Pertumbuhan dan Perkembangan


1. DEFINISI

Pertumbuhan dan perkembangan merupakan dua proses yang berjalan secara simultan (pada waktu yang bersamaan). Perbedaannya terletak pada faktor kuantitatif dan kualitatif. Pertumbuhan dapat diukur secara kuantitatif karena mudah diamati, yaitu terjadi perubahan jumlah dan ukuran. Sebaliknya, perkembangan tidak dapat dinyatakan secara kuantitatif, melainkan terjadi perubahan fungsional organisme menjadi lebih sempurna.

Pertumbuhan adalah pertambahan jumlah sel pada suatu organisme. Pertumbuhan bersifat tidak dapat kembali (irreversible). Proses pertumbuhan biasanya diikuti dengan pertambahan berat tubuh. Pertumbuhan diikuti dengan perkembangan yang merupakan proses saling terkait.

Pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan diawali dengan pertumbuhan bakal biji dan bakal buah. Tahap berikutnya yaitu perkecambahan. Tumbuhan yang telah mengalami perkecambahan kemudian akan mengalami pertumbuhan sampai akhirnya menjadi tumbuhan dewasa yang dapat menghasilkan biji kembali.

2. PERTUMBUHAN

Pertumbuhan pada tumbuhan dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu pertumbuhan primer dan pertumbuhan sekunder. Pertumbuhan primer merupakan pertumbuhan sebagai hasil pembelahan sel-sel pada jaringan meristem primer. Sebaliknya, pertumbuhan sekunder merupakan hasil aktivitas jaringan meristem sekunder berupa kambium dan kambium gabus.

2.1. PERTUMBUHAN PRIMER

Pertumbuhan primer pada tumbuhan hanya terjadi pada bagian tertentu saja, yaitu pada bagian yang aktif membelah dan tumbuh. Bagian tersebut disebut jaringan meristem. Pada jaringan meristem terdapat bagian titik tumbuh akar dan titik tumbuh batang.

2.1.1. Titik Tumbuh Akar

Titik tumbuh akar adalah bagian pada jaringan meristem yang memiliki tudung akar (kaliptra). Tudung akar berperan untuk menembus tanah. Pada daerah titik tumbuh ini terdapat jaringan meristem yang aktif. Jaringan meristem ini berfungsi sebagai cadangan makanan untuk membantu proses pemanjangan akar.

Berdasarkan struktur jaringan meristem sel penyusun akar tumbuhan, titik tumbuh akar dikelompokkan menjadi daerah pembelahan sel, daerah pemanjangan sel, dan daerah diferensiasi. Daerah pembelahan terdapat pada bagian ujung akar. Pada bagian ini sel membelah secara cepat. Pada daerah pemanjangan, sel mengalami pemanjangan dan mulai mengalami proses diferensiasi di dalam strukturnya.

Ada bagian yang dibentuk menjadi protoderm, meristem dasar, dan prokambium. Protoderm adalah jaringan yang akan menjadi epidermis. Meristem dasar dasar adalah bagian yang dibentuk untuk menjadi jaringan dasar. Prokambium adalah jaringan yang dibentuk untuk menjadi stele (silinder pusat). Pada daerah diferensiasi, proses organogenesis telah berjalan sempurna sehingga lapisan epidermis telah berjalan sempurna sehingga lapisan epidermis telah terdiferensiasi dengan jelas dan telah memiliki bulu-bulu akar. Bulu-bulu akar berperan untuk menyerap mineral-mineral dari dalam tanah. Oleh karena proses diferensiasi pertama kali terjadi di daerah tersebut, daerah diferensiasi disebut jaringan primer. Pertumbuhan akan menyebabkan terjadinya pemanjangan pada sel-sel akar.

2.1.2. Titik Tumbuh Batang

Titik tumbuh batang adalah jaringan meristem pada batang yang berfungsi untuk tumbuhnya batang. Titik tumbuh batang dapat kita amati pada tumbuhan yang memiliki tunas berupa kuncup. Jaringan meristem yang membelah membentuk massa berbentuk kubah. Apabila daun muncul dari kuncup tunas, disebut primordia. Tunas samping yang dibentuk akan menjadi cabang batang.

Batang juga memiliki daerah pemanjangan sel. Pada daerah ini, jaringan yang dibentuk juga akan mengalami proses diferensiasi seperti pada akar.

Jaringan meristem batang dibagi menjadi dua kelompok yaitu meristem embrional dan meristem kambium. Meristem embrional ditemukan pada saat perkecambahan, sedangkan meristem kambium ditemukan pada tumbuhan yang sudah mengalami pertumbuhan dan perkembangan secara sempurna.

2.2. PERTUMBUHAN SEKUNDER

Setelah mengalami pertumbuhan primer, selanjutnya tumbuhan mengalami pertumbuhan sekunder. Pertumbuhan sekunder akan mengakibatkan bertambah besarnya diameter batang. Umumnya hanya tumbuhan berbiji terbuka (Gymnospermae) dan dikotil (berkeping dua) yang mengalami pertumbuhan sekunder. Pada monokotil tidak terjadi pertumbuhan sekunder, kecuali pada sebagian kelompok saja seperti palem-paleman (Palmae).

Pertumbuhan sekunder dapat diamati pada setiap tahap pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Tahap pertambahan panjang akar dan batang disebut pertumbuhan primer. Pada tahap berikutnya terlihat makin lama batang tumbuhan makin membesar, disebut pertumbuhan sekunder.

Pada pertumbuhan sekunder, yang aktif membelah adalah sel-sel meristem yang terdapat pada kambium. Kambium terletak antara xilem dan floem. Pembelahan terjadi secara radial, yaitu pembelahan sel yang terdapat di sekitar xilem mengarah ke dalam dan pembelahan sel yang terdapat di bagian floem mengarah ke luar. Bagian tersebut disebut jaringan meristem kambium. Akibat pertumbuhan tersebut akan dibentuk xilem sekunder dan floem sekunder. Pertumbuhan jaringan ini akan membentuk formasi melingkar yang disebut lingkaran tahun.

Aktivitas kambium yang membentuk xilem dan floem sekunder sering tidak seimbang dengan pertumbuhan kulit batang tumbuhan. Keadaan ini menyebabkan jaringan epidermis dan korteks luar menjadi pecah-pecah dan rusak. Rusaknya jaringan ini akan membahayakan jaringan di dalamnya. Tumbuhan mengatasi hal ini dengan membentuk kambium gabus (felogen) atau jaringan gabus yang akan membentuk felem ke arah luar dan feloderm ke arah dalam. Felem (lapisan gabus) merupakan sel-sel mati, sedangkan feloderm (korteks sekunder) merupakan sel-sel hidup. Pada beberapa tempat di jaringan gabus tersebut terdapat celah-celah gabus yang disebut lentisel. Fungsinya sebagai tempat masuknya air dan udara ke dalam sel-sel tumbuhan.

3. PERKECAMBAHAN

Beberapa biji segera mengalami perkembangan jika berada di kondisi lingkungan yang sesuai. Namun, beberapa biji yang lain berada dalam masa dormansi. Artinya, biji tersebut tidak tumbuh dan berkembang. Biji berada pada masa dormansi dapat dikarenakan tidak cocoknya kondisi lingkungan yang memungkinkan biji berkecambah.

Awal perkecambahan dimulai dengan berakhirnya masa dormansi pada biji. Berakhirnya masa dormansi ditandai dengan masuknya air ke dalam biji yang disebut dengan imbibisi. Proses tersebut akan menginduksi aktivitas enzim (biokatalisator yang berperan dalam metabolisme) sehingga awal perkecambahan mulai berjalan. Setelah berakhirnya masa dormansi, tahap berikutnya tumbuhan akan melakukan proses perbanyakan sel atau pembelahan aktif, namun sel-sel yang dibentuk belum mengalami diferensiasi. Diferensiasi merupakan proses pertambahan jenis dan fungsi sel yang jelas. Setelah itu akan dibentuk organ-organ melalui proses organogenesis. Proses organogenesis berbagai organ yang berbeda bentuk serta berguna untuk melengkapi struktur dan fungsi makhluk hidup disebut perkembangan atau morfogenesis. Apabila daun sudah terbentuk, tumbuhan sudah mampu melakukan proses fotosintesis. Proses fotosintesis akan menghasilkan energi. Energi digunakan untuk pertumbuhan dan perkembangan.

Biji dapat berkecambah karena di dalamnya terdapat embrio atau lembaga tumbuhan. Embrio atau lembaga tumbuhan memiliki tiga bagian, yaitu akar lembaga/calon akar (radikula), daun lembaga (kotiledon) dan batang lembaga (kaulikulus).

3.1. AKAR LEMBAGA

Akar lembaga atau radikula akan tumbuh dan berfungsi sebagai akar. Ujung akar lembaga menghadap ke arah liang biji. Pada saat biji berkecambah, akar tumbuh menembus kulit biji dan keluar melalui liang tersebut.

3.2. DAUN LEMBAGA

Daun lembaga atau kotiledon merupakan daun pertama suatu tumbuhan. Daun lembaga memiliki fungsi antara lain:

  • sebagai tempat menimbun makanan, yang kelihatan tebal dengan bentuk umumnya cembung di satu sisi dan rata pada sisi yang lainnya
  • sebagai alat untuk melakukan fotosintesis
  • sebagai alat penghisap makanan untuk embrio (lembaga), yang berupa lapisan tipis berbentuk perisai yang dinamakan skutelum pada monokotil

3.3. BATANG LEMBAGA

Batang lembaga atau kaulikalus dibedakan menjadi epikotil dan hipokotil. Epikotil adalah ruas batang di atas daun lembaga yang akan tumbuh menjadi batang dan daun. Hipokotil adalah ruas batang di bawah daun lembaga yang akan tumbuh menjadi akar.

3.4. TIPE PERKECAMBAHAN

Berdasarkan letak perkecambahan, tipe perkecambahan dapat dibedakan menjadi dua yaitu perkecambahan epigeal dan perkecambahan hipogeal.

3.4.1. Perkecambahan Epigeal

Perkecambahan epigeal merupakan perkecambahan yang ditandai dengan bagian hipokotil terangkat ke atas permukaan tanah. Kotiledon sebagai cadangan energi akan melakukan proses pembelahan dengan sangat cepat untuk membentuk daun. Proses ini dapat dilihat pada perkecambahan kacang hijau.

3.4.2. Perkecambahan Hipogeal

Perkecambahan hipogeal merupakan perkecambahan yang ditandai dengan terbentuknya bakal batang yang muncul ke permukaan tanah, sedangkan kotiledon tetap berada di dalam tanah (hipokotil tetap berada di dalam tanah). Proses ini dapat dilihat pada perkecambahan kacang kapri.

4. FAKTOR PERTUMBUHAN

Pertumbuhan dan perkembangan merupakan proses yang saling berhubungan. Kedua proses tersebut dipengaruhi oleh faktor internal dan faktor eksternal (faktor lingkungan).

4.1. FAKTOR INTERNAL

Faktor internal meliputi faktor genetis (hereditas) dan proses fisiologis individual yang bersifat spesifik.

4.1.1. Faktor Genetis

Proses perkecambahan diawali dengan penyerapan air (imbibisi). Masuknya air selain berfungsi melarutkan cadangan makanan yang terdapat di bagian keping lembaga, juga menginduksi aktivitas enzim hidrolitik. Aktivitas enzim hidrolitik dikendalikan oleh gen-gen yang bertanggung jawab untuk hal tersebut.

Berakhirnya masa dormansi dan dimulainya proses perkecambahan ditentukan oleh kemampuan tumbuhan untuk melakukan metabolisme. Kemampuan metabolisme pada tumbuhan dipengaruhi oleh enzim-enzim metabolik. Enzim metabolik merupakan protein yang berfungsi untuk mengatur laju metabolisme. Pertumbuhan dan perkembangan akan optimal apabila laju metabolisme juga optimal. Aktivitas metabolik yang berlangsung di dalam tumbuhan dikendalikan oleh gen-gen yang dimiliki oleh tumbuhan tersebut.

4.1.2. Faktor Fisiologis

Dalam faktor fisiologis, proses yang terjadi merupakan proses fungsional pada tingkat seluler. Pertumbuhan dan perkembangan akan melibatkan vitamin dan memiliki fungsi spesifik pada setiap tingkat pertumbuhan dan perkembangan.

4.2. FAKTOR EKSTERNAL

Faktor eksternal atau faktor lingkungan meliputi pengaruh iklim, tanah dan biota tempat tumbuhan berada. Kondisi ini akan mempengaruhi tumbuhan dalam proses pertumbuhan dan perkembangan. Faktor-faktor eksternal yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan adalah temperatur, cahaya, air, pH, oksigen dan nutrisi.

5. HORMON TUMBUH

5.1. AUKSIN

auksin berperan dalam pertumbuhan untuk memacu proses pemanjangan sel. Hormon auksin dihasilkan pada bagian koleoptil (titik tumbuh) pucuk tumbuhan. Jika terkena cahaya matahari, auksin menjadi tidak aktif. Kondisi fisiologis ini mengakibatkan bagian yang tidak terkena cahaya matahari akan tumbuh lebih cepat dari bagian yang terkena cahaya matahari. Akibatnya, tumbuhan akan membengkok ke arah cahaya matahari. Auksin yang diedarkan ke seluruh bagian tumbuhan mempengaruhi pemanjangan, pembelahan, dan diferensiasi sel tumbuhan. Auksin yang dihasilkan pada tunas apikal (ujung) batang dapat menghambat tumbuhnya tunas lateral (samping) atau tunas ketiak. Bila tunas apikal akan menumbuhkan daun-daun. Peristiwa ini disebut dominansi apikal.

Fungsi lain dari auksin adalah merangsang kambium untuk membentuk xilem dan floem, memelihara elastisitas dinding sel, membentuk dinding sel primer (dinding sel yang pertama kali dibentuk pada sel tumbuhan), menghambat rontoknya buah dan gugurnya daun, serta mampu membantu proses partenokarpi. Partenokarpi adalah proses pembuahan tanpa penyerbukan.

Pemberian hormon auksin pada tumbuhan akan menyebabkan terjadinya pembentukan buah tanpa biji, akar lateral (samping), dan serabut akar. Pembentukan akar lateral dan serabut akar menyebabkan proses penyerapan air dan mineral dapat berjalan optimum.

5.2. GIBERELIN

Giberelin merupakan hormon yang berfungsi sinergis (bekerja sama) dengan hormon auksin. Giberelin berpengaruh terhadap perkembangan dan perkecambahan embrio. Giberelin akan merangsang pembentukan enzim amilase. Enzim tersebut berperan memecah senyawa amilum yang terdapat pada endosperm (cadangan makanan) menjadi senyawa glukosa. Glukosa merupakan sumber energi pertumbuhan. Apabila giberelin diberikan pada tumbuhan kerdil, tumbuhan akan tumbuh normal kembali.

Giberelin juga berfungsi dalam proses pembentukan biji, yaitu merangsang pembentukan serbuk sari (pollen), memperbesar ukuran buah, merangsang pembentukan bunga, dan mengakhiri masa dormansi pada biji. Giberelin dengan konsentrasi rendah tidak merangsang pembentukan akar, tetapi pada konsentrasi tinggi akan merangsang pembentukan akar.

Giberelin pertama kali diisolasi dari jamur Giberrela fujikuroi. Hormon giberelin dapat dibagi menjadi berbagai jenis, yaitu giberelin A, giberelin A2 dan giberelin A3 yang memiliki struktur molekul dan fungsi yang sangat spesifik.

5.3. ETILEN

Etilen berperan dalam proses pematangan buah dan kerontokan daun. Apabila konsentrasi etilen sangat tinggi dibandingkan hormon auksin dan giberelin, proses pembentukan batang, akar, dan bunga dihambat oleh hormon ini. Namun apabila bersama-sama dengan hormon auksin, etilen merangsang proses pembentukan bunga. Senyawa etilen pada tumbuhan ditemukan dalam fase gas.

Etilen sering dimanfaatkan oleh para distributor atau importir buah. Buah dikemas dalam keadaan belum masak pada saat diangkut ke pedagang buah (buah yang sudah masak tidak diangkut menuju ke pedagang buah karena akan cepat rusak saat pengangkutan). Setelah sampai di pedagang buah, buah-buahan tersebut diperam dengan memberikan gas etilen agar cepat masak kemudian diperdagangkan.

5.4. SITOKININ

Sitokinin adalah hormon yang berperan dalam pembelahan sel (sitokinesis). Fungsi sitokinin adalah sebagai berikut:

  • merangsang pembentukan akar dan batang serta pembentukan cabang akar dan batang dengan menghambat dominansi apikal
  • mengatur pertumbuhan daun dan pucuk
  • memperbesar daun muda
  • mengatur pembentukan bunga dan buah
  • menghambat proses penuaan dengan cara merangsang proses serta transportasi garam-garam mineral dan asam amino ke daun.

Senyawa sitokinin pertama kali ditemukan pada tanaman tembakau yang disebut kinetin. Senyawa ini dibentuk pada bagian akar dan ditransportasikan ke seluruh bagian sel tanaman tembakau. Senyawa sitokinin juga terdapat pada tanaman jagung dan disebut zeatin.

5.5. ASAM ABSISAT (ABA)

Asam absisat merupakan senyawa inhibitor (penghambat) yang bekerja antagonis (berlawanan) dengan auksin dan giberelin. Asam absisat berperan dalam proses penuaan dan gugurnya daun. Hormon ini berfungsi untuk mempertahankan tumbuhan dari tekanan lingkungan yang buruk, misalnya kekurangan air dengan cara dormansi. Kekurangan air akan menyebabkan peningkatan kadar hormon asam absisat di sel penutup stomata. Akibatnya, stomata akan tertutup dan transpirasi berkurang sehingga keseimbangan air dapat dijaga.

5.6. KALIN

Kalin merupakan hormon yang berperan dalam proses organogenesis tumbuhan. Berdasarkan organ yang dibentuk, kalin dikelompokkan sebagai berikut:

  • Rizokalin, yaitu hormon yang mempengaruhi pembentukan akar.
  • Kaulokalin, yaitu hormon yang mempengaruhi pembentukan batang.
  • Filokalin, yaitu hormon yang mempengaruhi pembentukan daun.
  • Antokalin, yaitu hormon yang mempengaruhi pembentukan bunga.

5.7. ASAM TRAUMALIN

Asam traumalin merupakan hormon yang berperan dalam proses regenerasi sel apabila tumbuhan mengalami kerusakan jaringan atau terluka. Jaringan akan membentuk kalus (jaringan yang belum terdiferensiasi) pada jaringan yang rusak atau terluka.

Selain hormon, vitamin juga mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan. Contoh vitamin adalah riboflavin (vitamin B12), asam askorbat (vitamin C), tiamin (vitamin B1), piridoksin (vitamin B6) dan asam nikotinat. Vitamin berperan dalam proses pembentukan hormon dan berfungsi sebagai koenzim (komponen non protein untuk mengaktifkan enzim).

6. PERKEMBANGAN

Angiospermae mengalami pembuahan ganda. Pembuahan ganda menghasilkan zigot dan endosperm. Setelah terjadi pembuahan ganda, bakal biji akan berkembang menjadbiji dan bakal buah akan berkembang menjadi bah yang melindungi biji.

6.1. PERKEMBANGAN BAKAL BIJI

Bakal biji akan tumbuh dan berkembang menjadi biji. Di dalam bakal biji terdapat zigot dan endosperm. Zigot akan tumbuh dan berkembang menjadi embrio.

6.2. PERKEMBANGAN ENDOSPERM

Endosperm tumbuh dan berkembang lebih dahulu dibandingkan pertumbuhan dan perkembangan embrio. Endosperm kaya akan cadangan makanan. Cadangan makanan tersebut digunakan untuk pertumbuhan dan perkembangan embrio. Pada sebagian besar tumbuhan monokotil, endosperm berisi cadangan makanan yang dapat digunakan sampai terjadinya perkecambahan. Pada beberapa tumbuhan dikotil, cadangan makanan diberikan kepada kotiledon (daun biji) sebelum biji tumbuh dan berkembang lebih lanjut.

6.3. PERKEMBANGAN EMBRIO

Pertumbuhan dan perkembangan embrio diawali dengan pembelahan zigot secara mitosis menghasilkan sel basal dan sel terminal. Sel basal berkembang menjadi suspensor. Suspensor berfungsi sebagai penghubung antara embrio dan kulit bakal biji, serta mengalirkan nutrien dari tumbuhan induk atau dari endosperm. Sel terminal berkembang menjadi proembrio yang melekat pada suspensor. Kotiledon mulai berkembang membentuk tonjolan pada proembrio yang juga diikuti perkembangan embrio. Embrio berkembang membentuk ujung batang dan ujung akar.

6.4. STRUKTUR BIJI YANG MATANG

Selama pematangan, biji mengalami pengurangan kandungan air sampai tersisa 5%-15% dari berat biji. Selanjutnya embrio berhenti berkembang sampai biji mengalami perkecambahan. Biji yang matang mengandung embrio yang dikelilingi kotiledon, endosperm, atau keduanya. Biji dilindungi oleh kulit biji.

Tumbuhan dikotil memiliki dua kotiledon. Pada perkembangan embrio tumbuhan dikotil akan terbentuk epikotil dan hipokotil. Epikotil terletak di atas kotiledon. Di ujung epikotil terdapat plumula, yaitu berupa ujung batang dan sepasang calon daun. Hipokotil terletak di bagian bawah kotiledon. Hipokotil berujung di calon akar (radikula). Sementara itu, pada tumbuhan monokotil hanya terdapat satu kotiledon. Kotiledon pada beberapa tumbuhan monokotil disebut skutelum. Skutelum sangat tipis dan letaknya tertekan oleh endosperm. Skutelum menyerap nutrien dari endosperm selama perkecambahan. Embrio pada rumput-rumputan dikelilingi oleh koleoriza dan koleoptil. Koleoriza melindungi calon akar dan koleoptil melindungi calon batang.

6.5. PERKEMBANGAN BAKAL BUAH

Ketika bakal biji berkembang menjadi biji, bakal buah berkembang menjadi buah. Buah berfungsi melindungi biji ketika biji dipencarkan oleh angin atau hewan. Buah mulai berkembang setelah terjadinya penyerbukan. Penyerbukan merangsang perubahan hormon yang menyebabkan bakal buah berkembang. Dinding bakal buah berkembang menjadi perikarp (bagian dinding buah yang paling tebal). Pada saat bakal buah berkembang, bagian-bagian bunga yang lain gugur. Jika pada suatu bunga tidak terjadi penyerbukan, buah tidak akan berkembang dan semua bagian bunga gugur dari tangkainya.

Pos ini dipublikasikan di Pertumbuhan dan Perkembangan dan tag , , . Tandai permalink.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s