The geotropismo adalah pengaruh gravitasi pada pergerakan tanaman. Geotropisme berasal dari kata “geo” yang artinya bumi dan “tropism” yang artinya gerakan yang disebabkan oleh suatu rangsangan (Öpik & Rolfe, 2005).
Dalam hal ini, stimulusnya adalah gravitasi dan yang bergerak adalah tumbuhan. Karena stimulus adalah gravitasi, proses ini juga dikenal sebagai gravitropisme (Chen, Rosen, & Masson, 1999; Hangarter, 1997).
Selama bertahun-tahun fenomena ini telah membangkitkan keingintahuan para ilmuwan, yang telah menyelidiki bagaimana pergerakan ini terjadi pada tumbuhan. Banyak penelitian telah menunjukkan bahwa area tanaman yang berbeda tumbuh dalam arah yang berlawanan (Chen et al., 1999; Morita, 2010; Toyota & Gilroy, 2013).
Telah diamati bahwa gaya gravitasi memainkan peran fundamental dalam orientasi bagian-bagian tumbuhan: bagian atas, dibentuk oleh batang dan daun, tumbuh ke atas (gravitropisme negatif), sedangkan bagian bawah terdiri dari akar, tumbuh ke bawah dalam arah gravitasi (gravitropisme positif) (Hangarter, 1997).
Gerakan yang dimediasi gravitasi ini memastikan bahwa tanaman menjalankan fungsinya dengan baik.
Bagian atas diorientasikan ke arah sinar matahari untuk melakukan fotosintesis, dan bagian bawah diorientasikan ke arah dasar bumi, sehingga akar dapat mencapai air dan unsur hara yang diperlukan untuk perkembangannya (Chen et al., 1999 ).
Bagaimana geotropisme terjadi?
Tanaman sangat sensitif terhadap lingkungan, hal ini dapat mempengaruhi pertumbuhannya tergantung pada sinyal yang mereka rasakan, misalnya: cahaya, gravitasi, sentuhan, nutrisi dan air (Wolverton, Paya, & Toska, 2011).
Geotropisme merupakan fenomena yang terjadi dalam tiga fase:
Deteksi : persepsi gravitasi dilakukan oleh sel khusus yang disebut statocyst.
Transduksi dan transmisi : stimulus fisik dari gravitasi diubah menjadi sinyal biokimia yang dikirimkan ke sel lain dari tumbuhan.
Jawaban : sel reseptor tumbuh sedemikian rupa sehingga terjadi kelengkungan yang mengubah orientasi organ. Dengan demikian, akar tumbuh ke bawah dan batang ke atas, terlepas dari orientasi tanaman (Masson et al., 2002; Toyota & Gilroy, 2013).
Gambar 1. Contoh geotropisme di sebuah pabrik. Perhatikan perbedaan orientasi akar dan batang. Diedit oleh: Katherine Briceño.
Geotropisme di akarnya
Fenomena kemiringan akar terhadap gravitasi dipelajari untuk pertama kalinya beberapa tahun yang lalu. Dalam buku terkenal "The Power of Movement in Plants", Charles Darwin melaporkan bahwa akar tanaman cenderung tumbuh ke arah gravitasi (Ge & Chen, 2016).
Gravitasi terdeteksi di ujung akar dan informasi ini dikirimkan ke zona perpanjangan untuk mempertahankan arah pertumbuhan.
Jika ada perubahan orientasi terhadap medan gravitasi, sel merespons dengan mengubah ukurannya, sedemikian rupa sehingga ujung akar terus tumbuh ke arah gravitasi yang sama, menghadirkan geotropisme positif (Sato, Hijazi, Bennett, Vissenberg, & Swarup) , 2017; Wolverton et al., 2011).
Darwin dan Ciesielski menunjukkan bahwa ada struktur di ujung akar yang diperlukan untuk terjadinya geotropisme, yang mereka sebut struktur ini "tutup".
Mereka mendalilkan bahwa tutup itu bertugas mendeteksi perubahan orientasi akar, sehubungan dengan gaya gravitasi (Chen et al., 1999).
Penelitian selanjutnya menunjukkan bahwa di dalam tutupnya terdapat sel-sel khusus yang mengendap ke arah gravitasi, sel-sel ini disebut statocysts.
Statokista mengandung struktur seperti batu, disebut amiloplas karena penuh dengan pati. Amiloplas, sangat padat, mengendap tepat di ujung akar (Chen et al., 1999; Sato et al., 2017; Wolverton et al., 2011).
Dari studi terbaru dalam biologi sel dan molekuler, pemahaman tentang mekanisme yang mengatur geotropisme akar telah meningkat.
Proses ini telah terbukti membutuhkan pengangkutan hormon pertumbuhan yang disebut auksin, pengangkutan ini dikenal sebagai pengangkutan auksin polar (Chen et al., 1999; Sato et al., 2017).
Hal ini dijelaskan pada tahun 1920-an dalam model Cholodny-Went, yang menyatakan bahwa lengkungan pertumbuhan disebabkan oleh distribusi auksin yang tidak merata (Öpik & Rolfe, 2005).
Geotropisme di batang
Mekanisme serupa terjadi pada batang tumbuhan, dengan perbedaan bahwa sel mereka merespons secara berbeda terhadap auksin.
Di pucuk batang, meningkatkan konsentrasi auksin lokal mendorong ekspansi sel; sebaliknya terjadi pada sel akar (Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).
Kepekaan diferensial terhadap auksin membantu menjelaskan pengamatan asli Darwin bahwa respons batang dan akar berlawanan dengan gravitasi. Di kedua akar dan batang, auksin terakumulasi menuju gravitasi, di bagian bawah.
Perbedaannya adalah bahwa sel punca merespon dengan cara yang berlawanan dengan sel akar (Chen et al., 1999; Masson et al., 2002).
Di akar, ekspansi sel terhambat di bagian bawah dan kelengkungan menuju gravitasi dihasilkan (gravitasi positif).
Pada batang, auksin juga terakumulasi di bagian bawah, namun, ekspansi sel meningkat dan mengakibatkan kelengkungan batang berlawanan arah dengan gravitasi (gravitasi negatif) (Hangarter, 1997; Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).
Referensi
- Chen, R., Rosen, E., & Masson, PH (1999). Gravitropisme pada Tanaman Tinggi. Fisiologi Tumbuhan, 120, 343-350.
- Ge, L., & Chen, R. (2016). Gravitropisme negatif pada akar tanaman. Nature Plants, 155, 17-20.
- Hangarter, RP (1997). Gravitasi, cahaya dan bentuk tumbuhan. Tumbuhan, Sel dan Lingkungan, 20, 796–800.
- Masson, PH, Tasaka, M., Morita, MT, Guan, C., Chen, R., Masson, PH, … Chen, R. (2002). Arabidopsis thaliana: Sebuah Model untuk Studi Gravitropisme Akar dan Tunas (hlm. 1-24).
- Morita, MT (2010). Penginderaan Gravitasi Terarah dalam Gravitropisme. Review Tahunan Biologi Tanaman, 61, 705–720.
- Öpik, H., & Rolfe, S. (2005). Fisiologi Tanaman Berbunga. (CU Press, Ed.) (Edisi ke-4th).
- Sato, EM, Hijazi, H., Bennett, MJ, Vissenberg, K., & Swarup, R. (2017). Wawasan baru tentang pensinyalan gravitropik akar. Jurnal Botani Eksperimental, 66 (8), 2155-2165.
- Taiz, L., & Zeiger, E. (2002). Plant Physiology (edisi ke-3rd). Sinauer Associates.
- Toyota, M., & Gilroy, S. (2013). Gravitropisme dan pensinyalan mekanis pada tumbuhan. American Journal of Botany, 100 (1), 111–125.
- Wolverton, C., Paya, AM, & Toska, J. (2011). Sudut tutup akar dan tingkat respons gravitropik tidak digabungkan pada mutan Arabidopsis pgm-1. Physiologia Plantarum, 141, 373–382.