Fotorespon Pertumbuhan, Glutathion (GSH), Kalorofil a, dan Karotenoid Symbiodinium spp.

Abstract

Ekosistem terumbu karang mampu membangun dan menyediakan habitat bagi komunitas paling beragam di dunia. Karang memiliki simbiosis yang kompleks antara hewan inang (filum cnidaria) dan mikroalga endosimbion (dinoflagellata bergenus Symbiodinium) namun sensitif terhadap perubahan lingkungan. Dinoflagellata endosimbion tersebut memberikan beragam produk fotosintesis (fotosintetat) ke polip karang inang untuk mampu mempertahankan metabolisme dan pertumbuhannya di perairan laut oligotropik. Di lain sisi, karang menyediakan tempat berlindung dan akses eksklusif bagi endosimbion untuk memperoleh makanannya dari hasil metabolisme polip karang. Tekanan lingkungan, seperti intensitas cahaya tinggi, berpeluang mengganggu simbiosis dan bahkan menghilangkan sel Symbiodinium ataupun pigmentasinya dari jaringan karang. Pemutihan karang masal merupakan disfungsi proses fotosintesis antara lain reduksi aktivitas fotosistem II dan transport linier elektron. Interaksi berkepanjangan Symbiodinium spp. dengan intensitas cahaya tinggi dapat berpengaruh terhadap densitas sel, jumlah pigmen, dan/atau produksi senyawa fotokimia bahkan dapat memicu terjadinya pemutihan. Berkaitan dengan hal tersebut, kesehatan endosimbion karang adalah kritis untuk keberlangsungan hidup karang mengingat bahwa sebagian besar (75-90 %) kebutuhan karang inang disuplai oleh endosimbionnya. Intensitas cahaya mampu mengubah pola respon Symbiodinium spp. yang terindikasi dari perubahan pola pertumbuhan, senyawa metabolit sekunder, dan pigmentasi sel. Penelitian bertujuan menganalisis hubungan antara pertumbuhan, konsentrasi GSH, dan fotopigmen (klorofil a dan karotenoid) Symbiodinium spp. yang diberi perlakuan berupa intensitas cahaya pada gelombang sinar tampak (150-450 μmol foton.m-2.dt-1). Penelitian juga dilakukan untuk menganalisis konektivitas antar peubah dominan sebagai salah satu mekanisme respon Symbiodinium spp. terhadap intensitas cahaya. Symbiodinium spp. merupakan hasil isolasi dari Zoanthus sp. yang dikumpulkan dari Daerah Perlindungan Laut (DPL) Pulau Puhawang, Provinsi Lampung dan dikultur dengan menggunakan media f/2 tanpa silika (pH 7,9-8,1; suhu 22-230C; salinitas 33-34 ppt; gelembung udara kecil), dan diberikan perlakuan berupa perbedaan intensitas cahaya (150, 200, 300, and 450 μmol foton.m-2.dt-1). Selanjutnya dilakukan pengamatan terhadap parameter biologi (fase pertumbuhan, laju pertumbuhan, dan biovolume sel) dan parameter kimia (konsentrasi GSH, klorofil, dan karotenoid) sebagai fotorespon Symbiodinium. Kurva pertumbuhan Symbiodinium menunjukkan tren positif pada 8 hari pertama kultur dan memiliki empat fase (lag, eksponensial, stagnan, dan penurunan) pada semua perlakuan selama total 12 hari kultur tanpa perbedaan yang nyata secara statistik. Laju pertumbuhan tertinggi terjadi pada fase eksponensial dan terendah pada fase penurunan, sehingga diasumsikan bahwa laju pertumbuhan bukan merupakan fotorespon sensitif Symbiodinium spp. terhadap rentang intensitas cahaya tampak yang diujikan. Tingginya intensitas cahaya tampak mampu menstimulasi dan menyimpan fotosintetat hasil fotosintesis Symbiodinium spp. yang terindikasi dari peningkatan biovolume sel dengan semakin meningkatnya intensitas cahaya yang diberikan. Konsentrasi GSH Symbiodinium spp. setelah perlakuan penghambatan cahaya (diskontinu/fotoinhibisi) cenderung menampilkan tiga fase yang berbeda (fase peningkatan, penurunan, dan stagnan) dan bisa berbeda tergantung pada intensitas cahaya selama proses pemulihan. Fase tinggi dan bervariasinya konsentrasi GSH diasumsikan sebagai mekanisme fotoprotektif Symbiodinium spp. dalam hal meminimalkan pengaruh negatif tingginya intensitas cahaya. Fase penurunan konsentrasi GSH diasumsikan sebagai fase pemulihan pasca fotostres. Fase stagnan konsentrasi GSH diasumsikan sebagai fase stabilitas baru yang berkorelasi tinggi terhadap keberadaan intensitas cahaya yang diberikan. Pada kondisi perlakuan intensitas cahaya kontinu, Symbiodinium spp. cenderung memproduksi lebih banyak GSH selama kultur pada semua perlakuan. Sempit dan rendahnya konsentrasi GSH pada intensitas cahaya rendah mengindikasikan mikrohabitat yang direkomendasikan untuk pemulihan Symbiodinium spp. meminimalkan pengaruh foto stres. Berdasarkan hal tersebut, diasumsikan bahwa GSH berperan sebagai senyawa fotoprotektif dan fotoadaptif Symbiodinium spp. terhadap stres intensitas cahaya tampak. Fotopigmen (klorofil a dan karotenoid) Symbiodinium menggambarkan fenomena yang berbeda pada intensitas cahaya tinggi. Saat efisiensi klorofil a menurun, karotenoid mengambil alih dengan menyampaikan energi yang diabsorpsi ke klorofil a untuk tetap menjaga aktivitas fotosintesis sel. Analisis komponen utama (PCA) dan uji t pada nilai korelasi pearson yang digunakan untuk menganalisis konektivitas antara peubah dengan intensitas cahaya yang diujikan. Hasilnya menunjukkan bahwa biovolume sel, konsentrasi GSH, dan konsentrasi karotenoid dalam sel Symbiodinium spp. teraktifasi produksinya pada intensitas cahaya yang lebih tinggi dari kontrol. Peningkatan biovolume sel cenderung disebabkan oleh peningkatan konsentrasi GSH intraseluler Symbiodinium spp.. Peningkatan intensitas cahaya pada rentang yang diujikan tidak memberikan dampak pada densitas sel; berdampak menurunkan konsentrasi klorofil a; dan berdampak meningkatkan biovolume sel, konsentrasi GSH, serta konsentrasi karotenoid sel Symbiodinium spp.. Kondisi tersebut mengindikasikan bahwa terdapat peran relatif GSH dan karotenoid terhadap klorofil a. Peran relatif GSH dan karotenoid dalam menjaga metabolisme sel tampak dari makin tingginya konsentrasi kedua senyawa tersebut justru disaat konsentrasi klorofil a yang cenderung menurun ataupun sebaliknya. Peran GSH dan karotenoid akan makin tampak nyata dari tidak terganggunya pertumbuhan sel di semua perlakuan yang diberikan.