ELISITASI

ELISITASI

Salah satu sumber utama bahan obat adalah tumbuhan. Bahan-bahan bioaktif tumbuhan

umumnya merupakan metabolit sekunder. Secara konvensional metabolit sekunder dapat diperoleh dengan cara mengekstraksi langsung dari organ tumbuhan. Namun cara tersebut memerlukan budi daya tanaman dalam skala besar, disamping itu proses ekstraksi, isolasi dan pemurniannya mahal.

Selain itu bila harus dibuat secara sintetis, harganya akan mahal karena struktur aktifnya sangat kompleks (Balandrin & Klocke,1988). Beberapa kelemahan metode konvensional tersebut, perlu diatasi dengan penemuan metode yang lebih baik. Penggunaan kultur jaringan untuk produksi metabolit sekunder dapat digunakan sebagai alternatif karena dapat mengatasi berbagai permasalahan di atas. Metode kultur jaringan tidak memerlukan bahan yang banyak, lahan yang luas, dapat diproduksi secara terus menerus dan proses pemurniannya lebih mudah karena sel-sel hasil kultur jaringan tidak banyak mengandung pigmen sehingga biaya pemrosesannya lebih rendah. Pada kultur jaringan, kultur sel dan kultur kalus (kumpulan sel yang belum terorganisasi dan belum terdiferensiasi) berpotensi sebagai sarana produksi metabolit sekunder.

Menurut Mantell & Smith (1993), kandungan metabolit sekunder dalam beberapa kultur sel dan kultur kalus masih relatif rendah, oleh karena itu diperlukan metode dalam kultur jaringan yang dapat meningkatkan kandungan metabolit sekunder termasuk bahan bioaktif tumbuhan. Salah satu metode yang banyak dikembangkan adalah metode elisitasi. Elisitasi adalah metode untuk menginduksi secara simultan pembentukan fitoaleksin, metabolit sekunder konstitutif atau metabolit sekunder lain yang secara normal tidak terakumulasi (Barz, et al.,1990). Elisitasi dapat dilakukan dengan menambahkan elisitor abiotik maupun biotik. Elisitor biotik dapat berupa fungi atau ragi. Selain itu, elisitasi merupakan suatu respon dari suatu sel untuk menghasilkan metabolit sekunder. Dalam hal ini adanya interaksi patogen dengan inang akan menginduksi pembentukan fitoaleksin pada tumbuhan. Fitoaleksin itu sendiri merupakan senyawa antibiotik yang mempunyai berat molekul rendah, dan dibentuk pada tumbuhan tinggi sebagai respons terhadap infeksi mikroba patogen. Senyawa yang merupakan bagian dari mekanisme tersebut dapat dianalogikan dengan antibody yang terbentuk sebagai respons imun pada hewan (Yoshikawa&Sugimito, 1993). Elisitor selain dapat menginduksi sintesis fitoaleksin, ternyata dapat juga menginduksi sintesis metabolit sekunder yang bukan fitoaleksin pada kultur kalus dan sel (Eilert et al 1986).

Elisitor terdiri atas dua kelompok, yaitu elisitor abiotik dan elisitor biotik (Logemann 1995).

1.      Elisator abiotik, bisa berasal dari senyawa anorganik , radiasi secara fisik, seperti ultraviolet, logam berat, dan detergen.

2.       Elisator biotic dapat dikelompokkan dalam elisator endogen,dan elisator eksogen,yaitu:

a)      Elisator endogen, umumnya berasal dari bagian tumbuhan itu sendiri, seperti bagian dari dinding sel ( poligogalakturonat ) yang rusak. Rusaknya dinding sel ini, disebabkan oleh suatu serangan pathogen. Dinding sel yang rusak dan terluka oleh karena aktivitas enzim hidrolisis dari serangan pathogen.

b)      Elisator eksogen, bisa berasal dari dinding jamur misalnya kitin, atau glukan. Selain itu dapat berupa senyawa yang disintesis, misalnya protein ( enzim ) ( Salisburry & Ross, 1995 ).

Beberapa penelitian telah membuktikan bahwa metode elisitasi dapat meningkatkan kandungan fitoaleksin dan metabolit sekunder lain pada tumbuhan tertentu. Kandungan fitoaleksin kapsidiol pada kultur sel Capsicum annuum dapat ditingkatkan setelah diberi penambahan ekstrak dari spora dan miselium Gliocladium deliquescens.  Antosianin pada kultur sel Daucus carota dapat ditingkatkan setelah diberi penambahan filtrat sel dan homogenat dari Escherichia coli, Staphyllococcus aureus, Saccharomyces cereviseae, dan Candida albicans.

            Proses penambahan elisitor pada sel tumbuhan untuk menginduksi dan meningkatkan pembentukan metabolit sekunder. Kebanyakan proses elisitasi terjadi ketika elisitor berasal reaksi oleh adanya infeksi patogen pada tanaman. Senyawa metabolit sekunder yang dihasilkan digunakan untuk mekanisme pertahanan terhadap patogen tersebut.

Mekanisme pertahanan

Tumbuhan memiliki banyak mekanisme pertahanan terhadap serangan patogen yang secar umum gabungan dari dua kombinasi yaitu;

1.      Mekanisme konstitutif

Mekanisme awal yang sudah ada sebelum  infeksi (preexisting). Umumnya sifat-sifat struktural yang berfungsi sebagai penghalang fisik dan menghambat patogen yang akan masuk dan berkembang di dalam tumbuhan.

Contohnya :

a)Lilin pada permukaan daun untuk mencegah terbentuknya lapisan air sehingga tidak lembab (suasana lembab mendukung pertumbuhan beberpa mikroba dan patogen lainnya

b)      Duri pada batang untuk mencegah serangan hewan

c)Kutikula yang tebal dapat meningkatkan ketahanan tumbuhan terhadap infeksi patogen yang masuk ke tumbuhan inang hanya melalui penetrasi secara langsung

2.      Mekanisme induksi

Mekanisme pertahanan yang diinduksi oleh suatu substansi yang disebut sebagai elisitor. Mekanisme induksi inilah yang akan dibahas lebih dalam karena berhubungan langsung dengan proses elisitasi.

Elisitor dan mekanisme elisitasi

1.      ELISITOR

Awalnya elisitor didefinisikan sebagai molekul yang dapat menginduksi fitoaleksin, tetapi sekarang pengertiannya meluas menjadi senyawa yang dapat menginduksi mekanisme pertahanan dan sekresi metabolit sekunder yang berhubungan dengan mekanisme pertahanan yang terjadi pada proses elisitasi. Elisitor selain dapat menginduksi sintesis fitoaleksin, ternyata dapat juga menginduksi sintesis metabolit sekunder yang bukan fitoaleksin pada kultur kalus dan sel.

Klasifikasi elisitor secara umum dibagi menjadi 2 yaitu;

1.Elisitor fisik (berasal dari luka fisik)

2.Elisitor kimiawi (biotik dan abiotik)

2.      MEKANISME ELISITASI

Riset mengenai elisitasi masih dikembangkan hingga saat ini karena mekanismenya sangat rumit. Efek  dari elisitor abiotik yang berpengaruh pada overproduksi dari metabolisme sekunder masih sulit untuk dipahami.  Sampai saat ini hipotesisnya adalah  messenger ion Ca2+ berpengaruh pada integritas membran , inhibisi atau  aktivasi dari jalur intraseluler, dan perubahan tekanan osmotik yang berperan sebagai agen yang memberi tekanan pada produksi metabolit sekunder. Kebanyakan riset saat ini berfokus pada elisitor karbohidrat dan biotik.

Mekanisme umum untuk elisitasi biotik pada tanaman berbasis pada interaksi respetor-elisitor. Ketika sel tanaman berinteraksi dengan elisitor, terjadi aktivitas biokimia yaitu:

a)      Pengikatan elisitor ke dalam reseptor pada membran plasma.

b)      Pengubahan aliran ion sepanjang membran sel tanaman contoh efflux Cl- dan K+ dan influx Ca2+ .

Pada tanaman, ion Ca2+ telah diketahui sebagai perantara pada berbagi respon sel terhadap sinyal dari lingkungan termasuk patogen. Contohnya, pada tanaman parsley, saluran elicitor-responsive calcium channel ¬ telah diidentifikasi dan terjadi influx sementara dari kalsium beberapa menit setalh infeksi fungi. Tanda lain bahwa elisitor dapat menginduksi influx dari proton adalah : turunnya pH sitoplasma(menjadi lebih asam), depolarisasi plasma membran, dan alkalisasi secara cepat pada medium kultur.

c)      Peningkatan aktivitas phospolipid pada beberapa jaringan tanaman setalah berkontak dengan elisitor, sintesis perantara sekunder P3 dan DiAcylGliserol yang memediasi produksi Ca2+ intraseluler, nitrit oksida, dan jalur octacanoid.

d)     Perubahan cepat pada fosforilasi protein. Fosforilasi reversibel memegang peranan penting dalam transfer sinyal tanaman selama melawan tekanan dan patogen.

e)      Aktivasi G-protein yang berperan dalam respon awal elisitor.

f)       Aktivasi NADPH oksidase yang berperan dalam pengasama sitosol.

g)      Reorganisasi sitoskeleton.

h)      Akumulasi protein yang berkorelasi dengan prtogen seperti chitinases dan glucanases, endopolygalacturonases, hydroxyp-roline-rich glycoproteins, dan protease inhibitors.

i)        Kematian sel pada tempat infeksi.

j)        Struktur dinding sel yang berubah.

k)      Aktivasi transkripsi gen yang berhubungan dengan respon terhadap patogen.

l)        Produksi molekul pertahanan tanaman seperti tanin dan fitoaleksin (2-4 jam setelah stimulais elisitor.

m)    Sintesis jasmonic acid dan salicylic acid.

n)      Resistensi sistematik terhadap patogen.

Walaupun begitu tidak semua mekanisme elisitor dalam elisitasi bekerja seperti poin- poin diatas. Masih banyak jalur metabolisme pada tanaman yang mempengaruhinya. Masih diperlukan studi lebih lanjut untuk memahami mekanisme elisitasi pada tanaman karena setiap tanaman dapat memiliki mekanisme yang berbeda- beda.