Mekanisme kerja, fungsi, efek Abscisic acid (ABA)



itu asam absisat (ABA) adalah salah satu hormon utama dalam sayuran. Molekul ini berpartisipasi dalam serangkaian proses fisiologis penting, seperti perkecambahan biji dan toleransi sebelum tekanan lingkungan.

Secara historis, itu digunakan untuk berhubungan dengan asam absisat dengan proses penyisihan daun dan buah-buahan (karena itu namanya). Namun, saat ini diterima bahwa ABA tidak berpartisipasi langsung dalam proses ini. Bahkan, banyak fungsi tradisional yang dikaitkan dengan hormon telah ditantang oleh teknologi saat ini.

Dalam jaringan tanaman, kurangnya air menyebabkan hilangnya turgor dalam struktur tanaman. Fenomena ini merangsang sintesis ABA, memicu respons dari tipe adaptif, seperti penutupan stomata dan modifikasi pola ekspresi gen..

ABA juga telah diisolasi dari jamur, bakteri dan beberapa metazoa - termasuk manusia, meskipun tidak ada fungsi spesifik molekul yang telah ditentukan dalam garis keturunan ini..

[TOC]

Perspektif sejarah

Dari penemuan pertama zat yang memiliki kapasitas untuk bertindak sebagai "hormon tanaman", kami mulai curiga bahwa harus ada molekul penghambat pertumbuhan.

Pada tahun 1949, molekul ini diisolasi. Berkat studi tunas dorman, ditentukan bahwa ini mengandung sejumlah besar zat yang berpotensi menghambat.

Ini bertanggung jawab untuk memblokir aksi auksin (hormon tanaman yang dikenal terutama karena partisipasinya dalam pertumbuhan) dalam koleoptil Oat.

Karena sifat penghambatannya, zat ini awalnya disebut dormin. Selanjutnya, beberapa peneliti mengidentifikasi zat yang mampu meningkatkan proses penyerapan di daun, dan juga dalam buah-buahan. Salah satu asrama ini diidentifikasi secara kimia dan disebut "abscisina" - dengan aksinya selama absisi.

Investigasi berikut ini dapat menguatkan bahwa panggilan dorminas dan absisina adalah zat yang sama secara kimiawi, dan kebetulan disebut "asam absisat".

Fitur

Asam abisisik, disingkat ABA, adalah hormon tanaman yang terlibat dalam serangkaian reaksi fisiologis, seperti respons terhadap periode stres lingkungan, pematangan embrio, pembelahan dan pemanjangan sel, perkecambahan benih, antara lain..

Hormon ini ditemukan di semua tanaman. Hal ini juga dapat ditemukan pada beberapa spesies jamur, bakteri, dan beberapa metazoa yang sangat spesifik - dari cnidaria hingga manusia..

Disintesis di bagian dalam plastid tanaman. Rute anabolik ini sebagai prekursor molekul yang disebut isopentenyl pirofosfat.

Biasanya diperoleh dari bagian inferior buah, khususnya di daerah bawah ovarium. Asam absisat meningkat dalam konsentrasi ketika jatuhnya buah mendekati.

Jika asam absisat diaplikasikan secara eksperimental di sebagian tunas vegetatif, primordia daun menjadi katafil dan kuning telur menjadi struktur musim dingin.

Respons fisiologis tanaman sangat kompleks dan beberapa hormon terlibat. Sebagai contoh, giberilin dan sitokinin tampaknya memiliki efek yang kontras dengan asam absisat.

Struktur

Secara struktural molekul asam absisat memiliki 15 karbon dan formulanya adalah C15H20O4, di mana karbon 1 'menyajikan aktivitas optik.

Ini adalah asam lemah dengan pKa mendekati 4,8. Meskipun ada beberapa isomer kimia dari molekul ini, bentuk aktifnya adalah S - (+) - ABA, dengan rantai samping 2-cis-4-trans. Formulir R telah menunjukkan aktivitas hanya dalam beberapa uji coba.

Mekanisme tindakan

ABA ditandai dengan memiliki mekanisme aksi yang sangat kompleks, yang belum sepenuhnya terungkap.

Belum mungkin untuk mengidentifikasi reseptor ABA - seperti yang telah ditemukan untuk hormon lain, seperti auksin atau gibberilin. Namun, beberapa protein membran tampaknya terlibat dalam pensinyalan hormon, seperti GCR1, RPK1, antara lain..

Selain itu, sejumlah besar utusan kedua yang terlibat dalam transmisi sinyal hormon diketahui..

Akhirnya, beberapa jalur pensinyalan telah diidentifikasi, seperti reseptor PYR / PYL / RCAR, 2C fosfatase, dan kinase SnRK2..

Fungsi dan efek pada tanaman

Asam abscisic telah dikaitkan dengan berbagai proses tanaman esensial. Di antara fungsi utamanya kita dapat menyebutkan perkembangan dan perkecambahan benih.

Ini juga terlibat dalam respons terhadap kondisi lingkungan yang ekstrem, seperti dingin, kekeringan dan daerah dengan konsentrasi garam tinggi. Selanjutnya kita akan menggambarkan yang paling relevan:

Stres air

Penekanan telah ditempatkan pada partisipasi hormon ini di hadapan tekanan air, di mana peningkatan hormon dan perubahan pola ekspresi gen sangat penting dalam respon tanaman.

Ketika kekeringan mempengaruhi tanaman, itu dapat dibuktikan karena daun mulai layu. Pada titik ini, asam absisat bergerak ke daun dan menumpuk di dalamnya, menghasilkan penutupan stomata. Ini adalah struktur seperti katup yang memediasi pertukaran gas pada tanaman.

Asam abscisat bekerja pada kalsium: molekul yang mampu bertindak sebagai pembawa pesan kedua. Hal ini menyebabkan peningkatan pembukaan saluran ion kalium yang terletak di luar membran plasma sel yang membentuk stomata, yang disebut sel penjaga..

Dengan demikian, kehilangan air yang signifikan terjadi. Fenomena osmotik ini menghasilkan kerugian pada turgor tanaman sehingga terlihat lemah dan lembek. Diusulkan bahwa sistem ini berfungsi sebagai alarm peringatan untuk proses kekeringan.

Selain penutupan stomata, proses ini juga melibatkan serangkaian respons yang membentuk kembali ekspresi gen, yang mempengaruhi lebih dari 100 gen..

Dormansi benih

Dormansi benih adalah fenomena adaptif yang memungkinkan tanaman untuk melawan kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan, baik itu cahaya, air, suhu, antara lain. Dengan tidak berkecambah dalam tahap-tahap ini, pertumbuhan tanaman terjamin pada saat-saat di mana lingkungannya lebih baik.

Mencegah benih berkecambah di tengah musim gugur atau di tengah musim panas (jika itu terjadi pada saat ini kemungkinan bertahan sangat rendah) memerlukan mekanisme fisiologis yang kompleks.

Secara historis telah dianggap bahwa hormon ini memainkan peran penting dalam menghentikan perkecambahan dalam periode yang merusak pertumbuhan dan perkembangan. Telah ditemukan bahwa kadar asam absisat dapat meningkat hingga 100 kali selama proses pematangan benih.

Kadar hormon tanaman yang tinggi ini menghambat proses perkecambahan, dan pada gilirannya, menginduksi pembentukan sekelompok protein yang membantu ketahanan terhadap kekurangan air yang ekstrem..

Perkecambahan benih: penghapusan asam absisat

Agar benih berkecambah dan melengkapi siklus hidupnya, asam absisat harus dihilangkan atau dinonaktifkan. Ada beberapa cara untuk memenuhi tujuan ini.

Di gurun, misalnya, asam absisat dihilangkan melalui periode hujan. Biji lainnya membutuhkan rangsangan suhu atau cahaya untuk menonaktifkan hormon.

Acara perkecambahan diarahkan oleh keseimbangan hormon antara asam absisat dan giberelin (hormon tanaman lain yang dikenal luas). Menurut zat yang mendominasi di tanaman, perkecambahan terjadi atau tidak terjadi.

Peristiwa penghapusan

Saat ini ada bukti yang mendukung gagasan bahwa asam absisat tidak berperan dalam dormansi kuning telur, dan ironisnya, tampaknya bukan dalam absennya daun - proses dari mana namanya berasal.

Saat ini diketahui bahwa hormon ini tidak secara langsung mengendalikan fenomena absisi. Kehadiran asam yang tinggi mencerminkan perannya dalam mempromosikan penuaan dan respons terhadap stres, peristiwa yang mendahului absisi.

Keterlambatan pertumbuhan

Asam abisisik bertindak sebagai antagonis (yaitu, memainkan fungsi yang berlawanan) dari hormon pertumbuhan: auksin, siklinin, giberilin, dan brassinosteroid.

Seringkali, hubungan antagonis ini mencakup hubungan berganda antara asam absisat dan berbagai hormon. Dengan cara ini, hasil fisiologis diatur dalam sayuran.

Meskipun hormon ini telah dianggap sebagai penghambat pertumbuhan, masih belum ada bukti nyata yang dapat sepenuhnya mendukung hipotesis ini..

Diketahui bahwa jaringan muda memiliki sejumlah besar asam absisat dan kekurangan mutan dalam hormon ini adalah kerdil: terutama karena kemampuannya untuk mengurangi keringat dan untuk produksi etilen yang berlebihan.

Ritme sirkadian

Telah ditentukan bahwa ada fluktuasi harian dalam jumlah asam absisat dalam tanaman. Karena itu, diduga bahwa hormon dapat bertindak sebagai molekul sinyal, memungkinkan tanaman untuk mengantisipasi fluktuasi cahaya, suhu dan jumlah air..

Penggunaan potensial

Seperti yang kami sebutkan, jalur sintesis asam absisat sangat terkait dengan tekanan air.

Oleh karena itu, rute ini dan seluruh rangkaian yang terlibat dalam regulasi ekspresi gen dan enzim yang terlibat dalam reaksi ini, merupakan target potensial untuk menghasilkan, melalui rekayasa genetika, varian yang berhasil mentoleransi konsentrasi garam tinggi dan periode kekurangan air.

Referensi

  1. Campbell, N. A. (2001). Biologi: Konsep dan hubungan. Pendidikan Pearson.
  2. Finkelstein, R. (2013). Sintesis dan respons asam abscisic. Buku Arabidopsis / Perhimpunan Ahli Biologi Tumbuhan Amerika, 11.
  3. Gómez Cadenas, A. (2006). Phytohormones, metabolisme dan cara kerja, Aurelio Gómez Cadenas, editor Pilar García Agustín. Ciències.
  4. Himmelbach, A. (1998). Pemberian sinyal asam absisat untuk mengatur pertumbuhan tanaman. Transaksi filosofis dari Royal Society of London B: Ilmu Biologi, 353(1374), 1439-1444.
  5. Nambara, E., & Marion-Poll, A. (2005). Biosintesis dan katabolisme asam abscisic. Annu. Pdt. Biol Tumbuhan., 56, 165-185.
  6. Raven, P. H. E., Ray, F., & Eichhorn, S. E. Biologi tanaman. Kembalikan Editorial.