Aksi medan magnet pada pertumbuhan akar tanaman

Semua organisme yang hidup di bumi mau tidak mau tunduk pada aksi medan geomagnetik (GMF), yang dapat diwakili oleh vektor tiga dimensi yang disebut intensitas, kemiringan, dan penurunan. Intensitas GMF di permukaan bumi berkisar antara 25 hingga 65 mikroteslas (mT) dan berangsur-angsur menurun dari kutub ke ekuator. Diketahui bahwa banyak organisme dapat menggunakan GMF yang lemah untuk adaptasi lingkungan mereka. Misalnya, hewan dapat menggunakan informasi GMF untuk menavigasi secara tepat selama migrasi, sarang atau liang, tanaman Arabidopsis tumbuh lebih lambat dan berbunga kemudian dalam kondisi medan magnet nol daripada di GMF. Menariknya, membalikkan polaritas GMF sangat menghambat pertumbuhan akar dan hipokotil, dan memodulasi ekspresi gen, menunjukkan bahwa GMF mungkin merupakan faktor yang berkontribusi terhadap evolusi tanaman pada skala waktu geologis. Sayangnya, mekanisme molekuler di mana organisme hidup mendeteksi GMF dan mentransduksi sinyal dalam sel sebagian besar masih belum diketahui.

Respon tanaman terhadap medan magnet statis (SMF) telah diamati pada berbagai spesies. Tingkat perkecambahan benih sering meningkat ketika benih diberi perlakuan awal dengan intensitas sedang dari SMF. Panjang batang padi ( Oryza sativa ) yang diberi perlakuan 125 mT atau 250 mT selama sepuluh hari meningkat nyata dibandingkan dengan kontrol. Lebih lanjut, perlakuan SMF yang kuat secara signifikan mengubah ekspresi banyak gen pada bibit Arabidopsis .

Cryptochromes (CRYs) adalah fotoreseptor penyerap cahaya biru yang sangat terkonservasi, dan telah disarankan bahwa mereka mendeteksi rangsangan magnetik melalui hipotesis pasangan radikal berbasis CRY. Penggunaan Arabidopsis sebagai sistem caral telah sangat mempercepat pemahaman kita tentang magnetoperception tanaman. Di bawah kondisi medan magnet mendekati nol (NNMF, 40 nT), Arabidopsis CRYs terbukti terlibat dalam pembungaan terlambat melalui modulasi pensinyalan GA dan auksin, dan dalam perubahan ekspresi gen.

Pertumbuhan akar tanaman didukung oleh meristem, di mana ceruk sel induk (SCN), yang terdiri dari pusat mitosis tidak aktif (QC) dan sel induk di sekitarnya, menyediakan sumber dari semua jenis sel akar. Auksin telah dianggap sebagai pengatur pusat dalam pengendalian pembentukan SCN selama perkembangan awal akar. Auksin mengatur pemanjangan akar primer dan ukuran meristem dengan memanipulasi pembelahan sel, ekspansi, dan diferensiasi. Di bawah kondisi pertumbuhan alami, pensinyalan auksin berintegrasi dengan berbagai sinyal lingkungan dan dengan jalur transduksi sinyal hormonal lainnya. Arabidopsis telah digunakan sebagai sistem caral untuk menyelidiki efek SMF pada pertumbuhan bibit, dan SMF mendorong pertumbuhan akar dengan cara yang bergantung pada intensitas dan arah dengan meningkatkan konsentrasi auksin di ujung akar.

Scroll to Top