Reproduksi tumbuhan

Untuk istilah dalam budi daya tanaman, lihat Perbanyakan tanaman.

Reproduksi tumbuhan adalah proses perkembangbiakan atau pembentukan individu baru pada suatu tumbuhan dalam rangka menjaga kelangsungan keturunan spesiesnya. Proses reproduksi dapat ditempuh melalui cara seksual (generatif) maupun aseksual (vegetatif).

Reproduksi seksual menghasilkan keturunan baru melalui perpaduan gamet dari kedua tetuanya. Hal ini menyebabkan keturunan yang dihasilkan akan memiliki sifat genetik yang berbeda dengan tetuanya. Sedangkan reproduksi secara aseksual menghasilkan individu baru tanpa perpaduan sel-sel kelamin, sehingga individu baru yang dihasilkan akan mewarisi sifat genetika yang identik dengan tetuanya (kecuali jika terjadi mutasi). Pada tumbuhan berbiji, calon individu baru dikemas dalam lapisan proteksi yang juga berguna sebagai cara penyebaran.

Sejarah

Banyak botanis yang telah meneliti proses dalam reproduksi tumbuhan, diantaranya adalah Wilhelm Hofmeister and Eduard Strasburger.

Deskripasi

Reproduksi tumbuhan adalah proses menghasilkan keturunan baru melalui dua cara utama: generatif (seksual), yang melibatkan penyerbukan dan pembuahan, dan vegetatif (aseksual), yang tidak memerlukan penyerbukan dan dapat terjadi secara alami maupun buatan. Reproduksi generatif biasanya menghasilkan biji, sedangkan reproduksi vegetatif dapat melalui bagian tumbuhan seperti spora, tunas, rhizoma, atau metode buatan seperti cangkok dan stek.

Reproduksi Generatif (Seksual) terjadi melalui perkawinan atau pembuahan yang melibatkan dua proses penting: meiosis (penyusunan gen dan pengurangan kromosom) dan fertilisasi (pembuahan untuk mengembalikan jumlah kromosom diploid). Prosesnya meliputi penyerbukan (penempelan serbuk sari ke putik) dan pembuahan. Hasil akhirnya biasanya adalah biji yang akan tumbuh menjadi tumbuhan baru. Penyebaran biji generatif adalah proses pemindahan biji tumbuhan untuk berkembang biak, yang dapat dibantu oleh angin (anemokori), air (hidrokori), hewan (zookori), atau manusia (antropokori). Penyebaran ini terjadi secara alami maupun tidak alami dan merupakan bagian penting dari perkembangbiakan generatif pada tumbuhan.

Perkembangbiakan generatif pada tumbuhan adalah proses reproduksi seksual yang melibatkan penyerbukan, yaitu jatuhnya serbuk sari (alat kelamin jantan) ke kepala putik (alat kelamin betina). Proses ini kemudian dilanjutkan dengan pembuahan, di mana sel kelamin jantan dan betina bertemu membentuk zigot yang akan tumbuh menjadi biji. Perkembangbiakan ini bisa terjadi secara alami dengan bantuan angin, hewan, atau air, serta secara buatan oleh manusia.

Penyerbukan (Polinasi) adalah terjadinya perpindahan serbuk sari dari benang sari ke kepala putik. Tumbuhan membutuhkan bantuan untuk penyerbukan. Jenis penyerbukan dibagi menjadi dua berdasarkan perantaranya (abiotik dan biotik) dan empat berdasarkan asal serbuk sarinya (sendiri, tetangga, silang, dan bastar). Penyerbukan abiotik tidak melibatkan makhluk hidup (contoh: dibantu angin, air), sementara penyerbukan biotik dibantu oleh makhluk hidup seperti serangga atau hewan lain (contoh: entomogami, zoidiogami).

Penyerbukan Anemogami (Dibantu angin), serbuk sari terbawa oleh angin. Ciri-cirinya: serbuk sari ringan, banyak, berbulu, tangkai sari panjang, dan tidak memiliki nektar atau aroma yang menarik. Contohnya adalah jagung. Zoidiogami (Dibantu hewan), serbuk sari dibantu oleh hewan seperti serangga (kupu-kupu, lebah), burung, atau kelelawar. Ciri-cirinya: bunga memiliki warna cerah, aroma harum, dan menghasilkan nektar. Contohnya mawar dan melati. Hidrogami (Dibantu air), serbuk sari terbawa oleh air. Contohnya pada tanaman air seperti hydrilla dan ganggang. Antropogami (Dibantu manusia), penyerbukan dilakukan secara buatan oleh manusia. Ini dilakukan pada tumbuhan yang sulit melakukan penyerbukan secara alami.

Berdasarkan asal serbuk sarinya ada beberapa jenis penyerbukan. Penyerbukan sendiri (Autogami) penyerbukan serbuk sari jatuh di kepala putik bunga yang sama pada tanaman yang sama. Penyerbukan tetangga (Geitonogami), serbuk sari jatuh di kepala putik bunga lain pada tanaman yang berbeda, tetapi masih dalam satu jenis tumbuhan. Penyerbukan silang (Alogami), serbuk sari jatuh di kepala putik bunga lain yang berbeda jenis tumbuhannya. Penyerbukan bastar (Hybridogami), serbuk sari jatuh di kepala putik bunga dari jenis tumbuhan yang berbeda sama sekali.

Setelah serbuk sari mendarat di putik, terjadi proses peleburan sel kelamin jantan (spermatozoid) dengan sel telur (sel kelamin betina) di dalam bakal biji. Proses ini disebut Pembuahan (Fertilisasi). Hasil dari pembuahan adalah terbentuknya zigot. Zigot akan berkembang menjadi lembaga (embrio). Lembaga ini berada di dalam bakal biji, yang kemudian akan tumbuh menjadi biji. Bakal buah akan berkembang menjadi buah. Biji inilah yang bisa ditanam untuk menghasilkan tumbuhan baru dengan sifat gabungan dari kedua induknya.

Perkembangbiakan generatif pada tumbuhan melibatkan bunga sebagai organ reproduksinya. Organ reproduksi jantan dan betina pada bunga memiliki istilah dan fungsi spesifik, dan jenis bunga diklasifikasikan berdasarkan keberadaan organ-organ tersebut. Alat Kelamin Jantan disebut benang sari (stamen). Bagian ini terdiri dari kepala sari (anther) yang berisi serbuk sari (pollen) dan tangkai sari (filamen). Alat Kelamin Betina disebut putik (pistil/carpel). Bagian ini terdiri dari kepala putik (stigma), tangkai putik (stilus), bakal buah (ovarium), dan bakal biji (ovulum).

Bunga Sempurna memiliki kedua alat kelamin, yaitu benang sari (jantan) dan putik (betina), dalam satu bunga. Sekitar 90% spesies tumbuhan termasuk dalam kategori ini. Contohnya Jambu biji, mangga, padi, bunga anggrek, durian. Bunga Tidak Sempurna (Uniseksual) hanya memiliki salah satu alat kelamin, bisa hanya benang sari saja (bunga jantan) atau hanya putik saja (bunga betina).

Untuk bunga tidak sempurna, tumbuhan diklasifikasikan lagi berdasarkan di mana bunga jantan dan betina berada. Tumbuhan Berumah Satu (Monoecious) memiliki bunga jantan dan bunga betina yang terpisah, tetapi masih berada pada satu individu (satu pohon). Contoh tumbuhan: Jagung, mentimun, labu, pinus. Tumbuhan Berumah Dua (Dioecious) memiliki bunga jantan dan bunga betina pada individu yang berbeda (pohon jantan dan pohon betina terpisah). Contoh tumbuhan: Salak, pepaya, dan pakis haji. Perkembangbiakan generatif pada tumbuhan terjadi melalui proses penyerbukan (polinasi) dan pembuahan (fertilisasi), yang mengarah pada pembentukan biji dan individu baru.

Untuk merangsang pembentukan bunga (baik jantan maupun betina) dan pembuahan, tanaman membutuhkan pupuk dengan kandungan Fosfor (P) dan Kalium (K) yang tinggi. Pupuk ini membantu mengalihkan energi tanaman dari pertumbuhan vegetatif (daun dan batang) ke pertumbuhan generatif (bunga dan buah). Masalah kerontokan bunga jantan dan betina (organ generatif) pada tanaman dapat diatasi dengan pemupukan yang tepat dan pengelolaan lingkungan. Unsur hara utama yang diperlukan untuk mencegah kerontokan adalah Kalsium (Ca), Fosfor (P), dan Kalium (K), serta Boron (B).

Penyerbukan gagal terjadi jika serbuk sari tidak berhasil mencapai dan membuahi sel telur dalam putik. Penyebabnya bisa karena kekurangan nutrisi atau serbuk sari yang tidak mencukupi (terlalu sedikit, terlalu banyak, atau kualitas buruk), kondisi cuaca buruk seperti hujan lebat atau angin kencang, rendahnya populasi penyerbuk seperti serangga, atau ketidaksesuaian genetik antara serbuk sari dan putik. Cara mengatasi kegagalan penyerbukan atasi kekurangan nutrisi: Pastikan tanaman mendapatkan nutrisi yang seimbang. Uji tanah secara berkala untuk mengetahui kebutuhan pupuk yang tepat. Lindungi dari cuaca ekstrem gunakan mulsa atau perisai sederhana untuk melindungi tanaman dari angin kencang. Tanam bunga-bunga pengundang seperti kenikir atau bunga matahari untuk menarik serangga penyerbuk. Kegagalan penyerbukan ini sering kali mengakibatkan pembentukan Buah yang Buruk, buah mungkin berukuran kecil, berbentuk aneh, atau tidak berkembang penuh. Tanaman mungkin menghasilkan buah tanpa biji, kopong atau dengan jumlah biji yang sangat sedikit. Bunga layu dan rontok dari tanaman tanpa menghasilkan buah. Untuk mengatasi masalah ini, petani atau tukang kebun dapat mencoba penyerbukan tangan (hand-pollination) atau meningkatkan populasi penyerbuk dengan menanam bunga yang menarik bagi mereka.

Reproduksi vegetatif adalah cara tumbuhan berkembang biak tanpa melalui perkawinan, dengan menghasilkan individu baru dari bagian tumbuhan induk seperti batang, akar, atau daun. Metode ini terbagi menjadi dua jenis, yaitu vegetatif alami yang terjadi secara alami (misalnya melalui rizoma, umbi, atau tunas) dan vegetatif buatan yang dibantu oleh manusia (misalnya dengan cara mencangkok, stek, atau okulasi). Sifat tanaman baru identik dengan induknya, sangat berguna untuk mendapatkan varietas unggul dalam jumlah banyak. Lebih cepat dibandingkan perkecambahan biji, karena tidak perlu menunggu tahap awal pertumbuhan biji serta menghasilkan klon yang secara genetik sama, tetapi rentan terhadap penyakit yang sama.

Reproduksi Aseksual/Vegetatif

Tanaman cocor bebek yang bisa bereproduksi aseksual dengan membentuk tunas daun

Artikel utama: Reproduksi vegetatif

Tumbuhan memiliki dua tipe reproduksi aseksual, di mana keturunan yang dihasilkan identik dengan individu tetuanya secara genetik.

Reproduksi Vegetatif merupakan reproduksi aseksual yang berasal dari bagian vegetatif tumbuhan, misalnya tunas daun. Berbeda dengan apomixis yang merupakan bentuk peralihan dari reproduksi seksual ke reproduksi aseksual tanpa melibatkan fertilisasi, misalnya melibatkan biji. Apomixis terjadi pada banyak tumbuhan dan juga sebagian organisme lain, lihat parthenogenesis.

Vegetatif Alami

Reproduksi vegetatif alami adalah proses perkembang biakan yang sering terjadi pada tumbuhan herba dan tumbuhan berkayu perennial dan biasanya melibatkan modifikasi batang, akar dan daun. Tanaman yang berkembang biak dengan cara seperti ini bisa bertahan dari suatu musim ke musim lainnya. Selain itu membantu mereka dalam memperluas ukurannya. Tumbuhan tersebut akan membentuk sebuah koloni yang individunya identik satu sama lain, melalui stolon atau rhizoma. Namun kelemahan dari sistem perkembang biakan seperti ini adalah mudahnya penularan pathogen dari tetua ke turunannya.

Benih yang diproduksi dengan cara apomixis terbentuk tanpa mengalami fertilisasi gamet dalam proses menjadi embrio.

Jenis Vegetatif alami

Rhizoma

Rizoma atau rimpang adalah modifikasi batang yang tumbuh di bawah tanah berfungsi sebagai organ reproduksi secara vegetatif. Rimpang bisa dipisah dan tumbuh menjadi tumbuhan baru, misalnya jahe, lengkuas, kunyit.

Geragih

Geragih atau stolon juga merupakan organ reproduksi vegetatif terpenting pada beberapa spesies tumbuhan seperti pada stroberi, rumput-rumputan, dan beberapa tumbuhan pakis. Berbeda dengan rizoma, stolon menjalar di atas permukaan tanah.

Tunas Adventif

Tunas adventif bisa terbentuk dari akar yang dekat dengan permukaan tanah, pada batang yang terpotong, atau akar yang tua yang kemudian akan berkembang menjadi batang dan membentuk daun. bentuk pada akar di dekat permukaan tanah, pada batang yang rusak (seperti pada tunggul pohon potong), atau pada akar tua.Tumbuhan seperti bawang (Allium cepa), hyacinth (Hyacinth), narcissus (Narcissus) dan tulip (Tulipa) memperbanyak diri dengan membentuk umbi lapis di bawah tanah. tumbuhan lain seperti kentang (Solanum tuberosum) dan dahlia juga memperbanyak diri dengan cara yang sama menghasilkan umbi batang. Sedangkan Gladioli dan crocuses (Crocus) menghasilkan umbi akar.

Vegetatif Buatan

Tumbuhan bisa diperbanyak secara vegetatif buatan melalui metode stek, runduk, cangkok, penyambungan, okulasi, dll. Selain itu juga memperbanyak dalam lingkup laboratorium dengan teknik kultur jaringan.

Reproduksi seksual

Artikel utama: Reproduksi seksual

Reproduksi seksual melibatkan dua proses penting yakni meiosis, di mana terjadi penyusunan gen dan pengurangan jumlah Kromosom, dan fertilisasi yang kemudian membuat jumlah kromosomnya menjadi diploid kembali.