BAB: PENERAPAN INTEGRAL
Topik: Luas Daerah Di antara Dua Kurva
Kompetensi yang diukur adalah kemampuan mahasiswa menentukan
luas daerah di antara dua kurva dengan menggunakan integral tentu.
1. UAS Kalkulus/1, Semester Pendek 2004 no. 4 (kriteria: mu-
dah)
Tentukan luas daerah yang dibatasi kurva y = x+2 dan kurva y = x2.
Jawab:
Gambar daerah yang dibatasi kurva y = x + 2 dan y = x2 adalah
Luas daerahnya adalah
L = Z 2
BAB: PENERAPAN INTEGRAL
Topik: Volume Benda Putar
(Khusus Kalkulus 1)
Kompetensi yang diukur adalah kemampuan mahasiswa menghitung
volume benda putar dengan metode cincin, metode cakram, atau metode
kulit tabung.
1. UAS Kalkulus 1, Semester Pendek 2004 no. 10 (kriteria:
sulit)
Tentukan volume benda putar yang terjadi jika daerah R, seperti ter-
lihat pada gambar di bawah ini, diputar mengelilingi
(a) sumbu x,
(b) sumbu y.
Jawab:
Titik potong kedua kurva dapat ditentukan dari
jx + 2j

materi sekolah 2

Belauan Gelombang
Pembelauan gelombang ialah penyebaran gelombang yang berlaku apabila suatu gelombang merambat melalui suatu celah atau halangan.
Saiz halangan besar menghasilkan belauan yang kurang jelas.
Saiz penghalang yang kecil dan lebih kurang sama dengan saiz l menghasilkan belauan yang jelas.
Kesan daripada fenomena pembelauan gelombang ini dapat dilihat dengan jelas jika(a) lebar celah atau halangan adalah kecil(b) panjang gelombang adalah lebih besar
Fenomena pembelauan ini tidak mengubah panjang gelombang dan frekuensi gelombang, tetapi arah gerakan dan bentuk gelombang terbelau berubah.
Celah lebar menghasilkan belauan kurang jelas.
Celah kecil menghasilkan belauan lebih jelas.
Rajah di bawah menunjukkan perbezaan kesan pembelauan gelombang satah air yang merambat melalui dua celah yang mempunyai kelebaran yang berbeza.
Corak pembelauan membulat dihasilkan apabila melalui halangan kecil.
Corak pembelauan membulat dihasilkan apabila melalui celah kecil.
Pembelauan gelombang bunyi adalah lebih mudah dikesan berbanding dengan pembelauan gelombang cahaya. Ini adalah adalah kerana panjang gelombang bunyi adalah lebih besar berbanding dengan panjang gelombang cahaya yang lebih kecil.
Gelombang Bunyi
Gelombang bunyi ialah sejenis gelombang membujur yang boleh merambat melalui pepejal, cecair dan gas.
Bunyi dihasilkan oleh suatu sistem yang bergetar seperti getaran tala bunyi atau kon pembesar suara. Ianya adalah sejenis gelombang mekanikal.
Bagaimana gelombang bunyi bergerak? Secara amnya gelombang bunyi bergerak melalui perambatan molekul-molekul udara.
Apabila kon pembesar suara bergetar ke hadapan, molekul-molekul udara di hadapannya dimampatkan. Apabila kon pembesar suara bergetar ke belakang, molekul-molekul udara di hadapannya direnggangkan. Ini akan menghasilkan satu siri mampatan dan regangan molekul-molekul udara.
Getaran yang dihasilkan oleh kon pembesar suara membekalkan tenaga pada molekul-molekul udara. Tenaga dipindahkan oleh getaran molekul-molekul udara dalam siri mampatan dan rengangan udara. Lama kelamaan tenaga pada molekul-molekul ini akhirnya akan lemah dan lesap.
Molekul-molekul udara bagi gelombang bunyi bergetar pada arah yang sama dengan arah perambatan bunyi tersebut. Gelombang bunyi juga merupakan suatu gelombang membujur.
Gelombang bunyi memerlukan medium tertentu untuk ianya bergerak. Oleh itu gelombang bunyi tidak dapat merambat dalam keadaan vakum.
Gerakan perambatan molekul-molekul udara ini menghasilkan halaju v, panjang gelombang l dan frekuensi gelombang ¦.
Halaju bunyi dalam satu medium bolehlah dirumuskan sebagai;
v = l¦ di mana
l = panjang gelombang ¦. = frekuensi gelombang.
Halaju gelombang bunyi dalam suatu gas dipengaruhi oleh(a) suhu gas(b) jisim molekul gas itu.
Halaju gelombang bunyi adalah lebih tinggi jika suhu persekitaran gas yang dilaluinya adalah tinggi jika dibandingkan dengan suhu yang lebih rendah.
Pada suhu yang sama, halaju gelombang bunyi adalah lebih tinggi bagi bagi gas yang mempunyai molekul gas yang lebih kecil berbanding dengan molekul gas yang lebih besar.
Gelombang bunyi bergerak atau merambat dengan halaju yang lebih tinggi dalam pepejal berbanding dengan cecair dan gas. Ini adalah disebabkan molekul pepejal dan cecair adalah lebih rapat jika dibandingkan dengan molekul-molekul dalam gas.
Gelombang bunyi juga menghasilkan fenomena-fenomena pantulan, pembiasan, pembelauan dan interferens.
Gelombang Cahaya
Cahaya ialah sejenis gelombang elektromagnet.
Cahaya ialah sejenis gelombang melintang kerana wujudnya medan elektrik dan medan magnet yang bergetar secara berserenjang ke arah perambatan cahaya.
Gelombang cahaya mempunyai sifat, ciri dan fenomena seperti pantulan, pembiasan, pembelauan dan interferens. Sifat-sifat pembelauan dan interferens mengesahkan sifat cahaya sebagai sejenis gelombang
Gelombang Elektromagnet
Gelombang Elektromagnet ialah gelombang yang mengandungi medan magnet dan medan elektrik yang saling berserenjang antara satu dengan lain dengan arah perambatan gelombang.
Gelombang elektromagnet ialah sejenis gelombang melintang. Gelombang ini terhasil daripada ayunan elektrik yang saling bertukar di antara medan elektrik dan medan magnet.
Terdapat pelbagai jenis gelombang yang termasuk dalam siri gelombang elektromagnet ini dengan panjang gelombang dan frekuensi yang berlainan.
Berikut adalah jenis gelombang dalam spektrum elektromagnet dengan panjang gelombang dan frekuensi yang berlainan.
Apabila frekuensi bertambah, panjang gelombang berkurang.
Jenis Gelombang
Sumber
Contoh Aplikasi
Gelombang Radio
Litar pemancar elektronik dan aerial
Bidang komunikasi dan telefon
ATURSistem pemancaran dan penerimaan radio dan TV
Gelombang mikro
Pemancaran gelombagang mikro
Komunikasi statelit dan telefon satelit
Proses pemanasan makanan dalam ketuhar gelombang mikro
Alat radar pengesan
Inframerah
Jasad panas dan sinaran matahari
Lampu inframerah yang digunakan dalam fisiotrafi.
Gambar inframerah digunakan sebagai suatu kaedah penyiasatan dalam perubatan.
Pemanasan.
Cahaya nampak
Api, jasad panas yang membara, tiub nyahcas, matahari
Membolehkan penglihatan
proses fotosistesis
proses fotografi
Sinar Ultraungu
Tiub discas dan jasad yang sangat panas
Pensterilan
Mengesan wang palsu
Sinar-X
Tiub sinar x
Merawat kanser
Mengambil gambar foto sinar-x.
Kaedah mencari retakan dalam salur paip.
Sinar-g
Bahan radio aktif
Merawat kanser Pensterilan
TIP
Untuk mengingat urutan spektrum gelombang elektromagnet dengan mudah pelajar boleh menghafal perkataan berikut.
Gelombang Melintang (Transverse waves)
Gelombang melintang (transverse waves) ialah gelombang yang zarah mediumnya bergetar pada arah yang berserenjang dengan arah perambatan. (Transverse waves are waves which travel in a direction perpendicular to the direction of the vibrations).
Gelombang melintang boleh bergerak melalui vakum kerana tidak memerlukan medium (bahantara) untuk bergerak.
Contoh gelombang melintang ialah gelombang cahaya. (Examples of transverse waves are light waves and other electromagnetic wave).
Ke laman Gelombang MembujurKe laman Puncak dan Lurah
Gelombang Membujur (Longitudinal waves)
Gelombang membujur (Longitudinal waves) ialah gelombang yang zarah mediumnya bergetar pada arah yang sama dengan arah perambatan gelombang itu. (Longitudinal waves travel in a direction parallel to the direction of vibrations.Examples of longitudinal waves are sound waves)
Contoh gelombang melintang ialah gelombang bunyi.(Examples of transverse waves are soudn waves)

Ke laman Gelombang MelintangKe laman Puncak dan Lurah
Inferens Gelombang
Interferens gelombang ialah kesan superposisi yang dihasilkan oleh dua gelombang dari dua punca yang koheren. Dengan kata lain, interferens berlaku apabila berlakunya pertembungan dua gelombang yang mempunyai frekuensi yang sama dan sama fasa.
Hasil pertembungan dua gelombang ini menyebabkan berlakunya interferens membina atau interferens memusnah. Ianya bermaksud pertembungan gelombang ini akan menghasilkan satu gelombang yang mempunyai amplitud yang lebih besar atau akan menyebabkan amplitudnya menjadi sifar.
Dua punca gelombang yang koheren adalah gelombang-gelombang yang dihasilkan oleh dua punca yang: (a) sama frekuensi; dan (b) sama fasa atau mempunyai beza fasa yang tetap.
Inferens Gelombang (sambungan)
Keadaan superposisi ialah keadaan di mana apabila dua gelombang merambat melalui suatu titik tertentu pada ketika yang sama, ini akan menyebabkan sesaran paduan pada titik itu sama dengan jumlah secara vektor bagi sesaran setiap gelombang individu.
Sebagai contoh, apabila suatu punca bertemu puncak yang sama amplitudnya a, gelombang paduan akan mempunyai amplitud a + a = 2a. Keadaan ini dikatakan sebagai Interferens membina.
Tetapi apabila suatu puncak bertemu dengan lembangan yang sama amplitudnya a, gelombang paduan akan menghasilkan amplitud a + (-a) = 0. Keadaan ini dikatakan sebagai Interferens memusnah.
Interferens membina adalah hasil paduan dua gelombang yang sama fasa (sama ada puncak bertemu puncak atau lembangan bertemu lembangan). Ia akan menghasilkan gelombang paduan yang amplitudnya maksimum.
Inferens Gelombang (sambungan)
Interferens memusnah ialah hasil paduan dua gelombang yang luar fasa ( sama ada puncak bertemu lembangan atau sebaliknya) dan menghasilkan gelombang paduan yang sesaranya sifar.
Terdapat beberapa uji kaji di makmal yang boleh dilakukan untuk memerhatikan fenomena Interferens ini . Antaranya ialah fenomena gelombang air yang dihasilkan oleh dua pencelup sfera plastik dalam sebuah tangki riak. Hasil daripada uji kaji ini dapat digambarkan seperti rajah di bawah.
Inferens Gelombang (sambungan)
Garis antinod ialah garis yang menyambung semua titik puncak maksimum dengan lembangan maksimum. Ini bermaksud pada titik-titik garis antinod berlakunya interferens yang membina.
Garis nod ialah garis yang menyambung semua titik sesaran sifar, iaitu titik-titik yang berlakunya interferens memusnah.
Dari corak interferens yang terhasil, kita dapat menentukan panjang gelombang l, bagi gelombang air tersebut dengan rumus di bawah :
l =
l = panjang gelombanga = jarak di antara dua sumber yang koheren x = jarak pemisah di antara dua garis antinod atau dua garis nod berturutan.D = jarak dari sumber yang koherens kepada satah jarak x diukur.

Jenis Gelombang
Terdapat dua jenis gelombang, iaitu: a) Gelombang melintang (transverse waves) dan b) Gelombang membujur (Longitudinal waves)
Apabila suatu gelombang merambat menerusi sesuatu medium, zarah-zarah medium tersebut bergetar di sekitar kedudukan seimbang tetapi zarah-zarah medium tersebut tidak bergerak bersama dengan gelombang tersebut.
Gerakan zarah ini boleh diwakilkan dengan graf sesaran melawan jarak seperti rajah di bawah. Dengan graf tersebut kita boleh menentukan nilai amplitud, frekuensi dan panjang gelombang bagi gelombang tersebut.
Amplitud (Amplitude) ialah sesaran maksimum zarah medium dari kedudukan keseimbangan.
Panjang gelombang (wavelength), ialah jarak di antara dua titik berturutan yang bergetar secara sefasa. Sefasa bermaksud apabila kedua-dua titik berada dalam getaran yang serupa iaitu: a) mempunyai sesaran yang sama b) bergetar pada arah yang sama.
Pantulan Gelombang
Pantulan gelombang mematuhi hukum pantulan, iaitu sudut tuju adalah sama dengan sudut pantulan.
Panjang gelombang bagi gelombang tuju adalah sama dengan panjang gelombang bagi gelombang yang dipantulkan.
Frekuensi bagi gelombang tuju, gelombang pantul dan penggetar adalah sama.
Gelombang yang dipantulkan mempunyai magnitud halaju yang sama tetapi arah yang berlainan dengan gelombang tuju.
Pantulan satah ialah pembalikan gelombang yang berlaku apabila gelombang tuju terkena pada suatu pemantul.
Sudut antara gelombang tuju dengan garis normal pada titik tuju dikenali sebagai sudut tuju. Manakala sudut antara gelombang pantulan dengan garis normal dikenali sebagai sudut pantulan
Pantualan gelombang ini mematuhi hukum pantulan iaitu sudut tuju i adalah sama dengan sudut pantulan, r.
Ð i = Ð r
Corak pantulan membulat oleh suatu satah pemantul. Gelombang kelihatan seolah-oleh mencapah dari titik imej P’

Pantulan Gelombang (sambungan)
Berikut adalah beberapa rajah bagi corak pemantulan melengkung.(a) Gelombang satah yang menuju ke suatu permukaan cekung dipantulkan sebagai gelombang membulat yang tertumpu pada titik fokus F.
(b) Gelombang membulat yang menuju ke permukaan mencekung dipantulkan sebagai gelombang satah.
(c) Gelombang membulat dari titik pusat C, Selepas dipantul menumpu di C.
(d) Gelombang satah yang menuju ke permukaan cembung dipantul sebagai gelombang membulat yang seolah-oleh mencapah daripada titik F.
(e) Gelombang membulat yang berpunca dari titk P dipantulkan oleh permukaan cembung sebagai gelombang membulat yang kelihatan mencapah dari titik imej i.
Halaju gelombang, panjang gelombang dan frekuensi gelombang tidak berubah.
Pembiasan Gelombang
Pembiasan gelombang ialah perubahan arah gerakan atau perambatan gelombang yang disebabkan oleh perubahan halaju gelombang. Ini adalah disebabkan oleh gelombang yang bergerak atau merambat dari satu medium ke satu medium yang berlainan.
Kajian keadaan pembiasan gelombang ini biasanya dilakukan dengan menggunakan tangki riak dan plat perspeks. Kajian ini biasanya boleh dilakukan di dalam makmal.
Pembiasan gelombang air berlaku disebabkan oleh perubahan halaju air yang disebabkan oleh perubahan kedalaman air.
Apabila suatu gelombang air bergerak dari kawasan dalam ke kawasan yang cetek atau sebaliknya halaju dan panjang gelombang air akan berubah.
Pembiasan Gelombang (sambungan)
Apabila gelombang air menuju secara berserenjang ke sempadan kawasan air cetek, gelombang air dibiaskan dengan sudut biasan yang sifar.
Gelombang air akan dibiaskan mendekati garis normal apabila ia merambat dari kawasan dalam ke kawasan cetek pada suatu sudut.
Pembiasan Gelombang (sambungan)
Bagi biasan air dari kawasan cetek ke kawasan dalam, gelombang air akan dibiaskan menjauhi garis normal.
Berikut adalah perubahan-perubahan halaju, panjang gelombang dan frekuensi gelombang air apabila berlakunya pergerakan gelombang air bagi kedalaman air yang berlainan.

Di kawasan air dalam
Di kawasan air cetek
Halaju gelombang, v
Lebih cepat
Lebih perlahan
Panjang gelombang,
Bertambah
Berkurang
Frekuensi,
Tidak berubah
Tidak berubah
Permbiasan gelombang air juga berlaku mengikut bentuk permukaan yang dilaluinya, iaitu apabila air merambat menuju ke suatu permukaan cetek yang berbentuk cembung atau cekung, pembiasan yang berlaku adalah seperti rajah di bawah.
Pembiasan Gelombang (sambungan)
Fenomena-fenomena ini boleh dilihat bagi kawasan-kawasan berteluk seperti di kawasan pantai yang mempunyai teluk atau tanjung. Kesan pembiasan menyebabkan bentuk gelombang air mengikut bentuk pantai apabila gelombang air tersebut semakin menghampiri kawasan pantai.
(a) Gelombang air laut yang bermula di kawasan tengah laut biasanya menghasilkan gelombang air yang seragam kerana ia mempunyai kedalaman air yang hampir sama. Muka-muka gelombang air adalah hampir sama, lurus dan selari di antara satu dengan yang lain. (b) Apabila gelombang air itu bergerak menghampiri kawasan pantai yang lebih cetek, pembiasan gelombang air akan berlaku dan gelombang air akan bergerak dengan halaju yang semakin perlahan. Ini menyebabkan muka-muka gelombang semakin rapat. (c) Gelombang air dibiaskan mendekati garis normal, menyebabkan muka-muka gelombang juga akan mengikut bentuk pantai tersebut.
Puncak dan Lurah Gelombang
Apabila puncak gelombang bertemu puncak gelombang ia menghasilkan puncak yang lebih besar. Apabila lurah gelombang bertemu lurah gelombang ia menghasilkan lurah yang lebih besar.
Tetapi apabila puncak gelombang bertemu lurah gelombang ia menghasilkan kawasan tenang (tiada gelombang)


Ke laman Gelombang MembujurKe laman Gelombang Melintang

REPRODUKSI TUMBUHAN ANGIOSPERMAE
1. Reproduksi seksual
1.1. Bunga : Alat reproduksi seksual
Secara evolusi kesuksesan suatu organisme diukur dari kemampuannya menghasilkan keturunan
yang fertil. Oleh sebab itu dari sudut pandang evolusi seluruh struktur dan fungsi dari organ tumbuhan
diarahkan untuk memberikan dukungan dalam mekanisme reproduksi. Pada tumbuhan tinggi struktur
yang secara khusus bertugas dalam proses reproduksi adalah bunga.
Bunga memiliki ukuran yang sangat bervariasi, dari yang sangat kecil sampai ukuran yang luar
biasa besar. Bunga terkecil berukuran kurang dari 0,1 mm dijumpai pada sejenis gulma mungil Wolffia
columbiana yang ukuran total tumbuhannya hanya berkisar antara 0,5 – 0,7 mm. Sedangkan bunga
terbesar di dunia adalah Rafflesia dari Indonesia dengan diameter lebih dari 1 m serta berat mencapai
9 kg. Bunga merupakan bagian paling menarik dari tumbuhan karena warnanya, tekstur maupun
aroma yang dihasilkannya.
Bunga merupakan modifikasi dari tunas yang mendukung bagian-bagiannya, yaitu kelopak,
mahkota, benang sari dan putik yang merupakan modifikasi dari daun dalam suatu susunan yang rapat
(Gambar 1). Kelopak (calyx) terdiri dari daun-daun kelopak (sepal). Kelopak terdapat pada bagian
terluar dari bunga, menyelubungi bag ian bunga lainnya, pada umumnya berwarna hijau, berfungsi
untuk melindungi kuncup. Mahkota (corolla) terdiri dari daun mahkota (petal), bagian ini biasanya
memiliki tekstur dan warna yang menarik. Warna mahkota sangat bervariasi dari warna-warna tunggal,
kombinasi warna-warna pelangi atau bahkan hitam atau putih. Keragaman tekstur dan warna mahkota
ditujukan untuk menarik perhatian serangga penyerbuk. Di sebelah dalam mahkota terdapat
benangsari (stamen) yang terdiri atas tangkai sari (filament) yang mendukung kotak sari (anter).
Benangsari merupakan alat kelamin jantan yang menghasilkan serbuk sari (polen). Polen dibentuk dan
disimpan di dalam kotak sari. Bagian paling dalam dari bunga adalah putik (gynoecium). Putik
terbentuk sebagai hasil pelekatan daun-daun buah (carpel) . Putik dapat terdiri dari satu atau
beberapa daun buah. Putik terdiri atas 3 bagian yaitu :
1. Bagian paling bawah biasanya membengkak disebut bakal buah (ovari), yang mengandung
bakal biji (ovul).
2. Bagian tengah, berupa tangkai yang ramping disebut tangkai putik (style).
3. Bagian paling ujung, disebut kepala putik (stigma), pada permukaan stigma ini butir-butir
serbuk sari dari bunga yang sama atau bunga-bunga lain yang dibawa oleh angin ataupun
serangga ditangkap pada peristiwa penyerbukan . Bentuk stigma sangat beragam ada yang
kecil runcing, sedikit mengembung atau bercabang-cabang membentuk lengan-lengan.
Gambar 1. Bagian-bagian bunga.
Tidak semua bunga memiliki bagian-bagian bunga berupa kelopak, mahkota, benangsari dan putik
secara lengkap. Bunga yang mampunyai ke empat bagian tersebut disebut bunga lengkap, sebaliknya
bila bunga kehilangan salah satu bagian tersebut disebut bunga tak lengkap. Ditinjau dari kelengkapan
alat kelamin dikenal bunga sempurna dan bunga tak sempurna. Bunga disebut sempurna bila
mengandung kedua alat kelamin yakni benangsari dan putik. Bunga demikian disebut juga bunga
biseksual. Bila bunga hanya memiliki benang sari, atau putik saja disebut bunga uniseksual yang
tergolong bunga tak sempurna. Bunga yang hanya mengandung putik tanpa benang sari disebut bunga
betina, sedangkan bunga yang memiliki benangsari tanpa putik disebut bunga jantan.
Pada beberapa tumbuhan seperti jagung bunga jantan dan bunga betina terdapat pada satu
individu, tumbuhan demikian disebut tumbuhan berumah satu. Bila bunga jantan dan bunga betina
terpisah pada individu yang berbeda seperti pada salak, asparagus dll, disebut tumbuhan berumah
dua.
Perkembangan gamet jantan dan betina :
Tumbuhan dalam siklus hidupnya mengalami pergantian generasi haploid (n) dengan generasi
diploid (2n). Akar, batang, daun dan sebagian besar struktur reproduktif dari tanaman mawar, jagung,
mangga serta seluruh anggota Angiospermae gan Gimnospermae lainnya bersifat diploid. Tubuh
tumbuhan yang bersifat diploid dikenal dengan sebutan sporofit. Pada Angiospermae sporofit
menghasilkan struktur khusus berupa anter dan ovule yang sel-selnya akan mengalami meiosis.
Anter atau kotak sari pada umumnya terdiri atas 4 kantong polen yang masing-masing berupa
ruangan memanjang. Pada awal perkembangan anter mampu membelah dan disebut dengan
mikrosporofil. Mikrosporofil mengalami pembelahan meiosis, setiap sel menghasilkan 4 sel haploid
yang disebut mikrospora. Selamjutnya mikrospora mengalami pembelahan mitosis sehingga terbentuk
2 sel yaitu sel tabung dan sel generatif yang berukuran lebih kecil (Gambar 2). Kedua sel yang
Petal
Anter
Stamen
Stigma
Ovari
Putik
Sepal Ovul
berdampingan tersebut diselubungi oleh lapisan yang tebal dalam suatu struktur butiran yaitu butir
serbuk sari (polen). Bila serbuk sari telah masak dinding anter membuka dan menebarkan butir-butir
serbuk sari tersebut. Pada tumbuhan Angiospermae butir serbuk sari berfungsi sebagai gametofit
jantan yang menghasilkan gamet jantan yaitu sel-sel sperma.
Gambar 2. Perkembangan butir serbuksari (polen)
Gamet betina berkembang di dalam suatu struktur di sebelah dalam ovari yang disebut ovul
(bakal biji). Ovul memiliki 1 atau 2 lapis jaringan pelindung yang disebut integumen. Pada bagian
ujung ovul, integumen tidak menyambung mengakibatkan terbentuk celah kecil yang disebut mikropil.
Pada awal perkembangan ovul ini satu sel pada dinding dalam ovul yang disebut megasporofit
membesar sebagai persiapan pembelahan meiosis. Megasporofit tertanam dalam jaringan yang
disebut nuselus. Megasporofit yang mengalami pembelahan meiosis menghasilkan empat sel yang
berderet; sel-sel ini bersifat haploid dan disebut megaspora. Tiga sel yang terdekat dengan mikrofil
mengecil, sedangkan sel yang terjauh dari mikrofil membesar dan kemudian akan berkembang menjadi
kantung embrio, setelah mengalami 3 tahap pembelahan mitosis (Gambar 3). Perkembangan
megaspora membentuk kantong embrio melalui beberapa tahap yaitu :
1. Megaspora mengalami 3 kali pembelahan mitosis menghasilkan sebuah kantung embrio
dengan 8 inti.
2. Inti-inti bermigrasi.
3. Terbentuk dinding sel yang menyelubungi inti.
Filament
Anter
Kantong
polen
Stamen
Filament
Sayatan melintang anter
Tapetum Kotak polen Mikrosporosit
Perkembangan mikrosporosit ke tahap 4 sel
melalui meiosis
Tahap 2 sel Tahap 4 sel
Mikrospora Butir polen
(gametofit jantan)
Sel generatif
Sel tabung
Inti sel
tabung
Butir polen yang
berkecambah
Tabung polen
Sel sperma
Inti sel tabung
Mitosis
Pada akhir proses tersebut sebuah sel telur dan dua sel sinergid berada pada kantung embrio
yang terdekat dengan mikropil. Dua inti bermigrasi berada pada bagian tengah kantung embrio
disebut inti kutub. Tiga inti berada pada ujung lain kantong embrio berseberangan dengan mikropil,
membentuk 3 sel antipodal. Kantung embrio merupakan fase gametofit dalam siklus hidup tumbuhan
berbunga, karena intinya bersifat haploid.
Gambar 3. Perkembangan kantung embrio
Bakal buah (ovary)
Bakal biji (ovul)
Megasporosit
Mikrofil
Nuselus
Integumen
Ovul
Meiosis
Megaspora
Pembelahan
mitosis pertama
Pembelahan
mitosis kedua
Inti
antipodal
Inti polar
Nuselus
Kantung
embrio
Pembelahan
mitosis
ketiga
Kantung embrio (gametofit
betina)
Sel telur
Sel sinergid
Mikrofil
Integumen
1. 2. Pembuahan ganda pada Angiospermae
Tahap awal yang mendahului proses pembuahan adalah penyerbukan (polinasi), yaitu
pengantaran butir serbuk sari ke kepala putik. Sebagian besar tumbuhan Angiospermae
mengandalkan bantuan hewan, serangga, burung atau kelelawar dalam proses penyerbukan. Namun
beberapa tumbuhan seperti rumput-rumputan melakukan penyerbukan dengan bantuan angin.
Setelah penyerbukan, butir serbuk sari yang menempel pada stigma berkecambah membentuk
tabung serbuk sari. Sel tabung bergerak ke tabung serbuk sari yang menuju bakal buah (ovari),
sementara itu sel gametofit membelah secara mitosis menghasilkan 2 sel sperma. Saat tabung polen
mencapai ovul, ujung tabung menembus kantung embrio melalui mikropil, kemudian melepaskan ke
dua sel sperma. Satu sel sperma membuahi sel telur membentuk zigot yang bersifat diploid (2n),
sedangkan sel sperma lainnya membuahi 2 inti kutub sehingga terbentuk sel triploid (3n). Sel ini akan
membelah membentuk jaringan penyimpan cadangan makanan yang disebut endosperm. Selanjutnya
endosperm akan menyediakan makanan bagi embrio yang berkembang dari zigot. Dua peristiwa fusi
yang terjadi antara sel sperma dengan sel telur dan sel sperma dengan inti kutub inilah yang dikenal
dengan pembuahan ganda pada Angiospermae. Sel antipoda serta sinergid biasanya mengalami
degenerasi (Gambar 4). Proses pembuahan selanjutnya akan diikuti dengan perkembangan buah dan
biji.
Gambar 4. Pembuahan ganda pada angiospermae
Dua buah sperma
pada tabung polen
Tabung polen memasuki
kantung embrio
Dua buah sperma terpisah
Inti triploid (3n) Þ endosperm
Terjadi pembuahan ganda
Zigot diploid (2n) Þ embrio
Serbuk sari jatuh di atas kepala
putik Þ polinasi
1.3. Perkembangan biji dan buah.
Buah dan biji telah lama dikenal sebagai sumber pangan utama bagi hewan dan manusia. Biji
sangat kaya akan cadangan makanan yang dipersiapkan untuk mendukung pertumbuhan embrio.
Sedangkan kandungan nutrisi yang tinggi pada buah dimaksudkan untuk memikat hewan agar
memakan buah tersebut sehingga turut membantu dalam penyebaran biji.
Peranan buah dan biji dalam kehidupan manusia tidak dapat diabaikan. Hal ini terlihat dari
makanan pokok manusia yang sebagian besar berupa biji-bijian seperti beras, jagung serta gandum.
Nilai penting buah bagi manusia juga terlihat dari munculnya peraturan penggolongan buah dalam
ketetapan Mahkamah Agung Amerika Serikat pada tahun 1893. Dalam aturan tersebut dibuat definisi
tentang buah dan sayur. Berdasarkan definisi tersebut ditetapkan bahwa buah tomat bukan termasuk
kelompok buah-buahan melainkan anggota kelompok sayuran.
Hal tersebut tentu saja berbeda dengan penggolongan buah menurut pengertian botani. Secara
botani buah adalah suatu struktur yang berkembang dari bakal buah (ovari) setelah proses fertilisasi.
Menurut batasan tersebut buah tomat secara botani termasuk kelompok buah-buahan.
1.3.1. Perkembangan ovul
Biji melengkapi proses reproduksi yang telah dimulai di dalam bunga. Setelah fertilisasi zigot
berkembang membentuk embrio. Endosperm primer yang bersifat triploid melakukan pembelahan
sehingga berkembang membentuk massa multiselular yang kaya nutrisi disebut endosperm.
Endosperm akan menyediakan makanan untuk perkembangan embrio menjadi kecambah yang
mampu hidup mandiri. Selain itu lapisan selubung ovul yang disebut integumen juga berkembang
membentuk kulit biji.
Perkembangan embrio dimulai ketika zigot membelah menghasilkan 2 sel; fase ini masih disebut
sebagai zigot. Selanjutnya sel yang jauh dari mikropil mengalami pembelahan secara terus menerus
sehingga terbentuk kumpulan sel dengan struktur seperti bola yang merupakan stadium awal dari
embrio yang disebut juga proembrio. Pada saat yang bersamaan sel yang terdekat dengan mikropil
memanjang kemudian membelah menghasilkan deretan sel yang merupakan suspensor berfungsi
untuk mendorong embrio ke arah endosperm. Setelah itu embrio mulai membentuk kotiledon (Gambar
5).
Gambar 5. Perkembangan embrio tumbuhan dikotil.
Dalam gambar ini embrio memiliki 2 kotiledon, yang merupakan ciri utama embrio tumbuhan dikotil.
Pada tumbuhan monokotil hanya dijumpai 1 kotiledon. Pada embrio terbentuk 2 kutub apikal yaitu
calon akar (radikula) di satu ujung dan calon tajuk di ujung lainnya. Hasil akhir dari perkembangan
embrionik di dalam ovul adalah sebuah biji yang masak seperti pada Gambar 9. Dalam keadaan ini
integumen akan kehilangan air dalam jumlah besar sehingga membentuk kulit biji resisten yang
menyelubungi embrio berikut endospermnya. Pada saat tersebut perkembangan embrio terhenti dan
biji mengalami dormansi. Embrio tetap bertahan pada kondisi tersebut sampai tiba saatnya
perkecambahan biji.
Dormansi biji merupakan suatu kondisi biji saat pertumbuhan dan perkembangan ditunda
sementara. Keadaan ini perlu dalam upaya adaptasi. Dormansi biji memberikan kesempatan
tumbuhan menyebarkan bijinya serta memberikan peluang hidup lebih besar bagi individu baru, sebab
biji baru berkecambah setelah mendapatkan lingkungan misal keadaan suhu dan kelembaban yang
sesuai. Embrio yang mengalami dormansi memiliki calon akar dan tajuk berukuran sangat kecil yang
dilengkapi dengan meristem apikal. Meristem akan menghasilkan sel-sel yang akan memperpanjang
embrio pada saat biji berkecambah. Embrio juga mengandung 3 lapis jaringan yang akan berkembang
membentuk epidermis, korteks dan jaringan vaskular primer.
Sel triploid
Ovul
Zigot
Embrio
Biji
Akar
Kulit biji
Kotiledon
Endosperm
Tajuk
Keragaman struktur biji :
Secara umum biji mengandung unsur-unsur yang sama, yaitu embrio dan cadangan makanan
serta kulit biji yang menyelubunginya. Variasi terdapat antara tumbuhan dikotil dan monokotil, yaitu
mengenai jumlah kotiledon yang dimilikinya. Akan tetapi diantara biji-biji berbagai tumbuhan dijumpai
pula perbedaan mengenai tempat penyimpanan cadangan makanan.
Pada sebagian besar tumbuhan nuselus dan endosperm sebagai tempat cadangan makanan hanya
diperlukan pada tahap awal perkembangan embrio. Selanjutnya cadangan makanan ini diserap oleh
kotiledon dan disimpan untuk mendukung perkembangan embrio pada saat perkecambahan biji. Pada
biji-biji tersebut cadangan makanan terdapat dalam kotiledon. Namun pada beberapa tumbuhan dikotil
endosperm tetap bertahan sebagai tempat cadangan makanan pada biji, misal pada bit gula dan biji
jarak (Ricinus communis). Keadaan ini lebih umum dijumpai pada tumbuhan monokotil. Pada bawang
merah dan kelompok rumput-rumputan seperti padi dan jagung cadangan makanan pada biji terdapat
pada endosperm (Gambar 6b) .
Biji rumput-rumputan merupakan buah kariopsis; yaitu buah kering yang mengandung 1 biji,
dengan kulit buah yang menempel kuat pada kulit biji serta biji. Endosperm berpati merupakan
penyusun utama biji dengan selubung aleuron yang mengandung lemak dan protein namun sangat
sedikit atau bahkan tidak mengandung pati. Embrio rumput-rumputan memiliki sebuah sumbu dengan
pucuk tunas dan pucuk akar pada ujung-ujungnya. Pucuk tunas dilindungi oleh suatu selubung yang
disebut koleoptil, sedangkan radikula diselubungi oleh koleoriza. Pada rumput-rumputan kotiledon
mengalami perkembangan yang sangat spesifik disebut skutelum. Biji jagung merupakan salah satu
contoh biji tipe rumput-rumputan. Pada proses perkecambahan sel-sel pada lapisan luar skutelum
menghasilkan enzim yang mencerna cadangan makanan pada endosperm. Zat-zat hasil perombakan
tersebut kemudian ditranspor melalui endosperm menuju bagian-bagian embrio yang sedang tumbuh.
Buncis merupakan tipe umum biji dikotil dengan cadangan makanan yang disimpan dalam
kotiledon. Bila biji buncis dibuka yang tampak adalah embrio yang memanjang dengan 2 keping
kotiledon yang tebal. Di sini tidak dijumpai endosperm. Embrio buncis terdiri atas 2 kotiledon yang
gemuk dan sumbu embrio. Sumbu embrio terdiri atas akar embrionik atau radikula di satu ujung dan
tunas embrionik atau epikotil di ujung lainnya. Hipokotil terdapat di bawah kotiledon (Gambar 6a).
Gambar 6. Biji buncis, biji tumbuhan dikotil tanpa endosperm (a) dan biji jagung, biji tumbuhan
monokotil dengan endosperm (b)
Biji jarak merupakan salah satu contoh biji dikotil yang memiliki endosperm. Pada biji ini embrio
tertanam pada endosperm yang padat. Embrio terdiri atas 2 keping kotiledon yang tipis, hipokotil
sangat pendek, serta epikotil dan radikula berukuran kecil (Gambar 7). Selain cadangan makanan
yang terdapat dalam endosperm, biji jarak juga memiliki keunikan lain, yaitu memiliki struktur khusus
berupa tonjolan pada permukaan luar kulit biji yang disebut caruncle, merupakan jaringan yang
memiliki banyak rongga yang berperan dalam absorbsi air pada tahap awal perkecambahan biji.
Gambar 7. Biji jarak, biji tumbuhan dikotil dengan endosperm.
(a)
(b)
Bakal tajuk
Kotiledon
Kulit biji
Bakal
akar
Kotiledon Kulit biji
Endosperm
Bakal tajuk
Bakal akar
Raphe
Caruncle
Endosperm
Kulit biji
Embrio
Kotiledon
Apeks tajuk
Hipokotil
Radikula
1.3.2. Buah: hasil perkembangan ovari
Dalam pengertian sehari-hari istilah buah biasanya mengacu pad a suatu struktur yang enak
dimakan yang mengandung banyak cairan seperti apel, plum atau anggur. Sesungguhnya dalam
pengertian botani, struktur yang biasa digolongkan dalam kelompok sayuran seperti buncis, terong,
labu dan ketimun serta biji-bijian seperti jagung, padi serta gandum adalah merupakan buah.
Buah merupakan hasil perkembangan bakal buah (ovari) yang mengalami spesialisasi sebagai
suatu bejana tempat biji berada. Bagi tumbuhan buah berfungsi untuk melindungi biji, membantu
penyebarannya dan kadang-kadang juga merupakan faktor yang menentukan dalam
perkecambahannya.
Perkembangan buah diinisiasi oleh proses fertilisasi yang memacu perkembangan dinding bakal
buah. Dalam butir pollen terkandung suatu stimulan khusus yaitu zat pengatur tumbuh yang
merangsang tahap awal perkembangan buah. Kadang-kadang sejumlah kecil polen yang mati mampu
menstimulasi perkembangan bakal buah menjadi buah. Namun pemacu perkembangan buah yang
utama adalah biji yang sedang berkembang yang selanjutnya akan merangsang pembetukan zat
pengatur tumbuh dalam jumlah lebih banyak oleh dinding bakal buah.
Dinding buah yang merupakan perkembangan dari dinding bakal buah disebut perikarp. Secara
umum perikarp dapat dibedakan menjadi 3 lapisan dari yang terluar ke bagian dalam yaitu eksokarp,
mesokarp dan endokarp. Eksokarp merupakan lapisan kulit buah. Endokarp merupakan lapisan
terdalam yang mengelilingi biji, kadang-kadang keras seperti batu misal pada kelapa. Pada buah
apel mesokarp terletak di antara eksokarp dan endokarp, tebal berdaging. Namun pada beberapa
buah, mesokarp sulit dibedakan . Perikarp yang sangat tipis dijumpai pada buah kering. Pada Gambar
8 dapat dilihat bagian-bagian dari buah almond (Prunus amygdalus).
Gambar 8. Buah almond masak dan bagian-bagiannya.
Biji
Kulit biji
Eksokarp
Mesokarp
Endokarp
Perikarp
Salah satu contoh proses perkembangan buah dapat dilihat dengan mengikuti tahap-tahap dalam
perkembangan kacang polong (Gambar 9). Pada gambar 9a terlihat keadaan bunga sesaat setelah
proses fertilisasi. Selanjutnya daun mahkota bunga (petal) gugur, perubahan kandungan zat pengatur
tumbuh menyebabkan bakal buah memulai perkembangan.
Gambar 9. Tahap perkembangan kacang polong
Bakal buah membesar secara cepat dan dindingnya mulai menebal (Gambar 9b). Berikutnya pada
gambar 9c buah berupa polong telah terbentuk. Dalam proses pembentukannya kadang-kadang buah
tidak semata-mata berasal dari bakal buah yang berkembang, namun terdapat juga bagian-bagian lain
dari bunga yang turut membentuk buah. Bagian-bagian bunga seperti tangkai bunga, kelopak, benang
sari, tangkai putik dan stigma atau bahkan sisa-sisa daun mahkota mungkin dijumpai pada buah.
Pada kacang polong dapat dijumpai kelopak bunga yang tidak gugur pada proses perkembangan
buah, melainkan tetap bertahan dan menjadi bagian dari buah. Gambar 10 menunjukkan hubungan
antara bagian-bagian buah dan bagian-bagian bunga yang merupakan jaringan atau organ asal
pembentukannya. Pada gambar tersebut dapat dilihat bahwa dalam pembentukan buah, dinding bakal
buah berkembang menjadi polong. Ovul yang berada di dalam bakal buah berkembang membentuk
biji. Struktur kecil menyerupai kait pada ujung polong berasal dari bagian atas karpel. Sementara
kelopak bunga tetap bertahan pada dasar polong yang berwarna hijau. Bila polong dibiarkan terus
berkembang warnanya akan berubah menjadi kecoklatan mengering kemudian merekah melepaskan
biji-bijinya.
(a) (b) (c)
Gambar 10. Hubungan antara bagian-bagian bunga dan buah.
Bila dilihat dari bagian-bagian yang turut membentuk buah ternyata buah sangat bervariasi. Beberapa
contoh keragaman buah dapat dilihat pada Gambar 11.
Gambar 11. Keragaman buah
Dalam beberapa kasus buah yang kita kenal bukan semata-mata berasal dari bakal buah. Pada
buah apel, buah sesungguhnya yang berasal dari penebalan bakal buah hanyalah bagian tengah yang
disebut “core”. Sedangkan bagian yang tebal berdaging dan lunak yang sehari-hari kita makan
merupakan bagian dasar bunga yang bergabung dengan bakal buah yang turut membentuk buah
(Gambar 12).
Bagian atas
karpel
Dinding
bakal buah
Sepal
Bakal biji
Biji
Polong
(terbuka)
Gambar 12. Perkembangan buah apel
a. Potongan membujur dari bunga
b. Potongan membujur dari buah
c. Potongan melintang buah
Berbeda dengan kacang polong yang mengering saat masak, buah berdaging seperti apel
menjadi lunak akibat aktivitas enzim yang melemahkan dinding sel. Proses pemasakan juga
mengubah warna buah dari hijau menjadi merah, jingga atau kuning. Selain itu buah juga menjadi
manis akibat konversi asam-asam organik atau pati menjadi gula. Sebelum masak buah-buah seperti
apel atau pir berasa asam karena kandungan asam yang tinggi. Buah-buah yang berdaging dan enak
dimakan lebih-lebih yang dilengkapi dengan warna atau aroma menarik ini merupakan undangan bagi
hewan untuk membantu penyebaran biji.
Apel, kacang polong serta cherry merupakan contoh buah tunggal yaitu buah yang berkembang
dari satu bunga dengan satu putik. Selain buah tunggal dijumpai pula buah agregat yang berkembang
dari satu bunga dengan banyak putik, masing-masing putik berkembang menjadi 1 ‘buah tunggal’ yang
disebut “achene”.Buah-buah tunggal bergabung dalam suatu dasar bunga yang berdaging membentuk
buah yang kita kenal sehari-hari. Strawberry, raspberry serta blackberry merupakan contoh buah
Tangkai putik
Hipantium
Bakal buah
Bakal biji
a
b c
Ruang kelopak
Benang sari dan
tangkai putik
Berkas pembuluh
Endokarp
Bagian
luar bakal
buah
Biji
Hipantium
agregat. Pada Gambar 13 dapat diamati perkembangan buah agregat yang berasal dari bunga dengan
banyak putik.
Gambar 13. Perkembangan buah agregat
a. Bunga blackberry dengan banyak putik berwarna hijau
b. Blackberry salah satu contoh buah angregat
Tidak seperti kelompok buah yang dijelaskan terdahulu yang berasal dari satu bunga, buah
majemuk berasal dari banyak bunga yang membentuk satu buah. Pada saat dinding bakal buah mulai
menebal bakal buah - bakal buah ini menyatu membentuk satu buah. Salah satu contoh buah
majemuk adalah nanas. Buah ini berkembang dari bunga-bunga yang terpisah. Pada nanas buahbuah
tunggal yang berkembang dari masing -masing bunga tertanam dalam dasar bunga yang
membengkak dan enak dimakan (Gambar 14). Lembaran-lembaran seperti daun yang terdapat pada
bagian atas buah sebenarnya adalah braktea.
Gambar 14. Buah nanas salah satu contoh buah majemuk.
a. Buah nanas utuh
b. Potongan membujur dari buah nanas
(a) (b)
Bagian bunga yang
berasal dari bungabunga
terpisah
Axis sentral
(a) (b)
1.4. Perkecambahan biji
Perkecambahan biji sering dilambangkan sebagai awal kehidupan, namun sebenarnya dalam biji
telah terkandung bentuk miniatur dari tumbuhan, suatu struktur yang dilengkapi dengan akar dan pucuk
embrionik. Dalam pengertian demikian perkecambahan bukan merupakan awal kehidupan tumbuhan
namun lebih merupakan kelanjutan dari pertumbuhan dan perkembangan yang tertunda selama
dormansi biji.
Tahap awal perkecambahan dimulai pada saat biji menyerap air. Penyerapan air merupakan tahap
yang penting karena sebelumnya biji benar-benar kering, dengan kandungan air berkisar antara 5 – 10
%. Biji yang kering mengandung cadangan makanan berupa protein, lemak dan karbohidrat.
Cadangan makanan tersebut dikemas dalam organel-organel yang disebut badan protein, badan lemak
serta amiloplas (Gambar 15).
Gambar 15. Sel skutelum pada biji kariopsis Setaria lutescens.
Biji yang telah menyerap air membesar sehingga mengakibatkan kulit biji robek. Peningkatan
kandungan air dalam biji juga memacu pengaktifan enzim-enzim dalam endosperm atau kotiledon
yang kemudian merombak cadangan makanan menjadi molekul-molekul sederhana selanjutnya
diangkut ke lokasi pertumbuhan pada embrio. Gejala awal dari perkecambahan biasanya terlihat dari
pembengkakan radikula. Radikula ini menyerap air dengan cepat menyebabkan pembesaran
sehingga kulit biji terkelupas dan kecambah mulai tumbuh.
Perkecambahan biji dipengaruhi sejumlah faktor yang meliputi faktor internal maupun faktor
eksternal. Faktor internal antara lain viabilitas biji. Selain itu banyak jenis biji-bijian yang memerlukan
suatu periode dormansi sebelum terjadi perkecambahan. Faktor luar yang diperlukan untuk
perkecambahan meliputi faktor-faktor lingkungan seperti ketersediaan air, oksigen serta cahaya.
(berkaitan dengan dormansi).
Endosperm
Lapisan aleuron
Kulit buah kariopsis
Skutelum (kotiledon)
Koleoptil
Daun pertama
Tunas ujung
Radikula
Koleoriza
Proses perkecambahan biji tumbuhan :
Pada prinsipnya tahap-tahap perkecambahan biji pada semua tumbuhan sama, namun terdapat
variasi mengenai munculnya tumbuhan di atas permukaan tanah. Pada kecambah buncis, kacang
kapri, serta biji jarak proses ini diawali dengan munculnya struktur menyerupai kait yang menembus
permukaan tanah. Struktur seperti kait pada kecambah buncis dan kacang kapri berasal dari organ
yang berbeda. Pada buncis struktur tersebut berasal dari pemanjangan epikotil. Pada kondisi tersebut
kotiledon dan pucuk tunas masih berada di bawah permukaan tanah, kemudian kait melurus sehingga
terangkat ke permukaan tanah. Pelurusan hipokotil pada buncis mengangkat kotiledon dan pucuk
tunas ke atas permukaan tanah. Tipe perkecambahan demikian disebut perkecambahan epigeal
(Gambar 16a). Hal ini berbeda dengan perkecambahan kacang kapri dimana pelurusan epikotil tetap
meninggalkan kotiledon di dalam tanah, sedangkan bagian yang terangkat hanyalah pucuk tunas dan
daun pertama Tipe perkecambahan seperti ini disebut perkecambahan hipogeal (Gambar 16b).
(a)
Kulit biji
Kotiledon
Hipo
kotii
Kulit biji
Daun
Epikotil
kotiledon
Epikotil
Kotiledon
layu
Hipokotil
Gambar 16. T ipe perkecambahan biji
a. Perkecambahan epigeal pada buncis
b. Perkecambahan hipogeal pada kacang kapri
Sama seperti pada buncis tipe perkecambahan pada biji jarak (Ricinus communis) termasuk
perkecambahan epigeal. Namun berbeda dengan pada jenis-jenis kacang-kacangan, kotiledon biji
jarak pada awalnya berfungsi sebagai organ absorpsi yang membantu penyaluran makanan dari
endosperm ke bagian kecambah yang mengalami pertumbuhan. Ketika cadangan makanan dalam
endosperm habis kotiledon terlepas dari kulit biji , membesar menjadi hijau dan sementara waktu
berfungsi dalam fotosintesis sebelum akhirnya layu dan mati (Gambar 17).
Gambar 17. Perkecambahan biji jarak.
(b)
Tajuk
Akar primer
Hipokotil
Radikula
Kulit biji
Kotiledon
Akar lateral
Hipokotil
Epikotil
Hipokotil
Kulit biji
Endosperm
Kulit biji
Endosperm
Kotiledon
Hipokotil
Epikotil
Kotiledon
Radikula
Akar lateral
Pada rumput-rumputan seperti jagung, proses pemunculan kecambah ke permukaan tanah
menunjukkan pola yang berbeda dengan kelompok tumbuhan di atas. Pada jagung cadangan
makanan tersimpan dalan endosperm yang merupakan bagian terbesar dari biji tersebut. Kotiledon
berukuran kecil, berfungsi untuk membantu penyerapan makanan dari endosperm. Bakal tunas dan
bakal akar diselubungi oleh lapisan berbentuk tabung, masing-masing disebut koleoptil dan koleoriza.
Perkecambahan diawali dengan munculnya akar primer yang tumbuh dengan cepat menembus
koleoriza. Koleoptil memanjang sehingga muncul ke permukaan tanah, dan terus memanjang sampai
berukuran 2 – 4 cm, kemudian diikuti munculnya daun pertama menembus koleoptil. Tunas kemudian
tumbuh cepat dan melangsungkan fungsi fotosintesis. Pada jagung akar-akar cabang akan muncul
pada ruas paling bawah dari batang, sehingga merupakan akar liar (Gambar 18).
Gambar 18. Struktur biji jagung (a) dan proses perkecambahan pada jagung (b).
(a)
(b)
Perikarp
Endosperm
Kotiledon (skutelum)
Koleoptil
Plumula
Radikula
Koleoriza
Daun pertama
Koleoptil
Koleoptil
Akar adventif
Radikula Koleoriza
Akar primer Akar primer
2. Reproduksi aseksual
2.1. Reproduksi vegetatif alami
Bila biji dinanam, tumbuhan yang diperoleh bisa jadi memiliki sifat-sifat yang berbeda dari
induknya. Pada proses pembentukan buah dan biji, polen dari satu tumbuhan membuahi bunga dari
tumbuhan lain , tumbuhan membawa karakter dari kedua tetuanya serta memunculkan kombinasi
karakter yang beragam pada generasi berikutnya. Hal ini berbeda dengan fenomena yang terjadi pada
reproduksi aseksual. Bayangkan bila beberapa jarimu terpisah dari tubuhmu, masing-masing jari
tersebut tetap bertahan hidup dan akhirnya berkembang membentuk manusia yang merupakan
kembaran dari dirimu sendiri. Keadaan seperti ini merupakan gambaran dari reproduksi aseksual,
dimana keturunan berasal dari organisme tunggal tanpa melalui fertilisasi. Hasil dari perbanyakan
seperti ini akan merupakan suatu klon yaitu suatu populasi yang terdiri dari organisme -organisme yang
identik secara genetik.
Reproduksi aseksual sering juga disebut reproduksi vegetatif, merupakan tipe reproduksi yang
lazim pada tumbuhan. Reproduksi vegetatif meliputi fragmentasi yaitu pemisahan bagian tubuh
tumbuhan yang diikuti dengan regenerasi membentuk individu utuh. Umbi bawang putih (Gambar 19a)
sesungguhnya merupakan batang di bawah tanah yang berfungsi sebagai penyimpan cadangan
makanan. Sebuah umbi yang besar terdiri atas bagian-bagian yang disebut siung (clove). Setiap siung
bawang dapat tumbuh menjadi satu individu, seperti terlihat pada gambar calon-calon tunas mulai
muncul pada beberapa siung umbi. Adapun selubung berwarna putih pada umbi tersebut sebenarnya
adalah daun-daun yang menempel pada batang.
Pada gambar 19 b, dapat dilihat tanaman-tanaman kecil di sekitar pohon-pohon yang berukuran
besar. Setiap tanaman kecil tersebut sebenarnya merupakan anakan yang muncul dari akar
tumbuhan kayu merah pantai (coast redwood), salah satu kerabat dekat dari pohon Sequoia raksasa
yang terkenal. Pada akhirnya salah satu dari kelompok anakan yang muncul dari akar ini akan tumbuh
menjadi besar menggantikan induknya yang telah mati.
Kelompok tumbuhan yang melingkar seperti cincin pada gambar 19 c, merupakan klon dari semak
creosote yang tumbuh di gurun Mojave California bagian selatan. Anakan dalam kelompok semak ini
merupakan hasil reproduksi vegetatif dari akar. Klon ini berasal dari satu pohon yang tumbuh dari biji
sekitar 12.000 tahun lalu. Pohon induk tentunya berada pada pusat cincin semak tersebut.
Pada gambar 19 d, tampak barisan dari rumput dunegross di Cape Cod, Massachusetts. Rumput
jenis ini serta beberapa jenis rumput lainnya memperbanyak diri secara aseksual dengan membentuk
tunas dan akar yang muncul dari geragih yang berada di bawah tanah. Sekelompok kecil rumput ini
dapat menyebar dengan cara yang sama hingga memenuhi permukaan lahan.
Gambar 19. Beberapa contoh reproduksi vegetatif alami
Reproduksi aseksual memiliki beberapa keuntungan. Tumbuhan tetua yang telah mampu
menyesuaikan diri dengan lingkungannya dapat membentuk klon yang terdiri dari individu-individu
yang merupakan kembaran dari dirinya. Pada masa-masa awal kehidupannya keturunan vegetatif
yang merupakan fragmen dewasa yang berasal dari tetuanya tidak terlalu beresiko menghadapi
kondisi lingkungan dibandingkan dengan tumbuhan yang berasal dari kecambah. Reproduksi
aseksual serta seksual memiliki peranan yang penting dalam evolusi adaptasi tumbuhan terhadap
lingkungan.
2.2. Reproduksi vegetatif buatan
Kemampuan tumbuhan melakukan reproduksi vegetatif telah lama dimanfaatkan manusia. Cara
perbanyakan vegetatif buatan yang paling banyak dilakukan adalah melalui stek. Ada beberapa
macam organ tumbuhan yang dapat digunakan untuk perbanyakan dengan cara stek, menurut organ
yang digunakan dikenal stek batang, stek akar serta stek daun. Stek batang merupakan cara yang
paling lazim digunakan, biasa dilakukan terhadap jenis-jenis pohon dan semak. Stek akar sering
dilakukan pada perbanyakan tanaman sukun. Stek daun banyak dilakukan pada beberapa tanaman
hias berupa herba seperti African violet, Begonia, Peperomia serta beberapa tumbuhan lain yang
berdaun tebal.
Selain batang dan akar biasa, modifikasi dari ke dua bagian ini seperti rhizome dan umbi juga
dapat digunakan dalam perbanyakan vegetatif buatan. Potongan rhizome atau umbi yang mengandung
(a) (b)
(c) (d)
sekurang-kurangnya 1 mata tunas dapat berkembang menjadi tumbuhan. Tumbuhan baru juga dapat
diperoleh dengan memotong stolon pada tanaman seperti pada strawberry, sehingga anakan terpisah
dari induknya.
Reproduksi vegetatif buatan sebagai pendukung pertanian modern :
Kemampuan tumbuhan melakukan reproduksi vegetatif memberi peluang untuk produksi bibit
tumbuhan dalam jumlah besar dengan tenaga dan biaya minimal. Sebagai contoh perbanyakan
tanaman buah dan tanaman hias yang sebagian besar dilakukan dengan stek batang serta daun.
Beberapa tumbuhan lain diperbanyak dengan anakan yang muncul dari akar misalnya, selain itu
banyak tumbuhan penghasil umbi di perbanyak dengan potongan umbi.
Belakangan ini kemampuan reproduksi vegetatif pada tumbuhan dimanfaatkan untuk melakukan
perbanyakan klonal di dalam laboratorium. Potongan organ tumbuhan dapat ditanam pada media
buatan yang sesuai yang mengandung unsur-unsur hara, vitamin serta zat pengatur tumbuh yang
diperlukan.
Potongan organ yang ditanam dalam media buatan dapat tumbuh menjadi satu atau beberapa
tanaman atau membentuk massa dari sel parenkima yang disebut kalus. Kalus yang diperoleh dapat
dipotong -potong kemudian diregenerasikan menjadi tanaman atau embrio. Teknik pemeliharaan
tumbuhan dengan menanam potongan tumbuhan di dalam medium buatan ini secara umum dikenal
dengan teknik kultur jaringan tanaman. Dalam pelaksanaan teknik ini semua peralatan maupun
tabung-tabung serta media yang digunakan harus berada dalam keadaan steril. Alat-alat serta media
biasa disterilkan dengan cara pengukusan bertekanan tinggi dengan alat autoklaf. Selain itu
pelaksanaan pemotongan atau penanaman juga dilakukan di ruangan steril.
Perbanyakan tanaman melalui kultur jaringan dapat menghasilkan tanaman dalam jumlah banyak
secara cepat. Selain itu beberapa teknik yang dikembangkan lebih lanjut dapat mengatasi masalah
dalam budidaya tanaman seperti menghasilkan bibit tanaman bebas penyakit, me nyediakan biji buatan
serta memungkinkan perbaikan tanaman dengan rekayasa genetik.
Untuk memperoleh tanaman bebas penyakit dikembangkan suatu teknik yang disebut kultur
meristem (mericloning). Upaya ini dilakukan dengan mengambil sekelompok sel pada jaringan
meristem dari tanaman sakit untuk ditanam dalam media kultur. Biasanya selain meristem turut diambil
primordia daun termuda. Proses pemotongan jaringan dilakukan secara aseptik di bawah mikroskop
khusus yang disebut dissecting microscope. Selanjutnya potongan meristem dipelihara pada media
steril dalam tabung. Jaringan tersebut selanjutnya akan membesar kemudian berdeferensiasi dan
beregenerasi membentuk tunas dan akar. Sebelum tunas dan akar terbentuk massa sel tersebut
dipotong menjadi beberapa bagian baru kemudian diregenerasikan menjadi tanaman. Dengan cara
demikian dalam waktu singkat diperoleh banyak tanaman dengan karakter sama dengan induknya
namun bebas dari penyakit. Pada Gambar 20 a dapat dilihat tanaman apel dalam tabung yang
diperoleh dengan kultur meristem.
Dengan teknik kultur jaringan , akhir-akhir ini dapat diproduksi biji buatan (artifisial). Mulamula
yang harus dilakukan adalah menghasilkan embrio. Pada umumnya embrio yang digunakan
adalah embrio somatik yaitu embrio yang dikembangkan dari struktur somatik seperti batang, daun
atau bagian-bagian vegetatif lain, jadi bukan berasal dari perkembangan zigot. Dalam laboratorium
embrio seperti ini dapat diperbanyak dengan cepat melalui perbanyakan klonal. Massa embrio yang
secara genetik identik ini kemudian dikemas dalam suatu selubung polisakarid yang mengandung
cadangan makanan serta zat pengatur tumbuh yang diperlukan. Untuk menjamin kelangsungan hidup
biji ini dapat juga ditambahkan pupuk, pestisida, maupun bakteri penambat nitrogen di dalam
kemasan. Pada gambar 20 b dapat di lihat biji buatan yang sedang berkecambah.
Gambar 20. Hasil perbanyakan vegetatif dengan teknik kultur jaringan
a. Tanaman apel hasil kultur meristem
b. Biji buatan yang sedang berkecambah
Dengan menggunakan biji buatan petani mendapatkan keuntungan yaitu tanaman yang diperoleh
memiliki karakter yang diharapkan serta terjamin keseragamannya sehingga memungkinkan
pemanenan pada saat bersamaan. Kendala dari pemanfaatan biji buatan pada saat ini adalah biaya
produksi yang tinggi, sehingga harganya lebih mahal dari biji yang diperoleh secara alami.
Salah satu teknik kultur jaringan yang sering dimanfaatkan untuk rekayasa genetik adalah fusi
protoplas. Fusi protoplas dilakukan untuk menggabungkan sifat-sifat tertentu dari 2 sel yang berasal
(a)
(b)
dari 2 macam tumbuhan yang secara konvensional tidak dapat atau sulit untuk disilangkan. Yang
dimaksud dengan protoplas adalah sel yang telah dihilangkan dindingnya. Untuk memperoleh
protoplas, dinding sel dihancurkan dengan menambahkan enzim-enzim seperti selulase, pektinase dll.
Protoplas yang diperoleh digabungkan untuk memperoleh hibrid sel. Penggabungan ini dapat dipacu
dengan pemberian arus listrik, sinar laser ataupun senyawa kimia, misal larutan polietilen glikol. Hibrid
sel yang diperoleh mengandung inti serta organel-organel dari ke 2 sel. Selanjutnya inti dari sel yang
tidak diinginkan dapat dihancurkan dengan cara radiasi. Sel tersebut kemudian diregenerasikan
menjadi tanaman dengan memberikan media yang mengandung unsur hara serta zat-zat pengatur
tumbuh yang sesuai. Tumbuhan yang diperoleh dengan cara seperti ini disebut hibrid somatik.
Tanaman hibrid somatik seringkali memiliki karakter yang kurang baik dibandingkan tetuanya, namun
diperoleh pula beberapa tanaman yang berpotensi lebih unggul.
aaaaa