Mekanisme Tumbuhan Mempertahankan Diri Dari Serangan Patogen
Dalam pertumbuhannya, tumbuhan seringkali mengalami gangguan dari berbagai patogen penyebab penyakit baik dari kelompok jamur, bakteri, virus, nematoda, dan mikoplasma.
Secara umum tumbuhan dapat bertahan dari serangan
patogen tersebut dengan kombinasi sifat pertahanan diri yang dimilikinya, yaitu
(1) sifat-sifat struktural yang berfungsi sebagai penghalang fisik dan
menghambat patogen yang akan masuk dan berkembang di dalam tumbuhan, dan (2)
reaksi-reaksi biokimia yang terjadi di dalam sel dan jaringan tumbuhan yang
menhasilkan zat beracun bagi patogen atau menciptakan kondisi yang menghambat
pertumbuhan patogen pada tumbuhan tersebut. Kombinasi antara sifat struktural
dan reaksi biokimia yang digunakan untuk pertahanan bagi tumbuhan berbeda
antara setiap sistem kombinasi inang – patogen.
PERTAHANAN STRUKTURAL
Struktur Pertahanan sebelum ada Serangan
Patogen
Garis pertama pertahanan
tumbuhan terhadap patogen adalah permukaan tanaman, patogen mempenetrasi
permukaan tanaman supaya dapat menyebabkan infeksi. Pertahanan struktural
terdapat pada tumbuhan bahkan sebelum patogen datang dan berkontak dengan
tumbuhan. Struktur-struktur tersebut meliputi jumlah dan kualitas lilin
dan kutikula yang menutupi sel epidermis, ukuran, letak dan bentuk stomata dan
lentisel, dan jaringan dinding sel yang tebal yang menghambat gerak maju
patogen.
Lilin pada permukaan daun dan
buah membentuk permukaan yang dapat mencegah terbentuknya lapisan air (water-reppelent)
sehingga patogen tidak dapat berkecambah atau memperbanyak diri. Selain itu
terdapatnya bulu-bulu halus dan tebal pada permukaan tumbuhan mungkin juga
mempunyai pengaruh yang sama dengan efek penolak air sehingga dapat menurunkan
tingkat infeksi.
Kutikula yang tebal dapat
meningkatkan ketahanan tumbuhan terhadap infeksi patogen yang masuk ke tumbuhan
inang hanya melalui penetrasi secara langsung. Akan tetapi ketebalan kutikula
tidak selalu behubungan dengan ketahanan tanaman karena ada beberapa varietas
tanaman yang memiliki lapisan kutikula tebal tetapi mudah terserang oleh
patogen.
Ketebalan dan kekuatan dinding
bagian luar sel-sel epidermis nampaknya merupakan faktor penting dalam
ketahanan beberapa jenis tumbuhan terhadap patogen-patogen tertentu. Sel-sel
epidermis yang berdinding kuat dan tebal akan membuat penetrasi secara langsung
mengalami kesulitan atau bahkan tidak mungkin dilakukan sama sekali oleh jamur
patogen.
Struktur
Pertahanan yang dibentuk sebagai Tanggapan terhadap Infeksi Patogen
Meski pada tumbuhan terdapat
pertahanan guna mencegah terjadinya serangan patogen penyebab penyakit akan
tetapi infeksi masih saja bisa terjadi. Maka dari itu setelah patogen dapat
mempenetrasi pertahanan struktural yang ada pada tumbuhan, tumbuhan akan mampu
membentuk struktur yang berfungsi untuk bertahan dari serangan patogen
tersebut.
Beberapa jenis
pertahanan struktural yang terbentuk melibatkan jaringan disekitar jaringan
tanaman yang terserang (bagian dalam tumbuhan) yang biasa disebut struktur
pertahanan jaringan (histologycal defense structure), yang melibatkan
dinding sel yang terserang disebut struktur pertahanan sel (cellular
defense structure), dan yang melibatkan sitoplasma sel yang terserang
prosesnya dinamakan reaksi pertahanan sitoplasma (cytoplasmic defense
reaction). Dengan
demikian adanya kematian sel yang terserang oleh patogen dapat melindungi
tumbuhan dari serangan selanjutnya oleh patogen tersebut. Hal demikian biasa
disebut nekrotik atau reaksi pertahanan hipersensitif (hypersensitive
defense reaction).
Struktur Pertahanan Jaringan
Pembentukan Lapisan Gabus (Cork Layer). Infeksi inang oleh patogen penyebab penyakit sering menyebabkan
tumbuhan membentuk beberapa lapisan yang terdiri dari sel-sel gabus di depan
titik infeksi sebagai akibat rangsangan terhadap sel-sel inang oleh zat yang
disekresikan patogen. Lapisan
gabus menghambat serangan patogen dari awal luka dan juga menghambat penyebaran
zat beracun yang mungkin disekresikan patogen. Lapisan gabus menghentikan hara
dan air dari bagian yang sehat ke bagian terinfeksi dan memisahkan patogen dari
tempat hidupnya. Jaringan yang mati termasuk patogennya selanjutnya dibatasi
oleh lapisan gabus dan patogen tetap berada pada tempat yang membentuk nekrosis
atau ditekan keluar oleh jaringan sehat dibawahnya dan membentuk kudis yang
mungkin mengelupas sehingga memisahkan patogen dari inangnya.
Pembentukan Lapisan Absisi (abscission layers). Lapisan absisi terbentuk pada daun muda yang aktif setelah infeksi
oleh patogen. Lapisan absisi
terdiri dari celah antara dua lapisan sirkuler sel daun yang mengelilingi lokus
infeksi. Pada infeksi lamela tengah antara dua lapisan sel tersebut menjadi
larut dari keseluruhan ketebalan daun sehingga memotong areal pusat infeksi
dari bagian sisa daun. Secara
bertingkat bagian tersebut mengerut/layu, mati dan mengelupas, dan patogen ikut
terbawa pada bagian tersebut.
Pembentukan Tilosa. Tilosa terbentuk di dalam pembuluh kayu pada tumbuhan dalam
keadaan stres dan selama penyerangan oleh jenis patogen vaskular. Tilosa adalah
protoplasma yang tumbuh melebihi normal dari sel-sel parenkim yang menonjol
dari pembuluh kayu melalui lubang-lubang. Bisa saja tilosa terbentuk sangat
banyak dan cepat di depan patogen sehingga mampu menghambat perkembangan
patogen selanjutnya.
Pengendapan getah atau
blendok (gums).
Berbagai jenis getah dapat dihasilkan oleh tumbuhan disekitar luka oleh infeksi
patogen. Dengan adanya getah tersebut terbentuk penghalang yang tidak dapat
dipenetrasi oleh patogen sehingga patogen menjadi terisolasi dan tidak bisa
memperoleh nutrisi dan lama kelamaan akan mati.
Struktur Pertahanan Seluler
Melibatkan perubahan morfologi
di dalam dinding sel atau perubahann yang berasal dari dinding sel yang
diserang oleh patogen. Namun mekanisme pertahanan ini memiliki kemampuan yang
terbatas. Ada tiga jenis utama struktur pertahanan seluler yaitu; (1) terjadi
pembengkakan pada lapisan terluar dinding sel yang disertai dengan zat berserat
(amorphous) yang dapat mencegah bakteri memperbanyak diri. (2) dinding sel yang
menebal sebagai respon terhadap beberapa jenis virus dan jamur patogen. (3)
kalosa palpila yang terdeposit pada sisi bagian dalam dinding sel sebagai
respon terhadap serangan jamur patogen.
Reaksi Pertahanan Sitoplasmik
Pada beberapa jenis sel yang
terserang oleh jamur patogen sitoplasma dan intinya membesar. Sitoplasma
menjadi granular dan keras dan muncul berbagai partikel atau berbagai bentuk
didalamnya akhirnya miselium patogen terurai dan infeksi berhenti.
Reaksi Pertahanan Nekrotik: Pertahanan
melalui Hipersensitivitas
Pada proses infeksi patogen,
patogen mempenetrasi dinding sel, setelah patogen berkontak dengan protoplasma
sel inti bergerak kearah serangan patogen dan segera terdisintegrasi/pecah dan
berbentuk bulat berwarna coklat di dalam sitoplasma. Pertama-tama keadaan
tersebut mengelilingi patogen patogen dan kemudian keseluruhan sitoplasma. Pada
saat sitoplasma berubah warna menjadi coklat dan akhirnya mati hifa yang
menyerang mulai mengalami degenerasi. Hifa tidak dapat tumbuh ke luar sel yang terserang dan serangan selanjutnya
akan terhenti. Jaringan yang mengalami nekrotik akan mengisolasi parasit
obligat dari substasnsi hidup disekitarnya sehingga dapat menyebabkan patogen
mati.
PERTAHANAN METABOLIK (BIOKIMIA)
Ketahanan tumbuhan terhadap serangan patogen tidak hanya
bergantung pada penghalang struktural saja, pada beberapa jenis tumbuhan
terdapat zat yang dihasilkan oleh sel sebelum atau sesudah terjadi infeksi.
Terbukti dengan adanya jenis tumbuhan yang tidak terdapat sistem pertahanan
struktural namun tidak terdapat infeksi dari patogen penyebab penyakit.
Pertahanan Kimia Sebelum ada Serangan
Patogen
Inhibitor yang Dilepaskan oleh Tumbuhan ke
Lingkungannya
Tumbuhan mengeluarkan berbagai zat baik dari
bagian tumbuhan di atas tanah maupun melalui permukaan akarnya. Beberapa zat
yang dikeluarkan oleh tumbuhan memiliki daya hambat terhadap patogen-patogen
tertentu.
Pertahanan dengan Tidak Terdapatnya
Faktor-faktor Esensial
Tidak ada Pengenalan antara Inang
dan Patogen. Spesies atau
varietas tumbuhan tertentu mungkin tidak dapat diinfeksi oleh patogen jika
permukaan selnya tidak mempunyai faktor pengenal-spesifik (specific
recognition factor) yang dapat dikenali oleh patogen. Jika patogen tidak
mengenal tumbuhan sebagai salah satu tumbuhan inangnya, maka patogen mungkin
tidak jadi menyerang tumbuhan tersebut atau mungkin patogen tidak menghasilkan
zat-zat infeksi.
Kekurangan Reseptor dan Bagian yang
Sensitif Inang terhadap Toksin. Pada kombinasi inang – patogen, patogen biasanya menghasilkan toksik
spesifik – inang, toksik tersebut bertanggung jawab terhadap gejala yang akan
dihasilkan dan bereaksi terhadap dengan bagian sensitif atau bagian reseptor
tertentu di dalam sel. Hanya tumbuhan yang mempunyai reseptor atau bagian
sensitif yang menjadi sakit.
Tidak ada Hara-hara Esensial bagi Patogen.
Varietas tumbuhan karena
beberapa sebab manghasilkan suatu zat esensial untuk bertahan hidup bagi
parasit obligat sehingga varietas tersebut tahan terhadap serangan patogen.
Inhibitor yang Terdapat dalam Sel Tumbuhan
Sebelum Infeksi. Beberapa
senyawa fenolik dan tanin terdapat dalam konsentrasi tinggi dalam sel daun atau
buah yang masih mudadan diperkirakan bertanggung jawab dalam ketahanan jaringan
yang masih muda tersebut terhadap mikroorganisme patogenik.
Ketahanan Metabolik yang Disebabkan oleh
Serangan Patogen
Inhibitor Biokimia yang Dihasilkan Tumbuhan Dalam Responnya terhadap
Kerusakan Patogen. Sel dan jaringan tumbuhan
bereaksi terhadap kerusakan, baik yang disebabkan oleh patogen atau agensia
mekanik dan kimia, melalui serangkaian reaksi biokimia yang ditujukan untuk
mengisolasi gangguan dan menyembuhkan luka. Reaksi tersebut sering berhubungan dengan reaksi
fungitoksis di sekeliling tempat pelukaan sepertihalnya pembentukan lapisan
jaringan perlindungan seperti kalus dan gabus.
Pertahanan melalui peningkatan kadar
senyawa fenolik. Senyawa
fenolik terdapat pada tumbuhan sehat maupun sakit. Peningkatan kadar senyawa
fenolik seringkali terjadi lebih cepat setelah terjadi infeksi pada varietas
tahan. Senyawa fenolik yang terdapat pada tumbuhan tidak sehat tetapi
dihasilkan setelah terjadi infeksi ialah fitoaleksin. Fitoaleksin dihasilkan
oleh sel sehat yang berdekatan dengan sel-sel rusak dan nekrotik untuk mencegah
patogen berkembang.
Pertahanan melalui Pembentukan Substrat
yang Menolak Enzim Patogen. Ketahanan tumbuhan terhadap beberapa jenis patogen ialah akibat dari adanya
senyawa-senyawa yang tidak mudah diuraikan oleh enzim-enzim patogen.
Senyawa-senyawa tersebut merupakan bentuk komplek antara pektin, protein dan
kation polivalen seperti kalsium atau magnesium. Senyawa-senyawa tersebut dapat
menghambat pertumbuhan patogen sehingga mengakibatkan luka yang terbatas.
Pertahanan Melalui Inaktivasi Enzim
Patogen. Beberapa jenis
senyawa fenolik dan hasil oksidasinya dapat menghasilkan ketahanan terhadap
penyakit melalui reaksi penghambatan enzim pektolitik dan enzim patogen yang
lain.
Pertahanan melalui Pelepasan Sianida
Fungitoksis dari Kompleks Non-Toksis. Beberapa jenis tumbuhan sianogenik glikosida atau
ester sianogenik yang bersifat tidak beracun di dalam sel selama senyawa
tersebut terpisah dari enzim-enzim hidrolitik tertentu. Akan tetapi apabila sel
tersebut dirusak secara fisik sehingga membrannya terganggu dan kandungan
selnya bercampur, maka enzim hidrolitik bercampur dengan kompleks sianogenik
dan dapat menghasilkan senyawa toksin sianida yang beracun bagi sebagian besar
organisme dan mikroorganisme.
0 komentar:
Posting Komentar