Dokumen ini membahas respons fisiologis tanaman terhadap stres garam, yang mencakup efek stres osmotik dan toksisitas akibat akumulasi ion natrium (Na) dan klorida (Cl). Tanaman mengatasi salinitas melalui berbagai mekanisme seperti penyesuaian osmotik, eksklusi dan kompartementasi ion, serta sintesis osmolit organik untuk mempertahankan turgor. Stres salinitas juga menyebabkan peningkatan spesies oksigen reaktif, yang berkontribusi pada kerusakan sel tanaman.

1. PLANT RESPONSES TO
SALINITY
Fevi Mawadhah Putri, M.Si

2. Respon Fisiologis terhadap Stres Garam
• Efek stres garam pada tanaman dapat dibagi menjadi stres osmotik
yang terjadi pertama kali dan toksisitas yang terjadi kemudian/stres
ion spesifik akibat akumulasi ion Na dan Cl.
• Akumulasi garam di dalam tanah dan irigasi dengan air asin
menurunkan potensi air larutan tanah dan membatasi penyerapan air
oleh tanaman.
• Konsentrasi Na yang tinggi dalam larutan tanah mempengaruhi
penyerapan hara mineral esensial seperti K dan Ca oleh akar dan
ketersediaannya bagi sel tanaman.

3. • Setelah konsentrasi Na dan Cl di dalam tanaman mencapai tingkat
ambang batas yang merusak, toksisitas spesifik serta perubahan
dalam hubungan air akan semakin meningkat
• Efek lain dari salinitas termasuk gangguan metabolisme dan
kerusakan oksidatif.
• Respons gabungannya adalah pembatasan pertumbuhan dan
perkembangan tanaman serta penurunan produktivitas.
• Mekanisme utama melibatkan penyesuaian osmotik untuk
mengurangi stres osmotik; eksklusi, inklusi, dan kompartementasi ion
untuk meminimalkan efek spesifik ion yang merusak dari defisiensi Na
dan nutrisi; respons antioksidan; regulasi hormonal.

4. Hubungan air dan penyesuaian osmotik:
Peran dari osmolit
• Di bawah paparan salinitas, tanaman menyesuaikan potensi airnya
dengan kehilangan air, yang menyebabkan penurunan potensial
osmotik dan turgor.
• Hal ini menginduksi sinyal yang memicu respons adaptif.
• Selama periode penyesuaian, sel mengakumulasi zat terlarut organik
dan anorganik yang mengurangi potensial osmotik dan konduktivitas
hidrolik membran berkurang.
• Pertumbuhan jaringan berlanjut setelah turgor pulih.

5. • Respons umum tanaman terhadap paparan salinitas adalah
peningkatan konsentrasi zat terlarut,
• misalnya, penyesuaian osmotik, perubahan elastisitas dinding sel,
penurunan kadar air relatif dalam jaringan, dan peningkatan
persentase air dalam apoplas, yang mengurangi kerusakan akibat
salinitas dengan mempertahankan turgiditas jaringan.
• Akumulasi osmolit organik dalam sel tanaman adalah kunci untuk
mempertahankan potensi osmotik intraseluler yang rendah pada
tanaman dan dengan demikian mencegah efek merusak dari salinitas

6. • Osmolit yang umum pada tanaman vaskular termasuk prolin, glisin-
betain, poliamin, gula alkohol, dan protein
• Cekaman salinitas merangsang sintesis osmolit. Sejauh mana Tingkat
penyesuaian osmotik berbeda antara spesies tanaman dan dapat
dipengaruhi oleh berbagai faktor termasuk usia tanaman dan tingkat
aplikasi stres
• Di antara osmolit organik, prolin dan glisin-betain adalah zat terlarut
yang paling melimpah dan efisien

7. • Sintesis prolin ditingkatkan di bawah salinitas dan katabolisme ditingkatkan
selama pemulihan dari stres (Sharma dan Verslues, 2010), dan pencegahan
sintesis prolin meningkatkan kepekaan terhadap salinitas
• Selain perannya yang diasumsikan secara konvensional dalam penyesuaian
osmotik, prolin sekarang dianggap bertindak sebagai pemulung oksigen
reaktif, penyangga redoks, dan pendamping molekuler serta menstabilkan
membran dan protein dalam kondisi stress
• Glisin-betaine juga selain fungsinya sebagai zat terlarut yang kompatibel
juga dianggap terlibat dalam perlindungan enzim dan struktur membran

8. Eksklusi, inklusi, dan kompartementasi ion
• Kerusakan akibat cekaman garam sering dikaitkan dengan efek toksik yang
disebabkan oleh penyerapan ion garam terutama Na dan Cl oleh akar dan
akumulasinya di dalam tanaman.
• Beberapa mekanisme toleransi garam terhadap salinitas termasuk strategi
untuk mengeluarkan ion dari organ yang peka terhadap garam atau
kompartemen / jaringan subseluler dengan memasukkannya ke dalam
lebih sedikit lokal yang kurang sensitif seperti akar, daun tua, atau vakuola.
• Konsentrasi ion yang tinggi di dalam sitoplasma dapat merusak tanaman.
Mineral ionik berlebih diangkut melintasi tonoplas (membran yang
mengelilingi vakuola) dan terkotak-kotak di dalam vakuola, sehingga
melindungi tanaman dari tekanan salinitas

9. • Strategi eksklusi lainnya melibatkan akumulasi garam di akar dan
karenanya dikeluarkan dari bagian udara tanaman.
• Mekanisme ini terjadi pada sebagian besar halofit dan beberapa
glikofit. Kelenjar vesikula garam di epidermis beberapa organ,
biasanya daun atau batang, memfasilitasi ekskresi garam dari sel,
mencegah akumulasi garam. Mekanisme ekskresi lainnya melibatkan
penyerapan garam di jaringan yang lebih tua seperti daun tua, yang
menyebabkan penuaan yang disebabkan oleh garam

10. • Pada beberapa tanaman, terutama halofit, kompartementasi Na
merupakan bagian dari strategi inklusi.
• Inklusi Na dapat mengakumulasi garam untuk digunakan sebagai
osmotikum untuk menurunkan potensial osmotik sehingga dapat
meningkatkan serapan air untuk pemeliharaan turgor daun (Koyro,
2006).
• Penggunaan energi untuk kompartementasi ion intraseluler dianggap
rendah dibandingkan dengan sintesis osmolit organik

11. • Konsentrasi K dan Ca dalam tanaman sering kali berkurang di bawah
salinitas karenapersaingan untuk penyerapan dengan Na (Lazof dan
Bernstein, 1998, 1999) dan akibatnya,tanaman yang mengalami
cekaman garam sering mengalami defisiensi Ca
• Fungsi optimal dalam kondisi salinitas membutuhkan pasokan K yang
memadai ke dalam sel : mekanisme pemasukan dan pengeluaran
selektif K dalam sel tanaman, juga dapat mengurangi toksisitas Na
• Mempertahankan serapan K dengan menghilangkan Na dari daun
berkorelasi dengan toleransi garam tanaman

12. Respons pertahanan antioksidan
• Salinitas menginduksi stres oksidatif pada tanaman.
• Peningkatan akumulasi spesies oksigen reaktif (ROS) seperti radikal
superoksida dan hidrogen peroksida terjadi pada kompartemen sel
yang berbeda di bawah salinitas yang berkaitan dengan peningkatan
faktor stres oksidatif, seperti peroksidasi lipid dan oksidasi protein.