PERKECAMBAHAN: STRUKTUR BENIH, PROSES, JENIS - BIOLOGI - 2025

The perkecambahan adalah proses melalui mana konten embrio dalam biji tanaman tumbuhan berbiji berkembang untuk menghasilkan tanaman baru, dan ditandai dengan penonjolan akar luar testa atau seedcoat.

Dalam kerajaan tumbuhan, spermatofit adalah kelompok tumbuhan yang dikenal sebagai "tumbuhan tingkat tinggi", yang memiliki ciri khas penentu produksi benih sebagai hasil reproduksi seksualnya, dari mana ia memperoleh namanya, karena "sperma" dalam bahasa Yunani berarti benih.

Perkecambahan tanaman dikotil (Sumber: MAKY.OREL via Wikimedia Commons)

Kelompok spermatofit terdiri dari tumbuhan berbunga atau angiospermae dan tumbuhan tidak berbunga atau gymnospermae, yang menghasilkan biji yang masing-masing tertutup dalam struktur yang disebut "ovarium" atau biji telanjang.

Perkecambahan benih, apapun jenisnya, dapat dipahami sebagai rangkaian langkah berurutan yang membuat benih diam atau tidak aktif, dengan kadar air rendah, menunjukkan peningkatan aktivitas metabolik umumnya dan memulai pembentukan benih. bibit dari dalam embrio.

Saat yang tepat di mana perkecambahan berakhir dan pertumbuhan dimulai sangat sulit untuk ditentukan, karena perkecambahan secara khusus didefinisikan sebagai pecahnya penutup mani yang dengan sendirinya merupakan hasil dari pertumbuhan (pembelahan dan pemanjangan sel) .

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi proses perkecambahan, banyak di antaranya endogen (viabilitas, tingkat perkembangan embrio, dll.) Dan eksogen (misalnya ketersediaan air, suhu dan komposisi atmosfer).

Struktur benih

Tanaman angiospermae memiliki biji dengan struktur yang relatif sederhana karena terdiri dari embrio (hasil pembuahan sel telur oleh serbuk sari) yang dikelilingi oleh penutup yang disebut “kantung embrio”, yang juga berasal dari proses pembuahan.

Kulit biji dikenal sebagai testa dan merupakan produk pengembangan dari bagian dalam ovula. Embrio memakan zat tempat ia dibenamkan, endosperma, yang juga bisa menjadi jaringan yang belum sempurna pada tanaman yang memiliki kotiledon.

Kotiledon merupakan daun primer yang dapat memenuhi fungsi nutrisi bagi embrio dan dapat menjaga proses fotosintesis anakan yang terbentuk pada saat benih berkecambah.

Jumlah zat cadangan di antara benih sangat bervariasi, terutama mengenai komposisi protein, lemak, dan karbohidrat yang dimilikinya. Namun, substansi penyimpanan utama dalam biji, pada tingkat yang lebih besar atau lebih kecil, biasanya adalah pati.

Embrio adalah struktur fundamental sebuah benih. Ini dapat dilihat sebagai "tanaman miniatur" dan terdiri dari radikula, bulu kecil atau epikotil (di atas tempat kotiledon berada), satu atau lebih kotiledon, dan hipokotil (di bawah kotiledon).

Dari radikula, akar kemudian terbentuk, yang merupakan bagian bawah tanah tanaman; epikotil nantinya akan menjadi poros utama batang, di bagian aerial; sedangkan hipokotil adalah bagian dari embrio yang menyatukan radikula dengan bulu kecil atau epikotil, yaitu yang menyatukan batang dengan akar pada tumbuhan dewasa.

Perlu dicatat bahwa terdapat keanekaragaman benih di alam, terutama dalam hal ukuran, bentuk, warna dan struktur umum, tidak termasuk sifat fisiologis intrinsiknya.

Proses (tahapan)

Semua benih yang matang berada dalam kondisi yang dikenal sebagai ketenangan, di mana struktur perbanyakan ini dapat bertahan dalam waktu lama di mana kondisi yang menguntungkan yang diperlukan untuk perkecambahan tidak tersedia.

Keheningan benih dibalik dengan adanya air, dari komposisi atmosfer dan suhu yang sesuai (tentu saja tergantung pada jenis benih).

Perkecambahan, setelah ketenangan berlalu, mencakup proses yang biasa terjadi dalam fisiologi tumbuhan:

- pernapasan

- penyerapan air

- konversi "makanan" menjadi zat terlarut

- sintesis enzim dan hormon

- metabolisme nitrogen dan fosfor

- translokasi karbohidrat, hormon, air dan mineral ke arah meristem dan

- pembentukan jaringan.

Namun, ahli fisiologi tumbuhan telah menetapkan tiga tahap spesifik yaitu: imbibisi, pemanjangan sel dan peningkatan jumlah sel (pembelahan sel), yang terakhir tergantung pada peristiwa genetik dan molekuler yang berbeda.

Imbibisi

Kandungan air dalam benih dewasa sangat rendah, yang menyebabkan kelesuan metabolik jaringan di dalamnya. Dengan demikian, langkah pertama dalam perkecambahan benih adalah penyerapan air, yang disebut imbibisi.

Imbibisi mengembalikan turgor sel embrio, yang sebelumnya mengalami plasmolisis karena ukuran kecil vakuola yang hampir kosong.

Selama jam-jam pertama tahap ini, tidak ada perubahan kimiawi yang diamati pada biji, serta tidak ada jenis aktivitas yang terkait dengan pemanjangan atau pemanjangan dinding sel, dll.

Tak lama setelah itu, hidrasi jaringan (dalam kondisi atmosfer dan suhu yang menguntungkan), memungkinkan aktivasi organel dan enzim seluler, terutama mitokondria. Aktivasi ini juga mendorong sintesis hormon dan protein, yang diperlukan untuk acara selanjutnya.

Perpanjangan dan peningkatan jumlah sel (pembelahan)

Setelah beberapa jam imbibisi (tergantung pada tingkat pengeringan benih), pemanjangan sel-sel yang termasuk dalam radikula dapat diketahui, yang memungkinkan struktur ini memanjang dan muncul dari permukaan yang menutupinya.

Pembelahan sel pertama terjadi di meristem akar, tepat pada saat radikula "memecah" jaringan yang menutupinya. Pada saat ini, beberapa perubahan sitologi diamati, seperti penampilan inti setiap sel yang lebih menonjol.

Tahapan perkecambahan benih A. thaliana (Sumber: Alena Kravchenko via Wikimedia Commons)

Kulit biji atau testa dilintasi atau dipatahkan oleh akar primer, yang diwakili oleh radikula, setelah itu sumbu hipokotil melanjutkan proses pemanjangan. Kotiledon tetap berada di dalam testa selama proses ini, apa pun jenis perkecambahannya.

Selama proses ini berlangsung, nutrisi sel embrio bergantung pada aktivitas enzim yang bertanggung jawab atas degradasi karbohidrat dan lemak cadangan di endosperm dan / atau kotiledon, aktivitas yang sepenuhnya bergantung pada proses imbibisi sebelumnya.

Jenis perkecambahan

Jenis perkecambahan telah ditentukan sesuai dengan nasib kotiledon saat bibit terbentuk dari embrio. Dua jenis yang paling dikenal adalah perkecambahan epigeal dan perkecambahan hipogeal.

Diagram proses perkecambahan biji kacang polong (Sumber: Germination.svg: * Germination.png: Kat1992 karya turunan: Karya begoonderivatif: Begoon via Wikimedia commons)

Perkecambahan epigeal

Ini terjadi pada banyak tumbuhan berkayu, termasuk gymnospermae, dan ditandai dengan kotiledon yang muncul dari tanah sebagai "didorong" oleh epikotil yang memanjang.

Perkecambahan hipogeal

Itu terjadi ketika kotiledon tetap berada di bagian bawah tanah, sementara epikotil tumbuh tegak dan daun fotosintesis berkembang darinya. Hal ini umum untuk banyak spesies tanaman, seperti pohon maple, kastanye, dan pohon karet.

Referensi

1. Bewley, JD (1997). Perkecambahan dan dormansi benih. Sel tumbuhan, 9 (7), 1055.
2. Copeland, LO, & McDonald, MF (2012). Prinsip ilmu dan teknologi benih. Springer Science & Business Media.
3. Nabors, MW (2004). Pengantar botani (No. 580 N117i). Pearson.
4. Srivastava, LM (2002). Perkecambahan benih, mobilisasi cadangan makanan, dan dormansi benih. Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman: Hormon dan Lingkungan. Pers Akademik: Cambridge, MA, 447-471.
5. Taiz, L., Zeiger, E., Møller, IM, & Murphy, A. (2015). Fisiologi dan perkembangan tumbuhan.
6. Toole, EH, Hendricks, SB, Borthwick, HA, & Toole, VK (1956). Fisiologi perkecambahan biji. Review tahunan fisiologi tumbuhan, 7 (1), 299-324.
7. Tuan, PA, Sun, M., Nguyen, TN, Park, S., & Ayele, BT (2019). Mekanisme molekuler perkecambahan biji. Dalam Sprouted Grains (hlm. 1-24). AACC International Press.