PROGRAM CELL DEATH (KEMATIAN SEL) SEBAGAI MEKANISME PERTAHANAN TANAMAN TERHADAP PATOGEN


Tahukah anda bahwa untuk mempertahankan diri, tanaman rela untuk mematikan sebagian selnya ?? Ya, Benar. Ini terjadi saat patogen menyerang, untuk mencegah perkembangan patogen maka ia merelakan bagian tubuhnya yang diserang untuk dimatikan supaya patogen ikut mati juga.

Hmm.. mari saya uraikan lebih lanjut.

Mekanisme pertahanan tanaman terhadap patogen dibagi kedalam dua kelas yaitu yang keberdaannya sudah ada dalam tanaman dan ketahanan yang diinduksi oleh adanya infeksi patogen. Salah satu bentuk pertahanan tanaman adalah program kematian sel (programme cell death / PCD) yang dapat terjadi ketika patogen tidak berhasil memarasit tanaman maupun ketika patogen berhasil menyebabkan penyakit (Greenberg 1997). Program kematian cell merupakan aktivitas pengontrolan proses yang mengatur eliminasi selektif pada sesuatu yang bukan diinginkan atau kerusakan sel pada eukariot. PCD penting untuk pertumbuhan dan perkembangan muliselular organisme untuk respon baik terhadap lingkungan. PCD tanaman berasosiasi dengen sejumlah proses perkembangan termasuk pembentukan embrio, degenerasi lapisan aleuron selama perkecambahan benih monokotil, diferensiasi elemen tracheary pada jaringan xilem, pembentukan akar dan trikoma, degenerasi tapetum, abisi organ bunga, inkompabiliti pollen, dan penuaan daun (Gadjev 2008). PCD dapat berhubungan degnan ketahanan tanaman terhadap patogen biotrifik. Patogen nekrotop dapat menyebabkan penyakit dengan memicu PCD pada jaringan sehat. PCD juga dapat dipicu oleh faktor abiotik sepertu suhu ekstrim., salinitas dan polutan.

Kematian sel secara cepat adalah bagian dari reaksi hipersensitif, yang merupakan mekanisme yang beraneka ragam dan dikarakterisasi dengan cepat dan kematian sel tanaman pada tempat patogen menginvasi bersamaan dengan sejumlah pertahanan metabolit sel, seperti ledakan oksidatif, perubahan ion fluks, produksi senyawa antimikroba (fitoaleksin), dan aktivasi transkipsi gen tahan (Yano et al. 1998).

Ketika tanaman diinfeksi oleh patogen dan dapat tumbuh ekstensif maka interaksinya disebut interaksi rentan. Kematian selama interaksi rentan dapat menguntungkan patogen yang tidak bergantung pada jaringan hidup untuk tumbuh dan berkembang. Kematian sel dapat berguna untuk memperoleh nutrisi dan menyediakan reservoir untuk penyebaran patogen jika patogen dilepas ke permukaan tanaman. Terjadinya kematian sel selama interaksi rentan belum dimengerti untuk sebagian besar kombinasi tanaman-inang. Cara yang menjelaskan dasar patogen menginduksi kematian sel tanaman ada tiga yaitu      1) toksin dari mikroba yang dapat membunuh langsung sel tanaman, 2) seksresi faktor virulen yang menyebabkan tanaman terbunuh secara sendiri oleh semacam kerusakan integritas membran atau 3) karena dipacunya program kematian sel. Kerentanan terhadap patogen sering dipengaruhi oleh secara genetik. Pada kasus cendawan patogen Alternaria alternata, kerentanan tomat terhadap kanker batang dipengaruhi oleh gen Asc. Gen yang sama dibutuhkan untuk kerentanan terhadap toksin AAL yang menyebabkan kematian sel (Greenberg 1997).

MEKANISME TERBENTUKNYA PROGRAM KEMATIAN SEL

Respon hipersensitif melibatkan ROIs, seperti superoksida (O2) dan hidrogen peroksida (H2O2), sebagai sinyal penting dan yang mempengaruhi program kematian sel (PCD). Model pembentukan respon hipersensitif dapat dijelaskan pada Gambar 1.  SinyaL respon hipersensitif diinduksi kuat dalam sel secara langsung bersamaan dengan invasi patogen. Reseptor yang menyadari aktivitas patogen kemudian mengeluarkan tiga respon penting : 1) memproduksi nitrat oksida yang diinduksi dari nitric oxide syntase (NOS), 2) induksi superokside dismutase (SOD) oleh mekanisme asam salisilat 3) produksi superoksida oleh oksidase NADPH. SOD akan berperan dalam merubah superoksida menjadi H2O2 yang akan bersinergi dengan NO untuk memacu kematian sel cepat dan respon pertahanan lainnya, sehingga respon hipersensitif bernilah positif.

Aktivitas modulasi sinyal respon hipersensitif juga terjadi pada sel yang berdekatan dengan situs infeksi. Pergerakan sinyal dapat berasal dari situs infeksi dan menginduksi ROIs dan NO dalam sel yang tidak terinfeksi. Namun, pada sel yang tidak terinfeksi SOD tidak terinduksi kuat. karena tidak adanya kontak patogen secara langsung. Jadi O2 akan terakumulasi dan menghambat induksi respon hipersensitif karena adanya pembilasan NO menjadi peroksinitrit (ONOO) dan adanya induksi enzim antioksidan seperti glutathione S-transferase (GTS), sehingga respon hipersensitif bernilai negatif. Akan tetapi meskipun demikian, hal tersebut dapat berubah menjadi respon positif jika SOD dapat diaktivasi (Beers dan McDowell 2001).

PCD

Gambar 1. Mekanisme pembentukan respon hipersensitif pada tanaman

KESIMPULAN

  1. Program kematian sel adalah bagian dari respon hipersensitif yang  menggambarkan kematian sel dengan cepat.
  2. Respon hipersensitif pada tanaman dapat diinduksi oleh adanya reactive oxygen intermediates yang merupakan respon dari adanya aktivitas patogen

REFERENSI

Beers E P, McDowell J M. 2001. Regulation and execution of programmed cell death in response to pathogens, stress adn developmental cues. Current Opinion in Plant Biology. 4 : 561-567.

Gadjev I, Stone J M, Gechev T S. 2008. Programmed cell death in plants: new insights into redoz regulation and the role of hydrogen peroxide. International Review of Cell and Molecular Biology. 270 : 88-129.

Greenberg J T. 1997. Programmed cell death in plant-pathogen interactions. Annu. Rev. Plant. Physiol. Plant. Mol. Bil. 48: 525-545.

Yano A, Suzuki K, Uchimiya H, Shinshi H. 1998. Induction of hypersensitive cell death by a fungal protein in cultures of tobacco cell. Molecular Plant-Microbe Interaction. 11 (2): 115-123.

Iklan

Silahkan tinggalkan komentar

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s