MAKALAH BOTANI

MAKALAH BOTANI Aklimatisasi Dingin Mengurangi Penghambatan Fotosintesis Dan Kerusakan Oksidatif Yang Disebabkan Oleh Stres Dingin Pada Bibit Jeruk Diserahkan Untuk Memenuhi Tugas Individu Mata Kuliah: Botani Dosen Pengampu: Yayuk Putri Rahayu, S.Si., M.Si Disusun Oleh: FITRI CINDY FRICILIA 232114090 PROGRAM SARJANA FARMASI PROGRAM STUDI FARMASI FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS MUSLIM NUSANTARA (UMN) AL-WASHLIYAH MEDAN 2023 DAFTAR ISI DAFTAR ISI ..................................................................................................................... KATA PENGANTAR ...................................................................................................... BAB I PENDAHULUAN .................................................................................................. 1.1 Latar Belakang ............................................................................................................ 1.2 Rumusan Masalah....................................................................................................... 1.3 Tujuan.......................................................................................................................... 1.4 Manfaat........................................................................................................................ BAB II TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................................... 2.1 J e r u k ........................................................................................................................ 2.1.1 Klasifilasi Jeruk ................................................................................................. 2.1.2 Definisi Jeruk ................................................................................................. 2.2 Stres Dingin Tanaman Jeruk ............................................................................ 2.3 Penghambatan Fotosintesis ......................................................................................... 2.4 Klorofil Menurun..................................................................................................... i ii 1 2 2 2 3 3 3 3 4 5 6 7 BAB III PENUTUP ........................................................................................................... 8 3.1 Kesimpulan.................................................................................................................. 8 3.2 Saran............................................................................................................................ 9 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................ 10 LAMPIRAN ...................................................................................................................... 12 i KATA PENGANTAR Bismillahirrahmanirrahim, Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya kepada kita semua. Shalawat beserta salam semoga tetap tercurah dilimpahkan kepada baginda alam Rasulullah Nabi Muhammad SAW. Adapun tujuan pembuatan makalah ini adalah sebagai salah satu syarat untuk memenuhi tugas individu pada mata kuliah Botani pada Program Studi Sarjana Farmasi Universitas Muslim Nusantara (UMN) Al-Washliyah, Tahun Ajaran 2023-2024, dengan judul makalah yang ditulis yaitu “ Isu-isu Terbaru tentang Tumbuhan” Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan dan menghaturkan banyak terima kasih kepada Ibu Yayuk Putri Rahayu, S.Si., M.Si Sebagai dosen pengampu pada mata kuliah Botani pada Program Studi Sarjana Farmasi Universitas Muslim Nusantara (UMN) Al-Washliyah yang telah banyak memberikan arahan baik pada perkuliahan maupun dalam penulisan makalah ini, sehingga dapat diselesaikan dengan baik dan tepat waktu. Penulis menyadari bahwa makalah ini tidak luput dari segala kekurangan, dan masih jauh dari sempurna. Untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan sarannya guna kesempurnaan dan sebagai pertimbangan karya tulis yang akan datang. Terima kasih. Wassalamu’alaikum wr wb. Medan, 25 November 2023 Penulis ii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Tanaman telah mengembangkan banyak strategi aklimasi multifaset yang positif dan efektif untuk mengatasi perubahan lingkungan selama pertumbuhan dan perkembangannya, terutama tekanan lingkungan yang tidak menguntungkan Pertumbuhan dan produktivitas tanaman dipengaruhi oleh lingkungan sekitarnya. Stres dingin adalah salah satu faktor stres lingkungan yang penting, yang tidak hanya mempengaruhi nutrisi. dan pertumbuhan reproduksi tanaman, namun juga membatasi hasil panennya. Stres dingin mengurangi kapasitas fotosintesis dengan menghambat aktivitas PSII, yang menyebabkan penurunan Fv/Fm dan peningkatan non-photochemical quenching (NPQ) (Wang, 2021). Saat tanaman terkena cekaman dingin, konsentrasi klorofil pada daunnya juga menurun (Xu, 2023). Aklimatisasi dingin mengacu pada proses di mana tanaman memperoleh ketahanan dingin yang lebih kuat setelah diberi perlakuan suhu rendah yang tidak mematikan dalam waktu singkat. Pemaparan tanaman terhadap suhu rendah yang tidak mematikan dalam waktu singkat memodulasi proses fisiologis dan biokimia tanaman, sehingga menginduksi ketahanan terhadap stres dingin, yang disebut aklimatisasi dingin (CA) (Wei, 2022). Cahaya matahari merupakan salah faktor yang mempengaruhi produktivitas tanaman karena tidak semua tanaman memerlukan intensitas cahaya yang sama dalam proses fotosintesis. Fotosintesis adalah reaksi penting pada tumbuhan yang berfungsi mengkonversi energi (cahaya) matahari menjadi energi kimia yang disimpan dalam senyawa organic (Campbell &Reece, 2008). 1 1.2. Rumusan Masalah Bagaimana pengaruh perlakuan CA terhadap ketahanan dingin bibit jeruk yang diberi perlakuan cekaman dingin, dan menggunakan bibit tanpa perlakuan CA sebagai kontrol (NA) ? 1.3. Tujuan untuk mengetahui pengaruh perlakuan CA terhadap ketahanan dingin bibit jeruk yang diberi perlakuan cekaman dingin, dan menggunakan bibit tanpa perlakuan CA sebagai kontrol (NA). 1.4. Manfaat Dapat mengetahui pengaruh perlakuan CA terhadap ketahanan dingin bibit jeruk yang diberi perlakuan cekaman dingin, dan menggunakan bibit tanpa perlakuan CA sebagai kontrol (NA). 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Jeruk 2.1.1 Klasifikasi Jeruk Divisi : Spermatophyta Sub Divisi : Angiospremae Kelas : Dicotyledonae Ordo : Rutales Famili : Rutaceae Genus : Citrus Spesies : Citrus sp 2.1.2 Definisi Jeruk Dalam skala global, jeruk merupakan salah satu sektor budidaya buah dengan produksi tertinggi, yaitu melebihi 123 juta ton pada tahun 2016 (FAOSTAT, Oktober 2019). Pasar jeruk secara umum terbagi menjadi produksi jeruk, mandarin (tangerine, mandarin, clementine, satsuma), lemon, dan jeruk nipis. Pada tahun 2018, produsen jeruk terbesar di dunia adalah Brasil dan Tiongkok dengan masingmasing 17 dan 10 juta ton jeruk. Spanyol termasuk dalam 10 besar produsen jeruk dunia (FAOSTAT, Oktober 2019) dengan total produksi 4 juta ton jeruk pada tahun 2018. Spanyol menonjol karena produksi jeruk mandarinnya dengan 2 juta ton, berada di urutan kedua di belakang Tiongkok (19 juta ton). ) dan juga merupakan eksportir terkemuka dunia karena mengekspor lebih dari 50% produksinya. Jeruk dianggap sebagai tanaman tropis dan subtropis yang umumnya rentan terhadap dingin dan beku (Hara, 2003) . Di Spanyol, buah jeruk kualitas terbaik diperoleh di daerah dengan kisaran suhu antara 23 °C dan 34 °C (dengan suhu minimum masing-masing 13 °C dan maksimum 39 °C) (Soler,, dengan variasi antar spesies dan varietas. Jika suhu berada di luar kisaran ini, maka dapat menyebabkan kerusakan besar (Sakai, 2012). Buah jeruk adalah tanaman yang 3 dapat menginduksi diri sendiri (yaitu, tidak memerlukan keadaan iklim apa pun untuk mendorong pembungaan) dan tidak bergantung pada penurunan suhu untuk tumbuh subur (Roa, 2012). Namun pembungaan dan produksinya sangat dirangsang oleh faktor lingkungan, termasuk suhu yang cukup rendah pada kondisi subtropis, dan tekanan air pada kondisi tropis (Vu,1193). Batas suhu yang dapat membunuh tunas muda adalah −12 °C (Nesbit, 2002), namun beberapa buah jeruk dapat mentolerir suhu −10 °C (Vu,1193). 2.2 Stres Dingin Pada Tanaman Jeruk Pemaparan tanaman terhadap suhu rendah yang tidak mematikan dalam waktu singkat memodulasi proses fisiologis dan biokimia tanaman, sehingga menginduksi ketahanan terhadap stres dingin, yang disebut aklimatisasi dingin (CA) (Wei,2022). Aklimatisasi dingin mengacu pada proses di mana tanaman memperoleh ketahanan dingin yang lebih kuat setelah diberi perlakuan suhu rendah yang tidak mematikan dalam waktu singkat. Stres dingin adalah salah satu faktor stres lingkungan yang penting, yang tidak hanya mempengaruhi nutrisi. dan pertumbuhan reproduksi tanaman, namun juga membatasi hasil panennya.. Untuk mengurangi dampak buruk stres dingin, tanaman telah berevolusi Mekanisme CA, yang berhubungan dengan perubahan fisiologis dan biokimia, termasuk modifikasi fotosintesis atau transpor elektron fotosintesis, variasi spesies oksigen reaktif, regulasi osmotik, serta perubahan ekspresi gen dan metabolisme (Gao, 2022). Jeruk merupakan pohon buah khas tropis dan subtropis yang rentan terhadap pengaruh dingin dan beku (Primo, 2021). Pada awal musim semi, saat bibit jeruk ditanam di lahan, bibit jeruk sering kali rusak karena suhu rendah atau embun beku, yang menyebabkan lambatnya pertumbuhan dan perkembangan, dan bahkan kematian Oleh karena itu, sebelum pemindahan bibit, sebagian dari lapisan plastik rumah kaca biasanya dibuka untuk menjaga kestabilan suhu sekitar 7–11, digunakan untuk perlakuan CA, sehingga meningkatkan toleransi dingin bibit jeruk. Studi ini menilai kinerja fotosintesis dan aktivitas enzim antioksidan bibit 4 jeruk di bawah tekanan dingin dan dengan/tanpa perlakuan CA, sehingga mengungkap potensi mekanisme fisiologis dan biokimia yang mendasari fenomena ini. Selain itu, mekanisme kerusakan oksidatif dan transfer energi pada pusat reaksi PSII daun jeruk pada kondisi cekaman dingin juga dianalisis. Stres dingin adalah salah satu faktor stres lingkungan yang penting, yang tidak hanya mempengaruhi nutrisi. dan pertumbuhan reproduksi tanaman, namun juga membatasi hasil panennya. Aklimatisasi dingin mengacu pada proses di mana tanaman memperoleh ketahanan dingin yang lebih kuat setelah diberi perlakuan suhu rendah yang tidak mematikan dalam waktu singkat. Akibat paling parah dari stres dingin adalah produksi spesies oksigen reaktif (ROS) yang berlebihan, yang dapat menyebabkan kerusakan oksidatif pada sel tanaman pada konsentrasi tinggi. Untuk meminimalkan konsentrasi ROS dan mengendalikan homeostasis redoks, tanaman telah mengembangkan serangkaian strategi pertahanan yang efisien, termasuk antioksidan enzimatik yang efektif dan antioksidan non-enzimatik, seperti SOD, CAT, APX, glutathione GR, DHAR, AsA dan GSH20 . 2.3 Fotosintesis Berkurang Stres dingin mengurangi kapasitas fotosintesis dengan menghambat aktivitas PSII, yang menyebabkan penurunan Fv/Fm dan peningkatan non-photochemical quenching (NPQ) (Wang, 2021). Fotosintesis (dari bahasa Yunani υώτο- [fó to-], "cahaya," dan σύνθεσις [sýnthesis], "menggabungkan", "penggabungan") adalah suatu proses biokimia pembentukan zat makanan seperti karbohidrat yang dilakukan oleh tumbuhan, terutama tumbuhan yang mengandung zat hijau daun atau klorofil. Selain tumbuhan berkalori tinggi, makhluk hidup non-klorofil lain yang berfotosintesis adalah alga dan beberapa jenis bakteri. Organisme ini berfotosintesis dengan menggunakan zat hara, karbon dioksida, dan air serta bantuan energi cahaya matahari (Wiraatmaja, 2017). 5 Fotosintesis adalah proses fisiologis yang penting, yang melaluinya tanaman mengubah karbon dioksida dan air menjadi senyawa organik kompleks dan melepaskan oksigen (Kitasova, 2021) Proses fotosintesis peralatan pada tumbuhan menggabungkan beragam komponen, seperti pigmen fotosintetik untuk penyerapan cahaya, fotosistem dan reaksi terang untuk pembentukan NADPH dan ATP, serta reaksi gelap untuk asimilasi CO2 (Gu, 2019) Di antaranya, PSII dianggap sebagai komponen yang paling sensitif terhadap dingin di alam. peralatan fotosintesis. 2.4 Klorofil Menurun Saat tanaman terkena cekaman dingin, konsentrasi klorofil pada daunnya juga menurun. Selain itu, biosintesis klor-ofil terpengaruh, mengakibatkan ketidakseimbangan antara PSII dan kompleks antena (Zhao, 2020) Karena dorongan untuk meningkatkan penangkapan foton, tanaman di bawah tekanan dingin biasanya mengakumulasi pigmen tambahan dengan konsentrasi lebih tinggi, seperti klorofil b dan klorofil b. karotenoid, dibandingkan dengan klorofil a ( Enzim fotosintetik termasuk Rubisco, berpartisipasi langsung dalam fiksasi CO2, yang rentan terhadap suhu rendah. Laju sintesis ribosa-1,5-difosfat (RuBP) dan situs karboksilasi Rubisco sangat sensitif terhadap perubahan suhu (Yamori, 2006) Ada banyak bukti yang menunjukkan bahwa gen seperti rbcL dan rbcS mendorong fungsi dasar asimilasi CO2. CA dapat membatasi suhu rendah yang diinduksi fotoinhibisi dan mendorong pemulihan PSII.12 Misalnya, CA mengurangi kerentanan terhadap fotoinhibisi dengan menyebabkan beberapa perubahan metabolik dan menghasilkan variasi tingkat kloroplas yang dapat memulihkan keseimbangan energi. Selain itu, CA juga dapat meningkatkan kapasitas tanaman untuk mempertahankan metabolisme pada suhu rendah dengan membuat akseptor elektron kuinon utama QA lebih teroksidasi. Lebih penting lagi, perlakuan CA meningkatkan serangkaian enzim siklus Calvin (seperti FBPase dan 6 Rubisco ) aktivitas dan sangat meningkatkan kemampuan sintesis D1 pada bibit mentimun dalam kondisi suhu rendah (Soulio, 2022) Klorofil dan analisis fluoresensi adalah alat yang tidak merusak, efisien dan sensitif untuk memantau mekanisme peralatan fotosintesis di berbagai lingkungan.16 dan juga digunakan untuk menilai konsekuensi fotosintesis yang diinduksi stres tanaman, yang memungkinkan untuk mendapatkan informasi detail tentang fotosintesis. proses tanpa merusak sampel eksperimen. Analisis kinetika OJIP, yang disebut sebagai “uji JIP”, adalah teknik yang berguna untuk mengevaluasi fungsi fotosistem, yang mungkin juga berguna untuk memberikan informasi langsung mengenai status dan fungsi pusat reaksi PSII, kompleks antena pemanen cahaya, serta sisi donor dan reseptor PSII. Selanjutnya, uji JIP telah digunakan untuk mempelajari pengurangan stres. Dalam penelitian saat ini, uji JIP telah digunakan untuk memperoleh informasi terperinci mengenai dampak negatif dari cekaman dingin pada berbagai lokasi dalam mesin fotosintesis dan untuk mengungkap apakah efek stres tersebut berkurang di pabrik pengolahan jeruk CA, dan berdasarkan kinerja fotosintesis. penyerapan cahaya pada kelompok CA lebih tinggi dibandingkan kelompok stres dingin. 7 BAB III KESIMPULAN DAN SARAN 3.1 Kesimpulan Model perlakuan aklimasi dingin sebelum cekaman dingin meningkatkan ketahanan bibit jeruk terhadap dingin. Penelitian ini menunjukkan bahwa paparan cekaman dingin mengakibatkan peningkatan konsentrasi pigmen fotosintesis dan peningkatan aktivitas tanaman. Rubisco dan FBPase, serta menyebabkan peningkatan regulasi tingkat transkripsi gen terkait fotosintesis (rbcL dan rbcS). Perlakuan aklimatisasi dingin secara signifikan meningkatkan efisiensi fotokimia fotosistem II (PSII), khususnya efisiensi kuantum maksimum (Fv/Fm) PSII, dan meningkatkan efisiensi transfer elektron. Selain itu, aklimatisasi dingin mengurangi kerusakan stres oksidatif pada membran sel dengan cara menghambat konsentrasi H2O2 dan MDA, meningkatkan aktivitas superoksida dismutase (SOD), katalase (CAT), ascor-bate peroksidase (APX), dan glutathione reduktase (GR), serta meningkatkan tingkat ekspresi gen enzim antioksidan (CuZnSOD1 , CAT1, APX, dan GR). Selain itu, aklimasi dingin juga meningkatkan kandungan asam absisat (ABA) dan asam salisilat (SA) pada tanaman di bawah suhu dingin Singkatnya, ketika mengalami stres dingin pada suhu di bawah 4/7°C, proses aklimatisasi dingin menunjukkan potensinya dalam mengurangi fotoinhibisi PSII dan kerusakan oksidatif pada daun jeruk. Hal ini dicapai melalui peningkatan kinerja peralatan fotosintesis, peningkatan aktivitas enzim antioksidan dan enzim fotosintesis, optimalisasi distribusi energi dalam pusat reaksi PSII, dan pengurangan akumulasi spesies oksigen reaktif (ROS) dan malondialdehid (MDA). 8 3.2 Saran Penulis berharap agar pembaca memberikan kritik dan saran yang membangun kepada penulis demi sempurnanya makalah ini dan penulisan makalah di kesempatan-kesempatan berikutnya. Semoga makalah ini berguna bagi penulis pada khususnya juga pembaca. 9 DAFTAR PUSTAKA Bascuñán-Godoy L, Sanhueza C, Cuba M, Zuñiga GE, Corcuera LJ, Bravo LA. Penanda SSR dalam transkrip gen yang terkait dengan fungsi regulasi pascatranskripsional dan transkripsional selama perkembangan vegetatif dan reproduksi Elaeis guineensis. Biol Pabrik BMC. 2012;12:1–15. dingin: pemahaman tentang respon tanaman, proses aklimasi, dan strategi pengelolaan. Fisiol Tumbuhan. 2022;190(190):47–61. Gao Y, Thiele W, Saleh O, Scossa F, Arabi F, Zhang H, Sampathkumar A, Kühn K, Fernie A, Bock R, dkk. Regulasi translasi kloroplas mengungkap gen fotosintesis yang tidak penting sebagai pemain kunci dalam aklimasi dingin tanaman. Sel tanaman. 2022;34 (5):2056–2079. kerusakan oksidatif pada 2022;17:2013638. daun tembakau. Perilaku Sinyal Tumbuhan. Soualiou S, Duan F, Li X, Zhou W. Produksi tanaman di bawah tekanan Wei Y, Chen H, Wang L, Zhao Q, Wang D, Zhang T. Aklimatisasi dingin mengurangi penghambatan PSII yang disebabkan oleh stres dingin dan Xu C, Wang M, Yang Z, Zheng Q. Suhu rendah dan iradiasi rendah menyebabkan kerusakan permanen pada bibit stroberi. Fotosintesis. 2020a;58(1):156–164. Zhang Y, Cao Y, Zheng H, Feng W, Qu J, Fu F, Li W, Yu H. Ekspresi ektopik gen protein antibeku dari ammopiptanthus nanus memberikan toleransi dingin pada jagung. Pangkas J. 2021;9(4):924–933. Wang H, Li Z, Yuan L, Zhou H, Hou X, Liu T. Aklimasi dingin secara spesifik dapat menghambat biosintesis klorofil pada daun muda Pakchoi. Biol Pabrik BMC. 2021;21(1):172 Soler, J.; Soler, G.Cítricos : Variedades dan Técnicas de Cultivo ; Ediciones MundiPrensa: Madrid, Spanyol, 2018; ISBN 10-8484762971 . Hara, M.; Terashima, S.; Fukaya, T.; Kuboi, T. Peningkatan toleransi dingin dan penghambatan peroksidasi lipid oleh citrus dehydrin dalam tembakau transgenik. Tanaman 2003 , 217 , 290–298. Sakai, A.; Larcher, W. Frost Kelangsungan Hidup Tanaman: Respons dan Adaptasi terhadap Stres Pembekuan ; Springer Science & Business Media: Berlin/Heidelberg, Jerman, 2012; ISBN 978-3-642-71745-1. 10 Rebolledo Roa, A. Fisiología de la Floración y Fructificación en Los Cítricos ; Corporación Universitaria Lasallista: Lasallista, Kolombia, 2012; ISBN 978958-8406-17-6. Vu, JCV; Yelenosky, G. Perbandingan fotosintesis dan toleransi beku dari hibrida “ambersweet” yang baru dirilis dengan jeruk “valencia”. Mengepung. Contoh. Bot. 1993 , 33 , 391–395. Kitashova A, Schneider K, Fürtauer L, Schröder L, Scheibenbogen T, Fürtauer S, Nägele T. Gangguan posisi kloroplas mempengaruhi kapasitas fotosintesis dan regulasi metabolisme karbohidrat sentral selama aklimasi dingin. Fotosintesis Res. 2021;147(1):49–60. Gu L, Han J, Wood JD, Chang CYY, Sun Y. Fluoresensi Chl yang diinduksi matahari dan pentingnya untuk pemodelan biofisik fotosintesis berdasarkan reaksi terang. Fitol Baru. 2019;223 (3):1179–1191 Zhao Y, Han Q, Ding C, Huang Y, Liao J, Chen T, Feng S, Zhou L, Zhang Z, Chen Y, dkk. Pengaruh suhu rendah terhadap biosintesis klorofil dan biogenesis kloroplas bibit padi selama penghijauan. Intel J Mol Sci. 2020;21(4):1390. 11 LAMPIRAN 12