Oleh Sri Endah Prasetyowati Susilaningsih

 Silabus:  Memberikan pengertian tentang fisiologi tanaman,source dan sink,mempelajari faktor-faktor yang menentukan jumlah fotosintat yang dapat dibentuk oleh source dan yang dapat disimpan oleh sink serta mempelajari mekanisme pengaturan fotosintat antar organ-organ tanaman

 NAMA MATAKULIAH: FISIOLOGI TANAMAN  SEMESTER /SKS : V/ 3sks  KODE MATAKULIAH : AT 5306  HARI / JAM : SELASA /9.30  PENILAIAN -Kehadiran : 10% -Kaktifan dan kuis: 5 -Ujian Tengah Semester: 30% -Ujian Akhir Semester: 30% -Praktikum: 25 %

 FAKTOR-FAKTOR PENTING UNTUK FOTOSINTESIS ◦ CAHAYA-AIR ◦ CO2-UMUR DAUN DAN MINERAL  LAJU FOTOSINTESIS DAN PERBEDAAN ANTAR DAN INTER SPECIES  EFFICIENSI FOTOSINTESIS  PEMANFAATAN HASIL FOTOSINTESIS

Vein Leaf cross section Mesophyll CO 2 O2O2 Stomata

 CO2 : di udara 0,03 % disekitar daun rendah maka laju fotosintesis rendah  Suhu : semakin tinggi, laju fotosintesis tinggi  Air tanah : berpengaruh pada membukanya stomata  Hara tanah: terutama Mg,N,Mn,Fe,P  Chlorofil : banyaknya chlorofil mempengaruhi laju fotosintesis  Cahaya: Intensitas,kwalitas cahaya dan lama penyinaran

 Perbandingan antara energi yang dihasilkan dari 1 mol C dengan energi yg digunakan dari 12 mol foton  Efisiensi fotosintesis merupakan salah satu usaha peningkatan hasil yaitu dengan cara menekan laju fotorespirasi  Program pemuliaan tanaman dalam meningkatkan hasil melalui peningkatan indek panen

 Cahaya  Jenis tanaman  Suhu dan air Daerah tropis cocok untuk tanaman C4 lebih banyak mengubah energi matahari menjadi energi kimia fotosintesis optimum dicapai pada suhu tinggi sedang tanaman C3 cenderung intensitas cahaya rendah fotosintesis optimum dicapai pada suhu rendah Tingkat effiiensi fotosintesis setiap jenis tanaman tidak sama karena pembagian asimilat ke sink bervariasi

 Cadangan makanan dan struktur tanaman  Fotosintesis menghasilkan glukosa, dan melalui proses polemerisasi menjadi bermacam-macam karbohidrat yg mempunyai peranan penting dalam metabolisme tanaman  Respirasi dan pertumbuhan  Respirasi merupakan proses penggunaan makanan yg mengakibatka pembentukan ATP kemudian ATP diubah menjadi ADP dan menghasilkan energi

 Fotosintetik energy flow  CO2 fixation  Crop Archelecture A. Aliran elektron Ada dua jalur elektron yg tersimpan pada akseptor primer yaitu dimulai dengan penangkapan energi foton kemudian menggunakan transport elektron dengan sitokrom untuk kemiosmosis Aliran elektron nonsiklik dan aliran elektron siklik yang menggunakan fotosistem

 Kumpulan pigmen dan protein yg berasosiasi dengan membran tilakoid yg memanen energi dr elektron yg tereksitasi  Pigmen : substansi yg menyerap cahaya tampak dan menyerap kebanyakan panjang gelombang, seperti klorofil a,b,karotenoid,karoten dan xantofil  klorofil a adalah pigmen yg secara langsung berparticipasi dalam reaksi terang

 Berat kering total hasil panen merupakan penimbunan hasil bersih asimilasi CO2 sepanjang pertumbuhan  Asimilasi CO2 pada tingkat organisasi subselular dibedakan berdasar fiksasi CO2 species C3 dan species C4,CAM  Berat kering total hasil panen sangat dipengaruhi : Luas daun, Laju pertumbuhan tanaman dan laju asimilasi bersih

 C3 : ada 3 tahapan untuk meghasilkan 1 produk molekul, dimulai dari penangkapan CO2 dan menghasilkan Glyceraldehyde 3 phosphate  Tahap 1 fiksasi Carbon  Tahap 2 reduksi CO2  Tahap 3 regenerasi RuBP

 Tanaman C4 meminimalkan keperluan fotorespirasi yaitu dengan cara menggabungkan CO2 ke dalam senyawa empat carbon di sel mesofil  Selanjutnya senyawa 4 Carbon tersebut di eksport ke sel berkas pembuluh dimana CO2 dilepaskan yang digunakan dalam siklus Calvin  Titik kompensasi CO2,rendah

 Membuka stomatanya pada malam hari  Menggabungkan CO2 ke dalam asam organik  Selama siang hari stomata tertutup  CO2 dilepaskan dari asam organik untuk digunakan dalam siklus Calvin

 Ambil contoh daun satu tanaman,buat patrun pada kertas koran  Lalu ditimbang misal a gram  Buat pola pada kertas ukuran 10 cmx10 cm lalu timbang misal b gr Maka luas daun : a /b x 100 cm

 Indeks luas daun (ILD) = leaf area index (LAI) : luas daun di atas suatu luas lahan. ILD 2 : di atas tiap m2 lahan ditutupi 2 m2 daun, tidak bersatuan  Laju asimilasi bersih (LAB) = net assimilation rate (NAR) : kemampuan tanaman menghasilkan bahan kering hasil asimilasi tiap satuan luas daun tiap satuan waktu (g/dm2/minggu)

 Laju pertumbuhan tanaman (LPT) = crop growth rate (CGR) : kemampuan tanaman menghasilkan bahan kering hasil asimilasi tiap satuan luas lahan tiap satuan waktu (g/m2/minggu)  Laju pertumbuhan nisbi (LPN) = relative growth rate (RGR) : kemampuan tanaman menghasilkan bahan kering hasil asimilasi tiap satuan bobot kering awal tiap satuan waktu (g/g/minggu)

 ILD = La/Ga  LAB = W2-W1/T2-T1 X lnLa2-lnLa1/La2-La1  (g/cm2/minggu)  LPT = W2-W1/T2-T1 (g/m2/minggu)  LPN = lnW2-lnW1/T2-T1 (g/g/minggu)  BDK = Lw/La (g/dm2)  IP = We/W  Ga=luas lahan, La=luas daun, W=bobot kr tan  Lw=bobot kr daun, 2=umur tua, 1=umur

 Adalah besaran yang menggambarkan banyak sedikitnya radiasi matahari yg mampu diserap tanaman  Ada ILD kritik dan ILD opimum  ILD kritik menyebabkan pertumbuhan tanaman 90% maksimum.  ILD Optimum menyebabkan pertumbuhan tanaman (CGR) maksimum  ILD optimum setiap jenis tanaman berbeda tergantung morfologi daun

 Jarak tanam (kerapatan tanaman)  Sistem tanam  Efek penaungan (mutual shading)  Penaungan menyebabkan distribusi cahaya dalam tajuk tidak merata, ada daun yang bersifat parasit terhadap fotosintat yang dihasilkan daun yang lain,NAR rendah,CGR rendah telah tercapai titik kompensasi cahaya. ILD telah melampaui nilai optimumnya

 Salah satu alternatif untuk mengatasi intensitas cahaya yg terlalu tinggi  Pemberian naungan dilakukan pada budidaya tanaman yg umumnya termasuk kelompok C3 maupun dalam pembibitan  Pada fase bibit semua jenis tanaman tidak tahan IC penuh, butuh 30-40% diatasi dengan naungan  Semakin dewasa umur tanaman intensitas naungan semakin berkurang

 Naungan dapat menghindari fluktuasi temperatur yang tinggi dan kadar air tanah  Naungan dapat digunakan sebagai saranan konservasi tanah, karena meningkatkan jumlah pori penyedia air tanah (melalui pengaturan temperatur dan evaporasi)  Besar kecilnya fotosintesis tergantung pada temperatur, suplai air, unsur-unsur hara, sifat morfologis tanaman. Puncak fotosintesis terkait dengan besarnya sinar dan temperatur

 Penelitian pada penyetekan kakao: stek kakao mampu berakar dengan baik kalau mendapatkan intensitas cahaya 20% lebih rendah dari IC penuh (stek kakao diberi naungan dengan intensitas sedang)  Penelitian pada pembibitan karet: bibit karet mampu berakar dengan baik kalau mendapatkan IC 50%  Penelitian pada penyetekan vanili: bibit vanili mampu berakar dengan baik kalau mendapatkan IC 30%-50%

 Sudut datang matahari  Panjang hari, daerah sub tropis sering menjadi faktor pembatas, karena keberadaan radiasi sering terbatas pada musim tertentu  Panjang hari di daerah tropik tidak menjadi fktor pembatas karena lamanya siang dan malam hampir sama 12 jam  Keadaan atmosfer (kandungan debu dan uap air)

 Hasil ekonomi tanaman berupa biji,peningkatan kerapatam tanaman setelah ILD optimum menimbulkanm penurunan hasil.Hasil fotosintesis digunakan lebih banyak untuk keperluan vegetatif  Hasil ekonomi tanaman berupa bagian vegetatif tanaman jarak tanam dibuat serapat mungkin supaya penyerapan radiasi maaksimum cepat tercapai dapat dikatakan tdk ada ILD optimum

 Berperan dalam kapasitas fotosintesis  Dalam hal penetrasi dan distribusi cahaya dalam kanopi  Sifat archilecture tanaman juga dipengaruhi kerapatan daun pada kanopi dan ukuran daun (lebar atau sempit) karena akan berpengaruh pada ILD  Jumlah daun banyak, ILD besar  ILD besar sebaiknya daun ukuran kecil penetrasi cahaya baik

 Bentuk daun bulat seperti ketela rambat (ubi Jalar) supaya hasilnya baik maka diberi ajer supaya distribusi dan penetrasi cahaya merata  Bentuk daun lekuk seperti ubi kayu meskipun density rapat penetrasi cahaya tetap baik sehingga respon terhadap pemupukan  Besarnya hambatan penetrasi cahaya pada tanaman bersifat eksponensial  Sifat archilecture tanaman tertentu mempunyai nilai hambatan tertentu

 Semakin besar nilai K maka semakin besar hambatan kedudukan daun relatif horisontal  Nilai K tergantung : sifat spesifik daun, sudut arah daun, besarnya daun dan sifat refleksi serta sifat absorsi daun  Besarnya hambatan penetrasi cahaya sangat tergantung dari hidup tanaman yang bersifat eksponensial  Eksponensial artinya mempunyai nilai tertentu yang berbeda antara jenis tanaman satu dengan yang lain

 Fotorespirasi  Fotosintat ◦ Distribusi fotosintat ◦ Sink stranght ◦ Transport fotosintat Kapasitas akumulasi fotosintat Fitohormon

 Fotorespirasi adalah respirasi dalam cahaya dan ini mengakibatkan hilangna CO2 dalam jaringan fotosintetik dan merupakan sumber utama pengeluaran CO2 oleh spcies C3 dlm chy  Fotosintat : yg dihasilkan pada daun dan sel- sel fotosintetik lainnya harus diangkut ke organ atau jaringan supaya dpt dimanfaatkan unt pertumbuhan atau ditimbun sebagai cadangan makanan

 Bagaimana hasil asimilasi berpindah dalam tanaman dan bagaimana hasil tersebut dibagikan diantara organ yg berbeda  Bahan-2 dipindahkan dari sumber ketempat bahan itu terpakai melalui sistem pembuluh  Bagian terbesar yang ditranslokasikan selain air adalah hasil fotosintesis atau pemobilisasian kembali hasil asimilasi cadangan

 Pengangkutan air dan unsur hara dilakukan oleh xylem dengan gerakan akropetal dan pengangkutan zat-zat organik hasil asimilasi dilakukan oleh pembuluh phloem gerakannya bisa akropetal, basepetal, dan lateral.  Bukti bahwa zat organik bergerak melalui phloem : »Percobaan Ring dengan dilakukan pengelupasan phloem pada batang maka diatas akan timbul pembengkaan yg berisi karbohidrat hasil fotosintesis » Pengawatan batang maka akan merangsang pembungaan berkaitan dengan nisbah C/N terlalu rendah maka pengawatan dpt menaikkan C/N

»Analisa eksudad isi phloem dibawah mikroskop menunjukkan kadar gula yang tinggi »Percobaan dengan C radio aktif menunjukkan bahwa CO2 yg diserap melalui daun kemudian keluar dari daun sbgai karbohidrat dan mengalir melalui phloem ke berbagai organ tanaman »Pohon yg tebakar masih dapat bertunas krn hanya sebagian kulitnya yang terbakar shg pengangkutan air dan hara tidak terganggu, dan kulit dapat puleh kembali

 Sel-sel serat berfungsi penguat jaringan,tebal dan kuat sehingga tdk dpt dilalui zat organik  Sel parenchym bersifat lunak terdpt di kortek bentuknya memanjang sejajar dengan sumbu tanaman  Pembuluh saringan sifatnya tidak lama  Sel pelengkap makin tua sel ini makin permeabel mudah ditembus  Jari-2 phloem juga ikut melakukan pengangkutan

 Melalui buluh tapis, hasil metabolisme fotosintesis diantar ke bagian yang membutuhkan.  Sistem pengangkutan melalui buluh tapis berlangsung cepat dan efisien  Sel buluh tapis bersambungan pada bidang tapisan (bag dinding sel yang berlubang

 Hipotesis aliran tekanan Munch  Ada 3 Tahapan Transport asimilat dari sumber (source)ke sink (limbung) yaitu: 1.Phloem loading 2.Phloem transport 3.Phloem unloading Arah Pengangkutan Daun-2 bawah akan lebih banyak mengankut fotosintat ke akar sedang daun-2 atas akan lebih banyak ke organ hasil

 Keluarnya fotosintat dari sel-sel daun kedalam apoplas dipengaruhi oleh :  Kalium  Enzim sintase  Enzim ATP ase  Sukrose carier  Gerakannya didasarkan adanya diffusi

 Setelah masuk ke jaringan phloem maka harus ditransport ke sink dalam bentuk sukrose tadi mekanismenya dengan pompa hipotesis yaitu aliran karena adanya tekanan  Phloem daun mempunyai tekanan yg tinggi dibanding phloem yg ada di batang dan akar maka air akan terserap banyak dalam phloem.Kalium sangat berperan dalam kecepatan transport ini selain air yang cukup terutama saat-saat pengisian biji

 Setelah sampai ke phloem sink sebelum sampai kepenyimpanan maka ada mekanisme phloem unloading berlangsung secara aktif dan pasif  Secara aktif adanya hormon ABA untuk mengeluarkan sukrose selain itu juga diperlukan energi  Secara pasif :berkaitan dengan permeabilitas membran phloem dan juga karena adanya perbedaan konsentrasi

 Pada jaringan muda yg aktif membelah adanya enzim yg dpt menghidrolisis sukrose menjadi monosakarida disebut enzim invertase  Pada jaringan penyimpanan terdapat enzim syntase mempercepat akumulasi dari karbohidrat menjadi amilum

 Setelah 40-50% daun membuka penuh  Makin bertambahnya umur daun maka enzim invertase mulai berkurang dan enzim sukrose semakin bertambah  Setalah mencapai senensen maka kecepatan fotosintesis mulai lambat maka permeabilitas sel semakin bertambah dan terjadi pembebasan enzim proteolitik kedalam cytoplasma maka akan mendorong peruraian akibatnya daun menguning

 Terjadi pada sel-sel hidup  Gerakan terjadi keatas ke bawah  Pengangkutan dalam waktu yg singkat dan cepat pada siang hari dan lambat pada malam hari Pengangkutan makanan di dalam tanaman sangat kompleks, Setelah berkecambah, makanan mengalir dari biji ke daun dan akar. Setelah daun dapat membuat makanan,aliran ini berubah arah menjadi dari daun ke akar dan ke marestem pucuk. Kemudian setelah berbuah makanan mengalir dari daun dan akar ke buah.

Proses Pertumbuhan:  Pembelahan sel : Metosis dan Meiosis  Pembesaran sel  Deferensiasi sel Metosis adalah pembelahan sel tubuh,yang terjadi pada daerah sel maristem dan untuk pembelahan ini diperlukan karbohidrat dan protein dalam jumlah relatif sangat besar, maka terbentuknya pucuk,ranting,dahan dsb Meiosis adalah pembelahan untuk sel kelamin,maka terbentuknya tepung sari dan sel telur

 Terjadi didaerah meristem dan mengakibatkan pembesaran vakuola dan pertambahan luas dinding sel.Pertambahan protoplasma sendiri sedikit sekali  Deferensiasi adalah urutan terakhir dari proses pertumbuhan tanaman yaitu sebagai pembelahan sel menjadi sel-2 yang ukuran dan bentukserta fungsi yg berbeda dengan sel induknya.

 Pertumbuhan tanaman dapat diukur dengan berbagai cara yaitu;  Pertumbuhan panjang ranting atau organ yg lain  Pertambahan luas daun  Pertambahan volume, terutama pada buah  Pertambahan bobot kering  Pertambahan bobot segar

 Sebagian besar hasil fotosintesis digunakan untuk respirasi dan asimilasi  Kelebihannya baru disimpan pada bagian-2 tertentu  Penyimpanan terutama terjadi pada saat pertumbuhan sangat sedikit  Jenis makanan yg ditimbun ini diangkut dalam keadaan larut seperti gula,asam amino, asam lemak  Setelah sampai ditempat penyimpanan berubah menjadi bentuk tidak larut dengan bantuan enzim agar dpt diangkut ketempat yg membutuhkan

 Pertumbuhan generatif adalah pertumbuhan yang berkenaan dengan pembentukan bunga buah dan biji  Proses pembentukan bunga dimulai dengan pembelahan dari sel-sel meristem ranting dan dahan melalui pembelahan meiosis menjadi sel-sel marestem generatif  Perubahan ini terjadi akibat masuknya macam-macam zat hormon dan zat lain ke dalam sel maristem

 Penyerbukan: pemindahan tepungsari dari anther ke stigma atau kepala putik  Pembentukan biji : Proses penyerbukan selain membentuk embrio dan endosperma juga mengakibatkan terbentuknya biji dan buah  Pembentukan buah yaitu sebagai perkembangan dan pembesaran dari pistil. Kegagalan penyerbukan biasanya menyebabkan gugurnya bunga.Bila penyerbukan berhasil makazat tumbuh (Auksin)yg terdpt dlm tepung sari diteruskan ke bakal buah dan menyebabkan perkembangan buah.

 Berperan dalam pertumbuhan dan perkembangan tanaman.  Aktifitasnya dipengarhi oleh faktor lingkungan  Macam Fitohormon  Kelompok Auksin  Kelompok Giberallin  Kelompok Kinin dan Sitokinin  Kelompok Etylen