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 pat
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 ketahahnan 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.
Sumber: George N Agrios. Department of Plant
Pathology, University of Florida.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar