Ujung Akar (Root Tip)

D. Ujung Akar (Root Tip)

Ujung akar (Root tip) terdiri dari jaringan meristem primer akar dan tudung akar (root cap). Meristem primer akar merupakan bagian yang bertanggung jawab terhadap pertumbuhan perakaran tanaman. Pada jaringan ini berlangsung aktiftas metabolisme tanaman yang sangat cepat, terprogram dan intensip. Pertumbuhan akar harus dilakukan

Dicotyle Monocotyle

dengan baik seirama dengan pertumbuhan tanaman pada bagian atas, baik tajuk, percabangan maupun batang. Adakalanya tajuk maupun percabangan tanaman berkembang dengan cepat mengikuti arah cahaya yang didapat (fototropisme) dan sistem perakaran harus menyesuaikan dengan perkembangan tajuk ini. Pada kondisi tanah yang sangat baik dan lingkungan yang sesuai, perakaran dapat tumbuh leluasa dengan kecepatan yang tinggi dengan sifat pertumbuhan geotropisme. Keadaan ini akan memacu pertumbuhan bagian-bagian tanaman lainnya sehingga didapatkan pula pertumbuhan batang dan tajuk yang semakin cepat sebagai respon dari pertumbuhan perakaran yang cepat. Demikian seterusnya, mekanisme bolak balik ini berlangsung mengikuti hukum sebab akibat.

Rumput air

Meristem akar terdiri dari meristem terminal yang membentuk akar tunjang serta meristem lateral yang akan membentuk akar samping. Pertumbuhan akar tunjang, sebagai

Gambar 11. Penampang melintang (transversal): struktur perakaran terminal, cenderung mengarah secara vertikal ke akar dikotil, monokotil dan tumbuhan air

bawah sebagai respon langsung gaya gravitasi bumi. Pertumbuhan ini juga dipengharuhi oleh intensitas angin yang

Pada perkembangan selanjutnya, perbedaan struktur fisik menerpa tumbuhan tersebut. Dengan demikian pertumbuhan perakaran menjadi nyata dan semakin komplek ketika

terminal secara vertikal ke bawah dapat pula dianggap sebagai berinteraksi dengan lingkungannya, bahkan perbedaan ini juga

fungsi dan respon tumbuhan dalam rangka memperkokoh dapat terjadi pada jenis tumbuhan yang sama, terutama pada

tumbuhan. Pertumbuhan lateral kesamping disamping untuk memperluas bidang permukaan dan bidang penyerapan unsur

akar merupakan massa tumbuhan. Pertumbuhan ini merupakan fungsi dan

Pertumbuhan meristem primer

differensiasi sel, yang berkembang membentuk dermatogen respon terhadap meningkatnya beban dari atas.

sebagai pembentuk sel epidermis, periblem sebagai pembentuk Tudung akar (root cap) adalah bagian akar yang melindungi

jaringan ke arah luar dan plerome sebagai pembentuk jaringan jaringan meristem akar dalam melakukan pertumbuhan dan

ke arah dalam. Pada ujung akar dilapisi tudung akar (root cap) menembus tanah. Bagian ini terletak paling ujung dan banyak

untuk melindungi jaringan akar pada saat menembus tanah. mengandung enzym serta unsur kimia lain yang diperlukan untuk pertahanan dan menciptakan prakondisi dalam pembentukan proses pelapukan batuan. Mekanisme kerja yang

E. Rambut Akar

unik ini akan dibahas dalam Bab Proses pertumbuhan Akar. Rambut akar (root hair) merupakan hasil transformasi bentuk dan perpanjangan sel epidermis pada akar ke arah luar. Inti sel (nucleus) berada pada bagian yang memanjang atau rambut akar. Pada tumbuhan tertentu, kehadiran ektomikorhiza dapat

membungkus

rambut-rambut akar sehingga

menyamarkan kehadiran jaringan ini.

Gambar 13. Rambut akar sebagai penyerap zat hara Gambar 12. Meristem primer akar.

Rambut akar sangat berperan dalam penyerapan air dan unsur hara dalam tanah yang diperlukan oleh semua bagian

V. PENYERAPAN AIR DAN UNSUR

organ dalam tubuh tanaman. Jaringan vaskular (vascular tissues ) dalam akar menghubungan setiap tunas-tunas baru yang akan tumbuh, baik pada batang, daun, bunga dan lain-lain.

A. Proses Penyerapan

Penyerapan zair dan unsur hara melalui mekanisme osmosis dan mekanisme aktif. Mekanisme osmosis dalam proses

Morfologi akar telah terbentuk sedemikian rupa dengan penyerapan air dan unsur hara terjadi karena adanya perbedaan

segala proses fisik dan mekanisme biokimia yang berjalan konsentrasi antara rambut akar dengan lingkungannya, yaitu

secara automatic menggunakan hukum alam dan kaidah sebab tanah. Rambut akar mempunyai konsentrasi air dan unsur hara

akibat. Dalam akar terdapat ujung akar (root tip) yang terdiri yang lebih rendah sehingga terjadi aliran osmosis dari

dari jaringan meristem dan tudung akar (root cap) yang lingkungan masuk ke rambut akar. Air dan unsur hara yang

melindungi jaringan tersebut. Pada bagian yang lebih atas diserap rambut akar masuk jaringan xilem dan mengalami

terdapat rambut akar (root hair) yang berperan melakukan translokasi lebih lanjut.

absorbsi air dan unsur hara dari tanah. Hormon auksin dalam Berdasarkan jalan ditempuh, aliran air dari permukaan akar

akar dengan sifat sequential (bekerja berurutan) dan alteration (rambut akar) menuju xilem (core) dibedakan menjadi dua

(saling mengganti dan berstimulasi) mengatur mekanisme macam, yaitu apoplast dan symplast. Apoplast terjadi apabila

metabolisme dalam akar sampai pada proses pengerasan kayu air masuk melalui celah-celah dinding sel atau bersifat

sehingga memperkuat struktur fisik perakaran. intercelluler sedangkan symplast terjadi apabila aliran air masuk menembus dinding. Rambut akat yang sangat kecil namun dengan jumlah yang sangat banyak menciptakan lapisan permukaan yang besar dan memaksimalkan bidang penyerapan akar.

Gambar 14. Penyerapan air dan bahan mineral oleh rambut akar melalui mekanisme osmosis

Masuknya air dan unsur hara menembus dinding sel melalui 4 per detik, dibanding dengan protein pembawa yang hanya 10 –

osmosis dan tansport aktif. Mekanisme osmosis terjadi pada 5 10 molekul per detik.

saat lingkungan di luar sel mempunyai konsentrasi air dan Mekanisme penyerapan air dan unsur hara pada sel unsur hara tersedia yang lebih tinggi dibanding di dalam sel.

tumbuhan ada yang berifat transpor aktif, yaitu transport yang Transpor aktif dilakukan pada saluran protein yang disebut

terjadi secara aktif dengan menembus dinding sel meskipun aquaporin dengan menggunakan energi ATP secara langsung

melawan gradien konstrasi atau gradien elektrokimia. Dalam maupun tidak langsung.

proses ini dapat memungkinkan terjadinya transpor unsur hara langsung melalui mekanisme pompa proton melintasi dinding

Penggunaan ATP secara tidak

ke dalam sel akar meskipun konsentrasi senyawa di luar sel sel (pompa proton ATP-ase). Pada membran plasma ATP-ase

akar lebih rendah. Sistem ini sering disebut sebagai pompa ion akan memompa proton ke adalam vakuola, sehingga pH sitoplasma akan lebih tinggi (pH=7,0) dari pada di luar sel (pH=5,5) atau di dalam vakuola (pH=5,5).

B. Penyerapan Air dan Hara

Gas Oksigen dan Karbondioksida yang berifat non polar masuk dinding sel melalui difusi sederhana menembus dua

Proses masuknya air dan unsur hara terlarut ke dalam lapisan lemak. Protein transpor pada dinding sel ada dua

jaringan akar dapat dilakukan secara apolastik dan symplastik. macam, yaitu protein saluran (channel protein) dan protein

Ruang-ruang antar sel dari jaringan epidermis dan kortek pembawa (carrying protein/transporter). Protein saluran

adalah tempat masuknya unsur hara secara osmosis adalah protein yang dapat dilalui jenis ion tertentu yang spesifik

(apoplastik). Pada lapisan endodermis terdapat garis kaspari dan selektif. Selektifitas ini ditentukan oleh ukuran ion dan

(casparian strip) yang tidak dapat ditembus oleh unsur hara muatannya. Mekanisme penyaluran ion lainnya dipengaruhi

secara osmosis amupun difusi biasa.

oleh cahaya, hormon dan rangsangan lain. Beberapa jenis ion Berdasarkan hasil percobaan pola penyerapan unsur hara yang dapat melewati saluran protein adalah K + , Cl - dan Ca 2+ .

CaCl 2 oleh akar mununjukkan bahwa, pada tahap pertama unsur Protein pembawa (transporter) bekerja dengan jalan

hara akan masuk akar dengan kecepatan cukup tinggi, membentuk ikatan dengan senyawa terlarut tertentu dan

kemudian pada tahap kedua terjadi penurunan kecepatan dan dialirkan pada permukaan dinding sel. Proses ini nampak

akhirnya berada dalam kecepatan yang konstan. Apabila akar seperti ikatan enzym dengan substrat. Dengan terbentuknya

dimasukkan dalam larutan aquades, maka sebagian ion Ca 2+ ikatan ini maka terjadi perubahan konfirmasi dari protein dan

akan keluar dari akar. Ketika akar ini dimasukkan lagi dalam menyebabkan senyawa terlarut dapat ditranfer ke permukaan 2+ larutan MgSO

4 , maka sebagian ion Ca kembali keluar dari dinding sel lainnya. Berdasarkan mekanisme kerjanya, protein

akar.

pembawa dibedakan menjadi dua, yaitu simport dan antiport. Mekanisme simport melibatkan dua jenis ion, misalnya ion H+ dengan K+ masuk dengan arah yang sama. Mekanisme antiport terjadi apabila terjadi arah yang berlawanan antara dua ion yang melewati carier.

Protein saluran mempunyai kemampuan untuk mentransfer senyawa tertentu dengan lebih cepat, yaitu sebesar 10 8 molekul

Penyerapan dan Pelepasan senyawa/ion

Waktu (tahapan)

Gambar 16. Pola penyerapan CaCl 2 oleh akar tanaman

Ketika ion mulai melewati membran kaspari (casparian membrant) yang terdapat dalam jaringan endodermis proses absorbsi ion mulai berjalan lambat namun konstan. Ketika akar dicelupkan dalam aquades maka ion-ion yang terdapat dalam

Gambar 15. Apoplastik dan symplastik pada akar ruang bebas sel akar akan keluar. Ketika akar direndam dalam larutan MgSO +

4 , maka ion Ca2 yang terdapat dalam dinding sel Pada tahap awal penyerapan ion Ca2+ berlangsung secara

yang terdapat dalam jaringan epidermis dan kortek akan osmosis memasuki ruang-ruang antar sel (apoplast) dan 2+ terserap keluar, karena afinitas elektorn Mg lebih besar

menembus dinding sel (symplast) epidermis dan kortek. Ruang + dibanding Ca2 dan dinding sel yang bermuatan negatif lebih

ini disebut ruang bebas sel akar (apparent free space) yang + menyukai Mg (karena afinitasnya lebih tinggi). Ion Ca2 mempunyai daya serap tinggi.

yang telah berhasil melewati membran kaspari tidak dapat ditarik keluar oleh perendaman dengan aquades maupun

MgSO 4 .

Mekanisme penyerapan ion Ca 2+ seperti yang digambarkan Tanah seperti ini banyak dijumpai di Kalimantan karena di di atas dapat menggambarkan mekanisme penyerapan air dan

pulau ini sudah tidak terdapat gunung berapi, sehingga proses unsur hara oleh akar tanaman. Beberapa ion yang dapat

peremajaan tanah tidak dapat terjadi lagi.

diabsorbsi akar tanaman adalah:

a. - Nitrogen, dalam bentuk ion nitrat (NO

3 ) atau amonium

(NH +

CO 2

b. Phosphorus dalam bentuk PO 4

c. Potassium dalam bentuk ion K

d. Calcium dalam bentuk Ca

Setelah air dan unsur hara melewati membran kaspari

K Mg + 2+

selanjutnya masuk dalam jaringan xylem melalui benang-

Mg 2+

benang plasmodesmata yang menghubungkan sitoplasma sel

satu dengan yang lainnya. Selanjutnya air dan unsur hara akan

LIAT

beredar ke tubuh tanaman melalui mekanisme aliran transpirasi

tanaman.

Na

` dan liat (clay). Pasir berguna dalam aerasi sedangkan liat

Tekstur tanah terdisi dari fraksi pasir (sandy), debu (silt)

- Na

berguna untuk mengikat ion yang penting bagi tanaman. Wasis 2+ H + Ca

(2009) mengatakan bahwa bermula dari batuan induk, melalui

Ca 2+

proses pelapukan terbentuklah fraksi pasir, selanjut pelapukan merubah fraksi pasir menjadi debu, dan selanjutnya fraksi debu

Wahyudi, 2013

menjadi fraksi liat. Oleh karena itu keberadaan semua fraksi tanah dalam suatu media tanam sangat diperlukan untuk

Gambar 17. Ilustrasi pertukaran kation dalam tanah (Wahyudi, menyulai unsur hara tanaman.

Fraksi liat, baik liat kaolinit maupun monmorilonit, cenderung bermuatan negatif sehingga mampu mengikat

Proses penyerapan air dan unsur hara oleh tumbuhan berbagai kation. Kation yang terkandung dalam fraksi liat

berkaitan erat dengan tekstur tanah. Tekstur tanah adalah selanjutnya ditukar dengan kation hidrogen (H ) oleh jaringan

tingkat kehalusan tanah yang terjadi karena terdapatnya akar tanaman. Mekanisme inilah yang disebut Kapasitas Tukar

perbedaan komposisi kandungan fraksi pasir, debu dan liat Kation (KTK). Apabila proses KTK berlangsung dalam waktu

yang terkandung pada tanah (Badan Pertanahan Nasional, yang sangat lama, sedangkan proses peremajaan tanah tidak

2000). Fraksi - partikel pasir mempunyai ukuran diameter pernah terjadi, maka kandungan kation dalam fraksi liat

sebesar 2 mm – 0.05 mm, fraksi debu sebesar 0.05 mm – 0.002 menjadi minim karena selalu diambil oleh akar tumbuhan,

mm dan fraksi liat < 0.002 mm (USDA, 1938). Tekstur tanah selanjutnya fraksi liat justru dipenuhi oleh ion hidrogen. Hal

sangat mempengaruhi sifat-sifat tanah, seperti struktur tanah, ini-lah yang menyebabkan tanah bersifat masam (pH rendah).

permeabilitas tanah, kapasitas infiltrasi tanah, porositas tanah Tanah miskin hara dan bersifat masam disebut tanah marginal.

dan lain-lain.

Partikel tanah yang paling kecil adalah liat, disusul oleh debu, pasir, kerikil dan batu-batuan yang berasal dari bahan

Berdasarkan komposisi fraksi-fraksi tanah, USDA (1938) induk (berasal dari magma). Tekstur tanah yang paling baik dan

mementukan klasifikasi tekstur tanah, dimulai dari partikel liat ideal adalah ketika mempunyai komposisi antara pasir, debu

murni sampai partikel pasir murni, sebagai berikut: dan liatnya secara seimbang. Tanah seperti ini disebut tanah

1. Liat (Clay)

lempung (loam). Semakin kecil fraksi tanah atau semakin

2. Liat Berdebu (Silty Clay)

banyak fraksi liatnya, maka semakin banyak tanah tersebut

3. Liat Berpasir (Sandy Clay)

4. Lempung Liat berdebu (Silty Clat Loam) yang baik. Namun semakin banyak kandungan liat dalam tanah,

memegang air dan unsur hara atau dikatakan mempunyai KTK

5. Lempung berliat (Clay Loam)

maka tanah tersebut menjadi licin, lengket dan kedap air.

6. Lempung (Loam)

Tanah seperti ini mudah tergenang karena tidak mempunyai

7. Lempung liat berpasir (Sandy Clay Loam) kapasitas infiltrasi yang baik. Aerasi tanah juga tidak baik

8. Lempung berpasir (Sandy Loam)

sehingga mengganggu pertumbuhan tanaman. Tanah seperti ini

9. Lempung berapasir (Sandy Loam)

sangat sulit diolah untuk tujuan pertanaman.

10. Debu (Silt)

Tanah dengan fraksi pasir (kasar) tidak dapat menahan

11. Pasir Berlempung (Loamy Sand)

air dan unsur hara, sehingga tanaman yang tumbuh di sini

12. Pasir (Sand)

mudah mengalami kekeringan dan kekurangan hara. Hasil pelapukan (weathering) dan penguraian (decomposition) bahan organik tidak tersimpan baik dalam tanah dan mudah dihanyutkan (leaching) oleh air hujan dalam bentuk aliran permukaan (run off). Itulah yang menyebabkan areal yang memiliki tanah dengan kandungan fraksi pasir yang tinggi cenderung memiliki air sungai yang berwarna coklat kehitaman, seperti pada areal hutan kerangas. Pembagian ukuran fraksi-fraksi tanah disajikan dalam Tabel 2.

Tabel 2. Pembagian partikel tanah berdasarkan ukurannya Partikel

Diameter fraksi (mm)

Pasir sangat kasar (very coarse sand)

Pasir kasar (coarse sand)

Pasir sedang (medium sand)

Pasir halus (fine sand)

Pasir sangat halus (very fine sand)

Debu (silt)

Liat (clay)

Kurang dari 0,002 Kurang dari 0,002

V. JARINGAN PENGAMAN UNSUR HARA

mikroba akan memperbanyak enzym yang dapat merubah cadangan unsur hara tanah menjadi bentuk tersedia. Enzym ini juga melunakkan lapisan tanah yang keras dan batu.

Pada bagian berikutnya terdapat zone differensiasi yang ditumbuhi banyak rambut akar (root hair). Rambut akar sangat Jaringan Pengaman Unsur Hara (Safety Nutrient Network-

A. Pengertian Umum

berperan dalam penyerapan air dan unsur hara baik melalui SNN) merupakan ilmu yang mempelajari jaringan akar dalam

mekanisme apoplast maupun symplast. Hasil pekerjaan tudung rangka menjalankan fungsinya sebagai penyerap air dan unsur

akar berupa unsur hara tersedia diserap oleh rambut-rambut hara yang efektif agar tanaman dapat tumbuh dengan baik

akar yang tumbuh berikutnya. Pada pertumbuhan selanjutnya, dalam lingkungan tertentu. Jaringan Pengaman Unsur Hara

rambut akar mati dan selalu muncul rambut akar baru pada sangat diperlukan dalam optimasi manajemen hutan tanaman

zone differensiasi. Bagian akar yang sudah tidak mengandung campuran dalam meningkarkan kuantitas dan kualitas kayu.

rambut akar mengalami pengerasan untuk menjalankan fungsi Perkembangan perakaran tumbuhan ditentukan dan dipengaruhi

memperkokoh tanaman ).

oleh faktor genetika dan geometri akar namun dalam Pada Bab II dijelaskan bahwa jaringan meristem akar perkembangan selanjutnya juga dipengaruhi oleh jenis tanah,

disamping aktif melakukan pertumbuhan, juga menghasilkan sistem pertanaman, ketersediaan unsur hara dalam tanah,

bermacam-macam hormon yang sangat vital bagi tanaman. sinergitas antar spesies dan mikroba tanah.

Hormon auksin berperan untuk pertumbuhan tanaman, sitokinin Pertumbuhan akar merupakan bagian dari pertumbuhan

untuk dominasi lateral yang berdampak pada pertumbuhan tanaman secara keseluruhan. Pertumbuhan ini sebagai respon

diameter batang, giberalin untuk pertumbuhan ruas, abscisic dari bertambahnya massa tanaman serta terpaan lingkungan,

acid untuk dormansi, phenolic compounds untuk pembentukan seperti hembusan angin, lerletak pada daerah miring, tergenang

jaringan tua dan etilin untuk kemasakan buah. Hormon juga dan lain-lain. Genetika tanaman sangat menentukan sifat dan

diperlukan untuk menghasilkan unsur eksudat tertentu dalam karakteristik perakaran tanaman. Pada Bab terdahulu telah

tudung akar yang dapat menarik kehadiran cendawan mikorisa dijelaskan mekanisme replikasi DNA dalam sel yang sangat

serta mikroba lain sehingga membentuk simbiosis mutualisme. menentukan sifat-sifat suatu individu baru, termasuk sifat dan

Fungsi dan peranan akar yang sangat vital bagi tanaman karakteristik perakaran tanaman yang selalu membentuk pola

telah menghasilkan mekanisme unik yang melekat pada proses yang sama dengan induknya.

pertumbuhan akar. Akar telah berusaha maksimal untuk Perakaran

menjalankan fungsi dan peranannya sebagai penyerap air dan memperkokoh tanaman, juga berperan dalam absorbsi air dan

unsur hara serta memperkokoh tanaman. Kerja keras dan unsur hara dalam tanah. Untuk menjalankan fungsi ini

keunikan akar dapat dilihat pada morfologi dan struktur akar perakaran tanaman telah membentuk zona-zona perakaran.

yang berkembang dalam lingkungan yang berbeda-beda. Elongation zone merupakan zone yang terletak diujung akar (root tip) dan paling aktif dan sentifif. Dalam zona ini terdapat jaringan meristem yang dilindungi oleh tudung akar (root cap) yang berkembang dalam lingkungan yang berbeda-beda. Elongation zone merupakan zone yang terletak diujung akar (root tip) dan paling aktif dan sentifif. Dalam zona ini terdapat jaringan meristem yang dilindungi oleh tudung akar (root cap)

B. Kompatibilitas Akar

yang berwarna kemerahan, yang siap memperluas jaringan perakaran tanaman untuk memperkuat jaringan pengaman

Kompatibilitas akar (Root Compatible) adalah kemampuan

unsur hara (SNN).

akar dalam melakukan penyatuan jaringan melalui mekanisme diffusi sel. Penyatuan akar dapat terjadi pada tanaman sejenis, misalnya pada beringin (Ficus sp), jeunjing (Paraserianthes alba), dan pada tanaman beda jenis seperti antara tanaman jeunjing (Paraserianthes alba) dengan tanaman angsana (Pterocarpus indicus) dan tanaman Pinus merkusii dengan Eucalyptus sp.

Gambar 19. Kompatibilitas akar tanaman sejenis

Gambar 18. Kompatibilitas akar pohon beringin Pada gambar di atas terlihat, telah terjadi penyatuan

jaringan akar. Proses ini bermula dari adanya persimpangan (across) organ akar kemudian terjadi penegangan akar (stress) sehingga menimbulkan efek menekan (pressure) antar kedua organ akar tersebut. Tekanan yang kuat akan menimbulkan

Gambar 20. Kompatibilitas akar tanaman beda jenis, antara luka (injure) dan menyatuan sel (cell diffusion) secara bertahap

jeunjing dengan angsana (arah panah)

Penyatuan jaringan akar baik pada individu yang sama perakaran yang lain untuk membentuk ruang pengaman unsur maupun individu yang berlainan atau bahkan antar jenis yang

hara. Dr. Suprianto, DEA sepakat pada hipotesa adanya sinyal berbeda dapat memperkokoh jaringan pengaman unsur hara

(signal) dan rangsangan untuk mencipkan mekanisme ini, (SNN) sehingga mempertinggi survival tanaman dalam

setidaknya melalui pendekatan dan mekanisme kerja menghadapai kondisi lingkungan yang ekstrim. Dengan

microwave yang melakukan pemecahan molekul tertentu untuk penyatuan jaringan akar, berarti suatu tanaman telah berhasil

menciptakan rangsangan awal.

memperluas bidang penyerapan akar secara cepat, karena jaringan perakaran tumbuhan lain berhasil disatukan dengan jaringan perakaran-nya.

Apabila dalam satu hamparan tanaman yang sangat luas, semua perakaran telah berhasil melakukan penyatuan, maka akan didapatkan lapisan perakaran raksasa yang menguasai setiap tetes air dan unsur hara yang ada di tempat tersebut. Penyerapan air dan unsur hara menjadi efektif, efisien dan maksimal dengan meminimalkan atau mencegah terjadinya pencucian unsur hara (leaching) oleh aliran permukaan (run off) .

Pembentukan hutan tanaman campuran (multiple cropping) atau kegiatan tumpang sari (agroforestry) dapat menciptakan luas perakaran yang maksimal dalam rangka pengamanan unsur hara. Keadaan ini menjadi semakin baik apabila perakaran tanaman telah berhasil membentuk jaringan pengaman unsur hara secara bersama melalui mekanisme root unification.

Gambar 21. Sinyal pembentukan Safety Nutrient Space