GIBBERELIN: JENIS, FUNGSI, CARA KERJA, BIOSINTESIS - BIOLOGI - 2025

The Giberelin adalah hormon tumbuhan atau fitohormon yang terlibat dalam proses yang berbeda dari pertumbuhan dan perkembangan tanaman yang lebih tinggi. Faktanya, mereka merangsang pertumbuhan dan pemanjangan batang, perkembangan buah dan perkecambahan biji.

Penemuannya dibuat pada pertengahan tahun 1930-an oleh para peneliti Jepang yang mempelajari pertumbuhan abnormal tanaman padi. Nama giberelin berasal dari jamur Gibberrella funjikuroi, organisme yang awalnya diekstraksi, agen penyebab penyakit "Bakanae".

Perpanjangan batang dipromosikan dengan penerapan Gibberellins. Sumber: flickr.com

Terlepas dari kenyataan bahwa lebih dari 112 giberelin telah diidentifikasi, sangat sedikit yang menunjukkan aktivitas fisiologis. Hanya giberelin A ₃ atau asam giberelat, dan giberelin A ₁ , A _4, dan A _{7 yang} memiliki kepentingan komersial.

Fitohormon ini mendorong perubahan mengejutkan dalam ukuran tanaman, selain mendorong pembelahan sel pada daun dan batang. Efek yang terlihat dari aplikasi eksogennya adalah pemanjangan batang tipis, cabang lebih sedikit dan daun rapuh.

Jenis

Struktur giberelin merupakan hasil penyatuan isoprenoid lima karbon yang bersama-sama membentuk molekul cincin empat. Klasifikasinya tergantung pada aktivitas biologis.

Asam giberelat. Sumber: researchgate.net

Formulir bebas

Ini sesuai dengan zat yang diturunkan dari ent-Kauren, yang struktur dasarnya adalah ent-giberelano. Mereka diklasifikasikan sebagai diterpenoid asam yang berasal dari hidrokarbon heterosiklik ent-Kaureno. Dua jenis formulir bebas diketahui.

• Tidak aktif: memiliki 20 karbon.
• Aktif: mereka memiliki 19 karbon, karena kehilangan karbon tertentu. Aktivitas tersebut dikondisikan untuk memiliki 19 karbon dan menghadirkan hidroksilasi pada posisi 3.

Bentuk konjugasi

Mereka adalah giberelin yang terkait dengan karbohidrat, jadi mereka tidak memiliki aktivitas biologis.

Fungsi

Fungsi utama giberelin adalah induksi pertumbuhan dan pemanjangan struktur tanaman. Mekanisme fisiologis yang memungkinkan terjadinya perpanjangan berkaitan dengan perubahan konsentrasi kalsium endogen pada tingkat sel.

Penerapan giberelin mendukung perkembangan pembungaan dan perbungaan berbagai spesies, terutama pada tanaman berumur panjang (PDL). Terkait dengan fitokrom, mereka menghadirkan efek sinergis, merangsang diferensiasi struktur bunga, seperti kelopak, benang sari atau karpel, selama berbunga.

Berbunga jeruk. Sumber: pixabay.com

Di sisi lain, mereka menyebabkan perkecambahan benih tetap tidak aktif. Memang, mereka mengaktifkan mobilisasi cadangan, mendorong sintesis amilase dan protease di dalam biji.

Demikian juga, mereka menyukai perkembangan buah, merangsang pengaturan atau transformasi bunga menjadi buah. Selain itu, mereka mempromosikan partenokarp dan digunakan untuk menghasilkan buah tanpa biji.

Mode aksi

Giberelin meningkatkan pembelahan dan pemanjangan sel, karena aplikasi terkontrol meningkatkan jumlah dan ukuran sel. Cara kerja giberelin diatur oleh variasi kandungan ion kalsium di jaringan.

Fitohormon ini diaktifkan dan menghasilkan respons fisiologis dan morfologis pada konsentrasi yang sangat rendah di jaringan tanaman. Pada tingkat sel, adalah penting bahwa semua elemen yang terlibat ada dan memungkinkan terjadinya perubahan.

Mekanisme kerja giberelin telah dipelajari pada proses perkecambahan dan pertumbuhan embrio pada biji barley (Hordeum vulgare). Faktanya, fungsi biokimia dan fisiologis giberelin telah diverifikasi pada perubahan yang terjadi dalam proses ini.

Budidaya jelai. Sumber: pixabay.com

Biji barley memiliki lapisan sel kaya protein di bawah episperm, yang disebut lapisan aleuron. Pada awal proses perkecambahan, embrio melepaskan giberelin yang bekerja pada lapisan aleuron yang menghasilkan enzim hidrolitik pada saat bersamaan.

Dalam mekanisme ini, α-amilase, yang bertanggung jawab untuk memecah pati menjadi gula, adalah enzim utama yang disintesis. Penelitian telah menunjukkan bahwa gula terbentuk hanya jika ada lapisan aleuron.

Oleh karena itu, α-amilase yang berasal dari lapisan aleuron bertanggung jawab untuk mengubah cadangan pati menjadi endosperm bertepung. Dengan cara ini, gula dan asam amino yang dilepaskan digunakan oleh embrio sesuai dengan kebutuhan fisiologisnya.

Diasumsikan bahwa giberelin mengaktifkan gen tertentu yang bekerja pada molekul mRNA yang bertanggung jawab untuk mensintesis α-amilase. Meskipun belum diverifikasi bahwa fitohormon bekerja pada gen, keberadaannya penting untuk sintesis RNA dan pembentukan enzim.

Biosintesis giberelin

Giberelin adalah senyawa terpenoid yang berasal dari cincin gibbene yang tersusun dari struktur tetrasiklik ent-giberelane. Biosintesis dilakukan melalui jalur asam mevalonat, yang merupakan jalur logam utama pada eukariota.

Jalur ini terjadi pada sitosol dan retikulum endoplasma sel tumbuhan, khamir, jamur, bakteri, alga, dan protozoa. Hasilnya adalah struktur lima karbon yang disebut isopentenil pirofosfat dan dimetilalil pirofosfat yang digunakan untuk memperoleh isoprenoid.

Isoprenoid adalah molekul promotor berbagai partikel seperti koenzim, vitamin K, dan di antaranya fitohormon. Pada tingkat tanaman, biasanya jalur metabolisme berakhir dengan memperoleh GA ₁₂ -aldehida.

Setelah senyawa ini diperoleh, setiap spesies tanaman mengikuti proses yang berbeda hingga mencapai variasi giberelin yang diketahui. Faktanya, setiap giberelin bertindak secara independen atau berinteraksi dengan fitohormon lainnya.

Proses ini terjadi secara eksklusif di jaringan meristematik daun muda. Zat ini kemudian ditranslokasi ke seluruh tanaman melalui floem.

Pada beberapa spesies, giberelin disintesis di puncak akar, ditranslokasi ke batang melalui floem. Begitu pula benih yang belum matang memiliki kandungan giberelin yang tinggi.

Mendapatkan giberelin alami

Fermentasi sumber nitrogen dan karbonasi serta garam mineral adalah cara alami untuk mendapatkan giberelin komersial. Sebagai sumber karbon, glukosa, sukrosa, tepung dan lemak alami digunakan, dan garam mineral fosfat dan magnesium diaplikasikan.

Prosesnya membutuhkan 5 hingga 7 hari agar fermentasi efektif. Diperlukan kondisi agitasi dan aerasi yang konstan, mempertahankan rata-rata 28º sampai 32º C, dan tingkat pH 3-3,5.

Memang, proses pemulihan giberelin dilakukan melalui pemisahan biomassa dari kaldu yang difermentasi. Dalam hal ini, supernatan bebas sel mengandung unsur-unsur yang digunakan sebagai pengatur tumbuh tanaman.

Di tingkat laboratorium, partikel giberelin dapat dipulihkan melalui proses ekstraksi kolom cair-cair. Untuk teknik ini, etil asetat digunakan sebagai pelarut organik.

Jika gagal, resin penukar anion diaplikasikan ke supernatan, mencapai presipitasi giberelin dengan elusi gradien. Akhirnya, partikel dikeringkan dan dikristalisasi sesuai dengan tingkat kemurnian yang ditetapkan.

Di bidang pertanian, giberelin digunakan dengan tingkat kemurnian antara 50 dan 70%, dicampur dengan bahan inert komersial. Dalam teknik mikropropagasi dan kultur in vitro, penggunaan produk komersial dengan tingkat kemurnian lebih dari 90% direkomendasikan.

Efek fisiologis

Penerapan giberelin dalam jumlah kecil mendorong berbagai tindakan fisiologis pada tumbuhan, di antaranya adalah:

• Induksi pertumbuhan jaringan dan pemanjangan batang
• Stimulasi perkecambahan
• Promosi set buah dari bunga
• Pengaturan pembungaan dan perkembangan buah
• Transformasi tanaman dua kali setahun menjadi semusim
• Perubahan ekspresi seksual
• Penindasan dwarfisme

Pertumbuhan tanaman. Sumber: flickr.com

Aplikasi giberelin secara eksogen bekerja pada kondisi muda dari struktur tanaman tertentu. Stek atau stek yang digunakan untuk perbanyakan vegetatif, dengan mudah memulai proses perakaran ketika karakter mudanya terwujud.

Sebaliknya, jika struktur tanaman menunjukkan karakter dewasanya, pembentukan akar menjadi nol. Penerapan giberelin memungkinkan tanaman berpindah dari kondisi remaja ke dewasa, atau sebaliknya.

Mekanisme ini penting ketika Anda ingin mulai berbunga pada tanaman yang belum menyelesaikan fase juvenilnya. Percobaan dengan spesies berkayu, seperti cemara, pinus atau yew biasa, telah berhasil mengurangi siklus produksi secara signifikan.

Aplikasi komersial

Persyaratan siang hari atau kondisi dingin di beberapa spesies dapat dipenuhi dengan aplikasi giberelin tertentu. Selain itu, giberelin dapat merangsang pembentukan struktur bunga, dan akhirnya menentukan atribut seksual tanaman.

Dalam proses berbuah, giberelin meningkatkan pertumbuhan dan perkembangan buah. Demikian pula, mereka menunda penuaan buah, mencegah kerusakan pada pohon atau memberikan masa manfaat tertentu setelah dipanen.

Ketika diinginkan untuk mendapatkan buah tanpa biji (Parthenocarpy), aplikasi spesifik giberelin menyebabkan fenomena ini. Contoh praktisnya adalah produksi anggur tanpa biji, yang lebih banyak diminati di tingkat komersial daripada spesies yang berbiji.

Buah anggur tanpa biji. Sumber: moyca.org

Dalam konteks ini, aplikasi giberelin pada biji yang tidak aktif memungkinkan aktivasi proses fisiologis dan muncul dari kondisi ini. Faktanya, dosis yang memadai mengaktifkan enzim hidrolitik yang memecah pati menjadi gula, mendukung perkembangan embrio.

Pada tingkat bioteknologi, giberelin digunakan untuk meregenerasi jaringan dalam kultur in vitro dari eksplan bebas patogen. Demikian pula, aplikasi giberelin pada tanaman induk merangsang pertumbuhannya, memfasilitasi ekstraksi pucuk yang sehat di tingkat laboratorium.

Pada tingkat komersial, aplikasi giberelin dalam budidaya tebu (Saccharum officinarum) dapat meningkatkan produksi gula. Dalam hal ini, fitohormon ini menginduksi pemanjangan ruas tempat sukrosa diproduksi dan disimpan, sehingga semakin besar ukurannya, semakin besar akumulasi gula.

Referensi

1. Aplikasi Hormon Sayuran (2016) Hortikultura. Dipulihkan di: horticultivos.com
2. Azcón-Bieto Joaquín dan Talón Manuel (2008) Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. Mc Graw Hill, edisi ke-2. ISBN: 978-84-481-9293-8.
3. Cerezo Martínez Jorge (2017) Fisiologi Tumbuhan. Topik X. Gibberelin. Universitas Politeknik Cartagena. 7 hal.
4. Delgado Arrieta G. dan Domenech López F. (2016) Giberelinas. Ilmu Teknis. Bab 4.27, 4 hal.
5. Phytoregulators (2003) Politeknik Universitas Valencia. Dipulihkan di: euita.upv.es
6. Weaver Robert J. (1976) Regulator Pertumbuhan Tanaman di Pertanian. Universitas California, Davis. Editorial Trillas. ISBN: 9682404312.