Dokumen tersebut memberikan penjelasan mengenai site dan mode of action dari herbisida. Secara singkat: 1. Herbisida dapat masuk ke tumbuhan melalui permukaan daun dan akar, lalu diangkut ke seluruh bagian tumbuhan. 2. Herbisida bekerja dengan merusak proses fisiologi seperti pembelahan sel, pembentukan jaringan, dan metabolisme seperti fotosintesis dan pernafasan. 3. Efek herbisida bergantung pada l

1. SITE DAN MODE OF ACTION
HERBISIDA
BIOL & MANAGEMENT GULMA
S2 FP-UGM
PROF PRAPTO YUDONO

2. PENDAHULUAN
• HERBISIDA ADALAH :
• ADALAH BAHAN ATAU SENYAWA KIMIA YANG DIPAKAI UNTUK
MEMBUNUH GULMA ATAU MERUSAK PERTUMBUHAN GULMA
• AGAR MEMILIKI DAYA RACUN, DAN SIAP PAKAI ,HERBISIDA , PERLU
DIFORMULASIKAN ( DIKOMBINASIKAN DENGAN BAHAN PELARUT-
OIL - , MAUPUN SURFAKTAN ( SURFACE ACTIVE AGENTS , YANG
HIDROPHILIK MAUPUN YANG LIPOPHILIK )
• CONTOH SURFAKTAN TERTUA ADALAH SOAP ( SABUN )
• PENGERTIAN SIAP PAKAI , ADALAH YANG MAMPU MENYEBAR
MERATA DIDALAM PEMBAWA /CARIER DAN PERMUKAAN DAUN
( BUTIR AIR SAJA TIDAK MAMPU ) , SEHINGGA MENJADI EFEKTIF
DAN EFISIEN, DALAM KAITAN PERACUNAN, MUDAH DIKEMAS .
• FORMULASI HERBISIDA : BERUPA LARUTAN AIR/MINYAK ; SERBUK
YANG DAPAT DILARUTKAN ; BUTIRAN; PASTA ; PELLET ; LILIN ;
GLOMULES ( LAMBAT LEPAS ) ; FUMIGAN ( GAS.

3. PENDH.LANJUT..
• TUJUAN APLIKASI HERBISIDA :
• A. MENCEGAH PEMUNCULAN KECAMBAH GULMA DI DALAM
AREA PERTANAMAN
• B.MEMINIMALISIR KOMPETISI GULMA X TANAMAN
• C.MENGURANGI PROPAGULE GULMA BAIK BERUPA BIJI
MAUPUN BAGIAN VEGETATIF
• WAKTU APLIKASI :
• SAAT PRE EMERGENCE /BIJI GULMA BELUM
BERKECAMBAH,SEBELUM TANAM TANAMAN
• SAAT GULMA TELAH BERKECAMBAH DAN MUNCUL,NAMUN
BELUM MELAKUKAN TANAM TANAMAN
• SAAT GULMA TELAH MUNCUL ,DAN TANAMAN TELAH
TUMBUH

4. MASUK DAN TRANSPORTASI
GULMA
• TANGGAPAN SUATU TUMBUHAN TERHADAP HERBISIDA
DIPENGARUHI OLEH :
• 1.PHASE PERTUMBUHANNYA
• 2.KANDUNGAN SIFAT GENETIK TUMBUHAN
• 3.LINGKUNGAN DI MANA TUMBUHAN BERADA
• 4.KHARAKTERISTIK HERBISIDA SENDIRI
• JALAN UTAMA MASUKNYA HERBISIDA KE DALAM TUBUH
TUMBUHAN ADALAH PERMUKAAN DAUN DAN PERMUKAAN
AKAR. RUAS KOLEOPTIL KECAMBAH ( UTAMANYA GRASSES )
• SEBENARNYA HERB.MAMPU MASUK PADA SETIAP
PERMUKAAN TUMBUHAN , NAMUN SEMPIT DAN SINGKAT ,
SEPERTI RANTING,BUNGA DLL,BAHKAN PADA DORMAN.

5. LANJUT..
• APLIKASI AERIAL , DIPENGARUHI OLEH SUHU, KELEMBABAN
DAN HUJAN, SEMENTARA APLIKASI TANAH DIPENGARUHI
OLEH ,SUHU,KELEMBABAN , BAHAN ORGANIK , MINERAL
TANAH, DAN MIKROORGANISME SERTA MIKROFLORA TANAH.
• HASIL PENELITIAN ( HARTLEY , 1960 ) MENUNJUKKAN
APLIKASI LEWAT TANAH, MASIH MENYISAKAN BIJI
BERKECAMBAH DAN MUNCUL , KARENA LARUTAN HERBISIDA
TIDAK LANGSUNG BERHUBUNGAN DENGAN PERMUKAAN
AKAR/RUAS, SEHINGGA DIPERLUKAN WAKTU DAN DOSIS
YANG LEBIH BESAR.
• HAL TERSEBUT JUGA YANG MENYEBABKAN MASUKNYA
HERB. LEWAT RUAS KOLEOPTIL , LEBIH KECIL DIBANDING
LEWAT AKAR

6. JARINGAN TUMBUHAN
• TUBUH TUMBUHAN BERVASKULAR, UTAMANYA HERBA,
TERDIRI ATAS PHLOEM DAN XYLEEM YANG TERDIRI ATAS :
• KULIT =DERMAL ( KULIT = LILIN, SEL SEL KULIT /EPIDERMIS
DAN LAPISAN PERTUMBUHAN SEKUNDERNYA ; P
• PEMBULUH = VASKULAR BERLAKU UNTUK AIR, ASSIMILAT,
MINERAL HARA , DAN SENYAWA KIMIA LAINNYA ;
• ADANYA JARINGAN MATRIK/ JARINGAN DASAR,YANG
TERMASUK DI DALAMNYA ADALAH JARINGAN REPRODUKTIF,
JARINGAN PUCUK, YANG MENENTUKAN BENTUK DAN FUNGSI
TUMBUHAN.
• BAGIAN HIDUP SEL ( LIVING MATTER ) ADALAH BAGIAN SEL
YANG HIDUP SEPERTI PROTOPLASMA, ORGANELS , INTI SEL.

7. LANJUT..
• HERBISIDA YANG DIAPLIKASIKAN HARUS BERHUBUNGAN DAN
BERINTERAKSI DENGAN KETIGA SISTEM TERSEBUT DAN BEKERJA
PADA LIVING MATTER SELNYA.
• HERBISIDA KONTAK: MERCUN DAN MEMEBUNUH BAGIAN YANG
KONTAK( DAPAT DIJANGKAU ) LANGSUNG,HANYA MEMERLUKAN
LAPISAN DEMAL SAJA UNTUK MELEPAS MERACUN,UNTUK
MELEMAHKAN DAN MERUSAK SISTEM MEMBRANE SEL.
• HERBISIDA SISTEMIK : YANG AKAN MENGGANGGU /MERUsAK
PROSES FISIOLOGI DAN METABOLISME GULMA ( ada target site
nya ).UNTUK MENCAPI TARGET SITE, HEB. INI HARUS MAMPU
MEMASUKI PHLOEM / DAN XYLEM
• JADI GERAKAN HERB. DAPAT MELALUI LIVING MATTER DR SEL KE
SELDAN PHLOEM ( SYMPLATIK ) , ATAU ANTAR SEL DULU,DAN SEL
SEL MATI ( APOPLASTIK ).KEMUDIAN BERGERAK KE ATAS / BAWAH
BERSAMA ASIMILATE,ATAU KE ATAS MELALUI XYLEEM BERSAMA
AIR/HARA.

8. SISTEM JARINGAN FUNDAMENTAL
• PADA SISTEM JARINGAN FUNDAMENTAL,YANG TERDIRI DARI
BERBAGAI MACAM SEL, DAPAT MENJADI PENGHALANG
MASUKNYA HERB. KE JARINGAN ANGKUT ( KARENA MASIH
ADANYA RUANG RUASNG ANTAR SEL YANG KOSONG
( TERGANTUNG HIDRASI ) ; NAMUN DEMIKIAN DAPAT
MENJADI PENGHANTAR MANAKALA RUANG KOSONG
TESEBUT TERISI PROTOPLASMA DARI SEL SEL SEKITARNYA.
• DI SAMPING CARA TRANSPORT YANG SIMPLASTIK DAN
APOPLASTIK , DIKETAHUI JUGA ADA CARA TRANSPORT
DISEBUT “ POLAR TRANSPORT, YANG TIDAK SELALU SEARAH
DENGAN AIR MAUPUN ASSIMILATE ( CONTOHNYA AUXIN DAN
ZPT LAINNYA , JUGA HERBISIDA , NAMUN LEBIH LAMBAT,

9. DAUN SEBAGAI TITIK MASUK
HERBISIDA
• Lapisan daun ( dari bag luar berturut turut terdiri atas: cuticle, sel sel
epidermis, sel sel palisade,inner palisade dan vena.
• Cuticle , bersifat tidak kontinyu , non-living,pada bag.luar dinding
epidermis( sebagai lapisan non-sel.),jalan masuk herb.non-polar
• Cuticle mengandung cutin, lilin, pectin,dan sellulosa, yang memiliki
beda polaritas. Lapisan lilin yang memiliki waxes lipoidal, yang
mendominasi di luar cuticle, menjadi penghalang masuknya
herb.polar yang larut dalam air .( karena waterphobic )
• Herb.polar ini , hanya mampu masuk malalui plasmodesmata ( dari
sel sel apidermis ) yang menjulur ke luar bag.cuticle ,yang terisi air (
disebut aquaeous phase .
• Ketebalan cutricle , menentukan kecepatan masuknya herb.

10. STOMATA DAN BULU DAUN
DAN NASIB HERBIDISA
• Stomata terbebas dari cuticle , sebagian besar pada permukaan
daun bag.bawah.stomata yang terbuka menjadi jalan herb ( somata
– jar.spongi – vena ) bandingkan ( route cuticle-epidermis-sel
palisade- vena ).
• Namun entri herb.melalui stomata menjadi kecil karena posisinya di
permukaan daun bagian bawah.
• Bulu daun muncul dari sel epidermis, pengaruh bulu daun
,umumnya dianggap sebagai penahan droplets, namun hasil
penIlitian bulu daun juga sebagai jalan masuk herb. ( bulu daun
terdiri dari seingle sel atau bercabang ).
• Nasib herb : hilang menguap, terbilas air hujan,tetap tinggal pada
cuticula, menjadi kristal karena penguapan, tertahan lipoidal,dapat
masuk kutikula dan mengikuti sistem transport.

11. AKAR TITIK MASUK HERBISIDA
• Ujung akar adaah bag.meristematik, dan ada tudung
akarnya.mengalami pemanjangan ,belum memiliki akar rambut,
jarngan phloem dn xyleem yang jelas,dan casparian strip ( penutup
berlilin di antara dinding sel endodermis- xyleem ) yang hanya
terbenuk pada zona akar yang masak.
• Permukaan akar ,tanpa lapisan kutikula, dan memiliki ruang antar
sel yang lebih luas ( krn. bentuk sel tida sama ), memudahkan her.
ke arah jaringan hidup/ vaskular.
• Barier pada akar hanya dua ( 2( yakni : 1/ selaput semipermeabel
sel hidup dan 2/lapisan casparian strip dinding luar endodermis ).
• Casparian strip : mengandung suberin,lignin,atau kombinasinya
yang sangat hidrophobik ( waxy ) ,hanya meneruskan snyawa yang
mampu melewati membrane ( selaput sel ).lapisan ini juga
menyeleksi route apoplast.

12. KOLEOPTYL TITIK MASUK HERB.
• KOLEOPTIL , adalah struktur berbentuk daun khusus pada
grasses, terdapat disektar titik tumbuh tunas apikal yang
meristematik, meski tertutup ( seperti conthong,namun ada lubenf di
mana daun pertama akan muncul.
• Koleoptil , memiliki stomata ,pada kelembaban tinggi akan
memebuka, sehingga memberi jalan herb. ke titik tumbuh.
• Pada monokotil, titik tumbuh masih di dalam tanah , sementara
dikotil telah diatas permukaan tanah. Pada dikotil, hypokotil menjadi
titik penyerapan herb.
• Dowson ( 1963 ), lih. Aldrich ( 1984 ), contoh herb.EPTC,
penyerapan oleh akar tidk cukup membunuh gulma, namun dengan
penyerapan bagian lainnya ,termasuk tajuk ( koleoptil ) ,
mengakibatkan kerusakan gulma yang parah.Ruas koleoptil wilt-
oat ,mengarah ke atas menjadi titik serapan herb.

13. SITE AND MODE OF ACTION
• Pengaruh cepat dari aplikasi herb.kontak, sangat mudah di amati
dan difahami, namun bagi herb. sistemik ,lebih komplek krn.di
trasnlokasikan, dan mengeluarkan pengaruh yang jauh dari titk
masuknya.
• Untuk ini perlunya difahami mekanisme aksi ( tanggapan biokimia
dan biophisik ) dan mode aksinya ( yang mngarahkan phyto-toksik
dan reaksi sekunder ,termasuk di dalamnya adalah :
• Pengaruh terhadap pertumbuhan dan hasil pertumbuhannya.
• Ashton and Crafts ( 1981) , mendefinisikan primary biochmical site
of action adalah reaksi biokimia tunggal yang sudah dipengaruhi
oleh konsentrasi rendah dibanding reaksi reaksi yang lain [ = reaksi
yang pertama dipengaruhi oleh suatu konsentrasi herbisida yang
diberikan ], sementara yang memerlukan cons. Lebih tinggi disebut
secondary biochemical site of action.

14. Lanjut…
• Lokasi aksi herb. memperngaruhi proses fisiologi pada : lokasi
jaringan yang melakukan pembelahan sel ( pada titik tumbuh
tunas/akar , pemebntukan buah/biji ; perkembangan jaringan
( pembentukan bakal akar,batang ,tunas pada perkecambahan ,
pada pembentukan bakal bunga dan buah , pembentukan
chlorophyl dan plastida ( pada pembentukan dan perkembangan
daun dan sel sel daun ) .
• Lokasi aksi herb mempengaruhi metabolisme ( umumnya dari herb.
sistemik ) ,pada : photosynthesa( utamanya pada light reaction ) ,
respirasi ( utamanya pada electron transport system penghasil
ATP ) , metabolisme nitrogen ( sinthesa protein ) , aktivitas enzyme
( menjadikan rekasi tidak berlangsung karena enzyme tidak aktif
/denaturai/radicals ).
• Herb. kontak , cepat bereaksi , memeberikan simptom spt terbakar.

15. Lanjut…
• Pembelahan sel : herb. meruapakan racun mitosis , dengan
merusak pembentukan dinding sel pad saat pembelahan sel ( pada
telophase dan anaphase ) , sehingga dihasilkan sel abnormal
berinti banyak. Perusakan diduga pada reaksi enzimatik
pembentukan dinding sel
• Perkembangan jaringan :Merusak perkembangan xyleem dan
phloem , oleh herbisida yang mirip zat pengatur tumbuh tanaman
,hasilnya adalah deformasi jaringan ,yang kana mengacaukan )
distribusi metabolit di dalm tubuh tumbuhan ( gulma ).
• Pembentukan plastida dan chlorophyll : hal ini belum diketahui
mechanismenya , namun tampak akibatnya adalah mencegah
terjadinya photosynthesis.gejala yang terjadi adalah chlorotik
( warna daun menjadi putih )

16. PROSES METABOLISME
• Proses yang dirusak adalah : photosynthesa, respirasi ,
metabolisme nitrogen serta aktivitas enzymes.
• Add. Photosynthesa
• Terjadi pada reaksi terang ( light dependent photosynthese )dengan
merusak ETS ( electron transport system ) dari donor ke acceptor ) ,
yakni memblock aliran elektron dari lisis air ( H+
+ e-
+ 0 ) ke
chlorophyl , yang akan menyerap energi sinar matahari
• Herb.semacam diquat, paraquat , menangkap elektron
untkmebentuk senyaw senyawa radicals bebas, memblok
pembentukan NADPH2 dan ATP.
• Senyawa radikal bebas teroksidasi , ( dengan oksigen yang
tersedia )membentuk H202 ( hidrogen peroksida ) ysng
terakumulasi dan merusak sel tumbuhan ( gulma ),dengan gejala
seperti terbakar.

17. PROSES RESPIRASI
• Khemikalia yang merusak proses respirasi dapat dikelompokkan
sebagai :
• 1. penghambat elektron transport ( karena mengikat elektron carier )
• 2. penghambat transfer-energi ( berkombinasi dengan inermediate
energy ) diantaranya bloking P- high enrgy, dan
• 3. agen agen un coupling ( yang memutus rangkaian coupling ) dan
herbisida umumnya adalah yang memutus trangkaian coupling
dengan menghalangi penggunaan tenaga yang di relaase selama
proses respirasi berlangsung .
• Respirasi berlangsung di dalam mitochondria ,dan elektron transort
system pada innner membrane miochondria tersebut.

18. Metabolisme nitrogen
• Metabolisme nitrogen yang tepengaruh ,utamanya pada
penghambatan pengaturan synthesa asam nukled ( RNA dan DNA )
, yakni penghambatan pada aktivitas enzyme enzyme DNase dan
RNase.
• Dampak penghamabatan adalah terkumlasinya protein dan asam
amino di dalam tumbuhan , yakni paa akar, dan batang ,sebaliknya
terjadi pengurangan pada daun
• Prosesnya adalah tranlkasi materials mengandung N , dari daun ke
akar dan batang, dan terjadi pada saat oksidasi karbohidrat .
• Laju kegiatan , diangaruhi species, herbisida,konsentrasi, dan lama
waktu terpapar.
• Kejadian ini akan mempengaruhi awal perkembangan sel
( pembentukan senyawa terakit asam nucklead  chromosom )

19. AKTIVITAS ENSIM
• SECARA UMUM DIKETAHUI BAHWA PENGARUH HERBISIDA ADALAH
TERHADAP PENGRUSAKAN SISTEM ENZYMES, MASALAHNYA
SEDIKIT BUKTI HASIL PENELITIAN ( YANG ADA ADALAH INDIKATOR
YANG DIPAKAI MENDUGA KEJADIAN YAN SEBENARNYA ).
• PENGARUH HERBISIDA INI SIFATNYA BISA LANGSUNG BISA TIDAK
LANGSUNG.
• HERBISIDA YANG MAMPU MENGUBAH AKTIVITAS ENZYMES ANT. :
• 1. YANG MAMPU MERUBAH STRUKTUR NORMAL ENYMES
• 2.BERKOMPETISI DENGAN AFFILIASI [SUBSTRATE –ENZYMES ]
• 3. MEMBENTUK SENYAWA KOMPLEK YANG , DAPAT MENDUKUNG
ATAU MENGHAMBAT AKTIVITAS ENZYMES
• 4.BERKOMPETISI DENGAN CO-FAKTOR NON – PROTEIN PADA
ENZYMES
• 5.MERUBAH STATUS CO-FAKTOR SEHINGGA MENCEGAH ASSOSIASI
DENGAN ENZYMES.

20. EFFEK TERHADAP HASIL KINERJA ENZYMES
• HASIL KINERJA ENZYMES :
• GAGAL MENGHASILKAN ATP , KARENA PEMUTUSAN SUPPLY
ENERGY ( ENDERGONIC REACTION /REAKSI PERLU ENERGI )
• GAGAL SUPPLY CO-ENZYME SERTA GUGUS PROSTETHIC
ENZYMES ( YANG NON-PROTEIN )
• GAGALNYA KELANGSUNGAN REAKSI ENZYMATIK
• SEPERTI DIKATAKAN DI DEPAN , PENGARUH INI LEBIH
BANYAK PADA BATANG/AKAR ( KARENA KONSENTRASI HERB.
LEBIH TINGGI DIBANDING PADA DAUN.)
• MEKHANISME BELUM BANYAK DIKETAHUI , YANG
DIDAPATKAN INDIKATOR YANG MUNCUL  PENDUGAAN
MEKHANISME.

21. BEBERAPA CONTOH
• PENGARUH obat manusia PADA ENZYME:
• Obat antibakteri ( sulfanil-amide ) , berperan pada penghambatan
aktivitas enzymes dengan jalan memberikan p-aminobenzoic acid
ke dalam molekul asam folad ( folic acid ) yang merupakan
senyawa penting untuk vitamin asam folad ( yang merupakan
vitamin utama pertumbuhan bakteri.
• INSEKTISIDA
• PARAHTION DAN ORGANOPHOSPHATE ,sebagai insektisida
racun syaraf berlaku sebagai penghambat enzyme cholin-esterase
substansi kunci transmisi sel sel syaraf yang berdekatan ,dengan
mencegah enzyme ini, dalam mendegradasi acethyl-choline.

22. REAKSI KIMIA DALAM TANAMAN
• Sangat banyak reaksi kimia di alam tubh tumbuhan, namun hanya
ada enam( 6) macam reaksi kimia yang bertanggung jawab pada
terbentuknya senyawa senyawa yang ada :
• ke enam model tersebut adalah :
• 1.hidrolisis kondensasi
• 2.kelompok pemindah ( transfer )
• 3.kelompok pemisah dan penambah
• 4.kelompok elektron transfer ( oksidasi-reduksi )
• 5.kelompok isomerasi
• 6. kelompok pembentuk ( shynthesa ).

23. Lanjut…..
• Pemecahan molekul besar menjadi kecil dengan peran air ( dengan
pengikatan ion air ) ( H20  H+
+ e-
+ OH-
).karbohidrate,lemak ,
protein dihidrolisis senyawa kecil  energi ( exergonik ,hasil
pencernaan )
• Konsensasi adalah kebalikan dari hidrolisis, perlu energi
( endergonik ).
• Transfer , gugus pada asam amino NH3 , COOH dll.
• Removal : pemacahan dan pembentukan rantai C-C-C-C dst
• Transfer elektron.

24. INDIKATOR KINERJA HERBISIDA DAN DUGAAN
MEKHANISMENYA