76,800 total views, 359 views today.
Prof. Ika Mariska sedang menyampaikan materi kuliah umum Materi kuliah umum yang disampaikan oleh Prof. Riset Dr. Ika Mariska ini sengaja dipilih karena sering muncul permasalahan dalam regenerasi tanaman baik untuk seleksi in vitro maupun rekayasa genetik. Para peneliti masih banyak yang belum memiliki pemahaman yang mendalam mengenai prinsip-prinsip dasar fisiologi tanaman. Kita ketahui, bahwa fiologi tumbuhan sangatlah memegang peranan penting di dalam proses regenerasi tanaman. Materi Kuliah Umum terdiri dari 3 bagian, yaitu [1] Fotosintesis pada tanaman C3, C4, dan CAM, [2] Meningkatkan peluang keberhasilan transformasi genetik tanaman, dan [3] Pengembangan lahan Marjinal/Suboptimal. Adapun isi materi Kuliah Umum secara detail adalah sebagai berikut: Fotosintesis Tanaman C3, C4, dan CAM Pertumbuhan adalah pertambahan volume yang meliputi pembelahan dan pemanjangan sel serta proses awal dari diferensiasi, sedangkan perkembangan adalah spesialisasi struktur dan fungsi dari sel membentuk jaringan dan organ tanaman. Berbagai penelitian yang dilakukan oleh para peneliti bertujuan untuk meningkatkan efisiensi fotosintesis dengan menurunkan respirasi tanaman. Saat ini pemanasan global telah menjadi isu dunia, di mana Indonesia telah merasakan adanya peningkatan suhu bumi. Kondisi ini disebabkan oleh industrialisasi yang menyebabkan peningkatan CO2 di muka bumi. Peningkatan CO2 dari 300 ppm menjadi 340 ppm diharapkan dapat meningkatkan laju fotosintesis yang merupakan proses penangkapan energi cahaya matahari oleh kloroplas untuk membentuk senyawa organik yang sangat dibutuhkan bagi kelangsungan hidup umat manusia di mukabumi. Namun demikian, kenyataannya peningkatan suhu bumi tidak secara nyata meningkatkan fotosintesis, tetapi meningkatkan laju fotorespirasi. Fotorespirasi merupakan proses perombakan komponen organik menjadi energi yang dibutuhkan untuk proses pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Untuk itu saat ini tengah dibicarakan bagaimana cara meningkatkan [1] efisiensi fotosintesis, [2] menurunkan laju fotorespirasi, dan [3] pengoptimalan lahan suboptimal. Secara umum fotosintesis terjadi melalui 2 tahap reaksi, yaitu :
- Reaksi terang, yaitu proses konversi energi cahaya menjadi energi kimia dan menghasilkan oksigen [O2]
- Reaksi gelap, yaitu terjadinya seri reaksi siklik yang membentuk gula dari bahan dasar CO2 dan energi [ATP dan NADPH] dengan bantuan enzim Rubisco [pada tanaman C3]. Energi yang digunakan dalam reaksi gelap ini diperoleh dari reaksi terang.. Dalam reaksi gelap terjadi Siklus Calvin yang membentuk senyawa antara, yaitu 3PGA.
Terdapat 3 tipe fotosintesis, yaitu:
- C3: Hasil pertama dari fotosintesis adalah molekul yang mempunyai 3 atom karbon, yaitu 3 PGA [Phospho gliseric acid]. Pada tanaman C3 fiksasi CO2 terjadi melalui siklus calvin. Contoh tanaman C3 adalah gandum, kentang, kedelai, dan lain-lain.
- C4: Hasil dari fotosintesis adalah molekul dengan 4 atom karbon, yaitu malat. Contoh tanaman C4: jagung, tebu, sorgum.
- CAM [Crasculacean Acid Metabolism]. Seperti halnya tanaman C4, pada tanaman CAM molekul pertama dari fotosintesis adalah malat. Tanaman CAM mempunyai keistimewaan, yaitu dapat dorman pada keadaan ekstrim tanpa merusak sel, dan akan tumbuh kembali pada keadaan normal. Contoh tanaman CAM adalah kaktus, stone crop.
Tanaman C3 Tanaman C3 mempunyai efisiensi fotosintesis yang rendah karena enzim Rubisco mempunyai peran ganda, yaitu [a] untuk pengikatan CO2, dan [b] pengaktifan oksigenase dalam Fotorespirasi. Pada tanaman C3, pemanfaatan CO2 hanya sebesar 50% karena adanya fotorespirasi, sehingga efisiensi fotosintesis rendah. Tanaman C4:
- Mempunyai 2 tipe sel fotosintesis, yaitu mesofil dan bundle-sheath, sehingga CO2 yang dihasilkan dari siklus Calvin di Bundel Sheath ditangkap kembali dan dipergunakan di mesofil.
- Fiksasi CO2 dilakukan oleh enzim PEPC yang afinitas terhadap CO2 lebih tinggi dibandingkan pada tanaman C3, yaitu enzim Rubisco. Substrat pada tanaman C4 adalah CA [Carbonic Anhydrose].
- Ada pemisahan tempat antara: reduksi NO2 + NO3 dan reduksi CO2
- Tidak ada fotorespirasi yang terukur.
Tabel 1. Perbedaan antara tanaman C3 dan C4
|
C3
|
C4
|
| Tidak mempunyai seludang pembuluh [bundle sheath] |
Mempunyai kloroplas dalam seludang pembuluh [bundle sheath]. |
| CO2 difiksasi Rubisco à siklus Calvin [dalam mesofil] |
CO2 difiksasi PEP membentuk asam berantai C4, ditranslokasi di seludang pembuluh |
| Rubisco daya ikat lebih rendah |
PEPC daya ikat kuat |
| Tidak mempunyai PEPC |
Mempunyai Rubisco [
|