Bunga Pecah Seribu Penuh Pesona

Mempelajari mekanisme perkembangan warna kelopak memerlukan klarifikasi kondisi intravakuolar seperti pH vakuolar, struktur kimia antosianin dan komposisi kopigmen, serta kandungan ion logam: ion aluminium dalam hortensia. Selanjutnya, reproduksi warna kelopak menggunakan data analitis yang diperoleh sangat penting. Lapisan sel epidermis kelopak hortensia tidak berwarna, sementara sel-sel berpigmen terletak pada lapisan sel kedua. Oleh karena itu, sampel jaringan keseluruhan tidak cocok untuk analisis kimia karena sel-sel tidak berwarna dapat memengaruhi kualitas sampel dan analisis. Oleh karena itu, kami memperlakukan jaringan dengan pektinase dan selulase untuk memperoleh campuran protoplast dari mana sel-sel berwarna dapat dikumpulkan untuk analisis.

Pengukuran pH Vakuolar. 

Kesetimbangan antosianin tergantung pada pH, dan oleh karena itu, perkembangan warna sangat dipengaruhi oleh pH vakuola tempat pigmen berada. Ada banyak metodologi untuk mengukur pH vakuolar (pHv), tetapi cara yang paling mudah adalah mengukur pH cairan yang diisolasi dari jaringan kelopak atau kelopak yang ditekan. Namun, isolat ini mencakup bahan sel dari jenis sel berwarna dan tidak berwarna. Oleh karena itu, kami menemukan bahwa metode mikroelektroda sensitif pH yang dikembangkan oleh Felle adalah cara terbaik untuk mendapatkan pengukuran pHv yang akurat.

Sebelumnya, telah diukur pH kelopak morning glory, Ipomoea tricolor 'Heavenly Blue' menggunakan mikroelektroda sensitif pH, karena jus yang ditekan dari kelopak biru segera berubah dari biru menjadi ungu saat dikumpulkan, sehingga akurasi pengukuran pHv terganggu. Perubahan warna yang cepat ini disebabkan oleh perbedaan signifikan dalam nilai pHv antara sel epidermis berwarna dan sel parenkim tidak berwarna. Oleh karena itu, pH jus yang ditekan merupakan hasil campuran dari kedua jenis sel tersebut. Pada kelopak morning glory, sel-sel berwarna terletak di kedua lapisan epidermis: untuk pengukuran, jaringan kelopak ditempatkan dalam wadah pengukuran, dan elektroda dimasukkan langsung. Namun, pada kelopak hortensia, sel epidermis tidak berwarna, sehingga kami mengukur pHv menggunakan protoplast. Sebelum pengukuran pH, spektra dari sel berwarna yang dipilih direkam menggunakan mikrospektrofotometri dengan fluks berkas sekitar 10 m di bawah mikroskop. Dengan menggunakan kombinasi mikrospektrofotometri dan teknik mikroelektroda selektif proton, kami mengorelasikan warna sel hortensia tunggal dengan pHv-nya. Nilai rata-rata pHv dari sel biru (vismax: 589 nm) dan merah (vismax: 539 nm) yang diperoleh dari tiga kultivar biru (Narumi blue, Blue diamond, dan yang liar dari Mt. Chause) dan dua kultivar merah (Kasterin dan LK-49) masing-masing adalah 4,1 dan 3,3, menunjukkan bahwa pHv sel biru secara signifikan lebih tinggi dibandingkan sel merah. Kami menemukan bahwa pHv sel kelopak hortensia berwarna relatif rendah (misalnya, asam) dibandingkan dengan kelopak normal.

Penutup 

Perkembangan warna biru pada hortensia dan variasi nuansanya adalah salah satu topik penelitian tertua dalam pewarnaan bunga, dan telah lebih dari seratus tahun sejak publikasi pertama mengenai subjek ini. Selama waktu tersebut, banyak peneliti Jepang telah berkontribusi di bidang ini; namun, misteri warna biru yang sementara pada hortensia masih belum terungkap sepenuhnya. Kami telah menunjukkan bahwa pigmen biru hanya dapat ada dalam larutan akuatik dan masih perlu dikristalisasi untuk analisis struktural lebih lanjut. Dengan mengembangkan dan meningkatkan berbagai metode analitis, kimia perkembangan warna biru pada hortensia telah dijelaskan. Kompleks biru hortensia adalah kompleks metal yang terdiri dari antosianin, 3-O-glukosildelphinidin, asam 5-O-akilquinat, dan Al3+, yang dirakit melalui ikatan lemah yang mendukung kompleks metal dan interaksi hidrofobik. Kompleks ini terdiri dari rasio 1:1:1 antara antosianin-Al3+-asam 5-O-akilquinat yang berubah pembentukannya di vakuola karena berbagai faktor, seperti rasio kopigmen, kandungan Al3+, dan pH vakuolar. Perubahan ini menyebabkan perubahan warna yang khas pada hortensia. Namun, mengapa sel-sel tetangga dengan latar belakang genetik dan kondisi lingkungan serupa menunjukkan warna yang berbeda masih menjadi pertanyaan terbuka. Di masa mendatang, pertanyaan ini seharusnya dapat dipecahkan melalui kombinasi analisis komponen kimia sel tunggal dan ekspresi gen.

Reference

Yoshida, K., Oyama, K. I., & Kondo, T. (2021). Insight into chemical mechanisms of sepal color development and variation in hydrangea. Proceedings of the Japan Academy, Series B, 97(2), 51-68.

Jennings, C., Baysal-Gurel, F., & Alexander, L. W. (2024). Powdery Mildew of Bigleaf Hydrangea: Biology, Control, and Breeding Strategies for Resistance. Horticulturae, 10(3), 216.