Pertumbuhan Dan Perkembangan Tanaman | Materi Bio

KELAS XII

SEMESTER GANJIL

BAB 1 : PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN TANAMAN

1.      Pengertian

Pertumbuhan adalah proses perubahan biologis makhluk hidup meliputi pertambahan ukuran (volume, massa, & jumlah sel) yang bersifat kuantitatif  dan irreversible.

Perkembangan adalah diferensiasi sel makhluk hidup menuju dewasa atau terspesialisasinya sel-sel menuju ke struktur dan fungsi tertentu yang bersifat kualitatif dan rreversible.

-          Pertumbuhan dan perkembangan berjalan secara simultan

-          Auksanometer adalah alat untuk mengukur pertumbuhan tanaman

2.      Fase Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman Berbunga

1). Fase Embrionik

     Terjadi sejak penyerbukan bunga yang ditandai dengan adanya penggabungan inti sel ovum dan serbuk sari yang menghasilkan bakal buah dan bakal biji. Dimana biji tersebut mengandung calon individu baru, embrio. Embrio disebut juga lembaga.

Emrio terdiri dari :

-          Radikula (akar lembaga)

Dikotil : Berkembang menjadi akar tunggang

Monokotil : Berkembang menjadi akar serabut

-          Kotiledon (daun lembaga)

-          Kaulikulus (batang lembaga)

Epikotil : Ruas batang di atas daun lembaga

Hipokotil : Ruas batang di bawah daun lembaga

2). Perkecambahan
      Perkecambahan adalah proses perubahan fisiologi biji dari bentuk dorman ke bentuk semai yang merupakan awal pertumbuhan dan perkembangan embrio di dalam biji.

Struktur biji :

-          Epikotil, melindungi cikal bakal batang dan daun

-          Hipokotil, melindungi cikal bakal akar

-          Kotiledon, sebagai inisiasi/perintis daun dan batang

-          Radikula, sebagai cikal bakal akar

-          Koleoptil, melindungi cikal bakal daun

-          Koleoriza, melindungi akar

-          Endosperma, sebagai cadangan makanan

-          Kulit Biji atau testa, bagian luar yang melapisi seluruh biji

-          Plumula, pucuk dengan sepasang daun

Perbedaan biji dikotil dan monokotil :

Dikotil	Monokotil
Berkeping dua	Berkeping Satu
Tidak ada endosperma	Ada endosperma
Makanan untuk pertumbuhan embrio berasal dari kotiledon	Makanan untuk pertumbuhan embrio berasal dari endosperma

a). Tipe Perkecambahan

-          Perkecambahan epigeal, tipe perkecambahan yang menghasilkan kotiledon dan epikotil keluar dari biji karena pemanjangan hipokotil sehingga kotiledon keluar ke atas tanah.

Contoh : Perkecambahan kacang hijau dan kacang tanah

-          Perkecambahan hipogeal, Perkecambahan epigeal adalah tipe perkecambahan yang menghasilkan sedikit hipokotil sehingga kotiledon tetap di dalam biji tidak keluar ke atas tanah.

Contoh : Perkecambahan kacang kapri dan jagung.

b). Proses Perkecambahan

(1). Biji yang sedang dalam masa dormansi

(2). Air masuk ke dalam biji secara imbibisi

(3). Air mengaktivasi hormon giberelin

(4). Hormon giberelin mengaktivasi enzim hidrolisis (protease, lipase, dan amilase)

(5). Enzim-enzim yang telah aktif memecah cadangan makanan menjadi energi

(6). Energi digunakan biji untuk tumbuh menjadi kecambah

Contoh pada tanaman gandum :

                        Awalnya terjadi penyerapan air (imbibisi) dan embrio mulai mengaktivasi hormon giberelin, yang tersebar ke lapisan aleuron disekeliling endosperma. Giberelin merangsang sel-sel aleuron agar sel-sel tersebut membuat (mensintesis) dan mengeluarkan enzim-enzim. Salah satunya enzim amilase yang menguraikan amilum pada sel-sel endosperma menyebabkan endosperma menjadi rusak dan mencair (liquefy). Selain itu ada juga enzim protease dan ribonuklease, yang menyebabkan terbentuknya sitokinin, dan auksin yang merangsang pembelahan sel dan pembesaran embrio. Sumbu pucuk-embrio selanjutnya berkembang dan terus tumbuh.

                       

                        Setelah proses perkecambahan, tanaman mengalami pertumbuhan dan perkembangan lebih lanjut. Tanaman akan membentuk akar, batang, dan daun. Ujung akar dan ujung batang akan memanjang karena adanya aktivitas sel-sel meristematis dimana suatu sel mengalami pembelahan menjadi dua sel dan seterusnya.

Jaringan meristem ada tiga jenis berdasarkan letaknya, yaitu :

a)      Jaringan Meristem Apikal

Jaringan ini terdapat pada ujung akar dan batang, aktivitasnya hanya merupakan pertumbuhan primer

b)      Jaringan Meristem Interkalar

Jaringan ini terletak antara jaringan meristem apikal dan lateral. Tumbuhan yang memiliki jaringan ini adalah jenis tumbuhan rerumputan. Batang rumput jadi lebih cepat memanjang sebelum tumbuh bunga.

c)      Jaringan Meristem Lateral

Jaringan ini dapat membentuk pertumbuhan sekunder. Terjadi pada tumbuhan dikotil dan gymnospermae.

Contoh : Jaringan kambium, dapat bertambah diameternya (Pertumbuhan lateral).

3). Pertumbuhan Primer

       Pertumbuhan primer adalah pertumbuhan yang disebabkan oleh aktivitas meristem primer sejak tanaman masih berupa embrio. Jaringan meristem primer ini berada pada daerah titik tumbuh primer yaitu ujung akar dan ujung batang (jaringan meristem apikal). Akibatnya tanaman mengalami pemanjangan.

Tiga sistem jaringan yang terbentuk, diantaranya :

-Protoderm, yaitu lapisan terluar yang akan membentuk jaringan epidermis

-Meristem dasar yang akan berkembang menjadi jaringan dasar yang mengisi lapisan korteks pada akar di antara stele dan epidermis

-Prokambium, yaitu lapisan dalam yang akan berkembang menjadi silinder pusat, yaitu floem dan xylem

a.      Pertumbuhan Primer pada Akar

    

     Akar muda yang keluar dari biji segera masuk ke dalam tanah, selanjutnya membentuk sistem perakaran tanaman. Pada ujung akar yang masih muda, terdapat tiga  daerah pertumbuhan, diantaranya :

(1). Daerah Pembelahan (Cleavage)

Karakteristik :

-        Ukuran dan bentuk sel-selnya relatif sama dan tersusun rapat

-        Sel-selnya sangat aktif melakukan pembelahan dan pertumbuhan

-        Memerlukan banyak karbohidrat untuk membangun dinding sel

-        Daya tahan terhadap zat kimia dan radiasi cahaya rendah

a)      Daerah tudung akar (Kaliptra)

Tudung akar berfungsi ujung akar terhadap benturan fisik tanah, serta mengambil air dan mineral dari tanah dalam jumlah yang sedikit. Kaliptra berfungsi untuk mensekresikan cairan polisakarida yang memudahkan akar menembus tanah. Sel-sel kaliptra mengandung butiran tepung yang disebut kolumela.

-        Pada tudung akar dikotil, antara tudung akar dan kaliptra tidak terdapat batas yang jelas dan tidak memiliki titik tumbuh pada kaliptra tersebut.

-        Pada tudung akar monokotil, antara ujung akar dan kaliptra terdapat batas yang jelas atau nyata dan mempunyai titik tumbuh tersendiri yang disebut kaliptrogen.

(b). Daerah meristem

     Meristem merupakan bagian dari ujung akar yang selnya melakukan pembelahan secara mitosis dan terus menerus. Sel-sel tudung akar yang rusak akan digantikan dengan sel-sel baru yang dihasilkan sel-sel meristrem primer dari perkembangan sel-sel meristem apikal. Sehingga, tudung akar akan tetap bisa diperbaharui dan daerah meristem akan tetap terlindungi.

(2). Daerah Pemanjangan (Elongasi)

     Daerah pemanjangan berfungsi untuk menyimpan cadangan makanan. Pemanjangan sel bertujuan untuk menekan ujung akar agar dapat menembus tanah. Karakteristik :

-        Memiliki sel berukuran panjang

-        Sel-selnya masih aktif membelah

-        Pertumbuhannya lebih lambat dari daerah meristem

-        Sel-selnya mampu memanjang 10 kali lebih panjang dari semula

-        Daya tahan terhadap zat kimia dan radiasi cahaya sedang

(3). Daerah Pendewasaan (Diferensiasi)

     Daerah pendewasaan merupakan tempat terjadinya spesialisasi sel-sel dari daerah pemanjangan yang menghasilkan tiga sistem jaringan, yaitu protoderm (cikal bakal epidermis akar), meristem dasar (cikal bakal parenkim korteks), dan prokambium (cikal bakal xylem dan floem). Karakteristik daerah pendewasaan :

-        Bentuk sel relatif bervariasi

-        Terdapat rambut-rambut akar untuk menyerap garam mineral tanah

-        Aktivitas pembelahan sel tidak aktif, terjadi proses organogenesis

-        Pertumbuhannya lambat

-        Daya tahan terhadap zat kimia dan radiasi cahaya kuat

b.      Pertumbuhan Primer pada Batang

     Sama halnya dengan akar, pada ujung batang juga terdapat titik tumbuh yang didalamnya merupakan daerah pembelahan, pemanjangan, dan pendewasaan. Titik tumbuh pada batang dilindungi oleh balutan bakal daunnya. Pertumbuhan, pembelahan, dan pemanjangan sel terjadi di dalam internodus.

(1). Daerah Pembelahan (Meristematis)

     Meristem apikal pada batang dibentuk oleh sel-sel yang terus membelah bernama kuncup. Di dalam kuncup, ruas batang dan tonjolan daun kecil (primordia) memiliki jarak sangat pendek karena jarak internodus (antar ruas) sangat pendek.

(2). Daerah Pemanjangan (Elongasi)

     Pada daerah pemanjangan terdapat cikal bakal jaringan pembuluh.

(3). Daerah Pendewasaan (Diferensiasi)

     Pada daerah diferensiasi akan terbentuk beberapa jaringan, yaitu epidermis, korteks, dan silinder pusat (floem dan xylem). Setelah tanaman muda menjadi dewasa, proses pertumbuhan melambat yang berarti sudah memasuki masa perkembangan menuju tanaman dewasa.

    

4). Pertumbuhan Sekunder

     Pertumbuhan sekunder adalah pertumbuhan yang disebabkan oleh aktivitas meristem sekunder yang hanya terjadi pada tumbuhan dikotil dan gymnospermae. Akibatnya akar dan batang tanaman mengalami pembesaran. Jaringan meristem sekunder ini berada pada daerah titik tumbuh sekunder yaitu kambium (jaringan meristem lateral). Pembelahan sel-sel jaringan kambium dipengaruhi oleh musim. Pada musim penghujan terbentuk lapisan yang lebih tebal, sebaliknya pada musim kemarau bagian yang dibentuk lebih tipis. Perbedaan ketebalan pertumbuhan membentuk garis melingkar (xylem sekunder) yang dinamakan lingkaran tahun.

Jaringan meristem sekunder meliputi :

a)      Kambium gabus (Felogen)

     Pada daerah gabus terdapat lentisel yaitu celah-celah gabus yang fungsinya sebagai penghubung lingkungan luar dan lingkungan dalam sel tumbuhan.

Pertumbuhan ke luar membentuk lapisan gabus (felem)

Pertumbuhan ke dalam membentuk parenkim (feloderm)

b)      Kambium fasis

Pertumbuhan ke luar membentuk floem sekunder

Pertumbuhan ke dalam membentuk xylem sekunder

c)      Kambium interfasis

Pertumbuhannya membentuk jari-jari empulur

5). Pertumbuhan Terminal

a) Zona Meristematis

b) Zona Elongasi

c) Zona Diferensiasi

3.      Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan

a.    Faktor Eksternal

1)      Faktor Iklim

a)        Oksigen

       Oksigen digunakan dalam proses respirasi tumbuhan untuk menghasilkan energi. Energi digunakan untuk pemecahan kulit biji dalam perkecambahan, dan aktivitas tumbuhan.

b)        Cahaya Matahari

Pada keadaan gelap, pertumbuhan tanaman mengalami etiolasi yang ditandai dengan pertumbuhan yang abnormal (lebih panjang), pucat, daun tidak berkembang, dan batang tidak kukuh. Sebaliknya, dalam keadaan terang tumbuhan lebih kukuh batangnya, berkembang sempurna dan berwarna hijau.

(1). Fototropisme

           Fototropisme adalah respon tanaman terhadap lama penyinaran. Banyak jenis tumbuhan mampu melacak matahari, dalam hal ini lembar datar daun selalu hampir tegak lurus terhadap matahari sepanjang hari (diafototropisme). Fototropisme ini terjadi pada famili malvaceae.

(2). Fotoperiodisme

           Fotoperiodisme adalah respon tumbuhan yang diatur oleh panjangnya hari. Fotoperiodisme dipengaruhi oleh fitokrom (pigmen penyerap cahaya merah dan inframerah dari sinar matahari). Interval penyinaran sehari-hari mempengaruhi proses pembentukan bunga. Panjang periode cahaya harian disebut fotoperiode. Lama siang hari di daerah tropis kisaran 12 jam. Lama siang hari di daerah yang memiliki empat musim dapat mencapai 16-20 jam. Fotoperiodisme menjelaskan mengapa pada spesies tertentu biasanya berbunga serempak. Tumbuhan yang berbunga bersamaan ini sangat menguntungkan, karena memberi kesempatan terjadinya penyerbukan silang.

           Pengelompokan tumbuhan berdasarkan panjang hari tumbuhan :

(a). Tumbuhan hari pendek (short day plant)

Tumbuhan berbunga jika terjadi penyinaran kurang dari 12 jam sehari. Contohnya krisan, jagung, kedelai, anggrek, dsb. 

(b). Tumbuhan hari sedang

Tumbuhan yang berbunga jika terjadi penyinaran kisaran 12 jam sehari. Contohnya kacang dan tebu.

(c). Tumbuham hari panjang (long day plant)

Tumbuhan yang berbunga jika terjadi penyinaran lebih dari 12 jam sehari (14 - 16 jam). Contohnya kembang sepatu, bit gula, dan tembakau.

(d). Tumbuhan hari netral (day-neutral plant)

             Tumbuhan ini berbunga hampir sepanjang musim, tidak tergantung lamanya siang hari. Contohnya kapas, mawar, tumbuhan sepatu, tomat, cabe, dan bunga matahari.

c)        Kelembaban udara

       Kelembaban udara menunjukkan kadar air dalam udara. Kadar air yang tinggi berpeluang besar untuk menjadi awan dan hujan. Air hujan akan masuk kedalam tanah, menjamin ketersediaan air bagi tumbuhan.

d)        Air

       Kekurangan air pada tanah menyebabkan terhambatnya proses osmosis. Proses osmosis akan terhenti atau berbalik arah yang berakibat keluarnya materi –materi pada protoplasma sel-sel tumbuhan, sehingga tanaman kering dan mati.

Fungsi Air :

(1). Untuk fotosintesis

(2). Medium reaksi enzimatis

(3). Memecah dormansi biji

(4). Mempertahankan kelembaban

(5). Untuk transpirasi

(6). Merangsang pembelahan sel dengan meningkatkan tekanan turgor

(7). Menghilangkan asam absisi

(8). Mempengaruhi kadar enzim dan substrat (laju metabolisme)

e)        Suhu

-          Suhu optimum kisaran 15° - 30° : paling baik untuk pertumbuhan

-          Suhu maksimum kisaran 30° - 38° : suhu tertinggi untuk tanaman bisa tumbuh

-          Suhu minimum kurang lebih 10° : suhu terendah untuk tanaman bisa tumbuh

2)      Faktor Edafik (Tanah)

a)      Nutrisi

        Pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan membutuhkan nutrisi berupa unsur-unsur dalam tanah dan udara, baik berupa zat-zat organik (C, H, O, dan N) maupun zat-zat anorganik (Fe²⁺, Ca²⁺ , dsb). Pertumbuhan tanaman akan terganggu jika salah satu unsur yang dibutuhkan tidak terpenuhi (defisiensi). Kurangnya unsur nitrogen dan fosfor pada tanaman menyebabkan tanaman menjadi kerdil. Kurangnya unsur magnesium dan kalsium menyebabkan tanaman mengalami klorosis (daun berwarna pucat). Unsur-unsur yang dibutuhkan dalam jumlah yang banyak disebut unsur makro. Adapun unsur-unsur yang dibutuhkan dalam jumlah yang sedikit disebut unsur mikro.

Unsur	Sumber	Fungsi/Penyusun	Defisiensi
M A K R O N U T R I E N
C	CO2	Reaksi fotosintesis, bahan dasar senyawa organik	Pertumbuhan dan metabolisme terhambat
H	H2O
O	H2O ; O2
N	NO3- ; NH4+	Asam amino, asam nukleat, klorofil	Pertumbuhan terhambat, klorosis
S	SO42-	Asam amino	Daun hijau pucat
P	H2PO4-	Asam nukleat, fosfolipid, ATP	Pertumbuhan terhambat, daun keunguan
Ca	Ca2+	Dinding sel, aktivator enzim	Pertumbuhan akar dan apikal terhambat, daun tidak terbentuk
K	K+	Osmosis, keseimbangan ion, aktivator enzim	Pertumbuhan terhambat, tumbuhan lemah, daun menggulung, bercak-bercak dan tepi hangus
Mg	Mg2+	Klorofil, aktivator enzim	Gugur daun, klorosis
M I K R O N U T R I E N
Fe	Fe2+ ; Fe3+	Sintesis protein dan klorofil	Klorosis, daun bergaris kuning
Cl	Cl-	Keseimbangan ion	Klorosis, daun mati
Cu	Cu2+	Aktivator enzim	Pertumbuhan terhambat, klorosis, daun bintik-bintik
Zn	Zn2+	Aktivator enzim, sintesis kloroplas	Klorosis, daun merah tua
Mn	Mn2+	Aktivator enzim, sintesis klorofil	Daun putih, berkas pembuluh berwarna gelap
Mo	MoO42-	Fiksasi nitrogen, reproduksi tumbuhan	Daun hijau pucat dan menggulung
B	H2BO3-   B(OH)4-	Perkecambahan, pembungaan, sintesis asam nukleat	Pertumbuhan apikal dan lateral terhambat, daun menebal dan kering

b)      pH Tanah (Baik pada pH 6.0 – 7.0)

c)      Kelembaban Tanah

Tanah yang kaya humus mampu menyimpan air lebih banyak, sehingga tanaman tumbuh lebih baik. Tanaman yang tumbuh dengan baik menghasilkan seresah lebih banyak dan meningkatkan bahan organik tanah.

3)      Faktor Biologis

Meliputi gulma, serangga, organisme penyebab penyakit, nematoda, maupun mikroorganisme tanah (misalnya:  bakteri Rhizobium dan Mikorhiza).

b.    Faktor Internal

1)      Intrasel (Gen)

  Tumbuhan dengan kandungan genetik yang baik dan didukung oleh lingkungan yang baik akan membentuk sifat fenotif yang baik.

2)      Intersel (Fitohormon)

-          Pemicu Pertumbuhan

a)      Auksin atau

Dibuat dalam meristem apikal, daun-daun muda, dan biji

Sifat kerjanya mudah terurai cahaya, sehingga memicu pertumbuhan cepat di tempat gelap (etiolasi).

Berbagai auksin :

(1). IAA (Indole Acetid Acid)

(2). 4-kloro IAA (4-kloro Indolasetat) pada biji tumbuhan jenis kacang-kacangan

(3). PAA (asam fenil asetat) pada banyak jenis tumbuhan

(4). IBA (asam indolbutirat) pada daun jagung dan berbagai jenis tumbuhan dikotil

Fungsi :

(1). Merangsang pemanjangan sel pada daerah titik tumbuh

(2). Merangsang pembentukan akar adventif

(3). Merangsang pembentukan buah tanpa biji (partenocarpy)

(4). Berperan dalam dominansi apikal

(5). Merangsang pengguguran daun (absisi)

b)      Giberelin

Dibuat dalam meristem apikal tunas dan akar, daun muda, serta embrio

Berbagai giberelin :

(1). GA3

(2). GA1

(3). GA4

(4). GA5

(5). GA19

(6). GA20

(7). GA37

(8). GA38

Fungsi :

(1). Merangsang pemanjangan batang secara abnormal

(2). Merangsang terbentuknya bunga

(3). Berperan dalam perkecambahan biji, memobilisasi cadangan makanan embrio

(4). Merangsang pembentukan buah tanpa biji (stenomocarpy)

(5). Menghilangkan sifat kerdil secara genetik pada tumbuhan

c)      Sitokinin

Disintesis dalam akar, kemudian diangkut ke organ lain

Berbagai sitokinin :

(1). Zeatin

(2). Sitokinin sintetik BAP (6-Bencilaminopurin)

(3). Sitokinin sintetik 2-ip

Fungsi :

(1). Merangsang pembelahan dan pemanjangan sel jika bersamaan dengan auksin dan giberelin

(2). Menghambat dominansi apikal dari auksin

(3). Merangsang pembentukan akar cabang

(4). Menghambat proses penuaan daun

(5). Memecah dormansi biji, merangsang pembentukan pucuk

(6). Merangsang pertumbuhan tunas samping dan perluasan daun

d)      Kalin

Dihasilkan pada jaringan meristem

Jenis kalin berdasarkan fungsinya, yaitu :

(1). Rizokalin, memacu pertumbuhan akar

(2). Anthokalin, memacu pertumbuhan bunga

(3). Filokalin, memacu pertumbuhan daun

(4). Kaulokalin, memacu pertumbuhan kayu/batang

e)      Gas Etilen

Diproduksi oleh jaringan buah yang sedang matang, daun dan bunga yang menua

Berbagai gas etilen : Gas etilen sintetik etepon (asam 2-kloroetifosfonat)

Fungsi :

(1). Mempercepat pematangan buah

(2). Berperan dalam pertumbuhan batang menjadi tebal, menghambat pemanjangan batang kecambah

(3). Menghambat pembungaan, merangsang pembentukan bunga apabila bereaksi dengan auksin

(4). Apabila bereaksi dengan giberelin akan mengontrol rasio antara bunga jantan dan bunga betina pada tumbuhan monoesious

(5). Merangsang pengguguran daun

(6). Menurunkan dominansi apikal dan inisiasi akar

f)       Asam Traumalin

Fungsi : Merangsang sel-sel daerah luka menjadi bersifat meristematik untuk menutup luka. Kemampuan tumbuhan untuk memperbaiki luka disebut restitusi atau regenerasi.

-          Penghambat Pertumbuhan (Asam Absisat)

Disintesis pada daun, batang, buah, dan biji

Fungsi :

(1). Memperpanjang masa dormansi biji dan umbi-umbian

(2). Mempercepat penuaan daun

(3). Merangsang pengguguran daun

(4). Mengatur penutupan dan pembukaan stomata terutama pada saat cekaman air

(5). Menginduksi pengangkutan fotosintesis ke biji yang sedang berkembang dan mendorong sintesis simpanan

(6). Mempercepat absisi bagian tumbuhan yang menua

##

Absisi : peluruhan secara terkendali suatu bagian seperti daun, bunga, atau buah oleh tumbuhan, yang prosesnya berkaitan dengan perubahan tingkat kandungan auksin dalam bagian yang akan gugur.

Dorman : Tidak aktif atau istirahat (masa biji tidak tumbuh dan berkembang)

Imbibisi : Masuknya air ke dalam biji

Irreversible : Tidak dapat kembali ke bentuk semula

Kualitatif : Tidak dapat diukur dan dinyatakan dengan angka

Kuantitatif : Dapat diukur dan dinyatakan dengan angka

Reversible : Dapat kembali ke bentuk semula

Simultan : Bersama