Nitrat Reduktase
Nitrogen
merupakan nutrisi yang secara kuantitatif paling penting pada tumbuhan tinggi
dan diasumsikan diserap dalam bentuk inorganik berupa NH4+ dan NO3-
oleh akar. Nitrogen terlibat dalam menyusun beragam biomolekul dalam tumbuhan.
Keberadaan nitrogen merupakan suatu hal yang mutlak harus tersedia bagi
keberlangsungan hidup tumbuhan.
Salah
satu hal yang berperan dalam menjamin ketersediaan nitrogen bagi makhluk hidup
adalah adanya aktifitas nitrat reduktase. Aktifitas nitrat reduktase pada daun
tergantung pada ketersediaan sumber N yang ada serta suplai NO3-
melalui xilem (Casseta & Villela, 2004). Nitrat reduktase merupakan molekul
kompleks yang merupakan enzim regulator yang mengatur laju konsumsi nitrat dan
memiliki fungsi katalitik (Shahryari
et al, 2013).
Reduksi
nitrat oleh nitrat reduktase merupakan rate-limiting-step
dalam asimilasi nitrat pada tumbuhan. Nitrat reduktase dapat menjadi inaktif kurun waktu tertentu dan dapat diinduksi
aktifitasnya kembali dengan penambahan nitrat. Nitrat reduktase juga dapat
ditekan aktifitasnya oleh asam amino tertentu. Aktifitas nitrat reduktase
sangat rendah saat terjadi defisiensi molybdenum sebab unsur tersebut merupakan
kofaktor dari enzim ini. Enzim ini juga mengandung gugus prostetik meliputi FAD
dan sitokrom B, serta memerlukan NADPH sebagai donor elektron.
Nitrat
reduktase dikenal sebagai faktor pembatas pertumbuhan dan produksi protein pada
tumbuhan. Enzim ini dipengaruh oleh kondisi lingkungan. Aktifitas nitrat
reduktase pada tanaman dapat memberikan gambaran status nitrogen serta potensi
panennya (Galib, 2015).
Beberapa faktor yang mampu mengubah aktifitas
enzim ini adalah suhu rendah serta stress osmotik. Stress osmotik yang terjadi
dapat disebabkan oleh stress garam. Peningkatan tekanan osmotik lingkungan diketahui
akan menurunkan pertumbuhan tanaman dan menghambat reduksi nitrat serta
asimilasi ammonium (Deboubaet al., 2007).
Nitrat
diserap melalui akar dan ditranslokasikan ke pucuk dan di simpan di vakuola
tanaman. Jaringan daun mengakumulasi nitrat ketika laju transportasi nitrat
meningkat dan melebihi kapasitan akumulasinya (Kasim et al, 2013). Nitrat diasimilasi melalui jalur yang melibatkan
pengambilan nitrat dan dengan dua tahapan reduktif yang dikatalisis oleh enzim
nitrat reduktase dan nitrit reduktase (Gambar 1) (Ahmad et al, 2010). Kedua enzim ini diperkirakan utuk mengkatalisis
langkah pembatasan asimilasi nitrat karena enzim ini menginisiasi reaksi ketika
nitrat tersedia. Ketersediaan nitrat mempengaruhi laju asimilasi nitrat, namun
demikian, asimilasi nitrat juga dipengaruhi oleh genotip.
Analisis nitrat
reduktase secara in vivo
Aktifitas
nitrat reduktase dapat diukur secara in vivo maupun secara in vitro. Analisis
invitro dapat dilakukan dengan mengekstrak fraksi enzimatik dari jaringan dan
mengukur reaksi dengan medium buffer yang sesuai (Casseta & Villela, 2004).
Berbeda halnya dengan analisis invitro, analisis invivo dapat dilakukan dengan
mudah tanpa ekstraksi enzim. Yaitu dengan inkubasi jaringan sampel pada medium
buffer yang berisi NO3-, pelarut serta atau dengan
detergen dan mengukur NO2- yang diproduksi dalam kurun
waktu tertentu dalam keadaan gelap.
Produksi
nitrat pada analisis invivo bergantung pada difusi NO3-
ke jaringan untuk mencapai sitoplasma sebagai tempat enzim berada. Nitrat reduktase mereduksi NO3-
menjadi NO2- dengan menggunakan pereduksi NADH yang
didapatkan dari jalur respirasi oksidatif. Pada kondisi normal, NO2-
yang diproduksi pada jaringan akan
ditransport ke kloroplas dan direduksi menjadi ammonia menggunakan pereduksi
feredoksin yang didapatkan dari transport elektron dalam fotosintesis (Gambar
1). Namun demikian, dalam analisis invivo, jaringan tetap berada dalam keadaan
gelap sehingga akumulasi NO2- mengalami difusi ke medium inkubasi (Casseta
& Villela, 2004). Hal ini mengakibatkan produk yang dihasilkan pada medium
dalam analisis invivo juga dipengaruhi kemampuan difusi NO2-
ke dalam medium.
Gambar 1. Jalur Metabolisme Asimilasi
Nitrat (Vivian et al, 1999)
Nitrat
reduktase akan selalu mengkatalisis reaksi yang sama. Namun demikian,
keberadaannya dalam suatu organisme akan sangat bergantung pada masing-masing
organisme tersebut (Stolz&Bazu, 2002). Menurut Venkeatesan & Ganapathy
(2004), aktifitas nitrat reduktase tertinggi ada pada daun pertama dan daun
ketiga. Peningkatan aktifitas nitrat reduktase juga dapat dipengaruhi oleh
adanya pemupukan N. Semakin tua,
aktifitas nitrat reduktase akan semakin menurun.
Nitrat
reduktase merupakan enzim yang berperan mengatur asimilasi nitrogen pada
tanaman yang diatur oleh perubahan terang/gelap. Meskipun respon aktifitas
nitrat reduktase terhadap terang/gelap dapat bervariasi pada tiap spesies,
umumnya aktifitas nitrat reduktase lebih tinggi pada kondisi terang daripada
kondisi gelap.
NO3- bebas dapat berdifusi ke dalam sitoplasma sel tanaman sebagai lokasi nitrat reduktase. Reaksi reduksi yang terjadi adalah sebagai berikut.
Daftar Pustaka
Ahmad,
Saif, Inayat S. Fazili, Rizwanul Haque, Samdun Nisa Khan, and Malik Zainul
Abdin. 2010. Standardization and estimation of nitrate reductase activity in
the leaves of Ammi majus L. (Bishops weed) in relation to sulphur deficiency
and seed yield. Jurnal. AJCS
4(7):515-522
Cazetta,
Jairo Osvaldo & Luciana Cristine Vasques Villela. 2004. Nitrate Reductase
Activity in Leaves and Stems of Tanner Grass (Brachiaria radicans Napper). Jurnal. Sci Agric N6. P 640-648
Debouba,
Mohamed, Houda Maa, Roufi-Dghimi, Akira
Suzuki, Mohamed Habib Ghorbel1 And Houda Gouia. 2007. Changes in Growth and
Activity of Enzymes Involved in Nitrate Reduction and Ammonium Assimilation in
Tomato Seedlings in Response to NaCl Stress. Jurnal. Annals of Botany99:
1143–1151
Galib, Muliaty. 2015. Effect of Flooding on Nitrate Reductase Activities of Seedling of Some Indonesian Local Rice Varieties. Jurnal. IJAREAS 2278-6252
Kasim,
M. Husian, Taryono, Sriyanto Waluyo, Hari Kartiko. 2013. The Dinamic of Nitrate
Reductase in Tea Leaves. Jurnal. Ilmu
Pertanian Vol 16
Shahryari,Reza,
Mostafa Valizadeh, Aladdin Gadimov, and
Elshad Gurbanov. 2013. In Vitroeffect Of Humic Fertilizer On Activity Of
Nitrate Reductase, Under Drought Stress Mediated Through Polyethylene Glycol In
Wheat. Jurnal. Romanian Agricultural
Research, NO. 30
Vankatesan
S. & M. N. K. Ganapathy. 2004.
Nitrate Reductase Activity in Tea as Influenced by Various Levels off Nitrogen
and Potassium Fertilizer. Jurnal. Soil Science
and Plant Analysis 35: 1283-1291
Vivian,
Conrado Moreno, Purificacion Cabello, Manuel MartinezLuque, Rafael Blasco,
Francisco Castilo. 1999. Procariotic Nitrate Reduction: Molecular Properties
and Functional Distinction among Bacterial Nitrate Reductases. JOURNAL OF BACTERIOLOGY, 0021-9193/99/$04.0010
