Menurut Hartmann, et al. (2011) ada 3 tahap perkembangan fisiologis kebanyakan biji, yakni diferensiasi embrio (histodifferentiation), pembelahan dan pembesaran sel (cell expansion=food reserve deposits), dan pemasakan (maturation drying) (Gambar 1). Tahap I ditandai dengan diferensiasi embrio dan endosperma, yang sebagian besar disebabkan oleh pembelahan sel. Pada tahap ini, embrio mencapai awal tahap perkembangan kotiledon. Ada peningkatan cepat dalam bobot segar dan kering benih. Tahap II adalah periode pembesaran sel cepat, disebut juga pengisian benih, karena terjadi akumulasi cadangan makanan.
Tahap ini, merupakan periode aktif dengan peningkatan sintesis DNA, RNA, dan protein dalam biji yang besar. Cadangan makanan utama termasuk karbohidrat (pati), protein, dan lipid (minyak atau lemak). Pada akhir Tahap II perkembangan, biji telah mencapai matang fisiologis (juga disebut matang panen).
Matang fisiologis adalah waktu sebelum matang pengeringan, ketika benih telah mencapai berat kering maksimum melalui akumulasi cadangan makanan. Biji pada saat matang fisiologis dapat dilepas dari buah dan menunjukkan potensi perkecambahan tinggi yang diukur dengan viabilitas dan vigor benih.
Proses perkecambahan (mulai dari pecahnya kulit biji hingga munculnya radikula) meliputi tahapan berikut: (1) Penyerapan air, (2) Pengambilan O2, (3) Hidrolisis cadangan makanan, (4) Sintesis jaringan baru. Perkecambahan terdiri atas tiga fase, yakni fase I, imbibisi dicirikan dengan peningkatan penyerapan air;
fase II, aktivitas metabolisma yang tinggi, meliputi pematangan mitokondria, sintesis protein, metabolisma cadangan makanan; sintesa enzim spesifik (termasuk untuk melunakkan dinding sel embrio dan sel sekitar embrio); fase III,
keluarnya tonjolan radikula yang diakhiri dengan munculnya kecambah (Bewley, 1997; Hartmann et al., 2011).
Gambar 1. Tahap perkembangan fisiologis biji (Hartmann, et al., 2011)
Menurut Gardner et al. (1991), tahap-tahap proses perkecambahan sebagai berikut:
1. Perkecambahan diawali dengan penyerapan air dari lingkungan sekitar biji, baik tanah, udara, maupun media lainnya (tahap imbibisi). Efek yang terjadi adalah melunaknya kulit biji
2. Selanjutnya terjadi hidrasi jaringan dan absorbsi oksigen.
3. Kehadiran air di dalam sel mengaktifkan sejumlah enzim perkecambahan awal. Fitohormon asam absisat menurun kadarnya, sementara giberelin meningkat. Giberelin menyebabkan terbentuknya enzim.
4. Protein, pati, dan lipid dirombak oleh enzim-enzim hidrolisis (pengaktifan enzim). Molekul yang terhidrolisis ditranspor ke sumbu embrio, keluarnya tonjolan radikula yang diakhiri dengan munculnya kecambah (Bewley, 1997; Hartmann et al., 2011).
Gambar 1. Tahap perkembangan fisiologis biji (Hartmann, et al., 2011)
Menurut Gardner et al. (1991), tahap-tahap proses perkecambahan sebagai berikut:
1. Perkecambahan diawali dengan penyerapan air dari lingkungan sekitar biji, baik tanah, udara, maupun media lainnya (tahap imbibisi). Efek yang terjadi adalah melunaknya kulit biji
2. Selanjutnya terjadi hidrasi jaringan dan absorbsi oksigen.
3. Kehadiran air di dalam sel mengaktifkan sejumlah enzim perkecambahan awal. Fitohormon asam absisat menurun kadarnya, sementara giberelin meningkat. Giberelin menyebabkan terbentuknya enzim.
4. Protein, pati, dan lipid dirombak oleh enzim-enzim hidrolisis (pengaktifan enzim). Molekul yang terhidrolisis ditranspor ke sumbu embrio, keluarnya tonjolan radikula yang diakhiri dengan munculnya kecambah (Bewley, 1997; Hartmann et al., 2011).
Gambar 1. Tahap perkembangan fisiologis biji (Hartmann, et al., 2011)
Menurut Gardner et al. (1991), tahap-tahap proses perkecambahan sebagai berikut:
1. Perkecambahan diawali dengan penyerapan air dari lingkungan sekitar biji, baik tanah, udara, maupun media lainnya (tahap imbibisi). Efek yang terjadi adalah melunaknya kulit biji
2. Selanjutnya terjadi hidrasi jaringan dan absorbsi oksigen.
3. Kehadiran air di dalam sel mengaktifkan sejumlah enzim perkecambahan awal. Fitohormon asam absisat menurun kadarnya, sementara giberelin meningkat. Giberelin menyebabkan terbentuknya enzim.
4. Protein, pati, dan lipid dirombak oleh enzim-enzim hidrolisis (pengaktifan enzim). Molekul yang terhidrolisis ditranspor ke sumbu embrio,
titik tumbuh dan sebagai bahan bakar respirasi. Sitokinin dan auksin terbentuk dalam proses ini.
5. Pembelahan sel di bagian yang aktif (mitosis), seperti di bagian ujung radikula, diikuti oleh pembesaran sel.
6. Ukuran radikula (embrio) makin besar, sehingga kulit biji terdesak dari dalam, yang pada akhirnya pecah.
7. Titik tumbuh pada pucuk menuju ke atas permukaan tanah, kecambah (semai) muncul
Syarat supaya terjadi perkecambahan adalah viabel, lepas dormansi, lingkungan yang sesuai, tidak ada inhibitor. Pengapungan merupakan metode yang umum digunakan untuk memisahkan benih yang viabel dan tidak viabel (Hartmann et al., 2011). Analisis sinar X dapat digunakan sebagai cara cepat menguji kesegaran benih. Sinar X bukan merupakan cara normal untuk mengukur viabilitas benih, namun menyediakan pemeriksaan struktur dalam akibat gangguan mekanis, ketiadaan jaringan vital seperti embrio atau endosperm, infestasi serangga, rusak atau pecahnya kulit benih, dan penyusutan jaringan dalam. Benih dengan ukuran kurang dari 2 mm terlalu kecil untuk melihat detailnya dengan metode sinar X (Hartmann et al., 2011).
Pengujian viabilitas dapat dilakukan dengan test Tetrazolium (Budiarti et al., 2011; Elias et al., 2012; Kusumawardana et al., 2018). Elias et al. (2012) menuliskan bahwa tes tetrazolium didasarkan pada adanya aktivitas dehidrogenase dalam jaringan benih yang viabel selama proses respirasi. Enzim-enzim ini mengkatalisasi reaksi yang melepaskan ion hidrogen yang bereaksi untuk mereduksi (proses penerimaan ion H+) larutan 2,3,5-triphenyl tetrazolium
chloride yang tidak berwarna dan mengubahnya menjadi berwarna merah yang dikenal sebagai formazan (Gambar 2).
Gambar 2. Reaksi kimia yang terlibat dalam perubahan tetrazolium chloride yang tidak berwarna menjadi formazan berwarna merah (Elias et al., 2012)
Perkecambahan biji dipengaruhi oleh faktor luar dan dalam. Menurut Hartmann et al. (2011) faktor dalam yang memengaruhi perkecambahan biji adalah genotif, tingkat kemasakan biji, ukuran biji, dan ada tidaknya dormansi.
Menurut Hartmann et al. (2011) benih siap untuk dipanen apabila diambil dari tanaman tanpa merusak perkecambahan dan vigor benih, yang disebut matang panen. Pada banyak kasus, keseimbangan antara panen terlambat dan panen dini diperlukan untuk memperoleh jumlah maksimum benih berkualitas tinggi. Biji yang dipanen sebelum tingkat kemasakan fisiologisnya tercapai, viabilitasnya rendah, bahkan beberapa jenis tidak dapat berkecambah. Pada keadaan tersebut biji belum memiliki cadangan makanan yang cukup dan pembentukan embrio belum sempurna. Jika buah dipanen terlalu cepat embrio belum cukup berkembang, benih cenderung kecil, ringan, kisut (berkerut), tidak berkualitas, dan kemampuan hidup singkat. Sebaliknya, jika panen terlalu lama, buah akan merekah, jatuh ke tanah, atau dimakan dan diambil oleh burung atau binatang lainnya. Menurut Khatun et al. (2009) jika benih dipertahankan pada
Tidak berwarna merah
chloride yang tidak berwarna dan mengubahnya menjadi berwarna merah yang dikenal sebagai formazan (Gambar 2).
Gambar 2. Reaksi kimia yang terlibat dalam perubahan tetrazolium chloride yang tidak berwarna menjadi formazan berwarna merah (Elias et al., 2012)
Perkecambahan biji dipengaruhi oleh faktor luar dan dalam. Menurut Hartmann et al. (2011) faktor dalam yang memengaruhi perkecambahan biji adalah genotif, tingkat kemasakan biji, ukuran biji, dan ada tidaknya dormansi.
Menurut Hartmann et al. (2011) benih siap untuk dipanen apabila diambil dari tanaman tanpa merusak perkecambahan dan vigor benih, yang disebut matang panen. Pada banyak kasus, keseimbangan antara panen terlambat dan panen dini diperlukan untuk memperoleh jumlah maksimum benih berkualitas tinggi. Biji yang dipanen sebelum tingkat kemasakan fisiologisnya tercapai, viabilitasnya rendah, bahkan beberapa jenis tidak dapat berkecambah. Pada keadaan tersebut biji belum memiliki cadangan makanan yang cukup dan pembentukan embrio belum sempurna. Jika buah dipanen terlalu cepat embrio belum cukup berkembang, benih cenderung kecil, ringan, kisut (berkerut), tidak berkualitas, dan kemampuan hidup singkat. Sebaliknya, jika panen terlalu lama, buah akan merekah, jatuh ke tanah, atau dimakan dan diambil oleh burung atau binatang lainnya. Menurut Khatun et al. (2009) jika benih dipertahankan pada
Tidak berwarna merah
chloride yang tidak berwarna dan mengubahnya menjadi berwarna merah yang dikenal sebagai formazan (Gambar 2).
Gambar 2. Reaksi kimia yang terlibat dalam perubahan tetrazolium chloride yang tidak berwarna menjadi formazan berwarna merah (Elias et al., 2012)
Perkecambahan biji dipengaruhi oleh faktor luar dan dalam. Menurut Hartmann et al. (2011) faktor dalam yang memengaruhi perkecambahan biji adalah genotif, tingkat kemasakan biji, ukuran biji, dan ada tidaknya dormansi.
Menurut Hartmann et al. (2011) benih siap untuk dipanen apabila diambil dari tanaman tanpa merusak perkecambahan dan vigor benih, yang disebut matang panen. Pada banyak kasus, keseimbangan antara panen terlambat dan panen dini diperlukan untuk memperoleh jumlah maksimum benih berkualitas tinggi. Biji yang dipanen sebelum tingkat kemasakan fisiologisnya tercapai, viabilitasnya rendah, bahkan beberapa jenis tidak dapat berkecambah. Pada keadaan tersebut biji belum memiliki cadangan makanan yang cukup dan pembentukan embrio belum sempurna. Jika buah dipanen terlalu cepat embrio belum cukup berkembang, benih cenderung kecil, ringan, kisut (berkerut), tidak berkualitas, dan kemampuan hidup singkat. Sebaliknya, jika panen terlalu lama, buah akan merekah, jatuh ke tanah, atau dimakan dan diambil oleh burung atau binatang lainnya. Menurut Khatun et al. (2009) jika benih dipertahankan pada
Tidak berwarna merah
tanaman induk setelah matang fisiologis, perubahan fisiologis pada biji dapat menyebabkan pembentukan biji keras, mengalami kerusakan (deteriorasi) atau penuaan (ageing), bahkan biji mati di tanaman. Panen benih dini bisa juga diperlukan beberapa benih species kayu-kayuan yang memproduksi kulit biji keras yang dapat menambah dormansi embrio. Jika benih menjadi kering dan kulit biji keras, biji tidak dapat berkecambah hingga waktu yang lama (musim semi kedua). Widyawati et al. (2009) membuktikan bahwa semakin tua benih aren permeabilitasnya terhadap air semakin menurun, sehingga imbibisi berlangsung lebih lama, antara lain disebabkan oleh meningkatnya kandungan lignin dan tanin yang menutupi sel-sel sklereid kulit benih.
Tingkat kemasakan biji akan memengaruhi daya berkecambah benih.
Suwarno et al. (2014) memperoleh benih kemangi mencapai masak fisiologi pada umur 44-49 hari setelah berbunga dengan ciri-ciri buah berwarna cokelat, benih berwarna hitam dengan daya berkecambah 34%. Tresniawati et al. (2014) memperoleh benih kemiri Sunan (Reutalis trisperma) mencapai masak fisiologis 28 minggu setelah berbunga dengan kriteria warna buah hijau kecokelatan, kulit buah lunak, kulit biji berwarna cokelat dengan daya berkecambah 76-80%.
Okeyo et al. (2011) memperoleh daya kecambah benih Zanthoxylum gilletii yang sama antara benih dari buah hijau dewasa (mature green) dan buah merah yang masak (ripe). Sedangkan Purwaning (2009) mendapatkan masak fisiologis benih panggal buaya (Zanthoxylum rhetsa) dicapai pada tingkat kemasakan 4 yang dicirikan dengan wama eksokarp merah merata, ukuran buah dan benih terkecil (diameter buah 7,5 mm, panjang benih 5,4 mm, lebar benih 5,1 mm dan
tebal benih 4,1 mm), kadar air benih turun hingga 20,7%, dengan bobot kering benih mencapai nilai tertinggi (83,9%).
Biji berat (besar) dan biji masak lebih unggul dibanding biji ringan (kecil) dan belum masak. Kelemahan-kelemahan yang terdapat pada biji belum masak juga terdapat pada biji kecil (Justice dan Bass, 1994).
Faktor luar (lingkungan) yang memengaruhi perkecambahan adalah air, O2, temperatur, cahaya, medium.