PEMBENTUKAN DAN PERKEMBANGAN BENIH

1. PEMBENTUKAN DAN PERKEMBANGAN BENIH • Deskripsi: Pembungaan, penyerbukan dan fertilisasi, perkembangan embrio, dan pemasakan biji • Sub Pokok Bahasan: * Struktur organ reproduksi * Pembentukan gamet * Penyerbukan dan fertilisasi * Pemasakan biji • Relevansi: Proses pembentukan dan perkembangan biji menentukan mutu benih

2. Siklus Reproduksi Tanaman

3. PROSES REPRODUKSI TANAMAN • Inisiasi pembungaan: • Transisi dari meristem vegetatif (memproduksi primordia daun) apikal • reproduktif (primordia bunga) yang akan berkembang menjadi bunga • Perubahan ini terjadi beberapa hari, minggu atau bulan sebelum • munculnya kuncup bunga • Organ Reproduktif: Bunga • Bagian-bagian bunga: Sepal dan petal adalah bagian steril • Stamen dan pistil adalah bagian fertil • Jenis bunga: • Pertumbuhan: determinate vs indeterminate • Kelengkapan asesori: lengkap vs tidak lengkap • Kelengkapan organ reproduksi: sempurna (hermaprodit) vs • tidak sempurna (staminate/jantan, pistilate/betina)

5. BAGIAN-BAGIAN BUNGA

6. BUNGA BETINA DAN JANTAN PADA CUCURBITACEAE

7. Faktor yang mempengaruhi inisiasi pembungaan • Suhu • Suhu rendah/vernalisasi: tulip, Amaryllis, daffodil • Beberapa tanaman memerlukan suhu rendah pada malam hari diselingi dengan periode suhu yang lebih tinggi yang disebut dengan termoperiodisme • 2. Panjang hari • Fenomena pengaruh panjang hari terhadap proses inisiasi pembungaan disebut fotoperiodisme • Spesies tanaman digolongkan atas: • Tanaman hari pendek • Tanaman hari panjang • Tanaman intermediate • Tanaman netral

8. 3. Senyawa kimia Beberapa senyawa yang dapat menginduksi pembungaan a.l.: auksin, giberelin, sitokinin, etilen 4. Status nutrisi Defisiensi karbohidrat dapat menyebabkan degenerasi mikrospora sehingga polen menjadi steril

9. PEMBENTUKAN ORGAN REPRODUKSI • Megasporogenesis • Pembentukan megaspora (ovul) • Sel-sel sporogenus di dalam nuselus membentuk 1 sel induk megaspora • Sel induk megaspora (2 N) akan membelah 2 kali secara meiosis menghasilkan 4 megaspora (1N), umumnya 3 megaspora degenerasi dan hanya 1 megaspora yang berfungsi dan berkembang. • Megagametogenesis • Proses perkembangan sel megaspora fungsional menjadi kantong embrio • Sel megaspora yang fungsional (1N) mengalami pembelahan secara mitosis 3 kali sehingga menghasilkan 8 inti haploid. • Delapan inti ini mengalami polarisasi dalam kantong embrio • 3 inti menuju kalaza, membentuk 3 sel antipodal • 3 inti menuju mikropil, membentuk 2 sel sinergid dan 1 sel telur • 2 inti tetap di tengah disebut inti polar

10. MEGASPOROGENESIS MEGAGAMETOGENESIS

11. MIKROSPOROGENESIS • Mikrosporogenesis adalah perkembangan sel induk mikrospora menjadi mikrospora (polen) • Sel-sel sporogenus dalam antera membentuk sel-sel induk mikrospora, yang mengalami meiosis dua kali menjadi 4 mikrospora haploid yang saling menempel (tetrad). Keempat mikrosporatersebut akan memisah danmikrospora (polen) • MIKROGAMETOGENESIS • Mikrospora mengandung 1 inti yang membelah menjadi 2: • 1 inti vegetatif dan 1 inti generatif • Inti generatif membelah membentuk 2 gamet jantan (sperma) • Berdasarkan jumlah sel saat dilepaskan dari mikrosporangium : • Bi-seluler: sel vegetatif dan generatif, lebih tahan disimpan dan • tidak mudah berkecambah • Tri-seluler : sel vegetatif dan 2 sel sperma mudah berkecambah dan tidak tahan simpan

12. MIKROSPOROGENESIS:

13. MIKROGAMETOGENESIS

14. BENTUK POLEN

15. PORI-PORI POLEN

16. POLINIA

17. PENYERBUKAN • Penyerbukan: adalah berpindahnya polen ke kepala putik (stigma) • Penyerbukan akan berhasil bila: • Polen viabel • Stigma reseptif • Keduanya dari spesies yang sama Vektor Penyerbukan: Biotik: serangga, kelelawar, burung, marsupial, manusia Abiotik: angin, air • Penyerbukan sendiri: bila polen berasal dari bunga yang sama atau bunga lain pada tanaman yang sama • Penyerbukan silang: bila bunga berasal dari tanaman lain

20. FERTILISASI GANDA 1 sel telur+ sperma: zigot (2N) 2 intipolar+ sperma: endosperma (≥ 3N)

21. Endosperm • Berdasarkan pembelahan inti dan pembentukan dinding sel, • dikelompokkan menjadi : • Endosperm inti • Endosperm seluler • Endosperm helobial • Fungsi: menyediakan nutrisi selama perkembangan embrio • Suspensor: • Asal: sel basal pada awal pembelahan zigot • Bentuk dan ukuran bervariasi • Fungsi: membantu penyerapan nutrisi dari tanaman induk dan dari • jaringan di sekitarnya

22. DIKOTIL

23. MONOKOTIL

24. EMBRIO CAPSELLA (DIKOTIL) , GANDUM DAN JAGUNG (MONOKOTIL)

27. Benih (biji) • Batasan struktural (botani): ovul yang dibuahi dan menjadi masak • Batasan fungsional (dalam pertanian): biji digunakan untuk produksi tanaman, disebut benih • Bagian-bagiannya: Embrio: dari zigot yang berkembang Kulit benih: dari integumen Cadangan makanan untuk perkecambahan: endosperm: terutama monokotiledon kotiledon: terutama dikotiledon perisperm (sisa nuselus): bit gula gametofit betina: melinjo • Jenis senyawa cadangan makanan berbeda-beda : • serealia : karbohidrat • kacang2an : lemak dan protein (mudah rusak) • Bentuk dan ukuran bervariasi; untuk memperkirakan ukuran digunakan satuan indeks biji yaitu bobot per 1000 butir atau bobot per 100 butir

28. Perubahan fisiologis selama perkembangan benih 1. Bobot basah Bobot basah benih meningkat segera setelah proses fertilisasi, karena pembelahan dan perkembangan sel Bobot basah mencapai maksimum setelah lewat matang morfologis dan akumulasi cadangan makanan dimulai 2. Bobot kering Bobot kering mulai meningkat setelah benih mencapai matang morfologis Pada saat masak fisiologi bobot kering benih mencapai maksimum Bobot kering benih dapat digunakan sebagai salah satu indikasi masak fisiologi 3. Kadar air benih Pada saat fertilisasi kadar air benih masih tinggi ( + 80 %), kemudian akan menurun dan akan berkeseimbangan dengan RH lingkungan

29. BB/ BK/ KA/ MM MF PERKEMBANGAN BENIH (ZIGOT – MF)

30. PROSES PERKEMBANGAN BENIH • Histodiferensiasi: 1 sel zigot membelah secara mitotik dan berdiferensiasi menjadi embrio • Pemasakan: tidak ada pembelahan sel Terjadi pembesaran sel dan akumulasi cadangan makanan (biasanya protein, diikuti oleh lemak dan KH) • Desikasi: terjadi penurunan metabolisme karena penurunan KA Embrio tidak aktif 4. Kering panen: indikasi masak fisiologis Metabolisme rendah, embrio tidak aktif (dorman?)

31. Rata-rata kadar air benih pada saat masak fisiologis

32. Perubahan morfologi • Struktur benih akan sempurna pada saat matang morfologi • Ukuran mencapai maksimum pada saat masak fisiologi • Kekerasan benih meningkat dan maksimum pada saat KA sudah turun (masak fisiologis) • Perubahan kimiawi • Polisakarida (pati): meningkat secara cepat setelah endosperm • berkembang, sedangkan sukrosa dan gula reduksi mengalami • penurunan • Kandungan protein dan cadangan lemak meningkat, DNA dan • RNA meningkat cepat seiring dengan perkembangan embrio dan endosperm, karena pertambahan jumlah dan volume sel

33. KOMPOSISI KIMIAWI BENIH • Komposisi kimiawi benih, mengapa perlu diketahui?: • Benih merupakan sumber bahan pangan dan pakan • Benih merupakan sumber obat-obatan • Benih mengandung berbagai senyawa antimetabolit yang dapat berdampak buruk pada manusia dan hewan • Benih mengandung cadangan makanan dan zat pengatur tumbuh yang bermanfaat untuk proses perkecambahan • Komposisi kimia benih akan berdampak pada daya simpan benih • Faktor-faktor yang mempengaruhi komposisi kimia benih • Genetik • Teknik budidaya: irigasi • Lingkungan: suhu, hara

34. CADANGAN MAKANAN DALAM BENIH • Karbohidrat: Cadangan makanan utama benih, terutama serealia Benih berkarbohidrat tahan simpan Karbohidrat benih: amilosa dan amilopektin, penting selama perkecambahan Beberapa benih tertentu mengandung hemiselulosa • Lemak ▪ Cadangan makanan utama pada benih, misalnya kedelai, kacang tanah, kapas, bunga matahari, wijen dll ▪ Benih dengan kandungan lemak tinggi, daya simpan lebih rendah dibanding karbohidrat, terutama asam lemak tidak jenuh yang tinggi ▪ Asam lemak tak jenuh dalam biji: oleat (1 ikatan ganda) dan linoleat (2 ikatan ganda), asam lemak jenuh palmitat (n=14)

35. Protein • Merupakan cadangan makanan utama leguminosae (kedelai) • Berdasarkan keaktifan metabolisme, dikelompokkan atas protein yang aktif secara metabolis ( globulin dan albumin) dan yang non aktif ( glutelin dan prolamin) • Berdasarkan kelarutannya protein pada benih digolongkan menjadi : • Albumin : larut dalam air pada kondisi netral atau sedikit asam • mudah koagulasi karena panas. • Mis.: leucosin (serealia), ricin (padi), legumelin • Globulin : tidak larut dalam air, larut dalam larutan garam • relatif lebih sulit terkoagulasi karena panas. • Mis.: vignin, glycinin (kedelai), arachin (kc. tanah) • Glutelin : larut dalam air, larutan garam dan etilalkohol. Mis.: glutenin (gandum) dan oryzenin (padi) • Prolamin : larut dalam etilalkohol 70 -90% , tidak larut dalam air. • Mis. gliadin (gandum, rye) dan zein (jagung)

36. Senyawa lain di dalam benih • Tanin: umumnya pada kulit benih, menghambat aktivitas enzim • Mis. benih cacao dan kacang2an • Alkaloid: senyawa komplek mengandung N • Mis. cofein (kopi), nicotin (tembakau), theobromin (cacao), • Glukosida: reaksi antara gula dengan ≥ senyawa non-gula, kristal • Mis. saponin (biji tung), sangat beracun, amygdalin (almond, plum) • Fitin: persediaan P utama dalam benih • Serealia: fitin terdapat pada lapisan aleuron, sumber P, Mg, dan K • Zat pengatur tumbuh: • giberelin: berperan dalam proses perkecambahan • sitokinin: berperan dalam perkecambahan (pertumbuhan dan • diferensiasi sel) • etilen: menghambat atau mendorong perkecambahan • asam absisik: menyebabkan dormansi • Vitamin: tanaman swasembada vitamin • Thiamin: berperan dalam pembelahan sel (perkembangan akar) • Asam askorbat: berperan dalam proses respirasi benih • (perkecambahan)