Reproduksi Tumbuhan Tingkat Tinggi

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.            Latar  Belakang

Reproduksi merupakan salah satu ciri dari makhluk hidup.  Pada dasarnya dalam reproduksi terkandung prinsip “pertambahan jumlah”, reproduksi berperan besar dalam mempertahankan suatu spesies agar tetap ada dipermukaan bumi dan tidak punah.  Namun adanya beberapa kendala atau hambatan dalam hal reproduksi akan menyebabkan kepunahan. Tumbuhan dan hewan yang punah saat ini, sebagian besar mengalami masalh dalam reproduksi atau hambatan dalam mepertahankan diri mereka dari faktor-faktor ekstrinsik yang kurang menguntungkan.

Makalah ini akan membahas mengenai reproduksi seksual (secara kawin) pada tumbuhan tingkat tinggi. Sebelum membas sistem reproduksinya, terlebih dahulu akan membahas tumbuhan tingkat tinggi.

1.2.            Rumusan Masalah

Dalam makalah ini akan dibahas berbagai permasalahan terkait reproduksi seksual pada tumbuhan, sebagai berikut:

1.      Bagaimanakah siklus hidup tumbuhan tingkat tinggi?

2.      Bagaimanakah proses perkembangan organ reproduksi tumbuhan tingkat tinggi?

3.      Bagaimanakah perkembangan gametofit tumbuhan?

4.      Bagaimanakah proses reproduksi seksual pada tumbuhan tingkat tinggi?

1.3.            Tujuan

1.      Untuk mengetahui tentang siklus hidup tumbuhan tinggi.

2.      Untuk mengetahui perkembangan organ reproduksi tumbuhan tingkat tinggi

3.      Untuk mengetahui perkembangan gametofit tumbuhan

4.      Untuk  memahami tentang proses reproduksi seksual pada tumbuhan tingkat tinggi

1.4.            Batasan Masalah

Yang menjadi batasan masalah pada makalah ini antara lain adalah pengertian tumbuhan tingkat tinggi, ciri-ciri tumbuhan tingkat tinggi, siklus hidup tumbuhan tingkat tinggi, perkembangan organ reproduksi tumbuhan tingkat tinggi dan proses reproduksi seksual pada tumbuhan tingkat tinggi.

BAB II

Pembahasan

Perkembangbiakan adalah suatu tanda kehidupan; demikianlah bertumbuh. Pada dasarnya, dalam pembiakan atau reproduksi  terkandung prinsip “pertambahan jumlah“, sedang dalam pertumbuhan terkandung prinsip “pertambahan besar (volume)”.

A.     Siklus Hidup  Tumbuahan Tingkat Tinggi

Pada pembiakan seksual diperlukan 2 sel kelamin (gamet) yang berbeda jenis. Perbedaan jenis tidak selalu terjadi dalam perbedaan morfologi seperti sel telur(ovum) dan sel kelamin jantan (spermatozoida) yang pada umumnya jauh lebih kecil.

Pada tumbuhan biji  (Spermatophyta) pembiakan seksual dilakukan dengan biji sebagaii hasil pembuahan sel telur oleh spermatozoida. Pembuahan dan perkawinan ini disebut juga amfimiksis. Peristiwa pembuahan sel telur didahului oleh peristiwa penyerbukan. Penyerbukan dapat terjadi dengan serbuk sari dari bunga yang sama, atau dengan serbuk sari dari bunga yang lain tetapi pada pohon yang sama. Kasus yang pertama disebut autogami (penyerbukan sendiri), sedang kasus yang kedua disebut geitonomi (penyerbukan tetangga).

Dapat juga terjadi penyerbukan dengan serbuk sari tumbuhan lain tetapi sejenis (sama varietesnya). Dalam hal demikian penyerbukan disebut alogami atau xenogami.

Jika penyerbukan dilakukan dengan serbuk sari yang berasal dari tumbuhan tetapi dekat hubungan kekeluargaannya (sama spesiesnya), maka penyerbukan tersebut dinamai hibridogami

Siklus hidup angiosperma dan tumbuhan lain ditandai oleh pergiliran generasi (alternation of generations), dimana generasi haploid (n) dan diploid (2n) bergiliran saling menghasilkan satu sama lain. Tumbuhan diploid disebut juga sebagai sporofit, menghasilkan spora haploid melalui meiosis. Spora membelah melalui mitosis sehingga menjadi gametofit jantan dan betina, yang merupakan generasi haploid. Mitosis dalam gametofit menghasilkan gamet—sel sperma dan sel telur. Fertilisasi menghasilkan zigot diploid, yang membelah melalui mitosis dan membentuk sporofit baru.

           

Prosesnya sebagai berikut:

Didalam ovarium bunga, sel telur pada suatu bakal biji dibuahi oleh sebuah sel sperma yang dibebaskan dari suatu tabung serbuk sari. Sel telur tersebut merupakan bagian dari kantung embrio yang merupakan gametofit betina, dan serbuk sari yang mengandung sel sperma adalah gamerofit jantan. Setelah fertilisasi, bakal biji yang dewasa menjadi biji yang mengandung embrio, dan ovarium berkembang menjadi buah, yang membantu penyebaran biji. Dalam habitat yang cocok biji itu akan berkecambah, embrionya berkembang menjadi benih.

B.      Perkembangan Organ Reproduksi Tumbuhan Tingkat Tinggi

Seperti halnya pada manusia dan hewan yang masing-masing memiliki organ reproduksi, bungan juga memiliki organ reproduksi. Organ reproduksi betina berupa ovarium terdapat dalam pangkal putik sedangkan organ reproduksi jantan berupa tempat pembentukan sperma terdapat di dalam kantung serbuk sari (sporangium). Namun sebelumnya perlu diketahui apa saja bagian-bagian pada bunga.  Organ bunga berurutan dari bagian luar ke bagian dalam bunga, adalah kelopak bunga (sepal), mahkota bunga (petal), benang sari (stamen), dan putik (carpel).

Benang sari dan putik bunga mengandung sporangia yang secara berturut-turut adalah ruangan tempat berkembangnya gametofit jantan dan betina. Gametofit jantan adalah serbuk sari yang mengandung sel sperma, yang terbentuk di dalam ruang kepala sari (anther) pada ujung serbuk sari. Gametofit betina adalah struktur mengandung sel telur yang diosebut kantung embrio. Kantung embrio berkembang didalam struktur yang disebut bakal biji (ovule), yang terbungkus oleh ovarium (bagian pangkal putik). Dengan demikian, benang sari dan putik adalah organ reproduktif bunga, sementara kelopak bunga dan mahkota bunga adalah organ non-reproduktif.

Berbagai bunga selama lebih dari 130 juta tahun telah membawa perubahan pada angiosperma. Hal ini ditandai dengan tereduksinya satu atau lebih organ dasar bunga-kelopak bunga, mahkota bunga, benang sari dan putik. Para ahli biologi tumbuhan telah membedakan bunga-bunga tersebut menjadi bunga lengkap (complete flower), yaitu bunga yang memiliki semua keempat organ dasar bunga tersebut, dan bunga tak lengkap (incomplete flower), adalah bunga yang tidak memiliki satu atau lebih dari keempat organ bunga tadi. Lalu bunga yang dilengkapi dengan benang sari dan putik disebut bunga sempurna (perfect flower), meskipun bunga tersebut tidak memiliki kelopak bunga ataupun mahkota bunga. Bunga tak sempurna (imperfect flower) adalah bunga tak lengkap yang tidak memiliki kepala sari atau putik. Bunga uniseksual ini disebut juga staminat (bunga jantan) atau karpelat (bunga betina).

Jika bunga staminat dan karpelat terdapat pada individu tumbuhan yang sama, maka spesies tumbuhan ini disebut berumah satu (monoecious), contohnya jagung, bagian yang disebut “tongkol (ear)” sebenarnya berupa kumpulan bunga karpelat, sedangkan malai jagung terdiri atas bunga staminat. Sebaliknya, suatu spesies berumah dua (dioecious) memiliki bunga staminat dan karpelat pada tumbuhan yang berlainan, contohnya palem berbiji dan kurma.

Selanjutnya peristiwa penyerbukan (polinasi) terjadi ketika serbuk sari yang  lepas dari kepala sari dan dibawa angin atau hewan, mendarat di kepala putik yang lengket yang terletak di ujung kepala putik (meskipun tidak selalu pada tumbuhan yang sama). Tabung serbuk sari tumbuh ke bagian bawah karpel dan menuangkan sel-sel sperma ke dalam kantung embrio sehingga menyebabkan terjadinya pembuahan sel. Masing-masing zigot akan menjadi embrio, dan saat embrio tumbuh, bakal biji berkembang menjadi biji. Ovarium seluruhnya akan berkembang menjadi buah yang mengandung satu atau lebih biji, hal ini tergantung spesiesnya. Buah yang terbawa angin atau hewan akan membantu tersebarnya biji ini ke tempat-tempat yang jaraknya jauh dari tempat asalnya. Jika biji ini jatuh pada tempat yang cukup lembab, bji tersebut akan berkecambah: artinya embrio-embrio benih mulai tumbuh menjadi benih-benih, suatu generasi baru sporofit-berbunga.

C.     Perkembangan Gametofit tumbuhan

1.      Perkembangan Gametofit Jantan (Polen atau Serbuk Sari)

Di dalam sporangia (kantung polen) kepala sari, sel-sel diploid yang disebut mikroporosit mengalami meiosis, yang masing-masing membentuk empat mikrospora haploid . Masing-masing mikrospora akhirnya membelah sekali lagi melalui mitosis dan menghasilkan dua sel, yakni sel generatif dan sel tabung. Struktur bersel dua ini terbungkus dalam dinding tebal dan resisten yang terpahat pola rumit yang unik bagi spesies tumbuhan tertentu.  Bersama-sama, kedua sel itu dan dindingnya membentuk sebuah butiran serbuk sari, atau gametofit jantan yang belum dewasa.

2.Perkembangan Gametofit Betina (Kantung Embrio)

Bakal biji, yang masing-masing mengandung sebuah sporangium, terbentuk di dalam ruangan ovarium. Satu sel di dalam sprorangium masing-masing bakal biji, megasporosit, tumbuh dan kemudian mengalami meiosis, menghasilkan empat megaspora haploid .

Pada banyak angiosperma, hanya satu megaspora yang mampu bertahan hidup. Megaspora ini terus tumbuh, dan nukleusnya membelah mealui mitosis sebanyak tiga kali, menghasilkan satu sel besar dengan delapan nukleus haploid. Membran kemudian membagi massa ini menjadi struktur multiseluler yang disebut kantung embrio (embryo sac), yang tak lain adalah gametofit betina. Pada salah satu ujung kantung embrio itu terdapat tiga sel: sel telur, atau gamet betina, dan dua sel yang disebut sinergid yang mengapit telur. Pada ujung yang berlawanan terdapat tiga sel antipodal. Kedua nukleus lainnya disebut nukleus polar, tidak dibagi ke dalam sel-sel terpisah akan tetapi berbagi sitoplasma sel pusat yang besar pada kantung embrio tersebut. Bakal biji sekarang terdiri dari kantung embrio (gametofit betina) dan integumen, lapisan pelindung jaringan sporofit yang terletak di sekitar kantung embrio.

D. Penyerbukan

Penyatuan Gametofit Jantan dan Betina

Supaya sel telur dapat dibuahi, gametofit jantan dan betina harus bertemu dan menyatukan gametnya. Tahap pertama adalah polinasi (polination atau penyerbukan), penempatan serbuk sari ke atas kepala putik. Beberapa tumbuhan, termasuk rumput dan banyak pohon, menggunakan angin sebgai alat penyerbuk atau polinator, dengan cara membebaskan serbuk sari yang sangat kecil dalam jumlah yang sangat banyak. Namun demikian, banyak angiosperma tidak mengandalkan tiupan angin yang tidak mempunyai tujuan untuk membawa serbuk sarinya melainkan berinteraksi dengan hewan yang memindahkan serbuk sari secara langsung dari bunga ke bunga.

            Beberapa bunga melakukan penyerbukan sendiri, tetapi sebagian besar angiosperma memiliki mekanisme yang membuat sulit atau tidak mungkin bagi suatu bunga untuk menyerbuki dirinya sendiri. Berbagai rintangan yang menghalangi penyerbukan sendiri memberikan sumbangan terhadap keragaman genetik dengan cara menjamin sel telur dan sel sperma berasal dari induk yang berbeda-beda. Tumbuhan-tumbuhan berumah dua, tentunya, tidak dapat melakukan penyerbukan sendiri karena mereka adalah bunga uniseksual, hanya staminat atau karpelat. Pada beberapa bunga sempurna. benang sari dan putik akan mencapai kedewasaan pada waktu yang berbeda. Banyak bunga dipolinasi oleh hewan secara struktural tersusun sedemikian rupa sehingga tidak mungkin polinator atau penyerbuk dapat memindahkan serbuk sari dari kepala sari ke kepala putik pada bunga yang sama. Bunga lain adalah bunga yang self-incompatible¸ jika butiran sebuk sri berasal dari kepala sari ternyata mendarat pada kepala putikbunga pada utmbuhan yang sama, suatu hambatan biokimiawi akan menghalangi serbuk sari itu untuk menyelesaikan perkembangannya dan membuahi sebuah sel telur.

Penyerbukan pada tumbuhan biji terbuka (gymnospermae) adalah menempelnya serbuk sari ke mikrofil (liang bakal biji). Dan terjadi pembuahan tunggal.

Alat reproduksi gymnospermae berupa strobilus jantan dan strobilus betina.  Proses penyerbukan pada gymnospermae umumnya dibantu oleh angin.

Proses reproduksi seksual memerlukan gamet jantan dan betina. Proses perkawinan tumbuhan berbiji diawali oleh proses penyerbukan dan dilanjutkan dengan proses pembuahan.

1.      Penyerbukan pada tumbuhan biji terbuka (gymnospermae) adalah menempelnya serbuk sari ke mikrofil (liang bakal biji). Dan terjadi pembuahan tunggal.

Alat reproduksi gymnospermae berupa strobilus jantan dan strobilus betina.  Proses penyerbukan pada gymnospermae umumnya dibantu oleh angin. Contoh tumbuhan berbiji terbuka ini antara lain : Melinjo, pinus, damar, pakis haji dan cycas.

2.      Penyerbukan pada tumbuhan biji tertutup (angiospermae)

Adalah menempelnya serbuk sari ke kepala putik dan terjadi pembuahan ganda. Alat perkembangbiakan angiospermae adalah bunga. Bunga meliputi berdasarkan perhiasan bunga dan alat kelamin bunga.

a.       Perhiasan bunga meliputi kelopak dan mahkota bunga.

b.      Alat kelamin bunga (alat perkembangbiakan)

Bagian sebelah dalam dari lingkaran perhiasan bunga adalah alat kelamin bunga. Bagian alat kelamin bunga terdiri dari benang sari sebagai alat pembiakan jantan dan putik sebagai alat pembiakan betina. Benang sari berada pada lingkaran sebelah luar dari putik.

E Perkembangan Bakal Biji Menjadi Biji yang Mengandung Embrio dan Cadangan Makanan

1. Perkembangan Endosperma

Perkembangan endosperma umumnya dimulai sebelum perkembangan embrio. Setelah pembuahan ganda, nukleus triploid dari sel-tengah bakal biji tersebut akan membelah diri, membentuk suatu “supersel” berinti majemuk yang memiliki kekentalah seperti susu. Massa ini, endosperma, akan menjadi multiseluler dan lebih padat ketika sitokinesis membentuk membran dan dinding di antara nukleus-nukleus tersebut.

Endosperma tersebut kaya akan zat-zat makanan, yang disediakan oleh endosperma bagi embrio yang sedang berkembang. Pada sebagian besar monokotil, endosperma juga menumpuk zat-zat makanan yang dapat digunakan oleh biji setelah perkecambahan. Pada banyak dikotil, cadangan makanan endosperm diangkut ke kotiledon (keping biji) sebelum biji itu menyelesaikan perkembangannya, dan sebagai akibatnya biji dewasa itu tidak mengandung endosperma.
2. Perkembangan Embrio

Pembelahan embrio pertama yang dilakukan oleh zigot adalah transversal, yang membagi sel telur yang telah dibuahi itu menjadi sebuah sel basal dan sebuah sel terminal Sel terminal akhirnya akan membentuk sebagian besar embrio itu. Sel basal akan terus membelah diri secara transversal, menghasilkan suatu benang sel-sel yang disebut suspensor (penggantung), yang akan menjaga agar embrio tetap berada di integumen bakal-biji dan memindahkan zat-zat makanan ke embrio tersebut dari tumbuhan induk dan, pada beberapa tumbuhan, dari endospermanya. Sementara itu, sel terminal akan membelah diri beberapa kali dan membentuk suatu proembrio yang berbantuk bola yang bertaut dengan suspensor tadi. Kotiledon, atau keping biji, mulai terbentuk sebagai benjolan pada proembrio tersebut. Dikotil, dengan kedua kotiledonnya, berbentuk seperti jantung pada tahap ini. Hanya satu kotiledon saja yang berkembang pada monokotil.

Segera setelah kotiledon-kotiledon yang belum sempurna ini muncul, embrio akan memanjang. Di antara kotiledon terdapat meristem apikal dari tunas embrionik. Ada ujung berlawanan dari sumbu embrio tersebut, di mana suspensor akan bertaut, terdapat ujung dari akar embrionik, juga dengan sebuah meristem. Setelah biji berkecambah, meristem apikal yang terletak pada ujung tunas dan akar akan menyokong pertumbuhan primer selama tumbuhan itu hidup. Ketiga meristem primer—protoderm, meristem dasar, dan prokambium—juga ada pda embrio. Dengan demikian, perkembangan embrio menghasilkan dua ciri bentuk tumbuhan; sumbu akar-tunas, dengan meristem pada ujung yang berlawanan; dan pola radial protoderm, meristem dasar, dan prokambium, kumpulan yang akan menyebabkan munculnya ketiga sistem jaringan (jaringan dermal, jaringan dasar, dan jaringan pembuluh). Sementara embrio berkembang, biji akan menumpuk protein, minyak, pati dan menahan zat-zat makanan ini dalam tempat penyimpanan sampai biji tersebut berkecambah.

                              

3. Struktur Biji Dewasa

Dalam tahap pematangannya, biji akan mengalami dehidrasi samapi kandungan airnya hanya sekitar 5% hingga 15% dari bobotnya. Embrio tersebut akan berhenti bertumbuh kembang sampai biji berkecambah. Embrio dikelilingi oleh kotiledonnya yang sudah membesar, oleh endosperma, atau oleh keduanya. Embrio dan persediaan makanannya terbungkus oleh suatu selaput biji (seed coat) yang terbentuk dari integumen bakal-biji, nenek moyang biji.

Dengan membuka biji kacang, akan terlihat lebih jelas jenis biji-dikotil. Pada tahapan ini, embrio merupakan suatu struktur memanjang, sumbu embrioniknya, bertaut pada kotiledon berdaging. Di bawah titik di mana kotiledon bertaut, sumbu embrionik itu disebut hipokotil. Hipokotil berakhir pada radikula (radicle) atau akar embrionik. Bagian sumbu embrionik di atas kotiledon adalah epikotil. Pada ujungnya terdapat plumula, yang terdiri dari ujung tunas dengan sepasang daun miniatur.

Kotiledon kacang berdaging sebelum biji itu berkecambah karena kotiledon menyerap makanan dari endosperma ketika biji berkembang. Namun demikian, biji beberapa dikotil, seprti biji jarak, memeprtahankan persediaan makanannya dalam endosperma dan memiliki kotiledon yang sangat tipis. Kotiledon itu akan menyerap zat-zat makanan dari endosperma dan memindahkannya ke embrio ketika biji itu mulai berkecambah.

Biji monokotil memiliki sebuah kotiledon. Anggota famili rumput-rumputan, yang meliputi jagung dan gandum, memiliki jenis kotiledon khusus yang disebut skuletum. Skuletum itu sangat tipis, dengan luas permukaan yang sangat besar yang ditekankan ke arah endosperma, di mana dari endosperma ini skuletum akan menyerap zat-zat makanan selama perkecambahan. Embrio dari suatu biji rumpur-rumputan terbunkgus oleh lapisan pembungkus yang terdiri dari koleorhiza, yang menutupi akar, dan koleoptil, yang menyelubungi tunas embrionik.

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, N. A, Reece, J. B, Mitchell, L. G. 2000. Biologi Jilid 2. Jakarta: Gramedia.

Dwidjoseputro, D. 1988. Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: Gramedia.

http://gudangmakalah.blogspot.com/2009/03/makalah-biologi-sistem-reproduksi.html