Perkecambahan: struktur benih, proses, jenis

Perkecambahan: struktur benih, proses, jenis

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

Dalam kingdom tumbuhan, spermatofit adalah kelompok tumbuhan yang dikenal sebagai “tanaman tingkat tinggi”, yang memiliki ciri khas yang menentukan produksi biji sebagai hasil reproduksi seksualnya, dari mana ia mendapatkan namanya, karena ” sperma” dalam bahasa Yunani berarti benih.

Perkecambahan tanaman dikotil (Sumber: MAKY.OREL [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)

Kelompok spermatofit terdiri dari tumbuhan berbunga atau angiospermae dan tumbuhan tidak berbunga atau gymnospermae, yang masing-masing menghasilkan biji yang tertutup dalam struktur yang disebut “indung telur” atau biji telanjang.

Perkecambahan benih, apapun jenisnya, dapat dipahami sebagai serangkaian langkah berurutan yang membuat benih diam atau dorman, dengan kadar air rendah, menunjukkan peningkatan aktivitas metabolisme umum dan memulai pembentukan benih dari embrio di dalam.

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 (kelangsungan hidup, tingkat perkembangan embrio, dll) dan eksogen (ketersediaan air, suhu dan komposisi atmosfer, misalnya).

Indeks artikel

Struktur biji

Tumbuhan angiosperma memiliki biji dengan struktur yang relatif sederhana, karena terdiri dari embrio (produk pembuahan sel telur oleh butir serbuk sari) yang dikelilingi oleh penutup yang dikenal sebagai “kantung embrio”, yang juga berasal dari proses pembuahan. .

Kulit biji dikenal sebagai testa dan merupakan produk perkembangan integumen internal bakal biji. Embrio memakan zat di mana ia terbenam, endosperma, yang juga bisa menjadi jaringan dasar pada tanaman dengan kotiledon.

Kotiledon merupakan daun primer yang dapat memenuhi fungsi nutrisi bagi embrio dan dapat bertanggung jawab atas fotosintesis kecambah yang terbentuk saat benih berkecambah.

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

Embrio adalah struktur dasar benih. Ini dapat dilihat sebagai “tanaman mini” dan terdiri dari radikula, plumula atau epikotil (di atas kotiledon), satu atau lebih kotiledon, dan hipokotil (di bawah kotiledon).

Akar, yang merupakan bagian bawah tanah tanaman, selanjutnya terbentuk dari radikula; epikotil nantinya akan menjadi sumbu utama batang, di bagian udara; sedangkan hipokotil adalah bagian embrio yang menyatukan radikula dengan plumula atau epikotil, yaitu yang menyatukan batang dengan akar pada tumbuhan dewasa.

Penting untuk dicatat bahwa ada keragaman besar benih di alam, terutama yang berkaitan dengan ukuran, bentuk, warna dan struktur umum, tidak termasuk karakteristik fisiologis intrinsiknya.

Proses (tahapan)

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

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

Perkecambahan, setelah ketenangan telah diatasi, termasuk proses yang umum dalam fisiologi tanaman:

– pernapasan

– penyerapan air

– konversi “makanan” menjadi zat terlarut

– sintesis enzim dan hormon

– metabolisme nitrogen dan fosfor

– translokasi karbohidrat, hormon, air dan mineral menuju meristem dan

– pembentukan jaringan.

Namun, ahli fisiologi tumbuhan telah mendefinisikan 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 mendukung kelesuan metabolisme jaringan di dalamnya. Jadi, langkah pertama dalam perkecambahan benih adalah penyerapan air, yang dikenal sebagai imbibisi.

Imbibisi mengembalikan turgor sel embrio, yang sebelumnya diplasmolisis karena ukuran kecil vakuolanya yang hampir kosong.

Selama jam-jam pertama tahap ini, tidak ada perubahan kimia yang diamati pada biji, serta semua 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 kejadian selanjutnya.

Pemanjangan dan pertambahan jumlah sel (pembelahan)

Setelah beberapa jam imbibisi (tergantung pada derajat 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 penampakan inti setiap sel yang lebih menonjol.

Tahapan perkecambahan biji A. thaliana (Sumber: Alena Kravchenko [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)

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

Selama proses ini berlangsung, nutrisi sel embrio tergantung pada aktivitas enzim yang bertanggung jawab untuk degradasi karbohidrat dan lemak cadangan dalam endosperma dan / atau kotiledon, aktivitas sepenuhnya tergantung pada proses imbibisi sebelumnya.

Jenis perkecambahan

Jenis perkecambahan telah ditentukan sesuai dengan nasib kotiledon ketika 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: Begoonderivatif karya: Begoon [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0 )] melalui Wikimedia commons)

Perkecambahan epigeal

Ini terjadi di banyak tanaman berkayu, termasuk gymnospermae, dan dicirikan oleh 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, menjadi contoh maple, pohon kastanye dan pohon karet.

Referensi

  1. Bewley, JD (1997). Perkecambahan biji dan dormansi. Sel tumbuhan, 9 (7), 1055.
  2. Copeland, LO, & McDonald, MF (2012). Prinsip ilmu dan teknologi benih. Ilmu Pengetahuan & Media Bisnis Springer.
  3. Nabors, MW (2004). Pengantar botani (No. 580 N117i). Pearson.
  4. Srivastava, LM (2002). Perkecambahan biji, mobilisasi cadangan makanan, dan dormansi biji. 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. Tinjauan tahunan fisiologi tumbuhan, 7 (1), 299-324.
  7. Tuan, PA, Sun, M., Nguyen, TN, Park, S., & Ayele, BT (2019). Mekanisme molekuler perkecambahan biji. Dalam Biji-Bijian Berkecambah (hlm. 1-24). Pers Internasional AACC.