PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN TUMBUHAN

Apakah kamu pernah memperhatikan tinggi badanmu? Coba kamu perhatikan dan bandingkan tinggi badanmu sewaktu masih kecil. Adakah perubahan? Hal ini terjadi karena kamu mengalami proses pertumbuhan. Apa itu pertumbuhan? Dan apa perbedaannya dengan perkembangan. Mari kita simak penjelasannya di bawah ini. 

Pengertian Pertumbuhan dan Perkembangan    

Pertumbuhan adalah pertambahan ukuran karena bertambahnya jumlah sel, massa sel, maupun volume sel. Proses pertumbuhan ini biasanya dapat diukur menggunakan alat ukur seperti auksanometer. Pertumbuhan bersifat kuantitatif dan irreversible (tidak dapat kembali ke kondisi semula). 

Perkembangan adalah proses menuju kedewasaan. Proses perkembangan tidak dapat diukur sehingga bersifat kualitatif. Namun, makhluk hidup yang telah berkembang ditandai dengan munculnya organ reproduksi misalnya bunga pada tumbuhan dan sudah punya sel kelamin (yaitu sel sperma dan sel telur). 

Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan Biji

Pada tumbuhan, pertumbuhan diawali dengan peristiwa perkecambahan. Tapi sebelum itu, mari lihat dulu struktur tumbuhan dikotil dan monokotil berikut. 

Ilustrasi struktur biji dikotil

Tumbuhan dikotil memiliki dua kotiledon / keping biji. Bagian yang terletak di bawah kotiledon dinamakan hipokotil dan bagian yang terletak di atasnya dinamakan epikotil. Pada bagian ujung terdapat plumula yaitu poros embrio yang akan tumbuh ke atas dan menjadi daun pertama dan di bagian ujung terdapat radikula /akar lembaga yang akan menjadi akar primer. 

Ilustrasi struktur biji monokotil

Tumbuhan monokotil memiliki satu kotiledon yang mengalami modifikasi menjadi skutelum (alat penyerap makanan dalam endosperma) dan koleoptil sebagai pelindung plumula. Selain itu terdapat koleoriza berupa pelindung radikula. 

Tahap perkecambahan :

Sebelum berkecambah, biji berada dalam fase dormansi (tidur panjang) yang dipengaruhi oleh hormon asam absisat. Perkecambahan terdiri atas 4 tahap yaitu : 

1. Hidrasi/imbibisi 

    Biji menyerap air sehingga air memasuki embrio.

2. Pembentukan/pengaktifan enzim yang menyebabkan peningkatan aktivitas metabolik. 

3. Setelah imbibisi, hormon giberelin akan aktif dan memacu aleuron 

    (selaput pembungkus endosperma) mensekresikan enzim - enzim hidrolisis misalnya

    enzim  Ⲁ Amilase, Maltase, Protease, Lipase. 

4. Enzim hidrolisis berfungsi menghidrolisis cadangan makanan seperti amilum menjadi

    glukosa maupun protein menjadi asam amino. Lalu, zat makanan akan dioksidasi melalui

    proses respirasi yang bertujuan untuk menghasilkan ATP (energi). Selanjutnya energi dari

    ATP akan digunakan untuk pembelahan sel secara mitosis (untuk pertumbuhan). Terjadi

    pemanjangan sel radikula, diikuti munculnya radikula/akar dari kulit biji. Kecambah

    selanjutnya mengalami pertumbuhan primer

Tipe perkecambahan :

1. Tipe epigeal

Kotiledon berada di permukaan tanah karena bagian hipokotil yang lebih aktif mengalami pemanjangan. Biasanya terjadi pada tumbuhan dikotil. Contoh : kacang tanah, kacang hijau, dan tumbuhan Gymnospermae. 

Ilustrasi perkecambahan epigeal

2. Tipe Hipogeal

Kotiledon berada di dalam tanah karena bagian epikotil yang lebih aktif mengalami pemanjangan. Biasanya terjadi pada tumbuhan monokotil. Contoh : jagung. Selain itu, beberapa tumbuhan dikotil ada juga yang alami perkecambahan tipe hipogeal misalnya mangga, kacang polong, rambutan. 

Ilustrasi perkecambahan hipogeal

Tipe pertumbuhan 

1. Pertumbuhan primer 

Pertumbuhan primer menyebabkan terjadinya pemanjangan pada embrio, ujung akar dan ujung batang. Pertumbuhan ini dihasilkan oleh pembelahan  jaringan meristem primer/apikal/ujung. Contoh :  pertambahan tinggi tumbuhan monokotil, dikotil dan Gymnospermae. 

2. Pertumbuhan sekunder

Pertumbuhan sekunder menyebabkan terjadinya pembesaran pada batang maupun akar. Pertumbuhan ini dihasilkan oleh pembelahan jaringan meristem sekunder (kambium vaskuler maupun kambium gabus). Contoh : pelebaran diameter batang dikotil dan Gymnospermae. 

Ilustrasi Pembelahan Kambium

Kambium vaskuler dan kambium gabus bersifat dipleuris yaitu dapat membelah ke dua arah yaitu ke dalam dan ke luar. Pada awal pertumbuhan, hanya terdapat kambium intravaskuler/vasis. Lalu, pada pertumbuhan sel jaringan parenkim, sel - sel tersebut berubah menjadi kambium baru, yaitu kambium intervaskuler. Dalam perkembangannya, kambium ini tersambung dengan kambium intravaskuler sehingga terbentuk lingkaran konsentris. 

Aktivitas pembelahan kambium ke arah luar membentuk floem sekunder dan ke arah dalam membentuk xilem sekunder. Pertumbuhan xilem dan floem tersebut menyebabkan batang bertambah besar dan terbentuk lingkaran tahun yang dipengaruhi oleh musim penghujan. 

Umumnya, kulit barang tumbuhan dikotil pecah - pecah akibat aktivitas kambium yang membentuk jaringan xilem dan floem. Untuk melindungi kerusakan kulit luar, jaringan parenkim atau korteks akan membentuk kambium gabus (felogen). Felogen membentuk jaringan yang tumbuh ke arah dalam yang disebut feloderm (sel - sel nya hidup) dan ke arah luar yang disebut felem (sel - selnya mati). 

Felogen berfungsi untuk melindungi sel-sel jaringan yang berada di bawah kulit dari kerusakan. Kerusakan dapat terjadi karena banyaknya ruang terbuka yang menyebabkan air dan oksigen keluar masuk secata bebas. Lapisan felogen tidak semuanya tersusun rapat sehingga ada beberapa tempat yang membentuk lubang/celah menyerupai lensa yang disebut lentisel. 

Daerah pertumbuhan akar

meliputi : 

a) Tudung akar (kaliptra)

Berfungsi sebagai pelindung ujung akar terhadap benturan fisik tanah di sekitar pertumbuhan. Selain itu, memudahkan akar menembus tanah karena tudung akar dilengkapi dengan sekresi cairan polisakarida. Sel-sel kaliptra yang dekat dengan ujung akar mengandung butir-butir tepung yang disebut kolumela. 

Pada tumbuhan dikotil, antara ujung akar dengan kaliptra tidak terdapat batas yang jelas dan tidak memiliki titik tumbuh pada kaliptra tersebut. Sementara pada tumbuhan monokotil, antara ujung akar dengan kaliptra terdapat batas yang jelas atau nyata dan mempunyai titik tumbuh tersendiri yang disebut kaliptrogen. 

b) Meristem 

Merupakan bagian dari ujung akar yang selnya senantiasa membelah. Pada tumbuhan dikotil, sel-sel tudung akar yang rusak akan digantikan oleh sel-sel baru yang dihasilkan oleh sel-sel meristem primer. 

c) Pemanjangan

Sel-sel hasil pembelahan meristem tumbuh dan berkembang memanjang pada daerah ini. Pemanjangan sel berperan penting untuk membantu daya tekan akar dan proses pertumbuhan memanjang akar. 

d) Diferensiasi

Pada daerah ini, sel-sel hasil pembelahan dan pemanjangan akan mengelompok sesuai dengan kesamaan struktur. Sel - sel yang memiliki kesamaan struktur kemudian akan memperoleh tugas membentuk jaringan tertentu. 

Ilustrasi zona pertumbuhan akar

Daerah pertumbuhan batang 

Meliputi daerah meristematik, pemanjangan dan diferensiasi. 

Ilustrasi zona pertumbuhan batang

Teori titik tumbuh 

Ada 2 teori titik tumbuh yaitu teori Histogen dan Tunica Corpus. 

1. Teori Histogen oleh Hanstein

Titik tumbuh batang dibagi atas 3 daerah yaitu dermatogen (berkembang menjadi epidermis), periblem (berkembang menjadi korteks), dan pleron (berkembang menjadi stele).

Ilustrasi Teori Histogen

2. Teori Tunica corpus oleh Schmidt

Titik tumbuh batang dibagi atas 2 daerah yaitu tunica (bagian luar/pinggir yang berkembang menjadi epidermis) dan corpus (bagian dalam/pusat yang berkembang menjadi korteks dan stele).

Ilustrasi Teori Tunica Corpus

Faktor - faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan

1. Faktor Internal 

Gen merupakan faktor internal penting karena informasi genetik pada gen mengendalikan terbentuknya sifat penampakan tumbuhan secara fisik (fenotip) melalui interaksinya dengan faktor lingkungan. Selain gen, hormon merupakan faktor internal penting lainnya. Hormon adalah senyawa organik yang dalam jumlah sedikit dapat mendukung, menghambat dan mengubah proses fisiologis tumbuhan. Hormon berasal dari bahasa Yunani hormalin yang berarti penggiat. Hormon tumbuhan disebut fitohormon. Berikut beberapa jenis hormon dan fungsinya. 

a) Auksin atau AIA (Asam Indol Asetat)/ IAA (Indol Asetic Acid)

Sejarah penemuan Auksin diawali oleh  penelitian fototropisme pada tumbuhan kenari (Phalaris canariensis) dan gandum (Aneva sativa) yang dilakukan oleh Charles Darwin dan putranya Francis Darwin pada tahun 1880 an. Lalu pada tahun 1913, ahli botani Denmark, Peter Boysen - Jensen menguji penelitian sebelumnya dan menyatakan fototropisme disebabkan zat kimia yang dapat berpindah tempat. Tahun 1926, Frits Went (peneliti Belanda) mengekstrak zat pengatur fototropisme tersebut dan dinamai dengan Auksin atau secara kimia disebut Indol Asetic Acid. 

IAA bergerak melalui sel - sel parenkim di korteks dan jaringan pembuluh. Pada batang, IAA bergerak secara basipetal artinya bergerak menuju dasar (bahkan jika batang dibalikkan). Pada akar, IAA bergerak secara akropetal, artinya bergerak ke pucuk. Hormon ini jika terkena sinar matahari, akan terurai sehingga menghambat pertumbuhan. Hormon akan bergerak ke bagian yang teduh sehingga di daerah tersebut pertumbuhannya lebih cepat akibatnya batang membelok ke arah datangnya cahaya. 

Fungsi : 

- merangsang pemanjangan sel batang tetapi menghambat pemanjangan sel akar. 

- berperan dalam dominansi apikal (pertumbuhan ujung pucuk suatu tumbuhan yang

   menghambat perkembangan kuncup lateral di batang sebelah bawah. Dengan kata lain

   pertumbuhan batang terus ke atas dan tidak menghasilkan cabang). Jika ujung batang

   dipotong, dominansi apikal akan hilang dan terbentuk cabang dari tunas ketiak. 

- merangsang partenokarpi (pembentukan buah tanpa biji). 

- merangsang kambium untuk membentuk xilem dan floem

- merangsang terjadinya proses diferensiasi sel

- merangsang pembentukan akar lateral/akar samping dan akar adventif. 

b) Giberelin

Sejarah penemuan Giberelin diawali pada tahun 1926, para ahli botani Jepang, Kurosawa dan rekan-rekannya meneliti tanaman padi yang terkena penyakit foolish seedling yang menyebabkan tanaman pucat luar biasa panjang. Hal ini disebabkan infeksi jamur Gibberella fujikuroi. Kurosawa berhasil mengisolasi zat yang dihasilkan jamur tersebut dan dinamakan giberelin (GA). Giberelin juga diproduksi tumbuhan lain dan disintensis di hampir semua bagian tumbuhan seperti biji, daun muda dan akar. 

Fungsi :

- merangsang pematangan batang dan pembelahan sel

- merangsang perkecambahan biji

- memecah dormansi biji

- merangsang pembungaan lebih awal sebelum waktunya

- merangsang tanaman tumbuh sangat cepat sehingga mempunyai ukuran raksasa

- merangsang partenokarpi. 

c) Sitokinin

Sejarah penemuan Sitokinin diawali oleh Folke Skoog dan siswanya bernama Carlos Miller. Zat ini dinamakan kinetin dan kelompok zat ini disebut sitokinin karena dapat merangsang pembelahan sel (sitokinesis). Selain kinetin, ditemukan juga sitokinin lain seperti zeatin dari jagung. Sitokinin diisolasi dari angiospermae, gymnospermae, lumut, paku dan banyak terdapat di biji, buah, dan daun. Hormon ini diangkut melalui jaringan xilem, floem dan parenkim. 

Fungsi 

- merangsang pembelahan sel

- menghambat kerusakan klorofil pada daun dan menunda pengguguran daun, bunga, dan

  buah

- merangsang pembentukan tunas lateral batang

- memperkecil dominansi apikal (menekan pertumbuhan kuncup atas/apikal dan merangsang

   kuncup samping/lateral)

- pada kultur jaringan merangsang pembentukan akar dan tunas. 

d) Gas etilen

Sejarah penemuan gas etilen pertama kali diungkapkan oleh R. Gane pada 1934. Pembentukan hormon ini terutama pada akar, meristem apikal pucuk, bunga gugur dan buah matang. Pembentukan gas ini membutuhkan O2 dan dihambat oleh CO2. Selain itu, ada etilen sintetik yaitu etepon (asam 2 -kloroetifosfonat) yang sering digunakan pada pedagang untuk mempercepat pematangan buah. 

Fungsi

- merangsang proses pematangan buah

- menebalkan/memperkokoh batang

- kombinasi gas etilen dan auksin memacu pembungaan pada tanaman mangga dan nanas.

- kombinasi gas etilen dan giberelin memacu perbandingan bunga jantan dan bunga betina

   pada tanaman monoseus.

- merangsang absisi (pengguguran daun) dan terbentuknya bulu - bulu akar. 

e) Asam absisat (ABA)

Sejarah penemuan diawali pada tahun 1940 an Torsten Hemberg dari Swedia melaporkan adanya zat inhibitor yang mencegah efek IAA terhadap dormansi tunas kentang dan diberi nama Dormin karena pengaruhnya terhadap dormansi tunas. Ilmuwan lain, F.T Addicott menemukan terdapat zat yang merangsang absisi buah tanaman kapas dan diberi nama Absicin. Para ahli botani lalu menemukan bahwa Dormin dan Absicin adalah zat yang sama lalu diberi nama ABA. Hormon ini ditemukan pada tumbuhan Angiospermae, Gymnospermae, lumut (kecuali lumut hatii) bergerak ke seluruh bagian tumbuhan melalui xilem, floem dan parenkim. ABA aktif saat musim dingin, kering dan gugur. 

Fungsi 

- menghambat pertumbuhan tanaman (inhibitor) yaitu bekerja berlawanan dengan auksin dan

   giberelin

- memicu dormansi biji 

- mempercepat absisi

- mengatur penutupan dan pembukaan stomata terutama saat cekaman. 

f) Kalin

Kalin merupakan hormon yang mempengaruhi pembentukan organ. Berdasarkan organ yang dipengaruhinya, Kalin dibedakan atas :

- Rhizokalin : mempengaruhi pembentukan akar

- Kaulokalin : mempengaruhi pembentukan batang

- Filokalin : mempengaruhi pembentukan daun

- Antokalin : mempengaruhi pembentukan bunga

g) Vernalin

Fungsi : merangsang pembungaan di musim dingin.

Pemberian Vernalin dapat digantikan oleh Giberelin. 

h) Asam Traumalin

Fungsi : 

- merangsang penyembuhan luka

- merangsang terbentuknya jaringan baru (kalus). 

2. Faktor Eksternal 

a) Nutrisi 

Nutrisi umumnya diambil dari dalam tanah dalam bentuk ion dan kation, sebagian lagi diambil dari udara. Unsur yang diperlukan dalam jumlah banyak disebut unsur makro dan dalam jumlah sedikit disebut unsur mikro. 

b) Air 

Air berperan dalam fotosintesis, mengedarkan hasil  fotosintesis ke seluruh bagian tumbuhan, mengaktifkan reaksi - reaksi enzim, membantu proses perkecambahan biji, mempertahankan kelembapan, transpirasi, meningkatkan tekanan turgor sehingga merangsang pembelahan sel dan berperan dalam proses metabolisme sel. 

c) Cahaya

Cahaya berperan dalam fotosintesis, fotomorfogenesis, fotoperiodisme dan fototropisme. 

Fototropisme 

Percobaan N. Cholodny dan Frits Went menunjukkan bahwa pemanjangan sel yang lebih cepat terjadi di sisi yang teduh daripada di sisi yang terkena cahaya sehingga koleoptil membelok ke arah datangnya cahaya. Hal ini terjadi karena hormon Auksin yang berguna untuk pemanjangan sel berpindah dari sisi tersinari ke sisi terlindungi. 

Ilustrasi Fototropisme

Fotomorfogenesis

Tanaman yang tumbuh di tempat gelap akan mengalami etiolasi (pertumbuhan yang cepat) namun tampak pucat dan lemah karena produksi klorofil terhambat oleh kurangnya cahaya. Sedangkan, tanaman yang tumbuh di tempat terang daunnya lebih hijau namun batangnya lebih pendek dan kuat. 

Ilustrasi Fotomorfogenesis

Fotoperiodisme

Merupakan respon tumbuhan terhadap lamanya penyinaran. Berdasarkan fotoperiodisme, tumbuhan dibagi menjadi 4 yaitu :

- Short day plant (tumbuhan berhari pendek)

Tumbuhan akan berbunga bila panjang penyinaran lebih pendek dari periode kritis (kurang dari 12 jam/hari). Tumbuhan ini berbunga di akhir musim panas. Contoh : Krisan, jagung, kedelai, anggrek, stoberi, dahlia, aster

- Long day plant (tumbuhan berhari panjang)

Tumbuhan akan berbunga bila panjang penyinaran lebih panjang dari periode kritis (lebih dari 12 jam per hari). Tumbuhan ini berbunga di awal musim panas. Contoh : kentang, gandum, tembakau, bayam, selada, kembang sepatu. 

- Temperate plant (tumbuhan berhari sedang)

Tumbuhan akan berbunga bila panjang penyinaran kira - kira 12 jam. Contoh : kacang, tebu.

- Day neutral plant (tumbuhan berhari netral)

Pembungaan tidak dipengaruhi oleh panjang penyinaran. Contoh : padi, tomat, dandelion, mentimun, kapas, bunga matahari, anyer, mawar.

d) Suhu 

Kategori : 

- minimum (sekitar 10℃) : suhu terendah dimana tumbuhan masih dapat tumbuh. 

- optimum (15℃ - 30℃) : suhu  optimum untuk pertumbuhan.

- maksimum (30℃ - 38℃) : suhu tertinggi dimana tumbuhan masih dapat tumbuh. 

e) Kelembapan 

Lingkungan yang lembap umumnya baik dan cocok untuk pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan karena air diserap tumbuhan untuk pembelahan sel dan penguapan berkurang. Namun, jenis tumbuhan lain seperti mangga, pertumbuhannya optimal saat kondisi tidak lembap/kering (musim kemarau). 

f) pH

Faktor pH (derajat keasaman) sangat ditentukan oleh jenis tanah. Misalnya tanah podsolik merah kuning (PMK) bersifat asam sehingga harus ditambahkan pengapuran agar tanaman dapat tumbuh dengan baik. Pada kondisi pH netral, unsur - unsur Ca, Mg, P dan K cukup tersedia.