Alelopati

Sejarah Alelopati

Reaksi alelopati telah dikemukakan oleh Bapak Botani, Theophrastus, sejak tahun 300 SM. Dia menuliskan tentang buncis yang dapat membunuh populasi gulma di sekitarnya. Pada tahun 1 setelah Masehi, seorang cendikiawan dan naturalis Roma bernama Gaius Plinius Secundus menuliskan tentang bagaiman buncis dan jelai dapat berefek "menghanguskan" ladang.  Selain itu, dia juga mengemukakan bahwa pohon Walnut bersifat toksik (beracun) terhadap tumbuhan lain. Pada tahun 1832, Augustin Pyramus De Candolle, seorang ahli botani dan naturalis mengemukakan bahwa tanah dapat menderita "sakit" kemungkinan diakibatkan oleh senyawa kimia yang dikeluarkan oleh tanaman. Penemuan mengenai alelopati semakin jelas ketika pada tahun 1907-1909, dua orang ilmuwan bernama Schreiner dan Reed berhasil mengisolasi senyawa fitotoksik kimia dari tanaman dan tanah. Konsep mengenai alelopati dikemukakan pada tahun 1937 oleh Hans Molisch, seorang ahli fisiologi tanaman asal Austria. Alelopati berasal dari bahasa Yunani, allelon yang berarti "satu sama lain" dan pathos yang berarti "menderita" .

Pengertian Alelopati

   

Alelopati didefinisikan sebagai suatu fenomena alam dimana suatu organisme memproduksi dan mengeluarkan suatu senyawa biomolekul (disebut alelokimia) ke lingkungan dan senyawa tersebut mempengaruhi perkembangan dan pertumbuhan organisme lain di sekitarnya. Alelopati merupakan interaksi antarpopulasi, bila populasi yang satu menghasilkan zat yang dapat menghalangi tumbuhnya populasi lain. Contohnya, di sekitar pohon walnut (juglans) jarang ditumbuhi tumbuhan lain karena tumbuhan ini menghasilkan zat yang bersifat toksik.

Bentuk Alelopati di Alam

Irwan (2007) menyatakan bahwa di alam dapat digolongkan dua bentuk alelopati yaitu:

1. Alelopati yang sebenarnya. Alelopati merupakan pelepasan senyawa beracun dari tumbuhan ke lingkungan sekitarnya dalam bentuk senyawa asli yang dilepaskannya.
2. Alelopati yang fungsional. Golongan alelopati ini adalah senyawa kimia yang dilepaskannya kemudian senyawa tersebut telah mengalami modifikasi oleh mikroba tanah.

Mekanisme Alelopati

Mekanisme pengaruh alelokimia (khususnya yang menghambat) terhadap pertumbuhan dan perkembangan organisme (khususnya tumbuhan) sasaran melalui serangkaian proses yang cukup kompleks, namun proses tersebut diawali di membran plasma dengan terjadinya kekacauan struktur, modifikasi saluran membran, atau hilangnya fungsi enzim ATP-ase. Hal ini akan berpengaruh terhadap penyerapan dan konsentrasi ion dan air yang kemudian mempengaruhi pembukaan stomata dan proses fotosintesis. Hambatan berikutnya mungkin terjadi dalam proses sintesis protein, pigmen dan senyawa karbon lain, serta aktivitas beberapa fitohormon. Sebagian atau seluruh hambatan tersebut kemudian bermuara pada terganggunya pembelahan dan pembesaran sel yang akhirnya menghambat pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan sasaran.

Fenomena alelopati mencakup semua tipe interaksi kimia antar tumbuhan, antar mikroorganisme, atau antara tumbuhan dan mikroorganisme. Interaksi tersebut meliputi penghambatan dan pemacuan secara langsung atau tidak langsung suatu senyawa kimia yang dibentuk oleh suatu organisme (tumbuhan, hewan atau mikroba) terhadap pertumbuhan dan perkembangan organisme lain. Senyawa kimia yang berperan dalam mekanisme itu disebut alelokimia. Pengaruh alelokimia bersifat selektif, yaitu berpengaruh terhadap jenis organisme tertentu namun tidak terhadap organisme lain.

Alelokimia pada tumbuhan dibentuk di berbagai organ, mungkin di akar, batang, daun, bunga dan atau biji. Organ pembentuk dan jenis alelokimia bersifat spesifik pada setiap spesies. Pada umumnya alelokimia merupakan metabolit sekunder yang dikelompokkan menjadi 14 golongan, yaitu asam organik larut air, lakton, asam lemak rantai panjang, quinon, terpenoid, flavonoid, tanin, asam sinamat dan derivatnya, asam benzoat dan derivatnya, kumarin, fenol dan asam fenolat, asam amino nonprotein, sulfida serta nukleosida. Pelepasan alelokimia pada umumnya terjadi pada stadium perkembangan tertentu, dan kadarnya dipengaruhi oleh stres biotik maupun abiotik.

Alelokimia pada tumbuhan dilepas ke lingkungan dan mencapai organisme sasaran melalui penguapan, eksudasi akar, pelindian, dan atau dekomposisi. Setiap jenis alelokimia dilepas dengan mekanisme tertentu tergantung pada organ pembentuknya dan bentuk atau sifat.

1. Penguapan. Senyawa alelopati ada yang dilepaskan melalui penguapan. Beberapa genus tumbuhan yang melepaskan senyawa alelopati melalui penguapan adalah Artemisia, Eucalyptus, dan Salvia. Senyawa kimianya termasuk ke dalam golongan terpenoid. Senyawa ini dapat diserap oleh tumbuhan di sekitarnya dalam bentuk uap, bentuk embun, dan dapat pula masuk ke dalam tanah yang akan diserap akar.
2. Eksudat akar. Banyak terdapat senyawa kimia yang dapat dilepaskan oleh akar tumbuhan (eksudat akar), yang kebanyakan berasal dari asam-asam benzoat, sinamat, dan fenolat.
3. Pencucian. Alelopati yang dikeluarkan melalui pencucian aialah asam-asam organik, gula, asam-asam amino, pektat, giberelin, terpenoid dan fenol. Sejumlah senyawa kimia dapat tercuci dari bagian-bagian tumbuhan yang berada di atas permukaan tanah oleh air hujan atau tetesan embun. Hasil cucian daun tumbuhan Crysanthemum sangat beracun, sehingga tidak ada jenis tumbuhan lain yang dapat hidup di bawah naungan tumbuhan ini.
4. Pembusukan organ tumbuhan. Setelah tumbuhan atau bagian-bagian organnya mati, senyawa-senyawa kimia yang mudah larut dapat tercuci dengan cepat. Sel-sel pada bagian-bagian organ yang mati akan kehilangan permeabilitas membrannya  dan dengan mudah senyawa-senyawa kimia yang ada didalamnya dilepaskan. Beberapa jenis mulsa dapat meracuni tanaman budidaya atau jenis-jenis tanaman yang ditanam pada musim berikutnya.

Alelopati tentunya menguntungkan bagi spesies yang menghasilkannya, namun merugikan bagi tumbuhan sasaran. Oleh karena itu, tumbuhan-tumbuhan yang menghasilkan alelokimia umumnya mendominasi daerah-daerah tertentu, sehingga populasi hunian umumnya adalah populasi jenis tumbuhan penghasil alelokimia. Dengan adanya proses interaksi ini, maka penyerapan nutrisi dan air dapat terkonsenterasi pada tumbuhan penghasil alelokimia dan tumbuhan tertentu yang toleran terhadap senyawa ini.

Tumbuhan dapat menghasilkan senyawa alelokimia yang merupakan metabolit sekunder di bagian akar, rizoma, daun, serbuk sari, bunga, batang, dan biji. Fungsi dari senyawa alelokimia tersebut belum diketahui secara pasti, namun beberapa senyawa tersebut dapat berfungsi sebagai pertahanan terhadap herbivora dan patogen tanaman. Tanaman yang rentan terhadap senyawa alelokimia dari tanaman lainnya dapat mengalami gangguan pada proses perkecambahan, pertumbuhan, serta perkembangannya. Perubahan morfologis yang sering terjadi akibat paparan senyawa alelokimia adalah perlambatan atau penghambatan perkecambahan biji, perpanjangan koleoptil, radikula, tunas, dan akar. Senyawa allelokimia (senyawa penyebab allelopati) berasal dari bagian yang berbeda pada tumbuhan penghasilnya; akan tetapi, bagian terpenting sebagai sumber allelokimia adalah akar dan daun.

Pengaruh alelopati terhadap pertumbuhan tanaman adalah sebagai berikut.

1. Senyawa alelopati dapat menghambat penyerapan hara yaitu dengan menurunkan kecepatan penyerapan ion-ion oleh tumbuhan.
2. Beberapa alelopati menghambat pembelahan sel-sel akar tumbuhan.
3. Beberapa alelopati dapat menghambat pertumbuhan yaitu dengan mempengaruhi pembesaran sel tumbuhan.
4. Beberapa senyawa alelopati memberikan pengaruh menghambat respirasi akar.
5. Senyawa alelopati memberikan pengaruh menghambat sintesis protein.
6. Beberapa senyawa alelopati dapat menurunkan daya permeabilitas membran pada sel tumbuhan.
7. Senyawa alelopati dapat menghambat aktivitas enzim.
8. Menghambat suksesi tumbuhan.
9. Menghambat pembusukan biji dan perkecambahan.
10. Menghambat pola penyebaran tumbuhan.
11. Menghambat aktivitas fotosintesis.

Proses pembentukkan senyawa alelopati sungguh merupakan proses interaksi antarspesies atau antarpopulasi yang menunjukkan suatu kemampuan suatu organisme untuk mempertahankan kelangsungan hidup dengan berkompetisi dengan organisme lainnya, baik dalam hal makanan, habitat, atau dalam hal lainnya.

Senyawa Sumber Alelopati

Meskipun banyak data yang menunjang adanya peranan senyawa alelopati dalam pertumbuhan gulma dan tanamn pangan di daerah-daerahpertumbuhan tetapi peranannya terhadap perkecanbahan belumlah diketahuisecara mendalam. Kebanyakan senyawa-senyawa alelopati adalah senyawa fenol. Mekanisme fisiologis dari penghambatan oleh senyawa ini terhada perkecambahan belumlah banyak diketahui. Penghambatan perkecambahan oleh senyawa oleh asam p-kumarat dan turunannya kemungkinan dihasilkan dari pelepasan ion k yang menyebabkan sel-sel lembaga tidak mampu berkembangdan memberikan tekanan yang menimbulkan perluasan sel-sel kumarin yang pengruhnya berbeda tetapi mekanismenya belum diketahui. Senyawa-senyawa yang mempunyai potensi alelopati dapat ditemukanpada semua jaringan tumbuh-tumbuhan termasuk daun, batang, akar, rizoma,bunga, buah dan biji. Senyawa-senyawa alelopati dapat dilepaskan dari jaringantumbuh-tumbuhan dalam berbagai cara termasuk melalui penguapan, eksudatakar, pencucian dan pembusukan bagian-bagian organ yang mati. Pengetahuan tentang jumlah senyawa alelopati sangatlah penting dalam kaitannya dengan pemanfaatannya sebagai bioherbisida.

Produksi senyawa-senyawa ini sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor lingkungan termasuk diantaranya adalah:

1. Kualitas, intensitas dan lamanya penyinaran cahaya dapat mempengaruhi produksi. Yang sangat penting untuk diketahui adalah senyawa alelopati lebih banyak dihasilkan dengan kondisi cahaya ultraviolet dan periode penyinaran yang panjang. Oleh karena itu tumbuh-tumbuhan yang berada di bawah naungan tumbuh-tumbuhan lainnya akan menghasilkan senyawa alelopati dalam jumlah yang kecil karena sebagian besar sinar ultraviole ttelah diserap oleh tumbuhan yang menaunginya. Tumbuhan yang sedang berada pada keadaan optimum, pertumbuhannya dapat menghasilkan senyawa alelopati dalam jumlah yang cukup tinggi dibandingkan tumbuh-tumbuhan yang masih muda (dalam periode awal pertumbuhan ) atausebaliknya yang telah tua.
2. Jumlah senyawa alelopati akan lebih banyak dihasilkan pada keadaan dengan kondisi yang kekurangan hara. Perbedaannya dapat beberapa kali lipat. Contohnya: Asam klorogenat merupakan senyawa alelopati yangditemukan pada bunga matahari.
3. Senyawa alelopati lebih banyak dihasilkan dalam keadaan yang mengalami kekeringan.
4. Senyawa alelopati jumlahnya lebih besar dalam keadaan dengan suhuyang lebih rendah jika dibandingkan dengan suhu normal bagipertumbuhannya.
5. Penggunaan hormon seperti hidrasit maleat dapat meningkatkan produksisenyawa alelopati.

Pengaruh Alelopati terhadap Tanaman Budidaya

Pengaruh yang ditimbulkan oleh senyawa alelopati pada tanaman budidaya adalah sebagai berikut:

1. Pengaruhnya terhadap penyerapan haraSenyawa-senyawa alelopati dapat menurunkan kecepatan penyerapan ion-ion oleh tumbuh-tumbuhan. Sebagai contoh: asam-asam salisilat danferulat keduanya merupakan senyawa penghambat penyerapan K oleh akarterutama pada pH yang rendah.
2. Penghambat pembelahan selBeberapa jenis allelokimia menunjukkan pengaruh yang menghambatpembelahan sel-sel akar tumbuhan. Sebagai contohnya, kumarin dapatmenghambat pembelahan sel akar secara total pada bawang beberapa lamasetelah perlakuan.
3. Penghambatan pertumbuhanBeberapa allelokimia diketahui mempengaruhi aktivitas IAA oksidase,sedangkan asam 3,4-dihidroksi benzoat, dan asam ferulat merupakansenyawa penghambatnya yang sangat kuat.
4. Penghambat aktivitas fotosintesis Einhellig dan kawan-kawan (1970) memperoleh hasil dari pengamatannyabahwa segera setelah perlakuan dengan skopoletin yang termasuk golongan kumarin, aktivitas fotosintesis pada bunga matahari, tembakaudan bayam mejadi menurun, senyawa-senyawa ini juga dapatmenyebabkan penutupan stomata atau mulut daun.
5. Pengaruh terhadap respirasi senyawa-senyawa kimia dapat menstimulir atau menghambat respirasi.
6. Proses fosforilasi akan dihambat dan menyebabkan pembentukan ATP (energi) menjadi berkurang. Juga ion yang termasuk golomgan senyawaasam aromatic, fenolat, aldehid, flavonoid, dan kumarin jugamempengaruhi terjadinya fosforilsi.
7. Pengaruh terhadap sintesis protein, Penelitian untuk mengamati pengaruh alelopati terhadap sintesis protein biasanya memerlukan penggunaan gula atau asam amino yang ditandai dengan radioaktif (C) yang kemudian dimasukkan kedalam protein. Asam ferulat dan kumarin.

                         

Gulma yang Berpotensi sebagai Alelopati

Mekanisme penekanan pertumbuhan tanaman akibat adanya zat ekskresitertentu dari tumbuhan lain disebut alelopati. Misalnya gembung ramba tmengeluarkan zat ekskresi yang mengandung fenol dan flavon yang dapat mengakibatkan tertekannya pertumbuhan tanaman karet. Selain tanaman ini, gulma lain yang diduga menimbulkan efek alelopati terhadap tanaman karet adalah alang (Imperata cylindrica L.), dan teki (Cyperus rotundus L.). Senyawa-senyawa kimia yang berpotensi alelopati dapat ditemukan disetiap organ tumbuhan antara lain terdapat pada daun , akar, batang, rhizom,buah biji dan umbi serta bagian bagian tumbuhan yang membusuk.Umumnya senyawa yang dikeluarkan adalah dari golongan fenol. Jenis-jenis gulma yang berpotensi mengeluarkan senyawa alelopati adalahcukup besar jumlahnya. Alelopati dapat meningkatkan agresivitas gulma didalamhubungan interaksi antara gulma dan tanaman pangan ataupun dalam pola-polapenguasaan di habitat dalam melalui eksudat yang dikeluarkannya, yang tercuci, yang teruapkan, atau melalui hasil pembusukan bagian-bagian organnya yang telah mati.

Meskipun telah banyak para ahli gulma yang mempelajari kompetisiantara gulma dan tanaman budidaya, tetapi jarang sekali yang mempertimbangkan kemungkinan alelopati sebagai salah satu mekanisme didalam proses interaksi ini. Beberapa jenis gulma menahun yang sangat agresif termasuk  Agropuran repens, Cirsium arvense, Sorgum halepens, Ciperus rotundus, dan Imperata cylindrica.

Tweet