Pengenalan
Suhu merupakan faktor persekitaran kritikal yang mempengaruhi secara signifikan perkembangan dan hasil tumbuhan. Kedua-dua suhu ekstrem tinggi dan rendah boleh mengganggu pertumbuhan tumbuhan, menyebabkan pengurangan produktiviti dan kerugian ekonomi dalam pertanian. Artikel ini meneroka peranan variasi suhu dalam perkembangan dan hasil tumbuhan, mengambil pandangan daripada pelbagai kajian terhadap tanaman seperti padi, gandum, jagung, dan lain-lain.
Kesan Variasi Suhu pada Perkembangan Tumbuhan
1. Kesan pada Peringkat Pertumbuhan
Variasi suhu mempengaruhi pertumbuhan tumbuhan secara berbeza pada pelbagai peringkat perkembangan. Sebagai contoh, padi sangat sensitif terhadap suhu rendah semasa peringkat pembiakan, yang boleh menyebabkan pengurangan kelangsungan debunga dan kesuburan spikelet, akhirnya mengurangkan hasil bijirin (Begum et al., 2023). Begitu juga, suhu tinggi semasa peringkat pembiakan dalam gandum boleh merosakkan kelangsungan debunga dan mengurangkan bilangan dan saiz bijirin, menyebabkan kerugian hasil yang signifikan (Understanding the Mechanism of High-Temperature Stress Effect and Tolerance in Wheat, 2022).
Dalam jagung, suhu tinggi semasa pembungaan mengurangkan berat debunga, kelangsungan debunga, dan kadar silking, yang kritikal untuk pembentukan bijirin (Liu et al., 2022). Kacang soya, sebaliknya, menunjukkan mekanisme pampasan spatial untuk mengekalkan hasil di bawah tekanan haba jangka pendek, tetapi tekanan berpanjangan masih boleh melambatkan perkembangan buah dan mengurangkan hasil keseluruhan (Li et al., 2023).
2. Tindak Balas Fisiologi
Tumbuhan menunjukkan pelbagai tindak balas fisiologi terhadap tekanan suhu. Sebagai contoh, suhu tinggi boleh mengurangkan aktiviti fotosintesis dengan merosakkan fotosistem II, meningkatkan kehilangan pernafasan, dan mengubah kekonduksian stomata (Jyothsna et al., 2024) (Hussain et al., 2019). Suhu rendah boleh menghalang pembentukan anakan, melambatkan pembungaan, dan mengurangkan pertumbuhan akar dalam tanaman seperti padi dan Brassica carinata (Begum et al., 2023) (Persaud et al., 2022).
3. Ciri-ciri Berkaitan Hasil
Ciri-ciri berkaitan hasil seperti bilangan bijirin, saiz, dan berat adalah dipengaruhi secara langsung oleh variasi suhu. Dalam padi, suhu malam yang tinggi boleh mengurangkan potensi hasil dengan meningkatkan kehilangan pernafasan dan mengurangkan kecekapan penukaran biojisim kepada bijirin (Jyothsna et al., 2024). Dalam gandum, suhu tinggi semasa pengisian bijirin boleh mengurangkan pengumpulan kanji dan translokasi rizab batang, menyebabkan bijirin lebih kecil (Khan et al., 2020).
Mekanisme Toleransi Tekanan Suhu
1. Mekanisme Molekul dan Biokimia
Tumbuhan telah berevolusi dengan mekanisme kompleks untuk menghadapi tekanan suhu. Ini termasuk pengumpulan osmoprotektan seperti prolin dan glisin betain, yang menstabilkan fungsi selular di bawah tekanan (Khanzada et al., 2025) (Khan et al., 2020). Protein kejutan haba (HSPs) juga memainkan peranan kritikal dalam melindungi protein selular daripada denaturasi semasa tekanan suhu tinggi (Tayade et al., 2018) (Mohan et al., 2023).
2. Sistem Pertahanan Antioksidan
Enzim antioksidan seperti superoksida dismutase (SOD), peroksidase (POD), dan katalase (CAT) diaktifkan di bawah tekanan suhu untuk menyingkirkan spesies oksigen reaktif (ROS) dan mengurangkan kerosakan oksidatif (Khanzada et al., 2025) (Khan et al., 2020).
3. Penyesuaian Fenologi
Tumbuhan sering menyesuaikan fenologi mereka untuk melepaskan diri atau mentoleransi tekanan suhu. Sebagai contoh, beberapa genotip gandum menunjukkan pembungaan lebih awal untuk mengelakkan suhu tinggi semasa peringkat pembiakan (Stratonovitch & Semenov, 2015). Begitu juga, genotip jagung dengan corak pembungaan stabil di bawah tekanan haba boleh mengekalkan hasil yang lebih tinggi (Liu et al., 2022).
Strategi untuk Meningkatkan Toleransi Tekanan Suhu
1. Pembiakbakaan untuk Genotip Tahan Haba
Program pembiakbakaan yang tertumpu pada mengenal pasti dan menggabungkan ciri-ciri tahan haba telah menunjukkan harapan. Sebagai contoh, genotip padi dengan biojisim dan indeks tuai yang lebih tinggi di bawah tekanan haba boleh mengekalkan hasil bijirin (Kothari et al., 2024). Dalam gandum, genotip dengan kelangsungan debunga yang lebih tinggi dan corak pembungaan stabil di bawah tekanan haba sedang dibangunkan untuk kestabilan hasil yang lebih baik (Stratonovitch & Semenov, 2015).
2. Intervensi Agronomi
Amalan agronomi seperti penanaman awal, aplikasi daun bahan penggalak pertumbuhan, dan mulsa boleh mengurangkan kesan buruk tekanan suhu. Sebagai contoh, semburan daun hidrogen peroksida dan asid salisilik telah ditunjukkan meningkatkan toleransi haba dalam jagung (Afzal et al., 2022).
3. Pendekatan Molekul dan Genetik
Kemajuan terkini dalam genomik, transkriptomik, dan proteomik telah mempercepatkan pengenalpastian gen utama dan QTLs yang berkait dengan toleransi haba. Alat-alat ini sedang digunakan untuk membangunkan tanaman transgenik dengan toleransi tekanan suhu yang dipertingkatkan (Tayade et al., 2018) (Khanzada et al., 2025).
Kesan Variasi Suhu Mengikut Wilayah dan Tanaman Tertentu
1. Pengeluaran Padi
Di China, variasi suhu telah memberi kesan campuran pada hasil padi. Walaupun suhu minimum yang lebih tinggi semasa peringkat vegetatif telah meningkatkan hasil di beberapa wilayah, suhu maksimum yang lebih tinggi semasa peringkat pemasakan telah mengurangkan hasil (Chen et al., 2015). Senario iklim masa depan meramalkan peningkatan tekanan haba di selatan China, yang boleh mengancam pengeluaran padi (Wang et al., 2014).
2. Pengeluaran Gandum
Pengeluaran gandum di Eropah dijangka mendapat manfaat daripada pembiakbakaan genotip tahan haba, terutamanya di wilayah seperti Seville dan Debrecen, di mana tekanan haba semasa pembungaan dan pengisian bijirin dijangka meningkat (Stratonovitch & Semenov, 2015). Di Asia Selatan, hasil gandum sudah menurun kerana suhu yang meningkat, dengan kerugian dijangka bertambah buruk di bawah perubahan iklim (Mohan et al., 2023).
3. Pengeluaran Jagung dan Kacang Soya
Hasil jagung di Afrika semakin terancam oleh suhu tinggi semasa pembungaan, tetapi genotip dengan corak pembungaan stabil dan kelangsungan debunga yang lebih tinggi memberi harapan untuk meningkatkan kestabilan hasil (Liu et al., 2022). Kacang soya di Amerika Utara menunjukkan mekanisme pampasan spatial untuk mengekalkan hasil di bawah tekanan haba jangka pendek, tetapi tekanan berpanjangan masih boleh mengurangkan komponen hasil (Li et al., 2023).
Jadual: Kesan Variasi Suhu pada Hasil dan Perkembangan Tanaman
| Tanaman | Kesan Utama Variasi Suhu | Sumber |
|---|---|---|
| Padi | Suhu rendah mengurangkan kelangsungan debunga dan kesuburan spikelet, manakala suhu tinggi mengurangkan biojisim | (Begum et al., 2023) (Kothari et al., 2024) |
| Gandum | Suhu tinggi merosakkan kelangsungan debunga dan mengurangkan saiz bijirin, manakala suhu rendah melambatkan pertumbuhan | (Understanding the Mechanism of High-Temperature Stress Effect and Tolerance in Wheat, 2022) (Khan et al., 2020) |
| Jagung | Suhu tinggi mengurangkan berat debunga dan kadar silking, menyebabkan hasil bijirin lebih rendah | (Liu et al., 2022) |
| Kacang Soya | Tekanan haba jangka pendek melambatkan perkembangan buah, tetapi pampasan spatial mengekalkan hasil | (Li et al., 2023) |
| Brassica carinata | Suhu rendah menghalang pertumbuhan akar dan pucuk, manakala suhu tinggi mengurangkan pengumpulan flavonoid | (Persaud et al., 2022) |
Kesimpulan
Variasi suhu memainkan peranan penting dalam membentuk perkembangan dan hasil tumbuhan. Kedua-dua suhu ekstrem tinggi dan rendah mengganggu peringkat pertumbuhan kritikal, menyebabkan perubahan fisiologi dan biokimia yang mengurangkan produktiviti. Memahami mekanisme toleransi tekanan suhu dan melaksanakan strategi pembiakbakaan, agronomi, dan genetik yang disasarkan adalah penting untuk membangunkan tanaman yang berdaya tahan terhadap iklim. Penyelidikan masa depan harus tertumpu pada mengintegrasikan teknologi omik dengan pendekatan pembiakbakaan tradisional untuk meningkatkan ketahanan tanaman di bawah keadaan iklim yang berubah.
Rujukan
Begum, Y., Patil, R. P., Meena, M. K., Mahantashivayogayya, K., Suma, T. C., & Lakshmikanth, M. (2023). Morpho-physiological and phenological response of rice (Oryza sativa L.) genotypes to low temperature stress at reproductive stage. International Journal of Agricultural and Applied Sciences (IJAAS). https://doi.org/10.52804/ijaas2023.4110
Understanding the Mechanism of High-Temperature Stress Effect and Tolerance in Wheat. (2022). https://doi.org/10.1007/978-981-19-3800-9_5
Liu, M., Sheng, D., Liu, X., Wang, Y., Hou, X., Wang, Y., Wang, P., Guan, L., Dong, X., & Huang, S. (2022). Dissecting heat tolerance and yield stability in maize from greenhouse and field experiments. Journal of Agronomy and Crop Science. https://doi.org/10.1111/jac.12590
Li, F., Shao, Y., Wang, Z.-T., Chen, Z., Ling, J., Wu, G., Wang, X., & Zhou, S. (2023). Yield compensation among plant regions improves soybean adaptation to short-term high-temperature stress during the reproductive period. Journal of Plant Physiology. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2023.154167
Jyothsna, K., Aakash, .., Reddy, P. M., & Setty, J. (2024). Impact of Temperature Variations on Rice Production. International Journal of Enviornment and Climate Change. https://doi.org/10.9734/ijecc/2024/v14i54166
Hussain, S., Khaliq, A., Ali, B., Hussain, H. A., Qadir, T., & Hussain, S. (2019). Temperature Extremes: Impact on Rice Growth and Development. https://doi.org/10.1007/978-3-030-06118-0_6
Persaud, L., Bheemanahalli, R., Seepaul, R., Reddy, K. R., & Macoon, B. (2022). Low- and High-Temperature Phenotypic Diversity of Brassica carinata Genotypes for Early-Season Growth and Development. Frontiers in Plant Science. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.900011
Khan, A., Ahmad, M., Ahmed, M., Ahmed, M., & Hussain, M. I. (2020). Rising Atmospheric Temperature Impact on Wheat and Thermotolerance Strategies. https://doi.org/10.3390/PLANTS10010043
Khanzada, A., Kang, Y., Hu, W., Malko, M. M., Khan, K. A., Bao, Y., Elboughdiri, N., & Li, Y. (2025). Heat Stress Response Mechanisms and Resilience Strategies in Wheat. Journal of Agronomy and Crop Science. https://doi.org/10.1111/jac.70023
Tayade, R., Nguyen, T. D., Oh, S. A., Hwang, Y. S., Yoon, I. S., Deshmuk, R., Jung, K.-H., & Park, S. K. (2018). Effective Strategies for Enhancing Tolerance to High-Temperature Stress in Rice during the Reproductive and Ripening Stages. Plant Breeding and Biotechnology. https://doi.org/10.9787/PBB.2018.6.1.1
Mohan, N., Jhandai, S., Bhadu, S., Sharma, L., Kaur, T., Saharan, V., & Pal, A. (2023). Acclimation response and management strategies to combat heat stress in wheat for sustainable agriculture: A state-of-the-art review. Plant Science. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2023.111834
Stratonovitch, P., & Semenov, M. A. (2015). Heat tolerance around flowering in wheat identified as a key trait for increased yield potential in Europe under climate change. Journal of Experimental Botany. https://doi.org/10.1093/JXB/ERV070
Kothari, M., Singh, T., Shankhdhar, S. C., & Guru, S. K. (2024). Effect of Heat Stress during Reproductive Stage on Plant Growth, Total Biomass Production and their Correlation with Grain Yield in Rice. Journal of Experimental Agriculture International. https://doi.org/10.9734/jeai/2024/v46i82759
Afzal, I., Imran, S., Javed, T., Tahir, A., Kamran, M., Shakeel, Q., Mehmood, K., Ali, H. M., & Siddiqui, M. H. (2022). Alleviation of temperature stress in maize by integration of foliar applied growth promoting substances and sowing dates. PLOS ONE. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0260916
Chen, S., Chen, X., & Xu, J. (2015). Assessing the impacts of temperature variations on rice yield in China. Research Papers in Economics.
Wang, P., Zhang, Z., Song, X., Chen, Y., Wei, X., Shi, P., & Tao, F. (2014). Temperature variations and rice yields in China: historical contributions and future trends. Climatic Change. https://doi.org/10.1007/S10584-014-1136-X
Number of View :86
