Misteri 5 Dekade Terbongkar: Proses Rumit Pertumbuhan Tanaman

Nationalgeographic.co.id—Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh para ilmuwan UC Riverside telah menunjukkan untuk pertama kalinya satu cara bahwa molekul kecil mengubah sel tunggal menjadi sesuatu yang besar seperti pohon. Selama setengah abad, para ilmuwan telah mengetahui bahwa semua tanaman bergantung pada molekul ini, auksin, untuk tumbuh. Sampai sekarang, mereka tidak mengerti persis bagaimana auksin menggerakkan pertumbuhan tersebut.

Kata auksin sendiri berasal dari kata Yunani "auxein," yang berarti "tumbuh." Ada dua jalur utama yang digunakan auksin untuk mengatur pertumbuhan tanaman, dan salah satunya sekarang dijelaskan dalam hasil penelitian yang diterbitkan di jurnal Nature pada 27 Oktober 2021 berjudul TMK-based cell-surface auxin signalling activates cell-wall acidification.

Sel tumbuhan terbungkus dalam dinding sel seperti cangkang, yang lapisan utamanya memiliki tiga komponen utama yaitu selulosa, hemiselulosa, dan pektin.

"Selulosa bekerja seperti rebar di tingkat tinggi, memberikan dasar kekuatan yang luas. Ini diperkuat oleh rantai hemiselulosa dan disegel oleh pektin," kata Zhenbiao Yang, profesor botani UCR dan pemimpin tim peneliti.

Baca Juga: Mencari Miliaran Benih Jadi Tantangan Restorasi Hutan di Indonesia

Komponen-komponen ini menentukan bentuk sel tumbuhan, menghasilkan formasi yang terkadang mengejutkan seperti sel epidermis daun berbentuk potongan puzzle yang telah dipelajari oleh Prof. Yang selama dua dekade terakhir. Bentuk-bentuk ini membantu merekatkan sel-sel dengan erat dan memberikan kekuatan fisik bagi tanaman terhadap unsur-unsur seperti angin. Namun, ada sebuah pertanyaan, dengan segala sesuatu yang terkunci rapat oleh dinding sel, bagaimana mungkin pergerakan dan pertumbuhan terjadi?

Satu teori menyatakan bahwa ketika tanaman siap untuk tumbuh, auksin menyebabkan sel-sel mereka menjadi asam, melonggarkan ikatan antar komponen dan memungkinkan dinding melunak dan mengembang. Teori ini diajukan setengah abad yang lalu, tetapi bagaimana auksin mengaktifkan pengasaman tetap menjadi misteri sampai sekarang.

Tim Yang menemukan auksin menciptakan keasaman itu dengan memicu pemompaan proton ke dinding sel, sehingga menurunkan tingkat pH mereka. PH yang lebih rendah mengaktifkan protein, yaitu expansin. Protein ini akan memecah hubungan antara selulosa dan hemiselulosa, sehingga memungkinkan sel untuk berkembang.

Halaman berikutnya...

Pemompaan proton ke dalam dinding sel juga mendorong pengambilan air ke dalam sel, membangun tekanan dalam. Jika dinding sel cukup longgar dan ada cukup tekanan di dalam sel, maka itu akan mengembang.

"Seperti balon, ekspansi tergantung pada seberapa tebal bagian luarnya, versus seberapa banyak udara yang Anda tiup," jelas Yang. "Menurunkan pH di dinding sel dapat memungkinkan air di luar sel untuk masuk, memicu tekanan turgor dan ekspansi." imbuhnya.

Ada dua mekanisme yang diketahui dimana auksin mengatur pertumbuhan. Salah satunya adalah penurunan pH yang dijelaskan oleh tim Yang tadi. Sedangkan yang lainnya adalah kemampuan auksin untuk mengaktifkan ekspresi gen dalam inti sel tanaman, yang pada gilirannya meningkatkan jumlah ekspansi dan faktor pengatur pertumbuhan lainnya di dalam sel.

Mekanisme terakhir juga menurunkan pH sel dan memfasilitasi pertumbuhan. Profesor biologi sel UC San Diego Mark Estelle adalah otoritas terkemuka di bidang ini. Dia menemukan dan meneliti mekanisme lain ini.

Baca Juga: Seperti Apa Hutan di Benua Pangaea? Fosil Tanaman Jadi Saksinya

Melansir Tech Explorist, Mark Estelle, profesor biologi sel UC San Diego berkata, “Pekerjaan ini merupakan kemajuan signifikan dalam pemahaman kita tentang bagaimana auksin mengatur ekspansi sel. Telah diketahui bahwa pengasaman ruang ekstraseluler mendorong ekspansi sel, tetapi tidak diketahui bagaimana hal ini terjadi. Sangat menyenangkan melihat masalah lama terpecahkan.”

Dengan kata sederhana, auksin memiliki peran penting untuk pertumbuhan tanaman. Hal ini sangat berguna untuk hampir setiap aspek pertumbuhan dan perkembangan tanaman, termasuk faktor penting dalam pertanian, seperti buah, biji, dan perkembangan akar, percabangan pucuk, juga pembentukan daun. Auksin juga memantau respons tanaman terhadap gravitasi dan cahaya. Ia memastikan akar mengarah ke bawah sementara tunas tumbuh ke arah cahaya.

“Memahami cara kerja biologi dasar pada akhirnya dapat berdampak pada kesehatan manusia. Saat pengetahuan kita berkembang, kita dapat belajar bahwa proses pada manusia adalah analog.” ujar Yang.

Baca Juga: Kenapa Makam Memiliki Tumbuhan Unik dari Bunga hingga Pohonnya?