PROSES PERKECAMBAHAN FISIOLOGIS

A.    Pendahuluan

Pertumbuhan awal tumbuhan berbiji dimulai dari biji. Biji mengandung potensi yang dibutuhkan untuk tumbuh menjadi individu baru, misalnya embrio, cadangan makanan, dan calon daun (calon akar). Sebutir biji mengandung satu embrio. Embrio terdiri atas radikula (yang akan tumbuh menjadi akar) dan plumula (yang akan tumbuh menjadi kecambah). Cadangan makanan bagi embrio tersimpan dalam kotiledon yang didalamnya terkandung pati, protein dan beberapa jenis enzim. Kotiledon dikelilingi oleh bahan yang kuat, disebut testa. Testa berfungsi sebagai pelindung kotiledon untuk mencegah kerusakan embrio dan masuknya bakteri atau jamur ke dalam biji. Testa memiliki sebuah lubang kecil, disebut mikropil. Di dekat mikropil terdapat hilum yang menggabungkan kulit kotiledon. 

Biji memiliki kandungan air yang sangat sedikit. Pada saat biji terbentuk, air di dalamnya dikeluarkan sehingga biji mengalami dehidrasi. Akibat ketiadaan air, biji tidak dapat melangsungkan proses metabolism sehingga menjadi tidak aktif (dorman). Dormansi biji sangat bermanfaat pada kondisi tidak nyaman (ekstrem; sangat dingin atau kering) karena struktur biji yang kuat akan melindungi embrio agar tetap bertahan hidup.

Fisiologi benih merupakan salah satu cabang dari fisiologi tumbuhan. Fisiologi benih adalah ilmu yang mempelajari proses perkecambahan benih, melibatkan berbagai tahapan dan proses yang mengikutinya.
Proses perkecambahan benih merupakan rangkaian komplek dari perubahan-perubahan morfologi, fisiologi dan biokimia, merupakan tahap awal perkembangan suatu tumbuhan, khususnya tumbuhan berbiji. Dalam tahap ini, embrio di dalam biji yang semula berada pada kondisi dorman mengalami sejumlah perubahan fisiologis yang menyebabkan ia berkembang menjadi tumbuhan muda.

B.     Proses Perkecambahan Fisologis

            1.      Penyerapan Air

Proses penyerapan air atau imbibisi berguna untuk melunakkan kulit biji dan menyebabkan pengembangan embrio dan endosperma. Hal ini menyebabkan pecah atau robeknya kulit biji sehingga radicle keluar. Penyerapan air dilakukan oleh kulit biji (seed coat) melalui proses imbibisi dan osmosis.

Kulit biji terdiri atas bahan yang mapu menyerap air dari medium perkecambahan atau dari dalam tanah. Bahan penyusun kulit biji tersebut mempunyai daya pengikat air yang kuat. Setelah penyerapan air terjadi, kecenderungan pengurangan (penurunan) kekuatan mekanis dari bahan penyerap air (bahan pembentuk dinding sel kulit biji). Bahan pembentuk dinding sel kulit biji terutama yaitu cellulose. Pada beberapa jenis benih seperti kedelai, mikropyli berperan sebagai pintu tempat masuknya air ke dalam biji.

Selain itu, air memberikan fasilitas untuk masuknya oksigen ke dalam biji. Dinding sel yang kering hampir tidak permeabel untuk gas, tetapi apabila dinding sel diimbibisi oleh air, maka gas akan masuk ke dalam sel secara difusi. Apabila dinding sel kulit biji dan embrio menyerap air, maka suplai oksigen meningkat kepada sel-sel hidup sehingga memungkinkan lebih aktifnya pernapasan. Beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan penyerapan air oleh biji yaitu:

a.       Permeabilitas kulit biji

b.      Konsentrasi air

c.       Suhu

d.      Tekanan hidrostatik

e.       Luas permukaan biji yang kontak dengan air

f.       Daya intermolekuler

g.      Komposisi kimia

h.      Aktivasi enzim

            2.      Pencernaan

Pencernaan (digestion) makanan merupakan proses terjadinya pemecahan zat atau senyawa bermolekul besar dan kompleks menjadi senyawa bermolekul lebih kecil, sederhana, larut dalam air dapat dingkut melalui membrane dan dinding sel. Makanan cadangan terdapat di dalam endosperm pada monokotil dan cotyledon pada dicotyl merupakan senyawa kompleks bermolekul besar dan tidak bisa diangkut ke embryonic axis. Makanan cadangan yang disimpan dalam  biji yaitu pati, hemicelulose, lemak dan protein, yang bersifat :

-          tidak larut dalam air (water insoluble) atau berupa senyawa koloid

-          terdapat dalam jumlah besar pd endosperm dan/atau kotiledon

-          merupakan senyawa kompleks bermolekul besar

-          tidak dapat diangkut (immobile) ke daerah yang memerlukan : embryonic axis.

Proses pencernaan dibantu oleh enzim. Enzim yaitu suatu senyawa organic yang dihasilkan oleh sel hidup berupa protein yang mana fungsinya mirip katalisator anorganik. Fungsi pokok enzim yang terdapat di dalam biji adalah untuk merubah pati dan hemicellulosemenjadi gula, lemak menjadi glycerine dan asam lemak, dan protein menjadi asam-asam amino.

Pada serealia seperti jagung, makanan cadangan umumnya dalam bentuk pati. Pemecahan pati ini akan dilakukan oleh dua macam enzim yaitu α-amilase dan β-amilase. α-amilase, yang merombak amylase dan amylopectin menjadi maltose dan glukosa. Selain itu, juga merombak dextrin menjadi maltose dan glucose. Kemudian maltose dirubah menjadi glikosa (dengan bantuan enzim maltase). Sedsng β-amilase, merombak amilase menjadi glukosa yang bersifat terlarut dan bisa diangkut. Selain itu, juga merombak amylopectin menjadi dextrin yang tidak bisa diangkut.

Protein dirombak oleh enzim proteases menjadi peptids dan asam amino. Peptisd ini kemudian dengan pertolongan enzim peptiades dirobak menjadi asam amino yang dapat diangkut. Lipids ini dicerna dengan pertolongan enzim lipases menjadi glycerol dan asam lemakglyserol ini larut dalam air, dapat diangkut dan di pergunakan langsung ke dalam siklus pernapasan. Asam lemak ini juga larut dalam air, dapat diangkut, kemudian dirombak melalui proses β-oxidationakhirnya menjadi Acetyl-Co A dan masuk dalam siklus kreb pernapasan.

            3.      Pengangkutan Makanan

Hasil pencernaan makanan cadangan yang berupa asam amino, asam lemak dan glukosa diangkut dari jaringan penyimpanan ke daerah yang membutuhkan yaitu titik tumbuh pada embrionik axis, plumula dan radikula. Pada biji, khususnya embrio sebagai tumbuhan rudimenter, jaringan pengangkutnya masih sangat sederhana atau tidak ada sama sekali sehingga dilakukan secara difusi atau osmose dari satu sel hidup ke sel hidup yang lain.

            4.      Asimilasi

Asimilasi merupakan tahap terakhir dalam penggunaan cadangan makanan dan merupakan proses pembangunan kembali. Pada proses asimilasi ini protein yang telah dirombak oleh enzim proteases menjadi asam amino dan diangkut ke titik tumbuh disusun kembali menjadi protein baru. Protein baru ini dipergunakan untuk membentuk sel-sel baru terutama pembentukan protoplasma baru.

Zat makanan lain seperti karbohidrat melalui protoplasma dipergunakan untuk pembentukan dinding sel. Pada proses pembentukan kembali senyawa-senyawa yang lebih komplek ini dibutuhkan tanaga yang berasal dari proses pernapasan.

      5.      Pernapasan

Merupakan proses perombakan makanan (karbohidrat) menjadi senyawa lebih sederhana (proses reduksi), dengan membebaskan sejumlah tenaga. Tenaga yang dibebaskan sebagian digunakan untuk aktivitas lain dalam pross perkecambahan biji seperti pembelahan sel dan penembusan kulit biji oleh radikula. Pada permulaaan perkecambahan, perombakan makanan terjdi pada embryonic axis. Setelah makanan cadangan habis, baru beralih ke endosperm/kotiledon. Proses pernapasan sewaktu perkecambahan paling aktif dibandingkan dengan semua pernpasan pada jaringan atau organ lainnya pada tumbuhan. Aktivitas pernapasa tertinggi pada saat radical menembus kulit biji karena pada saat ini dibutuhkan tenaga yang lebih banyak. Pda biji yang berkecambah, proses pernapasan meliputi beberapa tahap yaitu glicolysis, Krebs Cycle, Hexose Monophospate Shunt (HMPS) dan lainnya.

      6.      Pertumbuhan

Pertumbuhan merupakan suatu proses yang memerlukan tenaga dan tenaga ini berasal dari proses pernapasan. Terdapat dua ketentuan yang perlu di perhatikan dalam proses pertumbuhan yaitu embryionic axis pada saat ini mulai tumbuh dan pemanjangan bibit tidak termasuk ke dalam kategori pertumbuhan pada fase terakhir dari proses perkecambahan biji. Jadi pertumbuhan radikula menjadi sutu system perakaran dan plumula menjadi system batang, tidak termasuk lagi dalam pertumbuhan. Ada dua bentuk pertumbuhan embryionic axis yaitu :

a.       perbesaran sel – sel yang sudah ada ( enlargement of the cell already formed)

b.      pembentukan sel - sel baru pada titik tumbuh, radikula dan plumula

Pada umumnya bagian embryionic axis yang pertama kali menonjol ke luar (tampak) biji yaitu radikula baru diikuti plumula. Radikula tumbuh memanjang ke bawah dan dari sana keluar atau tumbuh bulu-bulu akar dan disusul akar sekunder sehingga memperluas bidang penyerapan air (makanan) dan menambatkan bibit ke tanaman.

Inisiasi pertumbuhan embrio terjadi setelah semua proses imbibisi, aktivasi enzim, dan katabolisme cadangan makanan berjalan. Proses ini ditandai oleh :

-          Meningkatnya bobot kering embryonic axis

-          Menurunnya bobot kering endosperma

Munculnya radikel adalah tanda bahwa proses perkecambahan telah sempurna. Proses ini akan diikuti oleh pemanjangan dan pembelahan sel-sel. Proses pemanjangan sel ada dua fase yakni :

-          Fase 1 (fase lambat) dimana pemanjangan sel tidak diikuti dengan penambahan bobot kering

-          Fase 2 (fase cepat), yang diikuti oleh penambahan bobot segar dan bobot kering.

C.    Penutup

Fisiologi benih dan biologi benih adalah dua hal yang berkaitan. Fisiologi benih yaitu dimana mempelajari tahapan perkecambahan dan proses yang mengikutinya sedangkan dalam biologi benih pembagian kembali bagian-bagian dari proses perkecambahan itu, yang mana merupakan fisiologi benih. Jadi dapat dikatakan bahwa fisiologi benih merupakan tahapan dan proses perkecambahan dimana di dalamnya terdapat biologi benih, dan biologi benih merupakan bagian dari fisiologi benih. Untuk proses perkecambahan secara fisiologis itu sendiri terbagi atas 6 tahapan yaitu peyerapan air, pencernaan, pengankutan zat makanan, asimilasi, pernafasan dan pertumbuhan.

Sumber : Kamil. 1979. Teknologi Benih 1. Padang : Angkasa Raya.  

Salam Semangat Shesay_yekti ^_^