View
3
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
rr.A.l.b.3/3Jurnal Nasional takterakreditasi
Holqmqn Denposor1- 75 Moret 2Oll
r55N2086-5783
Widyo Biologi
I
l
"lii.r.-ii.i:! ::i;i,::..
02 No.01 Maret 2011
Er-ris Dervi Yr-rliana. Ni KetLrt Af u .lLrliasih. Ni Luh Cede
Redaktur Ahli (Pecr
Plof'. Dr. I Deu'a \4ade Tantera l(eratnas.MScDr. I Cede l(etLrt Adiptttra (Prograrn
iSSN No.2085-5783
]IfruDlfA IEEIOL@Gi-X
DEWAN REDAKSI
KetuaI Nl,ouran Arsana
SekretarisI PLrtu Sudiartau.'an
AnggotaSudaryati, I Wayan Suarda, israil Sitepr-r
Riview)(Program Pasca Sarjana UNHI)Srudi Biologi UNHI)
l)r. I Walan Suana, S.Si..M.Si ( Progranr Stttdi Biologi UNRAI\1)
Jurnal Widya l3iologi. (ISSN No.2086-5783) diterbitlian oleh Program Studi Bir -- '
Matentatiha dan Ilntu pengetahLran Aianr Unilersitas FIinclLr Inclone-sia Dettpasar. -.'- -infbrntasi ilrliali bidang biologi baik yang bempa hasiI pc'nelitiatr atattpurr ltaj ian pLi-itak:,
Jurnal Widl,a Biologi menerinra nashah dari dosen. peneliti. nrahasisrva lrallpttlt l,rri^. . -pernah diterbitkan dalanr publiliasi lain dengan ketentuan seperli tercarttlllr patla i'-.-., . :jLrrnaI irri.
LangganarrJuntal Widi'a Biologi terbit dua uouror dalarr satu tahut.r (Maret dan Oktobet'). L.ttr i-., ,. :
tahuu (terrrasuk ongl<os kirirn) sebagai beriltut:1. Leurbaqa.lnstitusi : Rp. 150.000,- (seratus lirrra puluh riblr lLrpiah i
l. Individu/PribadiI \lahasisu a
: Rp.75.000,- (tLliuh puluh Linra iibttltrpiah): Rp.30.000,- (tiga pulLrli ribLrrupiah)
Pembayaran dapat dilal<ukan dengan cara: a) Pembayaran langsung, b) rvesel pos. Salinan bukipembay'aran (b) harap diltirimkan ke redaksi.
Alamat RcclaksiProgram Studi 13iologi FMIPA UNf'll
i I Sanealarreit. Tem bau-Per-ratih, Denpasar, Bal i
F -nr ai I : rvidy'ab io logi(al-1'ahoo.co. id
VoL 02 No 01 Maret 2011 ISSN No.2086-5783
WIDYABIOLOGI
METABOLISME ZAT BESI PADA TUBUH MANUSIALuhSeriAni ............ 1-9
AK'IIVITAS SITOKIN PROINFLAMAS I AKIBATOLAHRAGABERLtrBIHI NyornanArsana ....,... 10-20
AKTIVITAS SITOTOKSIK BEBtrRAPA EKSTRAK RUMPUT I,AUTTERHADAP SEL MYELOMA NS- 1
I Wayan Sudira ....21-26
STUDI HISTOLOGI ABOMASUM SAPI BALINi L,trh Eka Setiasih 2"/-31
UNSIJR HARA, BL]AII DAN METABOLIT SEKLINDERPADA TANAMANI Gede KetutAdiputra .......... .32-40
L'JI KUAI.ITAS SIT.'A1] TANAI{ SA\\AH AKiBAI PEMBERIAN PUPUK ORGANIKE.DewiYuliana.,.....".. 41-48
P E )'IGARIJI{ PEMBERI AN JENI S MAI'ANAI{ TAMBAHANIERHADAP PRODIJKSI TELUR JANGKzuK (Grylhrs sp.)I\\avanSuarda ..,49-54
P E "\ IANFAA TAN FI, O R{ DAN FALINA S EB A GAI ATRAKS I: i. OWISA]A DI OBYEK WISATAALAS KEDATON TABANAN, BALI. ,{etr-rt Strndra ..... 55-62
I.\R,.\.KTERISI'TK IKLIM DAN CUACA DALAM PELAKSANAAN:.TL .\L BERDASARKAN KAI,ENDER SAKA DI BALI'".rer.rt.\)'r-rJuliasih 63-69
-:. 1 \\F.{{IAN TUMBUHAN SEBAGAI BAHAN OBATTRADISIONAI,- . ]II S \ \ I.{NL Ii{YA, KECAMATAN TAMPAKSIRING' -r :r,r P{E\ C}I.{NYAR-BALI
I -.r:-: (-r;ti'i 7A-75
U1YSUR HARA, BUAH DAN METABOLIT SEKUNDERPADA TANAMAI\
I Gede Ketut AdiputraProgram Studi Biologi, FMIPA, Universitas Hindu Indonesia,
Jl. Sangalangit, Terribau, Penatih, Denpasar.
ABSTRAKBuah dihasilkan tanaman setelah pembungaan dan metabolisrne hasil fotosintesis sukrosa
pada buah menghasilkan berbagai senyawa bermanfaat baik sebagai gizi rnakanan lnaupull
sebagai senyawa yang dapat menyembuhkan peny'akit. Pada fase penghasilan buah, tanaman
memerlukan banyak unsur hara yang diambil melalui akar. Apabila buah kemudian dipanen,
maka unsur hara yang diambil tersebut akan dipindahkan dari lahan sehingga terjadilah
perniskinan unsur hara pada lahan. Penurunari ketersediaan uttsur hara ini akan segera
rnenurunkan produksi, baikjumlah rraupun kualitas karetta pertumbuhan datr reproduksi pada
dasamya adalah reaksi metabolisme. Proses rnetabolisme itri tnemerlukan berbagai kondisi
lilgkungan agar reaksi dapat berlangsuns secara oplimal. Upal'a rneningkatkan produksi
perkebunan secara berkelanjutan akan sulit dilakukan apabila kondisi lingkungan seperti
pemiskinan unsur hara tidak teratasi. Hal ini disebabkan karena ttnsur hara adalah substrat
bagi synthesis senyarva organik r ang dihasilkan melalui fotosintesis. Sedangkan hasilfotosintesis
iniseianjutnya disintesa rnenjadi berbagai senyawa organik, baik yang berupa metabolil primer
malpu[metabolit sekender. Oleh karena itu, kekurangan unsur hara akan segera berakibat
pada harrrbatan peffuntbuhan maupun hambatan produksi rletabolit. Hambatan produksi ini
ielaljut*ya akan rnengurangi jumlah substrat yang dapat digunakan untuk menghasilkan
senyawa bemranfaat I ang harus disintesis pada buah. Paper ini menguraikan tentang hubungan
antara ketersediaal gnsur hara dan kgalitas buah, produksi metabolit sekender padatanaman,
sefta rnanfaat rnetabolite sekender bagi tanaman dan manusia.
Kata kunci '. Llnsur lrtra, melabolit sekuncler buah
ABSTK4CTFrttits crre for.metl b1t plants ctfter inflorescence and sucrose ntetabolism in fruit produce
t,ariorrs kincls of compounds. These comltounds are very important as component ofhumcm cliel or c,oulcl be u,sed J'or pharmaceutical agent. During the formation of fruit,plants reqtrire cr high antount of nutrient taken up fi"om soil via the root systems. After'rlte
frttit is then hart,estecl, nutrient previously taken up then transported ottt from the
fartn antl resulted in corttinuous decreasecl of nulrient avuilable. Tlte decreasing amottnt
of nutrient avttilable sub,sequently af/bcted plant production whether quantitalive or
[tralitcttit,elv bectnrse this activity is basically a metabolic reaction. Therefore, for an
iptimal rcfie o.f metabolisnt, plants recluire various environmental conditions thcrt enable
the nrcfabolic r.eaction to be proceed at oplirnal level. This implies that sttstainablefarmingwould hardly to be achieved if nulrient ovailable in the farm con not be restmed v'hether
by cleliberate addition of fertilizer or by regulation of nutrient available in the fann.The sustainetl nutient ot,ailable is very important since ruutrient is the substrate fororganic contpounds that is used for sucrose production. This sucrose is then tnetabolized
to-procluce whether prirucry or secondary metaboliles. Thus, nutrient available cottld
directly al.fected det,eloprnent or production oJ'rnetabolites in fruit. This paper describes
the relationships beht,een nutrient availoble and fruit quality, production of sec,ondaty
metaholites in plants ancl the significant of secondary metabolites for human and plants.
Key words ; Inorganic ntrtrients, secundctry ntetabolites, fruits.
32
Unsur I-lara, Buah dan Metabolit Sekunder padaT'anaman
PENDAHTJLUANBuah-buahan merupakan komoditi penting
bagi perekonomian suatu negara karena dapatmendatangkan devisa cukup besar disampingkeuntungan bagi masyarakat pekebun. Budidayabuah-buahan juga menguntungkan dari segiekologis, terutama buah yang dihasilkan golongan
pohon-pohonan karena tidak menimbulkanancaman terhadap penggundulan lahan atauerosi. Bagi masyarakat Bali, buah dipandangtidak hanya memiliki nilai ekonomi, gizi danekologi, tetapi juga memiliki arti l,husus karenamerupakan salah satu komponen dalampembuatan banten. Semakin disadari pentingnyanilai gizi pada buah-buahan mengakibatkansemakin tingginya permintaan pasar akan buah-buahan.
Tanaman penghasil buah-buahan dapatmengalami perubahan kualitas produksi karenaperubahan ekspresi genetis akibatketidaksesuaian iklim mauprur komposisi unsurhara pada lahan. Penurunan kualitas ini dapatberupa rendahnya nilai gia atzusenyawa yangbermanfaat dan pada akhirnya membuat buatrtersebut tidak bernilai ekonomi, kalah bersaingdengan buah yang memilil<i tampilan ataupun ramyang lebih baik. HaI ini berarti bahwabudidayatanaman ini tidak menguntungkan lagi bagipekebun dan produktivitas lahan. Kemudiandiupayakan dengan mengintroduksi tanamanbaru yang memiliki nilai ekonomi yangmenjanjikan. Perubahan vegetasi tanaman buahini dapat berakibat pada berkurangnya sumbergizi dan bahan obat. Untuk masyarakat Bali,perubahan ini dapat berakibat pada semakinlangkanya bahan baku untuk pembuatan banten.
Salah satu upaya yang dapat dilal<ukan untukmemelihara kualitas buah secara berkelanjutanadalah pemeliharaan kondisi pertumbuhan secara
optimal. Akan tetapi metode yang dapatdigunakan untuk mengetahui kekurangan unsurhara melalui kajian metabolisme karbohidratpadabuah belum banyak diketahui, sehingga kondisipertumbuhan tanaman sulit dimengerti hanyadengan mengobservasi senyawa yang terdapatpada buah. Studi tentang pengaruh lingkunganterhadap kualitas buah terutama penting karenametabolit dapat bervariasi tidak hanya oleh
Adiputra
perbedaan jenis tanaman tetapi juga oleh lokasi,
musim panen dan faktor lingkungan lainnya(Robert, 2A0T. Khusus tentang kualitas buahjeruk, Zekri (2009) secara lebih rincimengemukakan bahwa kualitas buah dipengauhi
oleh cultivar, roatsto ck,iklim, tanah, hama dan
penyakit, pengairan, dan nutisi.Dengandemikiarq unflrkmemeliharanilai gizi
dari buah-buahan yang dikonzunrdi, k{ian tentang
faktor-faktor yang dapat mempengaruhi kualitrsbuahperlu dilakukanrnrtukmenjaganilai ekonomi
dari buah yang diproduksi dan sekaligusjugameningkatkan kesehatan masyarakat. Tulisan inimembahas tentang unsur lrara, metabolismekarbohidrat pada buah dan produksi metabolites
sekunderpadatanaman.
PEMBAIIASAN
Unsur hara dan produksi karbohidrat padatanaman.
Produksi biomasa pada tanaman sangatbergantung pada ketersediaan unsur hara,disamping lingkungan fisik yang harus sesuai
Unsir hara makro terutama digunakan tananununtuk mensintesis senyawa organik, sedangkan
unsur hara mikro sebagian besar berfungsisebagai kofaktor, membantu kerja enzim dalammetabolisme. Masing-masing unsur memilikiperan yang khas dalam penyusunanmakromolekul sehingga kekurangan suatu unsurakan mengakibatkan terjadinya simptomdefisiensi yang khas. Menurut Gardner et al.( 1 99 I ), unsur hara yang diserap tanaman dapatdigolongkan berdasarkan fungsi utamanya yaitu:
Sebagai struktur dasar (C, H dan O),penyimpanan energi dan transfer ikatan energi(N, S, P), keseimbanganmuatanlistrik(K, Ca,
Mg), aktivasi enzim dan transport elekton (Fe,
Mn,Zn, B, Cu, Mo, Cl). Peran yang khas darimasing-masing unsur ini dalam menyusunperangkat berbagai fungsi dalam tanamanselanjutnya mengakibatkan produksi biomasatergantung pada konsenhasi unsur pada tanaman.
t)D
Widya Biologi Vol. 02 No. 01 Maret 2011
Hubungan kuantitatif arfiara unsur haratanaman dengan produksi biomasa telahdirumuskan arfiaralain dengan metode CNL.Pada metode ini, tanaman dikatakan mengalami
kekurangan rursur apabilakonsenffasi suatu unsur
pada tanaman mengakibatkan penurunanproduksi lebih dari 10% (Campbell & Plank,
http :/fwww.ncsgr.com : Lakitan 1993).Rumusan ini, secara kuantitatif menunjukkanadanya hubungan yangjelas antaraunsur hara
dan aktivitas metabolik pada tanaman dalam
menghasilkan senyawa organik. Sementara itu,untuk mengetahui hubungan antara pemberianpupuk dan produksi senyawa organik tanaman,pada suatu lahan, dilakukan penelitian tentang
kadar sukrosa pada tanarnan setelatr pemberian
pupuk. Penelitian ini menunjukkan adanyahubungan antara unsur hara dan laju metabolisme
pada daun dalam penghasilan sukrosa (Adipumet al2$07 ; 2008). Akan tetapi karena fungsi
unsur dalrn penghasilan metabolit
ini berbedq serta konsentrasi optimal suatu unsur
pada tanaman juga berbeda, maka hubungankuantiktifantara produksi sukrosa dan jumlahpupuk yang diberikan tersebut belum dapat
diketahui. Hal ini terlalu sulit karena rursur harayang tersedia pada lahan tidak diketahui,danikimrjugaunsuryarrg diperlukantanamanbaikjumlah maupun jenis. Namun demikian,penelitianini telah dapatmemberi pettnrjuk umum
tentang jumlah pupuk yang dapat diberikan pada
tanaman pada suatu lahan. Petunjuk umumtersebut adalah bahwa penurunan kadar sukrosa
setelah pemberian pupuk menunjukan dosispupuk melewati jumlah yang diperlukan,sedangkan kenaikan produksi sukrosa setelahpemupukan menunj ukan pupuk yang diberikansesuai dengan yang diperlukan tanaman.
Pengaruh pemberian pupuk terutama NPKterhadap aktivitas fotosintesis sebenamya telahbanyak dilakukan, tetapi karenavariasi lahandalam mekanisme penyediaan unsur hara sangat
kompleks, maka jumlah pupuk yang perludiberikan pada tanaman pada suatu lahan tetapmasih belumjelas. Misalnya, Terry & Ulrich
ISSN : 2086-5783
(1973), Sawada et al. (1982) menemukan
bahwa penghentian pemberian fosfor pada
tanaman mengakibatkan penunrnan aktivitasfotosintesis. Sementara Gastal & Lemaire(2002), menemukan bahwa akumulasi biomasa
berhubungan dengan ketersediaan nitrogen,
sedangkan Hong Yan Liu et al. (2006)menemukan bahwa kekurangan unsur hara
potasium dapat menyebabkan penurunanaktivitas fotosintesis. Penelitian tersebutmenunj ukkan bahwa produksi hasil fotosintesis
dapat dipengaruhi oleh perubahan kadar salah
sanr arau beberapa rmsur tanaman. Hal ini berarti
bahwa hasil fotosintesis dapai dipandang sebagai
produk dari rangkaian reaksi kimia yang
komponen-komponen reaksinya tersusun dari
unsur hara. Oleh karena hasil fotosintesis inikemudian digunakan untuk menghasilkan buatr,
maka unsur hara dapat juga berpengaruhterhadap kualitas buah. Pada tanaman advokat
ditemukan bahwa apabila tanaman mengalami
stres sebelum panen maka buah yang dipanen
akan mengalanibrowning lebih cepat (Bower
& Cutting, 19S7). Laporan yang lebih rincitentang pengaruhunsur hara dankualitas buah
dikemukakan oleh Zekri et al (2A0\, apabila
tanaman diberi tambahan rxlsurN, P dan K maka
buah akan menghasilkan lebih banyak TSS (roral
saluble solid). Hal ini berarti bahwa kualitas
buah akan menurun jika ketersediaan unsur hara
pada lahan berkurang atau sebaliknyajika unsur
hara yang tersedia cukup banyak maka kualitas
buah akan lebih baik. Penelitianyang dilakukanpada tanaman nenas menemukan bahwapemberian tambahan unsur hara nitrogenmenyebabkan keasaman buah menj adi berktrangyang disebabkan oleh menurururya asam bebas
pada buah tersebut (Bhugaloo 1 998).
Untuk mengetahui kualitas buah-buahan,
terutamayang dihasilkan di Indonesi4 makaperlu
dilakukan kaj ian tentang ketersediaan unsur hara
yang diperlukan untukmenghasilkanbuah dengan
kualitas yang baik. Sebagai indikator terhadap
kualitas ini dapat digunakan salah satu dari
34
-
l
l
i
Unsur Harq Buah dan Metabolit Sekunder padaTanaman
senyawa yang termastk soluble solid seperti
soluble sugar.Penyimpanan karbohidrat pada buah
Buah merupakan tempat akumulasi hasil
fotosintetik yang tidak disintesa menjadi molekul
strukfural tanaman. Oleh karena itu, hasil
fotosintesis yang tersimpan pada buah ini dengan
mudah dapat diuraikan kembali meniadi molekul
sederhana seperti gula atau sukrosa. Hal iniberbeda dengan hasil fotosintesis yangditranslokasikan ke bagian tanarnan yang sedang
tumbuh dimana hasil fotosintesis diubah menjadi
molekul struktural seperti li gnin, sellulosa dan
polimer lainnya. Molekul struktural ini tidakmungkin dimanfaxkan sebagai bahan makanan
bagimanusia-
Sebelum sampai ke buah, hasil fotosintesis
ditranslokasikan sebagian besar dalam bentuk
sukrosa baik ke bagian tanaman yang sedang
tunbuhmaupunke bagianpenyimpnanmakanrt
{Zie gler, I 97 3) . Tran sl okasi hasil foto sinte sis
kedalam buah dikenal dengan nama phlaem
unloading,melibatkan enam sucros a synthase
unfirk mengontol pengiriman sukrosa kedalam
buah. Senyawa ini selanjufirya diubah menjadi
senyawa yan g inert secara osmotik seperti zat
tepung, sementara enzim yang berperan untuk
mengontrol akumulasi tepung adalah ADP-glukosa pirofosforilase (l'{' tchobo et al 1999).
Namun demikian, dalam buah dijumpai
berbagai senyawa yang bervariasi menurutjenis
tanaman. Hal ini menunjukkan bahwa pada buah
terjadi metabolisme akliftidak hanya untuk dapat
tujadinya akumulasi hasil fotosintesis, tetapi juga
untuk membuat berbagai senyawa lain. Pada
tanaman dari famili Rosaceae, sukrosa dapat
mengalami perubahan menjadi sorbitol, glukosa
atau fiuktosa. Pada pematangan buah, suktosa
disintesa kemb ali dali po ol fnrktosa dan glukosa
dan disimpan didalam vakuola. Setelah buah ini
masak, sukrosa dapat mengalir keluar menuju
sitosol karena rusaknya membran pada proses
pernasakan buah (Yamaki, 1 995). Pada tanaman
manggq peningkatan kadar zat tepung didalam
mesocarp terjadi pada saat pematangan buah
Adiputra
secara fisiologis. Hal ini berarti bahwa sukrosa
yang ditranslokasikan ke buatr mangga disimpan
dalam bentuk zat tepung. Pada buah apel,
penyusunan zat tepung diatur oleh enzim
phosphoglucomutase (Bertiter, 2A0q.Disamping enzim pengatur, pada fase
pematangan buah ditemukan adanya inhibitoryang menghambat aktivitas enzim amylase
(Jacobi et al., 20A2), sehingga zat tepung yang
disimpan tidak mengalami penguaian. Pada fase
selanjutnya yaitu pemasakan buah aktivitas
amylase ditemukan meningkat sehingga zat
tepungyangterakunrilasi inikemudianmengalami
penguraian menjadi sukrosa (Jacobi et al.,
20A2). Proses ini menunjukkan bahwa zat
tepung yang disintesa dari sukrosa pada proses
pematangan buah kemudian diuraikan kembali
menjadi sukrosa pada pemasakan buah. Pada
tanarnan tomat, penyimpanan hasil fotosintesis
dalam bentuk zat tepung juga ditemukan ted adi
pada buah yang belurn matang' Zat tepung ini
selanjutrya menjadi penywnb ang soluble sugar
ketika buah menjadi matang (Schaffer &Petreikov, 1997). Penelitian tentang translokasi
sukrosa ke buah tomatjuga menemukan bahwa
terdapat variasi dalam mekanisme penyimpanan
hasil fotosintesis pada varietas yang berbeda
walaupun masih tergolong satu spesies tanaman
(Yelle et al., 1988). Pada tanaman L.
esculentum, sukrosa mengalami metabolisme di
sepanjang jalur translokasi sedangkan pada L'
chmielewsfril, sukrosa tidak mengalami
metabo'lisme.
Oleh karena unsur hm4 terutama unsur hara
makro merupakan substrat bagi senyawa
organik, kadar suatu senyawayang dihasilkan
pada buah dapat dipengaruhi oleh ketersediaan
unsur hara bagi pertumbuhan tanaman.
Misalny4 senyawa yang banyak mengandrmg Ndapat terakumulasi pada buah apabila pada lahan
tersedia banyak N, demikianjuga senyawa lain
dapat terakumulasi dalam jumlah relatif lebih
banyak j ika unsur penyusun senyawa tersebut
terdapat dalam tanah dalam jumlah yang
berlimpah. Perbedaan komposisi senyawa,
35
Widya Biologi Vol. 02 No. 0l Maret 2011
Sr rkrnra
Ir rkrl<a
ISSN : 2086-5783
unsurhara. Secara skematis, penyimpanan hasil
fotosintesis pada buah diilustrasikan pada
Gambar 1
Penguraian karbohidrat pada buahPertumbuhan dan pemasakan buah telah menarik
minat para peneliti karena proses tersebut
disamping cukup unik bagi ilrnu biologi tanaman,
jugakarena buah merupakan komponen penting
bagi menu makanan masy amkat(Giovannoni,
2001). Senyawa yang tersimpan pada fase
pertumbuhan buah mengalami penguraianmenjadi berbagai molekul pada saat buah
mengalami pemasakan. Penguraian ini diatursecara genotis, danhormon yang berperan dalam
proses ini adalah ethylen. Biosintesis ethylen
diatur oleh dua faktor yaitu faktor pertumbuhan
dan sistem autokaulitik yang dihasilkan oleh gen
yang sama (Jerie et a\.,1991; Yokotani et al.,Z0A9). Pemasakan buah terjadi karenapeningkatan produksi ethylen oleh faktorpertumbuhan dan memicu produksi ethylen
autokatalitik. Pada proses tersebut produksi
ethylen pada buah masak menjadi jauh lebihtinggi dari pada buah yang belum matang. Kerja
ethylen dan faktor lingkungan kemudianmengakibatkan terjadinya kenaikan kadar gula
sampai 7 Yakarena akumulasi non reducingsugar seperti sukrosa (Cantwell et al.1992).
Garnbar l. N{etabolisme karbohidrat pada pertr.tmbuhan dan
pernasakan buah (Jacobi 2002, Berriter 200'+).
tenrtama enzim yang berperan dalam meabolisme
karbohidrat, selanjutnya mempengaruhikeseimbangan kimia sehingga hasil akhir darimetabolisme pada buah matang juga dapat
berbeda. Hasil akhir yang berupa berbagaisenyawa dalam buah selanjutnya dapatmenentukan kualitas buah setelah dipanen.Penelitian Naradisorn, Matchima (2008, PhD
Thesis)" tentang pengaruh unsur hara terhadap
kualitas buah setelah panen menunjukan bahwa
buah yang dipanen dari tanaman yang diberikalsium lebih tahan terhadap serangan jamurdibanding kontrol. Hal ini mentrnjukkan bahwapemberian tambahan unsur hara kalsium dapat
meningkatkan produksi senyawa yang dapat
menghambat perturnbuhan j arnur. Jadi ku'rlitas
buah pascapanen ditentukan tidak hanl'a olehperlakuan pascapanen tetapijuga oleh kondisipertumbuhan tanaman sebelurn menghasilkanbuah.
Kajian unsur hara terhadap kualitas buahpasca panen dapat sangat rnembantu penyediaan
buah berkualitas. Laju biosintesis hasilfotosintesis pada buah tergantung pada lajupemuatan (unlaading)hasil fotosintesis ke buah.
Laju fotosintesis tergantung dari ketersediaan
substrat dalam bentuk ion yang diambil melalui
akm. Oleh karena in;, akumulasi zat tepung pada
buah akhimyajuga tergantirng pada ketersediaan
lnhibitorP hosohoslucomutase
a mylase
sukrosa -l> starch *---rl$t Sukrosa
a mylaseSrrkrnsa ---) \tarcn
---a
Srrkrnsa
Pemasaka r cuah lrip€ning)
36
Unsur Hara, Buah dan Metabolit Sekunder pada Tanaman
Sukrosa -----+
Secara skematis peftm ethylen dalam penguraiankarbohidrat yang disimpan dalam buahdiilustrasikan pada Gambar 2.
Produksi dan fungsi metabolit sekunder bagitanaman danmanusia
Menurut Robert (2007), senyawa organikyang dihasilkan olehtanaman dibedakanmenjadimetabolit primer dan metabolit sekunder.Metabolit primer adalah senyawa yang memilikifungsi yang esensial bagi kegiatan danpemeliharaan sel. Misalny4 giberelin, memilikiflmgsi penting untuk modulasi pertumbuhan seldan pemar{angan tanaman, karotenoid berperanpenting dalam pemanenan energi matahari danperlindungan dari kerusakan yang diakibatkanoleh sinar, dan sterol sangat penting dalammenjaga permeabilitas membran. Metabolitsekunder adalah senyawa yang tidak terlibatdalam perturnbuhan dan perkenrbangan tanaman.
Senyawa ini justru banyak bermanfaat bagikesehatan manusia misalnya; vincristin danvinblastin yang dihasilkan oleh tanamanCatharanthus roseus berkhasiat sebagai antikanker, artemisinin yang dihasilkan oleh tanaman
Artemisia annuaberl<hasiat sebagai anti malariadan coumarins yang dihasilkan oleh tanamanCalophyffum lanigerum berkhasiat sebagai antiHIV.
Senyawa intermediet untuk metabolit primerbiasanya dihasilkan didalam sitosol dan dikirim
Gambar 2. Peran ethylene dalam penguraian karbohidrat yang disimpan dalambuah, Pada proses ini, hubungan antara ethylene dan amylasedalam penguraian starch belum diketahui apakah benrpa sebab-akibat atau bekerja secara sendiri-sendiri.
Adiputra
ke plastida untuk diubah melalui jalur metabolitsekunder. Metabolit sekunder ini kemudiandapat diambil dari plastid untuk disimpan ataudisekresikan ke lingkungan ekstraselluler.Metabolit sekunder yang hidrofi lik disimpandidalam vakuola sedangkan metabolit sekunderyang hidrofobik disimpan didalam dinding sel.
Metabolit ini dapat diuraikan baik secara intraselluler maupun ekstra selluler dan selanjutnyadapat disalurkan keluar atau kedalam sel dandigunakan kembali untuk metabolisme primeratau sekunder (Robert, 2A07).
Pada tanaman, penghasilan metabolitsekunder merupakan proses panjang yangmelibatkan gen, enzym, produk, transport danpenyimpanan (Verpoorte et a|.,1994). Proses
ini dimulai dengan ekspresi gen untukmenghasilkan enzim yang diperlukan dalamproses biosintesis metabolit yang kemudiandiangkut ke tempat penyimpanan. Pengaturanpenghasilan metabolit ini dilakukan olehmekanisme transport dan penyimpanannya.
Untuk menghasilkan meabolit yang lebih banyak
maka dalam teknologi rekayasa dilakukanbloking terhadap jalur metabolisme yangmenghasilkan senyawa yang tidak sesuai dengan
metabolit yang diinginkan. Pada tingkat sel,
aktivitas produksi metabolit sekunder sebagian
besar terjadi pada sitoplasm4 walaupun menurutRoberts (1981) dan Wink & Hartmann (1982)dalamAcamovic & Brooker (2005), beberapa
6ene , autokatalitik
Sukrosa -+ starch '- sukrosa
amvlase
Pemasakan buah (ripening)
dl
Widya Biologi Vol. 02 l{o. 0l Maret 20ll
alkaloid, quinolizidine, caffein dan terpentindisintesa didalam kloroplast. Secara urnum,metabolit sekunder ini biasanya dapat ditemukanpada semua bagian tanaman, tetapi sintesa awalterjadi pada bagian tertentu dari tanaman iniseperti akar, buah atau daun.
Metabolit sekunder dapat memiliki fungsisebagai senyawa pertahanan seperti melindungidiri dari herbivora, serangga, jamur, virus dan
kerusakan yang diakibatkan oleh sinar ulta violet(Acamovic & Brooker 2005). Dalamhubungannya dengan senyawa pertahanan ini,Mosleh et al. (2005) mengemukakan bahwakeanekaragaman struktur kimia dan konsentrasimetabolit sekunder pada tanaman diakiba&anoleh mekanisme seleksi oleh hewan pemakan
tumbuhan. Selain sebagai senyawa pertahanan,
metabolit sekunder ini juga dapat berfungsisebagai penarik serangga untuk membantupenyerbukan. Pada biji-bijian, metabolitsekunder, karbohidrat dan lemak dapatmengalami turn-over dan digunakan tanamansebagai bahan pertumbuhan pada saatperkecambahan.
Metabolit sekunder yang dihasilkan olehtumbuhan memiliki pengaruh yang sangat
bervariasi pada hewan dan manusia. Pengaruh
ini tergantung pada susunankimi4 konsentrasipada tanaman danjurnlah yang dikonsumsi serta
status kesehatan. Pada mulanya" metabolitsekunder pada tanaman dipelajari untuk dapat
menghindari bahaya yang disebabkan, tetapipada perkembangan selanjutnya, metabolitsekunder dipelajari agar dapat dimanfaatkanuntuk perbaikan kesehatan (Acamovic &Brooker 2005). Pada tanaman, senyalra yangberfungsi sebagai alatpertahanan mungkin tidaktersedia dalam benhrk yang siap pakai. Senyawa
ini dibuat justru setelah tanaman terinfeksi.Misalnya, senyawa anti bakteri dan anti jamur(phytoalexin) dibuat melalui mekanisme infeksi.
Oleh karena itu, senyawa ini menjadi tidakterdapat pada tanarnan apabila tanaman tersebut
tidakterinfeksi.
ISSN :2086-5783
Untuk kepentingan pengobatan bagimanusia, metabolit sekrnrderyang saat ini banyak
dipelaj ari adalah senyawa terpenoid, meliputitidak kurang dari 40000 jenis senyawa yang
memiliki strukhr kimia berlainan.
KESIMPTJLANPerbaikan kualitas produksi buah-buahan
perlu dilakukan secara berkelanjutan melaluipemeliharaan ketersediaan unsur hara yang
diperlukan tanaman untuk pertumbuhan dan
reproduksi. Perbaikan kualitas produksi inimemerlukan pengetahuan yang cukup, tidakhanya tentang teknologi pasca panen tetapi juga
mekanisme penyimpanan dan metabolisme hasil
fotosintesis pada buah serta faktor lingkunganyangmempengaruhi danreproduksi
tanaman. Pemeliharaan produksi buah yang
berkualitas penting karena buah menempati posisi
kedua setelah karbohidrat dalam fungsinya rnrttrk
pemeliharaan kesehatan.
DAFTARPUSTAKAAcamovic, T and Brooker, J.D. 2005.
Biochemistry of plant secondarymetabolites and their effects in animals.Proceedings ofthe Nutrition Society 64;44341,2.
Adiputra, I G.K., Suardana, AA. Km.,Sumarya, I Md., Israil Sitepu,Sudiartawan, P. 2A07. Perubahanbiosintesis sukro sa sebelum perturnbuhan
kuncup ketiak pada panili (Vanillaplanifulia). Laporan penelitian Hibahbersaing I, Program studi Biologi, Fak.
MIPA, Universitas Hindu Indonesia,Denpasar.
Adiputra, I G.K., Suardana, AA. Km.,Sumarya, I Md., Israil Sitepu,Sudiartawan, P. 2008. Perubahanbiosintesis sukro sa sebelum pertumbuhan
kuncup ketiak pada panili (Vanillaplanifolia). Laporan penelitian Hibahbersaing II, Program studi Biologi, Fak.
38
Unsur Har4 Buah dan Metabolit Sekunder pada Tanaman
MIPA, Universitas Hindu Indonesia,Denpasar.
Beriiter J. 20A4. Carbohydrate metabolism intwo apple genotypes that differ in malate
accumulation . Swiss Federal Research
Station for Horticulture, W5denswil CH-8820, Switzerland.
Bhugaloo RA. 1998. Effect of different level ofnitrogen on yield and quality ofpineapplevariety QueenVictoria. AMAS 98. Food
andAgricultural Research Council, R6duit,
MawitiusBower JP and Cutting JGM. 1987. Some
factors affecting post-harvest quality inavocado fruit. South African Avocado
Growers' Association Yearbook 1 987.
10:143-146. Proceedings of the FirstWorld Avocado Congress.
Cantwell M, Flores-Minutti, J and Trejo-Gonzales A. 1992. DeveloPmentalchanges and postharvest physiology oftomatillo fruit (Physalis ixocarpa Brot.).Scientia Hortic., 50 : 5 9-70.
Gardner FP, Pearce RB, Mitchell RL. 1991.
Fisiologi Tanaman Budidaya. Penerbit
Universitas Indonesia.
Gastal F and Lemaire G.20A2.N uptake and
distribution in crops: an agronomical and
ecophysiological prspective. J. Exp. Bot.
53, No. 37A:789-799.Giovannoni J. 2001 . Molecular biology of fruit
maturation and ripening. Annual reviewof plant physiology and plant molecular
biology. vol. 52: 725-7 49
Hong-Yan Liu HY, Wen-Ning-Sun, WeiAi Su,
Zang-Cheng Tang 2006. Co-regulation
of water channel and potassium channel
in rice. Physiol. Plant. 128 :58-69.
Jacobi KK, Hetherington SE and MacRae EA2002. Starch degradation in Kensingtonmango fruit following heat treatment.
Australian Journal of ExperimentalAgriculture 42(l) 83 - 92 Q044.
Jerie PH, Hall MA, ZerontM 1991. Aspects ofthe role of ethylene in fruit ripening.
Adiputra
Postharvest Biology and TechnologyVolume l, Issue 1, Pages 67-80.
Mosleh AranyA, De Jong TJ, Kim HK, Van
DamNM, Choi YH, Verpoorte R & Van
Der Meijden E. 2005. Glucosinolates and
some other chemical compounds in leaves
from natural populations of arabidopsis
thaliana and their effects on generalist and
specialist herbivores. Institute of Biology,
University of Leiden, 2300 RA Leiden,
TheNetherlands.N'tchobo H, DaliN, Nguyen-Quoc B, Foyer
CH, Yelle S. 1999. Starch synthesis intomato remain constant ttroughout fruitdevelopment and is dependent on sucrose
synthase activity. Joumal of Experimental
Botany, Vol 50, No. 338, PP. 1457 -1463.
Robert SC. 2007. Produksi dan rekayasa
terpenoid dalam kultur sel tanaman.
Nature chemical Biolory 3, 387'395.Sawada S, Igarashi T and Miyachi S. 1982.
Effect ofnutritional level ofphosphate on
photosynthesis and growth studied withsingie, rooted leafof dwarfbean. Plant
and Cell PhysiologY 23 : 27 -33.
SchafferAA and Petreikov M. 1997. Sucrose-
to-Starch Metabolism in Tomato FruitUndergoing Transient StarchAccumulation. Plant' Physiol. ll3 : 739-
746.
Terry N and Ulrich A. 1973. Effect ofphosphorus deficiencY on thephotosynthesis and respiration of leaves
ofsugarbeet.Verpoorte R, van der Heijden R, Hoge JHC and
ten Hoopen HJG. 1994. Plant cellbiotechnology for the production ofsecondary metabolites. Pure & Appl-
Chern., Vol. 66, Nos 10/ll, PP.2307-2310.
Yamaki S. 1995. Physiology andmetabolismoffruit development - biochemistry of sugar
metabolism and compartnentation in fruits
-. AcraHort. osHS) 398:109-120
39
Widya Biologi Vol. 02 No. 0i Maret 2011
Yelle S, Hewitt JD, RobinsonNL, Damon S,
And BennettAB 1 988. Sink Metabolismin Tomato Fruit. III. analysis ofcarbohydrate assimilation in awild species.
Plant Physiol. 87: 737 -7 40.YokotaniN, Nakano R,Imanishi S, NagataM,
Inaba A, Kubo Y. 2009. Ripening-associated ethylene biosynthesis in tomato
fruit is autocatalytically anddevelopmentally regulated. J Exp Bot.2AA9;60(12):3433-42.
ISSN : 2086-5783
Zekri M, ObrezaTA, Koo R2009. Irrigation,nutrition and citrus fruit quality. SL 207
Soil and Water Science Department,Florida Cooperative Extension Service,
Institute of Food and AgriculturalSciences, University of Florida.
Ziegler H. 1975. Nature of transportedsubstances. -In Transport in plants. I.Phloem tansport. Encyclopedia of Plants
Physiology, New series (M.H. Zimmerman
and J.A. Milburn, eds), Vol. 1, pp. 59-
100. Springer-Verlag, New York, NY.
40
Recommended