Fototropisme, Pembengkokan Ke Arah Cahaya

Fototropisme adalah pertumbuhan tanaman menuju atau menjauh dari cahaya. Ini adalah kepekaan tanaman terhadap lingkungan, yakni cahaya. Setiap organisme hidup memiliki kemampuan untuk bereaksi pada hal-hal yang terjadi di sekelilingnya.

Khusus tentang kepekaan dapat Anda baca lebih lanjut di artikel: Ciri Makhluk Hidup Menurut Biologi.

Poin-poin penting

• Tumbuhan memiliki beragam respons perkembangan, fisiologis, dan respons pertumbuhan terhadap cahaya. Terkadang tumbuhan berespons hanya pada panjang gelombang cahaya tertentu.
• Dalam fototropisme, sebuah tanaman menekuk atau tumbuh secara terarah sebagai respons terhadap cahaya. Tunas biasanya bergerak ke arah cahaya; akar biasanya menjauh darinya.

Pengantar

Hampir semua tanaman dapat berfotosintesis, dan fotosintesis adalah kunci untuk kelangsungan hidup tanaman. Ini memungkinkan mereka membuat molekul gula yang berfungsi sebagai bahan bakar dan bahan membangun. Tetapi tanaman tidak memanfaatkan cahaya untuk itu saja. Mereka merespons cahaya — kadang-kadang, terhadap panjang gelombang cahaya tertentu — dengan cara lain juga. Respons non-fotosintesis ini memungkinkan tanaman menyesuaikan diri dengan lingkungannya dan mengoptimalkan pertumbuhan.

Sebagai contoh, beberapa jenis benih akan berkecambah hanya ketika mereka menerima jumlah cahaya yang cukup — bersama dengan syarat lainnya. Tanaman lain memiliki cara untuk mendeteksi jika mereka berada di bawah naungan tanaman tetangga berdasarkan kualitas cahaya yang mereka terima. Mereka dapat meningkatkan pertumbuhan ke atas untuk mengalahkan tetangga mereka dan mendapatkan sinar matahari lebih banyak.

Respons tanaman terhadap cahaya tergantung pada kemampuan tanaman untuk merasakan cahaya. Penginderaan cahaya pada tanaman melibatkan molekul khusus yang disebut fotoreseptor. Senyawa kimia yang terdiri dari protein yang dihubungkan dengan pigmen penyerap cahaya yang disebut kromofor. Ketika kromofor menyerap cahaya, itu menyebabkan perubahan bentuk protein, mengubah aktivitasnya dan memulai jalur pensinyalan. Jalur pensinyalan menghasilkan respons terhadap isyarat cahaya, seperti perubahan ekspresi gen, pertumbuhan, atau produksi hormon.

Dalam artikel ini, kita akan fokus pada respons tanaman terhadap cahaya. Mengeksplorasi bagaimana respons ini memungkinkan tanaman menyesuaikan pertumbuhannya dengan lingkungannya.

Fototropisme adalah respons terarah yang memungkinkan tanaman tumbuh menuju, atau dalam beberapa kasus menjauh dari, sumber cahaya.

Fototropisme

Salah satu respons cahaya penting pada tanaman adalah fototropisme, yang melibatkan pertumbuhan menuju — atau menjauh dari — sumber cahaya. Fototropisme positif adalah pertumbuhan menuju sumber cahaya; fototropisme negatif adalah pertumbuhan yang menjauh dari cahaya.

Rebung, atau bagian-bagian tanaman di atas tanah, umumnya menampilkan fototropisme positif — mereka membungkuk ke arah cahaya. Respons ini membantu bagian hijau tanaman lebih dekat ke sumber energi cahaya, yang kemudian dapat digunakan untuk fotosintesis. Akar, di sisi lain, akan cenderung tumbuh jauh dari cahaya.

Fototropisme melibatkan sinyal seluler

Pada tahun 1880, terbit sebuah makalah yang ditulis oleh Charles Darwin dan putranya Francis. Sebuah makalah di mana mereka menggambarkan pembengkokan bibit rumput ke arah cahaya. Mereka memeriksa respons ini pada tanaman yang sangat muda yang baru saja tumbuh yang daun dan tunasnya masih ditutupi oleh selubung yang disebut koleoptil.

Tim ayah-anak ini menganalisis respons pembengkokan menggunakan eksperimen di mana mereka menutupi ujung atau bagian bawah koleoptil. Melalui percobaan ini, mereka menemukan bahwa cahaya dirasakan di ujung koleoptil. Namun, respons — pembengkokan, pada tingkat sel, pemanjangan sel yang tidak merata — terjadi di bawah ujung. Mereka menyimpulkan bahwa beberapa jenis sinyal pasti dikirim ke bawah dari ujung koleoptil ke arah dasarnya.

Pada tahun 1913, ahli fisiologi Denmark Peter Boysen-Jensen menindaklanjuti pekerjaan ini. Ia menunjukkan bahwa sinyal kimia yang dihasilkan di ujung memang bertanggung jawab atas respons membengkok:

Pertama-tama dia memotong ujung koleoptil, menutupi bagian yang dipotong dengan blok gelatin, dan mengembalikan ujungnya. Koleoptil mampu menekuk secara normal ketika terkena cahaya.

Ketika ia melakukan percobaan lagi menggunakan serpihan mika yang tidak tembus cahaya, bukannya gelatin, koleoptil kehilangan kemampuan untuk menekuk sebagai respons terhadap cahaya.

Hanya gelatin — yang memungkinkan sinyal kimia bergerak melalui pori-porinya — dapat memungkinkan komunikasi yang diperlukan antara ujung dan bagian bawah.

Melalui variasi pada percobaan ini, Boysen-Jensen juga dapat menunjukkan bahwa sinyal seluler bergerak di sisi teduh bibit. Ketika lempeng mika tertancap di sisi yang diterangi, tumbuhan masih bisa membungkuk ke arah cahaya, tetapi ketika ditancap di sisi teduh, respons lengkung tidak lagi terjadi. Hasil percobaan ini juga menyiratkan bahwa sinyal adalah stimulan pertumbuhan daripada penekan pertumbuhan. Karena respon fototropik melibatkan pemanjangan sel yang lebih cepat pada sisi yang teduh daripada sisi yang terkena cahaya.

Fototropin dan auksin

Hari ini, kita tahu bahwa protein yang disebut fototropin adalah fotoreseptor utama yang bertanggung jawab untuk deteksi cahaya selama fototropisme. Seperti fotoreseptor tanaman lainnya, fototropin terdiri dari protein yang terikat pada molekul organik penyerap cahaya, yang disebut kromofor. Fototropin menyerap cahaya dalam rentang spektrum biru. Ketika mereka menyerap cahaya, mereka berubah bentuk, menjadi aktif, dan dapat mengubah aktivitas protein lain dalam sel.

Ketika koleoptil terpapar cahaya, molekul fototropin pada sisi yang diterangi menyerap banyak cahaya, sedangkan molekul pada sisi teduh menyerap jauh lebih sedikit. Melalui mekanisme yang masih belum dipahami dengan baik, berbagai tingkat aktivasi fototropin ini menyebabkan hormon tanaman yang disebut auksin diangkut secara tidak merata ke kedua sisi koleoptil.

Lebih banyak auksin diangkut ke sisi teduh, dan lebih sedikit auksin diangkut ke sisi yang diterangi. Auksin membantu pemanjangan sel, menyebabkan tanaman tumbuh lebih banyak di sisi teduh dan menekuk ke arah sumber cahaya.