PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN TUMBUHAN

MODUL

PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN TUMBUHAN

DOWNLOAD DISINI UNTUK TAMPILAN YANG LEBIH RAPIH

A.      Pengertian Pertumbuhan dan Perkembangan

Pertumbuhan pada suatu makhluk hidup atau organisme dapat diartikan sebagai proses pertambahan bio massa atau ukuran (berat, volume, atau jumlah) yang sifatnya tetap dan irreversible (tidak dapat balik ke kondisi semula). Jadi, pertumbuhan merupakan suatu konsep kuantitatif yang berkaitan dengan pertambahan massa suatu organisme. 

Gambar 1. Pertumbuhan dan perkembangan tanaman Jagung (Zea mays)

Tanaman jagung atau kacang hijau di dalam pot pada contoh di atas mengalami pertumbuhan karena berat, ukuran, dan jumlah selnya bertambah serta tidak dapat menjadi kecil lagi. Jika Anda merendam biji jagung kering di dalam air, dalam beberapa saat, biji jagung tadi juga akan mengalami pertambahan ukuran, terutama volumenya. Namun, pertambahan volume tersebut bukanlah pertumbuhan karena jika dikeringkan, volume biji jagung tadi akan kembali seperti semula. Sebaliknya, pertambahan jumlah selsel zigot vertebrata yang mengalami pembelahan, merupakan suatu pertumbuhan walaupun tanpa disertai pertambahan volume ataupun massa sitoplasma.

Perkembangan   dapat diartikan sebagai proses perubahan yang menyertai pertumbuhan.  Perubahan itu meliputi perubahan bentuk dan tingkat kematangan makhluk hidup. Secara sederhana, perkembangan merupakan proses perubahan menjadi dewasa. Dalam proses tersebut, terjadi   diferensiasi sel  (perubahan struktur dan fungsi sel), histogenesis (pembentukan organ), dan gametogenesis (pembentukan selsel kelamin).

Berbeda  dengan  pertumbuhan,  perkembangan merupakan suatu konsep kualitatif. Tanaman jagung pada contoh di depan, pada awalnya berupa biji. Biji itu  kemudian  tumbuh  menjadi  tanaman  kecil  yang memiliki akar, batang, dan daun. Setelah makin besar  dan  dewasa,  akan  muncul  bunga  pada  tanaman jagung itu. Jika terjadi penyerbukan, bunga itu akan berubah menjadi buah yang akan menghasilkan biji biji jagung baru. Munculnya akar, batang, daun, bunga, dan buah pada tanaman jagung itu menunjukkan bahwa tanaman tersebut mengalami perkembangan.

Pertumbuhan suatu organisme multiseluler meliputi pembelahan sel, pembentangan sel, dan beberapa pergerakan selsel pada organisme. Pada organisme multiseluler, kelompokkelompok sel menjadi terspesialisasi dan membentuk fungsi tertentu. Spesialisasi itu meliputi proses biokimiawi dan perubahan struktur. Spesialisasi selsel berhubungan dengan fungsi sel, seperti untuk pengangkutan, penyokong, pergerakan, pencernaan atau pembentukan makanan, serta pertahanan organisme.

Proses pertumbuhan dan perkembangan dipengaruhi oleh faktor internal (dari dalam organisme itu sendiri) dan faktor eksternal (dari lingkungan). Pengaruh faktor internal dan faktor eksternal saling berinteraksi sehingga sulit untuk menentukan mana yang paling berpengaruh. Sebagai contoh, sulit untuk menentukan apakah ciri utama pertumbuhan, seperti tinggi tubuh, sebagian besar dipengaruhi oleh faktor internal (gen) ataukah oleh faktor eksternal (suplai makanan).

B.       Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan Berbiji

1.      Struktur Biji

Tumbuhan berbiji tumbuh dan berkembang dari biji. Umumnya, biji terdapat di dalam buah. Biji berkembang dari bakal biji yang dibuahi dan mengandung embrio (bakal) tumbuhan serta cadangan makanan (Gambar 2). Suatu embrio tumbuhan terdiri atas batang lembaga (kaulikalis), bakal akar (radikula), dan satu atau dua keping biji (kotiledon). Bagian sumbu embrio yang berada di atas tempat munculnya kotiledon disebut epikotil, sedangkan bagian sumbu embrio yang berada di bawah tempat munculnya kotiledon disebut hipokotil. Cadangan makanan ada yang terdapat pada endosperm, yaitu jaringan yang mengelilingi embrio, atau terdapat di dalam kotiledon. Biji dengan cadangan makanan pada endosperm disebut biji berendosperm atau biji beralbumin, contohnya biji jagung. Sementara itu, biji dengan cadangan makanan pada kotiledon disebut biji tak berendosperm atau biji eksalbumin, contohnya biji bunga matahari. Biji dilindungi oleh testa, yaitu suatu selubung biji kuat yang berasal dari dinding bakal biji. Testa berfungsi sebagai kulit biji.

Gambar 2. Struktur Biji Berendosperm dan Tak Berendosperm

Biji adalah alat reproduksi, penyebaran, dan kelangsungan hidup suatu tumbuhan. Selain itu,bagi tumbuhan berbiji, biji merupakan awal dari kehidupan tumbuhan baru di luar induknya. Jika biji tanaman dikotil seperti kacang-kacangan, kamu belah menjadi dua, kamu akan mendapatkan struktur biji yang terdiri atas plumula, hipokotil, radikula, kotiledon dan embrio. Sedangkan, struktur biji tanaman monokotil, misalnya jagung terdiri atas koleoptil, plumula, radikula, koleoriza, skutelum dan endosperma.

Bagian-bagian biji tersebut mempunyai fungsi masing-masing untuk pertumbuhan tanaman. Pada biji tanaman dikotil maupun monokotil, plumula merupakan poros embrio yang tumbuh ke atas yang selanjutnya akan tumbuh menjadi daun pertama,  sedangkan radikula adalah poros embrio yang tumbuh ke bawah dan akan menjadi akar primer. Pada tanaman monokotil, misalnya jagung, kotiledon mengalami modifikasi menjadi skutelum dan koleoptil. Skutelum berfungsi sebagai alat penyerap makanan yang terdapat di dalam endosperma, sedangkan koleoptil berfungsi melindungi plumula. Selain itu, pada jagung juga terdapat koleoriza yang berfungsi melindungi radikula.

Gambar 3. Struktur biji Monokotil (a) dan Dikotil (b)

2.      Perkecambahan

Perkecambahan adalah peristiwa tumbuhnya embrio di dalam biji menjadi tanaman baru. Biji akan berkecambah jika berada dalam lingkungan yang sesuai.  Proses perkecambahan ini memerlukan suhu yang cocok, banyaknya air yang memadai, persediaan oksigen yang cukup, kelembapan, dan cahaya. Struktur biji yang berbeda antara tumbuhan monokotil dan dikotil akan menghasilkan struktur kecambah yang berbeda pula.

Pada tumbuhan monokotil, struktur kecambah meliputi radikula, akar primer, plumula, koleoptil, dan daun pertama. Sedangkan, pada kecambah tumbuhan dikotil terdiri atas akar primer, hipokotil, kotiledon, epikotil, dan daun pertama. Berdasarkan letak kotiledonnya, perkecambahan dapat dibedakan menjadi dua, yaitu  epigeal dan  hipogeal.

a.       Pada perkecambahan  epigeal, kotiledon terdapat di permukaan tanah karena terdorong oleh pertumbuhan hipokotil yang memanjang ke atas.

b.      Pada perkecambahan  hipogeal, kotiledon tetap berada di bawah tanah, sedangkan plumula keluar dari permukaan tanah disebabkan pertumbuhan epikotil yang memanjang ke arah atas.

Gambar 4. Perkecambahan Epigeal dan Hipogeal

(Sumber: Clegg dan Mackean, 2000: 405)

Proses perkecambahan biasanya diawali dengan masuknya air ke dalam biji. Air masuk ke dalam biji melalui mikropil dan testa. Masuknya air ke dalam biji dipengaruhi oleh peristiwa imbibisi. Hal itu menyebabkan perubahan kondisi di dalam sel dan memungkinkan diaktifkannya enzimenzim yang mengatalisis reaksi-reaksi biokimiawi perkecambahan. Reaksireaksi biokimiawi tersebut, diantaranya, adalah reaksi pembongkaran cadangan makanan yang ada pada kotiledon. Hasil reaksi tersebut digunakan sebagai sumber energi, sebagai bahan penyusun komponenkomponen sel, dan untuk pertumbuhan embrio. Embrio pada biji tidak memiliki klorofil sehingga kebutuhan nutrisinya terutama diperoleh dari cadangan makanan pada endosperm. Selain dari endosperm, nutrisi  untuk perkembangan embrio dapat pula diperoleh dari kotiledon atau bagian lain pada bakal biji, bergantung pada karakteristik biji tersebut.

Cadangan makanan pada biji terdiri atas karbohidrat, lemak, dan protein (Tabel 1). Tepung atau amilum merupakan cadangan makanan utama pada sebagian besar biji. Namun, pada biji bunga matahari dan beberapa jenis biji lain nya, minyak merupakan penyusun setengah dari cadangan makanannya. Pada biji kapri dan kedelai, protein merupakan cadangan makanan yang penting Agar dapat bekerja secara optimal, enzim-enzim yang terlibat dalam proses perkecambahan memerlukan suhu yang sesuai. Suhu optimal perkecambahan bervariasi untuk tiap jenis biji, contohnya biji gandum berkecambah pada kisaran suhu 1–35°C, sedangkan biji jagung berkecambah pada kisaran suhu 5–45°C.

Sebagai makhluk hidup, tumbuhan melakukan respirasi guna menghasilkan energi untuk metabolisme dan pertumbuhannya. Ketika berkecambah, biji melakukan respirasi dengan sangat cepat dan membutuhkan oksigen untuk proses respirasi aerob.

Pada beberapa jenis tumbuhan, cahaya diperlukan untuk perkecambahan bijinya. Namun, pada beberapa jenis tumbuhan lainnya, cahaya justru menghambat perkecambahan biji. Untuk pertumbuhan batang tumbuhan, diperlukan hormon auksin, tetapi aktivitas hormon ini dihambat oleh adanya cahaya. Meskipun menghambat pertumbuhan batang, cahaya diperlukan untuk pembentukan klorofl dan

untuk meningkatkan pembentangan daun.

Kecambah yang ditumbuhkan pada tempat yang cukup terang akan tumbuh agak lambat, tetapi berdaun hijau. Sebaliknya, kecambah yang ditumbuhkan pada tempat yang gelap akan tumbuh lebih cepat, batangnya menjadi sangat panjang, tetapi daunnya berwarna kuning karena tidak terbentuk klorofl. Keadaan seperti ini dinamakan etiolasi (Gambar 5).

Gambar 5. Tanaman yang Mengalami Etiolasi (kiri) dan yang Normal (Kanan)

3. Fisiologi Perkecambahan

Untuk memulai kehidupannya, biji harus berkecambah menjadi tanaman baru. Perkecambahan biji dimulai dengan imbibisi dan diakhiri ketika radikula memanjang atau muncul melewati kulit. Perkecambahan biji dapat dibagi menjadi 4 tahap, yaitu:

a.       Hidrasi atau imbibisi; selama kedua periode tersebut, air masuk ke dalam embrio dan membasahi protein dan koloid lain.

b.      Pembentukan atau pengaktifan enzim yang menyebabkanpeningkatan aktivitas  metabolik.

c.       Pemanjangan sel radikula, diikuti munculnya radikula dari kulit biji.

d.      Pertumbuhan kecambah selanjutnya adalah pertumbuhan primer.

4. Pertumbuhan Primer

Pertumbuhan primer menyebabkan tumbuhan bertambah tinggi atau panjang dan hal itu terjadi pada semua tumbuhan. Kecambah mengalami pertumbuhan primer untuk membentuk tumbuhan herbaseus (tidak berkayu). Pertumbuhan primer diawali oleh pembelahan sel-sel meristem apikal, yaitu sel-sel meristem yang terdapat pada pucuk batang dan ujung akar. Bagian terluar ujung akar dilindungi oleh tudung akar atau kaliptra. Tepat di sebelah dalam tudung akar terdapat daerah meristem apikal. Daerah meristem apikal terdiri atas tiga area, yaitu daerah pembelahan sel, daerah pembentangan sel, dan daerah pematangan sel (Gambar 6).

Gambar 6. Pertumbuhan Primer pada Akar dan Batang Tumbuhan Dikotil

Perkembangan meristem apikal pada tumbuhan Angiospermae dapat diterangkan dengan teori histogen dan teori tunika-korpus. Teori histogen dikemukakan oleh Hanstein pada tahun 1868. Menurut teori ini, setiap titik tumbuh batang dan akar terdiri atas lapisan sel yang disebut histogen. Histogen itu sendiri terdiri atas plerom, dermatogen, dan periblem. Plerom merupakan bagian pusat yang kemudian akan membentuk empulur dan jaringan pengangkut primer. Dermatogen merupakan lapisan paling luar yang akan membentuk epidermis. Adapun periblem merupakan lapisan yang terletak di antara plerom dan dermatogen. Lapisan ini akan membentuk korteks (jaringan kulit kayu).

Sementara itu, teori tunika­korpus dikemukakan oleh Schmidt pada tahun 1924. Teori ini menyatakan bahwa titik tumbuh batang tumbuhan terdiri atas dua zona yang terpisah susunannya, yaitu tunika dan korpus. Tunika merupakan bagian paling luar dari titik tumbuh. Bagian tersebut terdiri atas beberapa lapisan sel yang berkumpul membentuk seludang dan kemudian berkembang membentuk jaringan primer. Sel­sel terus membelah, terutama pada bidang pembelahan antiklinal (tegak lurus dengan permukaan organ) sehingga lapisannya makin meluas. Sementara itu, korpus merupakan bagian pusat titik tumbuh. Sel­sel pada bagian ini bersifat meristematis dan membelah ke segala arah.

a.       Daerah Pembelahan Sel atau Daerah Divisi

Dengan pengamatan mikroskopis, daerah pembelahan sel terlihat tersusun oleh sel­sel meristem yang berbentuk kotak dan berukuran sangat kecil.

b.      Daerah Pembentangan Sel atau Daerah Elongasi

Daerah pembentangan sel terdapat tepat di belakang daerah pembelahan sel. Pada daerah ini, sel­sel mengalami pemanjangan dan perbesaran. Pembentangan sel di daerah ini akan mendorong akar untuk menembus tanah. Di daerah ini juga akan terjadi diferensiasi. Jaringan muda secara terus­menerus akan berkembang dan berdiferensiasi membentuk jaringan dewasa.

c.       Daerah Pematangan Sel atau Daerah Maturasi

Daerah pematangan terdapat di belakang daerah pembentangan. Di daerah ini sel­sel telah mengalami diferensiasi dan telah sempurna perkembangannya. Sebagai contoh, pada daerah pematangan sel terdapat rambut akar yang merupakan tonjolan sel­sel epidermis yang berfungsi untuk meningkatkan absorpsi air dan mineral dari dalam tanah.Meristem apikal terdapat pada pucuk batang. Meristem apikal batang berbentuk seperti kubah yang tersusun oleh sel­sel yang aktif membelah. Pada meristem apikal batang terdapat daun dan tunas primordia. Pada pucuk batang bagian tengah terdapat daerah yang berisi sel­sel meristem. Berdekatan dengan daerah ini terdapat jaringan yang secara terus­menerus berkembang menjadi jaringan yang matang (dewasa). Tiga daerah (daerah pembelahan, pembentangan, dan pembentangan sel) juga terdapat pada pucuk batang, tetapi tidak sejelas pada ujung akar.

5. Pertumbuhan Sekunder

Pertumbuhan sekunder terjadi pada tumbuhan perenial (tahunan) berkayu, misalnya pohon dan semak. Pertumbuhan sekunder merupakan hasil pembelahan sel­sel meristem lateral. Ada dua macam meristem lateral yang terlibat, yaitu kambium vaskuler dan kambium gabus. Keduanya merupakan jaringan yang bersifat meristematis sehingga sel­selnya memiliki kemampuan untuk tetap aktif membelah.Sel­sel kambium vaskuler terletak di antara xilem dan foem. Sel­sel kambium vaskuler melakukan pembelahan ke arah dalam membentuk jaringan xilem sekunder dan ke arah luar membentuk jaringan foem sekunder. Pembelahan sel­sel kambium vaskuler menghasilkan pertambahan diameter batang (Gambar 7).

Gambar 7. Tahap-Tahap pada Tahun Pertama Pertumbuhan Sekunder Tanaman Dikotil

Pembelahan kambium ini terjadi sepanjang tahun, tetapi kecepatan pembelahan pada musim hujan dan musim kemarau tidak sama. Pada musim hujan, kecepatan pembelahannya lebih tinggi sehingga menghasilkan pertambahan diameter batang yang lebih besar. Jika mengamati penampang melintang batang pohon yang ditebang, Anda akan mendapatkan bentuk lingkaran­lingkaran pada batang pohon yang disebut lingkaran tahun (Gambar 8). 

Gambar 8. Lingkaran Tahun

Kita dapat menentukan umur suatu pohon dengan melihat jumlah lingkaran tahunnya. Meristem lateral yang kedua, yaitu kambium gabus atau  felogen, terbentuk dari pembelahan tangensial sel­sel parenkim atau kolenkim di bawah epidermis. Pembentukan kambium gabus penting dalam penebalan sekunder batang. Kambium gabus menggantikan epidermis membentuk kulit kayu yang kedap dan berfungsi sebagai pelindung pada permukaan batang berkayu. Kulit kayu mengandung lentisel, yaitu tempat oksigen dan karbon dioksida berdifusi masuk dan keluar dari sel­sel batang.

6. Pembungaan

Pembungaan adalah proses pembentukan bunga (Gambar 9). Pembungaan merupakan proses yang sangat kompleks yang meliputi banyak tahapan perkembangan dan semuanya harus berhasil dilangsungkan untuk memperoleh hasil akhir, yaitu biji.

Gambar 9. Bunga Tomat

Tahap pertama proses pembungaan adalah  induksi bunga (evokasi). Tahap ini merupakan tahap ketika jaringan meristem vegetatif ”diprogram” untuk mulai berubah menjadi jaringan meristem reproduktif. Tahap induksi terjadi di dalam sel dan dapat dideteksi secara kimiawi dari peningkatan sintesis asam nukleat dan protein, yang dibutuhkan dalam pembelahan serta diferensiasi sel.

Inisiasi bunga adalah tahap kedua dalam proses pembungaan. Dalam tahap ini terjadi perubahan morfologis dari tunas vegetatif menjadi bentuk kuncup reproduktif. Perubahan tersebut dapat dideteksi dari perubahan bentuk ataupun ukuran kuncup, serta proses­proses selanjutnya yang mulai membentuk organ­organ reproduktif.

Tahap inisiasi bunga dilanjutkan dengan  tahap perkembangan kuncup bunga menuju bunga mekar (anthesis). Tahap ini ditandai dengan terjadinya diferensiasi bagian­bagian bunga. Pada tahap ini terjadi proses megasporogenesis dan mikrosporogenesis untuk penyempurnaan serta pematangan organ­organ reproduksi jantan dan betina. Tahap berikutnya adalah tahap bunga mekar (anthesis). Sesuai dengan namanya, pada tahap ini terjadi pemekaran bunga. Biasanya, anthesis terjadi bersamaan dengan masaknya organ reproduksi jantan dan betina, meskipun dalam kenyataannya tidak selalu demikian. Ada kalanya organ reproduksi, baik jantan ataupun betina, masak sebelum terjadi anthesis, atau bahkan jauh setelah terjadinya anthesis. Tahap setelah bunga mekar adalah tahap penyerbukan dan pembuahan. Tahap ini memberikan hasil terbentuknya buah muda. Tahap terakhir proses pembungaan adalah  perkembangan buah muda menuju kemasakan buah dan biji. Tahap ini diawali dengan perbesaran bakal buah (ovarium) yang diikuti oleh perkembangan endosperm (cadangan makanan) dan selanjutnya terjadi perkembangan embrio. Perbesaran buah merupakan efek dari pembelahan dan perbesaran sel yang meliputi tiga tahap, yaitu peningkatan penebalan perikarp karena adanya pembelahan sel, pembentukan dan perbesaran vesikel berair (biasanya terjadi pada buah­buah berdaging), serta tahap pematangan. Selama tahap­tahap perbesaran buah terjadi pula akumulasi air dan gula sehingga pada tahap pematangan, buah telah mengandung 80–90% air serta 2–20% gula.

C.      Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan

Pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan sangat dipengaruhi oleh faktor dalam dan faktor luar tumbuhan. Faktor dalam adalah semua faktor yang terdapat dalam tubuh

tumbuhan antara lain faktor genetik yang terdapat di dalam gen dan hormon. Gen berfungsi mengatur sintesis enzim untuk mengendalikan proses kimia dalam sel. Hal ini yang menyebabkan pertumbuhan dan perkembangan. Sedangkan, hormon merupakan senyawa organik tumbuhan yang mampu menimbulkan respon fisiologi pada tumbuhan.

Faktor luar tumbuhan yang sangat mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan, yaitu faktor lingkungan berupa cahaya, suhu, oksigen dan kelembapan.Untuk lebih memahami, mari cermati uraian berikut ini.

1. Faktor Internal

Faktor internal yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan adalah faktor genetik. Faktor genetik inilah yang mengendalikan hormon untuk proses pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Hormon merupakan suatu senyawa kimia yang dihasilkan oleh tubuh yang dalam jumlah sedikit dapat menyebabkan reaksi fsiologis yang besar. Hormon yang dihasilkan oleh tumbuhan disebut ftohormon. Beberapa hormon tumbuhan yang sudah dikenal, antara lain auksin, giberelin, sitokinin, etilen, asam absisat.

a.    Auksin

Hormon ini ditemukan oleh Fritz Went, seorang ahli fsiologi Belanda pada tahun 1928. Hormon auksin dihasilkan oleh tanaman pada daerah meristem, seperti pucuk batang dan ujung akar. Auksin dapat pula dijumpai pada tunas, daun muda, bunga, ataupun buah. Hormon auksin yang paling dikenal adalah IAA (indole acetic acid) yang strukturnya mirip dengan struktur asam amino triptofan. IAA disintesis di meristem apikal, daun­daun muda, dan biji. Sifat hormon auksin adalah aktivitasnya dihambat oleh adanya cahaya.

Fungsi hormon auksin bagi tanaman, antara lain:

ü berperan dalam pembelahan dan pemanjangan sel;

ü merangsang pembelahan sel­sel kambium lateral, untuk pertumbuhan sekunder;

ü dapat meningkatkan perkembangan bunga dan buah;

ü merangsang pembentukan akar lateral;

ü untuk menghasilkan buah tanpa biji;

ü menghambat pembentukan tunas lateral;

ü menghambat pematangan buah dan penuaan daun;

ü mencegah rontoknya bunga, buah, serta daun.

Hormon auksin merangsang  dominansi apikal, yaitu pertumbuhan kuncup apikal yang sangat cepat sehingga menghambat pertumbuhan kuncup lateral yang ada di bawahnya (Gambar 10). Tingkat dominansi kuncup apikal bervariasi pada berbagai jenis tumbuhan.

Gambar 10. Auksin dan Dominansi Apikal

Kuncup apikal yang sedang tumbuh menghasilkan hormon auksin. Sementara itu, kerja auksin dihambat oleh adanya cahaya. Apabila sebagian kuncup apikal diarahkan pada cahaya matahari, akan terjadi pengangkutan auksin dari bagian yang terkena cahaya ke bagian yang terlindung dari cahaya. Pada keadaan demikian, auksin akan merangsang pertumbuhan sel­sel pada bagian yang terlindung tersebut. Pada saat yang bersamaan, pertumbuhan sel­sel pada bagian yang terkena cahaya matahari akan terhambat karena konsentrasi auksin yang rendah. Akibatnya, batang akan tumbuh melengkung ke arah datangnya cahaya matahari (Gambar 11).

Gambar 11. Batang Membelok ke Arah Cahaya

b.      Giberilin

Giberelin pertama kali ditemukan pada tahun 1926 oleh seorang ahli penyakit tanaman dari Jepang bernama E. Kurosawa. Hormon ini diisolasi dari jamur Gibberella fujikuroi yang merupakan parasit pada tanaman padi. Bentuk-bentuk giberelin diantaranya adalah GA3,GA1, GA4, GA5, GA19, GA20, GA37, dan GA38. Giberelin diproduksi oleh jamur dan tumbuhan tinggi

Hormon giberelin dapat ditemukan hampir pada semua bagian tanaman, baik akar, batang, daun, bunga, maupun buah. Peranan hormon giberelin bagi tanaman, antara lain

ü  bersama dengan auksin merangsang pembelahan dan pemanjangan sel;

ü  merangsang pertumbuhan batang dan daun (Gambar 12);

ü  menghilangkan sifat kerdil tanaman;

ü  pada konsentrasi tinggi, merangsang pertumbuhan akar;

ü  merangsang perkecambahan;

ü  merangsang pembentukan bunga pada tanaman hari panjang (long day plant);

ü  merangsang perkecambahan serbuk sari dan pertumbuhan buluh serbuk sari;

ü  menghambat pertumbuhan akar adventif;

ü  mematahkan dormansi sebagian besar jenis biji.

Gambar 12. Pengaruh Giberilin pada Pertumbuhan Batang

Gambar 13. Pengaruh Giberilin pada Buah Anggur

c.       Sitokinin

Hormon sitokinin ditemukan oleh ilmuwan Amerika bernama Folke Skoog pada tahun 1954. Ada beberapa macam sitokinin yang telah diketahui, di antaranya kinetin, zeatin (pada jagung), dan benzil amino purin (BAP). Sitokinin ditemukan hampir pada semua jaringan meristem. Peranan sitokinin, antara lain

ü  bersama dengan auksin dan giberelin merangsang pembelahan sel­sel tanaman;

ü  menghambat dominansi apikal oleh auksin;

ü  merangsang pertumbuhan kuncup lateral;

ü  merangsang pemanjangan titik tumbuh;

ü  mematahkan dormansi biji serta merangsang pertumbuhan embrio;

ü  merangsang pembentukan akar cabang;

ü  menghambat proses penuaan (senescence) daun (Gambar 14)

Gambar 14. Penuaan Daun Akibat Kekurangan Sitokinin

d.      Asam Absisat (ABA)

Senyawa ini ditemukan pada tahun 1963 oleh P.F. Wareing dan F.T. Addicott. Asam absisat dihasilkan oleh daun, ujung akar, dan batang serta diedarkan oleh jaringan pengangkut. Biji dan buah juga mengandung ABA dalam jumlah yang tinggi, tetapi tidak diketahui apakah ABA disintesis atau diedarkan ke biji dan buah. Asam absisat disebut juga ’hormon stress’ karena memiliki sifat menghambat pertumbuhan tanaman. Fungsi ABA, antara lain :

ü  menghambat pembelahan sel;

ü  mempercepat proses penuaan, terutama pada daun;

ü  mempercepat gugurnya daun;

ü  menghambat pertumbuhan;

ü  mempertahankan dormansi biji dan kuncup (Gambar 15);

ü  merangsang pembusukan buah;

ü  merangsang penutupan stomata jika kekurangan air.

Gambar 15. Kekurangan ABA menghambat dormansi pada biji jagung

e.       Gas Etilen

Etilen merupakan satu­satunya hormon tumbuhan yang berbentuk gas, tidak berwarna, dan berbau seperti eter. Etilen dihasilkan oleh ruas­ruas batang, buah yang matang, dan jaringan yang menua, misalnya daun­daun yang gugur. Peranan etilen, antara lain

ü  mempercepat pematangan buah (Gambar 16);

ü  merangsang penuaan daun dan pembusuk­an buah;

ü  bersama dengan auksin dapat memacu pembungaan;

ü  menghambat pertumbuhan akar dan batang pada saat stress.

Gambar 16. Demonstrasi Penggunaan Tomat Matang sebagai Sumber Gas Etilen untuk Mematangkan Buah Tomat Mentah

Banyak aspek pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan yang dipengaruhi oleh dua atau lebih hormon. Hormon­hormon tumbuhan itu dapat saling berinteraksi untuk memperkuat pengaruh hormon lainnya, disebut  sinergisme. Sebagai contoh, giberelin dan auksin bersinergisme dalam proses pemanjangan batang. Sebaliknya, pengaruh hormon tumbuhan dapat saling berlawanan, disebut antagonisme. Contohnya, sitokinin berantagonisme dengan auksin. Sitokinin merangsang pertumbuhan kuncup lateral, sedangkan auksin mempertahankan dominansi apikal kuncup terminal. Etilen yang dihasilkan oleh daun merupakan pengatur pengguguran daun (absisi). Pada tahap awal absisi, auksin berantagonisme dengan etilen, tetapi kemudian auksin menjadi bersinergisme dengan kerja etilen.

2. Faktor Eksternal

Faktor eksternal yang berpengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan, antara lain nutrisi, cahaya, suhu, kelembapan, dan aerasi.

a.         Nutrisi

Semua makhluk hidup, termasuk tumbuhan, memerlukan nutrisi untuk kelangsungan hidupnya. Nutrisi atau zat­zat makanan tersebut diperlukan sebagai sumber energi dan sebagai penyusun komponen­komponen sel bagi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Nutrisi dapat dibedakan menjadi dua, yaitu unsur makro (makronutrisi) dan unsur mikro (mikronutrisi).

Unsur makro (yaitu, unsur yang diperlukan tumbuhan dalam jumlah banyak), antara lain karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, sulfur, fosfor, potasium (kalium), dan magnesium. Unsur mikro (yaitu, unsur yang diperlukan tumbuhan dalam jumlah sedikit) terdiri atas besi, tembaga, seng, mangan, kobalt, natrium, boron, klor, dan molibdenum. Semua unsur tersebut harus selalu tersedia, meskipun diperlukan hanya dalam jumlah sedikit. Apabila suatu unsur tidak dapat tercukupi, tanaman akan mengalami defisiensi. Defsiensi suatu unsur akan menyebabkan pertumbuhan dan perkembangan tanaman terganggu. Gejala yang mungkin timbul akibat defisiensi unsur hara adalah sebagai berikut.

ü Defisiensi nitrogen menyebabkan tumbuhan tumbuh jelek dan berwarna hijau muda. Permukaan daun bagian bawah berwarna kuning atau cokelat muda dan batang pendek serta kurus (Gambar 17 (a)).

ü Defisiensi potasium (kalium) menyebabkan tumbuhan memiliki tunas yang kecil dan ujung­ujung daun mudanya mati. Daun yang lebih tua memperlihatkan gejala klorosis dengan ujung pinggirnya mengering dan berwarna kecokelatan. Pada pinggir daun biasanya terdapat banyak bercak cokelat (Gambar 17 (b)).

ü  Defisiensi fosfor menyebabkan tumbuhan tumbuh jelek dengan daun berwarna hijau kebiruan. Bagian bawah daun kadang berwarna seperti karat dengan bercak ungu atau cokelat (Gambar 17 (c)).

ü  Defisiensi magnesium akan menunjukkan gejala klorosis (daun tidak berwarna hijau karena kekurangan klorofl). Hal itu terjadi karena magnesium diperlukan untuk pembentukan klorofl. (Gambar 17 (d)).

ü Defisiensi besi menyebutkan daun muda mengalami klorosis parah, tetapi tulang daun utamanya tetap hijau seperti biasa. Kadang­kadang muncul bercak cokelat. Sebagian atau keseluruhan daun mungkin mati.

ü Defisiensi seng menyebabkan terjadinya gejala klorosis antarpertulangan daun yang akhirnya menyebabkan nekrosis (jaringannya berwarna gelap) dan menghasilkan pigmentasi ungu. Jumlah daun sedikit dan bentuknya mengecil, ruas batang pendek, tunas berbentuk roset, serta produksi buah rendah. Daun gugur dengan cepat.

Gambar 17. Gejala Defisiensi Mineral pada Tanaman

Unsur­unsur yang diperlukan tanaman dan fungsinya dapat dilihat pada Tabel 2.

b.      Cahaya

Tidak semua jenis nutrisi yang diserap oleh tanaman dapat digunakan secara langsung oleh tanaman untuk pertumbuhannya. Sebagai contoh, air dan karbon dioksida harus diolah terlebih dahulu di dalam daun untuk membentuk zat gula (glukosa) melalui proses fotosintesis. Fotosintesis hanya dapat terjadi jika ada cahaya. Hasil fotosintesis yang berupa glukosa itu akan digunakan oleh tanaman sebagai sumber energi untuk pertumbuhan atau sebagai bahan untuk membangun komponen­komponen sel. Jika tidak ada cahaya, fotosintesis tidak akan terjadi sehingga tidak tersedia sumber energi bagi tumbuhan untuk melangsungkan pertumbuhannya. Cahaya juga berhubungan dengan kerja hormon auksin. Anda tentu masih ingat peran auksin dalam pertumbuhan tanaman. Aktivitas hormon auksin dihambat oleh cahaya. Pada kondisi tidak ada cahaya, kerja auksin menjadi sangat optimal sehingga memacu pembelahan dan pemanjangan sel. Akibatnya, tumbuhan tumbuh sangat cepat, tetapi berdaun pucat (kuning) karena tidak dapat membentuk klorofil.Tumbuhan memiliki respons berbeda terhadap lama penyinaran. Respons tersebut dapat berupa pertumbuhan ataupun reproduksi. Respons tumbuhan terhadap lama waktu terang (siang) dan gelap (malam) setiap harinya disebut  fotoperiodisme. Berdasarkan hal tersebut, tanaman dapat dibedakan menjadi empat kelompok yaitu tanaman hari pendek, tanaman hari panjang, tanaman hari sedang, dan tanaman hari netral.Tanaman hari pendek adalah tanaman yang berbunga jika mendapatkan lama siang kurang dari 12 jam setiap harinya, contohnya krisan (Gambar 17) dan stroberi. Tanaman hari panjang adalah tanaman yang berbunga jika mendapatkan lama siang lebih dari 12 jam setiap harinya, contohnya bayam. Tanaman hari sedang adalah tanaman yang berbunga jika mendapatkan lama siang kira­kira 12 jam setiap harinya, contohnya kacang. Tanaman hari netral adalah tanaman yang berbunga tidak bergantung pada lamanya siang setiap hari, contohnya mawar.

Gambar 18. Crysan merupakan tanaman berhari pendek

c.       Suhu

Peran suhu terhadap pertumbuhan tanaman sangat penting karena suhu berpengaruh terhadap aktivitas enzim. Enzim merupakan senyawa protein yang dapat berperan sebagai katalisator dalam reaksi­reaksi kimia di dalam sel. Enzim hanya dapat bekerja secara optimal jika suhunya optimal. Jika suhu naik melebihi suhu optimal, aktivitas enzim akan berkurang. Demikian juga jika suhu terlalu rendah, reaksi kimia di dalam sel tidak dapat berjalan dengan baik. Jika reaksi­reaksi kimia sel terganggu, pertumbuhan tanaman juga akan terganggu. Anda tentu juga masih ingat peran suhu terhadap transpirasi. Jika suhu naik, transpirasi juga akan naik sehingga tanaman akan kehilangan lebih banyak air. Akibatnya, pertumbuhan tanaman menjadi terganggu. Tanaman biasanya memiliki persyaratan suhu tertentu untuk dapat hidup secara normal.

d.      Kelembaban

Mengapa kelembapan berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman? Kelembapan udara akan berpengaruh terhadap laju penguapan atau transpirasi. Jika kelembapan rendah, laju transpirasi meningkat sehingga penyerapan air dan zat­zat mineral juga meningkat. Hal itu akan meningkatkan ketersediaan nutrisi untuk pertumbuhan tanaman. Jika kelembapan tinggi, laju transpirasi rendah sehingga penyerapan zat­zat nutrisi juga rendah. Hal ini akan mengurangi ketersediaan nutrisi untuk pertumbuhan tanaman sehingga pertumbuhannya juga akan terhambat.

e.       Aerasi

Aerasi tanah berkaitan dengan kandungan oksigen di dalam tanah. Tanah yang memiliki kandungan oksigen yang cukup dikatakan aerasinya baik. Oksigen di dalam tanah diperlukan oleh akar untuk melakukan respirasi. Respirasi akar akan bermanfaat dalam perkembangan sel­sel akar dan juga berguna untuk membantu penyerapan nutrisi dari dalam tanah. Jika aerasi tidak baik, respirasi akar akan terganggu sehingga mengganggu pertumbuhan akar dan penyerapan nutrisi.