Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan

A.  Pola Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan

     Salah satu ciri makhluk hidup adalah mengalami pertumbuhan dan perkembangan. Pertumbuhan adalah perubahan pada makhluk hidup yang meliputi perubahan ukuran. Sedangkan, perkembangan adalah proses menuju kedewasaaan. Perkembangan pada tumbuhan ditandai dengan adanya organ reproduksi yaitu bunga. Proses pertumbuhan bersifat kuantitatif (dapat diukur, misal : besar, tinggi, dsb) sedangkan proses perkembangan bersifat kualitatif (tidak dapat diukur).

     Tumbuhan mengalami pertumbuhan yang tidak terbatas, artinya tumbuhan dapat terus tumbuh selama masih hidup. Selama tumbuhan mampu untuk bertahan hidup maka tumbuhan akan terus tumbuh karena tumbuhan memiliki jaringan embrionik yang akan terus membelah disebut jaringan meristem.

1.     Perkecambahan pada Tumbuhan

     Pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan dimulai sejak biji berkecambah hingga tumbuhan tersebut mati. Perkecambahan adalah munculnya tanaman baru dari dalam biji. Perkecambahan terjadi jika biji menyerap air yang disebut imbibisi. Air yang masuk akan merangsang hormon giberelin sehingga enzim-enzim akan teraktifkan. Hormon ini bekerja mengaktifkan enzim-enzim untuk melakukan metabolisme cadangan makanan yang terdapat dalam biji. Jika kita perhatikan terdapat dua tipe perkecambahan yaitu : perkecambahan di atas tanah (epigeal) dan perkecambahan di bawah tanah (hipogeal).

     Perkecambahan epigeal terjadi karena pertumbuhan ruas batang di bawah kotiledon (hipokotil) lebih cepat dibandingkan ruas batang di atas kotiledon (epikotil). Sedangkan, perkecambahan hipogeal terjadi karena pertumbuhan ruas batang di atas koledon (epikotil) lebih lambat dibandingkan ruas batang di bawah kotiledon (hipokotil). Biasanya perkecambahan epigeal terjadi pada tumbuhan dikotil (berkeping dua) dan pertumbuhan hipogeal terjadi pada tumbuhan monokotil (berkeping satu).

Pertumbuhan hipogeal

Pertumbuhan epigeal

2.     Macam-Macam Pertumbuhan pada Tumbuhan

a.      Pertumbuhan Primer

     Pertumbuhan primer terjadi pada ujung batang dan ujung akar, hal ini disebabkan oleh adanya aktifitas sel-sel meristem apikal. Pertumbuhan primer menghasilkan apa yang disebut primer tumbuhan (primary plant body) yang terdiri atas tiga sistem jaringan, yaitu jaringan dermal, jaringan pembuluh dan jaringan dasar. Jaringan dermal akan berkembang ke arah luar membentuk kulit pelindung. Jaringan pembuluh terdiri atas xilem dan floem, xilem berfungsi untuk mengangkut air dan mineral dari akar ke seluruh tubuh tumbuhan sedangkan, floem berfungsi untuk mengangkut hasil fotosintesis dari daun ke seluruh tubuh tumbuhan. Jaringan dasar akan berkembang menjadi jaringan lainnya, seperti parenkim, kolenkim, sklerenkim.

b.      Pertumbuhan Sekunder

     Pertumbuhan sekunder menyebabkan batang tumbuhan bertambah besar dan panjang. Pertumbuhan ini terjadi pada tumbuhan dikotil , hal ini disebakan karena tumbuhan dikotil memiliki dua meristem lateral yang berperan dalam pertumbuhan sekunder, yaitu kambium pembuluh dan kambium gabus. Kambium pembuluh ke arah dalam akan membentuk xilem primer sedangkan ke arah luar akan membentuk floem primer.

     Aktivitas kambium tergantung pada keadaan lingkungan, pada musim kemarau aktivitas kambium kurang aktif, kalaupun aktif akan membentuk xilem dengan diameter yang sempit. Ketika musim hujan akan membentuk xilem dengan diameter yang besar. Hal inilah yang menyebabkan adanya lingkaran tahun. Lingkaran inilah yang menentukan usia tumbuhan.

     Kambium gabus berfungsi untuk menghasilkan suatu penutup keras dan tebal yang menggantikan epidermis pada batang dan akar. Kambium diperlukan untuk menggantikan fungsi epidermis yang rusak karena pertambahan besar batang tumbuhan dan untuk mencegah penguapan berlebihan yang terjadi pada batang tanaman. Untuk menjaga pertukaran gas, maka di beberapa tempat pada permukaan batang dilengkapi pori-pori khusus yang fungsinya mirip dengan stomata pada daun disebut lentisel.

Pertumbuhan sekunder menambah besar tanaman

B.  Faktor-Faktor yang Mempengaruh Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan

1.     Faktor Internal

     Faktor internal adalah faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan yang berasal dari dalam tubuh tumbuhan. Terdiri dari faktor intrasel dan intersel. Faktor intrasel berasal dari dalam sel itu sendiri. Faktor intrasel merupakan faktor genetis yang diwariskan dari induknya yang disebut gen. Adapun faktor intersel berasal dari luar sel itu sendiri namun masih dalam tubuh. Faktor intersel berupa hormon.

a.      Gen

     Tumbuhan yang ditanam pada kondisi yang sama, diberi pupuk yang sama belum tentu memiliki sifat yang sama. Hal ini dapat terjadi apabila tumbuhan tersebut berasal dari keturunan yang berbeda karena setiap individu membawa sifat yang khas dari induknya. Gen memiliki peran yang sangat penting dalam sel, yaitu sebagai pengatur pola sintesis protein.

b.      Hormon

     Hormon merupakan zat yang berfungsi sebagai pengatur tubuh yang dapat memengaruhi jaringan-jaringan berbagai organ maupun sistem organ. Hormon pada tumbuhan disebut fitohormon.

1)      Auksin

     Ilmuwan yang pertama kali meneliti tentang auksin adalah Fritz Went, ia memotong koleoptil kecambah jagung dan meletakkannya diatas potongan agar-agar. Potongan agar tersebut kemudian ditempelkan pada pucuk tanaman yang sudah dihilangkan koleoptilnya. Ternyata tumbuhan tersebut tumbuh ke arah cahaya. Went memperkirakan bahwa ada sesuatu pada koleoptil yang dapat mempercepat pertumbuhan pucuk. Went menamakannya dengan Auksin yang dikenal juga dengan IAA (Indole Acetic Acid) atau asam indolasetat. Fungsi dari auksin adalah sebagai berikut :

• Merangsang pemanjangan sel pada titik tumbuh apikal batang, tetapi pada konsentrasi tinggi akan menghambat pemanjangan sel apikal akar
• Merangsang perkembangan akar lateral (percabangan akar) dan serabut akar
• Merangsang pembentukan jaringan vaskuler sekunder oleh kambium
• Menghambat rontoknya buah dan gugurnya daun.

     Adanya auksin di ujung batang mengakibatkan dominansi apikal, yaitu menghambat pertumbuhan tunas lateral, namun jika ujung batang dipotong maka tunas lateral akan tumbuh memanjang. Auksin rusak oleh cahaya oleh karena itu apabila tumbuhan disinari oleh cahaya pada satu sisi tumbuhan tersebut akan tumbuh membelok. Jika tidak ada cahaya maka tumbuhan akan tumbuh cepat tetapi dengan batang yang lemah serta daun yang kekuningan gejala ini disebut etiolasi.

2)      Sitokinin

     Sitokinin alami pertama kali ditemukan oleh D.S. Lethan dan C.O. Miller tahun 1963 dan ditemukan pada tanaman tembakau disebut kinetin. Terdapat juga pada jagung disebut zeatin. Pada kultur jaringan sitokinin digunakan untuk merangsang pertumbuhan akar dan tunas. Fungsi dari sitokinin adalah :

• Merangsang pembelahan sel
• Menghambat dominansi apikal
• Mengatur pembentukan daun dan pucuk
• Mengatur pembentukan bunga dan buah.

3)      Giberelin

     Giberelin ditemukan F. Kurosawa pada jamur Gibberella fujikuroi pada tahun 1962. Giberelin adalah hormon yang bekerja sinergis dengan auksin dan sitokinin. Apabila tumbuhan hormon ini diberikan pada tumbuhan yang kerdil maka tumbuhan tersebut akan tumbuh normal. Fungsi dari giberelin adalah :

• Merangsang pembelahan dan pemanjangan sel bersama auksin dan sitokinin
• Merangsang pembentukan enzim amilase
• Merangsang pembentukan serbuk sari (polen) dan bunga
• Memperbesar ukuran buah dan mengakhiri masa dormansi pada biji
• Pembentukan biji tanpa pembuahan (partenokarpi).

4)      Asam Absisat

     Asam absisat (ABA atau abscisic acid) ditemuka pada tahun 1960 oleh sekelompok peneliti (Davis dan kawan-kawan) yang mempelajari perubahan senyawa kimia yang menyebabkan terjadinya dormansi kuncup, dan perubahan kimia saat daun-daun gugur. Hormon ini memiliki peran yang berlawanan dengan hormon-hormon pertumbuhan, yaitu menghambat proses pembelahan sel. Fungsi dari asam absisat adalah :

• Mengurangi/menghambat perpanjangan dan pembelahan sel
• Membantu keadaan dormansi, misalnya merangsang pengguguran daun pada keadaan yang tidak menguntungkan, seperti kekurangan air dan menutup stomatanya.

        Selain hormon tersebut tumbuhan juga mampu menghasilkan hormon lain yang peranannya amat penting, yaitu :

5)      Kalin

     Berdasarkan hasil penelitian hormon tersebut berpengaruh pada proses fisiologi dan pembentukan organ tubuh. Dibedakan menjadi empat yaitu :

• Kaulokalin, yaitu hormon yang berfungsi merangsang proses pembentukan batang
• Rizokalin, yaitu hormon yang berfungsi merangsang pembentukan akar
• Filokalin, yaitu hormon yang berfungsi merangsang pembentukan daun
• Antokalin, yaitu hormon yang merangsang pembentukan bunga.

6)      Asam Traumalin

     Luka pada tumbuhan akan memacu pengeluaran hormon luka yang kemudian merangsang pembentukan kambium gabus. Pembentukan kambium gabus dilakukan oleh giberelin. Selanjutnya, karena pengaruh hormon sitokinin, terbentuklah sel-sel baru yang akan membentuk jaringan penutup luka. Fungsi dari asam traumalin adalah merangsang pembelahan sel sebagai mekanisme penutupan luka.

2.     Faktor Eksternal

        Faktor eksternal adalah faktor yang memengeruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan dari luar tubuh tumbuhan. Faktor eksternal tersebut adalah :

a)      Air dan Mineral

     Air dan mineral berperan dalam pengaturan osmoregulasi sel dan membantu dalam berbagai reaksi kimia dalam sel. Proses yang dipengaruhi oleh kadar air yaitu fotosintesis, transpirasi, respirasi dan reaksi metabolisme lainnya. Air pada fotosintesis berperan penting sebagai penyedia ion H⁺ melalui proses fotolisis air.

     Mineral yang dibutuhkan oleh tumbuhan tidak banyak jumlahnya, ada yang diperlukan dalam jumlah yang relatif banyak disebut makronutrien ada juga yang dibutuhkan relatif sedikit disebut mikronutrien. Sedikitnya, ada 8 makronutrien dan 8 mikronutrien yang dibutuhkan oleh tumbuhan, yaitu :

Unsur	Bentuk Molekul	Kepentingan bagi Tubuh	Gejala Defisiasi
Unsur Makro
Karbon	CO2	Pembentukan molekul-molekul organik dalam sel tumbuhan	Sangat jarang terjadi defisiasi
Oksigen	O2	Penyusun molekul organik dan anorganik dalam sel	Sangat jarang terjadi defisiasi
Nitrogen	NO3, NO2	Pembentukan protein dan asam nukleat	Daun pucat, klorosis yang berubah menjadi merah dan ungu, pertumbuhan terhenti
Kalium	K+	Kofaktor fungsional dalam sintesis protein, osmosis, keseimbangan ion dalam sel	Klorosis, pinggiran daun cokelat, akar dan batang kerdil/lemah
Kalsium	Ca2+	Sintesis dinding sel, kofaktor enzim, perbaikan struktur membran	Menghambat pertumbuhan pada daerah meristem
Magnesium	Mg2+	Bagian dari molekul klorofil, berfungsi pada sintesis protein, berlaku sebagai kofaktor enzim	Klorosis pada daun tua, terdapat bercak merah dan ungu
Fosfat	HPO42- HPO4-	Bagian dari asam nukleat dan fosfolipid, ATP dan beberapa koenzim	Menghambat pertumbuhan, daun tua berwarna hijau tua
Sulfur (belerang)	SO42-	Bagian dari jenis-jenis protein, koenzim	Klorosis, daun kuning
Unsur Mikro
Klorin	Cl-	Keseimbangan tekanan osmotik sel, reaksi fotosintesis	Tanaman layu, menghambat pertumbuhan akar, produksi buah kurang, klorosis
Besi	Fe3+ Fe2+	Bagian penting dari enzim (sitokrom), sintesis asam nukleat	Daun muda klorosis, batang pendek, dan ramping
Boron	H2BO3	Berguna bagi transportasi karbohidrat dan sintesis asam nukleat	Meristem apikal batang dan akar mati, daun menggulung
Mangan	Mn2+	Enzim dalam siklus Krebs, pembebasan oksigen pada fotosintesis	Klorosis
Seng	Zn2+	Aktif dalam pembentukan klorofil, mengaktifkan beberapa enzim	Ukuran daun mengecil, klorosis, pemendekan internodus
Tembaga	Cu+ Cu2+	Kofaktor enzim, diperlukan dalam transport electron fotosintesis	Daun hijau tua, ujungnya kering, menggulung
Molybdenum	Mo2+	Fiksasi nitrogen	Klorosis, daun muda menggulung, daun muda mati

b)     Cahaya

     Sumber utama cahaya di bumi adalah matahari. Matahari memancarkan energi dalam bentuk gelombang yang dapat dilihat berkisar 400-750 nm (di bawah kisaran tersebut disebut ultraviolet sedangkan diatasnya disebut inframerah). Cahaya tampak, seperti merah, biru, nila dan violet berperan sebagai sumber energi dalam proses fotosintesis.

     Selain fotosintesis cahaya juga berpengaruh dalam fotoperiodisme dan fototropisme pada tumbuhan. Fotoperiodisme adalah respons tumbuhan berupa pertumbuhan, perkembangan, dan reproduksi terhadap lamanya waktu terang dan waktu gelap. Responnya meliputi dormansi, perbungaan, perkecambahan, perkembangan batang dan akar. Respons ini dikendalikan oleh suatu pigmen yang dapat menangkap gelombang cahaya, yaitu fitokrom.

     Tumbuhan hari pendek adalah tumbuhan yang akan berbunga jika waktu terang lebih pendek daripada waktu gelap. Contoh tumbuhan hari pendek adalah tembakau (Nicotiana tabacum L), stroberi (Fragaria vesca L) , aster (Callistephus chinensis), dan dahlia (Dahlia pinnata). Tumbuhan hari panjang adalah tumbuhan yang akan berbunga jika waktu terang lebih panjang dari waktu gelap. Contoh tumbuhan hari panjang adalah gandum (Triticum aestivum), bayam (Amaranthus hybridus), dan kentang (Solanum tuberosum). Sedangkan, tumbuhan hari netral adalah tumbuhan yang tidak dipengaruhi oleh lamanya penyinaran matahari. Contohnya adalah mawar (Rosa hybrida), bunga matahari (Helianthus annuus), jagung (Zea mays).

Tumbuhan hari pendek : (a)Tembakau, (b)Stroberi,

(c)Aster, (d)Dahlia

Tumbuhan hari panjang : (a)Gandum, (b)Bayam,

(c)Kentang

Tumbuhan netral : (a)Mawar, (b)Matahari,

(c)Jagung

     Fototropisme merupakan respons tumbuhan berupa gerak sebagian tubuh terhadap cahaya. Contoh dari fototropisme adalah gerak batang kecambah ke arah datangnya cahaya atau gerak bunga matahari mengikuti matahari. Pertumbuhan tumbuhan juga dipengaruhi oleh panjang gelombang cahaya. Hal ini terbukti dari percobaan Hendricks dan Borthwick pada tahun 1954. Hasilnya menunjukkan bahwa sinar merah dengan panjang gelombang 660 nm berpengaruh paling tinggi terhadap pertumbuhan. Percobaan pada spektrum infra merah 730 nm menunjukkan hasil sebaliknya.

c)      Temperatur atau Suhu

     Suhu temperatur akan berpengaruh terhadap proses-proses metabolisme yang terjadi dalam tubuh organisme. Jika temperatur terlalu tinggi maka enzim akan rusak serta metabolisme terhambat. Tumbuhan pada umumnya tumbuh optimal pada kisaran suhu 10°C-38°C. Kisaran suhu dimana optimal disebut suhu optimum. Secara umum batang atau daun jarang memiliki suhu yang lebih panas atau lebih dingin daripada udara di sekelilingnya. Temperatur tumbuhan, khususnya batang dan daun berada ada kisaran 10°C-15°C lebih tinggi dibandingkan dengan udara di sekitarnya.

Sumber :

Maniam, MBS dan Yusa. 2010. Advanced Learning Biology 3A. Bandung: Grafindo Media Pratama.

Khristiyono. 2012. Seri Pendalaman Materi Biologi. Jakarta: Erlangga.