Stres Oksidatif pada Tumbuhan ABA dan Etilen Memicu Pembentukan ROS Rinaldi Rizal Putra 12/338166/PBI/01056 Darussalam 12/339652/PBI/01072 Program Studi Biologi Program Pascasarjana Fakultas Biologi Universitas Gadjah Mada 2013

Pendahuluan Lingkungan  memiliki faktor-faktor yang dapat berubah secara drastis. Perubahan tersebut dapat mendatangkan efek yang merugikan bagi kesintasan, pertumbuhan, dan reproduksi tumbuhan. Tumbuhan tidak dapat menolerensi stres lingkungan tersebut. Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

lanjutan... Perubahan Lingkungan Ketahanan Tumbuhan Stres Oksidatif Ketahanan Tumbuhan Perubahan Lingkungan Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

Cekaman biotik dan abiotik meningkatkan aktivitas enzim pencarian O2. Stres Oksidatif? Kerusakan yang diakibatkan oleh O2 dan radikalnya (Erturk & Alscher, 2005). Cekaman biotik dan abiotik meningkatkan aktivitas enzim pencarian O2. Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

Penyebab Stres Oksidatif POLLUTANT HERBICIDES Oxidative stress PHOTOSENSITIZING TOXIN METAL DROUGHT Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

Equilibrium between AOX & ROS (Gill and Tuteja, 2010) Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

Tingkat cekaman oksidatif dalam suatu jaringan ditentukan oleh jumlah ROS dan keseimbangan dari enzim penghilangan toksisitas ROS, seperti SOD, katalase, dan peroksidase. Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

Reactive Oxygen Species (ROS) Radicals: O2.- Superoxide OH. Hydroxyl RO2. Peroxyl RO. Alkoxyl HO2. Hydroperoxyl Non-Radicals: H2O2 Hydrogen peroxide HOCl- Hypochlorous acid O3 Ozone 1O2 Singlet oxygen ONOO- Peroxynitrite Reactive Nitrogen Species (RNS) Non-Radicals: ONOO- Peroxynitrite ROONO Alkyl peroxynitrites N2O3 Dinitrogen trioxide N2O4 Dinitrogen tetroxide HNO2 Nitrous acid NO2+ Nitronium anion NO- Nitroxyl anion NO+ Nitrosyl cation NO2Cl Nitryl chloride Radicals: NO. Nitric Oxide NO2. Nitrogen dioxide Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

Biological Pathways for Oxygen Reduction From: McMurry and Castellion “Fundamentals of general, organic and biological chemistry” Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

Sumber ROS pada Sel Tumbuhan Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

NADPH oxidase as a source of ROS Present mainly in neutrophils (oxidative burst), but also in many other cell types ANTIOXIDANTS & REDOX SIGNALING Volume 8, Numbers 3 & 4, 2006 Activation of the gp91phox (NOX2) containing NOX complex of phagocytes involves phosphorylation of the cytoplasmic regulator p47phox, with the translocation of the cytoplasmic p47phox, p67phox, and p40phox regulatory components to the plasma membrane to interact with flavocytochrome-b558, which is composed of gp91phox and p22phox. Activation of the complex also involves guanine nucleotide exchange on the GTP-binding protein RAC stimulated by guanine nucleotide exchange factors. Guanine nucleotide exchange on RAC is associated with release of RhoGDI and translocation of RAC from the cytosol to the NOX complex at the plasma membrane. Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

Reaksi-reaksi yang menghasilkan hidrogen peroxide antara lain 1. 2O2 + 2Fdred 2O2- + 2Fdox 2. 2O2- + 2H+ H2O2 + O2 3. 2O2- + 2H+ H2O2 + O2 Hydroxyl radical (OH) SOD

Pembentukan dan saling tukar ROS yang dibentuk dari oksigen singlet. Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

Sumber dan lokasi pembentukan ROS pada sel tumbuhan Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

Exogenous sources of free radicals Radiation UV light, x-rays, gamma rays Chemicals that react to form peroxides Ozone and singlet oxygen Chemicals that promote superoxide formation Quinones, nitroaromatics, bipyrimidiulium herbicides Chemicals that are metabolized to radicals e.g., polyhalogenated alkanes, phenols, aminophenols Chemicals that release iron ferritin Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

Pembentukan ROS yang dipicu oleh ABA dan Etilen Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

Stres Oksidatif oleh ABA Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

Biosintesis Etilen pada Tanaman Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

Stres Oksidatif oleh Etilen Eksogen dapat merangsang cekaman oksidatif dalam sistem biologi (Melon, 1990) ROS Hidrogen peroksida (H2O2), superoksida (O2-), radikal hidroksil (O2  molekul pembawa pesan pada berbagai macam keadaan biotik dan suatu cekaman-cekaman biotik. Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

Efek Stres Oksidatif Etilen Eks Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

Laju respirasi pada mentimun disimpan pada 130C kontrol dan perlakuan dengan etilen 10,100,500, 1000 µLL-1 Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

Perubahan warna pada permukaan mentimun A Perubahan warna pada permukaan mentimun A. mentimun disimpan pada 130C kontrol dan perlakuan dengan etilen 10,100,500, 1000 µLL-1 dan B. Disimpan pada udara ambien (kontrol) dan perlakuan dengan etilen 10 µL selama 12 jam,2, 4 hari dan terus menerus. Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

A. Pelunakan buah mentimun disimpan pada 130C kontrol dan perlakuan dengan etilen 10,100,500, 1000 µLL-1 B. Pelunakan mesokarpium buah mentimun udara (kontrol) dan perlakuan etilen 10 µLL-1 selama 12 jam, 2 hari, 4 hari. Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

Pembentukan ROS pada buah mentimun disimpan pada 130C kontrol dan perlakuan terus menerus dengan etilen 10 µLL-1. Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

Simpulan Perubahan yang terjadi pada lingkungan dapat memacu stres oksidatif pada tumbuhan dengan cara membentuk ROS; ROS merupakan molekul yang diproduksi oleh tanaman (khususnya) dalam menanggapi stres biotik dan abiotik; Pembentukan ROS pada sel tanaman terjadi pada dinding sel, membran lipid, glioksisom, mitokondria, peroksisom, kloroplas, dan sitoplasma; 1 2 3 Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

ABA dapat menstimulasi tumbuhan untuk membentuk ROS dengan cara... lanjutan... ABA dapat menstimulasi tumbuhan untuk membentuk ROS dengan cara... Etilen dapat menstimulasi produksi ROS yang berlebihan pada jenis-jenis Cucurbitaceae dan memengaruhi terhadap morfologi buah, respirasi sel, keteguhan organ, kebocoran elektrolit, dan produksi ROS yang berlebih sehingga menyebabkan efek watersoaking. 4 5 Biokimia Adaptasi - UGM - 2013

Sekian dan terima kasih..... Rinaldi Rizal Putra 12/338166/PBI/01056 Darussalam 12/339652/PBI/01072 Biokimia Adaptasi - UGM - 2013