Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan
I. Pendahuluan
Anda telah mempelajari organisasi tumbuhan berbunga. Apakah Anda pernah berpikir darimana dan bagaimana struktur seperti akar, batang, daun, bunga, buah dan biji muncul dan dalam susunan yang teratur? Anda, sekarang, mengetahui istilah benih, plantlet, bibit, tanaman dewasa. Anda juga telah melihat bahwa pohon-pohon terus bertambah tinggi dan tebal. Namun, daun, bunga dan buah-buahan dari pohon yang sama tidak hanya memiliki dimensi yang terbatas, tetapi juga muncul dan jatuh berkala dan beberapa waktu berulang-ulang. Mengapa pada tumbuhan fase vegetatif mendahului pembungaan? Semua organ tanaman yang terdiri dari berbagai jaringan, apakah ada hubungan antara struktur sel, jaringan, organ dan fungsinya. Dapatkah struktur dan fungsi ini diubah? Semua sel tanaman berasal dari zigot. Kemudian, pertanyaannya adalah, mengapa dan bagaimana mereka memiliki struktur dan fungsi yang berbeda? Perkembangan adalah penggabungan dari dua proses: pertumbuhan dan diferensiasi. Untuk memulai, adalah penting untuk mengetahui bahwa perkembangan tumbuhan dewasa adalah dari zigot (telur yang telah dibuahi) mengikuti peristiwa suksesi yang tepat dan sangat teratur. Selama proses ini organisasi tubuh yang kompleks dibentuk yang menghasilkan akar, daun, cabang, bunga, buah, dan biji, dan akhirnya mereka mati (Gambar .1).
Dalam bab ini, akan dijelaskan beberapa faktor yang mengatur dan mengendalikan proses perkembangan tumbuhan, baik faktor intrinsik (internal) dan ekstrinsik (eksternal).
II.Pertumbuhan
Pertumbuhan dianggap sebagai salah satu karakteristik yang paling mendasar dan mencolok dari makhluk hidup. Apakah pertumbuhan? Pertumbuhan dapat didefnisikan sebagai peningkatan permanen yang ireversibel dalam ukuran dari organ atau bagian-bagiannya atau bahkan dari individu sel. Umumnya, pertumbuhan disertai dengan proses metabolisme (baik anabolik dan katabolik), yang menggunakan energi. Oleh karena itu, misalnya, perluasan daun adalah pertumbuhan. Bagaimana Anda menjelaskan pembengkakan sepotong kayu ketika ditempatkan dalam air?
II.1. Pertumbuhan Tumbuhan Umumnya Indeterminan (indeterminate)
Gambar 2 .Diagram lokasi meristem apikal akar, meristem pucuk dan kambium vaskular. Panah menunjukkan arah pertumbuhan sel dan organ.
Anda telah mempelajari tentang meristem apikal akar dan meristem apikal pucuk. Anda tahu bahwa mereka bertanggung jawab atas pertumbuhan primer tanaman dan terutama berkontribusi terhadap pemanjangan tanaman sepanjang sumbunya. Anda juga tahu bahwa pada tanaman dikotil dan gymnospermae, meristem lateral, kambium vaskular
dan kambium-gabus muncul kemudian. Meristem-meristem ini yang menyebabkan peningkatan ketebalan organ di mana mereka aktif. Hal ini dikenal sebagai pertumbuhan sekunder tanaman (lihat Gambar.2). II.2. Pengukuran Pertumbuhan
Pertumbuhan, pada tingkat sel, pada dasarnya merupakan akibat dari peningkatan jumlah protoplasma. Karena peningkatan protoplasma sulit untuk diukur secara langsung, oleh karena itu Pertumbuhan, pada tingkat sel diukur dengan berbagai parameter beberapa di antaranya adalah: peningkatan bobot segar, berat kering, panjang, luas, volume dan jumlah sel. Anda mungkin merasa terkagum-kagum bila mengetahui bahwa satu sel mersitem ujung akar jagung dapat membelah menjadi lebih dari 17.500 sel baru per jam, sedangkan sel-sel dalam semangka dapat bertambah ukurannya hingga 350.000 kali. Sebelumnya, pertumbuhan, dinyatakan sebagai peningkatan jumlah sel, kemudian pertumbuhan di dinyatakan sebagai peningkatan ukuran sel. Sementara pertumbuhan buluh serbuk sari diukur dalam kaitannya dengan panjangnya, peningkatan luas permukaan menunjukkan pertumbuhan daun.
II.3. Fase-Fase Pertumbuhan
Gambar 3. Deteksi zona perpanjangan. Zona A, B, C, D yang langsung dekat ujung yang paling mengalami pemanjangan.
II.4. Laju Pertumbuhan
Gambar 4. Diagram dari: (a) pertumbuhan aritmatik (b) pertumbuhan geometrik dan (c) Tahapan selama perkembangan embrio menunjukkan fase geometris dan aritmatika
Laju pertumbuhan mungkin menunjukkan pola aritmatika atau geometri (Gambar .4). Dalam pertumbuhan pembelahan mitosis mengikuti pola aritmatika, dimana hanya satu sel anak terus yang terus membelah, sementara yang lain berdiferensiasi dan dewasa. Contoh
L0 = Panjang akar mula-mula
r = pertambahan panjang per satuan waktu.
Pola pertumbuhan geometris, pada kebanyakan sistem pertumbuhan diawali lambat (fase lag), dan kemuian meningkat dengan cepat - pada tingkat yang eksponensial (log atau fase eksponensial). Di sini, kedua sel anakan setelah pembelahan mitosis sel mempertahankan kemampuan untuk membelah terus. Namun, dengan pasokan nutrisi yang terbatas, pertumbuhan melambat mengarah ke fase stasioner. Jika kita plot parameter pertumbuhan terhadap waktu, kita mendapatkan bentuk sigmoid atau kurva -S-(Gambar .5). Kurva sigmoid merupakan karakteristik dari organisme hidup berkembang dalam lingkungan alam. Hal ini khas untuk semua, jaringan, sel dan organ tanaman.
Pertumbuhan eksponensial dapat dinyatakan sbb: W1 = W0 ert
W1 = Ukuran terakhir (weight, height, number etc.)
W0 = Ukuran mula-mula
r = laju pertumbuhan
t = lama waktu pengukuran pertumbuhan e = Logaritma dasar
Di sini, r adalah laju pertumbuhan relatif dan juga ukuran dari kemampuan tanaman untuk menghasilkan bahan tanaman baru, disebut sebagai indeks efsiensi. Oleh karena itu, ukuran akhir dari, W1 tergantung
Gambar .5. Kurva ideal pertumbuhan sigmoid, khas untuk sel dalam media, dan banyak tanaman tinggi dan organ tanaman.
Gambar 6. Diagram perbandingan laju pertumbuhan absolut dan relatif. Kedua daun A dan B bertamabah luasnya 5 cm2 dalam waktu tertentu untuk menghasilkan daun A1, B1.
Perbandingan kuantitatif antara pertumbuhan tumbuhan juga dapat dibuat dengan dua cara: (i) pengukuran dan perbandingan pertumbuhan total per satuan waktu disebut laju pertumbuhan mutlak (absolut). (ii) Sistem pertumbuhan yang diberikan per satuan waktu dinyatakan secara umum, misalnya, per unit parameter awal disebut tingkat pertumbuhan relatif. Gambar 6. dua daun, A dan B, yang diambil yang berbeda ukuran, tetapi menunjukkan peningkatan mutlak di daerah dalam waktu tertentu untuk memberikan daun, A1 dan B1. Namun, salah satu dari mereka
menunjukkan tingkat pertumbuhan yang relatif lebih tinggi. Yang mana dan mengapa?.
No
II.5. Faktor- Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan
Mengapa Anda tidak mencoba untuk menuliskan apa yang Anda pikirkan tentang kondisi yang diperlukan untuk pertumbuhan? Daftar ini mungkin air, oksigen dan nutrisi sebagai elemen yang sangat penting untuk pertumbuhan. Sel-sel tanaman tumbuh dalam ukuran dengan pembesaran sel yang pada gilirannya membutuhkan air. Turgiditas sel membantu dalam pertumbuhan. Dengan demikian, pertumbuhan tanaman dan pengembangan lebih lanjut terkait erat dengan status air tanaman. Air juga menyediakan media untuk kegiatan enzimatik yang diperlukan untuk pertumbuhan. Oksigen membantu dalam melepaskan energi metabolik penting bagi pertumbuhan kegiatan. Nutrisi (elemen esensial makro dan mikro) yang dibutuhkan oleh tanaman untuk sintesis protoplasma dan bertindak sebagai sumber energi.
III. PERKEMBANGAN
Perkembangan adalah mencakup semua perubahan yang dialami organisme selama siklus hidupnya dari perkecambahan benih hingga penuaan. Diagram urutan proses perkembangan sel tumbuhan tingkat tinggi diberikan pada Gambar 7. Hal ini juga berlaku untuk jaringan / organ. Dengan demikian, pertumbuhan, diferensiasi dan perkembangan adalah peristiwa yang sangat erat kaitannya dalam kehidupan tumbuhan. Secara umum, perkembangan dianggap sebagai penjumlahan pertumbuhan dan diferensiasi. Perkembangan pada tumbuhan (yaitu, baik pertumbuhan dan diferensiasi) berada di bawah kendali faktor intrinsik (internal) dan ekstrinsik (eksternal). Faktor internal meliputi genetik atau faktor intraselluler (kimia seperti zat pengatur tumbuh) sedangkan faktor eksternal meliputi cahaya, suhu, air, oksigen, nutrisi, dan lain lain.
Gambar 7. Urutan proses perkembangan dalam sel tumbuhan
Secara garis besar perkembangan tumbuhan dibagi dalam 4 (empat) fase, yaitu :
1. Fase Embryonis
2. Fase Muda (Juvenil/Vegetatif)
3. Fase Dewasa (Mature/Reproduktif/Generatif) 4. Fase Menua dan Aging (Senil/Senescence) 1. Fase Embryonis
Fase Muda (Juveni//Vegetatif) Fase muda dimulai sejak biji mulai berkecambah, tumbuh menjadi bibit dan dicirikan oleh pembentukan daun-daun yang pertama dan berlangsung terus sampai masa berbunga dan atau berbuah yang pertama. Perkecambahan merupakan satu rangkaian yang komplek dari perubahan-perubahan morfologis, fsiologis, dan biokimia. Panjang fase muda ini bervariasi tergantung dari spesies tumbuhan, faktor lingkungan, dan pemeliharaan. Pada umumnya pada fase ini terjadi laju tumbuh yang terbesar (tumbuh secara exponensial). Merupakan fase yang peka terhadap persaingan. Pertumbuhan secara exponensial dimaksudkan untuk memenangkan persaingan dan menunjang perkembangan tanaman selanjutnya (apabila fase vegetatif kurus, maka akan berpengaruh terhadap produksi). Pada beberapa tumbuhan mempunyai tanda bagi pengenalan fase juvenil, misalnya pada Citrus sp. adanya duri merupakan petunjuk fase juvenil. Kalau sudah berbunga tidak ada durinya lagi.
3. Fase Dewasa ( Mature/Reproduktif//Generatif )
Ditunjukkan oleh tanda-tanda adanya transisi bertahap pada morfologi, laju tumbuh, dan kapasitas pembungaan. Dimulainya pembentukan bagian-bagian bunga dan dihentikannya pembentukan organ-organ vegetatif. Terjadi penghambatan (dan akhirnya penghentian) organ-organ vegetatif karena assimilat terutama ditujukan bagi perkembangan organ-organ reproduksi. Dalam hal ini baik tunas vegetatif maupun perakaran akan terhambat pertumbuhannya.
4. Fase Menua dan Aging ( Senil/Senescence )
cukup. Selama terjadinya proses penuaan terjadi penurunan aktivitas respirasi secara bertahap. Sanescence dapat terjadi pada sebagian atau keseluruhan tanaman.
Beberapa faktor luar dapat menghambat atau mempercepat terjadinya senescence, misalnya|: berakibat menekan pertumbuhan tanaman yang berarti mempercepat sanescence.
Macam-macam bentuk senescence
Senescence pada tanaman dapat mengikuti beberapa pola :
1. Sanescence yang meliputi keseluruhan tubuh tumbuhan (overall senescence)
Akar dan bagian tumbuhan di atas tanah mati semua. Tanaman mati sesudah menyelesaikan satu siklus kehidupannya.
2. Sanescence yang meliputi hanya sebagian tumbuhan di atas tanah
(top senescence). Bagian tumbuhan di atas tanah mati, sedangkan bagian tanaman yang berada di dalam tanah tetap hidup.
3. Sanescence yang meliputi hanya daun-daunnya saja (deciduous senescence)
Tanaman menggugurkan semua daun-daunnya, sementara organ tanaman lain tetap hidup.
4. Sanescence yang meliputi hanya daun-daun yang terdapat di bagian bawah suatu tanaman (progessive senescence). Tumbuhan hanya menggugurkan daun-daunnya yang terdapat di bagian bawah saja (daun-daun yang tua), sedang daun-daun yang lebih atas dan organ tanaman lain tetap hidup.
Teori-teori penyebab senescence 1. Mati karena kekurangan nutrisi
Kegiatan reproduksi tanaman (seperti pada waktu pembentukan dan perkembangan buah) akan mengangkut zat-zat makanan dari bagian tanaman yang lain, sehingga menyebabkan terjadinya sanescence. 2. Kemunduran integritas bagian tanaman
3. Keracunan
