HORMON TUMBUHAN, atau ZPT (Zat Pengatur Tumbuh)

Hormon Tumbuhan

Hormon tumbuhan atau sering disebut fitohormon merupakan sekumpulan senyawa organik bukan hara (nutrien), baik yang terbentuk secara alami maupun buatan, yang dalam kadar sangat kecil mampu menimbulkan tanggapan secara biokimia, fisiologis dan morfologis untuk mendorong, menghambat, atau mengubah pertumbuhan, perkembangan, dan pergerakan (taksis) tumbuhan. "Kadar kecil" yang dimaksud berada pada kisaran satu milimol per liter sampai satu mikromol per liter.


Penggunaan istilah "hormon" sendiri menggunakan analogi fungsi hormon pada hewan. Namun demikian, hormon tumbuhan tidak dihasilkan dari suatu jaringan khusus berupa kelenjar buntu (endokrin) sebagaimana hewan, tetapi dihasilkan dari jaringan non-spesifik (biasanya meristematik) yang menghasilkan zat ini apabila mendapat rangsang. Penyebaran hormon tumbuhan tidak harus melalui sistem pembuluh karena hormon tumbuhan dapat ditranslokasi melalui sitoplasma atau ruang antarsel.

Hormon tumbuhan dihasilkan sendiri oleh individu yang bersangkutan ("endogen"). Rangsangan lingkungan memicu terbentuknya hormon tumbuhan. Bila konsentrasi hormon telah mencapai tingkat tertentu, sejumlah gen yang semula tidak aktif akan mulai ekspresi. Dari sudut pandang evolusi hormon tumbuhan merupakan bagian dari proses adaptasi dan pertahanan diri tumbuh-tumbuhan untuk mempertahankan kelangsungan hidup jenisnya.

Pemberian hormon dari luar sistem individu ("eksogen") dapat dilakukan  dengan menggunakan bahan kimia non-alami (sintetik, tidak dibuat dari ekstraksi tumbuhan) yang menimbulkan rangsang yang serupa dengan fitohormon alami.  

Hormon tumbuhan merupakan bagian dari proses pengaturan genetik dan berfungsi sebagai prekursor. Oleh karena itu, untuk mengakomodasi perbedaan dari hormon hewan, dipakai pula istilah zat pengatur tumbuh tumbuhan (bahasa Inggris: plant growth regulator/substances) bagi hormon tumbuhan. Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, ZPT banyak digunakan dalam pertanian modern untuk meningktkan kualitas serta kuantitas produk. Beberapa fungsi ZPT diantaranya ialah :

AUKSIN

Auksin adalah zat hormon tumbuhan yang ditemukan pada ujung batang, akar, dan bunga yang berfungsi untuk sebagai pengatur pembesaran sel dan memicu pemanjangan sel di daerah belakang meristem ujung. Auksin berperan penting dalam pertumbuhan. Peran auksin pertama kali ditemukan oleh ilmuwan Belanda bernama Fritz Went (1903-1990).

Fungsi dari hormon auksin ini dalah membantu proses pertumbuhan, baik itu pertumbuhan akar maupun pertumbuhan batang, mempercepat perkecambahan, membantu proses pembelahan sel, mempercepat pemasakan buah, mengurangi jumlah biji dalam buah. Kerja hormon auksin ini sinergis dengan hormon sitokinin dan hormon giberelin. Tumbuhan yang pada salah satu sisinya disinari oleh matahari maka pertumbuhannya akan lambat karena kerja auksin dihambat oleh matahari tetapi sisi tumbuhan yang tidak disinari oleh cahaya matahari pertumbuhannya sangat cepat karena kerja auksin tidak dihambat. Sehingga hal ini akan menyebabkan ujung tanaman tersebut cenderung mengikuti arah sinar matahari atau yang disebut dengan fototropisme.

Untuk membedakan tanaman yang memiliki hormon dalam jumlah banyak atau sedikit kita harus mengetahui bentuk anatomi dan fisiologi tanaman. Untuk tanaman yang diletakkan ditempat yang gelap pertumbuhannya sangat cepat tetapi tekstur dari batangnya sangat lemah dengan warna cenderung pucat kekuningan. Hal ini disebabkan karena kerja hormon auksin tidak dihambat oleh sinar matahari. Sedangkan untuk tanaman yang diletakkan ditempat yang terang tingkat pertumbuhannya sedikit lebih lambat dibandingkan dengan tanaman yang diletakkan ditempat gelap, tetapi tekstur batangnya sangat kuat dan juga warnanya segar kehijauan, hal ini disebabkan karena kerja hormon auksin dihambat oleh sinar matahari.

Cara kerja hormon Auksin adalah menginisiasi pemanjangan sel dan juga memacu protein tertentu yg ada di membran plasma sel tumbuhan untuk memompa ion H+ ke dinding sel. Ion H+ mengaktifkan enzim tertentu sehingga memutuskan beberapa ikatan silang hidrogen dengan rantai molekul selulosa penyusun dinding sel. Sel tumbuhan kemudian memanjang akibat air yg masuk secara osmosis.
Auksin merupakan salah satu hormon tanaman yang banyak mempengaruhi proses fisiologi, seperti pertumbuhan, pembelahan dan diferensiasi sel serta sintesa protein (Darnell, dkk., 1986).

Auksin diproduksi dalam jaringan meristimatik yang aktif (yaitu tunas , daun muda dan buah) (Gardner, dkk., 1991). Kemudian auxin menyebar luas dalam seluruh tubuh tanaman, penyebarluasannya dengan arah dari atas ke bawah hingga titik tumbuh akar, melalui jaringan pembuluh tapis (floom) atau jaringan parenkhim (Rismunandar, 1988). Auksin atau dikenal juga dengan IAA (Asam Indolasetat) yaitu sebagai auxin utama pada tanaman, dibiosintesis dari asam amino prekursor triptopan, dengan hasil perantara sejumlah substansi yang secara alami mirip auxin (analog) tetapi mempunyai aktifitas lebih kecil dari IAA seperti IAN (Indolaseto nitril), TpyA (Asam Indolpiruvat) dan IAAld (Indolasetatdehid). Proses biosintesis auxin dibantu oleh enzim IAA-oksidase (Gardner, dkk., 1991).

Auksin pertama kali diisolasi pada tahun 1928 dari biji-bijian dan tepung sari bunga yang tidak aktif, dari hasil isolasi didapatkan rumus kimia auksin (IAA = Asam Indolasetat) atau C10H9O2N. Setelah ditemukan rumus kimia auksin, maka terbuka jalan untuk menciptakan jenis auksin sintetis seperti Hidrazil atau 2, 4 - D (asam -Nattalenasetat), Bonvel Da2, 4 - Diklorofenolsiasetat), NAA (asam (asam 3, 6 - Dikloro - O - anisat/dikambo), Amiben atau Kloramben (Asam 3 - amino 2, 5 – diklorobenzoat) dan Pikloram/Tordon (asam 4 – amino – 3, 5, 6 – trikloro – pikonat).

Fungsi Auksin dalam pertumbuhan tanaman

• Perkecambahan biji. Auksin akan mematahkan dormansi biji dan akan merangsang proses perkecambahan biji. Perendaman biji/benih dengan Auksin juga akan membantu menaikkan kuantitas hasil panen.
• Pembentukkan akar. Auksin akan memacu proses terbentuknya akar serta pertumbuhan akar dengan lebih baik.
• Pembungaan dan pembuahan. Auksin akan merangsang dan mempertinggi prosentase timbulnya bunga dan buah.
• Mendorong Partenokarpi. Partenokarpi adalah suatu kondisi dimana tanaman berbuah tanpa fertilisasi atau penyerbukan sehingga dapat menghasilkan buah tanpa biji.
• Mengurangi gugurnya buah sebelum waktunya.
• Memecah dormansi pucuk / apikal, yaitu suatu kondisi dimana pucuk tanaman atau akar tidak mau berkembang.

Auksin dicirikan sebagai substansi yang merangsang pembelokan ke arah cahaya (fotonasti) pada bioassay terhadap koleoptil haver (Avena sativa) pada suatu kisaran konsentrasi. Kebanyakan auksin alami memiliki gugus indol. Auksin sintetik memiliki struktur yang berbeda-beda. Beberapa auksin alami adalah asam indolasetat (IAA) dan asam indolbutirat (IBA). Auksin sintetik (dibuat oleh manusia) banyak macamnya, yang umum dikenal adalah asam naftalenasetat (NAA), asam beta-naftoksiasetat (BNOA), asam 2,4-diklorofenoksiasetat (2,4-D), dan asam 4-klorofenoksiasetat (4-CPA). 2,4-D juga dikenal sebagai herbisida pada konsentrasi yang jauh lebih tinggi.

SITOKININ

Golongan sitokinin, sesuai namanya, merangsang atau terlibat dalam pembelahan sel (cytokinin berarti "terkait dengan pembelahan sel"). Senyawa dari golongan ini yang pertama ditemukan adalah kinetin. Kinetin diekstrak pertama kali dari cairan sperma burung bangkai, namun kemudian diketahui ditemukan pada tumbuhan dan manusia. Selanjutnya, orang menemukan pula zeatin, yang diekstrak dari bulir jagung yang belum masak. Zeatin juga diketahui merupakan komponen aktif utama pada air kelapa, yang dikenal memiliki kemampuan mendorong pembelahan sel. Sitokinin alami lain misalnya adalah 2iP. Sitokinin alami merupakan turunan dari purin. Sitokinin sintetik kebanyakan dibuat dari turunan purin pula, seperti N⁶-benziladenin (N⁶-BA) dan 6-benzilamino-9-(2-tetrahidropiranil-9H-purin) (PBA).
 
Fungsi Sitokinin dalam pertumbuhan tanaman

• Pembelahan sel dan pembesaran sel. Sitokinin memegang peranan penting dalam proses pembelahan dan pembesaran sel, sehingga akan memacu kecepatan pertumbuhan tanaman.
• Pematahan Dormansi biji. Sitokinin berfungsi untuk memecah dormansi pada biji-bijian tanaman.
• Pembentukkan tunas-tunas baru, turut dipacu dengan penggunaan Sitokinin.
• Penundaan penuaan atau kerusakan pada hasil panenan sehingga lebih awet.
• Menaikkan tingkat mobilitas unsur-unsur dalam tanaman.
• Sintesis pembentukkan protein akan meningkat dengan pemberian Sitokinin.

GIBERELIN

Golongan ini merupakan golongan yang secara struktur paling bermiripan, dan diberi nama dengan nomor urut penemuan atau pembuatannya. Senyawa pertama yang ditemukan memiliki efek fisiologi adalah GA3 (asam giberelat 3).

Giberelin (GA) merupakan hormon yang dapat ditemukan pada hampir semua siklus hidup tanaman. Hormon ini mempengaruhi perkecambahan biji, perpanjangan batang, induksi bunga, pengembangan anter, perkembangan biji dan pertumbuhan pericarp. Selain itu, hormon ini juga berperan dalam respon menanggapi rangsangan  berkaitan dengan mekanisme biosntesis GA.

Giberelin pada tumbuhan dapat ditemukan dalam dua fase utama yaitu giberelin aktif (GA Bioaktif) dan giberelin nonaktif. Giberelin yang aktif secara biologis (GA bioaktif) mengontrol beragam aspek pertumbuhan dan perkembangan tanaman, termasuk perkecambahan biji, perpanjangan batang, pembesaran daun dan bunga serta pengembangan benih. Hingga tahun 2008 terdapat lebih lebih dari seratus GA telah diidentifikasi dari tanaman dan hanya sejumlah kecil dari mereka, seperti GA1 dan GA4, diperkirakan berfungsi sebagai bioaktif hormon.

Giberelin pertama kali dikenal pada tahun 1926 oleh seorang ilmuwan Jepang, Eiichi Kurosawa, yang meneliti tentang penyakit padi "bakanae" . Hormon ini pertama kali diisolasi pada tahun 1935 oleh Teijiro Yabuta, dari strain jamur (Gibberella fujikuroi). oleh Kurosawa Yabuta disebut isolat giberelin.

Giberelin merupakan hormon yang mempercepat perkecambahan biji, pertumbuhan tunas, pemanjangan batang, pertumbuhan daun, merangsang pembungaan, perkembangan buah, mempengaruhi pertumbuhan dan deferensiasi akar (Campbell, 2005). Giberelin bukan hanya memacu pemanjangan batang saja, tapi juga pertumbuhan seluruh tumbuhan, termasuk daun dan akar. 

Bila giberelin diberikan di bawah tajuk, peningkatan pembelahan sel dan pertumbuhan sel tampak mengarah kepada pemanjangan batang dan, pada beberapa spesies, perkembangan daunnya berlangsung lebih cepat, sehingga meningkatkan proses fotosintesis (Salisbury dan Ross, 1995).

Fungsi Fisiologis Giberelin

Fungsi giberelin pada tanaman sangat banyak dan tergantung pada jenis giberelin yang ada di dalam tanaman tersebut. Beberapa proses fisiologi yang dirangsang oleh giberelin antara lain adalah seperti di bawah ini(Davies, 1995; Mauseth, 1991; Raven, 1992; Salisbury dan Ross, 1992).

• Memecah dormansi atau hambatan pertumbuhan tanaman sehingga tanaman dapat tumbuh normal (tidak kerdil) dengan cara mempercepat proses pembelahan sel.
• Meningkatkan pembungaan.
• Memacu proses perkecambahan biji. Salah satu efek giberelin adalah mendorong terjadinya sintesis enzim dalam biji seperti amilase, protease dan lipase dimana enzim tersebut akan merombak dinding sel endosperm biji dan menghidrolisis pati dan protein yang akan memberikan energi bagi perkembangan embrio diantaranya adalah radikula yang akan mendobrak endosperm, kulit biji atau kulit buah yang membatasi pertumbuhan/perkecambahan biji sehingga biji berkecambah.
• Berperan pada pemanjangan sel.
• Berperan pada proses partenokarpi. pada beberapa kasus pembentukan buah dapat terjadi tanpa adanya fertilisasi atau pembuahan, proses ini dinamai partenokarpi.
• Dapat menghambat penundaan penuaan daun dan buah.
• Menyembuhkan Genetik Dwarsfism

Penjelasan singkat dari masing-masing fungsi fisiologis tersebut.

Pembungaan

Peranan giberelin terhadap pembungaan telah dibuktikan oleh banyak penelitian. Misalnya penelitian yang dilakukan oleh Henny (1981), pemberian GA3 pada tanaman Spathiphyllum mauna. Ternyata pemberian GA3 meningkatkan pembungaan setelah beberapa minggu perlakuan.

Genetik Dwarsfism

Genetik Dwarsfism adalah suatu gejala kerdil yang disebabkan oleh adanya mutasi genetik. Penyemprotan giberelin pada tanaman yang kerdil bisa mengubah tanaman kerdil menjadi tinggi. Sel-sel pada tanaman kerdil mengalami perpanjangan (elongation) karena pengaruh giberelin. Giberelin mendukung perkembangan dinding sel menjadi memanjang. Penelitian lain juga menemukan bahwa pemberian giberelin merangsang pembentukan enzim proteolitik yang akan membebaskan tryptophan (senyawa asal auksin). Hal ini menjelaskan fonomena peningkatan kandungan auksin karena pemberian giberelin.

Pematangan Buah

Proses pematangan ditandai dengan perubahan tekture, warna, rasa, dan aroma. Pemberian giberelin dapat memperlambat pematangan buah. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa aplikasi giberelin pada buah tomat dapat memperlambat pematangan buah. Pengaruh ini juga terlihat pada buah pisang matang yang diberi aplikasi giberelin.

Perkecambahan

Biji/benih tanaman terdiri dari embrio dan endosperm. Di dalam endoperm terdapat pati yang dikelilingi oleh lapisan yang dinamakan ‘aleuron’. Pertumbuhan embrio tergantung pada ketersediaan nutrisi untuk tumbuh. Giberelin meningkatkan/merangsang aktivitas enzim amilase yang akan merubah pati menjadi gula sehingga dapat dimanfaatkan oleh embrio.

Stimulasi aktivitas kambium dan xylem

Beberapa penelitian membuktikan bahwa aplikasi giberelin mempengaruhi aktivitas kambium dan xylem. Pemberian giberelin memicu terjadinya differensiasi xylem pada pucuk tanaman. Kombinasi pemberian giberelin + auksin menunjukkan pengaruh sinergistik pada xylem. sedangkan pemberian auksin saja tidak memberikan pengaruh pad xylem.

Dormansi

Dormansi dapat diistilahkan sebagai masa istirahan pada tanaman. Proses dormansi merupakan proses yang komplek dan dipengaruhi banyak faktor. Penelitian yang dilakukan oleh Warner menunjukkan bahwa aplikasi giberelin menstimulasi sintesis ribonuklease, amulase, dan proteasi pada endosperm biji. Fase akhir dormansi adalah fase perkecambahan, giberelin perperan dalam fase perkecambahan ini seperti yang telah dijelaskan di atas.

Gas ETILEN/ETILENA/ETENA

Zat pengatur tumbuh ini adalah satu-satunya yang hanya terdiri dari satu substansi saja, yaitu etena, dan berwujud gas pada suhu dan tekanan ruangan (ambien). Etena atau etilena adalah senyawa alkena paling sederhana yang terdiri dari empat atom hidrogen dan dua atom karbon yang terhubungkan oleh suatu ikatan rangkap. Karena ikatan rangkap ini, etena disebut pula hidrokarbon tak jenuh atau olefin. Pada suhu kamar, molekul etena tidak dapat berputar pada ikatan rangkapnya sehingga semua atom pembentuknya berada pada bidang yang sama. Sudut yang dibentuk oleh dua ikatan karbon-hidrogen pada molekul adalah 117°, sangat dekat dengan sudut 120° yang diperkirakan berdasarkan hibridisasi ideal sp2.
 
Etena digunakan terutama sebagai senyawa antara pada produksi senyawa kimia lain seperti plastik. Etena juga dibentuk secara alami oleh tumbuhan dan berperan sebagai hormon. Ia diketahui terutama merangsang pematangan buah dan pembukaan kuncup bunga.

Peran senyawa ini sebagai perangsang pemasakan buah telah diketahui sejak lama meskipun orang hanya tahu dari praktek tanpa mengetahui penyebabnya. Pemeraman merupakan tindakan menaikkan konsentrasi etilena di sekitar jaringan buah untuk mempercepat pemasakan buah. Pengarbitan adalah tindakan pembentukan asetilena (etuna atau gas karbid); yang di udara sebagian akan tereduksi oleh gas hidrogen menjadi etilena.

Berbagai substansi dibuat sebagai senyawa pembentuk etilena, seperti ethephon (asam 2-kloroetil-fosfonat, diperdagangkan dengan nama Ethrel) dan beta-hidroksil-etilhidrazina (BOH). Senyawa BOH bahkan juga dapat memicu pembentukan bunga pada nanas. Kalium nitrat diketahui juga merangsang pemasakan buah, barangkali dengan merangsang pembentukan etilena secara endogen.

TRIAKONTANOL

Triakontanol (TRIA) adalah alkohol primer jenuh yang terdiri dari 30 karbon dan pertama kali diisolasi dari tajuk (bagian pohon di batang) alfalfa. Senyawa tersebut sangat tak larut dalam air (kurang dari 2x10^-16M atau 9x10^-14 g/l) dan dalam bentuk suspensi koloid meningkatkan secara nyata pertumbuhan tanaman jagung, tomat dan padi, bila disemprotkan pada daun kecambah pada konsentrasi rendah. Mekanisme kerja triakontanol belum sepenuhnya diketahui, tetapi zat tersebut potensial untuk meningkatkan hasil tanaman. Triakontanol telah terdaftar pada tahun 1991 di badan perlindungan lingkungan Amerika atau Environmental Protection Agency (EPA) dengan fungsi meningkatkan rasio “gula:asam” pada tanaman jeruk.

Triakontanol telah digunakan secara komersial pada jutaan hektar tanah untuk meningkatkan produksi pertanian khususnya di Cina, India, Ceylon, dan Indonesia. Triakontanol juga dapat meningkatkan produksi teh (Camellia sinensi L.).

INHIBITOR

Inhibitor adalah zat yang menghambat atau menurunkan laju reaksi kimia. Sifat inhibitor berlawanan dengan katalis, yang mempercepat laju reaksi.

Inhibitor alami adalah asam absisat atau ABA. Asam absisat adalah molekul seskuiterpenoid (memiliki 15 atom karbon) yang merupakan salah satu hormon tumbuhan. Selain dihasilkan secara alami oleh tumbuhan, hormon ini juga dihasilkan oleh alga hijau dan cendawan. Hormon ini ditemukan pada tahun 1963 oleh Frederick Addicott. Addicott berhasil mengisolasi senyawa abscisin I dan II dari tumbuhan kapas. Senyawa abscisin II kelak disebut dengan asam absisat, disingkat ABA. Pada saat yang bersamaan, dua kelompok peneliti lain yang masing-masing dipimpin oleh Philip Wareing dan Van Steveninck juga melakukan penelitian terhadap hormon tersebut.

ABA selanjutnya dapat diproses menjadi bentuk tidak aktif yang disebut sebagai metabolit ABA. Berbagai senyawa sintetik dibuat dan diperdagangkan untuk menghambat atau menunda proses metabolisme, seperti MH, (2-kloroetil) amonium klorida (CCC, merek dagang Cycocel dan Chlormequat), SADH, ancymidol, asam triiodobenzoat (TIBA), dan morphactin.

PACLOBUTRAZOL

Paclobutrazol adalah salah satu penghambat biosistesis giberelin, yang digunakan pada pengurangan ukuran pohon, peningkatan produksi kuncup bunga, dan peningkatan panenan buah (Edgerton, 1985; Steffens dan Wang, 1985; Tukey, 1985; Bargioni dkk, 1986; Webster dkk, 1986; Embree dkk, 1987).