PERKECAMBAHAN BENIH SEBAGAI SUATU SISTEM

Transkripsi

1 PERKECAMBAHAN BENIH SEBAGAI SUATU SISTEM Melati Balai Penelitian Tanaman Rempah dan Obat Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian Jalan Tentara Pelajar No. 3 Bogor melatinazar@yahoo.co.id ABSTRAK Proses perkecambahan benih merupakan suatu rangkaian kompleks dari perubahan-perubahan morfologi, fisiologi dan biokimia. Proses perkecambahan dapat dianggap sebagai suatu sistem. Untuk mempermudah mempelajari sistem tersebut dapat dilakukan melalui aliran proses perkecambahan yang akhirnya membentuk suatu model perkecambahan. Faktor-faktor yang terlibat dalam perkecambahan benih saling berhubungan satu sama lain, baik itu faktor dalam maupun faktor luar. Model perkecambahan dapat diduga melalui tingkat kemasakan benih, ukuran benih, air, suhu, O 2 dan cahaya. Tulisan ini menguraikan perkecambahan benih sebagai suatu sistem yang saling terkait dan membuat model perkecambahan benih berdasarkan bobot benih dan kaitannya dengan viabilitas dan vigor benih. Berdasarkan studi kasus pada benih tanaman jarak didapatkan adanya hubungan yang erat dan bersifat positif antara bobot biji jarak dengan tinggi kecambah, daya berkecambah, indeks vigor dan bobot segar kecambah. Terdapat hubungan erat satu sama lain yang saling mempengaruhi satu sama lain dalam suatu sistem. Semakin berat bobot biji Jarak, maka semakin semakin tinggi viabilitas dan vigor benih. Kata kunci: Sistem, faktor dalam, faktor luar, model perkecambahan, bobot benih PENDAHULUAN Secara fisiologis perkecambahan benih didefinisikan sebagai munculnya kembali proses metabolisme dan pertumbuhan struktur embrio yang tadinya tertunda ditandai dengan munculnya struktur esensial tersebut menembus kulit benih. Sementara secara morfologis, perkecambahan benih merupakan perubahan bentuk dari embrio menjadi kecambah. Secara biokimia perkecambahan benih merupakan rangkaian perubahan lintasan-lintasan oksidatif dan secara teknologi perkecambahan benih adalah muncul dan berkembangnya struktur penting dari embrio serta menunjukkan kemampuan untuk berkembang menjadi tanaman normal. Proses perkecambahan benih merupakan suatu rangkaian kompleks dari perubahanperubahan morfologi, fisiologi dan biokimia. Copeland dan McDonald (1985) menguraikan tahapan dalam proses perkecambahan benih tahapan: Tahap 1 : meliputi proses (1) imbibisi, (2) melunaknya kulit benih dan (3) hidrasi dari protoplasma. Tahap 2 : dimulai dengan kegiatan-kegiatan sel dan enzim-enzim serta naiknya tingkat respirasi benih. Tahap 3 : merupakan tahap dimana terjadi penguraian bahan-bahan seperti karbohidrat, lemak dan protein menjadi bentuk-bentuk yang melarut dan ditranslokaskan ke titik-titik tumbuh. Tahap 4 : adalah asimilasi dari bahanbahan yang telah diuraikan tadi di daerah meristematik untuk menghasilkan energi bagi kegiatan pembentukan kom- 109

2 Prosiding Seminar Perbenihan Tanaman Rempah dan Obat Bogor, 29 April 2015 ponen dan pertumbuhan sel-sel baru. Tahap 5 : adalah pertumbuhan dari kecambah melalui proses pembelahan, pembesaran dan pembagian sel-sel pada titik tumbuh. Daun berfungsi sebagai organ untuk fotosintesis. Benih yang baru tumbuh mempunyai daun yang belum berfungsi dengan baik. Kondisi tersebut menyebabkan pertumbuhan kecambah sangat bergantung pada persediaan makanan yang ada dalam biji (Sutopo, 2002), tetapi pada saat kecambah sudah berakar, media tumbuh lebih berperan dalam menyediakan makanan untuk pertumbuhan dan perkembangan selanjutnya. Agar benih dapat berkecambah normal, ada beberapa faktor yang mempengaruhi perkecambahan benih. Faktorfaktor tersebut terbagi menjadi dua yaitu faktor dalam yang meliputi: tingkat kemasakan benih, ukuran benih, dormansi dan penghambat perkecambahan dan faktor luar meliputi : air, temperature, oksigen, cahaya dan media tanam. Perkecambahan benih melibatkan proses morfologis, fisiologis dan biokimia. Berdasarkan definisi dan tahapan tersebut maka proses perkecambahan benih dapat dianggap sebagai suatu sistem. Proses fisiologis dapat dilihat dari adanya perubahan warna biji, tertundanya perkecambahan benih, menurunnya laju pertumbuhan kecambah, berkurangnya daya berkecambah, serta meningkatnya kecambah abnormal. Proses biokimia dapat dilihat dari terjadinya perubahan-perubahan dalam aktivitas enzim, respirasi, laju sintesa, membran, persediaan makanan, dan perubahan dalam kromosom. Proses imbibisi, kegiatan sel dan enzim, penguraian cadangan makanan, asimilasi bahan hasil penguraian, pertumbuhan kecambah, dan lain-lain merupakan sub sistem yang saling berhubungan. Faktor-faktor yang terlibat dalam perkecambahan benih, baik itu faktor dalam maupun faktor luar masing-masing mempengaruhi perkecambahan dan saling berhubungan satu sama lain. Bagaimana masing-masing faktor tersebut saling mempengaruhi dapat digambarkan dalam suatu bagan alir perkecambahan (Gambar 1). Proses perkecambahan dapat dianggap sebagai suatu sistem, maka untuk mempermudah mempelajari sistem tersebut dapat dipelajari melalui aliran proses perkecambahan yang akhirnya membentuk suatu model perkecambahan. Handoko (1994), model adalah penyederhanaan suatu sistem. Sedangkan sistem adalah gambaran suatu proses atau beberapa proses (beberapa subsistem) yang teratur. Dijelaskan pula bahwa terdapat tiga macam tujuan model yakni (1) untuk pemahaman proses, (2) prekdiksi dan (3) untuk keperluan manajemen. Hubungan antar faktor yang saling mempengaruhi proses perkecambahan dapat terjadi secara kualitatif maupun kuantitatif. Gambar 1 menunjukkan faktor-faktor yang mempengaruhi perkecambahan. Faktor-faktor tersebut saling terkait satu sama lain membentuk suatu sistem yang saling berhubungan. Ketersediaan air pada media perkecambahan merupakan awal dari proses sistem tersebut dimulai. Penyerapan air akan mengativasi (enzim, respirasi, organel sel, sintesis RNA dan protein). Kecepatan benih dalam menyerap air sangat dipengaruhi oleh permeabilitas kulit benih, tingkat kemasakan benih, komposisi kimia benih, suhu, oksigen. 110

3 FAKTOR-FAKTOR DALAM PERKECAMBAHAN BENIH Melati : Perkecambahan Benih Sebagai Suatu Sistem Media (pasir, tanah, kertas,cocopit) Air Tingkat Kemasakan Benih Kadar Air Benih Ukuran /Berat Benih Struktur Kulit IMBIBISI Cahaya Suhu Oksigen KEGIATAN SEL, HORMON & ENZIM METABOLISME (KATABOLISME & ANABOLISME) KECAMBAH Tinggi Daya berkecamba Indeks vigor Bobot segar kecambah Gambar 1. Bagan Alir Perkecambahan Benih Tingkat kemasakan benih Delouche (1983) menyatakan bahwa proses kemasakan benih mencakup perubahan-perubahan morfologi dan fisiologi yang berlangsung sejak fertilisasi sampai bakal benih masak menjadi benih yang siap panen. Pemanenan benih pada tingkat kemasakan yang tepat (masak fisiologi) sangatlah penting untuk mendapatkan tingkat mutu benih yang tinggi dan daya simpan yang panjang. Pemanenan yang dianjurkan adalah pada saat vigor maksimum (daya tumbuh maksimum), bobot kering benih maksimum, penurunan kadar air benih (sampai mencapai 111

4 Prosiding Seminar Perbenihan Tanaman Rempah dan Obat Bogor, 29 April 2015 kadar air keseimbangan) dan peningkatan perkecambahan (Kamil, 1982). Benih yang dipanen sebelum tingkat masak fisiologis tercapai, tidak akan mempunyai viabilitas yang tinggi. Pada tingkatan tersebut benih diduga belum memiliki cadangan makanan yang cukup dan pembentukan embrio belum sempurna. Tingkat kemasakan benih penting diketahui untuk menentukan waktu panen yang tepat, sebab waktu pemanenan sangat mempengaruhi viabilitas dan vigor benih (Munir 2013). Masak fisiologis benih kemangi pada 48 HSB (hari setelah berbunga) yang ditunjukkan dengan viabilitas dan vigor yang maksimum (Hidayati, 2014). Ukuran dan berat benih Jaringan penyimpan benih memiliki karbohidrat, protein, lemak dan mineral. Bahan-bahan ini diperlukan sebagai bahan baku dan energi bagi embrio pada saat perkecambahan. Benih yang berukuran besar dan berat diduga mengandung cadangan makanan yang lebih banyak dan mungkin pula embrionya lebih besar. Menurut Worker dan Rukman (1968) dalam Sutopo (2002) mengemukakan bahwa ukuran benih menunjukan korelasi positif terhadap kandungan protein pada benih sorghum (Sorghum vulgare). Makin besar ukuran benih, maka kandungan proteinnya makin meningkat pula. Benih yang ukurannya lebih besar biasanya menghasilkan kecambah tanaman yang lebih besar pula. Adikadarsih (2007) menyatakan pengaruh bobot biji jarak pagar yang dikategorikan dalam tiga ukuran berat, yaitu Berat (L): lebih dari 0,70 g; Sedang (M) : 0,50-0,69 g; Ringan (S): 0,30-0,49 g terhadap tinggi kecambah dan berat basah kecambah. Biji yang dipergunakan adalah biji yang telah mencapai masak fisiologis dari klon NTB, dikeringkan hingga kadar air 7% kemudian dikecambahkan. Tiap perlakuan diulang dua kali masing-masing 100 biji per bak. Hasil analisis menunjukkan bahwa bobot biji berpengaruh sangat nyata pada parameter daya berkecambah dan bobot basah kecambah (Tabel 1). Hal ini diduga berhubungan dengan jumlah cadangan awal yang dimiliki biji. Trend yang sama terlihat pada parameter tinggi kecambah dan vigor kecambah, sehingga saat proses perkecambahan jumlah cadangan makanan yang dapat dirombak menjadi sumber energi untuk mendukung proses pertumbuhan dan perkembangan embrio juga lebih banyak. Jumlah energi lebih besar berpengaruh pada meningkatnya aktivitas pembelahan sel pada bagian sel tubuh embrio. Hal tersebut didukung hasil observasi bahwa kecambah yang paling tinggi terdapat pada kelompok biji yang paling berat/l (22,43 cm) sedangkan yang paling rendah adalah kelompok S (19,13). Tabel 1. Pengaruh bobot biji Jarak terhadap tinggi kecambah, daya berkecambah, vigor dan bobot segar kecambah. Bobot biji Tinggi kecambah (cm) Daya berkecambah (%) Vigor (%) L (0,70) 22,43 92,50 a 87,00 417,50 a M (0,50-0,69) 21,83 85,00 ab 78,00 396,50 a S (0,30-0,49) 19,13 68,50 a 58,50 214,00 b KK (%) 7,15 6,12 10,58 1,79 Sumber: Adikadarsih (2007) BBs 112

5 Melati : Perkecambahan Benih Sebagai Suatu Sistem Demikian pula kecambahan yang paling ringan berasal dari kelompok S (214,00). Air Air merupakan salah satu syarat penting untuk proses perkecambahan benih. Dua faktor penting yang mempengaruhi penyerapan air oleh benih adalah (1) sifat dari benih itu sendiri terutama kulit pelindungnya, (2) jumlah air yang tersedia pada medium sekitarnya dan (3) temperatur. Air berperan dalam proses pelunakan kulit benih, menentukan kelembapan media, menginisiasi giberellin, mengaktifkan enzim, ikut serta dalam proses metabolism serta translokasi metabolit dan oksigen. Banyaknya air yang diperlukan bervariasi tergantung pada jenis benihnya. Tetapi umumnya tidak melebihi dua atau tiga kali dari berat keringnya. Benih tanaman mempunyai kemampuan berkecambah pada kisaran air tanah tersedia mulai dari kapasitas lapang sampai titik layu permanen. Penyerapan air oleh benih yang terjadi pada tahap imbibisi biasanya berlangsung sampai jaringan mempunyai kandungan air 40-60% dan akan meningkat lagi pada saat munculnya radical sampai jaringan penyimpanan dan kecambah yang sedang tumbuh mempunyai kandungan air 70-90%. Temperatur Temperatur merupakan syarat penting kedua bagi perkecambahan benih. Temperatur optimum bagi kebanyakan benih tanaman adalah antara 26,5-35 C. Tingkat pengambilan air oleh benih dipengaruhi oleh temperatur. Temperatur yang tinggi menyebabkan meningkatnya kebutuhan air. Oksigen Oksigen berpengaruh terhadap perkecambahan pada proses respirasi, akan tetapi efeknya tidak terlalu besar seperti halnya ketersediaan air. Proses respirasi tanaman adalah proses perombakan gula (karbohidrat) hasil fotosintesis dan hasil akhir dari proses respirasi yaitu terbentuknya ATP yang merupakan sumber energi utama bagi tanaman untuk melakukan semua kegiatan seperti absorbsi, transpirasi, transportasi, pembelahan sel, pembungaan maupun fotosintesis. Oksigen diperlukan oleh tanaman pada awal masa pertumbuhannya karena belum memiliki organ yang lengkap untuk pertumbuhan dan perkembangan awal tanaman. Persentase perkecambahan benih jagung yang diberi oksigen berbeda nyata dengan benih jagung tanpa oksigen (Liu et al., 2012). Cahaya Menurut Balai Pengembangan Mutu Benih Tanaman Pangan dan Hortikultura (2005) bahwa cahaya sangat penting untuk perkecambahan benih. Kebutuhan benih terhadap cahaya untuk perkecambahannya berbeda-beda tergantung pada jenis tanaman. Hubungan antara pengaruh cahaya dan perkecambahan benih dikontrol oleh suatu sistem pigmen yang dikenal sebagai phytochrome. Phytochrome mempunyai dua bentuk yang sifatnya reversible yaitu phytochrome merah yang mengabsorbsi sinar merah dan phytochrome infra merah yang mengabsorbsi sinar infra merah. Bila benih yang sedang berimbibisi diberikan cahaya merah (6400A-6700A), maka akan menyebabkan phytochrome merah berubah menjadi phytochrome infra merah yang menimbulkan reaksi merangsang perkecambahan. Sebaliknya jika diberikan cahaya infra merah (7200A- 7500A) akan menyebabkan pengubahan phytochrome infra merah menjadi phytochrome merah yang menghambat perkecambahan (Sutopo, 2002). Hasil penelitian Karin et al. (2006) pada benih species Carex menunjukkan bahwa benih yang diberi paparan sinar infra merah dan sinar 113

6 Prosiding Seminar Perbenihan Tanaman Rempah dan Obat Bogor, 29 April 2015 putih secara nyata dapat meningkatkan perkecambahan dibandingkan benih yang tidak diberi paparan cahaya. Abdullateef (2011) menguji benih Stevia rebaudiana pada cahaya putih dan cahaya merah, hasilnya menunjukkan daya berkecambah benih stevia yang diberi paparan cahaya merah (41%), paparan cahaya putih (31%), dan tanpa diberi cahaya (14%). Model perkecambahan Dari uraian pengaruh antar faktor tersebut dapat dibuat model perkecambahan. Salah satu faktor yang mempengaruhi sistim perkecambahan benih yaitu bobot benih. Tabel 1 memperlihatkan bahwa pengaruh bobot biji jarak terhadap tinggi kecambah, daya berkecambah, vigor dan bobot segar kecambah. Regresi dari pengaruh bobot biji jarak terhadap tinggi kecambah, daya berkecambah, indeks vigor dan bobot segar kecambah dapat dilihat pada Gambar 2 berikut ini. Gambar 2 menunjukkan bahwa dapat dibuat model perkecambahan pengaruh bobot biji jarak terhadap tinggi kecambah, daya berkecambah, vigor benih dan bobot segar kecambah, yaitu sebagai berikut berturut-turut : Y = 1,65x + 17,83 (R² = 0,881), Y = 12x + 58 (R² = 0,955), Y = 14,25x + 46 (R² = 0,956), Y = 101,7x + 139,1 (R² = 0,826). Selanjutnya dari masing-masing model dilakukan simulasi data: Simulasi pengaruh bobot biji jarak terhadap tinggi kecambah dengan model : Y = 1,65x + 17,83 menunjukan bahwa semakin besar biji jarak akan semakin tinggi kecambah. X Bobot benih 1,65. X Y Tinggi kecambah 1 1,65 19,48 2 3,3 21,13 3 4,95 22,78 4 6,6 24,43 5 8,25 26,08 6 9,9 27, ,55 29, ,2 31, ,85 32, ,5 34,33 Keterangan : Y1: tinggi kecambah, Y2: daya berkecambah, Y3:indek vigor, Y4:bobot segar kecambah Gambar 2. Grafik pengaruh bobot biji jarak terhadap tinggi kecambah, daya berkecambah, indeks vigor dan bobot segar kecambah. 114

7 Melati : Perkecambahan Benih Sebagai Suatu Sistem Berdasarkan hasil simulasi terhadap pengaruh bobot biji Jarak terhadap tinggi kecambah yang dapat dilihat pada Gambar 3 berikut ini. Gambar 4. Grafik pengaruh bobot biji Jarak terhadap daya berkecambah. Gambar 3. Grafik pengaruh bobot biji Jarak terhadap tinggi kecambah. Simulasi pengaruh bobot biji jarak terhadap daya berkecambah dengan model : Y = 12x + 58 menunjukkan bahwa semakin besar biji jarak akan semakin tinggi daya berkecambah. X Bobot benih 12. X Y Daya berkecambah (%) Simulasi pengaruh bobot biji jarak terhadap vigor benih dengan model : Y =14,25x + 46 menunjukkan bahwa semakin besar biji jarak akan semakin tinggi vigor benih X Berat benih 14,25. X Y Vigor (%) 1 14,25 60, ,5 74,5 3 42,75 88, ,25 117, ,5 131,5 7 99,75 145, ,25 174, ,5 188,5 Grafik hasil simulasi pengaruh bobot biji Jarak terhadap vigor benih (Gambar 5). Maka diperoleh grafik hasil simulasi pengaruh bobot biji Jarak terhadap daya berkecambah yang dapat dilihat pada Gambar 4 berikut ini. Gambar 5. Grafik pengaruh bobot biji Jarak terhadap indek vigor kecambah. 115

8 Prosiding Seminar Perbenihan Tanaman Rempah dan Obat Bogor, 29 April 2015 Simulasi pengaruh bobot biji jarak terhadap bobot segar kecambah dengan model : Y = 101,7x + 139,1menunjukkan bahwa semakin besar biji jarak akan semakin tinggi bobot segar kecambah. Berat benih (X) 101,7. X Bobot segar kecambah (Y) 1 101,7 240, ,4 342, ,1 444, ,8 545, ,5 647, ,2 749, , ,6 952, ,3 1054, ,1 Grafik hasil simulasi pengaruh bobot biji jarak terhadap berat segar kecambah (Gambar 6). Gambar 6. Grafik pengaruh bobot biji Jarak terhadap berat segar kecambah. KESIMPULAN Perkecambahan benih merupakan suatu sistem yang saling terkait satu sama lain. Faktor-faktor yang terlibat dalam sistem tersebut dapat berupa aliran yang akhirnya membentuk suatu model perkecambahan. Berdasarkan studi kasus pada benih tanaman jarak didapatkan adanya hubungan yang erat dan bersifat positif antara bobot biji jarak dengan tinggi kecambah, daya berkecambah, vigor dan bobot segar kecambah. Semakin berat biji jarak, maka semakin besar viabilitas dan vigor benih (tinggi kecambah, daya berkecambah, indeks vigor, berat basah kecambah). DAFTAR PUSTAKA Abdullateef RA Effects of Visible Light Wavelengths on Seed Germinability in Stevia rebaudiana Bertoni. International Journal of Biology 3(4): Adikadarsih S Pengaruh bobot biji terhadap beberapa parameter perkecambahan jarak pagar (Jatropha curcas L.). Info Tek Jarak Pagar (Jatropha curcas L.). 2(9): 35. Puslitbang Perkebunan, Bogor. Balai Pengembangan Mutu Benih Tanaman Pangan dan Hortikultura [BPMBTPH] Evaluasi kecambah pengujian daya berkecambah. Jakarta (ID): Departemen Pertanian. 242 p. Delouche JC Seed maturation. Reference on seed operation for workshop on secondary Food Crop Seed. Mississippi. pp Hidayati U Penentuan masak fisiologi dan metode pengujian viabilitas benih kemangi (Ocimum americanum L.).[skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Kamil J Teknologi Benih I. Bandung : Angkasa. 227 hlm. Karin MK, G Gardner and Susan MG Effect of light on seed germination of eight wetland carex species. Annals of Botany 98: Liu G, Porterfield DM, Li Y Increased oxygen bioavailability improved vigor and germination of aged vegetable seeds. HORTSCIENCE 47(12): Munir B Analisis keragaan pengaruh tingkat kemasakan terhadap daya berkecambah benih jarak pagar (Jatropa curcas L.) [internet]. Surabaya 20 (ID): [diunduh 2015 Februari 23]. Sutopo L Teknologi Benih. Edisi Revisi. PT. Raja Grafindo Persada. Jakarta. 116