3/13/2012 1

DINAMIKA PERTUMBUHAN

SOME CONCEPTS OF GROWTH DYNAMICS

Growth, Differentiation, Development

Concept of Molecular Genetic

Lindser Concept (Sistem Wachstum & Produkt Wachstum)

Harrison Scheme

Phasic Growth

Episodic Growth

Vegetative growth

Reproductive Growth

Determinate Growth

Indeterminate Growth

Bochert Theory

Hess Hypothesis

Physiological Ballance

Productive Canopy Structure

Growth Rate Analyses

Growth, Differentiation, Development (1)

• Istilah pertumbuhan atau development mengacu pada adanya perubahan gradual dan progressive dalam ukuran, struktur dan fungsi yang keseluruhannya bersama-sama menyebabkan terjadinya transformasi dari zygtote/ primordia/ biji/ bibit/ serpihan tanaman menjadi tanaman/ organ dewasa.

• Walaupun bersifat progressive, pertumbuhan bersifat diskontinyu, baik dalam artian laju atau kecepatannya, maupun dalam artian waktu dan ruang. Sercara gradual muncul strukur baru, fungsi baru, mungkin pula hilangnya struktur dan fungsi terdahulu, dan berakhir dengan kemunduran menyeluruh atau terhenti apabila dimensi kedewasaan telah tercapai.

growth (perubahan kuantitatif)

differensiasi (perubahan kualitatif)

• PERTUMBUHAN ≈ organogenesis

MANIFESTASI DARI FUNGSI GENE

3/13/2012 2

faktor dalam (genetis) • “PERKEMBANGAN” faktor luar • “PERKEMBANGAN” = “tumbuh” + “differensiasi” (cell division & (perubahan : cell enlargement) - isi - bentuk - fungsi) • PERTUMBUHAN (PERKEMBANGAN “keseluruhan”)

>>> = perubahan sejalan dengan waktu dari rangkaian kejadian organogenetik, dan ontogeni setiap organ berdasarkan suatu pola tetentu dari differensiasi cell dan jaringan. Tumbuh dalam artian pembelahan dan pembesaran cell merupakan proses yang dengan sendirinya berjalan bersamaan.

3/13/2012 3

Growth, Differentiation, Development (2)

3/13/2012 4

Gen A (DNA-A) RNA-A Enzim A

Enzim S

Gen B (DNA-B) RNA-B

Gen S (DNA-S) RNA-S

Enzim B

A

B

S

X

Sifat X

Pertumbuhan = manifestasi dari fungsi gene

Bagaimana tanaman dapat mengatur ontogeni sehinggaTanaman dapat

berkembang dari biji sampai ke biji kembali sesuai dengan sifat speciesnya dalam

koordinasi yang harmonis dengan faktor linkungan

gene = rantai DNA

reduplikasi

dicopy (transkripsi) oleh RNA

Keluar dari inti cell masuk ke Ribosom (m-RNA)

Ditranslasi oleh t-RNA

Enzim (protein) (katalisator proses berikutnya)

Growth, Differentiation, Development (3)

Pertumbuhan = manifestasi dari fungsi gene

• DNA menyetir pembentukan enzim dengan perantaraan RNA dalam urutan tertentu, sehingga proses biokimiawinyapun – macam dan urutannya – tertentu pula.

• Jadi pertumbuhan (perkembangan dari biji sampai ke biji kembali) harus dinilai sebagai resultat dari perubahan kualitatif dan kuantitatif dari protein (enzim). Proses ini hanya terjadi apabila terdapat sinkronisasi dan koordinasi yang harmonis baik intra cell, inter organ, maupun dengan lingkungannnya (Hess, 1975, p-121 – 124)

3/13/2012 5

Growth, Differentiation, Development (4)

∴ segala proses yang menghasilkan “tumbuh” dan “differensiasi” merupakan resultat dari perubahan kualitatif dan kuantitatif dari berbagai enzim spesifik.

3/13/2012 6

Growth, Differentiation, Development (5)

? D I M A N A T E R J A D I N Y A K O N T R O L D A R I

E X P R E S I G E N E ?

kontrol pertama terjadi pada langkah transkripsi : Kontrol gene berikutnyta, endogen maupun eksogen, terjadi pada langkah translasi atau langkah lanjutannya.

Walaupun transkripsi merupakan langkah awal dari “Perubahan”, akan tetapi tidak dapat dipengaruhi baik oleh faktor luar maupun faktor dalam tanpa merubah sifat khas species itu sendiri: dengan perkataan lain langkah awal ini inherent dengan cara dan urutan bagaimana DNA sebagai potongan gene ini tersusun. Karenanya juga disebut >>> Cryptic Differentiation”

kontrol ekspressi gene yang mengarah ke organogenesis hanya terdapat pada langkah-langkah atau rantai akhir

3/13/2012 7

Growth, Differentiation, Development (6)

Pertumbuhan tanaman bersifat open-ended, artinya ujung tumbuh (apices) selalu meristematik dan terus menerus terbuka untuk perbahan / organogenetik

setiap ujung tumbuh ternyata membentuk cell atau kelompok cell dengan kompetensi yang berbeda, akan tetapi dengan sekuensi yang tetap (jarak antar sekuen disebut plastochrone); artinya tiap cell atau kelompok cell hanya kompeten untuk suatu perkembangan tertentu >>> Competence Phenomene

Hipotesis Y.H. Harrison (1969): Beberapa cell dalam apices mengalami criptic differentiation: pencapaian kompetensi terjadi karena adanya kontrol endogen; kontrol endogen tergantung pada general hormonal millieu; aktivasi terutama bersifat hormonal; organogenetic selain hormonal juga nutritional >>>> pertumbuhan ditempat/ jaringan lain. Lingkungan, terutama fotoperiodisitas dan temperatur dapat berpengaruh langsung terhadap kondisi hormonal (J.D. Eastin, Ed. 1969, p 291-325)

3/13/2012 8

Skema Harrison (1)

3/13/2012 9

Controls related

to Nutrient Uptake

Activation

“Feed-back” Effect

On Translocation and

Growth Elsewhere

Competitive Effect

SCHEME FOR THE DIFFERENTIATION OF A VEGETATIVE STORAGE STRUCTURE (HARRISON, 1969)

Growth by

Increase of

Cell Number

And Size

Attainment of

Competent

Cell Differen-

tiation, Reserve

Accumulation

Controls

Related to

The Hormonal

Milieu

Environmental

Stimuli; Photo-

periode,

Temperature

Endogenous

Development

Controls

Dormancy

(Proses ini hanya terjadi apabila terdapat sinkronisasi dan koordinasi yang harmonis baik intra

cell, inter organ, maupun dengan lingkungannnya (Hess, 1975, p-121 – 124)

Skema Harrison (2)

3/13/2012 10

Sistem Wachstum & Produk Wachstum

(1)

Komponen Penyusun Sel → sistem hidup (SH)

→ produk sistem hidup (PSH)

SH – kelompok bangun struktur pada protoplasma dan organel-organelnya (umumnya

berberat molekul tinggi)

- menghasilkan tanda-tanda kehidupan dan melaksanakan atau motor dari kejadian

hidup

• Untuk pertumbuhan awal embryo disuplai makanan dari jaringan cadangan

makanan (cotyledon)

→ Sel embryonal = 100% SH)

Sel embryonal mengandung 30 – 33 % protein

→ 3 x kandungan protein = kandungan tanaman akan SH

Sampai umur tertentu kandungan SH tetap 100% ; d.p.l. selama SH 100%,

bahan pembangun yang diproduksi habis terpakai untuk mereduplikasi

sistem, tidak bnerlebih.

PSH - semua substansi diluar SH (dalam cairan cel atau inklusi-

inklusi dalam protoplasma dan dalam dinding sel)

- tidak bertanggungjawab langsung / tidak melaksanakan

proses hidup (metabolisme, gerak, menerima rangsangan)

- berupa hasil samping / produk tidak terpakai dari SH, atau

masuk dari luar

3/13/2012 11

SH → sistem metabolisme (SM)

→ sistem informasi (SI)

→ sistem penopang (SP)

– kelompok bangun struktur pada protoplasma dan organel-

organelnya (umumnya berberat molekul tinggi)

- menghasilkan tanda-tanda kehidupan dan melaksanakan

atau motor dari kejadian hidup)

SM → sistem enzim & kompleks multienzim

yang protein, terletak dalam membran lipida (protein :

lipida = 1 : 1)

→ di dalamnya reaksi kimia aktif berlangsung

SI → terutama asam nukleat

→ di dalamnya sifat dan macam metabolisme disimpan

dan atas panggilan informasi tersebut dilepaskan dan

proses dikendalikan

SP → terutama kerangka karbon

→ substansi minimum (kerangka statis penjamin

berjalannya kedua fungsi tersebut)

Sistem Wachstum & Produk Wachstum

(2)