolbox for producing combined and multifactorial abiotic stress tolerant plants
  5. Plant survival under drought stress: Implications, adaptive responses, and integrated rhizosphere management strategy for stress mitigation

Editor:     Rezekinta Syahputra Sembiring                 

AUTHOR

Bagikan ini ke sosial media anda

(0) Komentar

Berikan Komentarmu

Tentang Generasi Peneliti

GenerasiPeneliti.id merupakan media online yang betujuan menyebarkan berita baik seputar akademik, acara akademik, informasi sains terkini, dan opini para akademisi. Platform media online dikelola secara sukarela (volunteers) oleh para dewan editor dan kontributor (penulis) dari berbagai kalangan akademisi junior hingga senior. Generasipeneliti.id dinaungi oleh Lembaga non-profit Bioinformatics Research Center (BRC-INBIO) http://brc.inbio-indonesia.org dan berkomitmen untuk menjadikan platform media online untuk semua peneliti di Indonesia.


Our Social Media

Hubungi Kami


WhatsApp: +62 895-3874-55100
Email: layanan.generasipeneliti@gmail.com

Kami menerima Kerjasama dengan semua pihak yang terkait dunia akademik atau perguruan tinggi.











Flag Counter

© Generasi Peneliti. All Rights Reserved.