Fisiologi Stres Tumbuhan

Kekeringan, salinitas, banjir, panas, dan dingin semuanya mengancam kelangsungan hidup tumbuhan, dan fisiologi stres tumbuhan mengkaji bagaimana tumbuhan merasakan tantangan abiotik ini dan membangun respons pelindung untuk menoleransinya.

Definition

Fisiologi stres tumbuhan adalah studi tentang bagaimana tumbuhan merespons dan beradaptasi terhadap kondisi abiotik yang merugikan yang mengganggu fungsi normalnya, serta mekanisme yang memberikan toleransi.

Scope

Topik ini mencakup stres abiotik utama — defisit air, salinitas, suhu ekstrem, banjir, dan stres oksidatif — mekanisme tumbuhan dalam merasakannya, serta respons fisiologis dan molekuler, termasuk penyesuaian osmotik, pensinyalan asam absisat, dan pertahanan antioksidan.

Core questions

• Bagaimana tumbuhan merasakan defisit air, salinitas, dan stres suhu?
• Mekanisme fisiologis dan molekuler apa yang memberikan toleransi terhadap stres ini?
• Bagaimana tumbuhan melindungi diri dari kerusakan oksidatif yang menyertai banyak stres?

Key theories

Respons stres yang dimediasi asam absisat

Stres terkait air meningkatkan asam absisat, yang menutup stomata dan mengaktifkan gen responsif stres, mengoordinasikan pertahanan tumbuhan terhadap dehidrasi.

Penyesuaian dan perlindungan osmotik

Tumbuhan mengakumulasi zat terlarut yang kompatibel dan protein pelindung untuk mempertahankan turgor sel dan menstabilkan makromolekul, sementara sistem antioksidan membatasi spesies oksigen reaktif yang dihasilkan di bawah stres.

Mechanisms

Di bawah defisit air atau salinitas tinggi, tumbuhan mensintesis asam absisat, yang dirasakan oleh reseptor PYR/PYL untuk menghambat protein fosfatase dan memicu penutupan stomata serta ekspresi gen stres. Sel-sel mengakumulasi osmolit yang kompatibel seperti prolin dan glisin betain untuk menurunkan potensi air tanpa mengganggu metabolisme, dan menghasilkan protein pelindung seperti protein LEA dan chaperon. Karena banyak stres meningkatkan spesies oksigen reaktif, sistem antioksidan enzimatik dan non-enzimatik membersihkannya; dingin dan panas juga memicu respons pelindung membran dan protein seperti protein kejut panas.

Clinical relevance

Stres abiotik adalah penyebab utama kehilangan hasil panen di seluruh dunia, sehingga pemahaman fisiologi stres mendorong pemuliaan dan rekayasa tanaman yang toleran kekeringan, garam, dan suhu yang sangat penting untuk ketahanan pangan di bawah perubahan iklim.

History

Dulunya sebagian besar bersifat deskriptif, fisiologi stres tumbuhan menjadi mekanistik melalui identifikasi komponen pensinyalan asam absisat, faktor transkripsi yang responsif terhadap stres, dan transporter ion, sebagian besar melalui genetika molekuler pada tumbuhan model.

Key figures

• Hans Kende
• Jian-Kang Zhu

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

Apa itu stres abiotik?

Stres abiotik adalah kerusakan yang disebabkan pada tumbuhan oleh faktor lingkungan non-hidup seperti kekeringan, salinitas, suhu ekstrem, dan banjir, berbeda dengan stres biotik yang disebabkan oleh patogen dan herbivora.

Bagaimana asam absisat membantu tumbuhan bertahan hidup dari kekeringan?

Ketika air langka, asam absisat terakumulasi dan memberi sinyal pada sel penjaga untuk menutup stomata, mengurangi kehilangan air, sekaligus mengaktifkan gen yang melindungi sel dari dehidrasi.