Plastida
Tumbuhan memiliki beragam warna yang memukau, mulai dari daun hijau yang cerah, wortel berwarna oranye, dan terong berwarna ungu tua. Pernahkah Anda bertanya-tanya apa yang membuat tanaman memiliki warna yang unik?
Mengapa bisa memiliki warna yang berbeda?
Pak Tata adalah seorang petani paprika. Pak Tata biasanya memanen paprika yang memiliki warna merah yang cerah tiap tahunnya. Akan tetapi, tahun ini, paprika tumbuh menjadi warna yang lebih pucat dari biasanya yaitu warna oranye kekuningan. Pak Tata khawatir paprika miliknya tidak sehat.
Pertanyaan dan Merencanakan Penyelidikan
Berdasarkan masalah di atas, fokuskan pertanyaan dengan membuat daftar pertanyaan yang ingin Anda selidiki!
Buatlah daftar informasi yang harus Anda ketahui untuk dapat menambah wawasan Anda mengenai pertanyaan yang telah diajukan
Plastida
Plastida dikelilingi oleh selubung yang terdiri dari dua membran. Plastida dibedakan menjadi matriks yang kurang lebih homogen, stroma, dan sistem membran yang disebut tilakoid. Plastida adalah organel semiotonom yang diterima secara luas telah berevolusi dari cyanobacteria yang hidup bebas melalui proses endosimbiosis. Plastida mengandung nukleoid (daerah yang mengandung DNA). DNA pada plastida berbentuk sirkular.
Plastida dapat dikelompokkan berdasarkan ada tidaknya pigmen. Plastida tidak berpigmen seperti proplastida, etioplas, amiloplas, elaioplas, dan aleuroplas disebut leukoplas. Plastida dengan pigmen berwarna merah dan oranye dikelompokkan bersama sebagai kromoplas sedangkan plastida dengan pigmen berwarna hijau disebut kloroplas. Tipe plastida dan fungsinya dapat dilihat pada Tabel 1.1.
Proplastid
Proplastid ditemukan pada sel telur tumbuhan. Proplastid merupakan sumber dari plastida lain yang ditemukan pada tumbuhan dewasa. Pembelahan sel dan pembentukan jaringan baru pada tumbuhan terjadi di meristem dan sel tumbuhan meristem juga mengandung proplastid. Sebagian besar tanaman terus tumbuh sepanjang hidup sehingga tumbuhan memiliki ratusan hingga ribuan meristem pada waktu tertentu dan dengan demikian jumlah proplastid juga besar. Secara karakteristik, proplastid memiliki ukuran kecil, relatif tidak berdiferensiasi dengan sedikit membran internal dan hanya ditemukan pada sel muda yang tidak berdiferensiasi. Proplastid dapat ditemukan pada sel embrio mangrove (Rhizophora mangle L.) (Gambar 4.1 A) dan pada ujung akar Ipomea batatas (L) Lam. (Gambar 4.1 B)
Etioplas
Etioplas berkembang dalam keadaan gelap seperti dalam jaringan meristem pucuk dan daerah tahap transisi antara proplastid dan kloroplas selama proses penghijauan (greening). Proses sebaliknya yaitu penguningan (degreening) (kloroplas ke etioplas) juga memungkinkan terjadi. Penguningan dibuktikan dengan adanya perubahan warna menjadi pucat, ketika tumbuhan berada di bawah penghalang cahaya misalnya papan, terpal, dll. Dalam proses ini, tumbuhan hijau mengalami klorosis (kehilangan klorofil secara enzimatis yang terkontrol) dan menjadi hijau pucat saat terjadi kegelapan. Proses penghijauan (greening) dapat dilanjutkan kembali jika penghalang disingkirkan. Transisi etioplas ke kloroplas dan kloroplas ke etioplas cukup dinamis dan di bawah kendali genetik yang ketat dalam menanggapi kondisi lingkungan. Etioplas berfungsi untuk menyintesis asam giberelin (GA) yang berfungsi untuk pengatur tumbuh tanaman. GA membantu mengarahkan banyak proses perkembangan awal, seperti pada daun yang mengembang dan menghijau, etioplas berkontribusi langsung pada transisi antara terang ke gelap.
Elaioplas
Elaioplas merupakan plastida yang berfungsi untuk menyintesis dan menyimpan lipid. Elaioplas khusus untuk biosintesis dan penyimpanan lipid. Elaioplas juga memiliki beragam fungsi dalam jaringan tertentu. Pada buah jeruk, elaioplas diekspor ke kantong sekretori dan dapat berpengaruh besar pada aroma dan rasa. Serbuk sari (pollen), setelah mengalami meiosis, sesaat sebelum serbuk sari dilepaskan, lapisan tapetal mengalami degenerasi dan melepaskan elaioplas sehingga minyak melapisi eksin (lapisan paling luar serbuk sari) menjadi dinding yang tahan air (waterproof).
Amiloplas
Amiloplas merupakan plastida yang berfungsi untuk menyintesis dan menyimpan pati. Karakteristik dari amiloplas adalah adanya butir pati dengan kepadatan yang tinggi. Amiloplas umumnya ditemukan pada jaringan penyimpan seperti biji, buah, umbi, dan akar untuk penyimpanan karbon. Contoh tumbuhan yang mengandung amiloplas pada umbi dan stolon adalah kentang. Pada buah, pati diakumulasi pada saat periode maturasi misalnya pada pisang. Pada beras dan gandum, akumulasi amiloplas ditemukan dalam endosperma. Pada amiloplas, pati diproduksi di stroma dan membentuk butiran pati, yang menunjukkan morfologi berbeda tergantung pada spesies tumbuhan.
Aleuroplas
Protein dapat ditemukan pada plastida yang disebut dengan aleuroplas (atau proteinoplas, proteoplas, aleuronplas). Karena lokasi dan kandungan aleuroplas, dianggap memiliki peran dalam penyimpanan protein dan sumber protein untuk pembentukan membran. Aleuroplas mengandung protein dalam bentuk kristal. Aleruroplas dapat ditemukan pada akar dan daun. Contoh proteinoplas dapat ditemukan pada sel akar tembakau (Nicotiana tabacum L.) (Gambar 4. 2).
Kromoplas
Kromoplas memiliki karakteristik warna-warni seperti merah, jingga, dan kuning karena mengakumulasi sejumlah besar karotenoid dan warna spesifiknya ditentukan oleh jenis karotenoid tertentu. Terdapat dua macam pigmen karotenoid yaitu β-karoten (karbon dan hidrogen) and xantofil (C, H dan oksigen). Kromoplas dapat ditemukan paling banyak pada bunga dan buah. Pada bunga, pigmen karotenoid digunakan untuk menarik pollinator sedangkan pada buah berfungsi untuk menarik hewan sebagai penyebar benih. Selain itu, karoteinoid merupakan prekursor vitamin A pada biosintesis hewan. Contoh sel yang mengandung kromoplas yaitu sel buah paprika merah (Capsicum annuum L.) (Gambar 4.3 A) dan sel buah lombok merah (Gambar 4.3 B).
Kromoplas dapat berasal dari kloroplas. Selama transisi kloroplas ke kromoplas, membran tilakoid yang mengandung klorofil dari kloroplas terdegradasi dan diganti dengan tetesan protein-pigmen berukuran besar yang disebut plastoglobuli. Plastoglobuli adalah partikel lipoprotein yang melekat pada tilakoid melalui setengah lapisan ganda lipid.
Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi diferensiasi kromoplas pada buah yaitu sebagai berikut.
- Cahaya. Cahaya merupakan sinyal penting untuk biogenesis kromoplas. Cahaya penting untuk diferensiasi kromoplas, warna buah, dan kandungan karotenoid. Pada buah jeruk, ketika terekspos cahaya yang rendah akan menghasilkan kandungan karotenoid yang rendah pula.
- Suhu. Suhu yang optimal untuk biosintesis karotenoid pada tumbuhan relatif rendah dan suhu yang lebih tinggi dapat menghasilkan buah dengan kandungan karotenoid yang lebih rendah. Kondisi suhu yang optimal penting untuk terjadinya diferensiasi kromoplas, terutama pada buah yang sensitif terhadap suhu seperti tomat dan pepaya, untuk memastikan konsistensi dalam karakteristik warna dan kualitas lainnya.
- Nutrisi. Karbon (gula) dan nitrogen keduanya merupakan faktor nutrisi penting yang mengendalikan perkembangan kromoplas. Secara umum, rasio karbon dan nitrogen yang tinggi mendukung diferensiasi kromoplas, dengan memecah struktur kloroplas, sedangkan rasio rendah memicu proses sebaliknya.
- Hormonal. Hormon yang paling memengaruhi pematangan buah yaitu gas etilen. Gas etilen dapat menginiasi diferensiasi dari kromoplas. Berdasarkan regulasi pematangannya, buah dibedakan menjadi buah klimaterik dan buah non-klimaterik. Pada buah klimaterik, etilen akan menginduksi diferensiasi kromoplas setelah buah dipotong dari tumbuhan sehingga akumulasi warna, aroma, dan vitamin meningkatkan, sedangkan buah non-klimaterik gas etilen tidak terlalu berpengaruh terhadap proses perubahan kromoplas.
Kloroplas
Kloroplas merupakan plastida yang mengandung klorofil, umumnya ditemukan pada daun dan batang tanaman eukariotik dan alga. Kloroplas memanfaatkan karbon dioksida dan air dengan adanya sinar matahari untuk menghasilkan gula sederhana yang membangun makanan untuk tanaman. Pada tumbuhan berbiji, kloroplas biasanya berbentuk cakram dan berdiameter antara 4 hingga 6 mikrometer. Jumlah kloroplas yang ditemukan dalam satu sel mesofil (tengah daun) sangat bervariasi, tergantung pada spesies dan ukuran sel.
Kloroplas memiliki selubung membran ganda, sistem membran internal disebut tilakoid, yang tersuspensi dalam cairan kaya protein disebut stroma. Stroma dilalui oleh sistem mebran internal tilakoid terdiri dari grana (tunggal: granum) yaitu tumpukan tilakoid seperti cakram yang menyerupai tumpukan koin, dan stroma tilakoid (atau tilakoid intergrana) yang menghubungkan antar grana. Tilakoid grana dan stroma dan kompartemen internalnya diyakini membentuk satu sistem yang saling berhubungan. Struktur kloroplas menggunakan mikroskop dapat dilihat pada Gambar 4.4 dan 4.5 sedangkan bagian kloroplas dapat dilihat pada Gambar 4.6.
Perubahan dari kromoplas ke kloroplas disebut penghijauan (greening). Penghijauan dapat ditemukan misalnya pada buah jeruk, labu, dan buah timun. Tilakoid mentimun terurai saat buah matang, dan kemudian tilakoid dibentuk kembali. Plastida buah yang matang dan kloroplas yang mengalami penghijauan menunjukkan kesamaan morfologi, yang berarti adanya diferensiasi ulang plastida. Rekonstitusi tilakoid dimulai terjadi ekspansi dan fragmentasi permukaan. Setelah itu, tubulus dan lembaran membran ganda terbentuk. Plastoglobuli tetap berada di plastid bahkan selama rekonstruksi.
Solusi
Buatlah minimal empat solusi yang mungkin untuk menyelesaikan masalah berdasarkan hasil informasi yang Anda dapat!
Pilihlah salah satu solusi yang paling efektif untuk menyelesaikan masalah dengan cara mengevaluasi kelebihan dan kekurangan masing-masing solusi!
Klik tautan berikut untuk mengetahui lebih lanjut mengenai plastida. Anda juga dapat mencari dan membaca informasi lain di internet.
Daftar Rujukan
Choi, H., Yi, T. & Ha, S. 2021. Diversity of Plastid Types and Their Interconversions. Front Plant Sci. DOI: 10.3389/fpls.2021.692024
Crang, R., Lyons-Sobaski, S., dan Wise, R. 2018. Plant Anatomy: A Concept-Based Approach to The Structure of Seed Plants. Gewerbestrasse: Springer.
Jarvis, P., & López-Juez, E. 2013. Biogenesis and Homeostasis of Chloroplasts and Other Plastids. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 14: 787–802. DOI:10.1038/nrm3702.
Evert, R. 2006. Esau’s Plant Anatomy Third Edition. New Jersey: John Wiley & Sons.
Sadali, N. M., Sowden, R., Ling, Q., & Jarvis, R. J. 2019. Differentiation of Chromoplasts and Other Plastids in Plants. Plant Cell Rep. 38(7): 803-818.
Sulisetijono & Saptasari, M. 2019. Bahan Ajar Struktur & Perkembangan Tumbuhan 1 (Anatomi Tumbuhan). Malang: UM.
Vigil, E., & Ruddat, M. 1985. Development and Enzyme Activity of Protein Bodies in Proteinoplasts of Tobacco Root Cells. Histochemistry, 83,17–27. DOI: 10.1007/BF00495295.
Wise, R. 2006. The Diversity of Plastid Form and Function Chapter 1. Netherlands: Springer.
Wrischer M., Devide Z. 2002. Chromoplasts-The Last Stages in Plastid Development. International Journal Dev. Biol. 35,251–258.
Credit
Icon made by Freepik from storyset.com