PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN PADA TUMBUHAN
BAB IPENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pertumbuhan dan perkembangan merupakan suatu kordinasi yang baik dari banyak peristiwa pada tahap yang berbeda., yaitu dari tahap biofisika dan biokimia ketahap organisme yang utuh dan lengkap.prosesnya sangat kompleksdan banyak cara yang berbeda untuk dapat memahaminya.
Pemahaman kita terhadap perkembangan tumbuha dengan cepat, tetapi banyak aspek masih merupakan subjek yang diperdebatkan atau belum diketahui.
Kita dapat pisahkan konsep pertumbuhan dan perkembangan. Pertumbuhan menunjukkan suatu pertambahan dalam ukuran dengan menghilangkan konsep-konsep yang menyangkut perubahan kualitas seperti halnya pengertian mencapai ukuran penuh (full size) atau kedewasaan (maturity), yang tidak relevan terhadap pengertian proses pertambahan. Meskipun demikian konsep sederhana mengenai pertambahan-pertambahan ukuran, mengalami kesukaran juga karena banyak cara untuk mengukurnya. Pertumbuhan dapat diukur sebagai pertambahan panjang, lebar atau luas, tetapi dapat juga diukur sebagai pertambahan volume, massa, atau berat (segar atau kering). Setiap parameter ini dapat menggambarkan sesuatu yang berbeda dan jarang adanya hubungan sederhana antara mereka dalam organisme yang sedang tumbuh. Hal ini disebabkan pertumbuhan sering terjadi dalam arah dan kadar cepat yang berbeda yang satu sama lain tidak ada keterkaitan, sehingga dibandingkan linier antara luas dan volume tidak terjadi pada waktu yang bersamaan.
Masalah-masalah tersebut diatas sering merupakan kesukaran dalam mendefinisikan pertumbuhan dan ukura, yang selanjutnya ditekankan pada kenyataan bahwa pada suatu pertumbuhan tertentu, suatu parameter boleh bertambah sementara yang lain berkurang. Sebagai contoh, selama perkecambahan biji pada awalnya terjadi penyerapan air yang dapat diikuti dengan pertumbuhan yang nyata. Selanjutnya terjadi pertambahan volume dan berat basah, tetapi tidak demikian dengan berat keringnya.
Salah satu ciri organisme adalah tumbuh dan berkembang. Tumbuhan tumbuh dari kecil menjadi besar dan berkembang dari satu sel zigot menjadi embrio kemudian menjadi satu individu yang mempunyai akar, batang, dan daun. Dengan demikian hewan tumbuh dari satu sel zigot menjadi embrio, kemudian berkembang menjadi satu individu tangan, kaki, kepala dll. Pertumbuhan diartikan sebagai suatu proses pertambahan ukuran atau volume serta jumlah sel secara irreversible, yaitu tidak dapat kembali ke bentuk semula. Perkembangan adalah suatu proses menuju keadaan yang lebih dewasa.
Pertumbuhan dan perkembangan merupakan hasil interaksi antara faktor-faktor dalam dan luar. Faktor dalam adalah faktor yang terdapat dalam tubuh organisme, antara lain sifat genetik yang ada sidalam gen dan hormon yang merangsang pertumbuhan. Sedangkan faktor luar adalah faktor lingkungan. Potensi genetik hanya akan berkembang apabila ditunjang oleh lingkungan yang cocok. Dengan demikian, karakteristik yang ditampilkan oleh hewan dan tumbuhan ditentukan oleh faktor genetik maupun faktor lingkungan secara bersama-sama.
Gen penentu pertumbuhan dan perkembangan terdapat didalam sel. Sel merupakan kesatuan hereditas karena didalamnya terdapat gen yang bertanggung jawab dal;am pewarisan sifat keturnan atau hereditas. Gen juga berperan sebagai pembawa kode untuk pembentukan protein enzim dan hormon. Pembentukan enzim dan hormon ini mempengaruhi berbagai reaksi metabolisme untuk mengatur dan mengendalikan pertumbuhan.
Setiap sel hidup yang berada didalam organisme akan memperoleh kelengkapan genetik yang diturunkan dari induknya dan merupakan sumber informasi untuk melaksanakan kegiatan, pertumbuhan, dan perkembangan. Informasi genetik yang tepat perlu diterima oleh setiap sel pada saat pembelahan sel terjadi, sehingga setiap organ pada tumbuhan dapat berkembang pada jalurnya yang tepat. Dengan demikian pola pertumbuhan dan perkembangan ditentukan oleh gen.
Hormon berpengaruh dalam proses pembelahan sel dan pemanjangan sel, namun ada pula hormon yang menghambat pertumbuhan. Hormon pertumbuhan pada tumbuhan misalnya auksin, giberelin, sitokinin, dan gas etilen. Asam absisat merupakan senyawa penghambat pertumbuhan. Asam traumalin merupakan hormon luka untuk menumbuhkan sel-sel apabila terluka.
Pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan biji diawali dari perkecambahan. Pada embrio atau lembaga terdapat plumula yang tumbuhh menjadi batang dan radikula yang tumbuhn menjadi akar. Terdapat perkecambahan epigeal dan hipogeal. Pada akhir perkecambahan, tumbuhan membentuk akar, batang dan daun. Pada ujung-ujung akar dan batang terdapat sel-sel yang senantiasa membelah diri yang dikenal sebagai jaringan meristem ujung. Proses perkecambahan dipengaruhi oleh oksigen, suhu, dan cahaya.
B. Rumusan Masalah
1. Apa itu pertumbuhan dan perkembangan?
2. Faktor apa saja yang mempengaruhi proses pertumbuhan dan perkembangan?
3. Bagaimana pengontrolan pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan?
BAB II
PEMBAHASAN
Pertumbuhan
suatu jaringan pasti diawali dengan pertumbuhan sel yang merupakan
suatu siklus. Hal ini adalah hal yang patut untuk diketahui karena
tanaman sudah sering digunakan pada berbagai aplikasi teknologi, seperti
kultur jaringan. Di dalam artikel ini akan dibahas mengenai pembelahan
sel, perkembangan jaringan, jenis-jenis jaringan tumbuhan, dan kematian
sel. Pada siklus sel terdapat dua fase besar, yaitu Interfase merupakan
fase istirahat atau sel tidak melakukan pembelahan tetapi masih terdapat
aktifitas di dalam sel dan mitosis merupakan sel melakukan pembelahan.
Interfase terdiri dari beberapa fase, yaitu:PEMBAHASAN
• Fase G1, sel berkembang menjasi sel yang matang
• Fase S, terjadi sintesis atau replikasi DNA
• Fase G2, penentuan kapan sel mulai membelah karena perangkat sudah siap
Pada akhir Interfase, nukleus yang telah dibungkus oleh selubung nukleus sudah jelas terbentuk. Setelah itu pembelahan sel akan memasuki fase Mitosis.
Adapun beberapa fase yang terdapat pada Mitosis:
1. Profase
Terjadi pergerakan sentriol ke kutub yang berlawanan dengan dihubungkan oleh benang gelendong.
2. Prometafase
Selubung nukleus mulai menghilang dan kromosom sudah mulai terlihat.
3. Metafase
Kromosom menempatkan diri pada bidang ekuator.
4. Anafase
Sentromer dan kromatid sudah membelah, masing-masing menuju kutub yang berlawanan.
5. Telofase
Membran inti terbentuk di sekitar masing-masing kromosom.
6. Sitokinesis
Dinding sel yang baru akan terbentuk diantara dua sel yang baru.
2.1 Perkembangan Jaringan
Jaringan tumbuhan awalnya diawalin dari biji yang terdiri dari embrio dorman, cadangan makanan, dan pelindungnya. Pada saat akan tumbuh, kadar air pada biji akan berkurang secara nutrien. Embrio merupakan hasil fertilisasi yang terjadi di dalam ovule dan akan berkembang membentuk tunas meristem nutrien dan akar meristem nutrien. Embrio ini akan terus berkembang dengan menggunakan nutrien yang terdapat di dalam endosperma melalui suspensor.
2.2 Jenis-Jenis Jaringan pada Tumbuhan
Jaringan pembentuk tumbuhan terdiri dari 3 jenis, yaitu:
1. Jaringan dermal
Salah satu jaringan dermal adalah Epidermis yang merupakan lapisan pelindung luar utama yang menyelimuti tubuh tumbuhan (seluruh daun, batang, dan akar). Sel-sel epidermis mempunyai dinding sel primer yang tebal, dan bagian luarnya dilapisi oleh lapisan lilin. Sel ini juga akan mengalami modifikasi dan membentuk stomata serta berbagai macam rambut.
Stomata adalah bukaan pada epidermis yang sebagian besar terdapat pada bawah daun dan meregulasi pertukaran gas. Stomata dibentuk oleh dua sel epidermis yang terspesialisasi yang disebut sel penjaga yang meregulasi besarnya diameter stomata. Stomata juga terdistribusi secara spesisfik berdasarkan spesies.
Rambut atau trikoma merupakan turunan dari sel epidermis dan mempunyai banyak bentuk dan umumnya ditemui pada semua bagian tumbuhan serta berfungsi untuk adsorpsi dan sekresi.
2. Jaringan pembuluh
Jaringan pembuluh merupakan kompleks xylem-floem. Umumnya akar hanya mempunyai xylem, sedangkan batang mempunyai keduanya (xylem dan floem).
Xylem disusun oleh sel dewasa yang telah mati dan kehilangan plasma membrannya serta dinding selnya mengalami penebalan sekunder dan dilapisi lilin. Ujung dari dinding sel ini telah terperforasi sempurna membentuk saluran yang sangat panjang. Saluran ini mempunyai hubungan yang erat dengan parenkim xylem yang secara aktif mentransport cairan keluar-masuk xylem. Fungsi dari xylem adalah membawa air dan ion terlarut pada tumbuhan.
Floem disusun oleh sel hidup dewasa yang terinterkoneksi oleh perforasi pada ujung dinding selnya yang terbentuk dari plasmodesmata yang membesar dan termodifikasi. Sel ini tersusun membentuk tabung yang disebut pembuluh ayak. Sel-sel ini tetap mempunyai membran plasma, tetapi sudah kehilangan nukleus dan banyak sitoplasma, sehingga mereka bergantung pada sel pendamping untuk metabolismenya. Sel pendamping mempunyai fungsi tambahan sebagai pengangkut molekul makanan terlarut keluar dan ke dalam pembuluh melalui dinding pembuluh yang berpori.
3. Jaringan Dasar
Terdiri dari 3 sel utama, yaitu parenkim, kolenkim, dan sklerenkim.
Sel parenkim ditemukan pada seluruh sistem jaringan tumbuhan. Sel ini adalah sel hidup yang dapat membelah lebih lanjut dengan dinding sel primer yang tipis. Fungsi dari sel ini adalah sel meristem apikal dan lateral pada tunas dan akar akan menyediakan sel baru untuk pertumbuhan; produksi dan penyimpanan makanan terjadi pada sel fotosintetik pada batang dan daun (sel mesofil), sel parenkim penyimpan merupakan komponen utama pembentuk buah dan sayuran; karena kemampuan membelahnya, sel parenkim juga berperan sebagai stem sel untuk memulihkan luka dan regenerasi.
Sel kolenkim merupakan sel hidup yang mirip dengan sel parenkim, tetapi mempunyai dinding sel yang jauh lebih tebal dan biasanya ditemukan pada seluruh sistem jaringan tumbuhan. Sel kolenkim mempunyai kemampuan untuk memanjang dan memberikan dukungan mekanis sebagai jaringan dasar pada daerah tumbuhan yang sedang memanjang. Sel kolenkim umum ditemukan pada daerah subepidermal batang.
Seperti kolenkim, sel sklerenkim mempunyai fungsi sebagai penguat dan pendukung tumbuhan. Sel skelerenkim merupakan sel mati dengan dinding sel sekunder tebal dari lignin yang mencegahnya untuk memanjang seiring pertumbuhan tumbuhan. Dua macam sklerenkim yang umum ditemukan adalah fiber, yang sering membentuk bundel panjang, dan sklereid yang merupakan sel pendek bercabang yang umum ditemukan pada kulit biji dan buah.
Sel lain yang juga terdapat pada jaringan tumbuhan adalah sel meristem dan sel kalus. Sel meristem adalah sel yang membentuk seluruh jaringan tanaman secara berurutan. Sel meristem apikal merupakan meristem utama yang membentuk bagian-bagian tumbuhan. Sedangkan sel kalus adalah sel yang tumbuh menutupi luka tanaman. Sel ini diproduksi dalam jumlah banyak yang belum terdiferensiasi. Saat lapisan dari jaringan tumbuhan di kultur dalam medium steril yang mengandung nutrisi dan regulator pertumbuhan yang tepat, banyak sel yang akan terstimulasi menjadi proliferasi dengan cara yang tidak tentu dan tidak teratur. Dalam beberapa tanaman (tembakau, petunia, wortel, kentang dan Arabidopsis) sel tunggal dari kultur suspensi dapat tumbuh dalam rumpun kecil yang mana tumbuhan tersebut dapat teregenerasi.
2.3 Penuaan dan Kematian Sel dan Jaringan
Semua sel akan mengalami penuaan dan kematian. Hal ini sudah diatur oleh Programmed Cell Death menjadi dua tipe, yaitu apoptosis dan autofagi. Dalam apoptosis, mitokondria juga berperan. Jalur nekrosis yang melibatkan mitokondria diawali oleh signal yang ditangkap akan mengakibatkan mitokondria melepaskan sitokrom c, Apoptosis Inducing Factor (AIF), dan endonuklease G. Sitokrom c akan berikatan dengan Apoptotic Protease Activating Factor 1 (APAF1) sehingga akan mengubah procaspase 9 menjadi caspase. Caspase inilah yang akan melakukan aopotosis.
2.4 Perkembangan dan Pertumbuhan Tumbuhan
Apabila kita membelah sebuah biji kacang tanah atau kacang-kacangan lainnya, kita akan menemukan calon individu baru yang dilengkapi cadangan makanan. Bagian-bagian tersebut adalah plumula, epikotil, hipokotil, radikula dan kotiledon.
Didalam belahan biji terdapat calon individu baru atau embrio yang dilengkapi dengan cadangan makanan. Pada tumbuhan dikotil, misalnya kacang, yang merupakan embrio adalah kuncup embrionik yang memanjang dan melekat pada kotiledon. Bagian bawah aksis (pangkal) yang melekat pada kotiledon disebut hipokotil, bagian terminal (ujung) disebut radikula. Bagian atas pangkal adalah epikotil dan ujungnya adalah plumula, yaitu pucuk dengan sepasang daun. Pada biji dikotil yang berkecambah, embrio menyerap nutrient dari endosperm (cadangan makanan) sehingga kotiledon akan mengecil.
Pada biji monokotil, misalnya jagung, terdapat satu kotiledon yang disebut sebagai skutelum. Skutelum menyerap nutrient dari endosperma selama proses perkecambahan. Pada perkecambahan, akar akan diselubungi oleh koleoriza dan ujung embrio akan diselubungi oleh koleoptil.
2.4.1 Perkecambahan
Perkecambahan merupakan proses pertumbuhan dam perkembangan embrio. Hasil perkecambahan adalah munculnya tumbuhan kecil dari dalam biji. Proses perubahan embrio saat perkecambahan adalah plumula tumbuh dan berkembang menjadi batang, dan radikula tumbuh dan berkembang menjadi akar.
Berdasarkan letak kotiledon pada saat berkecambah, dikenal dua macam tipe perkecambahan, yaitu hypogeal dan epigeal.
a. Perkecambahan Hipogeal
Pada perkecambahan hipogel, terjadi pertumbuhan memanjang dari epikotil yang menyebabkan plumula keluar menembus kulit biji dam muncul diatas tanah. Kotiledon tetap berada dalam tanah. Contoh perkecambahan hypogeal adalah kacang kapri.
b. Perkecambahan Epigeal
Pada perkecambahan epigel, hipokotil tumbuh memanjang, akibatnya kotiledon dan plumula terdorong ke permukaan tanah. Pada perkecambahan epigeal terjadi pada kacang hijau dan kacang tanah.
2.4.2 Fisiologi Perkecambahan
Embrio yang talah tumbuh belum memiliki klorofil, sehingga embrio belum dapat membuat makanannya sendiri. Pada tumbuhan, secara umum makanan untuk pertumbuhan emrio berasal dari endosperma.
Perkecambahan dimulai dengan proses penyerapan air ke dalam sel-sel. Proses ini merupakan proses fisika. Masuknya air pada biji menyebabkan enzim aktif bekerja. Bekerjanya enzim merupakan proses kimia. Enzim amylase bekerja memecah tepung menjadi maltosa, selanjutnya maltosa dihidrolisis oleh maltase menjadi glukosa. Protein juga dipecah menjadi asam-asam amino. Senyawa glukosa masuk ke proses metabolisme dan di dipecah menjadi energi atau diubah menjadi senyawa karbohidrat yang enyusun struktur tubuh. Asam-asam amino dirangkaikan menjadi protein yang berfungsi untuk menyusun struktur sel dan menyusun enzi-enzim baru. Asam-asam lemak terutama dipakai untuk menyusun membrane sel
Proses perkecambahan dipengaruhi foleh okssigen, suhu, dan cahaya. Oksigen dipakai dalam proses oksidasi sel untuk menghasilkan energi. Perkecambahan memerlukan suhu yang tepat untuk aktivasi enzim. Perkecambahan tidak dapat berlangsung pada suhu yang tinggi, karena suhu yang tinggi dapat merusak enzim. Pertumbuhan umumnya berlangsung baik dalam keadaan gelap. Perkecambahan memerlukan hormone auksin dan hormone itu mudah mengalami kerusakan pada intensitas cahaya yang tinggi. Karena itu ditempat gelap kecambah tumbuh lebih panjang daripaa ditempat terang.
2.4.3 Pertumbuhan Primer
Pada akhir proses perkecambahan, tumbuhan membentuk akar, batang dan daun. Pada ujung batang dan ujung akar terdapat sel-sel meristem yang dapat berdiferensiasi menjadi sel-sel yang memiliki struktur dan fungsi yang khusus. Aktivitas sel-sel meristem menyebabkan akar dan batang tumbuh memanjang. Proses pertumbuhan ini disebut pertumbuhan primer. Pertumbuhan primer batang dapat diukur secara kuantitatif, misalnya dengan alat yang dinamakan auksanometer.(Gambar 2.1)
Gambar 2.1. Daerah pertumbuhan ujung akar.
Daerah pertumbuhan pada ujung batang dan ujung akar di belakang meristem apical menurut aktivitasnya dapat dibedakan menjadi 3 daerah berikut:
a. Daerah pembelahan sel, terdapat di bagian ujung. Sel-sel didaerah ini aktif membelah, dan sifatnya tetap meristematik.
b. Daerah perpanjangan sel, terletak dibelakang daerah pembelahan, merupakan daeran dengan ciri tiap sel memiliki aktivitas untuk membesar dan memanjang.
c. Daerah diferensiasi, merupakan daerah yang sel-selnya berdiferensiasi menjadi sel-sel yang memiliki struktur dan fungsi khusus. Meristem ujung batang membentuk primordia daun.Pada sudut antara daun dan batang terdapat sel-sel yang dipertahankan sebagai sel-sel meristematik. Bagian ini nantinya akan berkembang menjadi cabang. Dibelakang daerah diferensiasi terdapat jaringan permanent.
Pertumbuhan primer terjadi sebagai hasil pembelahan sel-sel jaringan meristem primer. Berlangsung pada embrio, bagian ujung-ujung dari tumbuhan seperti akar dan batang. Embrio memiliki 3 bagian penting, yaitu :
a. Tunas embrionik yaitu calon batang dan daun
b. Akar embrionik yaitu calon akar
c. Kotiledon yaitu cadangan makanan
Gambar 2.2. Embrio Tumbuhan
2.4.4 Pertumbuhan Sekunder
Jaringan permanen sebagai hasil diferensiasi pada ujung batang dan ujung akar dikotil terdiri dari jaringan epidermis , parenkima, kolenkima, sklerenkima, protofloem, dan protoxilem. Sedangkan jaringan cambium masih tetap bersifat meristematik.
Jaringan cambium memiliki kemampuan membelah secara mitosis. Jika sel cambium membelah kearah luar, akan membentuk sel floem dan yang dalam tetap sebagai kambium. Sebaliknya jika membelah kearah dalam, sel akan membentu xylem dan yang luar tetap sebagai cambium.Jadi selama proses pembelahan ini, jaringan cambium tetap dipertahankan.
Xilem dan floem yang terbentuk dari aktivitas kambium ini disebut xylem sekunder dan floem sekunder.pertambahan jumlah sel floem dan xylem sekunder menyebabkan diameter batang bertambah besar. Aktivitas cambium yang membentuk xylem dan floem sekunder ini merupakan pertumbuhan sekunder. Aktivitas pembentukan xylem dan floem sekunder pada batang dipengaruhi oleh musim. Pada musim kemarau, lapisan yang terbentuk lebih tipis daripada pada saat musim penghujan. Perbedaan pertumbuhan ini membuat formasi yang disebut lingkaran tahun.
Gambar 2.3. Lingkaran tahun pada batang dikotil
Gambar 2.4. Irisan melintang batang kayu
2.5 Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan
Banyak faktor alasan atau penyebab yang mempengaruhi perkembangan dan pertumbuhan tumbuh-tumbuhan, tanaman, pohon, dll. Apabila faktor tersebut kebutuhannya tidak terpenuhi maka tanaman tersebut bisa mengalami dormansi / dorman yaitu berhenti melakukan aktifitas hidup. Faktor pengaruh tersebut dapat dibagi menjadi dua yaitu faktor lingkungan dan faktor hormon.
2.5.1. Faktor Lingkungan
1. Faktor Suhu / Temperatur Lingkungan
Tinggi rendah suhu menjadi salah satu faktor yang menentukan tumbuh kembang, reproduksi, juga kelangsungan hidup dari tanaman, fotosintesis, respirasi dan transpirasi.
Suhu juga berpengaruh terhadap kerja enzim. Suhu yang baik bagi tumbuhan adalah antara 22 derajat celcius sampai dengan 37 derajat selsius. Temperatur yang lebih atau kurang dari batas normal tersebut dapat mengakibatkan pertumbuhan yang lambat atau berhenti.
2. Faktor Kelembaban / Kelembapan Udara
Kadar air dalam udara dapat mempengaruhi pertumbuhan serta perkembangan tumbuhan. Tempat yang lembab menguntungkan bagi tumbuhan di mana tumbuhan dapat mendapatkan air lebih mudah serta berkurangnya penguapan yang akan berdampak pada pembentukan sel yang lebih cepat. Jika kelembapan udara rendah, penguapan akan meningkat sehingga penyerapan nutrien pun semakin banyak. Keadaan ini akan memacu pertumbuhan tanaman.
Kandungan zat organik juga dipengaruhi oleh kelembapan tanah. Semakin tinggi kandungan bahan organik dalam tanah , semakin banyak pula jumlah air yang dapat diikat. Keadaan ini dapat mengurangi kepadatan struktur tanah sehingga porositas dan sirkulasi menjadi baik, tanaman juga menjadi lebih subur.
3. Faktor Cahaya Matahari
Sinar matahari sangat dibutuhkan oleh tanaman untuk dapat melakukan fotosintesis (khususnya tumbuhan hijau). Jika suatu tanaman kekurangan cahaya matahari, maka tanaman itu bisa tampak pucat dan warna tanaman itu kekuning-kuningan (etiolasi). Pada kecambah, justru sinar mentari dapat menghambat proses pertumbuhan. Dalam keadaan tidak ada cahaya, auksin merangsang pemanjangan sel-sel sehingga tumbuhan tumbuh lebih panjang. Sebaliknya, dalam keadaan banyak cahaya, auksin mengalami kerusakan sehingga tumbuhan tumbuh lebih pendek.
Cahaya dibutuhkan dalam fotosintesis. Dengan demikian cahaya berpengaruh langsung pada tersedianya makanan. Klorofil dibuat dari hasil-hasil fotosintesis. Tumbuhan yang tidak terkena cahaya tidak dapat membentuk klorofil sehingga daun menjadi pucat. Akan terapi, jika intensitas cahaya terlalu tinggi, klorofil akan rusak.
Fotoperiodisme
Intensitas cahaya dan lama penyinaran berpengaruh terhadap tumbuhan, terutama terhadap kegiatan vegetatif dan kegiatan reproduksi tumbuhan. Didaerah tropis, lama hari siang dan malam kira-kira sama yaitu 12 jam. Didaerah yang memiliki empat musim, lama siang hari dapat mencapai 16-20 jam. Respons tumbuhan terhadap lama penyinaran yang bervariasi disebut fotoperiodisme. Respons tumbuhan terhadap fotoperiodik dapat berupa pembungaan, dormansi, perkecambahan, dan perkembangan. Respon ini dikendalikan oleh pigmen yang mengabsorpsi cahaya, yaitu fitokrom.
Berdasarkan pengaruh lamanya siang, tumbuhan dibedakan menjadi berikut ini.
1. tumbuhan hari pendek, tumbuhan ini berbunga pada akhir musim panas atau musim gugur, pada saat matahari bersinar kurang dari 12 jam. Tumbuhan hari pendek misalnya aster, dahlia, stroberi, krisan, ubi jalar.
2. tumbuhan hari panjang, tumbuhan ini berbunga pada musim semi dan awal musim panas, yaitu pada saat matahari bersinar selama lebih dari 12 jam, biasanya antara 14-16 jam sehari. Contohnya gandum, kentang, selada, bayam, bit, lobak dan kol.
3. tumbuhan hari sedang, tumbuhan yang berbunga jika mendapat penyinaran sekitar 12 jam sehari. Contohnya adalah kacang dan tebu.
4. tumbuhan hari netral, tumbuhan yang pembungaannya tidak tergantung pada panjang penyinaran, misalnya mawar, bunga matahari, anyelir, tomat dan kapas.
Tumbuhan hari panjang menjadi tidak berbunga jika waktu terang diperpendek. Sebaliknya, tumbuhan hari pendek tidak berbunga jika waktu terang diperpanjang. Tumbuhan hari sedang tidak berbunga bila mendapat penyinaran kurang dari atau lebih lama dari 12 jam. Beberapa tumbuhan hari panjang dapat berbunga jika diberi giberelin atau sitokinin.
4. Nutrien dan Air
Tumbuhan memerlukan nutrien untuk pertumbuhan dan perkembangan. Nutrien atau zat makanan terdiri dari unsur-unsur atau senyawa-senyawa kimia. Nutrien yang diperlukan merupakan sumber energi dan sumber materi untuk sintesis berbagai komponen sel yang diperlukan selama pertumbuhan.
Nutrien tumbuhan umumnya diambil dari dalam tanah dalam bentuk ion, dan beberapa diambil dari udara. Unsur-unsur yang dibutuhkan dalam jumlah banyak disebut unsur makro atau makronutrien. Unsur-unsur yang dibutuhkan dalam jumlah yang sedikit disebut unsur mikro atau mikronutrien. Macam-macam unsur yang dibutuhkan oleh tumbuhan dapat diketahui melalui dua cara, yaitu dengan analisis abu dan analisis dengan pemeliharaan tumbuhan di air atau di pasir. Berbagai nutrien yang dibutuhkan oleh tumbuhan dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
Tabel 2.1 Berbagai nutrien yang dibutuhkan oleh tumbuhan
Nutrien Bentuk yang tersedia Fungsi Uutama Gejala Kekurangan
Makronutrien
Karbon (C) CO2 (udara) Penyusun bahan organik (karbohidrat, lemak, protein, enzim dan turunannya ) Pertumbuhan dan metabolisme terhambat, akhirnya mati
Hidrogen (H) H2O (air) Penyusun bahan organik (karbohidrat, lemak, protein, enzim dan turunannya) Pertumbuhan dan metabolisme terhambat, akhirnya mati
Oksigen (O) O2 (udara), H2O (air) Penyusun bahan organik (karbohidrat, lemak, protein, enzim dan turunannya) Pertumbuhan dan metabolisme terhambat, akhirnya mati
Fosfor (P) H2PO4,HPO4- Penyusun asam nukleat, fosfolipid membran sel, ATP, NADP, koenzim Pertumbuhan terhambat, daun berwarna hijau tua, daun bebercak kemerahan, ada bagian yang mati
Kalium (K) K+ Kofaktor atau aktivator enzim dalam sintesis protein dan metabolisme karbohidrat, untuk menjaga keseimbangan ion Perubahan karbohidrat terhambat, daun bercak-bercak kuning
Nitrogen (N) NO3-, NH4+, dari tanah Penyusun asam amino, protein, asam nukleat, klorofil, hormon, dan enzim Pertumbuhan terhambat, daun pucat dan kuning
Sulfur (S) SO42- Penyusun asam amino sistein dan metionin, koenzim-A dan beberapa vitamin: tiamin dan biotin Daun mengalami klorosis (menguning)
Kalsium (Ca) Ca2+ Menjaga permeabilitas membran, membentuk garam asam pektat dalam lamela tengah kofaktor enzim dalam metabolisme karbohidrat Pertumbuhan terhambat, gangguan aktivitas meristem ujung akhirnya mati, klorosis
Besi (Fe) Fe3+, Fe2+ Berperan dalam pembentukan klorofil; merupakan komponen penting enzim sitokrom, peroksidase, dan katalase Pertumbuhan terhambat, gangguan aktivitas meristem ujung akhirnya mati, klorosis
Magnesium (Mg) Mg2+ Penyususn klorofil dan kofaktor enzim dalam metabolisme karbohidrat Klorosis dari batang bawah dan dari ujung daun, pucat dan mati
Mikronutrien
Boron (B) H3BO3 Berperan dalam translokasi gula Ujungg batang mengering dan rusak
Mangan (Mn), Molibdenum (Mo) Mn2+, MoO4 Komponen enzim yang mereduksi nitrat menjadi nitrit, penting untuk fiksasi N pada bakteri Pertumbuhan terhambat
Seng (Zn) Zn2+ Dibutuhkan dalam sintesis triptofan (prekursor auksin), aktivator beberapa enzim dehidrognase, dan berperan dalam sintesis protein Ukuran daun dan panjang ruas-ruas jadi berkurang
Tembaga (Cu) Cu+; Cu2+ Berperan dalam transfer elektron didalam kloroplas; komponen enzim yang berperan dalam reaksi redoks Daun muda berwarna hijau tua, daun berguguran
Klor (Cl) Cl- Aktivator fotosintesis dan kesetimbangan ionik Daun layu kemudian klorosis, akar pendek dan menebal
2.5.2. Faktor Hormon
Hormon pada tumbuhan juga memegang peranan penting dalam proses perkembangan dan pertumbuhan. Hormon tumbuhan sering disebut fitohormon. Hormon tumbuhan merupakan senyawa organik yang dibuat pada suatu bagian tumbuhan daan kemudian diangkut kebagian lain, yang dengan konsentrasi rendah menyebabkan suatu dampak fisiologis. Peran hormon merangsang pertumbuhan, pembelahan sel, dan ada yang menghambat pertumbuhan.
Berikut akan dijelaskan hormon-hormon apa saja yang berperan dalam Pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan.
a. Auksin
Berkat penelitian F.W Went (1926-1928), sekarang kita tahu adanya zat yang dihasilkan oleh ujung tumbuhan yang berpengaruh besar terhadap pertumbuhan. Zat itu disebut auksin. Pada awalnya zat ini ditemukan Went pada ujung koleoptil kecambah sejenis gandum (Avena sativa). Ternyata, auksin juga dapat ditemukan diujung batang dan akar serta ditempat pembentukan bunga, buah dan daun. Fungsi auksin adalah sebagai pengatur pembesaran sel dan memacu pemanjangan sel di daerah belakang meristem ujung. Pengaruh auksin yang lain adalah merangsang pembelahan sel-sel kambium, meningkatkan perkembangan bunga dan buah, merangsang perkembangan akr lateral, dan menyebabkan pembengkokan batang.
Penyebaran auksin pada batang tidka merata sehingga menyebabkan pemanjangan sel tidak merata. Sel-sel yang mengandung lebih banyak auksin berukuran lebih panjang daripada yang mengandung sedikitb auksin. Akibatnya batang membengkok. Pembengkokan batang yang diakibatkan oleh arah datangnya cahaya ternyata juga berhubungan dengan penyebaran auksin. Batang yang terkena cahaya memiliki auksin yang lebih sedikit, karena auksin mengalami kerusakan bila terkena cahaya. Bagian batang yang tidak terkena cahaya mempunyai lebih banyak auksin sehingga tumbuh lebih panjang daripada bagian yang terkena cahaya. Akibatnya, batang membengkok menuju arah datangnya cahaya.
Gambar 2.5. Distribusi auksin pada kecambah
Gambar 2.6. Pertumbuhan ujung akar dan ujung batang
Hormon auksin pertama kali diisolasi adalah IAA (indole acetic acid) atau asam indol asetat. Sebagian besar IAA disintesis diujung batang, ujung akar, ujung tunas, daun muda, bunga dan buah serta sel-sel kambium.
Auksin berperan di dalam :
1. Pembentukan akar adventif pada tanaman yang dibiakkan dengan stek.
2. Pembentukan buah partenokarpi, yaitu pembentukan buah tanpa terjadi pembuahan, dapat dihasilkan secara buatan dengan cara memberi auksin paa putiknya. Buah yang dihasilkan adalah buah tanpa biji.
3. Menghambat pertumbuhan tunas samping (lateral). Jika suatu tunas ujung tanaman, misalnya jeruk kita pangkas, maka tunas-tunas yang ada diketiak daun akan berkembang. Pada awalnya, pertumbuhan tunas-tunas ketiak atau tunas lateral itu terhalang oleh tunas yang ada di ujung. Keadaan ini dikenal dengan dominansi apikal atau dominansi pucuk.
4. Mempercepat terjadinya diferensiasi didaerah meristem dan daerah pengguguran (absisi) sehingga mencegah rontoknya daun bunga, dan buah.
b. Giberelin
Giberelin pertama kali ditemukan oleh F. Kurosawa (1926) pada saat ia mempelajari penyakit pada padi. Kurosawa menemukan bahwa padi yang terserang jamur Giberella fujikuroi mengalami pertumbuhan cepat, batangnya tinggi dan berwarna pucat. Setelah diisolasi, senyawa yang dihasilkan jamur tersebut diberi nama Giberelin. Ada berbagai jenis giberelin yang ditemukan dalam berbagai jenis tumbuhan, yaitu GA1,GA3,GA4 dan GA7. Dari berbagai giberelin tersebut, GA3 yang diisolasi dari jam ur Giberella fujikuroi paling banyak dikenal dan terkenal dengan nama asam giberelik.
Giberelin ditemukan pada semua bagian tanaman, misalnya pucuk batang, ujung akar, binga, buah dan terutama pada biji. Fungsi giberelin adalah:
1. Merangsang pembelahan sel
2. Merangsang aktivitas enzim amilase dan proteinase yang berperan dalam perkecambahan
3. Merangsang pembentukan tunas
4. Menghilangkan dormansi biji
5. Merangsang pertumbuhan buah secara partenogenesis.
c. Sitokinin
Sitokinin dapat ditemukan pada jarinngan yang aktif membelah. Sitokinin yang oertama kali ditemukan adalah kinetin. Struktur kimia sitokinin lebih sederhana dibanding giberelin dan auksin. Sitokinin yang umum digunakan adalah kinetin. Selain kinetin, contoh sitokinin adalah zeatin (ditemukan pada jagung) dan BAP (6-benzilaminopurin)
Fungsi sitokinin adalah:
1. Merangsang pembelahan sel (sitokinesis)
2. Merangsang pembentukan tunas pada batang maupun pada kalus
3. Menghambat efek dominansi apikal oleh auksin
4. Mempercepat pertumbuhan memanjang
d. Gas Etilen
Etilen adalah gas yang dikeluarkan oleh buah yang sudah tua. Jika buah yang sudah tua diletakkan ditempat yang tertutup, maka buah akan cepat masak. Hal ini disebabkan karena buah tersebut mengeluarkan gas etilen yang mempercepat pemasakan buah. Para pedagang sering memeram buah dengan gas etilen agar cepat masak. Dengan bahasa pasaran gas etilen disebut sebagai karbit.
Selain berperan dalam pemasakan buah, etilen juga menyebabkan pertumbuhan batang menjadi tebal, untuk menahan pengaruh angin. Kombinasi etilen dengan hormon lain dapat memberikan efek yang menguntungkan. Misalnya, gas etilen dengan auksin dapat memacu pembungaan pada mangga dan nanas. Kombinasi etilen dengan giberelin dapat mengatur tumbuhnya bunga jantan dan bunga betina.
e. Asam Absisat
Tidak semua hormon pada tumbuhan berfungsi memacu pertumbuhan, karena ada beberapa yang justru menghambat pertumbuhan, misalnya asam absisat. Secara umum fungsi asam absisat adalah:
1. Menghambat pembelahan dan pemanjangan sel
2. Menunda pertumbuhan atau dormansi, sehingga membantu tumbuhan bertahan dalam kondisi yang buruk
3. Merangsang penutupan mulut daun pada musim kering, sehingga mengurangi aktivitas transpirasi
4. Membantu peluruhan daun pada musim kering, sehingga tumbuhan tidak kekurangan air melalui transpirasi (penguapan).
f. Asam Traumalin
Asam traumalin dianggap sebagai hormon luka, karena merangsang pembelahan sel-sel dibagian tumbuhan yang luka. Dengan demikian bagian yang luka akan tertutup.
g. Kalin
Hormon kalin berfungsi merangsang pembentukan organ tumbuhan. Hormon ini dibedakan atas rizokalin untuk merangsang pembentukan akar; kaulokalin untuk merangsang pembentukan batang: filokalin untuk merangsang pembentukan daun; dan antokalin atau florigen untuk merangsang pembentukan bunga.
BAB III
PENUTUP
PENUTUP
• Kesimpulan :
1. Pertumbuhan dan perkembangan organisme merupakan hasil dari pembelahan sel, pembesaran sel, serta diferensiasi sel.
2. Pada tumbuhan terdapat dua macam pertumbuhan, yaitu pertumbuhanprimer yang terjadi pada meristem ujung batang dan ujung akar, dan pertumbuhan sekunder yang terjadi pada kambium batang dikotil.
3. Pertumbuhan primer terjadi karena aktivitas titik tumbuih pada ujung batang dan ujung akar.
4. Pertumbuhan sekunder terjadi karena aktivitas kambium pada tumbuhan dikotil.
5. Proses pertumbuhan pada tumbuhan dikendalikan secara genetis dan dipengaruhi oleh hormon serta faktor lingkungan, seperti nutrien, cahaya, suhu, air, oksigen dan kelembapan. Hormon-hormon pada tumbuhan misalnya auksin, giberelin, sitokinin, asam absisat, gas etilen, asam traumalin, dan kalin.
6. Tumbuhan memerlukan nutrien untuk pertumbuhan dan perkembangan. Nutrien atau zat makanan terdiri dari unsur-unsur atau senyawa kimia. Nutrien yang diperlukan merupakan sumber energi dan materi untuk sintesis berbagai komponen sel yang dibutuhkan selama perkembangan dan pertumbuhan.
7. Sel meristem adalah sel yang membentuk seluruh jaringan tanaman secara berurutan. Sel meristem apikal merupakan meristem utama yang membentuk bagian-bagian tumbuhan. Sedangkan sel kalus adalah sel yang tumbuh menutupi luka tanaman.
8. Asam traumalin dianggap sebagai hormon luka karena merangsang pembelahan sel-sel di bagian yang luka.
BAB IV
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR PUSTAKA
Pratiwi, D.A. 2003. Buku Penuntun Biologi. Jakarta : Erlangga
Pujianto, Sri. 2004. Khazanah Pengetahuan Biologi. Solo : Tiga serangkai
Prawirahartono, Slamet. 2004. Sains Biologi. Jakarta : Bumi Aksara
Tim Dosen fisiologi Tumbuhan. 2008. Fisiologi Tumbuhan. Medan: FMIPA UNIMED
http://id.wikipedia.org/wiki/Pertumbuhan_dan_Perkembangan_Sel_Tumbuhan
Tidak ada komentar:
Posting Komentar