Cekaman lingkungan

Dalam bidang pertanian, cekaman lingkungan (Inggris: natural stress) adalah cekaman abiotik yang dihasilkan oleh faktor lingkungan alami seperti suhu ekstrem, angin, kekeringan, dan keasinan. Manusia tidak memiliki banyak kendali atas tekanan abiotik. Sangat penting bagi manusia untuk memahami bagaimana faktor cekaman mempengaruhi tanaman dan makhluk hidup lainnya sehingga kita dapat mengambil beberapa tindakan pencegahan.

Tindakan pencegahan adalah satu-satunya cara agar manusia dapat melindungi diri dan harta bendanya dari cekaman abiotik. Ada berbagai jenis pencekam abiotik, dan beberapa metode yang dapat digunakan manusia untuk mengurangi efek negatif cekaman pada makhluk hidup.

Dingin

Salah satu jenis cekaman abiotik adalah dingin. Hal ini sangat berdampak pada petani. Dingin berdampak pada petani tanaman di seluruh dunia di setiap negara. Hasil panen menderita dan petani juga menderita kerugian besar karena cuaca terlalu dingin untuk berproduksi. Manusia telah merencanakan penanaman tanaman kita di sekitar musim. Meskipun musim cukup dapat diprediksi, selalu ada badai tak terduga, gelombang panas, atau hawa dingin yang dapat merusak musim tanam kita.

ROS adalah singkatan dari spesies oksigen reaktif. ROS memainkan peran besar dalam memediasi peristiwa melalui transduksi. Cekaman dingin terbukti meningkatkan transkrip, protein, dan aktivitas berbagai enzim pemulung ROS. Cekaman suhu rendah juga telah terbukti meningkatkan akumulasi H2O2 dalam sel. Tanaman dapat menyesuaikan diri dengan suhu rendah atau bahkan beku. Jika tanaman dapat melewati musim dingin ringan, ini mengaktifkan gen responsif dingin di tanaman. Kemudian jika suhu turun lagi, gen akan mengkondisikan tanaman untuk mengatasi suhu rendah. Bahkan di bawah suhu beku dapat bertahan jika gen yang tepat diaktifkan.

Panas

Cekaman panas telah terbukti menyebabkan masalah pada fungsi mitokondria dan dapat mengakibatkan kerusakan oksidatif. Aktivator reseptor cekaman panas dan pertahanan dianggap terkait dengan ROS. Panas adalah hal lain yang dapat dihadapi tanaman jika mereka memiliki perlakuan awal yang tepat. Ini berarti bahwa jika suhu secara bertahap menghangat, tanaman akan lebih mampu mengatasi perubahan. Peningkatan suhu yang lama dan tiba-tiba dapat menyebabkan kerusakan pada tanaman karena sel dan reseptornya tidak memiliki cukup waktu untuk mempersiapkan perubahan suhu yang besar.

Cekaman panas juga dapat memiliki efek yang merugikan pada reproduksi tanaman. Suhu 10 derajat Celcius atau lebih di atas suhu tumbuh normal dapat berdampak buruk pada beberapa fungsi reproduksi tanaman. Meiosis serbuk sari, perkecambahan serbuk sari, perkembangan bakal biji, viabilitas bakal biji, perkembangan embrio, dan pertumbuhan bibit adalah semua aspek reproduksi tanaman yang dipengaruhi oleh panas.

Ada banyak penelitian tentang efek panas pada reproduksi tanaman. Salah satu penelitian pada tanaman dilakukan pada tanaman Brassica napus pada suhu 28 derajat Celcius, hasilnya ukuran tanaman mengecil, namun tanaman tetap subur. Percobaan lain dilakukan pada tanaman tersebut pada suhu 32 derajat Celcius, hal ini menghasilkan produksi tanaman yang steril. Tanaman tampaknya lebih mudah rusak oleh suhu ekstrem selama bunga akhir hingga tahap perkembangan benih awal.

Angin

Angin adalah bagian besar dari cekaman abiotik. Tidak ada cara untuk menghentikan angin bertiup. Ini jelas merupakan masalah yang lebih besar di beberapa bagian dunia daripada di bagian lain. Daerah tandus seperti gurun sangat rentan terhadap erosi angin alami. Jenis area ini tidak memiliki vegetasi untuk menahan partikel tanah di tempatnya. Begitu angin mulai meniup tanah di sekitarnya, tidak ada yang bisa menghentikan prosesnya. Satu-satunya kesempatan bagi tanah untuk tetap di tempatnya adalah jika angin tidak bertiup. Ini biasanya bukan pilihan.

Pertumbuhan tanaman di daerah yang tertiup angin sangat terbatas. Karena tanah terus bergerak, tidak ada kesempatan bagi tanaman untuk mengembangkan sistem perakaran. Tanah yang banyak berhembus biasanya juga sangat kering. Ini meninggalkan sedikit nutrisi untuk mendorong pertumbuhan tanaman.

Lahan pertanian biasanya sangat rentan terhadap erosi angin. Sebagian besar petani tidak menanam tanaman penutup tanah selama musim ketika tanaman utama mereka tidak ada di ladang. Mereka hanya membiarkan tanah terbuka dan tidak tertutup. Saat tanah kering, lapisan atas menjadi seperti bedak. Saat angin bertiup, lapisan atas tanah pertanian yang berbutir halus diangkat dan dibawa bermil-mil. Ini adalah skenario persis yang terjadi selama "mangkuk debu" di tahun 1930-an. Kombinasi kekeringan dan praktik pertanian yang buruk memungkinkan angin memindahkan ribuan ton kotoran dari satu area ke area berikutnya.

Angin adalah salah satu faktor yang benar-benar dapat dikendalikan oleh manusia. Cukup praktikkan praktik pertanian yang baik. Jangan biarkan tanah kosong dan tanpa jenis vegetasi apa pun. Selama musim kemarau, sangat penting untuk menutup tanah karena tanah kering lebih mudah bergerak daripada tanah basah yang tertiup angin.

Ketika tanah tidak bertiup karena angin, kondisinya jauh lebih baik untuk pertumbuhan tanaman. Tanaman tidak bisa tumbuh di tanah yang terus-menerus bertiup. Sistem root mereka tidak punya waktu untuk didirikan. Juga, ketika partikel tanah berhembus, partikel-partikel tanah tersebut akan aus pada tanaman yang mereka tabrak. Tanaman pada dasarnya adalah "ledakan pasir."

Kekeringan

Kekeringan sangat merugikan semua jenis pertumbuhan tanaman. Ketika tidak ada air di dalam tanah maka tidak banyak unsur hara untuk mendukung pertumbuhan tanaman. Kekeringan juga meningkatkan efek angin. Ketika kekeringan terjadi tanah menjadi sangat kering dan ringan. Angin mengambil kotoran kering ini dan membawanya pergi. Tindakan ini sangat merusak tanah dan menciptakan kondisi yang buruk untuk menanam tanaman.

Adaptasi tanaman

Tumbuhan telah terpapar unsur-unsur tersebut selama ribuan tahun. Selama waktu ini mereka telah berevolusi untuk mengurangi efek cekaman abiotik. Transduksi sinyal adalah mekanisme pada tanaman yang bertanggung jawab untuk adaptasi tanaman. Banyak jaringan transduksi sinyal telah ditemukan dan dipelajari dalam sistem mikroba dan hewan. Pengetahuan di bidang tanaman masih terbatas karena sangat sulit untuk menemukan secara pasti fenotipe tanaman mana yang dipengaruhi oleh pencekam. Fenotipe ini sangat berharga bagi para peneliti. Mereka perlu mengetahui fenotipe sehingga mereka dapat membuat metode untuk menyaring gen mutan. Mutan adalah kunci untuk menemukan jalur sinyal pada makhluk hidup.

Hewan dan mikroba lebih mudah untuk menjalankan tes karena mereka menunjukkan reaksi yang cukup cepat ketika faktor cekaman diberikan pada mereka, ini mengarah pada isolasi gen tertentu. Ada beberapa dekade penelitian tentang efek suhu, kekeringan, dan salinitas, tetapi tidak banyak jawaban.

Reseptor

Bagian tumbuhan, hewan, atau mikroba yang pertama kali merasakan faktor cekaman abiotik adalah reseptor. Setelah sinyal diambil oleh reseptor, sinyal ditransmisikan antar sel dan kemudian mereka mengaktifkan transkripsi nuklir untuk mendapatkan efek dari satu set gen tertentu. Gen yang diaktifkan ini memungkinkan tanaman untuk menanggapi cekaman yang dialaminya. Meskipun tidak ada reseptor untuk dingin, kekeringan, salinitas atau hormon cekaman asam absisat pada tanaman yang diketahui secara pasti, pengetahuan yang kita miliki saat ini menunjukkan bahwa protein kinase seperti reseptor, histidin kinase dua komponen, serta G- reseptor protein mungkin merupakan sensor yang mungkin dari sinyal yang berbeda ini.

Reseptor seperti kinase dapat ditemukan pada tumbuhan maupun hewan. Ada lebih banyak RLK pada tumbuhan daripada pada hewan. Mereka juga sedikit berbeda. Tidak seperti RLK hewan yang biasanya memiliki urutan tanda tangan tirosin, RLK tumbuhan memiliki urutan tanda tangan serin atau treonin.

Lihat pula

• Cekaman abiotik
• Cekaman biotik