Chemicals in Plants
as a secondary plant metabolism
Metabolit tanaman dibagi menjadi 2
1. primary plant metabolit
2. secondary pant metabolit
Yang pertama dipelajari adalah metabolit primer tumbuhan seperti karbohidrat, protein, lemak, glokosa. Bahkan hingga saat ini metabolit primer masih terus dipelajari seperti klorofil. Bagaimana proses kerja klorofil? Bagaimana tingkat efisiensi klorofil? dll. Unsur yang tersusun dalam metabolit primer adalah C, H, O, N yang juga menyusun unsur yang ada dalam tubuh manusia. Beberapa mineral diperlukan seperti Na, K tetapi dalam jumlah sangat sedikit.
Metabolit sekunder (MS) lebih belakangan dipelajari. Tidak hanya tanaman bahkan hewan pun mengeluarkan metabolit sekunder. MS tiap tanaman bisa berbeda, unik, tidak sama dengan tumbuhan lain. Tidak semua taksa (famili, genus, spesies) mempunyai senyawa sama. Bisa jadi senyawa yang terkandung pada satu tanaman sama tetapi konsentrasinya berbeda. Sehingga tiap spesies tumbuhan mempunyai kasiat berbeda. Bahkan dalam satu tanaman, konsentrasi senyawa MS bisa sangat berbeda misalnya di biji, kulit batang, daun dll.
Pada awal perkembangannya, MS dianggap 'waste product'. Senyawa MS ditemukan bersama dengan metabolit primer tetapi tidak ada hubungannya dengan nutrisi, tidak bisa dimakan, sehingga wajar MS dianggap sebagai produk buangan yang tidak bermanfaat.
Ternyata, senyawa-senyawa MS ada tujuan dan manfaatnya. Beberapa serangga yang diberi tambahan senyawa MS tertentu mempunyai performa yang lebih baik, lebi banyak makan, lebih fertil dll.
Berikut contoh-contoh metabolit sekunder
1. Penicilin dihasilkan oleh mikroorganisme--cendawan, dapat dimanfaatkan sebagai obat
2. Morfin dihasilkan oleh tumbuhan, sebagai pain control
3. Ganja dihasilkan oleh tumbuhan
4. Nikotina dihasilkan oleh tumbuhan
5. Pirethrin dihasilkan oleh tumbuhan. Sintetiknya digunakan sebagai insektisida
6. Daun sirih, ekstraknya dimanfaatkan sebagai shampo, pasta gigi dll
7. Metil 4-Ethil Oktanoat, feromon yang dikeluarkan oleh serangga Oryctes rhinoceros fungsi sebagai feromon untuk berkumpul, sintetiknya dimanfaatkan untuk pengendalian serangga tersebut.
Ternyata manfaat yang dapat diambil dari MS banyak. MS merupakan alat komunikasi, baik komunikasi antara hewan dengan hewan atau alat komunikasi tumbuha dengan tumbuhan. Contoh lain MS adalah alelopati. Alelopati hanya dikeluarkan tumbuhan jika ada tumbuhan lain tumbuh didekatnya. Ada semacam faktor pendorong, baru suatu senyawa MS diproduksi tanaman.
Swain (1977) berpendapat bahwa metabolit sekunder berkaitan dengan proses evolusi.
Apa peranan metabolit sekunder?
-Pada awal penemuan, MS dianggap sebagai senyawa toksik, yang tidak hanya toksik pada hewan tetapi juga pada tumbuhan yang memproduksinya. Untuk itu MS ada yang disimpan dalam jaringan tertentu sehingga tidak meracuni sel tumbuhan lain. MS bisa juga diikat dengan senyawa lain sehingga tidak aktif. Contoh glukosa silolate merupakan glukosa yang tidak aktif sehingga tanaman tidak perlu menyimpannya dalam jaringan tertentu. Jika senyawa glukosa aktif diperlukan tinggal dipotong dengan bantuan enzim
-MS ada hubungannya dengan mekanisme pertahanan tanaman agar survive. Tanaman tidak bisa berlari sehingga mengembangkan cara agar selamat, dengan membuat berbagai senyawa kimia untuk melindungi diri.
6 keuntungan tanaman dari senyawa metabolit sekunder (menurut Harborne)
1. Akumulasi toksin
Toksin disimpan tumbuhan dalam organ vakuola sehingga keberadaanya tidak mengganggu kinerja sel. Fungsi toksin ini untuk persediaan senjata jika ada serangan herbivora dll.
Contoh tanaman Cichorium intybus famili Asteraceae
Jika tanaman ini dicicipi terasa pahit.
Toksin tidak harus mematikan bisa juga hanya untuk menghalau. Senyawa toksin berguna untuk melindungi tanaman karena rasa sangat pahit umumnya tidak disukai serangga.
Apakah ada serangga yang dapat hidup pada tanaman yang mempunyai toksin rasa pahit?
Jawabannya ada..
Contoh tanaman mindi digunakan sebagai tanaman insektisida nabati, tetapi ternyata pada wereng-werengan yang hidup di pucuk tanaman mindi ini.
Famili crucifera (kubis-kubisan) mengandung zat penolak serangga. Tetapi ternyata Crocidolomia binotalis bisa hidup dan bahkan menjadi hama utama. Pada kasus ini serangga bisa beradaptasi sehingga senywa toksin tidak berpengaruh pada dirinya.
Swietenia mahagoni (mahoni) mempunyai senyawa pahit. Pada percobaan ekstrak mahoni berdasarkan konsentrasi, ternyata Crocidolomia mau makan ektraks mahoni dengan konsentrasi yang diturunkan. Biji mahoni mempunyai kadar toksin tinggi sehingga tidak ada serangga yang mau makan. Pada daun, konsentrasi toksin tidak terlalu tinggi sehingga masih ada serangga yang mampu beradaptasi, makan, hidup dan berkembang.
Mengapa konsentrasi MS ada pada biji
1. biji merupakan tempat penyimpanan
2. biji merupakan keturunan tanaman sehingga dilindungi agar dapat tumbuh dengan baik nantinya
Lactuva sativa (selada) famili asteraceae mempunyai zat pahit, tetapi ternyata mempunyai banyak hama. Ada peran pemulia sehingga zat pahit pada L. sativa ini konsentrasinya menjadi rendah sehingga banyak disukai hama.
Umumnya tanaman budidaya mempunyai hama lebih banyak dibandingkan dengan kerabat liarnya. Tanaman budidaya sudah dimuliakan sehingga kehilangan rasa pahit. Sedangkan kerabat liar masih mempunyai senyawa pertahanan kimia tinggi sehingga tidak banyak serangga mampu berkembang biak di sana.
Senyawa kimia MS ini banyak dimanfaatkan dalam bidang farmasi seperti zat anti kanker taksol. Tetapi paling tidak senyawa toksin yang diproduksi tanaman bermanfaat untuk melindungi diri dari herbivor dll.
#
Contoh kasus. Kandungan toksin tinggi berada pada batang tanaman. Dapatkan toksin ini dipanen, diekstrak kemudian digunakan untuk pengendalian hama?
Jawabannya tidak ekonomis. Batang tanaman yang dikelupas kulitnya, terutama jika bagian kambiumnya terambil dapat mati. Untuk keperluan penelitian batang dapat diekstrak tetapi tujuan jangka panjang untuk dicari sintetiknya sehingga tidak perlu harus membunuh tanaman.
#
Disamping faktor metabolit sekunder, hal yang membuat tanaman banyak diserang oleh hama adalah morfologi dan ekologi tanaman. Seperti padi IR 64, mempunyai bentuk fisik anakan banyak, tidak tinggi, berumur pendek, daun tegak, lebih berwarna hijau, kandungan N tinggi dll mempunya faktor morfologi ekologi yang sesuai bagi perkembangan serangga, terutama wereng.
2. Akumulasi toksin terinduksi (intermediate compound)
Toksin tanaman tidak disimpan di jaringan atau pada satu ruangan dalam sel tetapi dalam bentuk intermediate compound. Ketika ada pemicu seperti serangga menggigit tanaman, dengan bantuan enzimatis, toksin baru akan terbentuk. Ketika dalam bentuk intermediate, senyawa tidak bersifat toksik.
Senyawa intermediate merupakan cara tumbuhan agar tidak mengeluarkan biaya banyak untuk menyediakan tempat penyimpanan
Contoh Nicotiana sylvestris
Saat ada serangan membentuk senyawa alkaloid dengan konsentrasi 200%. Saat tidak ada kerusakan konsentrasi alkaloid rendah sekali.
N. sylvestris pasti mempunyai senyawa intermediate sehingga dapat waktu singkat segera mempunyai konsentrasi alkaloid hingga 200%. Ternyata senyawa intermediate alkaloid tsb diproduksi di akar.
3. Perlindungan secara kimia pada jaringan yang mudah rusak.
Contoh Coffea arabica
Purin alkaloid disimpan dalam daun muda sebasar 4%. Daun muda umumnya cukup rentan untuk rusak. Dengan semakin tua daun konsentrasi purin alkaloid semakin berkurang. Sifat fisik daun tua sudah cukup untuk melindungi diri seperti lebih keras, lebih tebal, bakal gugur sehingga tidak perlu dipersenjatai dengan senyawa kimia.
Demikian juga pada biji kopi muda mengandung purin alkaloid sebesar 2% sedangkan pada biji kopi tua mengandung 0,4% purin alkaloid.
Mekanisme yang dilakukan oleh C. arabica efisien. Ketika daun tua, biji kopi tua, kandungan purin alkaloid dipindahkan ke jaringan muda. Purin alkaloid tidak perlu disintesis sehingga 'low cost'. Pemindahan purin alkaloid dari daun tua ke daun muda merupakan salah satu bentuk daur ulang nitrogen.
4. Ontogeni pertumbuhan jaringan tanaman
Contoh Ageratina sp.
Pada daun 1-8 mengandung senyawa chromene tinggi. Setelah daun tersebut membesar, maka kandungan chromenenya berpindah lagi ke daun baru yang terbentuk dari daun ke-1 hingga ke-8. Ada pergeseran kimiawi saat tanaman mengalami pertumbuhan. Setelah tanaman menjadi tua, daun keras, batang keras mampu bertahan terhadap gempuran hama tanaman.
 |
| Ageratina sp. |
 |
| Peridroma saucia (Lepidotera) taken from lepiforum.de |
5. Perlindungan secara hormonal
Beberapa tanaman mempunyai senyawa mirip hormon serangga, disebut plant analog, yang berfungsi seperti hormon-hormon serangga. Serangga yang sedang berganti kulit, serangga muda mempunyai kandungan hormon juvenil tinggi.
Ageratum conyzoides mempunyai senyawa precocene. Precocene merupakan anti juvenil hormon. Serangga yang memakan senyawa precosene akan dipaksa cepat tua, karena hormon juvenilnya dirubah tanaman menjadi tidak berfungsi.
 |
| taken from slide.share |
Contoh lain yang bisa diamati
Tribolium freemari
Larva tidak bisa berubah menjadi pupa jika populasinya tinggi. Setelah dipindahkan satu, satu dalam masing-masing wadah akan segera menjadi pupa.
Pada saat berdesakan hormon juvenil terus ada sehingga serangga tetap dalam fase muda/larva. Larva yang diberi makan precocene maka akan dipaksa menjadi tua, sehingga segera menjadi pupa.
6. Perbedaan senyawa metabolit tanaman kaitannya dengan palatibilitas serangga
Daun mempunyai kandungan yang menarik untuk dimakan serangga. Bagian kelopak hampir tidak ada serangga yang memakannya. Kelopak tidak diserang karena tidak menarik untuk dimakan. Strategi ini merupakan cara agar tumbuhan tetap bertahan hidup. Kelopak akan berubah menjadi buah, lalu biji untuk meneruskan kehidupan tanaman.
-end-
0 comments:
Post a Comment