PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN TANAMAN

Pertumbuhan & Perkembangan Tanaman Pendahuluan 1.1.Overview 1.2.Definisi Pertumbuhan dan Perkembangan 2.1.Sel 2.2.Jaringan 2.3.Tanaman (Whole Plant)

Pertumbuhan & Perkembangan Tanaman Fotosintesis Penyerapan Unsur Hara Transpirasi & Translokasi

1.Pendahuluan 1.1.Overview Pertumbuhan & Perkembangan : Pembelahan sel Pemanjangan Differensiasi Butuh : Substrat Sumber : Fotosintesis Air & unsur hara O2 & CO2

Apa yg dimaksud dg : PERTUMBUHAN ? PERKEMBANGAN ?

1.2. Definisi Pertumbuhan adalah sebuah istilah kuantitatif, suatu peningkatan dlm hal jumlah, volume (ukuran) atau berat dr sel, jar. & organ dlm siklus hidup tan.

1.2. Definisi Perkemb. adl keseluruhan dr semua perubahan yg trjd pd organisme di dlm siklus hidupnya termasuk di dlmnya adl pertumb. dan diferensiasi. Pd dasarnya, perkemb. adl ekspresi dr program genetik yg mengarah pd aktivitas & interaksi individual sel.

Daun：daun primer → muda → daun dewasa Akar： primer →muda → sistem akar Buah ： telur yg dibuahi →muda→ buah yg masak

Tan. tumbuh pd lokasi meristem Meristem adl wilayah atau merupakan kumpulan sel tertentu yg mempunyai kemampuan utk terus membelah bagi keberlangsungan hidup tan.

Bentuk morfologi dr sel meristem Volume kecil, dinding sel yg tipis, nukleus besar, sitoplasma yg melimpah, sintesa metabolisme yg aktif, kand.air yg tinggi, akan tetapi vakuola kecil. Fig. Apical meristem cell

Sel meristem Fisiologi: Mempunyai kecepatan tinggi dlm penyerapan air, tmpt akumulasi bhn kering, respirasi, aktivitas enzim & protein yg tinggi, As.nukleat dan sintesa lipid.

Dimana jar.meristem berada?

2.1.Pertumbuhan & Perkembangan Sel 2.1.1 Siklus sel Fase S (“Synthesis”) adl. Saat DNA digandakan, chromosome memp. satu chromatid mjd 2 chromatids bersama2 pada centromere. G1 (“Gap”) adl. Period antara mitosis dan S, saat masing2 chromosome memp. 1 chromatid. G1 : adl periode yg plg panjang, saat sel tumbuh dan berfungsi normal. Control apakah sel membelah diri ato tdk : Yg tdk membelah tetap pada fase G1, sedang yg membelah diri masuk ke fase S. G2 adl period antara S dan mitosis. chromosome memp 2 chromatids, dan siap membelah diri.

2.1.1 Siklus sel Prophase: Nukleolus mulai menghilang Kromosom mulai muncul Kromosom terpilin Membran nuklir menghilang Metaphase Munculnya gelendong Sentromer terletak pd satu bid.ekuator Anaphase Sentromer t’bagi:msg-msg 2-kromatid kromosom mjd dua 1-kromatid kromosom Kromosom ditarik ke kutub yg b’lawanan Telophase Kromosom mulai m’buka gulungan Nukleus kembali muncul Sitokinesis: sitoplasma terbagi mjd 2 sel

2.1.1 Siklus sel Mitosis

2.1.1 siklus sel Metafase Telofase Profase Anafase

2.1.1 Siklus sel Meiosis

2.1.2. Pemanjangan sel (pembesaran) Morfologi ： Volume sel meningkat drastis seiring dg penyerapan air dlm jml yg cukup besar. Air adlh faktor penting dlm pemanjangan sel.

2.1.3. Differensiasi (pematangan) Diferensiasi mengacu pd perubahan kualitatif dr sel2 yg mengarah pd pembentukan struktur & fungsi scr khusus dr sel2 tsb.

2.1.3. Differensiasi (pematangan) Menjaga volume tetap konstan & mengubahnya scr morfologi & fungsi. Faktor yg mempengaruhi diferensiasi. (1) Hormon tan.

2.1.3. Differensiasi (pematangan) (2) Sucrose：rendah (1.5-2.5%) sucrose berguna utk diferensiasi xylem dan tinggi （>4%) utk phloem. Menengah (2.5-3.5%) utk keduanya dan konsentrasinya dpt menyebakan t’bentuknya kambium.

2.1.3. Differensiasi (pematangan) (3) Cahaya/sinar： Minimnya cahaya/sinar, diferensiasi mjd terganggu. Gb. Morfologi Dr tan.yg tumbuh di tmpt terang & gelap

2.1.3. Differensiasi (pematangan) (4) Polaritas：Jar dan organ disusun scr tepat dlm linear axis yaitu perpanjangan dr shoot apical meristem (SAM) pada root apical meristem (RAM).

Mikrotubuli; α-tubulin, β-tubulin Mikrofilamen; actin 2.1.4. Sitoskeleton Pd dasarnya semua sel eukariotik, baik tan.maupun hewan tdd 3 komponen yg tersusun atas serat protein yg m’bentuk ikatan/struktur yg t’organisasi yaitu sitoskeleton Mikrotubuli; α-tubulin, β-tubulin Mikrofilamen; actin Intermediat filamen

Fs utama: 2.1.4. Sitoskeleton Mikrotubuli------komponen pembentuk gelendong (dlm pembelahan sel) & dinding sel mikrofibril. Mikrofilamen------aliran sitoplasmik & pergerakan organel Intermediat filamen------ lokasi & pergerakan sel (menyediakan kerangka penunjang di dlm sel)

2.2.Pertumbuhan & Perkembangan Jaringan Pembelahan sel, pertumbuhan dan differensiasi menghasilkan sistem jaringan dengan fungsi yang khusus : Dermal Tissues/Jaringan Kulit ( ) : Vascular tissue/Jaringan Pembuluh. Phloem ( ) dan Xylem ( ) Ground Tissue /Jaringan pendukung ( ).

2.2.Pertumbuhan & Perkembangan Jaringan Dermal Tissues/Jaringan Kulit ( ) : Jaringan terluar yang melindungi tanaman dari lingkungannya, berperan dalam penyerapan air dan unsur hara pada akar serta mengatur pertukaran udara pada daun dan batang.

2.2.Pertumbuhan & Perkembangan Jaringan Vascular tissue/Jaringan Pembuluh. Phloem ( ) dan Xylem ( ) membentuk sistem pembuluh ke seluruh tanaman, berperan dalam transportasi air dan bahan terlarut serta sebagai penunjang tanaman.

2.2.Pertumbuhan & Perkembangan Jaringan Ground Tissue /Jaringan pendukung ( ). Jaringan ini merupakan kumpulan sel berdinding primer pada tanaman muda yang juga berfungsi sebagai pabrik makanan dan penyimpanan.

2.2.1.GROUND TISSUES Jaringan Pendukung terdiri dari 3 tipe sel yakni : Parenchyma Collenchyma Sclerenchyma

Cortical parenchyma cells Figure 35.9 Parenchyma cells 60 m PARENCHYMA CELLS 80 m Cortical parenchyma cells COLLENCHYMA CELLS Collenchyma cells SCLERENCHYMA CELLS Cell wall Sclereid cells in pear 25 m Fiber cells 5 m

Parenchyma Sel Parenchyma terdapat pada semua sistem jaringan Umumnya berdinding primer tipis dan mampu membelah diri Fungsinya bermacam-macam : Meristem apikal dan lateral Sel Photosynthetic pada daun dan batang (Sel mesophyll); Sel parenchyma untuk penyimpanan pada buah dan sayur bulk Karena kemampuan proliferative sel parenchyma berfungsi sebagai sel batang untuk penutup luka dan regenerasi

Transfer cell adalah bentuk khusus sel parenchyma yang dinding sel primernya tumbuh memanjang ke dalam  meningkatkan area membran plasma di bawahnya transpor solut ke dan dari sel sistem pembuluh bisa cepat.

collenchyma Sel Collenchyma serupa dengan sel parenchyma tetapi mempunyai dinding sel yang lebih tebal dan biasanya memanjang membentuk serat. Sebagai penunjang kekuatan ground tissue system pada bagian panjang tanaman. Sel Collenchyma umum terdapat di bagian subepidermal batang.

Sclerenchyma Sel Sclerenchyma seperti sel collenchyma dapat meregang dan berfungsi sebagai penunjang. Biasanya sudah mati dan berdinding sel sekunder tebal dan berliognin  menjaga dari peregangan saat tanaman tumbuh. 2 tipe umum : fibers (serat) berbentuk ikatan panjang dan sclereids, yang lebih pendek dan terdapat pada kulit biji dan buah.

DERMAL TISSUES Epidermis adalah sel luar yang membungkus dan melindungi tanaman. Beberapa sel epidermis bermodifikasi menjadi bentuk stomata and hairs (bulu) dalam berbagai macam.

Epidermis Sel epidermis (biasanya selapis) membungkus batang, daun dan akar tanaman muda. Berdinding primer tebal, permukaan luar dilapisi kutikula dengan lapisan lilin. Saling bertautan dengan pola yang berbeda-beda.

Stomata Stomata adl pembuka di epidermis, letaknya dibagian bawah permukaan daun yang meregulasi pertukaran udara pada tanaman. Dibentuk 0leh 2 sel epidermal khusus yakni guard cells yang berfungsi untuk mengatur diameter dari pori-pori daun. Stomata terdistribusi dengan pola tertentu pada epidermisnya sesuai dengan spesiesnya

Hairs (Trichomes) Hairs (or Trichomes) adl perpanjangan dari sel epidermis. Bentuknya beragam dan umumnya ditemukan di semua bagian tanaman. Fungsinya untuk proteksi. Absorpsi dan sekresi. Pd perkemb, biji kapas, epidermisnya mempunyai banyak single-celled hairs , saat hairsnya tumbuh, dindingnya menjadi lebih tebal (pertumb.sekunder) krn adanya selulosa serat pada kapas.

VASCULAR TISSUES phloem dan xylem mbtk sistem vaskuler dalam tanaman. Pada tan muda, biasanya tergabung dg sel-sel lain yang setipe dalam vascular bundles. Sel parenkim : memelihara elemen dan pertukaran material Sel kolenkim dan schlerenkim untuk mendukung scr mekanis.

Figure. 35.9 100 m SUGAR-CONDUCTING CELLS OF THE PHLOEM WATER-CONDUCTING CELLS OF THE XYLEM Vessel Tracheids 100 m Tracheids and vessels element Vessel elements with partially perforated end walls Pits SUGAR-CONDUCTING CELLS OF THE PHLOEM Companion cell Sieve-tube member Sieve-tube members: longitudinal view Sieve plate Nucleus Cytoplasm Companion cell 30 m 15 m

Phloem Transpor bahan organik dlm tan

Floem terdiri dari tubes yang disebut sieve-tubes. sieve-tubes saat dewasa terdiri dari sel-sel hidup yang terkoneksi oleh perforasi dinding selnya dg pembesaran dan modifikasi plasmodesmata (sieve-plates). Sel-sel ini mempertahankan plasma membrannya, tapi nukleinya menghilang, demikian jg dg sitoplasmanya  bergantung pd companion cells untuk hidupnya

companion cells  aktif menyalurkan makanan masuk dan keluar dari sieve-tube element mel porous sieve areas di dinding sel.

XYLEM Xylem untuk transportasi air dan mineral Pd jar. Dewasa, elemen vesselnya terdiri dari sel-sel mati yang telah hilang plasma membrannya dd sel mengalami penebalan sekunder dan terlignifikasi.

Xylem

2.3.Pertumbuhan & Perkembangan Organ

2.3.Pertumbuhan & Perkembangan Organ Pertumb. Primer： Tan. tumbuh ke atas & ke bawah

2.3.Pertumbuhan & Perkembangan Organ Pertumbuhan Primer ?? Pertumbuhan Sekunder ??

Pertumb. Sekunder & diferensiasi 1、lateral meristem—Kambium----pembesaran batang dan pembentukan lateral bud 2、intercalary meristem： Pemanjangan node, heading dsb pd rumput (gandum ,padi ,bambu). 3、Other thin-wall cell——pembesaran umbi akar pd ketela rambat

Secondary Growth Penambahan pd diameter tan Hasil dari vascular dan cork cambium vascular menghasilkan xylem dan phloem cork cambium menghasilkan penutupan/penebalan pd akar dan batang untuk menggantikan epidermis Terjadi pd semua gymnosperms, kebanyakan angiosperms, jarang pd tan. monocotil

Pertumbuhan Batang (Stem Growth)

Primary Growth of Stems Apical meristem membentuk primary meristems (protoderm, ground meristem, dan procambium) Procambium membentuk jar. vascular dlm gelendong2 Ground meristem membentuk pith dan cortex Protoderm membentuk jar. Epidermis

Secondary Growth in Stems Vascular cambium menghasilkan jaringan vaskuler sekunder: xylem--forms wood; phloem--contributes to the formation of bark cork cambium menghasilkan periderm (protective coat of plant, combination of cork cambium, layers of cork, and phelloderm,) bark- semua jaringan eksternal sebelum vascular cambium

Bagian tanaman yang paling muda disusun oleh apical meristem yg sedang melakukan pertumbuhan primer. Kambium vaskular mulai berkembang. 1 2 Selama pertumbuhan primer terus memperpanjang batang, porsi batang yg terbentuk sebelumnya pd tahun yg sama mulai mengalami pertumbuhan sekunder. Porsi ini meningkat dlm girth sbg bentuk fusi awal dari kambium vaskular untuk membentuk xylem sekunder di dalam dan phloem sekunder di luar.

Hasil penyinaran ray pada kambium vaskular : perkembangan xylem dan phloem 3 4 Dengan bertambahnya diameter kambium vaskular, floem sekunder dan jar. Eksternal lainnya sebelum kambium terdesak karena sel-selnya tidak lagi membelah, akibatnya, jaringan2 tsb termasuk epidermis menjadi luruh,rontok. Merisetem lateral sekunder, cork cambium, dibentuk dari sel-sel parenkim di korteks. Cork cambium menghasilkan sel-sel cork, yang menggantikan epidermis.

5 Pd tahun ke2 dari pertumbuhan sekunder, kambium vaskular membentuk xylem dan floem sekunder, dan cork kambium menghasilkan cork. 6 Sepanjang diameter batang terus meningkat, jar. Eksterior paling luar dari cork kambium runtuh dan terlepas dari batang.

Bark terdiri dari semua jaringan luar dari kambium vascular. Cork cambium membentuk ulang scr progresif layer-layer yang lebih dalam dari korteks. Ketika sdh tidak ada tempat lagi, cork cambium berkembang dari sel-sel parenkim di phloem sekunder. 7 Setiap cork cambium dan jaringannya menghasilkan layer2 dari periderm.. 8 Bark terdiri dari semua jaringan luar dari kambium vascular. 9

Pertumbuhan Daun (Leaf Growth) Ground tissues membentuk mesophyll procambium membentuk veins daun Protoderm membentuk bag. Atas dan bawah epidermis, guard cells waxy cuticle

Pertumbuhan Akar (Root Growth) Primary growth divided into three zones: 1. Cell division: apical meristem, this differentiates into: protoderm, procambium, and ground meristem (primary tissues) 2. Cell elongation: elongate at least 10X, pushes tip through the soil 3. Maturation: cells complete their differentiation

Primary Tissues in the Root Protoderm: outermost layer of primary meristem, give rise to epidermis, many with root hairs Procambium: forms stele (central cylinder) containing xylem and phloem, Ground meristem: cortex between stele and epidermis, parechyma cells, stores food, endodermis single cell layer boundary between cortex and stele, pericycle inside endodermis

Stages of Differentiation Apical meristem differentiates into: protoderm, ground meristem, and procambium protoderm differentiations into epidermal structures procambium differentiates into the vascular tissues ground meristem produces tissues that fill in between the epidermis and vascular tissues

Secondary Growth in Roots Vascular cambium produces secondary xylem to the inside and secondary phloem to the outside cortex and epidermis split and are shed as the stele increases in diameter very similar to stems, produces annual rings

Pertumbuhan & Perkembangan Tanaman Dalam siklus hidup tanaman : Pertumbuhan vegetatif Pertumbuhan generatif/reproduktif

Vegetative Phase The period of growth between germination and flowering is known as the vegetative phase of plant development. Vegetative structures: stems, roots and leaves During the vegetative phase, plants are busy carrying out photosynthesis and accumulating resources that will be needed for flowering and reproduction. Different types of plants show different growth habits. http://plantsinmotion.bio.indiana.edu/plantmotion/vegetative/veg.html

Generative Phase The period of growth after flowering During the generative phase, plants are produce seed (grain) / fruit Reproductive structures: flowers http://plantsinmotion.bio.indiana.edu/plantmotion/vegetative/veg.html

MEASURING GROWTH Increase in fresh weight Increase in dry weight Volume Length Height Surface area

SHOOT GROWTH PATTERNS Annuals Herbaceous (nonwoody) plants Complete life cycle in one growing season Note events over 120-day period

Kurva Pertumb.Tan. Titik balik

Grand period pertumb. ： Pertumb. jar. , organ dan bahkan seluruh tumb Grand period pertumb. ： Pertumb. jar., organ dan bahkan seluruh tumb. menunjukkan typical model lambat-cpt –lambat pd siklus hidupnya. Total pertumb. terlihat spt kurva pertumb S-shape---logistic curve dan kecepatan pertumb. adl parabola

SHOOT GROWTH PATTERNS Biennials Herbaceous plants Require two growing seasons to complete their life cycle (not necessarily two full years) Stem growth limited during first growing season;

Perennials Either herbaceous or woody Herbaceous roots live indefinitely (shoots can) Shoot growth resumes in spring from adventitious buds in crown Many grown as annuals Woody roots and shoots live indefinitely Growth varies with annual environment and zone Pronounced diurnal variation in shoot growth; night greater

2.3.3 Regeneration dan diferensiasi Fig. Cutting rooting dan grafting