Uraian Materi Pada kegiatan belajar ini, kita akan mempelajari struktur morfologi dan anatomi tumbuhan khususnya pada tumbuhan berbunga (angiosperma). Adapun sistematika pembahasan akan dimulai dari tingkat yang paling sederhana menuju ke tingkat yang lebih kompleks. A. Struktur Sel Tumbuhan Talah Anda ketahui bahwa sel merupakan unit organisasi kehidupan terkecil suatu makhluk hidup. Semua fungsi kehidupan diatur dan berlangsung di dalam sel. Oleh karena itu, sel dapat berfungsi secara autonom asalkan seluruh kebutuhan hidupnya terpenuhi. Sejak ditemukan pertama kali oleh Robert Hooke, setalah itu banyak ahli mengkaji sel sehingga berhasil memberikan gambaran menyeluruh tentang mulai dari struktur hingga biomolekulernya. Semua organisme selular terbagi ke dalam dua golongan besar berdasarkan arsitektur basal dari selnya, yaitu organisme prokariota dan organisme eukariota. Organisme prokariota tidak memiliki inti sel dan mempunyai organisasi internal sel yang relatif lebih sederhana. Prokariota terbagi menjadi dua kelompok yang besar: eubakteria yang meliputi hampir seluruh jenis bakteri, dan archaea, kelompok prokariota yang sangat mirip dengan bakteri dan berkembang-biak di lingkungan yang ekstrem seperti sumber air panas yang bersifat asam atau air yang mengandung kadar garam yang sangat tinggi. Organisme eukariota memiliki organisasi intraselular yang jauh lebih kompleks, antara lain dengan membran internal, organel yang memiliki membran tersendiri seperti mitokondria, apparatus golgi, retikulum endoplasma, lisosom, sitoskeleton yang sangat terstruktur. Contoh sel eukariotik adalah sel fungi, sel tumbuhan dan sel hewan. Sel eukariot mempunyai struktur organisasi yang jauh lebih kompleks dibandingkan sel prokariotik. Pada eukariot bahan genetik (DNA) berada dalam suatu membrane nukleus sehingga sel eukariot memiliki struktur nukleus yang jelas. Membrane nukleus sel eukariotik terdiri atas dua lapis, yaitu membrane dalam dan membrane luar. Pada beberapa tempat, kedua lapisan membrane nukles tersebut berfusi dan menyatu membentuk pori-piri nukleus yang berperan sebagai penghubung antara bagian dalam nukleus dengan sitoplasma. Sel eukariot terdapat pada hewan maupun tumbuhan. Salah satu contoh sel eukariot yang paling banyak digunakan dalam studi biologi molecular adalah Khamir Saccharomyces cerevisiae. Sel ini banyak yang digunakan sebagai model eukariotik karena merupakan sel bersel satu yang mudah ditumbuhkan, serta memiliki kemiripan struktural dan organisasi sel yang dekat dengan sel eukariot tingkat tinggi. Walaupun ukuran, struktur dan proses fisiologisnya berbeda umumnya sel-sel eukariot mengandung bagian-bagian yang hampir sama yaitu : membran plasma, sitoplasma, dan organel-organelnya misalnya retikulum endoplasma, badan golgi, lisosom, mitokondria, dan nukleus.
Gambar 1. Struktur Sel Tumbuhan (Sumber: Reece at.al., 2011) Struktur sel tumbuhan memiliki komponen atau bagian yang berbeda dengan sel hewan. Perbedaan yang khas yaitu sel tumbuhan memiliki dinding sel, plasmodesma, kloroplas, vakuola besar, plastida, badan mikro, dan diktiosom sedangkan sel hewan tidak. Bagian-bagian lainnya yang terdapat pada sel tumbuhan sama dengan sel hewan terkecuali dinding sel, plastida, vakuola. 1. Dinding sel, terbentuk dari bahan polisakarida yaitu sellulosa. Fungsi dinding sel yaitu melindungi sitoplasma dan membrane sitoplasma. Pada beberapa sel tumbuhan, sel yang satu dengan sel yang lainnya dihubungkan dengan plasmodesmata. 2. Plastida, umumnya sel mengandung plastid, ukuran diameternya 4µm - 6µm. Plastida ada yang berwarna ada juga yang tidak bewarna. Plastid yang tidak berwarna disebut leukoplas sedangkan plastid yang berwarna disebut kromoplas. Leukoplas yang berfungsi untuk membuat amilum disebut amiloplas dan yang membentuk lemak disebut liloplas. Sedangkan kromoplas yang mengandung klorofil disebut kloroplas. 3. Vakuola, pada sel tumbuhan vakuola berukuran besar dan jelas terlihat terutama pada sel yang sudah tua. Vakuola pada sel tumbuhan sikelilingi membrane tunggal disebut tonoplas. Vakuola sel tumbuhan umumnya berisi air, phenol, anthocyanin, alkaloid dan protein. Vakuola ini berperan untuk menjaga turgor, dan menyimpan cadangan makanan. B. Jaringan Tumbuhan
Jaringan tumbuhan merupakan kelompok sel tumbuhan yang memiliki sifat dan fungsi yang sama. Jaringan-jaringan ini akan membentuk struktur tubuh pada tumbuhan. Berdasarkan aktivitas pembelahan sel yang terjadi selama masa pertumbuhan dan perkembangan, jenis jaringan tumbuhan dibedakan menjadi jaringan meristem (jaringan embrional) dan jaringan permanen (jaringan dewasa). 1. Jaringan Meristem (Jaringan Embrional) Asal kata meristem adalah meristes, artinya terbelah, yang berasal dari bahasa Yunani. Sesuai namanya, sel-sel penyusun jaringan meristem sangat aktif membelah untuk menghasilkan sel baru. Karena itu, tidak salah bila disebut dengan jaringan embrional. Ciri jaringan meristem antara lain: selnya kecil-kecil, dinding sel tipis, inti sel besar, dan vakuola kecil. Maristem ini fungsinya sebagai jaringan embrionik, yang membentuk sel-sel baruyang akan berdiferensiasi menjadi jaringan lain. Menurut asal pembentuknya, jaringan meristem dikelompokkan menjadi dua macam, yakni meristem primer, dan meristem sekunder. a. Jaringan meristem primer Jaringan meristem primer merupakan perkembangan lebih lanjut dari pertumbuhan embrio. Contohnya ujung batang dan ujung akar. Meristem yang di ujung batang dan ujung akar disebut meristem apikal. Aktivitas jaringan meristem primer mengakibatkan batang dan akar bertambang panjang. Pertumbuhan jaringan meristem primer disebut pertumbuhan primer. Maristem ini berfungsi sebagai titik pertumbuhan primer, yaitu pertumbuhan ukuran tumbuhan. b. Jaringan meristem sekunder Jaringan meristem ini berasal dari jaringan dewasa, yaitu kambium dan gabus. Pertumbuhan jaringan meristem sekunder disebut pertumbuhan sekunder. Kegiatan jaringan meristem menimbulkan pertambahan besar tubuh tumbuhan. Maristem ini berfungsi sebagai pertambahan diameter batang dan akar. Contoh jaringan meristem skunder yaitu kambium. Berdasarkan letaknya jaringan meristem dibedakan menjadi tiga yaitu meristem apikal, meristem interkalar dan meristem lateral. Meristem apikal atau meristem ujung adalah meristem yang terdapat pada ujung akar dan pada ujung batang. Meristem apikal selalu menghasilkan sel-sel untuk tumbuh memanjang. Pertumbuhan memanjang akibat aktivitas meristem apikal disebut pertumbuhan primer. Jaringan yang terbentuk dari meristem apikal disebut jaringan primer. Maristem ini sebagai pertambahan panjang (tinggi) tumbuhan, baik kearah atas pada batang maupun ke arah bawah pada akar. Meristem interkalar atau meristem antara adalah meristem yang terletak diantara jaringan meristem primer dan jaringan dewasa. Contoh tumbuhan yang memiliki meristem interkalar adalah batang rumput-rumputan (Graminae). Pertumbuhan sel meristem interkalar menyebabkan pemanjangan batang lebih cepat, sebelum tumbuhnya bunga. Fungsi maristem ini sebagai pemanjangan ruas batang Meristem lateral atau meristem samping adalah meristem yang menyebabkan pertumbuhan skunder. Pertumbuhan skunder adalah proses pertumbuhan yang menyebabkan bertambah besarnya akar dan batang tumbuhan. Meristem lateral disebut juga sebagai kambium. Kambium terbentuk dari dalam jaringan meristem yang telah ada pada akar dan batang dan membentuk jaringan skunder pada bidang yang sejajar dengan akar dan batang. Fungsinya sebagai pembesaran (pertambahan diameter) pada batang dan akar.
Gambar 2. Jaringan Meristem pada Tumbuhan Berdasarkan Letak 2. Jaringan Permanen (Dewasa) Berdasarkan kemampuan membelahnya, tumbuhan memiliki jaringan permanen. nama lain jaringan permanen adalah jaringan dewasa. Sifat jaringan permanen yakni non meristematik. Artinya, sel jaringan permanen tidak mampu tumbuh dan berkembang lagi. Hanya membentuk struktur tubuh tumbuhan dengan fungsi tertentu saja. Menurut asalnya, jaringan permanen dihasilkan dari diferensiasi dan spesialisasi sel-sel pada jaringan meristem. Diferensiasi adalah perubahan bentuk tubuh tumbuhan yang disesuaikan dengan fungsinya. Sementara, spesialisasi adalah pengkhususan sel tumbuhan guna menyokong fungsi sel tertentu. Jaringan ini mempunyai ukuran yang relatif besar dibandingkan sel-sel meristem. Jaringan permanen memiliki vakuola yang besar sehingga plasma sel sedikit dan merupakan selaput yang menempel pada dinding sel. Sel-selnya telah mengalami penebalan dinding sesuai dengan fungsinya, dan di antara sel-selnya dijumpai ruang antarsel. Seperti halnya jaringan meristem, jaringan permanen tersusun dari berbagai jenis jaringan. Penyusun jaringan permanen meliputi jaringan epidermis, jaringan parenkim, jaringan penyokong, jaringan pengangkut, dan jaringan gabus. a. Jaringan Epidermis Asal kata epidermis adalah epi artinya di atas dan derma artinya kulit yang berasal dari Yunani. Sesuai namanya, jaringan epidermis dalam tubuh tumbuhan berfungsi sebagai penutup dan pelindung jaringan lainnya, terutama pada jaringan muda yang masih memungkinkan mengalami perkembangan dan pertumbuhan. Karena itu, jaringan epidermis terletak pada lapisan terluar akar, batang, daun, bunga, buah dan biji. Ciri jaringan epidermis antara lain: Bentuk sel seperti balok, biasanya terdiri dari satu lapisan sel yang pipih dan rapat terletak pada lapisan paling luar, tidak berklorofil. Epidermis
merupakan sel hidup karena masih mengandung protoplas, walaupun dalam jumlah sedikit. Terdapat vakuola yang besar di tengah dan tidak mengandung plastida. Jaringan epidermis dapat melakukan diferensiasi epidermis. Oleh karena itu, jaringan epidermis pada tumbuhan tertentu terdapat stomata, velamen, spina, trikomata, sel kersik, sel gabus, dan sel kipas. Derivat-derivat ini dapat dijumpai pada akar, batang, dan daun. Epidermis pada beberapa jenis tumbuhan juga menyekresikan lapisan lilin untuk mencegah penguapan air yang berlebihan. Lapisan lilin tersebut dinamakan kutikula. Fungsi utama jaringan epidermis adalah sebagai pelindung jaringan-jaringan lain yang berada di bawahnya. Gambar 3. Struktur jaringan epidermis Gambar 4. Epidermis Batang Tumbuhan Sel-sel inisial epidermis sebagian dapat berkembang dan bermodifikasi menjadi alatalat tambahan lain yang disebut derivat epidermis, seperti stomata (mulut daun), trikoma (rambut-rambut), spina (duri), sel kipas, sel kersik (silika), velamen, dan litokis. 1. Stomata Stomata adalah celah yang terdapat pada epidermis organ tumbuhan. Sekitar stomata terdapat sel yang berklorofil disebut sel penutup. Stomata berfungsi sebagai tempat masuknya CO2 dan keluarnya O2 sewaktu berfotosintesis. Selain itu stomata juga berfungsi untuk penguapan air. Pada semua tumbuhan yang berwarna hijau, lapisan epidermis mengandung stomata paling banyak pada daun. Stomata terdiri atas bagian-bagian yaitu sel penutup, bagian celah, sel tetangga, dan ruang udara dalam. Sel tetangga berperan dalam perubahan osmotik yang menyebabkan gerakan sel penutup yang mengatur lebar celah. Sel penutup dapat terletak sama tinggi dengan permukan epidermis (panerofor) atau lebih rendah dari permukaan epidermis (kriptofor) dan lebih tinggi dari permukaan epidermis (menonjol).
Gambar 5. Struktur stomata 2. Trikoma Biasanya berbentuk rambut-rambut. Ada juga trikoma yang berbentuk sisik atau duri. Fungsi trikoma bagi tumbuhan adalah: a) Mengurangi penguapan b) Menyerap air serta garam-garam mineral b) Melindungi tumbuhan dari gangguan hewan Gambar 6. Trikoma pada batang Gambar 7. Modifikasi Jaringan Epidermis
b. Jaringan Parenkim (jaringan dasar) Jaringan parenkim merupakan bentuk lain dari jaringan dewasa. Jaringan parenkim menyusun tubuh tumbuhan setelah jaringan epidermis. Jaringan parenkim disebut juga jaringan dasar. Alasannya, jaringan dasar bisa ditemukan pada semua organ tumbuhan, seperti akar, batang, dan daun. Pada batang, jaringan dasar ditemukan pada korteks dan empulur batang. Sedangkan pada daun, jaringan dasar berdiferensiasi menjadi jaringan bunga karang. Kemudian juga pada selubung berkas pengangkut. Adapun ciri-ciri jaringan parenkim antara lain ukuran sel besar dan hidup, dinding sel tipis, banyak terdapat vakuola, sel berbentuk segi enam, dan banyak memiliki ruang antar sel. Berdasarkan fungsinya, jaringan parenkim terbagi menjadi beberapa jaringan, yaitu parenkim air, parenkim pengangkut, parenkim penyimpan udara, parenkim asimilasi dan parenkim penimbun. Parenkim air adalah parenkim yang berperan dalam penyimpan air. Sebagai contoh, parenkim air pada tumbuhan kaktus. Parenkim pengangkut merupakan salah satu jaringan yang menyusun xilem dan floem. Xilem berfungsi mengangkut air dan garam mineral, sedangkan floem berfungsi mengangkut hasil asimilasi yang kemudian diedarkan ke seluruh tubuh. Parenkim penyimpan udara (aerenkim) fungsi sebagai penyimpan udara pada ruang antarsel. Contohnya, parenkim penyimpan udara pada tumbuhan air yang mempunyai ruang antarsel dengan jumlah banyak dan ukuran yang besar. Parenkim asimilasi fungsi parenkim asimilasi adalah tempat pembuatan zat makanan pada proses fotosintesis. Parenkim ini banyak terdapat pada bagian tumbuhan yang berwarna hijau. Parenkim penimbun fungsi menyimpan cadangan makanan. Cadangan makanan tersebut berada pada vakuola. Contohnya umbi, rimpang, dan biji. Gambar 8. Struktur Jaringan Parenkim c. Jaringan Penyokong
Untuk penunjang tanaman agar dapat berdiri dengan kokoh dan kuat, di dalam tumbuhan terdapat jaringan yang disebut jaringan penyokong. Jaringan penyokong terbagi atas dua jenis jaringan, yaitu jaringan kolenkim dan jaringan sklerenkim 1. Jaringan Kolenkim Jaringan kolenkim menjadi penguat utama organ-organ tumbuhan yang masih aktif mengadakan pertumbuhan dan perkembangan. Jaringan kolenkim berfungsi mengokohkan dan menjaga kelenturan tubuh tumbuhan. Kolenkim mempunyai protoplas, sel primer yang lebih tebal daripada sel parenkim. Jaringan kolenkim biasanya berkelompok dalam bentuk untaian atau silinder. Oleh karena kolenkim tidak mempunyai dinding sekunder dan bahan penguat (lignin) maka kolenkim dapat menyokong batang tanpa menghalangi pertumbuhan. Kolenkim tumbuh memanjang mengikuti daun dan akar yang disokongnya. Banyak terdapat pada tumbuhan yang masih muda, yang belum berkayu dan merupakan sel hidup. Contohnya pada Akar, batang, daun, bunga dan buah. 2. Jaringan Sklerenkim Jaringan sklerenkim hanya terdapat pada organ tumbuhan dewasa. Sel sklerenkim selselnya sudah mati dan dindingnya tebal berlignin (zat kayu). Contohnya : Tempurung Kelapa, kulit biji jarak, dan buah kenari. Menurut bentuknya, sklerenkim dibedakan menjadi 2 macam, yaitu: Skelereid (sel batu): selnya mati, bentuk bulat, dan berdinding keras sehingga tahan tekanan. Contoh : sel-sel tempurung kenari dan tempurung kelapa. Serabut-serabut sklerenkim (serat): selnya dengan bentuk panjang, umumnya terdapat pada permukaan batang. Gambar 9. Struktur Jaringan Kolenkim dan Sklerenkim Gambar 10. Perbedaan Sel Serat (kiri) dan Sel Sklereid (kanan) d. Jaringan Pengangkut
Jaringan pengangkut pada tubuh tumbuhan terdiri atas xilem dan floem. Jaringan ini merupakan jaringan khusus. Kegunaannya bagi tumbuh-tumbuhan, yaitu sebagai jaringan untuk mengangkut zat-zat mineral yang diserap oleh akar dari tanah atau zat-zat makanan yang telah dihasilkan pada daun untuk disalurkan ke bagian-bagian lainnya yang semuanya memungkinkan tumbuhan untuk hidup dan berkembang. Jaringan pengangkut hanya terdapat pada tumbuhan tingkat tinggi sedangkan pada tumbuhan tingkat rendah tidak ditemui jaringan ini. Hal ini disebabkan pada tumbuhan tingkat rendah pengangkutan air dan zat-zat makanan cukup berlangsung dari sel ke sel. Jaringan pengangkut terbagi menjadi dua macam yakni xilem dan floem. Xilem dinamakan pula pembuluh kayu. Fungsinya adalah mengangkut air dan garam mineral dari akar ke dalam tubuh hingga daun.jaringan pengangkut selanjutnya adalah floem. Floem dinamakan pula pembuluh tapis. Floem berfungsi menyalurkan hasil fotosintesis dari daun ke seluruh bagian tumbuhan. Jaringan ini tersusun atas anggota pembuluh tapis. (a) (b) Gambar 11. Xilem (a) dan Floem (b) e. Jaringan Gabus Jaringan gabus merupakan jaringan yang tersusun oleh sel-sel parenkim gabus. Jaringan ini memiliki sel gabus yang mati dan kosong. Bentuknya memanjang dan berdinding gabus. Jaringan ini mempunyai sifat lebih kuat daripada epidermis, terdapat di bagian tepi alat-alat tumbuhan. Pada tumbuhan yang berumur panjang, bila epidermis telah mati atau tidak aktif, maka jaringan gabus ini menggantikan fungsi epidermis yaitu sebagai pelindung jaringan di bawahnya. Jaringan gabus dibentuk oleh kambium gabus yang disebut felogen. Sel-sel gabus mengandung suberin dan kutin. Contohnya : Pada Tumbuhan Dikotil Jaringan gabus terbagi menjadi dua macam. Jaringan gabus yang dibentuk kambium gabus ke arah luar dan sel-selnya mati disebut felem. Sedangkan jaringan gabus yang dibentuk kambium gabus ke arah dalam dan sel-sel yang hidup menyerupai parenkim disebut feloderm.
Gambar 12. Jaringan gabus C. Organ Pada Tumbuhan Secara umum tubuh tumbuhan terbagi ke dalam sistem akar dan sistem tunas. Dua bagian ini merupakan bentuk adaptasi evolusioner yang memungkinkan tumbuhan mendapatkan akses pada sumberdaya baik dari lingkungan tanah maupun udara (Capmbell, et.al.,2009). Sistem tersebut terdiri atas organ-organ. Sebagaimana telah anda ketahui, organ merupakan kumpulan beberapa jaringan yang menjalankan suatu fungsi tertentu. Organ pada tumbuhan dapat dibedakan menjadi organ vegetatif dan organ generatif. Organ vegetatif yaitu akar, batang, dan daun. Organ generatif yaitu bunga, buah, dan biji. 1. Akar Akar merupakan organ tumbuhan yang biasanya berada di bawah tanah, meskipun ada yang berada di permukaan tanah. Fungsi Akar antara lain menambatkan tubuh tumbuhan pada tanah, menyerap air dan nutrisi, dan pada beberapa tumbuhan digunakan sebagai tempat menyimpan cadangan makanan dalam jumlah besar. Pada tumbuhan dikotil, umumnya memiliki sistem akar tunggang yaitu tipe akar dengan satu akar vertikal besar dengan akar lateral yang lebih kecil. Akar tunggang mampu menjangkau sumber air hingga jauh ke dalam tanah, sekaligus menjadikan tumbuhan tertambat dengan sangat kuat. Beberapa tumbuhan dikotil memodifikasi akar tunggangnya sebagai tempat menyimpan cadangan makanan seperti wortel dan lobak. Para petani memanen umbi tersebut sebelum tumbuhan menggunakannya untuk menghasilkan bunga dan buah. Pada monokotil, memiliki sistem akar serabut. Akar serabut terdiri dari untaian akar menyerupai benang atau tali dengan ukuran yang hampir sama tumbuh dari pangkal batang. sistem akar ini menyebar beberapa centimeter dibawah permukaan tanah, sehingga memiliki akses penyerapan yang lebih cepat dari air hujan. Menurut Campell,et.al. (2003) karena perakarannya yang terkonsenterasi dibagian atas tanah, tumbuhan jenis rumput-rumputan akan menahan lapisan atas tanah tetap ditempatnya dan membuat penutup tanah yang bagus untuk mencegah erosi. Akar monokotil dan dikotil ujungnya dilindungi oleh tudung akar atau kaliptra, berfungsi melindungi dan membantu ujung akar dapat menembus tanah. Bagian ujung akar berperan penting dalam ketersediaan air dan nutrisi bagi tumbuahan. Pada bagian inilah
penyerapan air dan nutrisi dilakukan oleh rambut-rambut akar yang sangat halus. Rambut akar merupakan perluasan sel epidermis pada permukaan akar, berberda dengan cabang akar yang merupakan bagian organ dengan banyak sel. Pada bagian rambut akar ini juga sering terjadi simbiosis dengan bakteri pengikat nitrogen sehingga membentuk struktur nodul (bintil akar). a. Jaringan Penyusun Akar Bagian akar terbagi menjadi struktur luar dan struktur dalam. Struktur luar akar terdiri atas tudung akar, batang akar, cabang akar (pada dikotil), dan rambut-rambut akar. Sementara itu, struktur anatomi akar terbentuk oleh jaringan epidermis, korteks, endodermis, dan stele (silinder pusat). Bagian-bagian akar tersebut tersusun berurutan dari luar ke dalam. Perhatikanlah Gambar 1.2! Untuk mengetahui struktur bagian dalam akar, anda dapat mengamatinya dengan cara membuat irisan melintang pada suatu bagian akar. Berikut diuraikan setiap bagian dari anatomi akar. Perhatikan Tabel 1.1. Tabel 1.1. Struktur Jaringan Penyusun Akar No Bagian Ciri-ciri 1 Epidermis - terdiri atas satu lapis sel, susunan sel-sel rapat, dinding sel tipis sehingga mudah dilewati air. - Sel epidermis akar dapat mengalami modifikasi menjadi rambut akar yang berfungsi untuk memperluas bidang penyerapan. 2 Korteks - terletak langsung di bawah epidermis, tersusun berlapis-lapis, selselnya tidak tersusun rapat sehingga memiliki banyak uang antar sel dan dinding selnya tipis. - Korteks sebagian besar dibangun oleh jaringan parenkim, kolenkim, serta sklerenkim. Parenkim pada korteks beberapa jenis tmbuhan berfungsi untuk menyimpan makanan cadangan 3 Endodermis - merupakan pemisah antara korteks dengan silinder pusat. - Endodermis berupa satu lapis sel, tersusun rapat, dan dinding selnya mengalami gabus dari suberin dan kutin sehingga membentuk penebalan berupa pita yang disebut pita kaspari. 4 Silinder pusat (stele) - Perisikel merupakan lapisan terluar dari stele dan terletak di sebelah dalam endodermis. Jaringan perisikel berfungsi untuk membentuk cabang akar dan berperan dalam pertumbuhan sekunder - Berkas pengangkut terdiri dari xilem dan floem. - Empulur terdiri atas parenkim dan terletak di bagian paling dalam atau di antara berkas pengangkut.
Gambar 13. Struktur Anatomi Akar (Sumber: Reece at.al., 2011) b. Perbedaan Struktur Akar Tumbuhan Dikotil dan Monokotil Anda telah mempelajari jaringan penyusun akar secara umum. Bagaimana struktur jaringan penyusun akar tumbuhan dikotil dan tumbuhan monokotil? Apa perbedaan di antara keduanya? Perhatikan tabel berikut ini. Tabel 1.2. Perbedaan Struktur Akar Tumbuhan Dikotil dan Monokotil No Pembeda Akar dikotil Akar monokotil 1 Xilem Berbentuk bintang di pusat, tersusun radial / membentuk jari-jari bersamasama dengan floem Berdekatan dengan floem 2 Floem Di antara jari-jari yang dibentuk xilem Berdekatan dengan xilem dan tidak dipisahkan oleh kambium
2. Batang Gambar 14. Struktur Akar (a) Dikotil dan (b) Monokotil (Sumber: Reece at.al., 2011) Batang memiliki ciri-ciri mempunyai buku dan ruas, umumnya terletak di atas tanah. Batang biasanya berbentuk bulat dan tumbuh ke atas menuju cahaya matahari. Fungsi batang antara lain sebagai tempat pengangkutan air dan unsur hara dari akar, memperluas tajuk tumbuhan untuk efisiensi penangkapan cahaya matahari, tempat tumbuhnya organ-organ generatif, efisiensi penyerbukan dan membantu pemencaran benih, pada tumbuhan tertentu, sebagai tempat penyimpanan makanan cadangan, misalnya berupa umbi atau rimpang. a. Jaringan penyusun batang Secara umum struktur jaringan penyusun batang tumbuhan terdiri atas tiga bagian, yaitu epidermis, korteks, dan stele. Adapun struktur jaringan penyusun batang (dari luar ke dalam) beserta ciri-cirinya dijelaskan dalam Tabel 1.3. berikut. Tabel 1.3. Karakteristik Struktur Jaringan Penyusun Batang No Jaringan Ciri-ciri
1 Epidermis - Tersusun oleh selapis sel, tersusun rapat, tanpa ruang antarsel, dinding luar terdapat kutikula yang berfungsi untuk melindungi batang dari kehilangan air yang terlalu besar. Pada tumbuhan kayu yang telah tua terdapat kambium gabus yang menggantikan fungsi jaringan primer - Aktivitas kambium gabus adalah melakukan pertukaran gas melalui celah yang disebut lentisel. - Derivat epidermis antara lain sel silika dan sel gabus, misalnya pada batang tanaman tebu. 2 Korteks - Tersusun oleh beberapa lapis sel parenkim yang tidak teratur dan berdinding tipis, banyak ruang antarsel. - Terdapat kolenkim dan sklerenkim yang berfungsi sebagai penyokong dan penguat tubuh. - Sel-sel korteks sebelah dalam yang mengandung amilum disebut floeterma (sarung tepung) 3 Silinder pusat (stele) - Lapisan terluar disebut perisikel. - Di dalamnya terdapat sel parenkim dan berkas pengangkut (xilem dan floem ) Secara umum, struktur akar dan batang tumbuhan sama, yaitu terdiri atas bagianbagian epidermis, korteks, dan stele. Akan tetapi, secara anatomis struktur batang Monocotyledoneae berbeda dengan Dicotyledoneae. Struktur batang Dicotyledoneae berbeda dengan batang Monocotyledoneae, karena terdapat jaringan kambium pada batang Dicotyledoneae. Berdasarkan letaknya, kambium ada dua tipe sebagai berikut. a) Kambium vaskular, kambium terletak di antara berkas pengangkut dan parenkim. b) Kambium intervaskular, kambium terletak di antara dua berkas pengangkut. b. Perbedaan struktur batang dikotil dan batang monokotil Adapun perbedaan struktur batang pada tumbuhan dikotil dan monokotil secara umum dapat anda lihat dalam tabel berikut. Tabel 1.4. Perbedaan Karakteristik Batang Tumbuhan Dikotil dan Monokotil No Pembeda Batang dikotil Batang monokotil 1 Pembuluh angkut - Tipe kolateral terbuka ( letak xilem dan floem berdampingan, antara xilem ada kambium) - Xilem dan floem tersusun dalam lingkaran 2 Kambium Ada Tidak ada - Kolateral tertutup (antara xilem dan floem tidak ada kambium) - Xilem dan floem tersebar
Gambar 15. Struktur Batang Muda Dikotil (kiri) dan Monokotil (kanan) (Sumber: Reece at.al., 2011) Batang merupakan organ tumbuhan yang selalu mengalami pertumbuhan memanjang. Hal ini disebabkan pada bagian ujung batang terdapat titik tumbuh atau jaringan meristem batang. Untuk menjelaskan proses pertumbuhan pada batang terdapat dua teori, yaitu teori histogen dari Hanstein, dan teori tunika korpus dari Schmidt. Teori Histogen Menurut teori ini, pada batang terdapat tiga lapisan titik tumbuh, yaitu titik tumbuh pada lapisan luar yang membentuk epidermis disebut dermatogen, titik tumbuh pada lapisan tengah untuk membentuk korteks, yang disebut periblem, dan titik tumbuh bagian dalam untuk membentuk stele disebut plerom. Teori Tunika Korpus Berbeda dengan teori histogen, teori tunika korpus menyatakan bahwa titik pertumbuhan pada tumbuhan terbagi menjadi dua lapisan, yaitu titik tumbuh lapisan pinggir dan titik tumbuh lapisan dalam. Pada bagian pinggir menurut teori ini terdiri dari sel-sel yang aktif melakukan pembelahan yang menyebabkan adanya perluasan pada bagian titik tumbuh. Sel-sel ini disebut tunika. Di bagian dalam terdapat sel-sel yang aktif membelah ke segala arah dan melakukan proses diferensiasi. Sel-sel ini disebut korpus yang letaknya selalu berada di sebelah dalam tunika. Berdasarkan sifat pertumbuhannya, percabangan pada batang dan akar dibedakan menjadi pertumbuhan eksogen dan endogen. Pertumbuhan eksogen, yaitu pertumbuhan calon cabang batang yang muncul di antara bakal daun di bagian bawah titik tumbuh, sedangkan pertumbuhan endogen terjadi pertumbuhan calon cabang akar yang tumbuh akibat adanya aktivitas perisikel atau perikambium.
c. Aktivitas Kambium pembuluh Gambar 16. Anatomi Batang Sebuah Pohon (Sumber: Reece at.al., 2011) Pada batang Dikotil terjadi pertumbuhan batang sekunder. Pertumbuhan ini terjadi karena aktivitas kambium pembuluh yang mengakibatkan pertambahan diameter batang. Oleh karena itu, jaringan kambium sering disebut titik tumbuh sekunder. Kambium pembuluh menghasilkan xilem sekunder kearah dalam dan floem sekunder ke arah luar. Apabila cadangan makanan cukup banyak, misalnya pada musim penghujan, selsel kambium membelah membentuk sel-sel baru. Pada musim kemarau atau makanan cadangan berkurang, sel-sel kambium tidak membelah sehingga tidak ada penambahan xilem dan floem. Aktivitas kambium menyebabkan terbentuknya lingkaran tahun (annual ring), yaitu lingkaran atau lapisan yang menunjukkan kambium melakukan pembelahan dan pada saat kambium tidak melakukan kegiatan. Lingkaran tahun berbentuk lapisan melingkar berselangseling berupa garis dan berguna untuk memperkirakan umur pohon. Pembentukan sel-sel baru pada kambium menyebabkan sel-sel korteks terdesak ke arah epidermis sehingga lapisan epidermis menjadi sobek-sobek. Lapisan korteks yang terdesak membentuk lapisan sel meristematik atau sel yang selalu membelah dan disebut kambium gabus (felogen). Kambium gabus menghasilkan dua tipe sel, yaitu ke arah luar membentuk jaringan gabus (felem) dan ke arah dalam membentuk jaringan feloderm. Jaringan gabus terdiri atas sel-sel mati yang dilapisi suberin (zat gabus) dan bersifat tidak tembus air maupun udara sehingga dapat berfungsi untuk melindungi lapisan yang ada di dalamnya. Lapisan feloderm adalah sel-sel hidup yang terdiri atas sel-sel parenkim. Adanya jaringan gabus menyebabkan udara tidak leluasa masuk ke dalam bagian sel hidup di bagian dalam. Namun, di antara jaringan gabus terdapat lentisel, yaitu celah sebagai jalan masuk dan keluarnya udara ke sel-sel hidup di sebelah dalam jaringan gabus. 3. Daun Salah satu organ yang sangat memegang peranan penting dalam kehidupan tumbuhan adalah daun. Mengapa demikian? Karena pada daun terjadi proses fotosintesis yang menghasilkan berbagai bahan makanan untuk pertumbuhan. Fotosintesis dapat berlangsung di daun karena daun memiliki jaringan parenkim yang mengandung klorofil. Selain klorofil, pada daun terdapat kloroplas (sel pembentuk klorofil), epidermis, dan berkas pembuluh angkut (xilem dan floem). Fungsi daun membuat makanan melalui proses fotosintesis, sebagai tempat pengeluaran air melalui transpirasi dan gutasi, menyerap CO2 dari udara.
a. Struktur jaringan penyusun daun Sebagaimana telah anda ketahui bahwa daun merupakan organ tumbuhan yang berperan penting dalam fotosintesis. Fungsi tersebut memungkin untuk dilakukan oleh daun karena memiliki struktur jaringan yang mendukung. Perhatikan karakteristik struktur jaringan penuyusun daun pada tabel berikut. Tabel 1.5. Struktur Jaringan Penyusun Daun No Jaringan Ciri-ciri 1 Epidermis - Berupa satu lapis sel yang dindingnya mengalami penebalan dari zat kutin (kutikula) atau kadang dari lignin. - Epidermis daun terdiri atas 2 bagian yaitu epidermis atas dan epidermis bawah. Umumnya epidermis atas lebih tebal karena dilapisi kutikula untuk mencegah penguapan yang terlalu besar - Pada epidermis terdapat stomata untuk berlangsungnya pertukaran gas dari dan ke luar tubuh tumbuhan - Derivat epidermis antara lain: trikoma dan sel kipas. 2 Mesofil - Terletak di antara epidermis atas dan bawah - Mesofil terdiri atas: a. jaringan palisade (jaringan pagar tiang) : sel-selnya rapat dan berbentuk lonjong, mengandung banyak kloroplas untuk proses fotosintesis b. jaringan spons (Jaringan bunga karang) :terdapat ruang antar sel (sel-selnya tidak rapat) yang memudahkan terjadinya pertukaran gas. Pada jaringan spons, terdapat kloroplas yang jumlahnya lebih sedikit dibandingkan jaringan palisade. 3 Berkas pengangkut Terdiri atas xilem dan floem yang terletak di tulang daun, cabang daun, dan urat daun Gambar 17. Anatomi Daun (Sumber: Reece at.al., 2011)
4. Bunga Bunga merupakan modifikasi dari organ pokok tumbuhan. Bunga mempunyai bentuk dan warna yang beranekaragam. Bunga berfungsi sebagai alat perkembangbiakan generatif pada tumbuhan berbiji. Adapun bagian-bagian bunga dapat dilihat pada Tabel.1.6. berikut. Tabel 1.6. Struktur Bunga dan Karakteristiknya No Bagian bagian bunga Ciri-ciri 1 Kelopak bunga (calix) - Biasanya berwarna hijau tetapi ada pula kelopak yang berwarna selain hijau, sehingga tampak seperti mahkota bunga, mis : bougenvil - melindungi bunga pada waktu bunga masih muda yang berbentuk kuncup bunga 2 Mahkota bunga (corolla) - ukurannya lebih besar dari kelopak - memiliki warna yang menarik, memiliki bau yang harum dan sedap yang berfungsi sebagai daya tarik serangga dalam proses penyerbukan - melindungi alat kelamin bunga sebelum terjadinya penyerbukan 3 Benang sari (stamen) - sebagai alat perkembangbiakan jantan pada bunga Terdiri dari : tangkai sari dan kepala sari 4 Putik (psitilium) - sebagai alat perkembangbiakan betina pada bunga Terdiri dari : bakal buah, tangkai putik dan kepala putik Gambar 18. Bagian-bagian Bunga (Sumber: Reece at.al., 2011) Berdasarkan kelengkapan bagian-bagiannya bunga terdiri dari Bunga lengkap dan bunga tidak lengkap. Bunga lengkap memiliki seluruh bagian-bagian bunga, sedangkan
bunga tidak lengkap tidak memiliki salah satu dari bagian-bagian bunga. Berdasarkan kelengkapan alat reproduksi terbagi menjadi bunga sempurna, yaitu bunga yang memiliki benang sari dan putik, dan bunga tidak sempurna yaitu bunga yang hanya memiliki salah satu alat kelamin bunga, benang sari atau putik. 5. Buah dan Biji Buah merupakan bakal buah yang telah mengalami fertilisasi. Buah berfungsi sebagai tempat menyimpan makanan cadangan. Buah biasanya membungkus dan melindungi biji. Buah terdiri atas 3 bagian, yaitu lapisan luar, lapisan tengah, dan lapisan dalam. Perhatikan Tabel berikut. Tabel 1.7. Bagian-bagian Buah No Bagian buah Keterangan 1 Lapisan luar (eksokarp) Lapisan luar disebut juga kulit buah. Kulit buah pada tumbuhan ada yang keras dan ada yang lunak. Kulit buah pada buah kering umumnya keras, misalnya kacang tanah, tapi ada juga yang memilki eksokarp tipis yaitu tomat 2 Lapisan tengah (mesokarp) lapisan ini disebut daging buah. Contoh pada mangga dan apel 3 Lapisan dalam (endokarp) Lapisan paling dalam yang mengelilingi biji. Endokarp ada yang tebal dan keras, mis: pada buah kelapa Gambar 19. Bagian-Bagian Buah Pada tumbuhan berbiji, biji merupakan alat perkembangbiakan utama karena mengandung calon tumbuhan baru. Biji terdiri dari kulit biji, tali pusar, dan inti biji. Perhatikan bagian-bagian biji pada Tabel 1.8 dan Gambar 20. Tabel 1.8. Bagian-bagian biji No Bagian Buah Keterangan 1 Kulit biji Merupakan bagian terluar biji 2 Tali pusar /tangkai biji lapisan ini disebut daging buah. Contoh pada mangga dan apel 3 Inti biji Lapisan paling dalam yang mengelilingi biji. Endokarp ada yang tebal dan keras, mis: pada buah kelapa
Gambar 20. Bagian-bagian Biji (Sumber: Reece at.al., 2011) Gambar 21. Perbedaan umum organ dikotil dan monokotil 6. Sifat Totipotensi dan Kultur Jaringan a. Sifat Totipotensi pada Tumbuhan Sel tumbuhan mempunyai kemampuan untuk tumbuh menjadi tanaman yang sempurna bila diletakkan dalam lingkungan yang sesuai. Kemampuan semacam itu dinamakan totipotensi. Totipotensi dikembangkan sebagai dasar dalam pengembangan tumbuhan secara invitro atau kultur jaringan. Menurut Suryowinoto (1991) kultur berarti budidaya dan jaringan adalah sekelompok sel yang mempunyai bentuk dan fungsi yang sama karena itu kultur jaringan berarti membudidayakan suatu jaringan tanaman menjadi tanaman
baru yang mempunyai sifat seperti induknya. Sedangkan budidaya tanaman yang dilaksanakan dalam suatu wadah (kontainer) atau botol-botol dengan media khusus dan alatalat serba steril dinamakan invitro. Tanaman-tanaman yang direkayasa reproduksi melalui kultur jaringan umumnya tanaman yang memiliki nilai ekonomi tinggi seperti anggrek, tembakau, karet, cokelat dan kopi. b. Beberapa Teknik Kultur Jaringan - Meristem culture, budidaya jaringan dengan menggunakan eksplan dari jaringan muda atau meristem. - Pollen culture/anther culture, menggunakan eksplan dari pollen atau benang sari. - Protoplas culture, menggunakan eksplan dari protoplas. - Chloroplas culture, menggunakan kloroplas untuk keperluan fusi protoplas. - Somatic cross (bilangan protoplas/fusi protoplas), menyilangkan dua macam protoplas, kemudian dibudidayakan hingga menjadi tanaman kecil yang mempunyai sifat baru. c. Manfaat Teknik Kultur Jaringan Beberapa manfaat teknik kultur jaringan adalah sebagai berikut: - Untuk menghasilkan tanaman baru dalam jumlah besar dalam waktu singkat dengan sifat dan kualitas sama dengan induknya. - Mendapatkan tanaman yang bebas dari virus dan penyakit. - Menciptakan varietas baru, yaitu dengan cara menggabungkan plasma dari sel-sel yang berbeda dalam satu spesies lalu menumbuhkannya melalui kultur jaringan. - Melestarikan jenis tanaman yang hampir punah. - Mempertahankan keaslian sifat-sifat tanaman. RANGKUMAN Selamat, Anda telah menyelesaikan kegiatan belajar 1 tentang sel, jaringan dan organ tumbuhan. Hal-hal penting yang telah Anda pelajari dalam kegiatan belajar ini adalah sebagai berikut. Jaringan tumbuhan dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu jenis jaringan meristem (embrional) dan jaringan permanen (jaringan dewasa). Berdasarkan fungsinya, jaringan permanen dibedakan menjadi: jaringan pelindung (epidermis), jaringan dasar (parenkim), jaringan penyokong, dan jaringan pengangkut Secara umum, tumbuhan terdiri atas daun, batang, dan akar yang tersusun atas berbagai jaringan. Struktur anatomi akar dari urutan terluar ke dalam adalah epidermis, korteks, endodermis, dan silinder pusat (stele). Pada endodermis, terdapat bagian yang menebal serta mengandung suberin dan lignin. Pada akar dikotil, xilem dikelilingi oleh floem. Sementara itu, pada akar monokotil, xilem dan floem berselang-seling membentuk lingkaran.
Struktur anatomi batang dari urutan terluar ke dalam adalah epidermis, korteks, dan silinder pusat (stele). Pada bagian korteks batang terdapar sklerenkim dan kolenkim untuk memperkuat tubuh tumbuhan. Pada tanaman dikotil, terjadi pertumbuhan sekunder yaitu terbentuknya lingkaran tahun dengan adanya aktivitas kambium. Tipe pembuluh angkut pada tanaman dikotil adalah tipe kolateral terbuka, antara xilem dan floem terdapat kambium. Tipe pembuluh angkut pada tanaman monokotil adalah tipe kolateral tertutup, antara xilem dan floem tidak ada kambium. Jaringan penyusun daun terdiri dari epidermis, mesofil (jaringan palisade dan spons), dan jaringan pengangkut (xilem dan floem). Bunga merupakan alat perkembangbiakan generatif paa tumbuhan. Bagian-bagian bunga yaitu, kelopak (calix), mahkota (corolla), benang sari (stamen), putik (pistilium). Buah merupakan bakal buah yang telah mengalami fertilisasi. Buah berfungsi sebagai tempat penyimpanan cadangan makanan. Buah terdiri atas tiga bagian yaitu eksokarp, mesokarp, dan endokarp. Pada tumbuhan berbiji, biji merupakan alat perkembangbiakan utama karena mengandung calon tumbuhan baru. Biji terdiri atas kulit biji, tali pusar, dan inti biji.