1. Siklus Hidup Tumbuhan
Biji - Semai Juvenil/Vegetatif
Tahapan tersebut mengalami perubahan fisiologis yang
kompleks
Dewasa/Reproduktif/Generatif
2. PERTUMBUHAN (growth) adalah dapat diartikan sebagai :
Perubahan secara kuantitatif selama siklus hidup tanaman yang bersifat tak
terbalikkan (irreversible).
Penanda:
• Bertambah besarnya ataupun bertambah beratnya tanaman atau bagian tanaman
akibat adanya penambahan unsur-unsur struktural yang baru.
• Peningkatan ukuran tanaman yang tidak akan kembali sebagai akibat pembelahan
dan pembesaran sel.
Misalnya : dalam ukuran sel, jaringan, organ
Pertambahan ukuran sel mempunyai batas yang diakibatkan hubungan antara volume
dan luas permukaan. Pertambahan protoplasma berlangsung melalui suatu rentetan
peristiwa yang meliputi antara lain pembentukan karbohidrat (proses fotosintesis),
proses absorbsi, translokasi, metabolisme, respirasi.
3. Pertumbuhan tanaman terjadi manakala ada sel-sel dan atau jaringan meristem yang
masih aktif. Adapun letak pertumbuhan tanaman (letak jaringan meristem) adalah pada :
Ujung suatu organ (Meristem apical)
Meristem apical biasanya tetap bersifat embryionik dan mampu tumbuh dalam waktu
yang tidak terbatas, sehingga disebut juga Indeterminate meristem.
Misalnya : pada ujung batang, ujung akar.
Meristem lateral
Meristem yang berkaitan dengan pertumbuhan membesar
Misalnya : pada jaringan kambium, jaringan kambium gabus (fellogen)
Meristem intercalar
yaitu meristem yang terletak antara daerah-daerah jaringan yang telah terdiferensiasi.
Meristem seperti ini kebanyakan terdapat pada familia Gramineae.
Pada organ-organ lain, misalnya bunga, akar, buah, pola pertumbuhannya agak berbeda
dengan batang dan hanya bersifat embryionik dalam jangka waktu tertentu sehingga
disebut , sehingga disebut Determinate meristem.
4. PERKEMBANGAN (development)
Diartikan sebagai: Proses perubahan secara kualitatif atau mengikuti pertumbuhan
tanaman/bagian-bagiannya.
Proses hidup yang terjadi di dalam tanaman meliputi pertumbuhan, diferensiasi sel,
dan morfogenesis.
Misalnya : perubahan dari fase vegetatif ke generatif
Perkembangan tanaman merupakan suatu kombinasi dari sejumlah proses yang
kompleks, yaitu proses pertumbuhan dan diferensiasi yang mengarah pada akumulasi
berat kering tanaman.
Proses diferensiasi mempunyai tiga syarat, yaitu
1. Hasil assimilasi yang tersedia dalam keadaan berlebihan untuk dapat
dimanfaatkan pada kebanyakan kegiatan metabolisme
2. Temperatur yang menguntungkan .
3. Terdapat sistem enzym yang tepat untuk memperantarai proses diferensiasi
5. Diferensiasi adalah :
Suatu situasi dimana sel-sel meristematic berkembang menjadi dua atau lebih
macam sel/jaringan/organ tanaman yang secara kualitatif berbeda satu dengan
yang lainnya.
Merupakan proses hidup yang menyangkut transformasi sel tertentu ke sel-sel yang
lain menurut spesialisasinya (baik spesialisasi dalam hal proses biokimia, fisiologi,
maupun struktural)
Misalnya : pembentukan jaringan xylem dan phloem
Morfogenesis merupakan :
Proses hidup yang menyangkut interaksi pertumbuhan dan diferensiasi oleh
beberapa sel yang memacu terbentuknya organ.
Misalnya : pembentukan daun buah , buah, batang, bunga, akar
Sel meristematik adalah : sel muda yang masih aktif membelah
Jaringan meristematik : suatu jaringan yang sel-selnya masih dapat membelah
6. Fase-Fase Pertumbuhan Dan Perkembangan Tanaman
Menurut Michurin, secara garis besar pertumbuhan dan perkembangan
tanaman dibagi dalam 4 (empat) fase, yaitu :
1. Fase Embryonis
2. Fase Muda (Juvenil/Vegetatif)
3. Fase Dewasa(Mature/Reproduktif/Generatif) . Fase Dewasa
(Mature/Reproduktif /Generatif)
4. Fase Menua dan Aging (Senil/Senescence)
7. Fase Vegetatif
Dari berkecambah hingga dewasa ada interval waktu sebelum tanaman mampu
bereproduksi (membentuk biji)
• Diawali dengan pembukaan tunas dan perluasan sel meristem apikal
• Semua proses yang berlangsung dalam tubuh tanaman ditujukan untuk pertambahan
jumlah dan volume sel meristem pada titik-titik tumbuh tanaman
• Pertumbuhan meninggi dan pembentukan tunas-tunas pucuk mendominasi proses
pertumbuhan
Fase vegetatif 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.
16. Which cells are the stem cells?
* * * *
*
*
*
*
*
*
*
*
* * *
* *
*
17. Ujung akar memiliki 4 zona perkembangan
Tudung Akar : Melindungi RAM dan mendorong
zona Meristematik akar primer
Zona Pemanjangan : elongasi sel cepat, laju
pembelahan menurun seiring semakin jauh jarak
dari meristem
Zona Pematangan : Sel matang dapat dibedakan
cirinya.
Tidak ada organ lateral yang dihasilkan dari
meristem apikal untuk menghindari hambatan
dalam penetrasi tanah
Akar cabang tidak timbul dari wilayah
pertumbuanuh
Perkembangan Sistem Perakaran
18.
19. Sel-sel epidermis akar mengembangkan
proyeksi yang disebut rambut akar. Rambut
akar memanjang dengan "pertumbuhan tip"
dan meningkatkan luas permukaan untuk
penyerapan air dan mineral. Rambut akar
hanya ditemukan di wilayah pematangan.
Perhatikan bahwa akar rambut berkembang
dari individu sel-sel epidermis.
Akar rambut bukanlah sel terpisah dari sel
epidermis.
Gambar ini menunjukkan (bawah ke atas)
empat tahap perkembangan akar rambut: sel
spesifikasi, inisiasi akar rambut,
pertumbuhan ujung, dan pematangan.
20. Lama tahapan juvenil berbeda berdasarkan spesies
• Fase juvenil untuk tumbuhan yang tujuannya panen kayu, fase juvenil diharapkan
lebih lama sehingga volume kayu lebih banyak
• Fase juvenil untuk tumbuhan yang tujuannya hasil buah, fase juvenil diharapkan
lebih pendek (lebih cepat berbunga)
21. Fase Reproduktif
Tanaman membentuk organ reproduksi dan melangsungkan proses reproduksi untuk
membentuk biji
• Terjadi setelah pertambahan jumlah dan volume sel secara memadai (tanaman
mencapai jumlah primordia tertentu yang memungkinkan tanaman untuk mulai
berbunga)
• Tercapainya size effect: ukuran tertentu yang berhubungan dengan kemampuan tanaman
untuk mengatur penyerapan, suplai dan alokasi makanan
• Ditandai dengan stabilnya pembelahan sel: pola pembelahan berubah untuk mulai
membentuk meristem lateral
• Tercapainya endogenous timing: umur tertentu yang secara genetis berhubungan dengan
kesiapannya untuk berbunga
• Tercapainya keseimbangan hara dalam tanaman
22. Proses Pembungaan dan Pembuahan terdiri atas beberapa tahap penting
1. Induksi bunga (evokasi)
2. Inisiasi bunga
3. Perkembangan kuncup bunga menuju anthesis (bunga mekar)
4. Anthesis
5. Penyerbukan dan pembuahan
6. Perkembangan buah muda menuju kemasakan buah dan biji
23. Induksi pembungaan:
• Pembungaan merupakan suatu kejadian kompleks, yang secara morfologi terjadi
perubahan dari fase vegetative ke fase generative
• Saat dimulainya pembungaan, terjadi peralihan dari struktur daun yang relatif
sederhana menjadi struktur bunga yang lebih kompleks. Hal tersebut diawali
dengan berhentinya meristem pembentuk calon daun dan mulai menghasilkan
organ bunga
• Apeks reproduktif yang menghasilkan bunga, berkembang dari apeks vegetatif,
yaitu struktur yang menghasilkan daun dan struktur vegetative
• Fungsi apeks vegetatif adalah menghasilkan pertumbuhan sumbu dalam arah
memanjang, sedangkan fungsi apeks reproduktif adalah membentuk daerah
meristematik yang lebih luas, tempat berkembangnya berbagai bagian bunga
24. • Setelah tumbuhan mencapai stadium perkembangan reproduktif, maka beberapa
atau semua meristem apeks pucuk berhenti menghasilkan daun dan mulai
membentuk bagian bunga menurut urutan yang khas bagi spesies yang
bersangkutan
• Pidkowich et al. (1999) menyatakan bahwa perkembangan tunas bunga berbeda
dengan perkembangan tunas vegetative dalam beberapa hal yang dramatis yaitu
o Tidak seperti kebanyakan tunas vegetative, tunas bunga bersifat determinate
dan pertumbuhannya terhenti setelah organ reproduktif terakhir terbentuk
o Inisiasi dan pertumbuhan tunas lateral sangat tertekan ketika terbentuk tunas
bunga
o Jumlah, susunan dan morfologi organ bunga sangat spesifik tergantung spesies
• Pada saat pembungaan terjadi berbagai perubahan spesifik pada apeks. Menurut
Lyndon (1990) perubahan tersebut berturut-turut terjadi pada pucuk (in the
shoot)
27. Transisi dari juvenil ke dewasa:
• Ujung reproduktif identik dengan vegetatif namun struktur meristem berbeda
• Pembungaan Ujung vegetative terminal/lateral mengalami perubahan
fisiologi, histologi dan morfologi secara langsung menjadi
ujung reproduktif
Tanda fisik dan fisiologis
Tanda fisik transisi dari fase juvenil menuju ke dewasa:
• Pertumbuhan meninggi semakin melambat
• Ruas-ruas yang tersusun (internod) menjadi makin pendek
• Titik tumbuh mulai melebar
• Ujung batang membentuk kerucut tumpul
28. Tanda fisiologis: transisi terjadi secara bertahap
• Tahap awal aktivitas mitosis tinggi pada batas antara sel induk sentral dan zona
meristem pucuk meluas ke sel induk sentral sel lebih kaya akan sitoplasma
• Menjelang induksi bunga penambahan konsentrasi protein dasar sitoplasma,
RNA dan protein total pada semua ujung
• Selama induksi bunga pada meristem apikal terjadi peningkatan indeks mitosis,
stimulasi sintesis DNA, penambahan diameter nukleolus, penambahan volume sel
• Perubahan sitohistologi pada meristem ujung selama induksi pembungaan
didahului dan disertai perubahan fisikobiokimia dominasi apikal menjadi hilang
dengan terbentuknya bunga
29. 1. Pembungaan (Flowering)
– Tiap tahapan harus berhasil sampai membentuk biji
– Tiap tahap dipengaruhi faktor internal dan eksternal
a. Induksi bunga (evokasi)
• Mersitem vegetatif berubah
mjd meristem reproduktif
• Terjadi dlm sel
• Dideteksi secara kimiawi dr
peningkatan sintesis asam
nukleat dan protein
b. Inisiasi bunga
• Kuncup mulai terdeteksi
secara makroskopis
• Transisi tunas vegetatif mjd
kuncup generatif dideteksi
dari perubahan ukuran
kuncup
• Proses selanjutnya
membentuk organ
reproduktif
c. Perkembangan kuncup -
anthesis
• Ditandai diferensiasi bagian-
bagian bunga
• terjadi proses
megasporogenesis dan
mikrosporogenesis untuk
penyempurnaan dan
pematangan organ-organ
reproduksi jantan dan betina
30. d. Anthesis
•Bunga mekar
•Masaknya organ reproduksi
(jantan dan betina)
•Tipe dichogamy, organ
reproduksi jantan dan betina
masak tidak bersamaan
e. Penyerbukan dan
pembuahan
•Terbentuknya buah muda
f. Perkembangan buah
muda dan biji
•Pembesaran ovarium dan
endosperm
•Perkembangan embrio
•Tahap pembesaran buah
terjadi akumulasi air dan
gula (80-90% air dan 2-10-
20% gula)
31. Pembungaan merupakan suatu proses yang kompleks yang berkaitan dengan
perubahan struktur yang mendasar pada meristem pucuk.
Perubahan dari apeks vegetatif menjadi apeks generatif berlangsung secara
bertahap sehingga terjadi perubahan morfologi yang didasari perubahan fisiologi.
Setelah mencapai perkembangan reproduktifnya meristem apeks pucuk berhenti
menghasilkan daun dan mulai menghasilkan bagian-bagian bunga menurut urutan
yang khas bagi spesies yang bersangkutan (Lyndon 1990).
Pada angiosperm berkayu, induksi pembungaan dapat dilakukan dengan
menggunakan senyawa retardan. Zat pengatur tumbuh tersebut bekerjanya dengan
cara menghambat pembentukan giberelin (Meilan 1997).
32. Perubahan ini dapat merefleksikan represi dan ekspresi gen yang diakibatkan oleh
hormon.
Giberelin yang ditranslokasikan dari akar menuju tunas, menyebabkan pertumbuhan
pohon cepat besar dan cabang-cabang yang dibentuk lebih banyak, tidak hanya
menyebabkan jarak antara akar dengan terminal pucuk menjadi lebih jauh tetapi
jumlah dari terminal tunas juga meningkat.
33. Proses induksi pembungaan dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor.
Faktor tersebut meliputi:
(1) faktor eksternal, yaitu suhu, stress air dan panjang hari,
(2) faktor internal, meliputi kandungan nitrogen, karbohidrat, asam amino dan
hormon, serta
(3) faktor manipulasi oleh manusia seperti ringing, pemangkasan tajuk,
pemangkasan akar, pengeringan, pelengkungan cabang dan pemberian zat
pengatur tumbuh.
34. Transisi ke perkembangan reproduktif terjadi setelah periode perkembangan
vegetatif, yaitu ketika tanaman menjadi kompeten untuk merespon sinyal
lingkungan (seperti panjang hari, intensitas cahaya dan ketersediaan nutrisi).
Selama fase reproduktif, meristem tunas vegetatif berkembang menjadi meristem
bunga.
Selama proses inisiasi bunga, meristem tunas vegetatif akan memunculkan
sejumlah meristem bunga lateral atau meristem bunga di bagian axilnya
35. Transisi dari vegetatif ke reproduktif biasanya dibarengi dengan perubahan posisi
relatif dari organ-organ lateral (phyllotaxis) dan perubahan jarak antara organ-organ
lateral (panjang ruas) (Davies et al. 1999).
Transisi ini terjadi secara gradual, karena bagian tanaman yang lebih rendah tetap
menunjukkan karakteristik juvenil sedangkan bagian atas dari pohon mulai
membentuk bunga.
Hal ini karena bagian akar merupakan tempat pembentukan hormon, dan jika
hormon tersebut ditranslokasikan ke bagian pucuk maka dapat menghambat
pembungaan.
Dengan terjadinya penekanan terhadap pertumbuhan vegetatif tersebut maka
sebagian besar asimilat pemanfaatannya dialihkan untuk mendukung pertumbuhan
reproduktif, yang meliputi perkembangan bunga dan buah.
36. Tahapan proses pembungaan sangat dipengaruhi oleh sukrosa, dimana dalam
konsentrasi rendah (1%) sukrosa dapat memacu transisi pembungaan pada beberapa
spesies, sedangkan pada konsentrasi yang lebih tinggi (5%) sukrosa dapat menunda
pembungaan akibat terjadinya peningkatan jumlah daun pada saat pembungaan.
37. Proses pembungaan dikontrol oleh banyak gen yang saling berinteraksi (Ratcliffe dan
Riechmann 2002). Ekspresi gen-gen tersebut dipengaruhi oleh berbagai faktor,
termasuk senyawa yang dapat menginduksi pembungaan.
APETALA1 (AP1), merupakan salah satu gen penting dan sangat menentukan di
dalam proses pembungaan, baik melalui peranannya dalam meregulasi transisi dari
fase vegetatif ke reproduktif maupun peranannya dalam menentukan pembentukan
organ bunga.
Aktivitas gen AP1 tersebut dapat dipengaruhi oleh faktor suhu, cahaya, nutrisi dan
zat pengatur tumbuh.
Paklobutrazol merupakan senyawa penghambat biosintesis giberelin, pada beberapa
tanaman berkayu telah terbukti dapat menghambat pertumbuhan vegetatif dan
memacu pembungaan.
Demikian juga aplikasi sukrosa, yang merupakan gula transport, akan dapat segera
dimanfaatkan oleh tanaman dan meningkatkan nisbah C/N. Dengan nisbah C/N yang
meningkat maka tanaman akan dipacu untuk menuju fase reproduktif.
38. Paklobutrazol dapat menginduksi pembungaan karena senyawa tersebut
menghambat biosintesis giberelin. Terhambatnya biosintesis giberelin
menyebabkan penurunan laju pembelahan sel pada meristem subapikal sehingga
menghambat pertumbuhan vegetatif. Dengan terhambatnya pertumbuhan
vegetatif, sebagian hasil fotosintat disimpan dan digunakan untuk mendukung
terbentuknya bunga.
39. AP1 dari tanaman kakao termasuk gen MADS-box merupakan faktor transkripsi
yang terlibat dalam perkembangan bunga.
Pada Arabidopsis dan spesies lainnya, protein yang mengandung domain MADS
diperlukan untuk keperluan transisi dari meristem vegetatif ke meristem bunga dan
untuk spesifikasi penanda dari keempat tipe organ bunga (Litt dan Irish 2003).
Pada tanaman tingkat tinggi banyak gen yang terlibat dalam perkembangan
bunga dan telah berhasil dikarakterisasi dengan baik. Gen-gen tersebut mengontrol
transisi dari pertumbuhan vegetatif ke generatif dan ditetapkan sebagai penanda
meristem bunga. Gen-gen tersebut memiliki spesifisitas sebagai penanda organ
bunga dan digambarkan sebagai model ABC dari perkembangan bunga (Saedler et
al. 2001).
40. Konsep model gen ABC telah dijelaskan oleh Yanofsky (1995)
Masing-masing kelas gen penyusun model ABC mempunyai fungsi yang berbeda dalam
spesifikasi organ bunga.
• Gen APETALA1 (AP1) diperlukan untuk fungsi A,
• Gen APETALA3 (AP3) dan PISTILLATA (PI) diperlukan untuk fungsi B
• Gen AGAMOUS (AG) diperlukan untuk fungsi C.
• Gen A berfungsi untuk membentuk sepal pada whorl 1,
• Gen A bersama B membentuk petal pada whorl 2,
• Gen B bersama C membentuk stamen (organ reproduksi jantan) pada whorl 3, dan
• Gen C berfungsi untuk membentuk carpel (organ reproduksi betina) pada whorl 4
(Krizek dan Meyerowitz 1996; Litt dan Irish 2003).
41. Jika terjadi mutasi pada kelas A, maka pada whorl 1 tidak terbentuk sepal tetapi terbentuk carpel, dan pada
whorl 2 terbentuk stamen.
Jika terjadi mutan B, pada whorl 2 dan whorl 3 masing-masing terbentuk sepal dan carpel.
Mutan C menghasilkan petal dan sepal pada whorl 3 dan whorl 4 (Davies et al. 1999).
