Tag Archives: hormon tanaman

MSG dan Pertumbuhan Tanaman

Perlakuan penambahan AJI-NO-MOTO® pada tanaman telah dilakukan oleh banyak orang. Pada beberapa hari yang lalu saya membaca blog Siti Fatimah Ahmad yang berasal dari Serawak, Malaysia.Blog tersebut mengulas bagaimana AJI-NO-MOTO® diaplikasikan pada tanaman hias. Hasilnya sungguh menggembirakan, terdapat banyak keunggulan tanaman dengan diaplikasikan AJI-NO-MOTO®. Seperti kita ketahui bersama AJI-NO-MOTO® adalah merek dagang untuk produk yang di dalam komposisinya terdapat senyawa monosodium glutamat atau sodium glutamat (MSG). Produsen industri makanan memasarkan dan menggunakan MSG sebagai penguat cita rasa karena zat ini meningkatkan cita rasa makanan. Nama dagang untuk monosodium glutamat selain AJI-NO-MOTO®, adalah Vetsin, dan Ac’cent.

download (1)
Kristal Monosodium Glutamat (sumber : wikipedia)

Kristal MSG

Monosodium glutamat merupakan garam natrium dari asam glutamat yang merupakan salah satuasam amino non-esensial paling berlimpah yang terbentuk secara alami. Bahkan pengawasan obat dan makanan Amerika serikat atau Food and Drug Administration A.S. mengklasifikasikan MSG sebagai Generally Recognized as Safe (GRAS) atau secara umum diakui aman, bahkan Uni Eropa mengklasifikasikannya sebagai zat tambahan makanan yang diberi kode HS 29224220 dan Nomor EC E621. Selain itu Food Standards Australia New Zealand (FSANZ) menyatakan MSG juga aman dengan pemakaian pada dosis tertentu.

 

Bagaimana asal muasal MSG ?

Profesor Kikunae Ikeda (1908) mengisolasi asam glutamat sebagai bahan baku rasa baru dari ganggang laut Laminaria japonica. Untuk memverifikasi bahwa glutamat yang terionisasi merupakan penyebab rasa umami (rasa baru hasil ekstrak ganggang laut), Profesor Ikeda mempelajari kombinasi sifat rasa garam glutamat seperti kalsium, kalium, dan magnesium glutamat. Semua garam menghasilkan rasa umami. Di antara penggunaan garam-garam tersebut, sodium glutamat adalah yang paling mudah larut, sedap, dan mudah dikristalkan. Profesor Ikeda menamai produk ini monosodium glutamat dan mengajukan paten untuk membuat MSG. Suzuki bersaudara memulai produksi MSG komersial pada tahun 1909 sebagai AJI-NO-MOTO® yang artinya intisari rasa.

Sifat Kimia Asam Glutamat

Asam glutamat termasuk asam amino yang bermuatan polar. Ini terlihat dari titik isoelektriknya yang rendah, yang menandakan ia sangat mudah menangkap elektron  atau bersifat asam menurut Lewis. Tentunya masih ingat penggolongan asam basa menurut lewis. Asam adalah spesi yang mampu menerima pasangan elektron.

Asam glutamat dapat diproduksi sendiri oleh tubuh manusia dan bersifat essensial. Asam glutamat adalah salah satu asam amino yang dianggap sebagai neurotoksin, Hal ini karena ketika asam glutamat diberikan sebagai asupan melalui mulut kepada hewan menunjukan pengaruh pada bagian otak hipotalamus. Ion glutamat merangsang beberapa tipe saraf yang ada di lidah manusia. Sifat kimia ini yang dimanfaatkan oleh industri makanan khususnya penyedap. Garam turunan dari asam glutamat, yaitu MSG  sangat dikenal sebagai penyedap makanan baik di Indonesia maupun Asia Timur.

download
Struktur kimia asam glutamat, glutamat, dan monosodium glutamat

Produksi MSG sebagai bahan penguat cita rasa

Dari awal ditemukannya MSG telah diproduksi dengan tiga metode, yaitu :

  1. reaksi hidrolisis protein nabati dengan asam hidroklorida untuk memutuskan ikatan peptida (1909 -1962). Reaksi ini dilakukan pada gluten gandum. Namun karena permintaan akan MSG semakin meningkat maka dikembangkanlah proses lainyya yaitu sintesis kimia dan fermentasi.
  2. sintesis kimia langsung dengan akrilonitril (1962 – 1973) dikenal dengan sintesis pertama MSG yang dilakukan industri makanan.
  3. fermentasi bakteri merupakan metode yang palin banyak digunakan saat ini. Reaksi fermentasi yang dilakukan sebenarnya sama dengan reaksi fermentasi pada anggur, cuka, yoghurt dengan penambahan natrium (Na) pada tahap netralisasi. Bakteri yang digunakan dari jenis coryneform bacteria. Produksi glutamat dilakukan dengan mengkonversi bahan yang mengandung gula seperti gula bit, gula tebu, tapioka atau molase.

Wujudnya akhir dari MSG yang dibuat berupa serbuk kristal berwarna putih dan tidak berbau yang dalam larutan terdisosiasi menjadi glutamat dan natrium. Bahan ini sangat mudah larut dalam air, tetapi tidak bersifat higroskopis dan tidak larut dalam pelarut organik.

Bagaimana MSG berpengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman?

Seperti penjelasan sebelumnya MSG sangat mudah larut dan terdisasosiasi menjadi natrium dan glutamat. Natrium memang bukan merupakan elemen penting bagi tanaman, akan tetapi  dalam jumlah kecil dapat berfungsi sebagai mikronutrien khususnya dalam membantu metabolisme dan sintesis klorofil. Dalam beberapa tanaman, Natrium sebagai unsur alkali dapat digunakan pula sebagai pengganti kalium dan membantu dalam pembukaan dan penutupan stomata, yang membantu mengatur keseimbangan air internal.

Bagaimana jika tanaman kekurangan Natrium? kekurangan natrium tampaknya tidak menunjukkan gejala apapun karena bukan merupakan elemen penting, dan fungsinya bisa digantikan oleh Kalium. Bagaimana jika tanaman mendapatkan natrium yang berlebih? Apabila kita memberikan natrium dalam jumlah yang cukup besar maka akan menjadi lebih toksis bagi tanaman dan berakibat pada timbulnya gejala nekrosis, hampir sama dengan toksisitas yang disebabkan oleh  mikronutrien lainnya.

Asam glutamat merupakan senyawa organik golongan yang mengandung komponen nitrogen, dikenal sebagai salah satu jenis asam amino yang berfungsi sebagai hormon pertumbuhan yang mengontrol keseimbangan nutrisi sehingga terdapat keseimbangan dalam pertumbuhan organ pada tanaman. Asam glutamat dikenal dapat menstimulasi pertumbuhan pada tanaman tingkat tinggi dengan terlibat dalam sintesis klorofil. Sehingga tanaman akan tampak lebih hijau. Klorofil sangat berperan penting dalam reaksi fotosinttesis pada tanaman.

Penelitian yang telah dilakukan oleh Mazher et al. 2011 menunjukan bahwa penambahan asam glutamat hingga 200 ppm pada tanaman Codiaeum variegatum L. dapat meningkatkan bebeapa parameter pertumbuhan seperti tinggi tanaman, jumlah daun, diameter batang, jumlah cabang, dan bobot kering dan basah tanaman yang dapat diamati pada tabel  3 di bawah ini.

Slide1

Hasil tersebut tidak mengherankan karena ternyata penambahan asam glutamat pun dapat meningkatkan penyerapan hara khususnya nitrogen, posfor, dan kalsium baik pada organ daun, batang maupun akar. Unsur unsur tersebut sangat pening dalam pertumbuhan tanaman yang dapat diamati pada tabel 6 di bawah ini.

Slide2

Selain berdampak pada pertumbuhan tanaman, penambahan asam glutamat juga dipercaya mampu menginduksi bunga. Gambar di bawah ini adalah padi yang telah diaplikasikan dengan asam glutamat (kanan) dan tidak (kiri). Asam glutamat dicampurkan ke dalam pupuk organik sehingga lebih mudah dalam pengaplikasiannya. Jelas terdapat perbedaan, pada tanaman dengan penambahan asam glutamat akan merangsang terbentuknya malai padi lebih cepat bila dibandingkan dengan tanaman padi yang tidak diberikan perlakuan. Hal ini sangat bermanfaat untuk mengoptimalkan karakter hasil beberapa tanaman budidaya.

Slide3
Tanaman padi yang telah diaplikasikan dengan asam glutamat (kanan) dan yang tidak (kiri)

Pada tanaman pukul 8 pagi yang diaplikasikan MSG oleh Mba Siti Fatimah Ahmad, kita dapat melihat perbedaannya. Tanaman dengan penambahan MSG menunjukan ukuran dan jumlah daun yang lebih banyak, tinggi tanaman dan lebar daun yang lebih besar serta bunga yang lebih indah. Hasil ini sejalan dengan penelitian-penelitian yang telah dilakukan sebelumnya. Namun penggunaan MSG tidak untuk ditambahkan sebagai pupuk utama, karena sebagai hormon pertumbuhan, asam glutamat bekerja hanya dalam jumlah sedikit. Kebutuhan nutrisi baik makro maupun mikro tetap dibutuhkan layaknya tanaman normal pada umumnya. Sehingga jangan sampai karena ingin memperoleh tanaman yang baik hanya ditambahkan MSG tanpa penggunaan pupuk dasar merupakan hal yang percuma.

msgfatima8kembang8pagi7
Taanaman pukul 8 pagi yang diberikan perlakuan MSG (kiri) dan tidak (kanan) oleh Siti Fatimah Ahmad. Sumber : Siti Fatimah Ahmad

Zat Pengatur Tumbuh Tanaman (Jasmonat)

Jasmonat (Metil jasmonat (MeJA), asam jasmonat (JA) dan turunannya) merupakan regulator seluler yang terlibat pada berbagai macam proses perkembangan tanaman seperti menghambat perkecambahan benih, pertumbuhan kalus, pertumbuhan akar, fotosintesis dan biosintesis ribolosebisphospate carboxilase. Selain itu jasmonat mendorong pembentukan umbi, penggulungan tendril, pembentukan pigmen, fertilitas, pemasakan buah (fruit ripening) dan senesen. Konsentrasi jasmonat pada tanaman berkisar antara 10 ng s.d 3µg per bobot segar jaringan tanaman. Terhambatnya pertumbuhan tanaman diduga terjadi karena konsentrasi jasmonate yang diaplikasikan cukup tinggi sehingga yang muncul adalah respon stress. Selain itu jasmonat berperan dalam pertahanan tanaman terhadap serangga (induksi protease inhibitor), patogen (enzim phenyialaninamonialyase, calcone syntase berkaitan dengan biosintesis fitoaleksin dalam respon terhadap patogen dan elisitor terhadap serangga), stress lingkungan, seperti kekeringan, suhu rendah, dan salinitas.

Biosintesis jasmonat terjadi pada daun dan jalur yang sama ditemukan pada akar. Organel seperti kloroplas dan peroksisom adalah lokasi disintesisnya hormon tersebut. JA lebih banyak ditemukan dalam analisis tanaman namun MeJA biasanya lebih aktif bila dibandingkan dengan JA jika diaplikasikan secara eksogen.MeJA banyak ditemukan pada daerah pembuluh dan pericarp kedelai. MeJA merupakan senyawa ester, volatil, dan mudah larut dalam lemak, minyak, lipid dan pelarut non polar (lipofilik). Oleh karena itu MeJA memiliki aroma yang khas contohnya pada jasmine (melati) dan buah-buahan dan banyak yang sudah dibuat sebagai parfum sintetis.

Jasmonat dapat meningkatkan ekspresi gen yang terlibat dalam ketahanan tanaman. Secara umum jasmonat terdapat pada kurang lebih 160 jenis pada angiospermae dan gymnospermae. Induksi JA melalui pelukaan dan patogen dapat mendorong diproduksinya asam lemak melalui hancurnya membran sel yang mana JA diproduksi melalui aktivitas lipoxigenase (LOX3) yang memediasi oksigenasi dari alfa linolenic acid membentuk cyclopentanone sehingga meningkatkan produksi jasmonat yang menyebabkan terjadinya penguatan signal sehingga merangsang mekanisme ketahanan secara lebih efektif. Enzim ini berhasil diidentifikasi pada kloroplas.

Allene Oxide Syntase (AOS) adalah enzim yang terlibat dalam biosintesis JA, dibuktikan dengan adanya hubungan yang erat antara AOS dengan kandungan JA selama proses pelukaan pada tanaman arabidopsis. Ekspresi gen AOS pada tomat diaktivasi melalui pelukaan, penambahan 12-oxophytodienoic acid dan MeJA. Phospolinase D (PLD) menunjukan aktivitasnya yang turut mendorong terbentuknya asam linoleat dan menstimulasi biosintesis JA.

Studi jasmonat dalam respon terhadap ketahanan telah dilakukan pada tanaman mutan coil1 pada arabidopsis yang lebih rentan terhadap patogen cendawan dan bakteri penyebab busuk lunak. Bahkan mutan jar1 (insensitif terhadap asam jasmonat) dan fad13, fad7, fad 8 defisien linolenic aci yang diperlukan dalam biosintesis JA) rentan terhadap bakteri non patogen dan hama serangga.

Aktivitas PLD berhubungan dengan terjadinya stress yang mana berperan dalam penghancuran membran sinyal transduksi. Perlakuan jasmonat secara eksogen telah banyak dilakukan untuk mengurangi efek antioksidan, dan fotosintesis. Selain itu penambahan jasmonat pada tanaman yang diberikan perlakuan salinitas yang cukup tinggi menyebabkan keseimbangan hormon endogen seperti ABA.

Beberapa gen yang terinduksi karena keberadaan jasmonat seperti gen protein seed storage tidak berperan dalam ketahanan tanaman, melainkan signal penting dalam mengontrol ekspresi gen selama pertumbuhan. Bahkan gen yang terinduksi karena pelukaan bisa saja tidak teribat dalam ketahanan tanaman namun hanya membantu perubahan metabolisme tanaman dalam kondisi stress. Umumnya konsentrasi jasmonat pada tanaman berkisar antara 10-50 ng/g bobot basah jaringan tanaman, konsentrasi yang cukup untuk mempengaruhi fisiologi tanaman.

Peningkatan JA endogen karena proses elisitasi meningkatkan sintesis metabolit sekunder tertentu. Alkaloid dalam kultur sel dapat meningkat setelah terjadi elisitasi oleh ragi (yeast). Sebagian besar gen pengkode enzim untuk biosintesis nikotin faktor transkripsinya diregulasi oleh JA. Selain itu antosianin, glukosinolat dan morfin mampu terakumulasi karena adanya pengaruh dari JA.