efek dari sitokini pada shoot apical meristem pada nicotiana tabacum

8/16/2019 Efek Dari Sitokini Pada Shoot Apical Meristem Pada Nicotiana Tabacum

1/8

Efek dari sitokini pada Shoot apical meristem pada Nicotiana tabacum

Sitokinin adalah faktor regulasi penting dari morfogenesis tumbuhan yang mempengaruh banyak

program pertumbuhan, termasuk didalamnya formasi dan aktivias dari Shoot apical meristem

(SAM). SAM terdiri dari sel tipe embrionik, yang berkembang biak untuk mempertahankanmeristem dan membentuk jaringan seperti daun dan bunga pada tumbuhan. i dalam SAM, sel!

sel ini diroganisasikan untuk membentuk domain multiseluler, memberi ruang pada meristem

utuk berfungsi sebagai koordinator menyeluruh.

Sel dari meristem angiospermae diorganisasikan dalam "ona dan lapisan, dikarakterisasi oleh

bentuk sitologikal spesifi dan pola ekspresi gen. model "onasi menunjukkan adanya "ona central

stem sel (#$), dikelilingi "ona perifefral (%$) dimana organ diinisiasi, #$ dan %$ di tambahakan

oleh rib meristem (&M), yang membentuk bagian internal dari stem, bagian diatas "onasi iniadalah organisasi menjadi tunica dan corpus. 'apisan permukaan, atau tunika dibentuk dan

dipertahankan oleh orientasi anticlinal pada pembelaha tumbuhan pada perkembangikan sel.

%ada dikotil, tunika dibentuk dari dua lapisan, yang siebut ' dan ' , yang dikelilingi oleh grup

sel yang disebut corpus, yang belum memiliki stratifikasi yang jelas.

Meristem memberikan fleksibilitas perkembangan yang memungkinakan tanaman memodulasi

perkembangannya dengan sehubungan dengan kondisi yang berlaku karena mereka

mampu mengubah aktivitas mereka dalam menanggapi baik internal

dan isyarat eksternal.

*ungsi sitokinan dalam meregulasi pembentukan dan pemeliharaan shoot meristem disukung

dengan kemampuan untuk menginduksi pembentukan shoot meristem dari jaringan kalus yang

tidak teratur. &egulasi siklus sel dan jumlah siklus yang dilalui pada meristem dan organ

primordial, adalah tarhet regulasi dari sitokini. Sitokinin yang disintesis maupun yang diimport

tidak hanya mengontrol kecepatan pembelahan sel (stimulasi aktivitas di SAM), namun juga

terlibat dalam regulasi transsi dari sel stem yang tidak terdiferensiasi menjadi primordial yang

berbeda. *ungsi dari sitokinin dalam mengontrol proliferasi SAM diperoleh dari gen homeobo+

- / family, yang menunjukkan model dimana sitokinin dan gen - / mempunyai regulasi

masing!masing untuk memperthanakan keadaan SAM yang belum jelas.


2/8

alam studi sitokinin memiliki peran dalam morfogenesis tmbuhan, efek dari ben"yladenine

yang diberikan secara e+ogen padastruktur dan sitofisiologi Shoot apical meristem tobacco

dianalisis secara histologi.

Material dan metode

0iji dari Nicotiana tabacum cv, 1isconsin 23 disediakan oleh 0otanical 4arden of -ijmegen.

0ibit tobacco digerminasi dan ditumbuhkan selama 5 minggu pada media 6alf strength MS,

ditambahkan dengn 7 sukrosan dan di padatkan dengan 8.57 (9:v) agar. p6 dari media di atur

menjadi ;.3 yang sebelumya diatoklaf pada suhu < # selama ; menit. Shoot apical dengan !

daun ditransfer pada media MS padat ditambhakan dengan 27 sukrosa yang mengandung

nen"yladenine (0A) pada ,2, 8,28 dan 88 =M, dan dikultur selama 2 minggu sebelum di

perikasa. Media yang sama, namun tanpa 0A, digunakan sebagai kontrol. Semua kultur dikondisikan pada ; > ?# diba9a fotoperiode selama 5 jam menggnakkan photosynthetic

photon flu+


3/8

Efek sitoinin pada morfologi shoot

%erubahan secara morfologi diinduksi dari peningkatan konsentrasi sitokinin termasuk

menurunnya abnormal adentitios shoot morfolog. Cunas a+laris terdapat pada kontrol dan

perlakuan, namun, pada ekplan konrBtroll shoot primer memanjang dan daun tumbuh cepat dan banyak, semntara tidak ada shoot a+illary yang terbentuk (gambar a). 0en"yladenine pada

konsentrasi yang lebih tinggi menghambat pertumbuhan dari sumbu utama, dan mempercepat

penuaan seluruh tanaman (gambar b!d).

0anyak shoot adventif diinduksi dari jaringan kalus pada basis yang diberi 0A.

%ertumbuhankalus sebagai fungsi dari perlakuan tidak didapatkan, namn observasi visual

mengindikasi bah9a banyak kalus diprosuksi pada konsentras 0A menenga (2!28=M). pada

kultur eksplan yang diberi dan 2 =M 0A, shoot adventifnya memiliki struktur yang kecil,mayoritas sederhana dengan seluruh tepi daun (gambar b). 0eberapa shoot adventive yang

berkembang pada konstrasi 0A yang tinggi ( 8! 88 =M) pendek dengan internode yang

memendek (gambar c,d). daun yang terdiferensiasi kecil dan orbicular dengan daun yang rata.

Meristem ektopik sering muncul sepanjang pelepah dan di pinggiran daun yang kebanyakan

hyperhydrated dan membengkak. (gambar c) pada konsentrasi 0A berkisar 8 sampai 88=M,

daun yang pendek, lebar , banyak bercabang dan berbentuk runcing diamati.

4ambar morfologi dari kultur shoot apical Nicotoana tabacum dengan variasi level

ben"yladenine (0A ) selama 2 minggu. (a) Cumbuhan kontrol dengan perpanjangan stem dan


4/8

pertumbuhan akar yang baik, (b) ultur eksplan diberi 2 =M 0A, beberapa shoot adventif

terbentuk dari jaringan kalus pada sumbu utama. (c). 0entuk dri kultur ekplan yang diberi 8=M

0A, dengan shoot a+ilaris yang terbentuk dengan baik dan shoot adventive yang vertumbuh

banyak dengan internode pendek. aun hijau berbentuk raa, dengan petiole dan yang

membengkak, (d) perlakuan dengan 88=M 0A, daun pada ekplan terlihat lebi kekuningan,

dengan sumbu utama yang membengkak dan jaringan kalus terbentuk pada basisnya. Shoot

adventif yang pendekk yang terlihat membentuk daun yang berbentuk busur apical.

6istologi

4ambar 6istologi dari Nicotiana tabacum Shoot Apical Meristem (SAM) vegetatif yang

dikultur dengan berbagai level ben"yladenine (0A) selama 2 minggu

(a) 0agian median longitudinal dari kontrol SAM menunjukan organisasi regulasi menjadi

tunika dan korpusF 0ar ;8m.(b) 0agian median longitudinal eksplan SAM yang diberi perlakuan dengan 2 =M 0AF

0arB 88 =m(c) 0agian median longitudinal eksplan SAM yang diberi perlakuan dengan 8 =M 0AF

0arB 88 =m.


5/8

(d) 0agian median longitudinal eksplan SAM yang diberi perlakuan dengan 88 =M 0A,

menunjukkan lapisan sel pipih karena koordinasi pembelahan periklinal di korpus

(ditunjukkan dengan panah)F 0arB 88 =m

Struktur dari shoot apical diamati dengan mikroskop cahaya setelah 2 minggu kultivasi padamedia 0A dan dibandingkan dengan kontrol. %ada bagian longitudinal meristem ekplan kontrol

berumur 2 minggu, primordial dari dua daun pertma diamati mengapit shoot apical meristem,

(gambar a). meristem dari tumbuhan kontrol terdiri dari sel merismatik yang berbentuk kubah

dangkal dengan nukleus yang besar dan sedikit terdapat vakuola berukuran besar. Meristem

diukur sekitar 88=m didasarnya, dan memiliki sekitar ;!G lapisan sel avacuolate pada tngkat

tertingginya (tabel , gambar a). Cumbuhan kontrol menujukkan organisasi normal dan

pengauran lapisan yang biasa (' ,' , dan '2), menunjukan taraf pembelahan sel yang biasanya.

%ada ekplan yang diper perlakuan 0A, shoot apical meristemnya berbentuk kubah dangkal

dengan tipikal organisasi menjadi tunika dan korpus. -amunm dibandingkan dengan SAM dari

tumbuhan kontrol, terjadi peningkatan diameter dan permukaanya menjadi lebih pipih dan

membesar (tabel , gambar b!d). Meristem pada ekplan yang dikultur dengan perlakukan 2!

28M 0A secara signifikan memiliki dasar yang ebih lebar, dikukur diametr maksimal (sekitar

;87 pada kontrol) dengan 8 =M 0A. engan peningkatan konsentrasi 0A, efek pada diameter

meristem secara perlahan berkurang (tabel ). ibandingkan dengan meristem kontrol,

pengaturan regular pada sel merismatik yang di9arnai menjadi beberapa lapisan terlihat lebih

tidak teratur pada konsentrasi 0A yang lebih dari 8=M. $ona peripheral yang diperbesar terdiri

dari beberapa sel vakuola pada apitan meristem, pada kedua ' dan '2, khusunya pada 8 dan

28µM BA (gambar c). %ada perlakuan 88=m 0A, tidak terdapat banyak sel vakuola yang

terdapat pada meristem, sementara korpus terlihat termodifikasi, terdiri atas empat sampai lima

lapisan dari sel pipih dari koordinasi pembelahan periklinal sehingga korpus terkadang

membentuk struktur yang bertingkat!tingkat (gambar d).

Humah sel pada sebagian besar ' lapisan tunika terlihat pada semua bagian yang diamati (tabel

). %enigkatan jumlah sel yang signifikan pada lapisan ' dari SAM diamati pada kultur ekplan

di media yang mengandung 0A pada 2, 8 dan 28=M setelah 2 minggu, tingkat maksimal dicapai

pada 8=M 0A dimana peningkatang hampir sebesar ;87 pada kontrol diamati (tabel , gambar


6/8

c). -amun selain pemberian perlakuan sitokini, struktur SAM yang sama dan "onasi

cytiphysiologu untuk kontrol dan perlakuan 0A pada tumbuhan relative sama.

iskusi

%da tumbuhan kontrolm aksilari maupun tunas adventif berkembang, dmana pada eksplan yang

diberi perlakuan 0A memiliki aksilari maupun tunas adventif yang tebal, hal ini dapat

memastikan kemampuan 0A dalam mengatasi dominansi shoot apikal.

Suplai sitokinin yang berlebihan dapat memperlambat tunas, albinisme dan hyperdrycity ,

membentuk kelainan metabolisme, anatomi dan ultrastruktural. &amage dan 1illiam ( 88


7/8

( 88;) menunjukkan bah9a tumbuhan yang diberi perlakuan 0A Hibiscus cannabinus , Shoot

apica meristem primer terprogram kembali untuk menginduksi beberapa lokus merismatik,

dimana hal ini tidak pernah didapati pada shoot apical merismtem priner dari shoot tips

tembakau, 9alaupun konsentrasi 0A digunakan.

%eningkatan diameter SAM yang signifikan diamati pada kultur ekplan tembakau pada media

yang mengandung 2!28=M 0A. %eningkatan 0A selanjutnya tidak lagi memiliki efek stimulasi

pada pembelahan sel di SAM, 6uyluoglu et al ( 883) menunjukkan pada ujung akar jelai, 0A

pada dan 8=M meningkatkan indeks mitosis, dimana 88=M 0A terliha menurukan frekuensi

frekuensi pembelahan dibandingkan konsentrasi 0A yang rendah, membentuk efek inhibitori.

SAM tembakau yang diberi perlakuan 0A membesar dipicu pembesaran "ona central dan

peripheral. %ola meningkatan jumlah sel mengikuti pola perubahan diameter dari konsentrasi 0Ayang dujikan, menjelaskan bah9a peningkatan diameter SAM kemungkinan besar meningkatkan

jumlah dari sel konstituen. Cidak seperti parameter kualitatifm tipikal struktur dan organisasi

SAM tidak diubah.

Sitokinin berimplikasi positif dalam meregulasi ukuran meristem dan inisiasi daun, tanaman

tembakau transgenik mengekspresikan level gen t9o sitokinin oksidase yang tinggi dari

Arabidopsis (# / dan # / ), karenanya menunjukan penurunan level konten sitokinin

endogen dan menghasilkan reduksi besar pada diameter dan tinggi meristem, yang

menghasilkan sel merismatik yang lebih sedikit, namun juga secara signifikan menurunkan

ukuran sel!sel merismatik. %enurunan ukuran SAM, diikuti pembentukan daun yang lamba dan

penurunan produksi sel pada daun, memberikan bukti bah9a sitokinin dibutuhkan sebagai

regulator positif pada aktivitas pembelahan di shoot (tunas). 6al yang menari, diameter dari

shoot apical meristem (SAM) pada sitokinin yang over produksi pada Arabidopsis thaliana

transgenic ipt, menunjukan level m&-A yang lebih stabil dari gen homeobo+ KNAT1 SAM,

yang tidak berbeda dengan ild type (&upp et al., ).

6ubungan yang lain antara sitokinin dan ukuran meristem diamati pada mutan

Arabidopsis gen A!"1 . -ogue et al. (#$$$) menunjukkan bah9a mutan amp1 memiliki

meristem yang lebih besar dan tinggi dibandingkan dengan ild type , dengan meningkatnya

jumlah sel pada lapisan ' dibandingkan dengan ild type , hal ini diasosiasikan dengan level


8/8

endogen sitokinin yang lebih tinggi pada meristem mutan amp1 . 6al ini sesuai dengan

eksperimen yang dilakukan, dimana diamati perubahan dimensi SAM pada tembakau dengan

pennambahan sitokinin membuktikan bah9a sitokinin mampu meningkatkan aktivitas mitosis di

SAM.

&evie9

Sitokinin memiliki fungsi yang sangat penting pada aspek pertumbuhan tumbuhan, termasuk

didalamnya penuaan daun, dominansi apikal, pembentukan dan aktivitas meristem batang,

mobilisasi nutrisi, germinasi biji dan respon terhadap stress (&iefler et al 885). 'ebih dari itu,

sitokinin juga mempengaruhi sel lateral akar dalam suppress inisiasi akar. &egulasi aktivitas

sitokinin sama dengan hormone tumbuhan lainnya yang menjaga keseimbangan sintesis,

degradasi, inaktivasi, reaktivasi dan lainnya. %ada studi terbaru ditemukannya hubunganmekanik antara sistem transkripsi yang mengontrol aktivitas SAM dan biosintesis hormone dan

signaling telah dilaporkan. Selanjuntyam sitokinin adalah regulator negative pada aktivitas

&AM, dimana berla9anan dengan perannya pada organogenesis batang. %entingnya peran

sitokini pada aktivitas SAM telah dibuktikan dengan analisis mutasi ada gen reseptor sitokinin di

spesies tumbuhan (6iguchi et al #$$% dan -ishimura et al, #$$%) . proses ini terjadi karena

komponen do nstream dari jalur signaling sitokinin setelah tranduksi dan reaksi sitokinin. %ada

SAM sitokinin beperan dalam proliferasi dari stem sel dan menekan diferensiasi stem sel.

efek dari sitokini pada shoot apical meristem pada nicotiana tabacum

Documents