PERKEMBANGAN TUMBUHAN TEAM TEACHING TITIN SUPRIATUN MOHAMAD NURZAMAN TIA SETIAWATI

Dibantu oleh Asisten Dosen: ELAH AGUNG MAHENDRA ERINE S.A YESSICA Z. WILLY

PRAKATA Handout mata kuliah perkembangan tumbuhan, disusun untuk membantu mahasiswa memahami materi kuliah perkembangan tumbuhan. Mata kuliah ini, merupakan gabungan dari mata kuliah embriologi tumbuhan dan struktur tumbuhan baik morfologi maupun anatominya. Dalam mata kuliah ini mencakup: Pendahuluan, perkembangan alat reproduksi jantan dan betina, fertilisasi, endosperm dan embriogenesis tumbuhan.  

Tujuan intruksional umum: Mahasiswa mampu memahami konsep struktur dan perkembangan tumbuhan melalui pendekatan struktur tumbuhan ( anatomi dan morfologi ) baik secara in vivo maupun secara in vitro

I.PENDAHULUAN URAIAN MATA KULIAH PERKEMBANGAN TUMBUHAN MENGURAIKAN TENTANG PROSES PENDEWASAAN ORGANISME TUMBUHAN MULTISELULER YANG DIMULAI KEHIDUPANNYA DARI SATU SEL (ZIGOT) KEMUDIAN SECARA PROGRESIF DIBENTUK JARINGAN DAN MEMULAI SESUATU PROSES PENDEWASAAN YANG MELIBATKAN INTERAKSI ANTAR SEL DAN INTERAKSI DENGAN LINGKUNGAN

DEFINISI PERKEMBANGAN BERBEDA DENGAN PERTUMBUHAN - TIDAK DAPAT DIUKUR SECARA KUANTITATIF, NAMUN HANYA DAPAT DIAMATI SECARA KUALITATIF, KARENA MERUPAKAN PROSES PERUBAHAN BENTUK (DIFERENSIASI) MENUJU PENDEWASAAN PERTUMBUHAN - PERTAMBAHAN JUMLAH, VOLUME,UKURAN YANG IRREVERSIBLE YANG DAPAT DIUKUR SECARA KUANTITATIF

Adanya perbedaan perkembangan antara tumbuhan tingkat rendah dan tinggi, angiosperm dan gymnosperm. Akibat dari pertambahan ukuran sel, dapat mempengaruhi pembentukan atau perkembangan jaringan lain yaitu : terbentuknya ruang antar sel. Ruang antar sel dapat terjadi melalui 3 cara yaitu: 1.Secara sizogen, yaitu terpisah sel dari dinding sel yang ada disampingnya, seperti terbentuknya resin pada pinus

2.Secara lisigen, apabila terbentuknya ruang antar sel akibat hancurnya sel-sel, contohnya seperti pada kulit jeruk. 3.Secara sizolisigen, apabila terbentuknya ruang antar sel akibat adanya proses sizogen dan lisigen. Ruang antar sel yang terbentuk tidak beraturan seperti terjadi pada tumbuhan air dan tangkai daun pisang .

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PERKEMBANGAN TUMBUHAN Faktor ekstern Air dan mineral; akan mempengaruhi perkembangan tajuk dan akar, defisiensi dari hara akan menghambat pertumbuhan Kelembaban ; kadar air udara mempengaruhi perkembangan, dan tempat yang lembab akan menguntungkan pertumbuhan dan berkurangnya penguapan akan mempengaruhi pembentukan sel

-Temperatur ; akan mempengaruhi kerja enzim, temperatur optimal sangat mempengaruhi pertumbuhan; tingi rendahnya temperatur dapat mempengaruhi reproduksi, temperatur yang baik untuk tumbuhan 22-37 derajat C. - Cahaya ; mempengaruhi fotosintesis, namun akan menghambat perkecambahan

B.Faktor intern Hormon ;mempengaruhi proses perkembangan, yaitu: auksin mempengaruhi perkecambahan, dormansi apikal; giberelin; pemanjangan dan partenokarpi; sitokinin; untuk pembelahan sel; etilen untuk mempercepat pematangan buah;

asam absisat untuk menghambat pembelahan dan pemanjangan sel,menunda pertumbuhan atau dormansi, meinduksi penutupan stomata bila musim kering; florigen; untuk menginduksi pembentukan bunga; kalin untuk pertumbuhan organ (rhizokalin, kaulokalin,filokalin, antokalin, asam traumalin atau kambium luka)

PERKEMBANGAN PADA TUMBUHAN TINGKAT RENDAH Untuk tumbuhan tingkat rendah yang uniseluler, perkembangan tidak melalui diferensiasi, karena tidak mempunyai struktur khusus, hanya melakukan mitosis/ pembelahan sehingga menjadi banyak. Tumbuhan tingkat rendah seperti dari devisi Schyzophyta, perkembangan filogeniknya paling rendah,karena hanya mempunyai tubuh yang terdiri dari satu sel dan protoplasma belum terdiferensiasi dengan jelas.

Terdiri dari dua kelas yaitu: Bakteri (Schizomycetes) Ganggang biru, ganggang belah atau ganggang lendir (Cyanophyceae, Schizophyceae atau Myxophyceae)

Bakteri Perkembangannya melalui pembelahan  menunjukkan bahwa perkembangan bakteri sama dengan perbanyakan bakteri Hasil pembelahan dapat membentuk koloni. Satu koloni dapat menentukan jenis bakteri Pembelahan bakteri dapat terjadi setiap 20menit, bagaimana dalam satu hari ?

Ganggang biru (Cyanophycaeae) Perkembangannya melalui perbanyakan secara vegetatif yaitu: selain melalui pembelahan juga dapat membentuk spora dalam melakukan perkembangannya. Divisi Thallophyta Perkembangannya : dapat melalui vegetatif dan generatif. Melalui vegetatif: yaitu melalui pembentukan spora yang dibentuk dalam sporangium. Dari spora akan tumbuh individu baru.

Melalui generatif, yaitu melalui peleburan gamet-gamet Melalui generatif, yaitu melalui peleburan gamet-gamet. Gamet dibentuk dalam gametangium Baik Sporangium maupun gametangium hanya terdiri dari satu sel saja. Thallophyta mempunyai tujuh kelas yang mempunyai alat perkembangannya berbeda. Perkembangbiakan mengenai tumbuhan rendah dapat dipelajari pada bagian mata kuliah khusus tentang Algae.

Perkembangan pada lumut dan paku; melalui pergiliran sistem reproduksi dari aseksual dan seksual :  METAGENESIS PROSESNYA PERKEMBANGAN LUMUT DAUN (KELAS MUSCI) Lumut yang berumah satu: Spora  berkecambah; merupakan protonema yang terdiri dari benang-benang berwarna hijau bersifat fototrop positif, banyak cabang-cabang seperti hifa, kemudian di sisi lain  mengeluarkan rizoid-rizoid tidak berwarna dan bersekat-sekat dan bersifat fototrop negatif yang percabangannya menuju ke bawah (tanah)

Rizoid terbentuk pada awal pembelahan spora, tumbuh di pinggir yang tidak kena cahaya Dengan bantuan cahaya, pada protonema tumbuh kuncup (gemma cup), yaitu berupa tonjolan ke samping pada sel-sel bawah dari cabang protonema, setelah kuncup membentuk 1-2 sel tangkai, ujungnya membentuk piramid yang bersekat (membentuk segmen) dan merupakan bagian yang meristematik

Segmen-segmen dapat memisah, setiap kali memisahkan segmen, maka tumbuh berupa sel-sel anakan baru yang akan membentuk individu tumbuhan lumut yang baru. Kuncup-kuncup sering membentuk rumpun namun masih dapat dibedakan antara bentuk batang, daun dan rizoid. Alat reproduksi terkumpul di ujung cabang-cabang yang dikelilingi daun-daun yang letaknya paling atas  bersifat hemaprodit

Lumut yang berumah dua: Adanya anteridium dan arkegonium. Perkembangan anteridium, sel pemulanya berupa pasak, segmen yang dipisahkan segera membelah menjadi sel-sel yang letaknya dipinggir dan membentuk jaringan spermatogen Perkembangan arkegonium, mula-mula sejalan dengan anteridium, tetapi kemudian ujung selnya berubah dengan munculnya dinding pemisah secara periklinal, membentuk tiga sel dipinggir dan satu sel ditengah berbentuk tetraeder yang kemudian akan membentuk sekat melintang dan terbentuklah sel telur beserta saluran-saluran selnya

Pematangan anteridium ditandai dengan terbukanya sel tutup diujung, berlendir, mengembang, kemudian pecah, demikian juga pada arkegonium. Pematangan arkegonium sama seperti anteridium, yaitu dinding tepinya terbuka, membengkok keluar dan membentuk corong atau robek menjadi empat bagian yang masing-masing menggulung keluar dan terjadilah pembuahan.

Setelah pembuahan terbentuk zigot yang berbentuk sekat-sekat melintang dan berkembang menjadi embrio yang bentuknya memanjang terdiri dari sel-sel memanjang juga. Sel yang berada diujung akan membentuk sekat-sekat baru membentuk sel pemula untuk membentuk pasak. Sel pasak bersegmen kekiri dan kekanan, mengadakan pembelahan membentuk spora.

METAGENESIS PAKU

Siklus perkembangan yang dimaksud yaitu: fase juvenil (biji menjadi kecambah)  fase dewasa (kecambah sampai tumbuh organ bunga)fase pembuahan(hasil fertilisasi tumbuh zigot) fase embrio (dari zigot tumbuh biji). PERKEMBANGAN SEL, DISESUAIKAN DENGAN FUNGSINYA

II. PERKEMBANGAN TUMBUHAN TINGKAT TINGGI Umumnya perkembangan tumbuhan yang bervariasi dan sering terjadi pada tumbuhan tingkat tinggi, karena sudah mempunyai organ-organ khusus yang bentuknya sesuai dengan fungsinya. Organ-organ tersebut, dibentuk dari sel-sel meristem dan untuk membedakan antar organ yang berlainan fungsinya, maka sel-sel meristem setelah membentuk jaringan maka akan terjadi perubahan-perubahan bentuk (diferensiasi) yang sesuai dengan fungsinya.

Berkembangnya suatu sel atau jaringan, dipengaruhi oleh faktor dalam dan luar, seperti : umur, kimia dan fisik. Pada tumbuhan tingkat tinggi perkembangan secara diawali dengan tumbuhnya zigot. Proses secara alami terjadi dalam organ reproduksi dan pada tumbuhan terletak pada organ bunga.

STRUKTUR BUNGA GYMNOSPERMAE Tipe strobili (cones) : strukturnya tersusun atas sumbu sentral (central axis) yang mendukung kelopak (bracts) dan sisik (scales) Organ jantan dan betina terpisah, tapi bisa berumah satu/monoecious (dalam pohon yang sama) atau berumah dua/dioecious.

Pada bunga jantan (male/staminate cone), tiap scales (microsporophyll) berisi dua kantung tepung sari (pollen sac/microsporangia). Pada bunga betina (female/ovulate cone), tiap scales (macrosporophyll) memiliki dua ovule (megasporangia) pada permukaan atasnya.

Perkembangan bunga jantan dan betina pada Gymnosperm

ANGIOSPERMAE Tersusun atas kelopak (sepal), mahkota (petal), putik (♀) dan benang sari (♂) Bisa berupa bunga sempurna (strukturnya lengkap) atau tak sempurna (salah satu/beberapa struktur penyusunnya tidak ada)

Bisa berumah satu/monoecious (♀dan ♂dalam bunga/pohon yang sama) atau Berumah dua/dioecious (♀dan ♂dalam pohon yang berbeda) Bisa bersifat hermaprodit (♀dan ♂lengkap dalam 1 bunga), masculus (hanya memiliki ♂), atau femineus (hanya memiliki ♀)

Struktur Organ Reproduksi pada Angiosperm The innermost whorl of modified leaves is the gynoecium. It consists of several carpels often fused to form a pistil. Each carpel contains at least one ovary. gynoecium -sum of carpels (made of) stigma, style, ovary androecium -sum of stamen (made of) filament anther

Bunga mempunyai 4 macam organ,yaitu: Bagian-bagian bunga Angiosperm Bunga muncul dari ujung distal pedicel (tangkai bunga) yang membengkak dan meluas disebut reseptakulum. Bunga mempunyai 4 macam organ,yaitu: sepala; letaknya paling luar tersusun membentuk kalik,umumnya berwarna hijau dan letaknya paling bawah. Korola (mahkota bunga); letaknya tepat di atas reseptakulum di sebelah dalam sepala dan terdiri dari petala yang umumnya berwarna. Kalik dan korola bersama-sama membentuk periantium (perhiasan bunga).

3. Stamen (benang sari); letaknya sebelah luar dan membentuk Androesium 4. Karpela (daunbuah); letaknya sebelah dalam dan membentuk Ginoesium Androesium, tersusun atas: Stamen terdiri dari filamen (tangkai sari ) dan anthera (kotak sari) yang letaknya distal. Anthera terdiri dari lobus yang menempel dan bersambungan dengan konektivum (lanjutan dari filamen). Setiap lobus berisi polen ( serbuk sari)

Ginoesium, tersusun atas: Karpela bebas (apokarpus) atau karpela berlekatan (sinkarpus), terdiri dari 3 bagian, yaitu: Ovarium (bakal buah) yang berisi 1 atau lebih ovulum (bakal biji) yang menempel pada penebalan karpela yang disebut plasenta. Stilus (tangkai putik); dibentuk dari pemanjangan dinding ovarium. Stigma (kepala putik); ujung stilus merupakan struktur permukaan yang memungkinkan tempat penyerbukan

Terminologi Bunga hipogin, apabila letak karpela lebih tinggi dari sumbu bunga dan ovariumnya disebut superior. Bunga perigin, apabila periantium dan stamen terdapat di tepi perluasan diskus ke arah lateral dan didapatkannya di atas ovarium. Ovariumnya disebut intermediate atau pseudo-inferior. Bunga epigin, apabila ovariumnya tertutup diskus cekung , sehingga ovarium terletak dibawah organ bunga. Ovariumnya disebut ovarium inferior. Ginofor; apabila reseptakulum membawa karpela memanjang Androfor; apabila pemanjangan reseptakulum membawa karpela dan stamen.

PERKEMBANGAN SEPALA DAN PETALA Primordia organ bunga, dimulai dari pembelahan secara antiklinal dalam lapisan sel paling luar, kemudian dilapisan kedua terjadi pembelahan periklinal dan antiklinal atau pembelahan miring. Pada beberapa tumbuhan sepala dan petala dibentuk pada pembelahan periklinal dalam lapisan kedua dan ketiga. Sedangkan primordia stamen dalam lapisan ketiga dan keempat.

Perkembangan selanjutnya untuk sepala dan petala mengalami pertumbuhan ujung dan tepi serta interkalar. Struktur luar sepala dan petala dapat dibedakan,yaitu: apabila berwarna hijau disebut sepala dan yang berwarna bukan hijau disebut petala. Sistem pembuluh pada periantium, tidak mempunyai sklerenkim

Mesofil periantium terdiri dari: jaringan spons yang berisi: protoplas yang mengandung: kromoplas atau pigmen. Epidermis berdinding tipis, Dinding sel yang membelah antiklinal menyebabkan petala berlipat atau bergelombang. Dinding luar epidermis umumnya mempunyai papila, adanya papila permukaan epidermis terlihat mengkilap. Bila ada stomata; jarang atau tidak berfungsi

Struktur Stamen (Benang Sari) Epidermis filamen mempunyai kutikula dan pada tumbuhan tertentu mempunyai trikoma Parenkim filamen mempunyai vakuola dan ruang antarsel yang kecil-kecil, sering didapatkan adanya pigmen. Bentuk luar stamen Angiospermae besar, Anteranya berisi 4 kantung sari (mikrosporangia) yang berpasangan, sehingga membentuk 2 pasang lobus. Kedua pasangan tersebut dihubungkan dengan jaringan steril disebut konektivum.

Sel-sel anter terdiri dari protoderm dan massa meristem dasar saja Sel-sel anter terdiri dari protoderm dan massa meristem dasar saja. Lapisan sub-epidermis anter muda terdiri dari sporogen, Sporogen berkembang dari 4 sel yang letaknya di keempat sudut anter yang sedang berkembang. (akan diuraikan )

Pada Tumbuhan Heleborus, orbikula bebas didalam anter. Pada Sorghum bicolor, dinding orbikula menutupi permukaan tangensial bagian tapetum yang akan utuh walaupun protoplasmanya hancur (autolisis) yang akan masuk ke dalam mikrospora untuk sekresi selanjutnya atau untuk disimpan dan dipolimerisasi secara in situ didalam dinding polen.  menunjukkan adanya sintesis prekursor sporopelenin, polimerisasi dan menyimpan sporopelenin

Perkembangan Polen secara umum Sel sporogen primer membelah mitosis, bersamaan dengan berkembangnya dinding anter yang kemudian akan menurunkan sel induk serbuk sari atau mikrosporosit. Tiap sel induk serbuk (mikrosporosit) mengalami pembelahan meiosis membentuk tetrad yaitu: membentuk 4 sel mikrospora yang haploid. Bentuk tetrad diselubungi dinding kalose.

Catatan: Mikrosporosit awal: tersusun kompak satu sama lain dihubungkan oleh plasmodesmata. Satu sel mikrosporosit pada awal meiosis membentuk kalose ( polimer dari b- 1,3 glukan) di luar plasmalema. Dinding sel dibentuk pada meiosis II, yaitu dengan terbentuknya fragmoplas sehingga terjadi vesikel-vesikel diantara inti-intinya, kemudian berintegrasi dan membentuk mikrosporogen yang dilekatkan oleh kalose. Mikrosporogenesis, berakhir dengan terbentuknya tetrad (bentuknya tetrahedral/tetragonal: tergantung pada pembelahan)