Mekanisme Toleransi Tanaman terhadap Keracunan Fe

Dampak dan mekanisme pertahanan tanaman terhadap keracunan Fe (Onaga et al. 2016)

Padi yang mengalami gejala keracunan Fe dapat diamati dari adanya karat (bronzing) dan timbul bintik-bintik cokelat pada daun (Wu et al. 2014). Yamanouchi & Yoshida (1981) dalam Becker dan Asch (2005) menyatakan bahwa adanya gejala bronzing pada daun yang mengalami keracunan Fe disebabkan karena akumulasi polifenol teroksidasi. Timbulnya bronzing dimulai dari ujung daun tertua tanaman yang kemudian menyebar keseluruh bagian helai daun hingga menyebabkan daun mati. Gejala bronzing dapat terjadi pada setiap tahap pertumbuhan dan perkembangan tanaman mulai dari tahap perkecambahan, tahap vegetatif, tahap generatif awal bahkan generatif akhir.

Guna menghadapi kondisi lingkungan dengan kandungan Fe berlebih, tanaman mengembangkan berbagai strategi pertahanan. Becker & Asch (2005) membagi menjadi 3 strategi pertahanan meliputi: ekskluder-avoidance, inkluder-avoidance, dan inkluder-tolerance. Pemahaman terkait mekanisme tersebut penting dalam upaya untuk mendapatkan padi yang adaptif dan toleran untuk tipe tanah dengan kandungan Fe yang cukup tinggi. Pada strategi I (ekskluder-avoidance), tanaman melakukan pencegahan Fe²⁺ untuk masuk ke dalam tanaman melalui akar untuk menghindari efek toksik Fe²⁺ pada jaringan tajuk. Strategi ekskluder-avoidance dilakukan dengan oksidasi pada daerah rhizosfer dan tanaman mengembangkan selektifitas ion pada akar. Pada strategi II (inkluder-avoidance), tanaman mengambil Fe²⁺ melalui akar, namun kerusakan jaringan dicegah melalui mekanisme kompartementasi. Mekanisme kompartementasi ini dilakukan melalui 2 cara yaitu (1) Fe yang masuk diangkut ke jaringan daun tua karena dianggap sebagai jaringan pembuangan (dumping sites) dan (2) Fe yang masuk secara simplas akan diangkut ke bagian apoplas daun. Pada strategi III (inkluder-tolerance), tanaman dapat mentoleransi jumlah Fe²⁺ yang tinggi pada jaringan daun kemungkinan melalui aktivitas detoksifikasi enzimatik pada simplas.

Mekanisme eksklusi melalui aktivitas oksidasi pada daerah rhizosfer, penyimpanan Fe pada tajuk, serta toleransi Fe pada jaringan daun melalui aktivitas detoksifikasi diduga merupakan mekanisme utama yang terlibat dalam sifat toleransi tanaman terhadap keracunan Fe (Becker & Asch 2005; Engel et al. 2012). Adanya variasi genetik pada sifat toleransi tanaman terhadap keracunan Fe khususnya yang bersifat shoot-based yaitu diduga berkaitan dengan aktivitas regulasi translokasi dan pengkelatan Fe, serta peningkatan konsentrasi senyawa metabolit antioksidan pada tajuk (Kabir et al. 2016).

Berdasarkan keterkaitan antara gejala bronzing yang muncul dan konsentrasi Fe yang ada pada jaringan daun, Engel et al. (2012) membagi menjadi 2 kelompok yaitu ekskluder-resistant dan inkluder-tolerant. Tanaman padi tipe ekskluder mengakumulasi Fe pada jaringan daun lebih sedikit dibandingkan tipe inkluder. Namun, menurut Engel (2009) tingkat keracunan Fe pada tanaman tergantung pada genotipe, umur tanaman dan kondisi lingkungan. do Amaral et al. (2016) menyebutkan bahwa terdapat 3 mekanisme toleransi tanaman padi terhadap keracunan Fe yaitu (1) Tanaman mengoksidasi Fe²⁺ menjadi Fe³⁺ di akar, (2) Tanaman mengakumulasi Fe dalam bentuk non-toksik untuk disimpan di vakuola dan apoplas atau melalui penyimpanan dalam bentuk ferritin, serta (3) Detoksifikasi yang melibatkan Reactive Oxygen Species (ROS).

NB: Daftar Pustaka (under request, please contact me via turhadibiologi@gmail.com)

For more, you can check on my article:
Please visit!