MIKORIZA
Maret 16, 2007 — La An
Asosiasi simbiotik antara jamur dengan akar tanaman yang membentuk jalinan interaksi yang kompleks dikenal dengan mikoriza yang secara harfiah berarti “akar jamur” (Atmaja, 2001). Secara umum mikoriza di daerah tropika tergolong didalam dua tipe yaitu: Mikoriza Vesikular-Arbuskular (MVA)/Endomikoriza dan Vesikular-Arbuskular Mikoriza (VAM)/Ektomikoriza. Jamur ini pada umumnya tergolong kedalam kelompok ascomycetes dan basidiomycetes (Pujianto, 2001).
Mikoriza berasal dari kata Miko (Mykes = cendawan) dan Riza yang berarti Akar tanaman. Struktur yang terbentuk dari asosiasi ini tersusun secara beraturan dan memperlihatkan spektrum yang sangat luas baik dalam hal tanaman inang, jenis cendawan maupun penyebarannya. Nahamara (1993) dalam Subiksa (2002) mengatakan bahwa mikoriza adalah suatu struktur yang khas yang mencerminkan adanya interaksi fungsional yang saling menguntungkan antara suatu tumbuhan tertentu dengan satu atau lebih galur mikobion dalam ruang dan waktu.
Kondisi lingkungan tanah yang cocok untuk perkecambahan biji juga cocok untuk perkecambahan spora mikoriza. Demikian pula kindisi edafik yang dapat mendorong pertumbuhan akar juga sesuai untuk perkembangan hifa. Jamu mikoriza mempenetrasi epidermis akar melalui tekanan mekanis dan aktivitas enzim, yang selanjutnya tumbuh menuju korteks. Pertumbuhan hifa secara eksternal terjadi jika hifa internal tumbuh dari korteks melalui epidermis. Pertumbuhan hifa secara eksternal tersebut terus berlangsung sampai tidak memungkinnya untuk terjadi pertumbuhan lagi. Bagi jamur mikoriza, hifa eksternal berfungsi mendukung funsi reproduksi serta untuk transportasi karbon serta hara lainnya kedalam spora, selain fungsinya untuk menyerap unsur hara dari dalam tanah untuk digunakan oleh tanaman (Pujianto, 2001)
Atmaja (2001) mengatakan bahwa pertumbuhan Mikoriza sangat dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti:
->Suhu
Suhu yang relatif tinggi akan meningkatka aktifitas cendawan. Untuk daerah tropika basah, hal ini menguntungkan. Proses perkecambahan pembentukkan MVA melalui tiga tahap yaitu perkecambahan spora di tanah, penetrasi hifa ke dalam sel akar dan perkembangan hifa didalam konteks akar. Suhu optimum untuk perkecambahan spora sangat beragam tergantung jenisnya. Beberapa Gigaspora yang diisolasi dari tanah Florida, diwilayah subtropika mengalami perkecambahan paling baik pada suhu 34°C, sedangkan untuk spesies Glomus yang berasal dari wilayah beriklim dingin, suhu optimal untuk perkecambahan adalah 20°C. Penetrasi dan perkecambahan hifa diakar peka pula terhadap suhu tanah. Pada umumnya infeksi oleh cendawan MVA meningkat dengan naiknya suhu. Schreder (1974) dalam Atmaja (2001) menemukan bahwa infeksi maksimum oleh spesies Gigaspora yang diisolasi dari tanah Florida terjadi pada suhu 30-33°C. Suhu yang tinggi pada siang hari (35°C) tidak menghambat perkembangan dan aktivitas fisiologis MVA. Peran mikoriza hanya menurun pada suhu diatas 40°C. Suhu bukan merupakan faktor pembatas utama dari aktifitas MVA. Suhu yang sangat tinggi berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman inang. MVA mungkin lebih mampu bertahan terhadap suhu tinggi pada tanah bertekstur berat dari pada di tanah berpasir.
->Kadar air tanah
Untuk tanaman yang tumbuh didaerah kering, adanya MVA menguntungkan karena dapat meningkatkan kemampuan tanaman untuk tumbuh dan bertahan pada kondisi yang kurang air (Vesser et el,1984dalam Pujianto, 2001). Adanya MVA dapat memperbaiki dan meningkatkan kapasitas serapan air tanaman inang. Ada beberapa dugaan mengapa tanaman bermikoriza lebih tahan terhadap kekeringan diantaranya adalah:
->adanya mikoriza resitensi akar terhadap gerakan air menurun sehingga transfer iar ke akar meningkat.
->Tanaman kahat P lebih peka terhadap kekeringan, adanya MVA menyebabkan status P tanaman meningkat sehingga menyebabkan daya tahan terhadap kekeringan meningkat pula.
->Adanya hifa eksternal menyebabkan tanaman ber-MVA lebih mampu mendapatkan air daripada yang tidak ber-MVA tetapi jika mekanisme ini yang terjadi berarti kandungan logam-logam lebih cepat menurun. Penemuan akhir-akhir ini yang menarik adanya hubungan antara potensial air tanah dan aktifitas mikoriza. Pada tanaman bermikoriza jumlah air yang dibutuhkan untuk memproduksi 1gram bobot kering tanaman lebih sedikit daripada tanaman yang tidak bermikoriza.
->Tanaman mikoriza lebih tahan terhadap kekeringan karena pemakaian air yang lebih ekonomis.
->Pengaruh tidak langsung karena adanya miselin eksternal menyebabkan MVA efektif didalam mengagregasi butir-butir tanah sehingga kemampuan tanah menyimpan air meningkat.
->pH tanah
Cendawan pada umumnya lebih tahan lebih tahan terhadap perubahan pH tanah. Meskipun demikian daya adaptasi masing-masing spesies cendawan MVA terhadap pH tanah berbeda-beda, karena pH tanah mempengaruhi perkecambahan, perkembangan dan peran mikoriza terhadap pertumbuhan tanaman. Glomus fasciculatus berkembang biak pada pH masam. Pengapuran menyebabkan perkembangan G. fasciculatus menurun (Mosse, 1981 dalam Atmaja, 2001). Demikian pula peran G.fasciculatus di dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman pada tanah masam menurun akibat pengapuran (Santoso, 1985). Pada pH 5,1 dan 5,9 G. fasciculatus menampakkan pertumbuhan yang terbesar, G. fasciculatus memperlihatkan pengaruh yang lebih besar terhadap pertumbuhan tanaman justru kalau pH 5,1 G. Mosseae memberikan pengaruh terbesar pada pH netral sampai alkalis (pH 6,0-8,1).
Perubahan pH tanah melalui pengapuran biasanya berdampak merugikan bagi perkembangan MVA asli yang hidup pada tanah tersebut sehingga pembentukan mikoriza menurun (Santosa, 1989). Untuk itu tindakan pengapuran dibarengi tindakan inokulasi dengan cendawan MVA yang cocok agar pembentukan mikoriza terjamin.
->Bahan organik
Bahan organic merupakan salah satu komponen penyusun tanah yang penting disamping air dan udara. Jumlah spora MVA tampaknya berhubungan erat dengan kandungan bahan organic didalam tanah. Jumlah maksimum spora ditemukan pada tanah-tanah yang mengandung bahan organic 1-2 persen sedangkan pada tanah-tanah berbahan organic kurang dari 0,5 persen kandungan spora sangat rendah (Pujianto, 2001). Residu akar mempengaruhi ekologi cendawan MVA, karena serasah akar yang terinfeksi mikoriza merupakan sarana penting untuk mempertahankan generasi MVA dari satu tanaman ke tanaman berikutnya. Serasah akar tersebut mengandung hifa,vesikel dan spora yang dapat menginfeksi MVA. Disamping itu juga berfungsi sebagai inokulasi untuk tanaman berikutnya.
->Cahaya dan ketersediaan hara
Bjorman dalam Gardemann (1983) dalam Atmaja (2001) menyimpukan bahwa dalam intensitas cahaya yang tinggi kekahatan sedang nitrogen atau fosfor akan meningkatkan jumlah karbohidrat di dalam akar sehingga membuat tanaman lebih peka terhadap infeksi cendawan MVA. Derajat infeksi terbesar terjadi pada tanah-tanah yang mempunyai kesuburan yang rendah. Pertumbuhan perakaran yang sangat aktif jarang terinfeksi oleh MVA. Jika pertumbuhan dan perkembangan akar menurun infeksi MVA meningkat.
Peran mikoriza yang erat dengan peyediaan P bagi tanaman menunjukkan keterikatan khusus antara mikoriza dan status P tanah. Pada wilayah beriklim sedang konsentrasi P tanah yang tinggi menyebabkan menurunnya infeksi MVA yang mungkin disebabkan konsentrasi P internal yang tinggi dalam jaringan inang (Santosa, 1989).
Hayman (1975) dala Atmaja (2001) mengadakan studi yang mendalam mengenai pemupukan N dan P terhadap MVA pada tanah di wilayah beriklim sedang. Pemupukkan N (188 kg N/ha) berpengaruh buruk terhadap populasi MVA. Petak yang tidak dipupuk mengandung jumlah spora 2 hingga 4 kali lebih banyak dan berderajat infeksi 2 hingga 4 kali lebih tinggi dibandingkan petak yang menerima pemupukkan. Hayman mengamati bahwa pemupukkan N lebih berpengaruh daripada pemupukkan P, tetapi peneliti lain mendapatkan keduanya memiliki pengaruh yang sama.
->Logam berat dan unsur lain
Pada percobaan dengan menggunakan tiga jenis tanah dari wilayah iklim sedang didapatkan bahwa pengaruh menguntungkan karena adanya MVA menurun dengan naiknya kandungan Al dalam tanah. Aluminium diketahui menghambat muncul jika ke dalam larutan tanah ditambahkan kalsium (Ca). Jumlah Ca didalam larutan tanah rupa-rupanya mempengaruhi perkembangan MVA. Tanaman yang ditumbuhkan pada tanah yang memiliki derajat infeksi MVA yang rendah. Hal ini mungkin karena peran Ca2+ dalam memelihara integritas membran sel.
Beberapa spesies MVA diketahui mampu beradaptasi dengan tanah yang tercemar seng (Zn), tetapi sebagian besar spesies MVA peka terhadap kandungan Zn yang tinggi. Pada beberapa penelitian lain diketahui pula bahwa strain-strain cendawan MVA tertentu toleran terhadap kandungan Mn, Al dan Na yang tinggi.
->Fungisida
Fungisida merupakan racun kimia yang diracik untuk membunuh cendawan penyebab penyakit pada tanaman, akan tetapi selain membunuh cendawan penyebab penyakit fungisida juga dapat membunuh mikoriza, dimana pemakainan fungisida ini menurunkan pertumbuhan dan kolonisasi serta kemampuan mikoriza dalam menyerap P.
Beberapa manfaat yang dapat diperoleh tanaman inang dari adanya asosiasi mikoriza adalah sebagai berikut (Rahayu dan Akbar, 2003):
->Meningkatkan penyerapan unsur hara
Tanaman yang bermikoriza biasanya tumbuh lebih baik dari pada yang tidak bermikoriza, dapat meningkatkan penyerapan unsur hara makro dan beberapa unsure hara mikro. Selain itu akar tanaman yang bermikoriza dapat menyerap unsure hara dalam bentuk terikat dan tidak tersedia untuk tanaman (Serrano, 1985 dalam Suhardi, 1992 dalam Rahayu dan Akbar, 2003).
De la Cruz (1981) dalam Atmaja (2001) melaporkan lebih banyak lagi unsure hara yang serapannya meningkat dari adanya mikoriza. Unsure hara yang meningkat penyerapannya adalah N, P, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Mn dan Zn. Hubungan antara MVA dengan organisme tanah tidak bias diabaikan, karena secara bersama-sama keduanya membantu pertumbuhan tanaman.
->Tahan terhadap serangan pathogen
Mikoriza dapat berfungsi sebagai pelindung biologi bagi terjadinya infeksi patogen akar. Mekanisme perlindungan ini bias diterangkan sebagai berikut:
☺ adanya lapisan hifa (mantel) dapat berfungsi sebagai pelindung fisik untuk masuknya pathogen
☺ mikoriza menggunakan hampir semua kelebihan karbohidrat dan eksudat akar lainnya, sehinga tidak cocok bagi patogen.
☺ fungi mikoriza dapat melepaskan antibiotik yang dapat menghambat perkembangan patogen.
->Sebagai konservasi tanah
Fungi mikoriza yang berasosiasi dengan akar berperan dalam konservasi tanah, hifa tersebut sebagai kontributor untuk menstabilkan pembentukan struktur agregat tanah dengan cara mengikat agregat-agregat tanah dan bahan organic tanah.
->Mikoriza dapat memproduksi hormon dan zat pengatur tumbuh
Fungi mikoriza dapat memberikan hormon seperti auxin, sitokinin, giberellin, juga zat pengatur tumbuh seperti vitamin kepada inangnya.
->Sebagai sumber pembuatan pupuk biologis.
->Fungi ini dapat diisolasi, dimurnikan dan diperbanyak dalam biakan monnesenil.
->Isolat-isolat tersebut dapat dikemas dalam bentuk inokulum dan sebagai sumber material pembuat pupuk biologis yang dapat beradaptasi pada kondisi daerah setempat (Setiadi, 1994).
->Sinergis dengan mikroorganisme lain
Keberadaan mikoriza juga bersifat sinergis denagn mikroba potensial lainnya seperti bakteri penambat N dan bakteri pelarut fosfat.
->Mempertahankan keanekaragaman tumbuhan
Fungi mikoriza berperan dalam mempertahankan stabilitas keanekaragaman tumbuhan dengan cara transfer nutrisi dari satu akar tumbuhan ke akar tumbuhan lainnya yang berdekatan melalui struktur yang disebut Bridge Hypae.
Dafatar Pustaka
Atmaja, I Wayan Dana. 2001. Bioteknologi Tanah (Ringkasan Kuliah). Jurusan Tanah Fakultas Pertanian Universitas Udayana. Denpasar
Iskandar, Dudi. 2002. Pupuk Hayati Mikoriza Untuk Pertumbuhan dan Adapsi Tanaman Di Lahan Marginal. ____________
Notohadinagoro, Tejoyuwono. 1997. Bercari manat Pengelolaan Berkelanjutan Sebagai Konsep Pengembangan Wilayah Lahan Kering. Makalah Seminar Nasional dan Peatihan Pengelolaan Lahan Kering FOKUSHIMITI di Jember. Universitas Jember. Jember
Pujiyanto. 2001. Pemanfatan Jasad Mikro, Jamu Mikoriza dan Bakteri Dalam Sistem Pertanian Berkelanjutan Di Indonesia: Tinjauan Dari Perspektif Falsafah Sains. Makalah Falsafah Sains Program Pasca Sarjana Institut Pertanian Bogor. Bogor
Rahayu, Novi., dan Ade Kusuma Akbar. 2003. Pemanfaatan Mikoriza dan Bahan Organik Dalam Rangka Reklamasi Lahan Pasca Penambangan. Karya Tulis Ilmiah. Fakultas Pertanian Universitas Tanjungpura. Pontianak
Santosa, Dwi Andreas. 1989. Teknik dan Metode Penelitian Mikorisa Vesikular-Arbuskular. Laboraturium Biologi Tanah Jurusan Tanah Fakultas Pertanian Institut Pertanian Bogor. Bogor
Subiksa, IGM. 2002. Pemanfatan Mikoriza Untuk Penanggulangan Lahan Kritis. Makalah Falsafah Sains Program Pasca Sarjana Institut Pertanian Bogor. Bogor
Suwardji. 2003. Profil Wilayah Lahan Kering Propinsi NTB: Potensi, Tantangan dan strategi Pengembangannya. Makalah Seminar Nasional FOKUSHIMITI BEW III di Mataram. Universitas Mataram. Mataram
Tampilkan postingan dengan label Tumbuhan. Tampilkan semua postingan
Tampilkan postingan dengan label Tumbuhan. Tampilkan semua postingan
Minggu, 02 Mei 2010
mikoriza
MIKORIZA
(Diajukan untuk memenuhi tugas matakuliah Biofertilizer)
BAB I
PENDAHULUAN
Lingkungan tanah merupakan lingkungan yang terdiri dari gabungan antara lingkungan abiotik dan lingkungan biotik. Gabungan dari kedua lingkungan ini menghasilkan suatu wilayah yang dapat dijadikan sebagai tempat tinggal bagi beberapa jenis makhluk hidup, salah satunya adalah mesofauna tanah. Tanah dapat didefinisikan sebagai medium alami untuk pertumbuhan tanaman yang tersusun atas mineral, bahan organik, dan organisme hidup. Kegiatan biologis seperti pertumbuhan akar dan metabolisme mikroba dalam tanah berperan dalam membentuk tekstur dan kesuburannya (Rao, 1994).
Mikoriza adalah jamur yang hidup secara bersimbiosis dengan sistem perakaran tanaman tingkat tinggi. Walau ada juga yang bersimbiosis dengan rizoid (akar semu) jamur(Anonim,2008). Istilah mikoriza berasal dari kata myces yang berarti cendawan dan rhizae yang berarti akar, jadi secara harifiah mikoriza memiliki arti akar jamur atau akar yang diliputi oleh jamur. Asosiasi simbiotik antara jamur dengan akar tanaman yang membentuk jalinan interaksi yang kompleks dikenal dengan mikoriza yang secara harfiah berarti “akar jamur” (Atmaja, 2001). Secara umum mikoriza di daerah tropika tergolong didalam dua tipe yaitu: Mikoriza Vesikular-Arbuskular (MVA)/Endomikoriza dan Vesikular-Arbuskular Mikoriza (VAM)/Ektomikoriza. Jamur ini pada umumnya tergolong kedalam kelompok ascomycetes dan basidiomycetes (Pujianto, 2001 dalam Anonim, 2008).
Mikoriza berasal dari kata Miko (Mykes = cendawan) dan Riza yang berarti Akar tanaman. Struktur yang terbentuk dari asosiasi ini tersusun secara beraturan dan memperlihatkan spektrum yang sangat luas baik dalam hal tanaman inang, jenis cendawan maupun penyebarannya. Nahamara (1993) dalam Subiksa (2002) mengatakan bahwa mikoriza adalah suatu struktur yang khas yang mencerminkan adanya interaksi fungsional yang saling menguntungkan antara suatu tumbuhan tertentu dengan satu atau lebih galur mikobion dalam ruang dan waktu.(Anonim, 2008).
Kondisi lingkungan tanah yang cocok untuk perkecambahan biji juga cocok untuk perkecambahan spora mikoriza. Demikian pula kindisi edafik yang dapat mendorong pertumbuhan akar juga sesuai untuk perkembangan hifa. Jamur mikoriza mempenetrasi epidermis akar melalui tekanan mekanis dan aktivitas enzim, yang selanjutnya tumbuh menuju korteks. Pertumbuhan hifa secara eksternal terjadi jika hifa internal tumbuh dari korteks melalui epidermis. Pertumbuhan hifa secara eksternal tersebut terus berlangsung sampai tidak memungkinnya untuk terjadi pertumbuhan lagi. Bagi jamur mikoriza, hifa eksternal berfungsi mendukung fungsi reproduksi serta untuk transportasi karbon serta hara lainnya kedalam spora, selain fungsinya untuk menyerap unsur hara dari dalam tanah untuk digunakan oleh tanaman (Pujianto, 2001 dalam Anonim, 2008).
BAB II
ISI
2.1 Pengertian Mikoriza
Mikoriza merupakan asosiasi simbiotik antara jamur dan sistem perakaran tanaman tinggi. Mikoriza yang berarti akar jamur pertama kali ditemukan oleh botaniwan Jerman, Frank pada tahun 1855 (Rao, 1994). Dalam bahasa latin, istilah mikoriza (mycorrhyza) merupakan gabungan dari kata myces yang berarti jamur (cendawan) dan rhyza yang artinya akar. Hubungan antara cendawan dan akar ini hanya terjadi pada akar tumbuhan khususnya akar halus dan masih muda serta tidak pernah pada bagian yang lain (Muin, 2001 dalam Widiarti, 2007).
Mikoriza merupakan gabungan simbiotik dan mutualistik antara cendawan bukan patogen atau patogen lemah dengan sel akar hidup terutama korteks dan sel epidermis. Cendawan menerima unsur hara organik yang berasal dari tumbuhan, dan memperbaiki kemampuan akar dalam menyerap air dan mineral (Salisbury dan Ross, 1995). Cendawan ini bersama dengan kelompoknya merupakan suatu golongan organisme khusus, berkemampuan menyerang organ-organ tumbuhan di bawah tanah (subterranean organs of plants), hidup bertahan dengan unsur-unsur organiknya.
Dengan terinfeksi, pertumbuhan akar menjadi lambat atau berhenti, sehingga mikoriza sering hanya mempunyai sedikit rambut akar. Keadaan ini mengakibatkan pengurangan permukaan penyerapan. Kecuali bila hifa cendawan yang pipih dan mampu merusak dari mikoriza meningkatkan terobosan ke tanah. Sehingga, hifa mengambil alih fungsi penyerapan rambut akar (Salisbury dan Ross, 1995).
2.2 Pembagian Mikoriza
Secara umum mikoriza digolongkan menjadi 3 tipe berdasarkan struktur tubuh dan cara infeksi terhadap tanaman inang :
1. Ektomikoriza
Suatu perakaran ektomikoriza tidak memiliki rambut akar dan tertutup oleh selapis atau selubung hifa jamur yang hampir tampak mirip dengan jaringan inang. Lapisan tersebut disebut selubung pseudoparenkimatis. Masing-masing cabang akar diselubungi hifa cendawan (disebut mantel hifa), sehingga ukuran akar tampak membesar. Hifa tumbuh memasuki korteks dan hanya tinggal di lapisan sel-sel korteks luar untuk membentuk jaring-jaring yang disebut ‘jala hartig’. Jala hartig inilah yang berperan dalam mentranasportasikan seluruh nutrisi yang diserap oleh mantel cendawan akar.
Pada umumnya, jamur yang terlibat dalam ektomikoriza termasuk Basidiomycetes yang meliputi famili-famili Amanitaceae, Boletaceae, Cortinariaceae, Russulaceae, Tricholomataceae, Rhizopogonaceae dan Sclerodermataceae. Jamur-jamur itu termasuk dalam genus-genus Amanita, Boletus, Cantharellus, Cortinarius, Entoloma, Gomphidius, Hebeloma, Inocybe, Lactarius, Paxillus, Russula, Rhizopogon, Scleroderma dan Cenococcum (Rao, 1994). Terdapat pula ektomikoriza pada famili Pinaceae, Salicaceae, Betulaceae, Fagaceae, Juglandaceae, Cesalpinaceae, dan Tiliaceae. Beberapa genus seperti Pinus, Picea, Abies, Pseudotsuga, Cedrus, Larix, Querqus, Castanea, Fagus, Nothofagus, Betula, Alnusn, Salix, Carya, dan Populus memiliki infeksi ektomikoriza (Rao, 1994).
2. Endomikoriza
Cendawan yang menginfeksi tidak menyebabkan pembesaran akar. Jaringan hifa cendwan masuk ke dalam sel korteks akar dan membentuk struktur khas berbentuk oval yang disebut vesikel dan sistem percabangan hifa yang dichotomous yang disebut arbuskul. Cendawan yang hidup intraselular ini membentuk hubungan langsung antar sel-sel akar dan tanah sekitarnya.
Cendawan endomikoriza umumnya berasal dari ordo Glomales (Zygomycetes) yang terbagi ke dalam subordo Glominae dan Gigasporinae (Pujiyanto, 2004). Tipe cendawan ini wilayah asosiasinya lebih luas, yaitu selain berasosiasi dengan jenis-jenis pohon hutan yang dipakai untuk HTI dan reboisasi lainnya (Acacia mangium, Switenia macrophylla, Pterocarpus sp, dll) juga dapat berasosiasi dengan berbagai tanaman pertanian, hortikultura dan pastura (tanaman pakan ternak) (Setiadi, 2004).
3. Ektendomikoriza
Infeksi hifa dari cendawan tipe ini memiliki bentuk intermediet dari ektomikoriza dan endomikoriza. Hifa cendawan ektendomikoriza membentuk selubung tipis berupa jaringan hartig pada akar. Selain menginfeksi dinding sel korteks, infeksi juga terjadi pada sel-sel korteksnya. Penyebaran cendawan terbatas pada tanah-tanah hutan (Anas dan Santosa, 1993)
2.3 Ekologi Mikoriza
Secara umum mikoriza di daerah tropika tergolong ke dalam dua tipe yaitu ektomikoriza (ECM) dan endomikoriza atau arbuscular mycorriza (AM). Jamur ektomikoriza pada umumnya tergolong ke dalam kelompok Ascomycetes dan Basidiomycetes. Asosiasi simbiotik antara akar tanaman dengan jamur mikoriza tersebut menyebabkan terbentuknya luas serapan yang lebih besar dan lebih mampu memasuki ruang pori yang lebih kecil sehingga meningkatkan kemampuan tanaman untuk menyerap unsur hara, terutama unsur hara seperti P, Cu dan Zn. Selain itu juga menyebabkan tanaman lebih toleran terhadap keracunan logam, serangan penyakit khususnya patogen akar, kekeringan, suhu tanah yang tinggi dan kondisi pH yang tidak sesuai.
Faktor lingkungan sangat berpengaruh terhadap perkembangan spora cendawan mikoriza. Kondisi lingkungan dan edafik yang cocok untuk perkecambahan biji dan pertumbuhan akar tumbuhan biasanya juga cocok untuk perkecambahan spora cendawan. Cendawan pada umumnya memiliki ketahanan yang cukup baik pada rentang faktor lingkungan fisik yang lebar. Mikoriza tidak hanya dapat berkembang pada tanah berdrainase baik, tapi juga pada lahan tergenang seperti pada sawah. Bahkan pada lingkungan yang sangat miskin atau lingkungan yang tercemar limbah berbahaya, cendawan mikoriza masih memperlihatkan eksistensinya (Aggangan et al, 1998 dalam Subiska 2002).
Ekosistem alami mikoriza di daerah tropika dicirikan oleh keragaman spesies yang sangat tinggi, khususnya dari jenis ektomikoriza (Muyanziza et al, 1997 dalam Subiska, 2002). Hutan alami yang terdiri dari banyak spesies tumbuhan dan umur seragam sangat berpengaruh terhadap jumlah dan keragaman mikoriza. Akumulasi perubahan lingkungan mulai dari penebangan hutan, pembakaran, kerusakan struktur dan pemadatan tanah akan mengurangi propagula cendawan mikoriza. Efektivitas mikoriza dipengaruhi oleh faktor lingkungan tanah yang meliputi faktor abiotik seperti konsentrasi hara, pH, kadar air, temperatur, pengolahan tanah dan penggunaan pupuk atau pestisida serta faktor biotik seperti interaksi mikrobial, spesies cendawan, tumbuhan inang, tipe perakaran tumbuhan inang dan kompetisi antara cendawan mikoriza (Subiska, 2002).
2.4 Cendawan Mikoriza Arbuskula (CMA)
Cendawan Mikoriza Arbuskula (CMA) merupakan salah satu tipe cendawan dari golongan endomikoriza. CMA terdapat pada semua lahan tropis dan semua ekosistem terestrial (darat). Kemampuan berasosiasinya tinggi, yaitu hampir 90% jenis tanaman. Oleh karena itu, aplikasi CMA tidak terbatas untuk tanaman monokultur, tetapi juga dapat diaplikasikan untuk pola tanaman campuran seperti agroforestry (tumpang sari, alley cropping, sistem lorong) (Setiadi, 2004).
Cendawan mikoriza arbuskula (CMA) membentuk spora di dalam tanah dan dapat berkembang baik jika berasosiasi dengan tanaman inang. Spora cendawan ini cukup bervariasi dan sekitar 100µm sampai 600 µm. Ukuran yang cukup besar ini menyebabkan spora CMA mudah diisolasi dari dalam tanah dengan cara penyaringan. Pada akar, hanya korteks primer dan sekunder yang menjadi tempat terjadinya infeksi. Berbeda dengan infeksi oleh patogen, infeksi CMA tidak menyebabkan luka maupun perubahan warna. Pada permukaan akar juga sering dijumpai hifa, akan tetapi hifa tersebut tidak cukup banyak untuk menutupi akar seperti pada ektomikoriza. Dengan adanya hifa eksternal ini, maka areal perakaran bertambah. Dengan bertambahnya akar eksternal ini, maka kemampuan untuk menyerap unsur hara terutama P dan air bertambah (Mosse, 1981 dalam Anas 1993).
Cendawan mikoriza arbuskula membentuk organ-organ khusus dan mempunyai peranan yang juga spesifik. Organ khusus tersebut adalah arbuskul (arbuscle), vesikel (vesicle) dan spora. Ada dua struktur khas yang dibentuk oleh jamur mikoriza vesikula arbuskula (Mosse, 1981 dalam Widiarti,2007), yaitu :
1. Arbuskula
Dibentuk secara intraseluler oleh percabangan yang berulang-ulang dari suatu infeksi hifa, tukar menukar nutrien mungkin lebih banyak antara tanaman inang dengan simbion. Arbuskula terbentuk setelah 2-3 hari inang terinfeksi. Hidupnya relatif pendek 1-3 minggu dan akan melakukan degenerasi ke suatu massa granular dari materi dinding jamur ke dalam sel inang.
2. Vesikula
Memiliki bentuk yang menyerupai kantung dan menggelembung, dibentuk di bagian ujung hifa. Vesikula mengandung lemak dan diperkirakan bertindak sebagai tempat penyimpanan sementara. Secara normal, vesikula terbentuk setelah arbuskula, dan biasanya menjadi lebih banyak pada waktu tanaman dewasa. Bentuk vesikula, struktur dinding, kandungan dan jumlahnya berbeda tergantung jenis jamur yang membentuk mikoriza.
Cendawan mikoriza arbuskula yang dikenal dengan sebutan mikoriza vesikular-arbuskular (MVA) sukar untuk dikenal dari morfologi akarnya. Oleh karena itu, penggunaan mikroskop merupakan suatu cara yang sering ditempuh untuk menjelaskan adanya CMA pada akar suatu tanaman. Cara mempelajari asosiasi CMA sangat bergantung pada arah penelitian. Namun diperlukan pencucian isi sel akar dan pewarnaan struktur CMA.
Perkembangan CMA terjadi antara lain pada saat miselium eksternal dalam tanah membentuk spora yang tersebar di sekitar akar. Sedangkan hifa yang ada di dalam sel atau akar tanaman terdiri dari hifa yang tidak bercabang yang terletak di antara sel, hifa intraseluler. Selain itu, terdapat hifa intraseluler yang bercabang secara diktomi (arbuskular) atau yang membengkak menjadi bulat atau bulat memanjang (vesikel) dan hifa mengering (hifa gelung) (Anas, 1993).
Gambar 2.1 Asosiasi mikoriza dengan akar tanaman
2.4.1 Arbuskula
Arbuskula merupakan percabangan dari hifa masuk ke dalam sel tanaman inang. Masuknya hifa ini ke dalam sel tanaman inang diikuti oleh peningkatan sitoplsma, pembentukan organ baru, pembengkokan inti sel, peningkatan respirasi dan aktivitas enzim. Siklus hidup arbuskula cukup singkat yaitu antara satu sampai tiga minggu (Mosse, 1981 dalam Anas, 1993)
Hifa intraseluler yang telah mencapai sel korteks yang lebih dalam letaknya akan menembus dinding sel dan membentuk sistem percabangan hifa yang kompleks, tampak seperti pohon kecil yang mempunyai cabang-cabang yang dinamakan arbuskul. Arbuskul dianggap sebagai struktur utama yang terlihat di alam transfer dua hara antara simbion cendawan dan tanaman inang.
Mosse dan Herper (1975) mengamati bahwa struktur yang dibentuk pada akar-akar muda adalah arbuskul. Dengan bertambahnya umur, arbuskul ini berubah menjadi satu struktur yang menggumpal dan cabang-cabang pada arbuskul kemudian tidak dapat dibedakan lagi. Pada akar yang telah dikolonisasi dengan CMA dapat dilihat berbagai arbuskul dewasa yang dibentuk berdasarkan umur dan letaknya. Arbuskul dewasa terletak dekat pada sumber unti kolonisasi tersebut.
Tanaman inang yang terinfeksi sama tanggapannya dengan patogen yang masuk ke dalam akar, akan tetapi sitoplasma tanaman inang tidak kembali (rusak). Bila arbuskula hilang dari dalam sel, inti kembali seperti biasa dan sitoplasma tetap berfungsi. Kadang-kadang celah tanaman dapat terinfeksi CMA untuk kedua kalinya.
2.4.2 Vesikula (Vesicle)
Organ ini berbentuk kantung di ujung hifa. Vesikula memiliki banyak lemak yang berfungsi untuk penyimpanan. Vesikula ini dapat terlepas dari akar tanaman bila terkelupas. Vesikel yang terpisah ini akan berkecambah dan tumbuh serta mnginfeksi akar yang baru. Terkadang, vesikula ini sukar dibedakan dengan spora pada saat penyaringa. Namun karena ukuran vesikula relatif lebih kecil (diameter spora 2-5 kali lebih besar), dan berbentuk agak lonjong (spora bulat), maka kedua organ ini dapat dibedakan dengan cepat. Vesikel di bentuk oleh hifa intraseluler atau interseluler dan dijumpai dalam sel korteks luar dan dalam. Struktur ini dijumpai pada Glomus sp. dan Aclauspotra sp. (Gadermann dan Trappe, 1974 dalam Anas, 1993).
Pada awal perkembangan vesikel, sitoplasma cukup padat, berinti banyak dan mengandung partikel-partikel kecil dan glikogen. Kemudian sitoplasma menjadi lebih padat dan selama fase ini kandungan lipid bertambah banyak. Pada saat dewasa, hampir seluruh isi vesikel ditempati oleh butir-butir lipid. Sel korteks yang dikolonisasi oleh vesikel mempunyai ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan yang tidak dikolonisasi. Umumnya vesikel dibentuk dalam jumlah banyak di bagian korteks luar dari unit kolonisasi ynag sudah lanjut usianya, namun ada pula vesikula yang dibentuk tanpa pembentukan arbuskul lebih dahulu.
2.4.3 Spora
Spora terbentuk pada ujung hifa eksternal. Spora ini dapat dibentuk secara tunggal, berkelompok atau di dalam sporokarp tergantung pada jenis cendawannya. Perkecambahan spora sangat sensitif terhadap kandungan logam berat di dalam tanah dan begitu juga dengan kandungan Al. Kandungan Mn juga mempengaruhi pertumbuhan miselium. Spora dapat hidup di dalam tanah beberapa bulan sampai beberapa tahun. Namun, untuk berkembang CMA memerlukan tanaman inang. Spora dapat disimpan dalam waktu yang lama sebelum digunakan lagi.(Widiarti, 2007)
Proses infeksi CMA dimulai dengan pembentukan apresorium pada perkembangan akar oleh hifa eksternal. Hifa eksternal ini berasal dari spora yang berkecambah ataupun di akar tanaman yang sudah terinfeksi. Hifa CMA akan masuk ke dalam akar menembus atau melalui celah antar sel epidermis, kemudian apresorium akan tersebar baik interseluler maupun intraseluler di dalam korteks sepanjang akar. Kadang-kadang terbentuk pula jaringan hifa yang rumit di dalam
sel-sel kortikal luar. Setelah proses-proses tersebut berlangsung, barulah terbentuk arbuskula, vesikel, dan akhirnya spora (Anas, 1993)
2.5 Identifikasi dan Klasifikasi genus Cendawan Mikorhiza
Jamur pembentuk ektomikorhiza biasanya Basidiomycetes diantaranya dari genera Amanita, Boletus, Laccaria, Pisolithus dan Scleroderma (Setiadi, 1989). Beberapa jamur hanya spesifik untuk satu inang, sedangkan yang lain mempunyai rentangan inang yang luas.
Identifikasi Cendawan Mikorhiza Arbuskular (CMA) secara sederhana dapat dilakukan dengan mengamati spora yang dihasilkan dari masing-masing jenis CMA, yaitu dengan mengamati secara morfologi. Hal ini dikarenakan setiap jenis spora CMA memiliki struktur yang berbeda satu dengan lainnya.
Cendawan Mikorhiza Arbuskular (CMA), yang ditemukan dapat menginfeksi tanaman, terdapat 6 genus :
1. Glomus
Spora Glomus merupakan hasil dari perkembangan hifa, dimana ujung dari hifa akan mengalami pembengkakan hingga terbentuklah spora. Perkembangan spora yang berasal dari hifa inilah yang dinamakan Chlamidospora. Pada Glomus juga dikenal struktur yang dinamakan sporocarp. Sporocarp ini merupakan hifa yang bercabang sehingga membentuk chlamidospora.
2. Sclerocystis
Perkembangan antara spora Sclerocystis sama dengan spora Glomus yaitu dari ujung hifa yang mengalami pembengkakkan. Ujung hifa dari Sclerocystis memiliki banyak cabang dan tiap-tiap cabang tersebut membentuk chlamidospora hingga terbentuk sporocarp dimana apabila dibelah akan terlihat bentuknya seperti belahan jeruk. Sporocarp biasanya berbentuk globose atau subglobose.
3. Gigaspora
Struktur spora yang terbentuk biasanya globose, subglobose namun sering berbentuk ovoid, pyriformis atau irregular. Spora pada genus Gigaspora ini terbentuk pada mulanya berasal dari ujung hifa (subtending hifa) yang membulat yang disebut suspensor, kemudian di atas bulbour suspensor tersebut terbentuk bulatan kecil yang terus-menerus membesar dan akhirnya terbentuk bulatan kecil yang terus-menerus membesar dan akhirnya terbentuklah struktur yang dinamakan spora. Karena spora tersebut terbentuk dari suspensor maka dinamakan azygospora.
4. Scutellospora
Struktur spora yang terbentuk biasanya globose atau subglobose tetapi sering berbentuk ovoid, obovoid, pyriformis atau irregular. Proses terbentuknya spora pada Scutellospora sama dengan pembentukkan spora pada genus Gigaspora. Namun yang membedakan dengan genus Gigaspora adalah pada Scutellospora terdapat germination shield, dan pada saat berkecambah hifa akan keluar dari germination shield tersebut.
5. Acaulospora
Spora terbentuk di tanah, memiliki bentuk globose, subglobose, ellipsoid maupun fusiformis. Pada awalnya proses dari pembentukkan spora seolah-olah dimulai dari hifa, namun sebenarnya bukanlah dari hifa. Pada awalnya terjadi pembengkakkan ujung hifa yang strukturnya mirip spora yang dibuat hifa terminus. Kemudian muncul bulatan kecil yang terbentuk diantara hifa terminus dan subtending hifa, selama proses pembentukkan spora, hifa terminus tersebut akan rusak dan di dalamnya terdapat spora. Pada spora yang telah masak terdapat satu lubang yang dinamakan ciatric.
6. Enterophospora
Proses pembentukkan spora Enterophospora hampir sama dengan proses pembentukkan spora pada Acaulospora. Yang membedakan keduanya adalah pada proses perkembangan azygospora berada di dalam, sehingga akan terbentuk dua lubang yang simetris pada spora yang telah matang.
2.6 Asosiasi Mikoriza dengan Akar Tanaman
Asosiasi terjadi bila cendawan masuk ke dalam akar atau melakukan infeksi. Proses infeksi dimulai dengan perkecambahan spora dalam tanah. Hifa yang tumbuh berpenetrasi ke dalam akar lalu berkembang dalam korteks. Pada akar yang terinfeksi akan terbentuk hifa interseluler yang tidak bercabang, terletak di ruangan antar sel. Selain itu juga akan terbentuk hifa intraseluler yang bercabang secara dichotomy (arbuskular), atau yang membengkok menjadi bulat atau bulat memanjang (vesikel) dan hifa yang mengering (hifa gelung)(Anas dan Santosa, 1993).
Perkembangan arbuskula mengikuti perkembangan hifa yang masuk ke dalam sel. Arbuskula berkembang dengan sel korteks dari sub batang pada internal hifa. Vesikel terinisiasi segera setelah adanya arbuskul pertama, akan tetapi diteruskan berkembang ketika adanya arbuskul kedua. Fase terakhir, merupakan arbuskul yang memenuhi sel (terbentuknya batang hifa yang terbaik). Hifa pada jaringan korteks akar berkembang menyilang seperti dinding pada asosiasi tua. Penetrasi hifa dan perkembangannya biasanya terjadi pada bagian yang masih mengalami proses diferensiasi dan proses pertumbuhan. Perkembangan hifa ini tidak merusak sel (Anas dan Santosa, 1993).
2.7 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Cendawan Mikoriza Arbuskula
Banyak faktor biotik dan abiotik yang menentukan perkembangan CMA. Faktor-faktor tersebut antara lain adalah suhu, kadar air tanah, pH, bahan organik tanah, intensitas cahaya dan ketersediaan hara, logam berat dan fungisida.
2.7.1 Suhu
Suhu yang relatif tinggi akan meningkatkan aktifitas cendawan. Untuk daerah tropika basah, hal ini menguntungkan. Proses perkecambahan dan pembentukan CMA melalui tiga tahap :
(1) Perkecambahan spora dalam tanah
(2) Penetrasi hifa ke dalam sel akar
(3) Perkembangan hifa di dalam korteks akar.
Suhu optimum untuk perkecambahan spora sangat beragam tergantung pada jenisnya. Beberapa Gigaspora yang diisolasi dari tanah Florida, di wilayah subtropika, mengalami perkecambahan paling baik pada suhu 340C, sedangkan untuk spesies Glomus yang berasal dari wilayah yang beriklim dingin, suhu potimal untuk perkecambahan adalah 200C. Penetrasi dan perkecambahan hifa dalam akar peka pula terhadap suhu tanah. Pada umumnya infeksi akar oleh CMA meningkat dengan naiknya suhu (Anas, 1993).
Suhu yang tinggi pada siang hari (350C) tidak menghambat perkembangan dan aktifitas fisiologi CMA. Peran mikoriza hanya menurun pada suhu diatas 400C. Suhu bukan faktor pembatas utama bagi aktivitas CMA. Suhu yang sangat tinggi lebih berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman inang (Mosse, 1981 dalam Widiarti 2007).
2.7.2 Kadar Air Tanah
Meskipun CMA dapat pula terbentuk pada tanaman air, pada umumnya diyakini bahwa perkembangannya sangat terhambat pada kondisi tanah yang tergenang. Pengetahuan tentang ekofisiologi CMA dalam hubungannya dengan potensial air tanah penting untuk menilai CMA di daerah tersebut.
Untuk tanaman yang tumbuh di daerah kering, adanya CMA menguntungkan karena dapat meningkatkan kemampuan tanaman untuk tumbuh dan bertahan pada kondisi yang kurang air. Adanya CMA dapat memperbaiki dan meningkatkan kapasitas serapan air tanaman inang. Tanaman yang tidak ber-CMA memiliki evapotranspirasi yang lebih besar dari tanaman yang memiliki CMA.(Anonim, 2008)
Ada beberapa dugaan mengapa tanaman bermikoriza lebih tahan terhadap kekeringan diantaranya adalah :
(1) Adanya mikoriza menyebabkan resistensi akar terhadap gerakan air menurun, sehingga transpor air ke akar meningkat.
(2) Tanaman kahat P lebih peka terhadap kekeringan, adanya CMA menyebabkan status P tanaman meningkat sehingga menyebabkan daya tahan terhadap kekeringan meningkat pula.
(3) Adanya hifa eksternal menyebabkan tanaman ber-CMA lebih mampu mendapatkan air dari pada tanaman yang tidak ber-CMA, tetapi jika mekanisme ini yang terjadi berarti kandungan logam berat tanah lebih cepat menurun.
(4) Tanaman bermikoriza tahan terhadap kekeringan karena pemakaian air yang ekonomis. Terdapat hubungan antara potensial air tanah dan aktivitas mikoriza. Pada tanaman bermikoriza, jumlah air yang dibutuhkan untuk memproduksi 1 gram bobot kering tanaman lebih sedikit dari tanaman tidak bermikoriza.
(5) Pengaruh tidak langsung karena adanya miselium eksternal menyebabkan CMA efektif dalam mengagregasi butir-butir tanah sehingga kemampuan tanah menyimpan air meningkat.
2.7.3 pH Tanah
Cendawan pada umumnya lebih tahan terhadap perubahan pH tanah. Meskipun demikian daya adaptis masing-masing spesies CMA terhadap pH tanah berbeda-beda, karena pH tanah mempengaruhi perkecambahan, perkembangan dan peran mikoriza terhadap pertumbuhan tanaman. Perubahan pH tanah melalui pengapuran akan berdampak merugikan perkembangan MVA asli yang hidup pada tanah, sehingga pembentukan mikoriza menurun.
2.7.4 Cahaya dan Ketersediaan Hara
Gardemann (1983) dalam Anas (1993) menyimpulkan bahwa intensitas cahaya yang tinggi dan kekahatan nitrogen dan fosfor akan meningkatkan jumlah karbohidrat di dalam akar sehingga membuat tanaman lebih peka terhadap infeksi oleh CMA. Derajat infeksi terbesar terjadi pada tanah-tanah yang mempunyai kesuburan yang rendah. Pertumbuhan perakaran yang relatif aktif jarang terinfeksi oleh CMA. Jika pertumbuhan dan perkembangan akar menurun maka infeksi CMA meningkat.
Peran mikoriza yang erat kaitannya dengan P bagi tanaman menunjukkan keterkaitan khusus antara mikoriza dan status P tanah. Pada wilayah beriklim sedang, konsentrasi P tanah yang tinggi menyebabkan menurunnya infeksi CMA yang mungkin disebabkan oleh konsentrasi P internal yang tinggi dalam jaringan inang (Anas, 1993)
2.7.5 Pengaruh Logam Berat dan Unsur Lain
Pada tanah-tanah tropika sering terdapat permasalahan salinitas dan keracunan alumunium maupun mangan. Sedikit diketahui pengaruh CMA pada pengambilan sodium, klor, alumunium dan mangan.
Pada percobaan dengan menggunakan tiga jenis tanah dari wilayah iklim sedang didapatkan bahwa pengaruh menguntungkan karena adanya CMA menurun dengan naiknya kandungan Al di dalam tanah. Alumunium berkurang jika ke dalam larutan tanah ditambahkan kalsium (Ca). Jumlah Ca dalam tanah mempengaruhi perkembangan CMA. Tanaman yang ditumbuhkan pada tanah ini memiliki derajat infeksi yang rendah. Hal ini mungkin disebabkan karena Ca2+ memelihara integritas sel.(Anonim, 2008)
Beberapa spesies CMA diketahui mampu beradaptasi dengan tanah yang tercemar seng (Zn), tetapi sebagian besar spesies CMA peka terhadap kandungan Zn yang tinggi. Pada beberapa penelitian lain diketahui bahwa strain-strain tertentu mamapu toleran terhadap kandungan Mn, Al dan Na yang tinggi (Mosse, 1981 dalam Anas, 1991)
2.7.6 Fungisida
Fungisida merupakan racun kimia yang dirakit untuk membunuh cendawan penyebab penyakit, beberapa fungisida meskipun dalam konsentrasi yang sangat rendah mampu menyebabkan menurunnya kolonisasi CMA yang mengakibatkan terhambatnya pertumbuhan tanaman dan pengambilan P. Pemakaian fungisida dapat membunuh CMA yang berguna bagi pertumbuhan tanaman.(Anonim, 2008)
2.8 Manfaat Mikoriza
Nuharama (1994) mengatakan bahwa sedikitnya ada lima hal yang dapat membantu perkembangan tumbuhan dengan adanya mikoriza (Subiska, 2002 dalam Widirati 2007), yaitu :
1. Mikoriza dapat meningkatkan absorpsi hara dari dalam tanah
2. Mikoriza dapat berperan sebagai penghalang biologi terhadap infeksi patogen akar
3. Mikoriza meningkatkan ketahanan tumbuhan terhadap kekeringan dan kelembaban yang ekstrim
4. Mikoriza meningkatkan produksi hormon pertumbuhan dan zat pengatur tumbuh lainnya seperti auksin
5. Menjamin terselenggaranya proses biogeokimia
Menurut Andurrani Muia, mikoriza juga mempunyai manfaat yang besar untuk pembangunan hutan terutama pada lahan kritis atau marginal. Manfaat tersebut yaitu mikoriza sebagai biofertilizer bagi tanaman kehutanan serta sebagai biokontrol tanaman terhadap kekeringan, keracunan logam berat dan patogen.
2.8.1 Mikoriza sebagai Biofertilizer bagi Tanaman Kehutanan
Para peneliti telah banyak membuktikan bahwa cendawan ini mampu meningkatkan penyerapan unsur hara (terutam fosfat) dan beberapa hara mikro. Hareley, 1968 dan Gianinazzi Pearson, (1981) dalam Muin mengatakan bahwa kebanyakan akar tanaman yang berasosiasi dengan cendawan yang membentuk mikoriza dan sebagai simbiosis diketahui meningkatkan hara fosfat tanaman. Dijelaskan oleh Sieverding (1991) bahwa cendawan mikoriza arbuskula (CMA) yang menginfeksi sistem perakaran tanaman inang akan memproduksi jalinan hifa secara intensif sehingga tanaman bermikoriza akan mampu meningkatkan kapasitasnya dalam menyerap unsur hara dan air. Bolan (1991) mengatakan bahwa fosfat adalah unsur hara utama yang mampu diserap oleh tanaman bermikoriza. Selain itu dapat juga menyerap NH (Hogber, 1989) dan juga unsur-unsur mikro seperti Cu, Zn, dan Mo (De la Cruz, 1991 dalam Setiadi).
2.8.2 Mikoriza sebagai Biokontrol Tanaman Terhadap Kekeringan
Garbaye dan Wartinger (1992) membuktikan bahwa asosiasi cendawan arbuskular-veskular mikoriza (VAM) dapat memodulasi (mengatur) ketahanan tanaman inangnya terhadap berbagai osmotik, elastisitas dinding sel yang berubah-ubah atau kandungan air yang sympastis. Selain telah pula dibuktikan bahwa VAM mampu memanen air di bawah titik layu permanen, dimana air sangat terbatas dan tidak tersedia bagi tanaman nonmikoriza. Kemampuan hifa memasuki pori-pori tanah yang paling kecil dimana akar sudah tidak bisa menembus dan menjangkau air tersebut menyebabkan tanaman bermikoriza selalu mendapatkan air meskipun dalam suasana kekeringan (Muin, 2001 dalam Widiarti, 2007)
2.8.3 Mikoriza sebagai Biokontrol Tanaman Terhadap Keracunan Logam Berat
Sejumlah penelitian VAM dapat meningkatkan serapan logam, seperti Zn dan Cu. Logam-logam yang diserap oleh VAM disimpan dalam hifanya dan tidak diteruskan ke akar, namun belum diketahui fungsi logam tersebut bagi cendawan. (Muin, 2001). Selain itu, pertumbuhan tanaman pada tanah-tanah yang tercemar logam berat dapat ditingkatkan resistensinya jika dikolonisasi oleh CMA (Gildon dan Tinker, 1986), sehingga penggunaannya dapat berfungsi sebagai bioproteksi.
2.8.4 Mikoriza sebagai Biokontrol Tanaman Terhadap Patogen
Imas et al (1993) menyatakan bahwa struktur mikoriza dapat berfungsi sebagai pelindung biologi bagi terjadinya patogen akar. Mekanisme perlindungan dapat diterangkan sebagai berikut :
1. Adanya selaput hifa (mantel) dapat berfungsi sebagai barier masuknya patogen
2. Mikoriza menggunakan hampir semua kelebihan karbohidrat dan eksudat lainnya, sehingga tercipta lingkungan yang tidak cocok untuk patogen
3. Cendawan mikoriza dapat mengeluarkan antibiotik yang dapat mematikan patogen
4. Akar tanaman yang sudah diinfeksi cendawan mikoriza, tidak dapat diinfeksi oleh cendawan patogen untuk menunjukkan adanya kompetisi (Subiska, 2002 dalam Widiarti, 2007)
Sedangkan menurut Anas dan Santosa (1993), peranan lain dari mikoriza dalam pertumbuhan tumbuhan adalah sebagai produsen hormon dan zat pengatur tumbuh. Berdasarkan hasil penelitian, didapatkan informasi bahwa cendawan mikoriza dapat menghasilkan hormon seperti sitokinin, giberelin dan hasil metabolisme cendawan mikoriza yang berupa vitamin. Mikoriza pun mampu menggantikan kebutuhan pupuk, tidak menyebabkan pencemaran lingkungan sehingga aman bagi ekosistem, membantu tanaman untuk beradaptasi dengan pH rendah, merahabilitas atau mereklamasi daerah bekas tambang, serta melindungi tanaman terhadap toksisitas logam berat karena logam berat akan diserap oleh hifa cendawan.
2.8.5 Peranan Ektomikoriza
• peningkatan unsur hara
• ketahanan terhadap kekeringan
• ketahanan serangan patogen tanah
• berpotensi untuk pembangunan hutan industry
2.8.6 Peranan Endomikoriza
• meningkatkan pertumbuhan tanaman
• meningkatkan produktivitas
• mengurangi kebutuhan pemupukan fosfat
• memproduksi bunga lebih awal
• memperpanjang masa pembungaan, pada tanaman hias
(Widiarti, 2007)
2.9 Pengamatan Mikoriza di Laboratorium
Pengamatan spora mikoriza
Sampel tanah yang akan diamati berasal dari lokasi yang disekitarnya terdapat sistem perakaran tanaman sampel. Diasumsikan bahwa apabila suatu sistem perakaran telah terinfeksi mikoriza, maka tanah disekitarnya akan mengandung spora dari mikoriza tersebut. Oleh karena itu, untuk dapat mengamati dan mengidentifikasi spora mikoriza dari sampel tanah, dilakukan metoda Penyaringan Basah menurut Schenk dan Perez (1990) dalam Widiarti (2007). Proses penyaringan dilakukan melalui beberapa tahapan.
1. Sampel tanah pada beberapa titik pengambilan yang berbeda dicampurkan sesuai letak plot/transek. Kemudian dari campuran tersebut diambil sebanyak 200 gram lalu dimasukkan ke dalam beaker glass.
2. Ditambahkan satu liter air kemudian diaduk selama beberapa waktu sampai merata, setalah itu diamkan campuran tersebut hingga air dan tanahnya terpisah.
3. Suspensi yang diperoleh dilewatkan pada tiga saringan yang berbeda, yaitu saringan ukuran 125 µm, 63 µm, dan 45 µm.
4. Partikel yang tertahan pada saringan 63 µm dan 45 µm dicuci dengan air bersih.
5. Partikel yang telah dicuci dimasukkan ke dalam tabung sentrifuse 50 rpm selama lima menit (untuk penyesuaian di lapangan, dapat diganti dengan melakukan pengendapan selama 24 jam).
6. Supernatan dibuang dan endapan ditambah larutan gula 30% sampai setengah bagian tabung sentrifuse, kemudian lakukan sentrifuse selama lima menit (untuk penyesuaian lapangan, pengocokan dilakukan dengan botol).
7. Supernatan disaring dengan saringan ukuran 45 µm lalu dicuci dengan air mengalir. Spora yang tertahan dimasukkan ke dalam cawan petri.
8. Amati di bawah mikroskop stereo binokuler kemudian dilihat bentuk, warna dan ukurannya.
Pengamatan akar yang terinfeksi mikoriza
Sampel yang akan diamati berasal dari akar sekunder dan tersier. Akar dari tumbuhan bawah ini diambil dan dipotong dengan panjang 1 cm. Kemudian akar tersebut disimpan dalam botol film. Analisis laboratorium meliputi tahap pembuatan preparat (pewarnaan) dan pengamatan di bawah mikroskop. Pembuatan preparat diawali dengan pencucian akar dengan air sampai bersih dari tanah. Setelah itu, dilakukan pewarnaan dengan metode Kormanik dan McGraw (1982).
Pada pewarnaan ini, pertama-tama potongan-potongan akar tersebut dimasukkan dalam botol film dan direndam dalam KOH 10%,akar dibersihkan dari KOH dengan bilasan akuades sebanyak 3 kali sampai warna coklat tidak tampak lagi. Setelah itu, akar direndam dalam HCl 1%. Kemudian HCl dibuang tanpa dibilas dan potongan-potongan akar tersebut ditetesi pewarna air fuchsin atau asam fuchsin asam laktat {875 ml asam laktat + 65 ml gliserin (0,2 gram fuchsin dan 62 ml air)} selama 10-60 menit. Setelah terwarnai, tahap terakhir adalah mengamati akar di bawah mikroskop.
2.10 Analisis Data Pengamatan Mikoriza
Pada setiap sampel yang berasal dari plot berbeda, spora yang dapat diamati dihitung jumlahnya dan diidentifikasi jenisnya berdasarkan Schenk dan Perez (1990) dalam Widiarti (2007).
Analisis data dilakukan dengan menghitung persentase keberadaan mikoriza pada setiap sampel akar yang terinfeksi menggunakan metode panjang slide(Setiadi,dkk.,1992).
Selain mengamati derajat infeksi, dilakukan juga pengamatan terhadap kehadiran beberapa struktur khusus dari mikoriza seperti kehadiran vesikula, arbuskula, dan ada tidaknya hifa eksternal.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2008. http://id.wikipedia.org/wiki/Mikoriza. Diakses 28 Maret 2008
Anonim. 2008. http://mbojo.wordpress.com/2007/03/16/mikoriza/. Diakses 28 Maret 2008
Anonim.2008.http://www.mycorrhizas.org/files/20070222_AMI2007.pdf. Diakses 28 Maret 2008
Anas, Iswandi. 1993. Pupuk Hayati (Biofertilizer). Bogor: Laboratorium Biologi Tanah, Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Munawir. 2008. Sebaran Infeksi Mikoriza pada Akar Macodes sp di Kawasan Panaruban Subang Jawa Barat. Laporan Kerja Praktek. Jatinangor: Jurusan Biologi, Universitas Padjadjaran.
Pujiyanto. 2001. Pemanfatan Jasad Mikro, Jamu Mikoriza dan Bakteri Dalam Sistem Pertanian Berkelanjutan Di Indonesia: Tinjauan Dari Perspektif Falsafah Sains. Makalah Falsafah Sains Program Pasca Sarjana Institut Pertanian Bogor. Bogor
Rao, N.S Subba.1994. Mikroorganisme Tanah dan Pertumbuhan Tanaman. Jakarta: Penerbit Universitas Indonesia.
Santosa, Dwi Andreas. 1989. Teknik dan Metode Penelitian Mikorisa Vesikular-Arbuskular. Laboraturium Biologi Tanah Jurusan Tanah Fakultas Pertanian Institut Pertanian Bogor. Bogor
Salisbury, F.B dan C.W. Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan. Jilid 1. Bandung: Penerbit ITB.
Setiadi, Yadi, dkk. 1992. Mikrobiologi Tanah Hutan. Petunjuk Laboratorium. Bogor: Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi, Pusat Antar Universitas Bioteknologi, Institut Pertanian Bogor.
Widiarti, Ira. 2007. Sebaran Spora Mikoriza pada Seedling di Hutan Pantai Barat Cagar Alam Pananjung Pangandaran. Laporan Kuliah Kerja Lapangan. Jatinangor: Jurusan Biologi, Universitas Padjadjaran.
(Diajukan untuk memenuhi tugas matakuliah Biofertilizer)
BAB I
PENDAHULUAN
Lingkungan tanah merupakan lingkungan yang terdiri dari gabungan antara lingkungan abiotik dan lingkungan biotik. Gabungan dari kedua lingkungan ini menghasilkan suatu wilayah yang dapat dijadikan sebagai tempat tinggal bagi beberapa jenis makhluk hidup, salah satunya adalah mesofauna tanah. Tanah dapat didefinisikan sebagai medium alami untuk pertumbuhan tanaman yang tersusun atas mineral, bahan organik, dan organisme hidup. Kegiatan biologis seperti pertumbuhan akar dan metabolisme mikroba dalam tanah berperan dalam membentuk tekstur dan kesuburannya (Rao, 1994).
Mikoriza adalah jamur yang hidup secara bersimbiosis dengan sistem perakaran tanaman tingkat tinggi. Walau ada juga yang bersimbiosis dengan rizoid (akar semu) jamur(Anonim,2008). Istilah mikoriza berasal dari kata myces yang berarti cendawan dan rhizae yang berarti akar, jadi secara harifiah mikoriza memiliki arti akar jamur atau akar yang diliputi oleh jamur. Asosiasi simbiotik antara jamur dengan akar tanaman yang membentuk jalinan interaksi yang kompleks dikenal dengan mikoriza yang secara harfiah berarti “akar jamur” (Atmaja, 2001). Secara umum mikoriza di daerah tropika tergolong didalam dua tipe yaitu: Mikoriza Vesikular-Arbuskular (MVA)/Endomikoriza dan Vesikular-Arbuskular Mikoriza (VAM)/Ektomikoriza. Jamur ini pada umumnya tergolong kedalam kelompok ascomycetes dan basidiomycetes (Pujianto, 2001 dalam Anonim, 2008).
Mikoriza berasal dari kata Miko (Mykes = cendawan) dan Riza yang berarti Akar tanaman. Struktur yang terbentuk dari asosiasi ini tersusun secara beraturan dan memperlihatkan spektrum yang sangat luas baik dalam hal tanaman inang, jenis cendawan maupun penyebarannya. Nahamara (1993) dalam Subiksa (2002) mengatakan bahwa mikoriza adalah suatu struktur yang khas yang mencerminkan adanya interaksi fungsional yang saling menguntungkan antara suatu tumbuhan tertentu dengan satu atau lebih galur mikobion dalam ruang dan waktu.(Anonim, 2008).
Kondisi lingkungan tanah yang cocok untuk perkecambahan biji juga cocok untuk perkecambahan spora mikoriza. Demikian pula kindisi edafik yang dapat mendorong pertumbuhan akar juga sesuai untuk perkembangan hifa. Jamur mikoriza mempenetrasi epidermis akar melalui tekanan mekanis dan aktivitas enzim, yang selanjutnya tumbuh menuju korteks. Pertumbuhan hifa secara eksternal terjadi jika hifa internal tumbuh dari korteks melalui epidermis. Pertumbuhan hifa secara eksternal tersebut terus berlangsung sampai tidak memungkinnya untuk terjadi pertumbuhan lagi. Bagi jamur mikoriza, hifa eksternal berfungsi mendukung fungsi reproduksi serta untuk transportasi karbon serta hara lainnya kedalam spora, selain fungsinya untuk menyerap unsur hara dari dalam tanah untuk digunakan oleh tanaman (Pujianto, 2001 dalam Anonim, 2008).
BAB II
ISI
2.1 Pengertian Mikoriza
Mikoriza merupakan asosiasi simbiotik antara jamur dan sistem perakaran tanaman tinggi. Mikoriza yang berarti akar jamur pertama kali ditemukan oleh botaniwan Jerman, Frank pada tahun 1855 (Rao, 1994). Dalam bahasa latin, istilah mikoriza (mycorrhyza) merupakan gabungan dari kata myces yang berarti jamur (cendawan) dan rhyza yang artinya akar. Hubungan antara cendawan dan akar ini hanya terjadi pada akar tumbuhan khususnya akar halus dan masih muda serta tidak pernah pada bagian yang lain (Muin, 2001 dalam Widiarti, 2007).
Mikoriza merupakan gabungan simbiotik dan mutualistik antara cendawan bukan patogen atau patogen lemah dengan sel akar hidup terutama korteks dan sel epidermis. Cendawan menerima unsur hara organik yang berasal dari tumbuhan, dan memperbaiki kemampuan akar dalam menyerap air dan mineral (Salisbury dan Ross, 1995). Cendawan ini bersama dengan kelompoknya merupakan suatu golongan organisme khusus, berkemampuan menyerang organ-organ tumbuhan di bawah tanah (subterranean organs of plants), hidup bertahan dengan unsur-unsur organiknya.
Dengan terinfeksi, pertumbuhan akar menjadi lambat atau berhenti, sehingga mikoriza sering hanya mempunyai sedikit rambut akar. Keadaan ini mengakibatkan pengurangan permukaan penyerapan. Kecuali bila hifa cendawan yang pipih dan mampu merusak dari mikoriza meningkatkan terobosan ke tanah. Sehingga, hifa mengambil alih fungsi penyerapan rambut akar (Salisbury dan Ross, 1995).
2.2 Pembagian Mikoriza
Secara umum mikoriza digolongkan menjadi 3 tipe berdasarkan struktur tubuh dan cara infeksi terhadap tanaman inang :
1. Ektomikoriza
Suatu perakaran ektomikoriza tidak memiliki rambut akar dan tertutup oleh selapis atau selubung hifa jamur yang hampir tampak mirip dengan jaringan inang. Lapisan tersebut disebut selubung pseudoparenkimatis. Masing-masing cabang akar diselubungi hifa cendawan (disebut mantel hifa), sehingga ukuran akar tampak membesar. Hifa tumbuh memasuki korteks dan hanya tinggal di lapisan sel-sel korteks luar untuk membentuk jaring-jaring yang disebut ‘jala hartig’. Jala hartig inilah yang berperan dalam mentranasportasikan seluruh nutrisi yang diserap oleh mantel cendawan akar.
Pada umumnya, jamur yang terlibat dalam ektomikoriza termasuk Basidiomycetes yang meliputi famili-famili Amanitaceae, Boletaceae, Cortinariaceae, Russulaceae, Tricholomataceae, Rhizopogonaceae dan Sclerodermataceae. Jamur-jamur itu termasuk dalam genus-genus Amanita, Boletus, Cantharellus, Cortinarius, Entoloma, Gomphidius, Hebeloma, Inocybe, Lactarius, Paxillus, Russula, Rhizopogon, Scleroderma dan Cenococcum (Rao, 1994). Terdapat pula ektomikoriza pada famili Pinaceae, Salicaceae, Betulaceae, Fagaceae, Juglandaceae, Cesalpinaceae, dan Tiliaceae. Beberapa genus seperti Pinus, Picea, Abies, Pseudotsuga, Cedrus, Larix, Querqus, Castanea, Fagus, Nothofagus, Betula, Alnusn, Salix, Carya, dan Populus memiliki infeksi ektomikoriza (Rao, 1994).
2. Endomikoriza
Cendawan yang menginfeksi tidak menyebabkan pembesaran akar. Jaringan hifa cendwan masuk ke dalam sel korteks akar dan membentuk struktur khas berbentuk oval yang disebut vesikel dan sistem percabangan hifa yang dichotomous yang disebut arbuskul. Cendawan yang hidup intraselular ini membentuk hubungan langsung antar sel-sel akar dan tanah sekitarnya.
Cendawan endomikoriza umumnya berasal dari ordo Glomales (Zygomycetes) yang terbagi ke dalam subordo Glominae dan Gigasporinae (Pujiyanto, 2004). Tipe cendawan ini wilayah asosiasinya lebih luas, yaitu selain berasosiasi dengan jenis-jenis pohon hutan yang dipakai untuk HTI dan reboisasi lainnya (Acacia mangium, Switenia macrophylla, Pterocarpus sp, dll) juga dapat berasosiasi dengan berbagai tanaman pertanian, hortikultura dan pastura (tanaman pakan ternak) (Setiadi, 2004).
3. Ektendomikoriza
Infeksi hifa dari cendawan tipe ini memiliki bentuk intermediet dari ektomikoriza dan endomikoriza. Hifa cendawan ektendomikoriza membentuk selubung tipis berupa jaringan hartig pada akar. Selain menginfeksi dinding sel korteks, infeksi juga terjadi pada sel-sel korteksnya. Penyebaran cendawan terbatas pada tanah-tanah hutan (Anas dan Santosa, 1993)
2.3 Ekologi Mikoriza
Secara umum mikoriza di daerah tropika tergolong ke dalam dua tipe yaitu ektomikoriza (ECM) dan endomikoriza atau arbuscular mycorriza (AM). Jamur ektomikoriza pada umumnya tergolong ke dalam kelompok Ascomycetes dan Basidiomycetes. Asosiasi simbiotik antara akar tanaman dengan jamur mikoriza tersebut menyebabkan terbentuknya luas serapan yang lebih besar dan lebih mampu memasuki ruang pori yang lebih kecil sehingga meningkatkan kemampuan tanaman untuk menyerap unsur hara, terutama unsur hara seperti P, Cu dan Zn. Selain itu juga menyebabkan tanaman lebih toleran terhadap keracunan logam, serangan penyakit khususnya patogen akar, kekeringan, suhu tanah yang tinggi dan kondisi pH yang tidak sesuai.
Faktor lingkungan sangat berpengaruh terhadap perkembangan spora cendawan mikoriza. Kondisi lingkungan dan edafik yang cocok untuk perkecambahan biji dan pertumbuhan akar tumbuhan biasanya juga cocok untuk perkecambahan spora cendawan. Cendawan pada umumnya memiliki ketahanan yang cukup baik pada rentang faktor lingkungan fisik yang lebar. Mikoriza tidak hanya dapat berkembang pada tanah berdrainase baik, tapi juga pada lahan tergenang seperti pada sawah. Bahkan pada lingkungan yang sangat miskin atau lingkungan yang tercemar limbah berbahaya, cendawan mikoriza masih memperlihatkan eksistensinya (Aggangan et al, 1998 dalam Subiska 2002).
Ekosistem alami mikoriza di daerah tropika dicirikan oleh keragaman spesies yang sangat tinggi, khususnya dari jenis ektomikoriza (Muyanziza et al, 1997 dalam Subiska, 2002). Hutan alami yang terdiri dari banyak spesies tumbuhan dan umur seragam sangat berpengaruh terhadap jumlah dan keragaman mikoriza. Akumulasi perubahan lingkungan mulai dari penebangan hutan, pembakaran, kerusakan struktur dan pemadatan tanah akan mengurangi propagula cendawan mikoriza. Efektivitas mikoriza dipengaruhi oleh faktor lingkungan tanah yang meliputi faktor abiotik seperti konsentrasi hara, pH, kadar air, temperatur, pengolahan tanah dan penggunaan pupuk atau pestisida serta faktor biotik seperti interaksi mikrobial, spesies cendawan, tumbuhan inang, tipe perakaran tumbuhan inang dan kompetisi antara cendawan mikoriza (Subiska, 2002).
2.4 Cendawan Mikoriza Arbuskula (CMA)
Cendawan Mikoriza Arbuskula (CMA) merupakan salah satu tipe cendawan dari golongan endomikoriza. CMA terdapat pada semua lahan tropis dan semua ekosistem terestrial (darat). Kemampuan berasosiasinya tinggi, yaitu hampir 90% jenis tanaman. Oleh karena itu, aplikasi CMA tidak terbatas untuk tanaman monokultur, tetapi juga dapat diaplikasikan untuk pola tanaman campuran seperti agroforestry (tumpang sari, alley cropping, sistem lorong) (Setiadi, 2004).
Cendawan mikoriza arbuskula (CMA) membentuk spora di dalam tanah dan dapat berkembang baik jika berasosiasi dengan tanaman inang. Spora cendawan ini cukup bervariasi dan sekitar 100µm sampai 600 µm. Ukuran yang cukup besar ini menyebabkan spora CMA mudah diisolasi dari dalam tanah dengan cara penyaringan. Pada akar, hanya korteks primer dan sekunder yang menjadi tempat terjadinya infeksi. Berbeda dengan infeksi oleh patogen, infeksi CMA tidak menyebabkan luka maupun perubahan warna. Pada permukaan akar juga sering dijumpai hifa, akan tetapi hifa tersebut tidak cukup banyak untuk menutupi akar seperti pada ektomikoriza. Dengan adanya hifa eksternal ini, maka areal perakaran bertambah. Dengan bertambahnya akar eksternal ini, maka kemampuan untuk menyerap unsur hara terutama P dan air bertambah (Mosse, 1981 dalam Anas 1993).
Cendawan mikoriza arbuskula membentuk organ-organ khusus dan mempunyai peranan yang juga spesifik. Organ khusus tersebut adalah arbuskul (arbuscle), vesikel (vesicle) dan spora. Ada dua struktur khas yang dibentuk oleh jamur mikoriza vesikula arbuskula (Mosse, 1981 dalam Widiarti,2007), yaitu :
1. Arbuskula
Dibentuk secara intraseluler oleh percabangan yang berulang-ulang dari suatu infeksi hifa, tukar menukar nutrien mungkin lebih banyak antara tanaman inang dengan simbion. Arbuskula terbentuk setelah 2-3 hari inang terinfeksi. Hidupnya relatif pendek 1-3 minggu dan akan melakukan degenerasi ke suatu massa granular dari materi dinding jamur ke dalam sel inang.
2. Vesikula
Memiliki bentuk yang menyerupai kantung dan menggelembung, dibentuk di bagian ujung hifa. Vesikula mengandung lemak dan diperkirakan bertindak sebagai tempat penyimpanan sementara. Secara normal, vesikula terbentuk setelah arbuskula, dan biasanya menjadi lebih banyak pada waktu tanaman dewasa. Bentuk vesikula, struktur dinding, kandungan dan jumlahnya berbeda tergantung jenis jamur yang membentuk mikoriza.
Cendawan mikoriza arbuskula yang dikenal dengan sebutan mikoriza vesikular-arbuskular (MVA) sukar untuk dikenal dari morfologi akarnya. Oleh karena itu, penggunaan mikroskop merupakan suatu cara yang sering ditempuh untuk menjelaskan adanya CMA pada akar suatu tanaman. Cara mempelajari asosiasi CMA sangat bergantung pada arah penelitian. Namun diperlukan pencucian isi sel akar dan pewarnaan struktur CMA.
Perkembangan CMA terjadi antara lain pada saat miselium eksternal dalam tanah membentuk spora yang tersebar di sekitar akar. Sedangkan hifa yang ada di dalam sel atau akar tanaman terdiri dari hifa yang tidak bercabang yang terletak di antara sel, hifa intraseluler. Selain itu, terdapat hifa intraseluler yang bercabang secara diktomi (arbuskular) atau yang membengkak menjadi bulat atau bulat memanjang (vesikel) dan hifa mengering (hifa gelung) (Anas, 1993).
Gambar 2.1 Asosiasi mikoriza dengan akar tanaman
2.4.1 Arbuskula
Arbuskula merupakan percabangan dari hifa masuk ke dalam sel tanaman inang. Masuknya hifa ini ke dalam sel tanaman inang diikuti oleh peningkatan sitoplsma, pembentukan organ baru, pembengkokan inti sel, peningkatan respirasi dan aktivitas enzim. Siklus hidup arbuskula cukup singkat yaitu antara satu sampai tiga minggu (Mosse, 1981 dalam Anas, 1993)
Hifa intraseluler yang telah mencapai sel korteks yang lebih dalam letaknya akan menembus dinding sel dan membentuk sistem percabangan hifa yang kompleks, tampak seperti pohon kecil yang mempunyai cabang-cabang yang dinamakan arbuskul. Arbuskul dianggap sebagai struktur utama yang terlihat di alam transfer dua hara antara simbion cendawan dan tanaman inang.
Mosse dan Herper (1975) mengamati bahwa struktur yang dibentuk pada akar-akar muda adalah arbuskul. Dengan bertambahnya umur, arbuskul ini berubah menjadi satu struktur yang menggumpal dan cabang-cabang pada arbuskul kemudian tidak dapat dibedakan lagi. Pada akar yang telah dikolonisasi dengan CMA dapat dilihat berbagai arbuskul dewasa yang dibentuk berdasarkan umur dan letaknya. Arbuskul dewasa terletak dekat pada sumber unti kolonisasi tersebut.
Tanaman inang yang terinfeksi sama tanggapannya dengan patogen yang masuk ke dalam akar, akan tetapi sitoplasma tanaman inang tidak kembali (rusak). Bila arbuskula hilang dari dalam sel, inti kembali seperti biasa dan sitoplasma tetap berfungsi. Kadang-kadang celah tanaman dapat terinfeksi CMA untuk kedua kalinya.
2.4.2 Vesikula (Vesicle)
Organ ini berbentuk kantung di ujung hifa. Vesikula memiliki banyak lemak yang berfungsi untuk penyimpanan. Vesikula ini dapat terlepas dari akar tanaman bila terkelupas. Vesikel yang terpisah ini akan berkecambah dan tumbuh serta mnginfeksi akar yang baru. Terkadang, vesikula ini sukar dibedakan dengan spora pada saat penyaringa. Namun karena ukuran vesikula relatif lebih kecil (diameter spora 2-5 kali lebih besar), dan berbentuk agak lonjong (spora bulat), maka kedua organ ini dapat dibedakan dengan cepat. Vesikel di bentuk oleh hifa intraseluler atau interseluler dan dijumpai dalam sel korteks luar dan dalam. Struktur ini dijumpai pada Glomus sp. dan Aclauspotra sp. (Gadermann dan Trappe, 1974 dalam Anas, 1993).
Pada awal perkembangan vesikel, sitoplasma cukup padat, berinti banyak dan mengandung partikel-partikel kecil dan glikogen. Kemudian sitoplasma menjadi lebih padat dan selama fase ini kandungan lipid bertambah banyak. Pada saat dewasa, hampir seluruh isi vesikel ditempati oleh butir-butir lipid. Sel korteks yang dikolonisasi oleh vesikel mempunyai ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan yang tidak dikolonisasi. Umumnya vesikel dibentuk dalam jumlah banyak di bagian korteks luar dari unit kolonisasi ynag sudah lanjut usianya, namun ada pula vesikula yang dibentuk tanpa pembentukan arbuskul lebih dahulu.
2.4.3 Spora
Spora terbentuk pada ujung hifa eksternal. Spora ini dapat dibentuk secara tunggal, berkelompok atau di dalam sporokarp tergantung pada jenis cendawannya. Perkecambahan spora sangat sensitif terhadap kandungan logam berat di dalam tanah dan begitu juga dengan kandungan Al. Kandungan Mn juga mempengaruhi pertumbuhan miselium. Spora dapat hidup di dalam tanah beberapa bulan sampai beberapa tahun. Namun, untuk berkembang CMA memerlukan tanaman inang. Spora dapat disimpan dalam waktu yang lama sebelum digunakan lagi.(Widiarti, 2007)
Proses infeksi CMA dimulai dengan pembentukan apresorium pada perkembangan akar oleh hifa eksternal. Hifa eksternal ini berasal dari spora yang berkecambah ataupun di akar tanaman yang sudah terinfeksi. Hifa CMA akan masuk ke dalam akar menembus atau melalui celah antar sel epidermis, kemudian apresorium akan tersebar baik interseluler maupun intraseluler di dalam korteks sepanjang akar. Kadang-kadang terbentuk pula jaringan hifa yang rumit di dalam
sel-sel kortikal luar. Setelah proses-proses tersebut berlangsung, barulah terbentuk arbuskula, vesikel, dan akhirnya spora (Anas, 1993)
2.5 Identifikasi dan Klasifikasi genus Cendawan Mikorhiza
Jamur pembentuk ektomikorhiza biasanya Basidiomycetes diantaranya dari genera Amanita, Boletus, Laccaria, Pisolithus dan Scleroderma (Setiadi, 1989). Beberapa jamur hanya spesifik untuk satu inang, sedangkan yang lain mempunyai rentangan inang yang luas.
Identifikasi Cendawan Mikorhiza Arbuskular (CMA) secara sederhana dapat dilakukan dengan mengamati spora yang dihasilkan dari masing-masing jenis CMA, yaitu dengan mengamati secara morfologi. Hal ini dikarenakan setiap jenis spora CMA memiliki struktur yang berbeda satu dengan lainnya.
Cendawan Mikorhiza Arbuskular (CMA), yang ditemukan dapat menginfeksi tanaman, terdapat 6 genus :
1. Glomus
Spora Glomus merupakan hasil dari perkembangan hifa, dimana ujung dari hifa akan mengalami pembengkakan hingga terbentuklah spora. Perkembangan spora yang berasal dari hifa inilah yang dinamakan Chlamidospora. Pada Glomus juga dikenal struktur yang dinamakan sporocarp. Sporocarp ini merupakan hifa yang bercabang sehingga membentuk chlamidospora.
2. Sclerocystis
Perkembangan antara spora Sclerocystis sama dengan spora Glomus yaitu dari ujung hifa yang mengalami pembengkakkan. Ujung hifa dari Sclerocystis memiliki banyak cabang dan tiap-tiap cabang tersebut membentuk chlamidospora hingga terbentuk sporocarp dimana apabila dibelah akan terlihat bentuknya seperti belahan jeruk. Sporocarp biasanya berbentuk globose atau subglobose.
3. Gigaspora
Struktur spora yang terbentuk biasanya globose, subglobose namun sering berbentuk ovoid, pyriformis atau irregular. Spora pada genus Gigaspora ini terbentuk pada mulanya berasal dari ujung hifa (subtending hifa) yang membulat yang disebut suspensor, kemudian di atas bulbour suspensor tersebut terbentuk bulatan kecil yang terus-menerus membesar dan akhirnya terbentuk bulatan kecil yang terus-menerus membesar dan akhirnya terbentuklah struktur yang dinamakan spora. Karena spora tersebut terbentuk dari suspensor maka dinamakan azygospora.
4. Scutellospora
Struktur spora yang terbentuk biasanya globose atau subglobose tetapi sering berbentuk ovoid, obovoid, pyriformis atau irregular. Proses terbentuknya spora pada Scutellospora sama dengan pembentukkan spora pada genus Gigaspora. Namun yang membedakan dengan genus Gigaspora adalah pada Scutellospora terdapat germination shield, dan pada saat berkecambah hifa akan keluar dari germination shield tersebut.
5. Acaulospora
Spora terbentuk di tanah, memiliki bentuk globose, subglobose, ellipsoid maupun fusiformis. Pada awalnya proses dari pembentukkan spora seolah-olah dimulai dari hifa, namun sebenarnya bukanlah dari hifa. Pada awalnya terjadi pembengkakkan ujung hifa yang strukturnya mirip spora yang dibuat hifa terminus. Kemudian muncul bulatan kecil yang terbentuk diantara hifa terminus dan subtending hifa, selama proses pembentukkan spora, hifa terminus tersebut akan rusak dan di dalamnya terdapat spora. Pada spora yang telah masak terdapat satu lubang yang dinamakan ciatric.
6. Enterophospora
Proses pembentukkan spora Enterophospora hampir sama dengan proses pembentukkan spora pada Acaulospora. Yang membedakan keduanya adalah pada proses perkembangan azygospora berada di dalam, sehingga akan terbentuk dua lubang yang simetris pada spora yang telah matang.
2.6 Asosiasi Mikoriza dengan Akar Tanaman
Asosiasi terjadi bila cendawan masuk ke dalam akar atau melakukan infeksi. Proses infeksi dimulai dengan perkecambahan spora dalam tanah. Hifa yang tumbuh berpenetrasi ke dalam akar lalu berkembang dalam korteks. Pada akar yang terinfeksi akan terbentuk hifa interseluler yang tidak bercabang, terletak di ruangan antar sel. Selain itu juga akan terbentuk hifa intraseluler yang bercabang secara dichotomy (arbuskular), atau yang membengkok menjadi bulat atau bulat memanjang (vesikel) dan hifa yang mengering (hifa gelung)(Anas dan Santosa, 1993).
Perkembangan arbuskula mengikuti perkembangan hifa yang masuk ke dalam sel. Arbuskula berkembang dengan sel korteks dari sub batang pada internal hifa. Vesikel terinisiasi segera setelah adanya arbuskul pertama, akan tetapi diteruskan berkembang ketika adanya arbuskul kedua. Fase terakhir, merupakan arbuskul yang memenuhi sel (terbentuknya batang hifa yang terbaik). Hifa pada jaringan korteks akar berkembang menyilang seperti dinding pada asosiasi tua. Penetrasi hifa dan perkembangannya biasanya terjadi pada bagian yang masih mengalami proses diferensiasi dan proses pertumbuhan. Perkembangan hifa ini tidak merusak sel (Anas dan Santosa, 1993).
2.7 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Cendawan Mikoriza Arbuskula
Banyak faktor biotik dan abiotik yang menentukan perkembangan CMA. Faktor-faktor tersebut antara lain adalah suhu, kadar air tanah, pH, bahan organik tanah, intensitas cahaya dan ketersediaan hara, logam berat dan fungisida.
2.7.1 Suhu
Suhu yang relatif tinggi akan meningkatkan aktifitas cendawan. Untuk daerah tropika basah, hal ini menguntungkan. Proses perkecambahan dan pembentukan CMA melalui tiga tahap :
(1) Perkecambahan spora dalam tanah
(2) Penetrasi hifa ke dalam sel akar
(3) Perkembangan hifa di dalam korteks akar.
Suhu optimum untuk perkecambahan spora sangat beragam tergantung pada jenisnya. Beberapa Gigaspora yang diisolasi dari tanah Florida, di wilayah subtropika, mengalami perkecambahan paling baik pada suhu 340C, sedangkan untuk spesies Glomus yang berasal dari wilayah yang beriklim dingin, suhu potimal untuk perkecambahan adalah 200C. Penetrasi dan perkecambahan hifa dalam akar peka pula terhadap suhu tanah. Pada umumnya infeksi akar oleh CMA meningkat dengan naiknya suhu (Anas, 1993).
Suhu yang tinggi pada siang hari (350C) tidak menghambat perkembangan dan aktifitas fisiologi CMA. Peran mikoriza hanya menurun pada suhu diatas 400C. Suhu bukan faktor pembatas utama bagi aktivitas CMA. Suhu yang sangat tinggi lebih berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman inang (Mosse, 1981 dalam Widiarti 2007).
2.7.2 Kadar Air Tanah
Meskipun CMA dapat pula terbentuk pada tanaman air, pada umumnya diyakini bahwa perkembangannya sangat terhambat pada kondisi tanah yang tergenang. Pengetahuan tentang ekofisiologi CMA dalam hubungannya dengan potensial air tanah penting untuk menilai CMA di daerah tersebut.
Untuk tanaman yang tumbuh di daerah kering, adanya CMA menguntungkan karena dapat meningkatkan kemampuan tanaman untuk tumbuh dan bertahan pada kondisi yang kurang air. Adanya CMA dapat memperbaiki dan meningkatkan kapasitas serapan air tanaman inang. Tanaman yang tidak ber-CMA memiliki evapotranspirasi yang lebih besar dari tanaman yang memiliki CMA.(Anonim, 2008)
Ada beberapa dugaan mengapa tanaman bermikoriza lebih tahan terhadap kekeringan diantaranya adalah :
(1) Adanya mikoriza menyebabkan resistensi akar terhadap gerakan air menurun, sehingga transpor air ke akar meningkat.
(2) Tanaman kahat P lebih peka terhadap kekeringan, adanya CMA menyebabkan status P tanaman meningkat sehingga menyebabkan daya tahan terhadap kekeringan meningkat pula.
(3) Adanya hifa eksternal menyebabkan tanaman ber-CMA lebih mampu mendapatkan air dari pada tanaman yang tidak ber-CMA, tetapi jika mekanisme ini yang terjadi berarti kandungan logam berat tanah lebih cepat menurun.
(4) Tanaman bermikoriza tahan terhadap kekeringan karena pemakaian air yang ekonomis. Terdapat hubungan antara potensial air tanah dan aktivitas mikoriza. Pada tanaman bermikoriza, jumlah air yang dibutuhkan untuk memproduksi 1 gram bobot kering tanaman lebih sedikit dari tanaman tidak bermikoriza.
(5) Pengaruh tidak langsung karena adanya miselium eksternal menyebabkan CMA efektif dalam mengagregasi butir-butir tanah sehingga kemampuan tanah menyimpan air meningkat.
2.7.3 pH Tanah
Cendawan pada umumnya lebih tahan terhadap perubahan pH tanah. Meskipun demikian daya adaptis masing-masing spesies CMA terhadap pH tanah berbeda-beda, karena pH tanah mempengaruhi perkecambahan, perkembangan dan peran mikoriza terhadap pertumbuhan tanaman. Perubahan pH tanah melalui pengapuran akan berdampak merugikan perkembangan MVA asli yang hidup pada tanah, sehingga pembentukan mikoriza menurun.
2.7.4 Cahaya dan Ketersediaan Hara
Gardemann (1983) dalam Anas (1993) menyimpulkan bahwa intensitas cahaya yang tinggi dan kekahatan nitrogen dan fosfor akan meningkatkan jumlah karbohidrat di dalam akar sehingga membuat tanaman lebih peka terhadap infeksi oleh CMA. Derajat infeksi terbesar terjadi pada tanah-tanah yang mempunyai kesuburan yang rendah. Pertumbuhan perakaran yang relatif aktif jarang terinfeksi oleh CMA. Jika pertumbuhan dan perkembangan akar menurun maka infeksi CMA meningkat.
Peran mikoriza yang erat kaitannya dengan P bagi tanaman menunjukkan keterkaitan khusus antara mikoriza dan status P tanah. Pada wilayah beriklim sedang, konsentrasi P tanah yang tinggi menyebabkan menurunnya infeksi CMA yang mungkin disebabkan oleh konsentrasi P internal yang tinggi dalam jaringan inang (Anas, 1993)
2.7.5 Pengaruh Logam Berat dan Unsur Lain
Pada tanah-tanah tropika sering terdapat permasalahan salinitas dan keracunan alumunium maupun mangan. Sedikit diketahui pengaruh CMA pada pengambilan sodium, klor, alumunium dan mangan.
Pada percobaan dengan menggunakan tiga jenis tanah dari wilayah iklim sedang didapatkan bahwa pengaruh menguntungkan karena adanya CMA menurun dengan naiknya kandungan Al di dalam tanah. Alumunium berkurang jika ke dalam larutan tanah ditambahkan kalsium (Ca). Jumlah Ca dalam tanah mempengaruhi perkembangan CMA. Tanaman yang ditumbuhkan pada tanah ini memiliki derajat infeksi yang rendah. Hal ini mungkin disebabkan karena Ca2+ memelihara integritas sel.(Anonim, 2008)
Beberapa spesies CMA diketahui mampu beradaptasi dengan tanah yang tercemar seng (Zn), tetapi sebagian besar spesies CMA peka terhadap kandungan Zn yang tinggi. Pada beberapa penelitian lain diketahui bahwa strain-strain tertentu mamapu toleran terhadap kandungan Mn, Al dan Na yang tinggi (Mosse, 1981 dalam Anas, 1991)
2.7.6 Fungisida
Fungisida merupakan racun kimia yang dirakit untuk membunuh cendawan penyebab penyakit, beberapa fungisida meskipun dalam konsentrasi yang sangat rendah mampu menyebabkan menurunnya kolonisasi CMA yang mengakibatkan terhambatnya pertumbuhan tanaman dan pengambilan P. Pemakaian fungisida dapat membunuh CMA yang berguna bagi pertumbuhan tanaman.(Anonim, 2008)
2.8 Manfaat Mikoriza
Nuharama (1994) mengatakan bahwa sedikitnya ada lima hal yang dapat membantu perkembangan tumbuhan dengan adanya mikoriza (Subiska, 2002 dalam Widirati 2007), yaitu :
1. Mikoriza dapat meningkatkan absorpsi hara dari dalam tanah
2. Mikoriza dapat berperan sebagai penghalang biologi terhadap infeksi patogen akar
3. Mikoriza meningkatkan ketahanan tumbuhan terhadap kekeringan dan kelembaban yang ekstrim
4. Mikoriza meningkatkan produksi hormon pertumbuhan dan zat pengatur tumbuh lainnya seperti auksin
5. Menjamin terselenggaranya proses biogeokimia
Menurut Andurrani Muia, mikoriza juga mempunyai manfaat yang besar untuk pembangunan hutan terutama pada lahan kritis atau marginal. Manfaat tersebut yaitu mikoriza sebagai biofertilizer bagi tanaman kehutanan serta sebagai biokontrol tanaman terhadap kekeringan, keracunan logam berat dan patogen.
2.8.1 Mikoriza sebagai Biofertilizer bagi Tanaman Kehutanan
Para peneliti telah banyak membuktikan bahwa cendawan ini mampu meningkatkan penyerapan unsur hara (terutam fosfat) dan beberapa hara mikro. Hareley, 1968 dan Gianinazzi Pearson, (1981) dalam Muin mengatakan bahwa kebanyakan akar tanaman yang berasosiasi dengan cendawan yang membentuk mikoriza dan sebagai simbiosis diketahui meningkatkan hara fosfat tanaman. Dijelaskan oleh Sieverding (1991) bahwa cendawan mikoriza arbuskula (CMA) yang menginfeksi sistem perakaran tanaman inang akan memproduksi jalinan hifa secara intensif sehingga tanaman bermikoriza akan mampu meningkatkan kapasitasnya dalam menyerap unsur hara dan air. Bolan (1991) mengatakan bahwa fosfat adalah unsur hara utama yang mampu diserap oleh tanaman bermikoriza. Selain itu dapat juga menyerap NH (Hogber, 1989) dan juga unsur-unsur mikro seperti Cu, Zn, dan Mo (De la Cruz, 1991 dalam Setiadi).
2.8.2 Mikoriza sebagai Biokontrol Tanaman Terhadap Kekeringan
Garbaye dan Wartinger (1992) membuktikan bahwa asosiasi cendawan arbuskular-veskular mikoriza (VAM) dapat memodulasi (mengatur) ketahanan tanaman inangnya terhadap berbagai osmotik, elastisitas dinding sel yang berubah-ubah atau kandungan air yang sympastis. Selain telah pula dibuktikan bahwa VAM mampu memanen air di bawah titik layu permanen, dimana air sangat terbatas dan tidak tersedia bagi tanaman nonmikoriza. Kemampuan hifa memasuki pori-pori tanah yang paling kecil dimana akar sudah tidak bisa menembus dan menjangkau air tersebut menyebabkan tanaman bermikoriza selalu mendapatkan air meskipun dalam suasana kekeringan (Muin, 2001 dalam Widiarti, 2007)
2.8.3 Mikoriza sebagai Biokontrol Tanaman Terhadap Keracunan Logam Berat
Sejumlah penelitian VAM dapat meningkatkan serapan logam, seperti Zn dan Cu. Logam-logam yang diserap oleh VAM disimpan dalam hifanya dan tidak diteruskan ke akar, namun belum diketahui fungsi logam tersebut bagi cendawan. (Muin, 2001). Selain itu, pertumbuhan tanaman pada tanah-tanah yang tercemar logam berat dapat ditingkatkan resistensinya jika dikolonisasi oleh CMA (Gildon dan Tinker, 1986), sehingga penggunaannya dapat berfungsi sebagai bioproteksi.
2.8.4 Mikoriza sebagai Biokontrol Tanaman Terhadap Patogen
Imas et al (1993) menyatakan bahwa struktur mikoriza dapat berfungsi sebagai pelindung biologi bagi terjadinya patogen akar. Mekanisme perlindungan dapat diterangkan sebagai berikut :
1. Adanya selaput hifa (mantel) dapat berfungsi sebagai barier masuknya patogen
2. Mikoriza menggunakan hampir semua kelebihan karbohidrat dan eksudat lainnya, sehingga tercipta lingkungan yang tidak cocok untuk patogen
3. Cendawan mikoriza dapat mengeluarkan antibiotik yang dapat mematikan patogen
4. Akar tanaman yang sudah diinfeksi cendawan mikoriza, tidak dapat diinfeksi oleh cendawan patogen untuk menunjukkan adanya kompetisi (Subiska, 2002 dalam Widiarti, 2007)
Sedangkan menurut Anas dan Santosa (1993), peranan lain dari mikoriza dalam pertumbuhan tumbuhan adalah sebagai produsen hormon dan zat pengatur tumbuh. Berdasarkan hasil penelitian, didapatkan informasi bahwa cendawan mikoriza dapat menghasilkan hormon seperti sitokinin, giberelin dan hasil metabolisme cendawan mikoriza yang berupa vitamin. Mikoriza pun mampu menggantikan kebutuhan pupuk, tidak menyebabkan pencemaran lingkungan sehingga aman bagi ekosistem, membantu tanaman untuk beradaptasi dengan pH rendah, merahabilitas atau mereklamasi daerah bekas tambang, serta melindungi tanaman terhadap toksisitas logam berat karena logam berat akan diserap oleh hifa cendawan.
2.8.5 Peranan Ektomikoriza
• peningkatan unsur hara
• ketahanan terhadap kekeringan
• ketahanan serangan patogen tanah
• berpotensi untuk pembangunan hutan industry
2.8.6 Peranan Endomikoriza
• meningkatkan pertumbuhan tanaman
• meningkatkan produktivitas
• mengurangi kebutuhan pemupukan fosfat
• memproduksi bunga lebih awal
• memperpanjang masa pembungaan, pada tanaman hias
(Widiarti, 2007)
2.9 Pengamatan Mikoriza di Laboratorium
Pengamatan spora mikoriza
Sampel tanah yang akan diamati berasal dari lokasi yang disekitarnya terdapat sistem perakaran tanaman sampel. Diasumsikan bahwa apabila suatu sistem perakaran telah terinfeksi mikoriza, maka tanah disekitarnya akan mengandung spora dari mikoriza tersebut. Oleh karena itu, untuk dapat mengamati dan mengidentifikasi spora mikoriza dari sampel tanah, dilakukan metoda Penyaringan Basah menurut Schenk dan Perez (1990) dalam Widiarti (2007). Proses penyaringan dilakukan melalui beberapa tahapan.
1. Sampel tanah pada beberapa titik pengambilan yang berbeda dicampurkan sesuai letak plot/transek. Kemudian dari campuran tersebut diambil sebanyak 200 gram lalu dimasukkan ke dalam beaker glass.
2. Ditambahkan satu liter air kemudian diaduk selama beberapa waktu sampai merata, setalah itu diamkan campuran tersebut hingga air dan tanahnya terpisah.
3. Suspensi yang diperoleh dilewatkan pada tiga saringan yang berbeda, yaitu saringan ukuran 125 µm, 63 µm, dan 45 µm.
4. Partikel yang tertahan pada saringan 63 µm dan 45 µm dicuci dengan air bersih.
5. Partikel yang telah dicuci dimasukkan ke dalam tabung sentrifuse 50 rpm selama lima menit (untuk penyesuaian di lapangan, dapat diganti dengan melakukan pengendapan selama 24 jam).
6. Supernatan dibuang dan endapan ditambah larutan gula 30% sampai setengah bagian tabung sentrifuse, kemudian lakukan sentrifuse selama lima menit (untuk penyesuaian lapangan, pengocokan dilakukan dengan botol).
7. Supernatan disaring dengan saringan ukuran 45 µm lalu dicuci dengan air mengalir. Spora yang tertahan dimasukkan ke dalam cawan petri.
8. Amati di bawah mikroskop stereo binokuler kemudian dilihat bentuk, warna dan ukurannya.
Pengamatan akar yang terinfeksi mikoriza
Sampel yang akan diamati berasal dari akar sekunder dan tersier. Akar dari tumbuhan bawah ini diambil dan dipotong dengan panjang 1 cm. Kemudian akar tersebut disimpan dalam botol film. Analisis laboratorium meliputi tahap pembuatan preparat (pewarnaan) dan pengamatan di bawah mikroskop. Pembuatan preparat diawali dengan pencucian akar dengan air sampai bersih dari tanah. Setelah itu, dilakukan pewarnaan dengan metode Kormanik dan McGraw (1982).
Pada pewarnaan ini, pertama-tama potongan-potongan akar tersebut dimasukkan dalam botol film dan direndam dalam KOH 10%,akar dibersihkan dari KOH dengan bilasan akuades sebanyak 3 kali sampai warna coklat tidak tampak lagi. Setelah itu, akar direndam dalam HCl 1%. Kemudian HCl dibuang tanpa dibilas dan potongan-potongan akar tersebut ditetesi pewarna air fuchsin atau asam fuchsin asam laktat {875 ml asam laktat + 65 ml gliserin (0,2 gram fuchsin dan 62 ml air)} selama 10-60 menit. Setelah terwarnai, tahap terakhir adalah mengamati akar di bawah mikroskop.
2.10 Analisis Data Pengamatan Mikoriza
Pada setiap sampel yang berasal dari plot berbeda, spora yang dapat diamati dihitung jumlahnya dan diidentifikasi jenisnya berdasarkan Schenk dan Perez (1990) dalam Widiarti (2007).
Analisis data dilakukan dengan menghitung persentase keberadaan mikoriza pada setiap sampel akar yang terinfeksi menggunakan metode panjang slide(Setiadi,dkk.,1992).
Selain mengamati derajat infeksi, dilakukan juga pengamatan terhadap kehadiran beberapa struktur khusus dari mikoriza seperti kehadiran vesikula, arbuskula, dan ada tidaknya hifa eksternal.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2008. http://id.wikipedia.org/wiki/Mikoriza. Diakses 28 Maret 2008
Anonim. 2008. http://mbojo.wordpress.com/2007/03/16/mikoriza/. Diakses 28 Maret 2008
Anonim.2008.http://www.mycorrhizas.org/files/20070222_AMI2007.pdf. Diakses 28 Maret 2008
Anas, Iswandi. 1993. Pupuk Hayati (Biofertilizer). Bogor: Laboratorium Biologi Tanah, Jurusan Tanah, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Munawir. 2008. Sebaran Infeksi Mikoriza pada Akar Macodes sp di Kawasan Panaruban Subang Jawa Barat. Laporan Kerja Praktek. Jatinangor: Jurusan Biologi, Universitas Padjadjaran.
Pujiyanto. 2001. Pemanfatan Jasad Mikro, Jamu Mikoriza dan Bakteri Dalam Sistem Pertanian Berkelanjutan Di Indonesia: Tinjauan Dari Perspektif Falsafah Sains. Makalah Falsafah Sains Program Pasca Sarjana Institut Pertanian Bogor. Bogor
Rao, N.S Subba.1994. Mikroorganisme Tanah dan Pertumbuhan Tanaman. Jakarta: Penerbit Universitas Indonesia.
Santosa, Dwi Andreas. 1989. Teknik dan Metode Penelitian Mikorisa Vesikular-Arbuskular. Laboraturium Biologi Tanah Jurusan Tanah Fakultas Pertanian Institut Pertanian Bogor. Bogor
Salisbury, F.B dan C.W. Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan. Jilid 1. Bandung: Penerbit ITB.
Setiadi, Yadi, dkk. 1992. Mikrobiologi Tanah Hutan. Petunjuk Laboratorium. Bogor: Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi, Pusat Antar Universitas Bioteknologi, Institut Pertanian Bogor.
Widiarti, Ira. 2007. Sebaran Spora Mikoriza pada Seedling di Hutan Pantai Barat Cagar Alam Pananjung Pangandaran. Laporan Kuliah Kerja Lapangan. Jatinangor: Jurusan Biologi, Universitas Padjadjaran.
Kultur Jaringan (Pendahuluan)
Kultur jaringan
Staf pengampu:
Hj. Salamah Sanusi
Titin Supriatun
Hj.Tuti Susilawati
Mohamad Nurzaman
Tia Setiawati
Annisa
KULTUR JARINGAN TANAMAN
I.PENDAHULUAN
- 1.ARTI
-2. PRINSIP
-3.TUJUAN
-TERMINOLOGI
II. ASPEK-ASPEK KULTUR JARINGAN
1.MEDIA
2.EKSPLAN
III. FASE-FASE PERTUMBUHAN
PENDAHULUAN
ARTI KULTUR JARINGAN
MIKROPROPAGASI—KECIL, PERBANYAKAN
PERBANYAKAN DARI BAHAN YANG KECIL ( SEL, JARINGAN ATAU ORGAN (BAGIAN TERKECIL)----- KULTUR JARINGAN
PRINSIP: TOTIPOTENSI, PERBANYAKAN VEGETATIF DAN BEBAS HAMA
TOTIPOTENSI:
KEMAMPUAN SEL UNTUK TUMBUH PADA TEMPAT YANG SESUAI
TEORI SEL dari Scleiden &Schwann (1838)
TEORI SEL:
1. Sel adalah suatu struktur organisme hidup
2. Sel adalah satuan fungsi dalam organisme hidup
3. Semua sel berasal dari sel yang telah ada
Pemahaman kultur jaringan sebaiknya memahami juga tentang:
SIKLUS HIDUP TANAMAN
STRUKTUR TANAMAN (MORFOLOGI&ANATOMI)
FISIOLOGI TUMBUHAN--(METABOLISME, NUTRISI/HARA, FITOHORMON
MORFOGENESIS TUMBUHAN
TUJUAN KULTUR JARINGAN:
MEMPERBANYAK
MENINGKATKAN BAHAN PRIMER / SEKUNDER
-PLASMA NUTFAH
-MENDAPATKAN TANAMAN YANG TOLERAN
-MENDAPATKAN TANAMAN BEBAS VIRUS
-HYBRID
Intinya--Sesuai dengan kegunaan
TERMINOLOGI
TOTIPOTENSI: KEMAMPUAN SEL UNTUK TUMBUH PADA TEMPAT YANG SESUAI
TEORI SEL :DIKEMUKAKAN OLEH SCLEIDEN &SCHWANN (1833); YAITU SUATU ORGANISME TERKECIL (SEL) YANG MAMPU BERAKTIVITAS HIDUP (METABOLISME, TUMBUH & BEREPRODUKSI)
PERBANYAKAN VEGETATIF: PERBANYAKAN TANAMAN TIDAK MELALUI FERTILISASI
ASEPTIK: BEBAS MIKROORGANISME (LINGKUNGAN YANG STERIL)
EKSPLAN: BAHAN TANAMAN, BERUPA SEL, JARINGAN ATAU ORGAN YANG DIISOLASI DAN SIAP UNTUK DITANAM/DIPELIHARA PADA MEDIUM YANG STERIL
KALUS (CALLUS): KUMPULAN SEL YANG AKTIF MEMBELAH (MERISTEM / EMBRIONIK), BELUM TERORGANISIR, TIDAK BERATURAN & BELUM TERDIFERENSIASI.
KLONAL (CLONE): HASIL PROPAGASI DARI KULTUR SEL, JARINGAN ATAU ORGAN TANAMAN YANG MEMPUNYAI SIFAT GENETIK YANG IDENTIK DENGAN INDUK
ADVENTIV: PERKEMBANGAN ORGAN ( TUNAS ATAU AKAR) BUKAN PADA TEMPATNYA
PLANTLET (PINAK): TANAMAN KECIL SEMPURNA (BERDAUN, BATANG DAN AKAR) HASIL KULTUR JARINGAN.
BROWNING:TIMBULNYA WARNA COKLAT PADA KALUS AKIBAT ADANYA KEGIATAN ENZIM OKSIDASE ATAU ADANYA OKASIDASI FENOL, SEHINGGA TERBENTUNYA PERSENYAWAAN FENOL/PHENOLIC COMPOUND)
AKLIMATISASI: TAHAP PENYESUAIAN DARI HETEROTROF KE AUTOTROF
DIFERENSIASI: TERBENTUKNYA JARINGAN, ORGAN (AKAR, TUNAS) KARENA ADANYA PERKEMBANGAN
DEDIFERENSIASI: PEMBENTUKAN JARINGAN YANG EMBRIONIK YANG BERASAL DARI JARINGAN ATAU DARI ORGAN YANG TELAH TERBENTUK
JARINGAN EMBRIONIK: JARINGAN YANG SIFAT SEL-SELNYA SELALU MEMBELAH
REGENERASI: PEMBENTUKAN KEMBALI ORGAN ATAU JARINGAN MENJADI TANAMAN UTUH
SOMAKLONAL:TANAMAN HASIL PERBANYAKAN MELALUI REGENERASI SEL SOMATIK ATAU HASIL DIFERENSIASI SEL-SEL SOMATIK
KARIOPRESERVASI (KCRYPRESERVATION):PENYIMPANAN SEL, JARINGAN, EMBRIO ATAU BIJI DALAM KONDISI LINGKUNGAN TEMPERATUR MINUS
SUB-KULTUR: PEMINDAHAN EKSPLAN DARI MEDIUM LAMA KE MEDIUM BARU
HETEROKARION(HETEROKARYON): SEL YANG DIDALAM SITOPLASMANYA TERDAPAT DUA ATAU BEBERAPA INTI & MERUPAKAN HASIL PELEBURAN DARI DUA SEL YANG BERBEDA SECARA GENETIS.
HOMOKARION (HOMOKARYON): Sel yang di dalam sitoplasmanya terdapat dua atau beberapa inti dan merupakan hasil fusi dari dua sel yang identik
SINKARION: Sel-sel hybrid yang memiliki inti gabungan dari 2 atau beberapa sel yang melebur
SIBRID (CYBRID): hasil peleburan dari sitoplasma (cairan plasma) ke sel yang lain.
CELL LINE (LINI SEL):Sel turunan dari kultur sel primer yang di subkultur pada periode yang cukup lama
EMBRIOGENESIS: Pembentukan embrio baik dari zigot (embrio zigotik) atau sel-sel somatik (embrio somatik)
HUBUNGAN BIOTEK DENGAN KULTUR JARINGAN TUMBUHAN
-REKAYASA GENETIK
-TRANSGENIK
-FUSI PROTOPLAS à HIBRIDASI
-KULTUR JARINGAN
PERTANIAN
FARMASIMENDAPATKAN METABOLIT SEKUNDER, Mis: dari tanaman Catharanthus roseus -Katarantin
- Ajmalisin
APLIKASI MIKROPROPAGASI
PERTANIAN
-KLONING DALAM SKALA KECIL
-PRODUKSI TANAMAN BEBAS PATOGEN
-PENYIMPAN PLASMA NUTFAH
-PRODUKSI BENIH
-PRODUKSI MASSA
KEUNTUNGAN KULTUR JARINGAN
1.PERBANYAKAN MASAL
2.TIDAK TERGANTUNG MUSIM
3.MENDAPATKAN TANAMAN YANG UNGGUL
4.MUDAH DITRANSPORTASI
5.DAPAT MENYIMPAN PLASMA NUTFAH
6.MENDAPATKAN BAHAN SEKUNDER PADA WAKTU RELATIF CEPAT
YANG MEMERLUKAN KULTUR JARINGAN
-PERSENTASE PERKECAMBAHAN RENDAH
-TANAMAN HIBRIDA
-SULIT BERBIJI---:PISANG, STROBERY, dlsb
KEGUNAAN-SESUAI DENGAN TUJUAN
-PERBANYAKAN KLON YANG SIFATNYA UNGGUL
-MENGHEMAT WAKTU YANG RELATIF SINGKAT
-PERBAIKAN MUTU--MENGUBAH SIFAT GENETIS
-MENDAPATKAN TANAMAN TOLERAN
-BEBAS VIRUS
FASE-FASE PERTUMBUHAN
1.DIFERENSIASI
ADANYA PERUBAHAN DARI BENTUK SEMULA,AKIBAT ADANYA PERKEMBANGAN
DARI EKSPLAN--KALUS-TUNAS-PINAK / PLANTLET
2.DEDIFERENSIASI
ADANYA PERUBAHAN DARI ORGAN (SUDAH TERDIFERENSIASI) MENJADI KALUS (KEMBALI MENJADI BERSIFAT EMBRIONIK)
TUJUAN UNTUK MEDAPATKAN BAHAN METABOLIT SEKUNDER UNTUK MENDAPATKAN BAHAN AKTIF (ALKALOID)
3.REGENERASI
PROSES PEMBENTUKAN UNTUK MENYEMPURNAKAN TANAMAN MENJADI LENGKAP
TUNAS--TUNAS MENJADI BANYAK-Akar
MASALAH-MASALAH DALAM KULTUR JARINGAN
1. KONTAMINASI
MASUKNYA MIKROORGANISME KE DALAM MEDIA, SEHINGGA EKSPLAN TERHAMBAT TUMBUHNYA ATAU PADA MEDIA DITUMBUHI JAMUR /BAKTERI
JAMUR: MEDIA DITUMBUHI HIFA
BAKTERI: MEDIA BERLENDIR
2.BROWNING / BLACKNING
EKSPLAN ATAU KALUS MENJADI COKLAT ATAU HITAM, KARENA ADANYA PERSENYAWAAN FENOLIK
MENGHAMBAT PERTUMBUHAN EKSPLAN
SENYAWA FENOLIK-TANAMAN BANYAK MENGANDUNG TANIN
3.VITRIFIKASI
TERJADI PADA TAHAP AKLIMATISASI
PENYEBAB:
1.PERBEDAAN KELEMBABAN IN VTRO DAN LAPANGAN
3.PEMAKAIBN BAP (BENZYL ADENIN PURIN) TERLALU TINGGI
4. BERASAL DARI MEDIA YANG GARAM MINERALNYA TINGGI
5.MENGANDUNG ETHYLENE ATAU AMONIUM
6. BERASAL DARI MEDIACAR
7.OSMOTIKNYA TINGGI
MENANGGULANGI VITRIFIKASI
MEDIA DI TAMBAH GULA (STABILITOR)
GEJALA VITRIFIKASI:
BATANG LICIN DAN TIDAK BERLIGNIN
BERDAUN TEBAL & KAKU
DIKELLUARKAN DARI MEDIA LANGSUNG MATI
LANGKAH-LANGKAH UTAMA KULTUR JARINGAN
1.KEBERSIHAN ALAT
2.PERSYARATAN LABORATORIUM
3.PEMBUATAN MEDIA
4.MENYIAPKAN BAHAN
Staf pengampu:
Hj. Salamah Sanusi
Titin Supriatun
Hj.Tuti Susilawati
Mohamad Nurzaman
Tia Setiawati
Annisa
KULTUR JARINGAN TANAMAN
I.PENDAHULUAN
- 1.ARTI
-2. PRINSIP
-3.TUJUAN
-TERMINOLOGI
II. ASPEK-ASPEK KULTUR JARINGAN
1.MEDIA
2.EKSPLAN
III. FASE-FASE PERTUMBUHAN
PENDAHULUAN
ARTI KULTUR JARINGAN
MIKROPROPAGASI—KECIL, PERBANYAKAN
PERBANYAKAN DARI BAHAN YANG KECIL ( SEL, JARINGAN ATAU ORGAN (BAGIAN TERKECIL)----- KULTUR JARINGAN
PRINSIP: TOTIPOTENSI, PERBANYAKAN VEGETATIF DAN BEBAS HAMA
TOTIPOTENSI:
KEMAMPUAN SEL UNTUK TUMBUH PADA TEMPAT YANG SESUAI
TEORI SEL dari Scleiden &Schwann (1838)
TEORI SEL:
1. Sel adalah suatu struktur organisme hidup
2. Sel adalah satuan fungsi dalam organisme hidup
3. Semua sel berasal dari sel yang telah ada
Pemahaman kultur jaringan sebaiknya memahami juga tentang:
SIKLUS HIDUP TANAMAN
STRUKTUR TANAMAN (MORFOLOGI&ANATOMI)
FISIOLOGI TUMBUHAN--(METABOLISME, NUTRISI/HARA, FITOHORMON
MORFOGENESIS TUMBUHAN
TUJUAN KULTUR JARINGAN:
MEMPERBANYAK
MENINGKATKAN BAHAN PRIMER / SEKUNDER
-PLASMA NUTFAH
-MENDAPATKAN TANAMAN YANG TOLERAN
-MENDAPATKAN TANAMAN BEBAS VIRUS
-HYBRID
Intinya--Sesuai dengan kegunaan
TERMINOLOGI
TOTIPOTENSI: KEMAMPUAN SEL UNTUK TUMBUH PADA TEMPAT YANG SESUAI
TEORI SEL :DIKEMUKAKAN OLEH SCLEIDEN &SCHWANN (1833); YAITU SUATU ORGANISME TERKECIL (SEL) YANG MAMPU BERAKTIVITAS HIDUP (METABOLISME, TUMBUH & BEREPRODUKSI)
PERBANYAKAN VEGETATIF: PERBANYAKAN TANAMAN TIDAK MELALUI FERTILISASI
ASEPTIK: BEBAS MIKROORGANISME (LINGKUNGAN YANG STERIL)
EKSPLAN: BAHAN TANAMAN, BERUPA SEL, JARINGAN ATAU ORGAN YANG DIISOLASI DAN SIAP UNTUK DITANAM/DIPELIHARA PADA MEDIUM YANG STERIL
KALUS (CALLUS): KUMPULAN SEL YANG AKTIF MEMBELAH (MERISTEM / EMBRIONIK), BELUM TERORGANISIR, TIDAK BERATURAN & BELUM TERDIFERENSIASI.
KLONAL (CLONE): HASIL PROPAGASI DARI KULTUR SEL, JARINGAN ATAU ORGAN TANAMAN YANG MEMPUNYAI SIFAT GENETIK YANG IDENTIK DENGAN INDUK
ADVENTIV: PERKEMBANGAN ORGAN ( TUNAS ATAU AKAR) BUKAN PADA TEMPATNYA
PLANTLET (PINAK): TANAMAN KECIL SEMPURNA (BERDAUN, BATANG DAN AKAR) HASIL KULTUR JARINGAN.
BROWNING:TIMBULNYA WARNA COKLAT PADA KALUS AKIBAT ADANYA KEGIATAN ENZIM OKSIDASE ATAU ADANYA OKASIDASI FENOL, SEHINGGA TERBENTUNYA PERSENYAWAAN FENOL/PHENOLIC COMPOUND)
AKLIMATISASI: TAHAP PENYESUAIAN DARI HETEROTROF KE AUTOTROF
DIFERENSIASI: TERBENTUKNYA JARINGAN, ORGAN (AKAR, TUNAS) KARENA ADANYA PERKEMBANGAN
DEDIFERENSIASI: PEMBENTUKAN JARINGAN YANG EMBRIONIK YANG BERASAL DARI JARINGAN ATAU DARI ORGAN YANG TELAH TERBENTUK
JARINGAN EMBRIONIK: JARINGAN YANG SIFAT SEL-SELNYA SELALU MEMBELAH
REGENERASI: PEMBENTUKAN KEMBALI ORGAN ATAU JARINGAN MENJADI TANAMAN UTUH
SOMAKLONAL:TANAMAN HASIL PERBANYAKAN MELALUI REGENERASI SEL SOMATIK ATAU HASIL DIFERENSIASI SEL-SEL SOMATIK
KARIOPRESERVASI (KCRYPRESERVATION):PENYIMPANAN SEL, JARINGAN, EMBRIO ATAU BIJI DALAM KONDISI LINGKUNGAN TEMPERATUR MINUS
SUB-KULTUR: PEMINDAHAN EKSPLAN DARI MEDIUM LAMA KE MEDIUM BARU
HETEROKARION(HETEROKARYON): SEL YANG DIDALAM SITOPLASMANYA TERDAPAT DUA ATAU BEBERAPA INTI & MERUPAKAN HASIL PELEBURAN DARI DUA SEL YANG BERBEDA SECARA GENETIS.
HOMOKARION (HOMOKARYON): Sel yang di dalam sitoplasmanya terdapat dua atau beberapa inti dan merupakan hasil fusi dari dua sel yang identik
SINKARION: Sel-sel hybrid yang memiliki inti gabungan dari 2 atau beberapa sel yang melebur
SIBRID (CYBRID): hasil peleburan dari sitoplasma (cairan plasma) ke sel yang lain.
CELL LINE (LINI SEL):Sel turunan dari kultur sel primer yang di subkultur pada periode yang cukup lama
EMBRIOGENESIS: Pembentukan embrio baik dari zigot (embrio zigotik) atau sel-sel somatik (embrio somatik)
HUBUNGAN BIOTEK DENGAN KULTUR JARINGAN TUMBUHAN
-REKAYASA GENETIK
-TRANSGENIK
-FUSI PROTOPLAS à HIBRIDASI
-KULTUR JARINGAN
PERTANIAN
FARMASIMENDAPATKAN METABOLIT SEKUNDER, Mis: dari tanaman Catharanthus roseus -Katarantin
- Ajmalisin
APLIKASI MIKROPROPAGASI
PERTANIAN
-KLONING DALAM SKALA KECIL
-PRODUKSI TANAMAN BEBAS PATOGEN
-PENYIMPAN PLASMA NUTFAH
-PRODUKSI BENIH
-PRODUKSI MASSA
KEUNTUNGAN KULTUR JARINGAN
1.PERBANYAKAN MASAL
2.TIDAK TERGANTUNG MUSIM
3.MENDAPATKAN TANAMAN YANG UNGGUL
4.MUDAH DITRANSPORTASI
5.DAPAT MENYIMPAN PLASMA NUTFAH
6.MENDAPATKAN BAHAN SEKUNDER PADA WAKTU RELATIF CEPAT
YANG MEMERLUKAN KULTUR JARINGAN
-PERSENTASE PERKECAMBAHAN RENDAH
-TANAMAN HIBRIDA
-SULIT BERBIJI---:PISANG, STROBERY, dlsb
KEGUNAAN-SESUAI DENGAN TUJUAN
-PERBANYAKAN KLON YANG SIFATNYA UNGGUL
-MENGHEMAT WAKTU YANG RELATIF SINGKAT
-PERBAIKAN MUTU--MENGUBAH SIFAT GENETIS
-MENDAPATKAN TANAMAN TOLERAN
-BEBAS VIRUS
FASE-FASE PERTUMBUHAN
1.DIFERENSIASI
ADANYA PERUBAHAN DARI BENTUK SEMULA,AKIBAT ADANYA PERKEMBANGAN
DARI EKSPLAN--KALUS-TUNAS-PINAK / PLANTLET
2.DEDIFERENSIASI
ADANYA PERUBAHAN DARI ORGAN (SUDAH TERDIFERENSIASI) MENJADI KALUS (KEMBALI MENJADI BERSIFAT EMBRIONIK)
TUJUAN UNTUK MEDAPATKAN BAHAN METABOLIT SEKUNDER UNTUK MENDAPATKAN BAHAN AKTIF (ALKALOID)
3.REGENERASI
PROSES PEMBENTUKAN UNTUK MENYEMPURNAKAN TANAMAN MENJADI LENGKAP
TUNAS--TUNAS MENJADI BANYAK-Akar
MASALAH-MASALAH DALAM KULTUR JARINGAN
1. KONTAMINASI
MASUKNYA MIKROORGANISME KE DALAM MEDIA, SEHINGGA EKSPLAN TERHAMBAT TUMBUHNYA ATAU PADA MEDIA DITUMBUHI JAMUR /BAKTERI
JAMUR: MEDIA DITUMBUHI HIFA
BAKTERI: MEDIA BERLENDIR
2.BROWNING / BLACKNING
EKSPLAN ATAU KALUS MENJADI COKLAT ATAU HITAM, KARENA ADANYA PERSENYAWAAN FENOLIK
MENGHAMBAT PERTUMBUHAN EKSPLAN
SENYAWA FENOLIK-TANAMAN BANYAK MENGANDUNG TANIN
3.VITRIFIKASI
TERJADI PADA TAHAP AKLIMATISASI
PENYEBAB:
1.PERBEDAAN KELEMBABAN IN VTRO DAN LAPANGAN
3.PEMAKAIBN BAP (BENZYL ADENIN PURIN) TERLALU TINGGI
4. BERASAL DARI MEDIA YANG GARAM MINERALNYA TINGGI
5.MENGANDUNG ETHYLENE ATAU AMONIUM
6. BERASAL DARI MEDIACAR
7.OSMOTIKNYA TINGGI
MENANGGULANGI VITRIFIKASI
MEDIA DI TAMBAH GULA (STABILITOR)
GEJALA VITRIFIKASI:
BATANG LICIN DAN TIDAK BERLIGNIN
BERDAUN TEBAL & KAKU
DIKELLUARKAN DARI MEDIA LANGSUNG MATI
LANGKAH-LANGKAH UTAMA KULTUR JARINGAN
1.KEBERSIHAN ALAT
2.PERSYARATAN LABORATORIUM
3.PEMBUATAN MEDIA
4.MENYIAPKAN BAHAN
Kultur Jaringan (Pendahuluan)
Kultur jaringan
Staf pengampu:
Hj. Salamah Sanusi
Titin Supriatun
Hj.Tuti Susilawati
Mohamad Nurzaman
Tia Setiawati
Annisa
KULTUR JARINGAN TANAMAN
I.PENDAHULUAN
- 1.ARTI
-2. PRINSIP
-3.TUJUAN
-TERMINOLOGI
II. ASPEK-ASPEK KULTUR JARINGAN
1.MEDIA
2.EKSPLAN
III. FASE-FASE PERTUMBUHAN
PENDAHULUAN
ARTI KULTUR JARINGAN
MIKROPROPAGASI—KECIL, PERBANYAKAN
PERBANYAKAN DARI BAHAN YANG KECIL ( SEL, JARINGAN ATAU ORGAN (BAGIAN TERKECIL)----- KULTUR JARINGAN
PRINSIP: TOTIPOTENSI, PERBANYAKAN VEGETATIF DAN BEBAS HAMA
TOTIPOTENSI:
KEMAMPUAN SEL UNTUK TUMBUH PADA TEMPAT YANG SESUAI
TEORI SEL dari Scleiden &Schwann (1838)
TEORI SEL:
1. Sel adalah suatu struktur organisme hidup
2. Sel adalah satuan fungsi dalam organisme hidup
3. Semua sel berasal dari sel yang telah ada
Pemahaman kultur jaringan sebaiknya memahami juga tentang:
SIKLUS HIDUP TANAMAN
STRUKTUR TANAMAN (MORFOLOGI&ANATOMI)
FISIOLOGI TUMBUHAN--(METABOLISME, NUTRISI/HARA, FITOHORMON
MORFOGENESIS TUMBUHAN
TUJUAN KULTUR JARINGAN:
MEMPERBANYAK
MENINGKATKAN BAHAN PRIMER / SEKUNDER
-PLASMA NUTFAH
-MENDAPATKAN TANAMAN YANG TOLERAN
-MENDAPATKAN TANAMAN BEBAS VIRUS
-HYBRID
Intinya--Sesuai dengan kegunaan
TERMINOLOGI
TOTIPOTENSI: KEMAMPUAN SEL UNTUK TUMBUH PADA TEMPAT YANG SESUAI
TEORI SEL :DIKEMUKAKAN OLEH SCLEIDEN &SCHWANN (1833); YAITU SUATU ORGANISME TERKECIL (SEL) YANG MAMPU BERAKTIVITAS HIDUP (METABOLISME, TUMBUH & BEREPRODUKSI)
PERBANYAKAN VEGETATIF: PERBANYAKAN TANAMAN TIDAK MELALUI FERTILISASI
ASEPTIK: BEBAS MIKROORGANISME (LINGKUNGAN YANG STERIL)
EKSPLAN: BAHAN TANAMAN, BERUPA SEL, JARINGAN ATAU ORGAN YANG DIISOLASI DAN SIAP UNTUK DITANAM/DIPELIHARA PADA MEDIUM YANG STERIL
KALUS (CALLUS): KUMPULAN SEL YANG AKTIF MEMBELAH (MERISTEM / EMBRIONIK), BELUM TERORGANISIR, TIDAK BERATURAN & BELUM TERDIFERENSIASI.
KLONAL (CLONE): HASIL PROPAGASI DARI KULTUR SEL, JARINGAN ATAU ORGAN TANAMAN YANG MEMPUNYAI SIFAT GENETIK YANG IDENTIK DENGAN INDUK
ADVENTIV: PERKEMBANGAN ORGAN ( TUNAS ATAU AKAR) BUKAN PADA TEMPATNYA
PLANTLET (PINAK): TANAMAN KECIL SEMPURNA (BERDAUN, BATANG DAN AKAR) HASIL KULTUR JARINGAN.
BROWNING:TIMBULNYA WARNA COKLAT PADA KALUS AKIBAT ADANYA KEGIATAN ENZIM OKSIDASE ATAU ADANYA OKASIDASI FENOL, SEHINGGA TERBENTUNYA PERSENYAWAAN FENOL/PHENOLIC COMPOUND)
AKLIMATISASI: TAHAP PENYESUAIAN DARI HETEROTROF KE AUTOTROF
DIFERENSIASI: TERBENTUKNYA JARINGAN, ORGAN (AKAR, TUNAS) KARENA ADANYA PERKEMBANGAN
DEDIFERENSIASI: PEMBENTUKAN JARINGAN YANG EMBRIONIK YANG BERASAL DARI JARINGAN ATAU DARI ORGAN YANG TELAH TERBENTUK
JARINGAN EMBRIONIK: JARINGAN YANG SIFAT SEL-SELNYA SELALU MEMBELAH
REGENERASI: PEMBENTUKAN KEMBALI ORGAN ATAU JARINGAN MENJADI TANAMAN UTUH
SOMAKLONAL:TANAMAN HASIL PERBANYAKAN MELALUI REGENERASI SEL SOMATIK ATAU HASIL DIFERENSIASI SEL-SEL SOMATIK
KARIOPRESERVASI (KCRYPRESERVATION):PENYIMPANAN SEL, JARINGAN, EMBRIO ATAU BIJI DALAM KONDISI LINGKUNGAN TEMPERATUR MINUS
SUB-KULTUR: PEMINDAHAN EKSPLAN DARI MEDIUM LAMA KE MEDIUM BARU
HETEROKARION(HETEROKARYON): SEL YANG DIDALAM SITOPLASMANYA TERDAPAT DUA ATAU BEBERAPA INTI & MERUPAKAN HASIL PELEBURAN DARI DUA SEL YANG BERBEDA SECARA GENETIS.
HOMOKARION (HOMOKARYON): Sel yang di dalam sitoplasmanya terdapat dua atau beberapa inti dan merupakan hasil fusi dari dua sel yang identik
SINKARION: Sel-sel hybrid yang memiliki inti gabungan dari 2 atau beberapa sel yang melebur
SIBRID (CYBRID): hasil peleburan dari sitoplasma (cairan plasma) ke sel yang lain.
CELL LINE (LINI SEL):Sel turunan dari kultur sel primer yang di subkultur pada periode yang cukup lama
EMBRIOGENESIS: Pembentukan embrio baik dari zigot (embrio zigotik) atau sel-sel somatik (embrio somatik)
HUBUNGAN BIOTEK DENGAN KULTUR JARINGAN TUMBUHAN
-REKAYASA GENETIK
-TRANSGENIK
-FUSI PROTOPLAS à HIBRIDASI
-KULTUR JARINGAN
PERTANIAN
FARMASIMENDAPATKAN METABOLIT SEKUNDER, Mis: dari tanaman Catharanthus roseus -Katarantin
- Ajmalisin
APLIKASI MIKROPROPAGASI
PERTANIAN
-KLONING DALAM SKALA KECIL
-PRODUKSI TANAMAN BEBAS PATOGEN
-PENYIMPAN PLASMA NUTFAH
-PRODUKSI BENIH
-PRODUKSI MASSA
KEUNTUNGAN KULTUR JARINGAN
1.PERBANYAKAN MASAL
2.TIDAK TERGANTUNG MUSIM
3.MENDAPATKAN TANAMAN YANG UNGGUL
4.MUDAH DITRANSPORTASI
5.DAPAT MENYIMPAN PLASMA NUTFAH
6.MENDAPATKAN BAHAN SEKUNDER PADA WAKTU RELATIF CEPAT
YANG MEMERLUKAN KULTUR JARINGAN
-PERSENTASE PERKECAMBAHAN RENDAH
-TANAMAN HIBRIDA
-SULIT BERBIJI---:PISANG, STROBERY, dlsb
KEGUNAAN-SESUAI DENGAN TUJUAN
-PERBANYAKAN KLON YANG SIFATNYA UNGGUL
-MENGHEMAT WAKTU YANG RELATIF SINGKAT
-PERBAIKAN MUTU--MENGUBAH SIFAT GENETIS
-MENDAPATKAN TANAMAN TOLERAN
-BEBAS VIRUS
FASE-FASE PERTUMBUHAN
1.DIFERENSIASI
ADANYA PERUBAHAN DARI BENTUK SEMULA,AKIBAT ADANYA PERKEMBANGAN
DARI EKSPLAN--KALUS-TUNAS-PINAK / PLANTLET
2.DEDIFERENSIASI
ADANYA PERUBAHAN DARI ORGAN (SUDAH TERDIFERENSIASI) MENJADI KALUS (KEMBALI MENJADI BERSIFAT EMBRIONIK)
TUJUAN UNTUK MEDAPATKAN BAHAN METABOLIT SEKUNDER UNTUK MENDAPATKAN BAHAN AKTIF (ALKALOID)
3.REGENERASI
PROSES PEMBENTUKAN UNTUK MENYEMPURNAKAN TANAMAN MENJADI LENGKAP
TUNAS--TUNAS MENJADI BANYAK-Akar
MASALAH-MASALAH DALAM KULTUR JARINGAN
1. KONTAMINASI
MASUKNYA MIKROORGANISME KE DALAM MEDIA, SEHINGGA EKSPLAN TERHAMBAT TUMBUHNYA ATAU PADA MEDIA DITUMBUHI JAMUR /BAKTERI
JAMUR: MEDIA DITUMBUHI HIFA
BAKTERI: MEDIA BERLENDIR
2.BROWNING / BLACKNING
EKSPLAN ATAU KALUS MENJADI COKLAT ATAU HITAM, KARENA ADANYA PERSENYAWAAN FENOLIK
MENGHAMBAT PERTUMBUHAN EKSPLAN
SENYAWA FENOLIK-TANAMAN BANYAK MENGANDUNG TANIN
3.VITRIFIKASI
TERJADI PADA TAHAP AKLIMATISASI
PENYEBAB:
1.PERBEDAAN KELEMBABAN IN VTRO DAN LAPANGAN
3.PEMAKAIBN BAP (BENZYL ADENIN PURIN) TERLALU TINGGI
4. BERASAL DARI MEDIA YANG GARAM MINERALNYA TINGGI
5.MENGANDUNG ETHYLENE ATAU AMONIUM
6. BERASAL DARI MEDIACAR
7.OSMOTIKNYA TINGGI
MENANGGULANGI VITRIFIKASI
MEDIA DI TAMBAH GULA (STABILITOR)
GEJALA VITRIFIKASI:
BATANG LICIN DAN TIDAK BERLIGNIN
BERDAUN TEBAL & KAKU
DIKELLUARKAN DARI MEDIA LANGSUNG MATI
LANGKAH-LANGKAH UTAMA KULTUR JARINGAN
1.KEBERSIHAN ALAT
2.PERSYARATAN LABORATORIUM
3.PEMBUATAN MEDIA
4.MENYIAPKAN BAHAN
Staf pengampu:
Hj. Salamah Sanusi
Titin Supriatun
Hj.Tuti Susilawati
Mohamad Nurzaman
Tia Setiawati
Annisa
KULTUR JARINGAN TANAMAN
I.PENDAHULUAN
- 1.ARTI
-2. PRINSIP
-3.TUJUAN
-TERMINOLOGI
II. ASPEK-ASPEK KULTUR JARINGAN
1.MEDIA
2.EKSPLAN
III. FASE-FASE PERTUMBUHAN
PENDAHULUAN
ARTI KULTUR JARINGAN
MIKROPROPAGASI—KECIL, PERBANYAKAN
PERBANYAKAN DARI BAHAN YANG KECIL ( SEL, JARINGAN ATAU ORGAN (BAGIAN TERKECIL)----- KULTUR JARINGAN
PRINSIP: TOTIPOTENSI, PERBANYAKAN VEGETATIF DAN BEBAS HAMA
TOTIPOTENSI:
KEMAMPUAN SEL UNTUK TUMBUH PADA TEMPAT YANG SESUAI
TEORI SEL dari Scleiden &Schwann (1838)
TEORI SEL:
1. Sel adalah suatu struktur organisme hidup
2. Sel adalah satuan fungsi dalam organisme hidup
3. Semua sel berasal dari sel yang telah ada
Pemahaman kultur jaringan sebaiknya memahami juga tentang:
SIKLUS HIDUP TANAMAN
STRUKTUR TANAMAN (MORFOLOGI&ANATOMI)
FISIOLOGI TUMBUHAN--(METABOLISME, NUTRISI/HARA, FITOHORMON
MORFOGENESIS TUMBUHAN
TUJUAN KULTUR JARINGAN:
MEMPERBANYAK
MENINGKATKAN BAHAN PRIMER / SEKUNDER
-PLASMA NUTFAH
-MENDAPATKAN TANAMAN YANG TOLERAN
-MENDAPATKAN TANAMAN BEBAS VIRUS
-HYBRID
Intinya--Sesuai dengan kegunaan
TERMINOLOGI
TOTIPOTENSI: KEMAMPUAN SEL UNTUK TUMBUH PADA TEMPAT YANG SESUAI
TEORI SEL :DIKEMUKAKAN OLEH SCLEIDEN &SCHWANN (1833); YAITU SUATU ORGANISME TERKECIL (SEL) YANG MAMPU BERAKTIVITAS HIDUP (METABOLISME, TUMBUH & BEREPRODUKSI)
PERBANYAKAN VEGETATIF: PERBANYAKAN TANAMAN TIDAK MELALUI FERTILISASI
ASEPTIK: BEBAS MIKROORGANISME (LINGKUNGAN YANG STERIL)
EKSPLAN: BAHAN TANAMAN, BERUPA SEL, JARINGAN ATAU ORGAN YANG DIISOLASI DAN SIAP UNTUK DITANAM/DIPELIHARA PADA MEDIUM YANG STERIL
KALUS (CALLUS): KUMPULAN SEL YANG AKTIF MEMBELAH (MERISTEM / EMBRIONIK), BELUM TERORGANISIR, TIDAK BERATURAN & BELUM TERDIFERENSIASI.
KLONAL (CLONE): HASIL PROPAGASI DARI KULTUR SEL, JARINGAN ATAU ORGAN TANAMAN YANG MEMPUNYAI SIFAT GENETIK YANG IDENTIK DENGAN INDUK
ADVENTIV: PERKEMBANGAN ORGAN ( TUNAS ATAU AKAR) BUKAN PADA TEMPATNYA
PLANTLET (PINAK): TANAMAN KECIL SEMPURNA (BERDAUN, BATANG DAN AKAR) HASIL KULTUR JARINGAN.
BROWNING:TIMBULNYA WARNA COKLAT PADA KALUS AKIBAT ADANYA KEGIATAN ENZIM OKSIDASE ATAU ADANYA OKASIDASI FENOL, SEHINGGA TERBENTUNYA PERSENYAWAAN FENOL/PHENOLIC COMPOUND)
AKLIMATISASI: TAHAP PENYESUAIAN DARI HETEROTROF KE AUTOTROF
DIFERENSIASI: TERBENTUKNYA JARINGAN, ORGAN (AKAR, TUNAS) KARENA ADANYA PERKEMBANGAN
DEDIFERENSIASI: PEMBENTUKAN JARINGAN YANG EMBRIONIK YANG BERASAL DARI JARINGAN ATAU DARI ORGAN YANG TELAH TERBENTUK
JARINGAN EMBRIONIK: JARINGAN YANG SIFAT SEL-SELNYA SELALU MEMBELAH
REGENERASI: PEMBENTUKAN KEMBALI ORGAN ATAU JARINGAN MENJADI TANAMAN UTUH
SOMAKLONAL:TANAMAN HASIL PERBANYAKAN MELALUI REGENERASI SEL SOMATIK ATAU HASIL DIFERENSIASI SEL-SEL SOMATIK
KARIOPRESERVASI (KCRYPRESERVATION):PENYIMPANAN SEL, JARINGAN, EMBRIO ATAU BIJI DALAM KONDISI LINGKUNGAN TEMPERATUR MINUS
SUB-KULTUR: PEMINDAHAN EKSPLAN DARI MEDIUM LAMA KE MEDIUM BARU
HETEROKARION(HETEROKARYON): SEL YANG DIDALAM SITOPLASMANYA TERDAPAT DUA ATAU BEBERAPA INTI & MERUPAKAN HASIL PELEBURAN DARI DUA SEL YANG BERBEDA SECARA GENETIS.
HOMOKARION (HOMOKARYON): Sel yang di dalam sitoplasmanya terdapat dua atau beberapa inti dan merupakan hasil fusi dari dua sel yang identik
SINKARION: Sel-sel hybrid yang memiliki inti gabungan dari 2 atau beberapa sel yang melebur
SIBRID (CYBRID): hasil peleburan dari sitoplasma (cairan plasma) ke sel yang lain.
CELL LINE (LINI SEL):Sel turunan dari kultur sel primer yang di subkultur pada periode yang cukup lama
EMBRIOGENESIS: Pembentukan embrio baik dari zigot (embrio zigotik) atau sel-sel somatik (embrio somatik)
HUBUNGAN BIOTEK DENGAN KULTUR JARINGAN TUMBUHAN
-REKAYASA GENETIK
-TRANSGENIK
-FUSI PROTOPLAS à HIBRIDASI
-KULTUR JARINGAN
PERTANIAN
FARMASIMENDAPATKAN METABOLIT SEKUNDER, Mis: dari tanaman Catharanthus roseus -Katarantin
- Ajmalisin
APLIKASI MIKROPROPAGASI
PERTANIAN
-KLONING DALAM SKALA KECIL
-PRODUKSI TANAMAN BEBAS PATOGEN
-PENYIMPAN PLASMA NUTFAH
-PRODUKSI BENIH
-PRODUKSI MASSA
KEUNTUNGAN KULTUR JARINGAN
1.PERBANYAKAN MASAL
2.TIDAK TERGANTUNG MUSIM
3.MENDAPATKAN TANAMAN YANG UNGGUL
4.MUDAH DITRANSPORTASI
5.DAPAT MENYIMPAN PLASMA NUTFAH
6.MENDAPATKAN BAHAN SEKUNDER PADA WAKTU RELATIF CEPAT
YANG MEMERLUKAN KULTUR JARINGAN
-PERSENTASE PERKECAMBAHAN RENDAH
-TANAMAN HIBRIDA
-SULIT BERBIJI---:PISANG, STROBERY, dlsb
KEGUNAAN-SESUAI DENGAN TUJUAN
-PERBANYAKAN KLON YANG SIFATNYA UNGGUL
-MENGHEMAT WAKTU YANG RELATIF SINGKAT
-PERBAIKAN MUTU--MENGUBAH SIFAT GENETIS
-MENDAPATKAN TANAMAN TOLERAN
-BEBAS VIRUS
FASE-FASE PERTUMBUHAN
1.DIFERENSIASI
ADANYA PERUBAHAN DARI BENTUK SEMULA,AKIBAT ADANYA PERKEMBANGAN
DARI EKSPLAN--KALUS-TUNAS-PINAK / PLANTLET
2.DEDIFERENSIASI
ADANYA PERUBAHAN DARI ORGAN (SUDAH TERDIFERENSIASI) MENJADI KALUS (KEMBALI MENJADI BERSIFAT EMBRIONIK)
TUJUAN UNTUK MEDAPATKAN BAHAN METABOLIT SEKUNDER UNTUK MENDAPATKAN BAHAN AKTIF (ALKALOID)
3.REGENERASI
PROSES PEMBENTUKAN UNTUK MENYEMPURNAKAN TANAMAN MENJADI LENGKAP
TUNAS--TUNAS MENJADI BANYAK-Akar
MASALAH-MASALAH DALAM KULTUR JARINGAN
1. KONTAMINASI
MASUKNYA MIKROORGANISME KE DALAM MEDIA, SEHINGGA EKSPLAN TERHAMBAT TUMBUHNYA ATAU PADA MEDIA DITUMBUHI JAMUR /BAKTERI
JAMUR: MEDIA DITUMBUHI HIFA
BAKTERI: MEDIA BERLENDIR
2.BROWNING / BLACKNING
EKSPLAN ATAU KALUS MENJADI COKLAT ATAU HITAM, KARENA ADANYA PERSENYAWAAN FENOLIK
MENGHAMBAT PERTUMBUHAN EKSPLAN
SENYAWA FENOLIK-TANAMAN BANYAK MENGANDUNG TANIN
3.VITRIFIKASI
TERJADI PADA TAHAP AKLIMATISASI
PENYEBAB:
1.PERBEDAAN KELEMBABAN IN VTRO DAN LAPANGAN
3.PEMAKAIBN BAP (BENZYL ADENIN PURIN) TERLALU TINGGI
4. BERASAL DARI MEDIA YANG GARAM MINERALNYA TINGGI
5.MENGANDUNG ETHYLENE ATAU AMONIUM
6. BERASAL DARI MEDIACAR
7.OSMOTIKNYA TINGGI
MENANGGULANGI VITRIFIKASI
MEDIA DI TAMBAH GULA (STABILITOR)
GEJALA VITRIFIKASI:
BATANG LICIN DAN TIDAK BERLIGNIN
BERDAUN TEBAL & KAKU
DIKELLUARKAN DARI MEDIA LANGSUNG MATI
LANGKAH-LANGKAH UTAMA KULTUR JARINGAN
1.KEBERSIHAN ALAT
2.PERSYARATAN LABORATORIUM
3.PEMBUATAN MEDIA
4.MENYIAPKAN BAHAN
Sabtu, 01 Mei 2010
Morfogentum (tiga)
POLARISASI
Pertumbuhan yang berbeda padakedua kutubnya; yang disebabkan oleh proses fisiologi atau genetik
Ada 3 aspek polaritas:
Oriented behaviour: adanya perbedaan pertumbuhan sel atau jaringan; jaringan meristem yang ada dipaling ujung pertumbuhannya akan lebih cepat, sehingga akan mempengaruhi ukuran sel; gerakan nutrisi akan lebih cepat apabila menuju ke bawah.
Axiation: sumbu simetri: bentuk bunga umumnya akan menyeimbangkan bentuk simetris, melalui susunan fibonaci; susunan felamen pada bunga.
Polar difference (perbedaan kutub): akibat perbedaan distribusi nutrisi dikedua ujung tumbuhan
POLARITAS dapat ditinjau dari: struktur luar; struktur dalam atau polaritas fisiologi
Polaritas struktur luar, dapat dilihat oleh adanya regenerasi dari organ tumbuhan yang ditumbuhkan dengan tempat dan posisi yang berbeda.
Polaritas struktur dalam; Pola pertumbuhan; a.l. fase-fase pada mitosis.
Polaritas secara fisiologi: a.l: gerakan ratio C/N; gerakan N cenderung bergerak ke atas, sedangkan C, gerakan cenderung ke bawah.Contoh yang lainnya gerakan auxin; Aktifitas respirasi cenderung ujung meristem lebih aktif.
KESIMETRISAN
BENTUK TUBUH YANG KARAKTERISTIK YANG CENDERUNG UNTUK DAPAT MEMBENTUK TUBUH YANG SIMETRIS PADA SUMBUNYA
Dipengaruhi oleh faktor luar : Cahaya, zat tertentu (zat tumbuh secara exogen) atau adanya faktor genetis.
Bentuk simetris :
Radial
Bilateral
Dorsoventral
Radial
Tipe yang melingkari sumbu dengan bidang sama besar,
Tumbuhnya akat letaral pada akar primer
Pilotaksis daun
Bilateral
Tipe yang mempunyai pertumbuhan organ yang mempunyai dua sisi yang berlawanan sama besar; di depan dan di belakang sama besar atau di kiri dan dikanan sama besar : membentuk amfitoni
Contoh: batang Opuntia
bentuk bunga Cruciferaceae
Dorsoventral
Pertumbuhan organtumbuhan padasalah satu sisinya sama besar,tetapi sisi lain tidak sama besar.
Contohnya: lumut hati
akar orchidaceae
DIFERENSIASI
Perkembangan tumbuhan yang berbeda dengan bentuk semula.
pembentukan ovula, polen, gamet jantan,gamet betina, zigot,embrio, tumbuhnya organ-organ baru.
Ditentukan oleh sifat dari adanya perubahan-perubahan dari jumlah sel,letak pertumbuhan, sehingga akan mempengaruhi terbentuknya jaringan dan juga pembentukan organ serta akan mempengaruhi individu.
Yang mempengaruhi Diferensiasi, adalah:
Meristem terminal yang akan menentukan pembentukan primordia dari daun dan tunas.
Sel-sel kambium yang akan membentuk jaringan pembuluh
3. Sel-sel yang sifatnya embrionik yang kemudian muncul jaringan-jaringan tertentu sebagai primordia organ tertentu.
4. Bagian-bagian yang tidak nyata akibat dari adanya pengaruh lingkungan yang kemudian berpotensi untuk berkembang.
Faktor yang mempengaruhi diferensiasi: genetis dan lingkungan karena sifat sel tumbuhan adalah mempunyai totipotensi.
BAGAIMANA HUBUNGAN PERTUMBUHAN DENGAN DIFIRENSIASI :
1. Adakah pertumbuhan tanpa diferensiasi ?
2. Adakah diferensiasi tanpa pertumbuhan ?
Pertumbuhan tanpa diferensiasi:
- terbentuknya endosperm biji
- terbentuknya kalus
2. Diferensiasi tanpa pertumbuhan:
- Pembentukan sporocarp pada jamur lendir: Pembentukan agregasi myxoamoeba membentuk pseudoplasmodium sorus
Proses diferensiasi dipelajari dari:
Struktur /Konfigurasi : sel jaringan diferensiasi.
Aspek ontogeni: perubahan dari tumbuhan muda dewasa.
Faktor lingkungan : perubahan struktur.
Faktor fisiologi.
STRUKTUR /KONFIGURASI DIFERENSIASI
Ada 2 macam diferensiasi :
- Diferensiasi external
- Diferensiasi internal
Diferensiasi external
Pembentukan bagian vegetatif yang diteruskan menjadi pembentukan bagian generatif.
Pembentukan bunga dari primordial bunga yang kemudian membentuk pola dengan terbentuknya sepal, stamen dan karpel.
Metagametosis
Diferensiasi internal
Mitosis dan meiosis
Pembentukan jaringan (teori Hanstaein).
Adanya perubahan ukuran, ketebalan dinding sel, posisi sel
DIFERENSIASI SECARA ONTOGENI
Secara umum akan terjadi diferensiasi adalah karena adanya proses ontogeni: dipengaruhi faktor genetis.
Adanya perubahan secara perlahan dari bentuk, sifat, tumbuh fase vegetatif fase generatif.
Perkembangan batang :
Pucuk batang, umumnya terdiri atas axis dengan ruas-ruasnya serta primordia daun, yang akan tersusun pada batang dengan sebutan filotaksis.
Batang primer yang berkembang dari protoderm, prokambium dan meristem dasar.
Perkembangan daun:
Bentuk-bentuk daun yang akan berubah pada jenis tanaman tertentu, antara lain:
Perkembangan daun kapas pada setiap cabang memperlihatkan adanya bentuk yang berbeda.
Perkembangan daun Ipomea.
DIFERENSIASI KARENA LINGKUNGAN
Adanya perubahan struktur, akibat adanya pengaruh faktor: cahaya, air, temperatur dan zat kimia.
Yang paling umum diferensiasi tumbuhan secara cepat karena faktor zat kimia.
Sedangkan oleh adanya faktor cahaya, temperatur dan air, pengaruhnya perlahan. Sebagai contoh perkecambahan biji kacang hijau, akan cepat apabila dalam keadaan tidak ada cahaya.
Temperatur yang cukup tinggi dapat mempengaruhi perubahan fase vegetatif menjadi fase pembentukan organ generatif. Pada musim panas, maka fase pembungan akan cepat terbentuk.
HUBUNGAN DIFERENSIASI DENGAN
FISIOLOGI
Umumnya proses diferensiasi, akibat adanya proses fisiologi.
a.l.: untuk pembentukan akar pada kultur jaringan memerlukan penambahan zat pengatur tumbuh golongan auxin
Stamen pada tanaman Canabis, berasa asam.
Konsentrasi sukrosa dapat mempengaruhi pembentukan lobus pada primordia daun; sukrosa rendah membentuk 2 lobus, sedangkan tinggi dapat membentuk lobus lebih dari dua.
Pertumbuhan yang berbeda padakedua kutubnya; yang disebabkan oleh proses fisiologi atau genetik
Ada 3 aspek polaritas:
Oriented behaviour: adanya perbedaan pertumbuhan sel atau jaringan; jaringan meristem yang ada dipaling ujung pertumbuhannya akan lebih cepat, sehingga akan mempengaruhi ukuran sel; gerakan nutrisi akan lebih cepat apabila menuju ke bawah.
Axiation: sumbu simetri: bentuk bunga umumnya akan menyeimbangkan bentuk simetris, melalui susunan fibonaci; susunan felamen pada bunga.
Polar difference (perbedaan kutub): akibat perbedaan distribusi nutrisi dikedua ujung tumbuhan
POLARITAS dapat ditinjau dari: struktur luar; struktur dalam atau polaritas fisiologi
Polaritas struktur luar, dapat dilihat oleh adanya regenerasi dari organ tumbuhan yang ditumbuhkan dengan tempat dan posisi yang berbeda.
Polaritas struktur dalam; Pola pertumbuhan; a.l. fase-fase pada mitosis.
Polaritas secara fisiologi: a.l: gerakan ratio C/N; gerakan N cenderung bergerak ke atas, sedangkan C, gerakan cenderung ke bawah.Contoh yang lainnya gerakan auxin; Aktifitas respirasi cenderung ujung meristem lebih aktif.
KESIMETRISAN
BENTUK TUBUH YANG KARAKTERISTIK YANG CENDERUNG UNTUK DAPAT MEMBENTUK TUBUH YANG SIMETRIS PADA SUMBUNYA
Dipengaruhi oleh faktor luar : Cahaya, zat tertentu (zat tumbuh secara exogen) atau adanya faktor genetis.
Bentuk simetris :
Radial
Bilateral
Dorsoventral
Radial
Tipe yang melingkari sumbu dengan bidang sama besar,
Tumbuhnya akat letaral pada akar primer
Pilotaksis daun
Bilateral
Tipe yang mempunyai pertumbuhan organ yang mempunyai dua sisi yang berlawanan sama besar; di depan dan di belakang sama besar atau di kiri dan dikanan sama besar : membentuk amfitoni
Contoh: batang Opuntia
bentuk bunga Cruciferaceae
Dorsoventral
Pertumbuhan organtumbuhan padasalah satu sisinya sama besar,tetapi sisi lain tidak sama besar.
Contohnya: lumut hati
akar orchidaceae
DIFERENSIASI
Perkembangan tumbuhan yang berbeda dengan bentuk semula.
pembentukan ovula, polen, gamet jantan,gamet betina, zigot,embrio, tumbuhnya organ-organ baru.
Ditentukan oleh sifat dari adanya perubahan-perubahan dari jumlah sel,letak pertumbuhan, sehingga akan mempengaruhi terbentuknya jaringan dan juga pembentukan organ serta akan mempengaruhi individu.
Yang mempengaruhi Diferensiasi, adalah:
Meristem terminal yang akan menentukan pembentukan primordia dari daun dan tunas.
Sel-sel kambium yang akan membentuk jaringan pembuluh
3. Sel-sel yang sifatnya embrionik yang kemudian muncul jaringan-jaringan tertentu sebagai primordia organ tertentu.
4. Bagian-bagian yang tidak nyata akibat dari adanya pengaruh lingkungan yang kemudian berpotensi untuk berkembang.
Faktor yang mempengaruhi diferensiasi: genetis dan lingkungan karena sifat sel tumbuhan adalah mempunyai totipotensi.
BAGAIMANA HUBUNGAN PERTUMBUHAN DENGAN DIFIRENSIASI :
1. Adakah pertumbuhan tanpa diferensiasi ?
2. Adakah diferensiasi tanpa pertumbuhan ?
Pertumbuhan tanpa diferensiasi:
- terbentuknya endosperm biji
- terbentuknya kalus
2. Diferensiasi tanpa pertumbuhan:
- Pembentukan sporocarp pada jamur lendir: Pembentukan agregasi myxoamoeba membentuk pseudoplasmodium sorus
Proses diferensiasi dipelajari dari:
Struktur /Konfigurasi : sel jaringan diferensiasi.
Aspek ontogeni: perubahan dari tumbuhan muda dewasa.
Faktor lingkungan : perubahan struktur.
Faktor fisiologi.
STRUKTUR /KONFIGURASI DIFERENSIASI
Ada 2 macam diferensiasi :
- Diferensiasi external
- Diferensiasi internal
Diferensiasi external
Pembentukan bagian vegetatif yang diteruskan menjadi pembentukan bagian generatif.
Pembentukan bunga dari primordial bunga yang kemudian membentuk pola dengan terbentuknya sepal, stamen dan karpel.
Metagametosis
Diferensiasi internal
Mitosis dan meiosis
Pembentukan jaringan (teori Hanstaein).
Adanya perubahan ukuran, ketebalan dinding sel, posisi sel
DIFERENSIASI SECARA ONTOGENI
Secara umum akan terjadi diferensiasi adalah karena adanya proses ontogeni: dipengaruhi faktor genetis.
Adanya perubahan secara perlahan dari bentuk, sifat, tumbuh fase vegetatif fase generatif.
Perkembangan batang :
Pucuk batang, umumnya terdiri atas axis dengan ruas-ruasnya serta primordia daun, yang akan tersusun pada batang dengan sebutan filotaksis.
Batang primer yang berkembang dari protoderm, prokambium dan meristem dasar.
Perkembangan daun:
Bentuk-bentuk daun yang akan berubah pada jenis tanaman tertentu, antara lain:
Perkembangan daun kapas pada setiap cabang memperlihatkan adanya bentuk yang berbeda.
Perkembangan daun Ipomea.
DIFERENSIASI KARENA LINGKUNGAN
Adanya perubahan struktur, akibat adanya pengaruh faktor: cahaya, air, temperatur dan zat kimia.
Yang paling umum diferensiasi tumbuhan secara cepat karena faktor zat kimia.
Sedangkan oleh adanya faktor cahaya, temperatur dan air, pengaruhnya perlahan. Sebagai contoh perkecambahan biji kacang hijau, akan cepat apabila dalam keadaan tidak ada cahaya.
Temperatur yang cukup tinggi dapat mempengaruhi perubahan fase vegetatif menjadi fase pembentukan organ generatif. Pada musim panas, maka fase pembungan akan cepat terbentuk.
HUBUNGAN DIFERENSIASI DENGAN
FISIOLOGI
Umumnya proses diferensiasi, akibat adanya proses fisiologi.
a.l.: untuk pembentukan akar pada kultur jaringan memerlukan penambahan zat pengatur tumbuh golongan auxin
Stamen pada tanaman Canabis, berasa asam.
Konsentrasi sukrosa dapat mempengaruhi pembentukan lobus pada primordia daun; sukrosa rendah membentuk 2 lobus, sedangkan tinggi dapat membentuk lobus lebih dari dua.
Morfogentum (dua)
REGENERASI
Dapat terjadi pada organisme yang sedang berkembang yang melengkapi bagian-bagian yang terlepas/rusak yang disebabkan karena adanya gangguan fisiologis, kemudian menghasilkan tubuh yang lengkap.
Regenerasi pada tumbuhan terbatas pada jaringan meristematis atau pada jaringan dewasa yang sedang mengalami perubahan, menjadi jaringan yang bersifat embrionik.
Ada hubungan dengan
Dediferensiasi
Regenerasi pada tumbuhan tingkat rendah: terjadi pada tumbuhan Thallophyta dan Bryophyta.Berdasarkan bahwa organisme yang bersel satu, regenerasi akan rutin terjadi.
Contoh:
Jenis alga Cladophora, yang mengalami plasmolisis sel akan terpisah namun akan terbentuk individu baru.
Jenis lumut hati Sphaerocarpus,yang dipotong-potong, maka akan tumbuh bagian-bagian organ, sesuai dengan tempat pemotongannya.
Pada tumbuhan tinggi, regenerasi ada 3 macam, yaitu:
Regenerasi rekonstitusi atau regenerasi awal.
Regenerasi restorasi
Regenerasi reproduktif atau regenerasi vegetatif.
1. Regerasi Rekonstitusi:
terjadi pada daerah jaringan embrionik, prosesnya ada 2 :
1. Rekonstitusi meristematis
2. Rekonstitusi jaringan dewasa.
Rekonstitusi meristematis:
Jaringan dapat berregenerasi sempurna.
Contoh:
Pemotongan pada ujung akar sekitar 0,5 – 0,7 mm (daerah meristematis), maka dipermukaan luka akan tumbuh jaringan meristematis sebagai penutup luka, yang akan membentuk kalus dan akan membentuk akar adventif.
Pemotongan ujung batang Podostemon ceratophyllum, maka dipermukaan bekas potongan akan tumbuh sekelompok sel yang meristematis yang akan tumbuh tunas adventif.
Rekonstitusi jaringan dewasa
Peristiwa penyembuhan, karena terjadinya aktifitas pembelahan sel didekat jaringan yang terpotong.
Pembelahan secara periklinal dengan bagian yang terpotong, akibat adanya pengaruh hormon luka, menginduksi aktifitas kerja felogen membentuk jaringan penutup luka (kalus) untuk membentuk akar atau daun.
Contoh :
Bagian vena daun yang dipotong-potong, akan membentuk benang-benang yang akan menghubungkan sel-sel mesofil yang terpisah.
Umbi kol yang masih muda, dipotong transversal dari ujung ke basal, awalnya akan terjadi pembengkakan, namun struktur umbi akan kembali normal.
Kolrahbi, yang terkelupas, maka bagian yang terkelupas akan membentuk lapisan epidermis. yang seharusnya bila tidak terkelupas akan membentuk jaringan kortek, namun adanya pengelupasan maka jaringan berkembang sesuai dengan posisi.
Perlukaan di bagian batang ( apabila mengenai daerah kambium), maka akan terbentuk jaringan yang akan membentuk tunas adventif, sehingga batang akan bercabang.
2. Regenarasi Restorasi
Merupakan peristiwa perbaikan jaringan atau organ yang hilang, yang kemudian karena adanya aktivitas jaringan yang bersifat meristem dekat jaringan rusak tsbt.
Dapat terjadi pada bagian-bagian organ tumbuhan yang dipotong-potong, karena adanya jaringan penutup luka akibat aktivitas jaringan kambium yang sifatnya embrionik akan membentuk kalus dan kemudian akan membentuk organ baru dapat dijadikan dasar dalam perbanyakan vegetatif.
Contoh:
- Batang dikotil yang dipotong-potong, maka tunas akan muncul di ujung apikal dan akar di ujung basal dengan polaritas tertentu, tunas axila akan tumbuh, namun apabila tunas tidak tumbuh maka akan tumbuh primordia yang dorman.
- Bila pemotongan pada batang monokotil, regenerasi terbatas pada bagian karena tidak mempunyai kambium meristem interkalar. Atau bagian yang hilangnya saja dan terbatas pada bagian yang masih muda.
Regenerasi yang cepat banyak dibantu oleh aktivitas hormon.
Adanya klorofil, akan membantu pembentukan organ lainnya.
Regenerasi Restorasi, dapat terjadi pada:
Akar, membentuk kalus membentuk jaringan embrionik bersifat meristematis dan akan tumbuh tunas adventif dan muncul floem yang bukan dari adanya kambium.
Munculnya tunas akar dari lapisan subepidermal batang yang terluka dari tanaman Aristolochia.
Pada daun sukulen yang dipotong, maka akan muncul tunas adventif.
Kotiledone yang diisolasi, dengan munculnya akar kotiledone.
Karangan bunga yang di potong-potong akan membentuk akar atau tunas adventif.
Tumbuhan monokotil sulit disambungkan, karena sistim kambiumnya sedikit.
CONTOH, HUBUNGAN TIMBAL BALIK SISTIM CAMPURAN JARINGAN
Adanya perpindahan zat alkaloid dari batang bawah ke batang atas, jika tanaman tomat disambung dengan tanaman tembakau, sehingga daun tomat akan tercium bau tembakau.
Tanaman bawah berbunga banyak sedangkan atas sedikit, maka batang atas akan berbunga banyak.
Tanaman leguminosa yang berkayu dan perenial, disambung dengan tanaman buncis, maka buncis bersifat perenial.
Menyambungkan batang atas dari varietas annual (membentuk bunga pada satu musim) ke batang bawah yang binneal, maka pada kedua jenis tumbuhan akan berbunga pada waktu yang bersamaan.
Menyabungkan batang atas yang fertil dengan batang bawah yang steril, akan menghasilkan batang atas yang steril.
Bentuk buah, umumnya dipengaruhi oleh gen.
CHIMERA
Dapat terjadi pada:
Jaringan pada batang, daun ataupun akar yang tersusun dari jaringan-jaringan yang berbeda sumbernya secara genetik yang mengalami mutasi somatik, maka akan terjadi percampuran jaringan meristem dan selanjutnya akan bersama-sama hidup.
Beberapa bentuk Chimera:
Chimera dua jaringan yang bercampur tidak beraturan, akan bertahan sementara kemudian berganti struktur yang terorganisir.
Chimera meriklinal, tipe campuran dari jaringan yang membentuk lapisan tipis akan melapisi bagian permukaan.
Chimera sektoral, tipe campuran dari berbagai jaringan yang berdekatan satu sama lain tanpa garis batas yang simetri (tidak teratur).
4. Chimera periklinal, yaitu tipe campuran jaringan-jaringan yang sumbernya berbeda, seperti dari hasil sambungan dua jenis tanaman yang menghasilkan bunga yang warnanya dimiliki oleh kedua jenis tanaman tersebut. Dapat terjadi pula pada tumbuhan yang diinduksi secara kimia seperti yang telah dilakukan mencampurkan sel .
Contoh mencampurkan sel Solanum lycopersicom dengan S. nigrum, yang menghasilkan 3 lapisan yang berbeda secara genetik, yaitu: 2n, 4n dan 8 n. Dan Polyploidinya dapat terjadi beberapa kombinasi yang dibentuk pada setiap lapisan, yang terlihat pada ukuran sel yang seimbang dengan jumlah kromosomnya.
MUTASI SOMATIK
Campuran jaringan yang muncul secara spontan akibat dari sel-sel vegetatif yang bermutasi.
Dapat terjadi oleh adanya lingkungan yang berubah-ubah.
a.l: perlakuan pemberian temperatur yang rendah. Irradiasi atau zat-zat kimia, yang semuanya dapat mempengaruhi kromosom.
ABNORMALITAS
ADANYA BENTUK YANG BERLAINAN/ TIDAK SAMA DALAM SATU TUBUH
DAPAT TERJADI KARENA FAKTOR DALAM (GENETIS) ATAU LINGKUNGAN
KONSEP ABNORMALITAS, ADA 2 KONSEP, YAITU:
KONSEP PERTAMA:
BERDASARKAN POLA PROTOPLASMIK, KEMUDIAN CENDERUNG MENYESUAIKAN DIRI AKIBATNYA MEMPUNYAI EKSPRESI YANG CENDERUNG AKIBAT FAKTOR LINGKUNGAN YANG KEMUDIAN DIIKUTI OLEH MORFOGENESIS
KONSEP KEDUA:
PERKEMBANGANNYA TIDAK MENUNJUKKAN EKSPRESI YANG BANYAK DAN DAPAT DIPENGARUHI LINGKUNGAN, YANG KEMUDIAN PERKEMBANGANNYA MENJADI KONSTAN.
MACAM-MACAM ABNORMALITAS
METAMORFOSIS
FASKIASI / FASIASI /FASCIATION
PELORI
STRUKTUR AMORF
Metamorfosis
Adanya pertumbuhan pada salah satu organ mempunyai fungsi tertentu.
Contoh: bentuk phyllody (filodi)
Struktur petal & sepal seperti strukur daun
Bentuk stamen bunga Eriophyces
Tumbuhnya sulur pada ujung daun labu.
Petal bunga Gloxinia menjadi besar
FASKIASI = FASIASI
Pembentukan struktur akibat dari bagian-bagian tumbuhan yang bersatu; dapat terjadi pada organ batang atau akar.
Prosesnya karena adanya peleburan atau adanya penyambungan faktor genetis atau kimia.
Contoh yang bersifat genetis: Colocasia cristata, Lycopodium, Anthurium.
Contoh fasiasi hasil percobaan:
Hasil pemotongan epikotil Phaseolus multiflorus, maka yang tumbuh adalah tunas yang bersatu dengan kotiledon yang bentuknya pipih
INTUMESENSI:
Bentuk seperti kutil atau pastula akibat kelebihan air dipermukaan daun kubis (kol).
Bentuk hiperplasia, akibat proliferasi sel-sel gabus menjadi meningkatnya jumlah sel.
Terjadinya pembesaran sel, disebut hypertropi.
KALUS:
Struktur terbentuk akibat aktifitas kambium gabus pada daerah yang luka.
Struktur tersebut terdiri dari sel-sel yang parenkimatus dan terdiri dari sel-sel yang sifatnya meristematis / embrionik.
CROWN GALL
Struktur yang terbentuk di batang akibat dari aktivitas mikroorganisme Agrobacterium tumefacien’
Pembentukan sel tumor primer
Bakteri Agrobacterium tumefaciens mengandung plasmid Ti (penginduksi tumor) yang masuk pada sel-sel tumbuhan dan memperbanyak diri, kemudian DNA plasmid dari bakteri tsbt diintegrasikan dan mampu menginduksi sel-sel membentuk enzim baru yang dapat mensintesiskan opin melalui bantuan asam amino oktopinat dan nopalinat yang digunakan sebagai sumber karbon dan nitrogen A.tumefaciens, dengan demikian maka sel-sel tumbuhan mendapatkan produk fotosintesis secara esklusif .
Witches – broom:
Struktur yang terbentuk pada tumbuhan paku yang tumbuh ruas – ruas atau cabang-cabang yang tidak memanjang, namun pertumbuhannya diikuti oleh tunas-tunas yang bersifat dorman, sehingga bentuknya seperti sapu.
Dapat terjadi pada organisme yang sedang berkembang yang melengkapi bagian-bagian yang terlepas/rusak yang disebabkan karena adanya gangguan fisiologis, kemudian menghasilkan tubuh yang lengkap.
Regenerasi pada tumbuhan terbatas pada jaringan meristematis atau pada jaringan dewasa yang sedang mengalami perubahan, menjadi jaringan yang bersifat embrionik.
Ada hubungan dengan
Dediferensiasi
Regenerasi pada tumbuhan tingkat rendah: terjadi pada tumbuhan Thallophyta dan Bryophyta.Berdasarkan bahwa organisme yang bersel satu, regenerasi akan rutin terjadi.
Contoh:
Jenis alga Cladophora, yang mengalami plasmolisis sel akan terpisah namun akan terbentuk individu baru.
Jenis lumut hati Sphaerocarpus,yang dipotong-potong, maka akan tumbuh bagian-bagian organ, sesuai dengan tempat pemotongannya.
Pada tumbuhan tinggi, regenerasi ada 3 macam, yaitu:
Regenerasi rekonstitusi atau regenerasi awal.
Regenerasi restorasi
Regenerasi reproduktif atau regenerasi vegetatif.
1. Regerasi Rekonstitusi:
terjadi pada daerah jaringan embrionik, prosesnya ada 2 :
1. Rekonstitusi meristematis
2. Rekonstitusi jaringan dewasa.
Rekonstitusi meristematis:
Jaringan dapat berregenerasi sempurna.
Contoh:
Pemotongan pada ujung akar sekitar 0,5 – 0,7 mm (daerah meristematis), maka dipermukaan luka akan tumbuh jaringan meristematis sebagai penutup luka, yang akan membentuk kalus dan akan membentuk akar adventif.
Pemotongan ujung batang Podostemon ceratophyllum, maka dipermukaan bekas potongan akan tumbuh sekelompok sel yang meristematis yang akan tumbuh tunas adventif.
Rekonstitusi jaringan dewasa
Peristiwa penyembuhan, karena terjadinya aktifitas pembelahan sel didekat jaringan yang terpotong.
Pembelahan secara periklinal dengan bagian yang terpotong, akibat adanya pengaruh hormon luka, menginduksi aktifitas kerja felogen membentuk jaringan penutup luka (kalus) untuk membentuk akar atau daun.
Contoh :
Bagian vena daun yang dipotong-potong, akan membentuk benang-benang yang akan menghubungkan sel-sel mesofil yang terpisah.
Umbi kol yang masih muda, dipotong transversal dari ujung ke basal, awalnya akan terjadi pembengkakan, namun struktur umbi akan kembali normal.
Kolrahbi, yang terkelupas, maka bagian yang terkelupas akan membentuk lapisan epidermis. yang seharusnya bila tidak terkelupas akan membentuk jaringan kortek, namun adanya pengelupasan maka jaringan berkembang sesuai dengan posisi.
Perlukaan di bagian batang ( apabila mengenai daerah kambium), maka akan terbentuk jaringan yang akan membentuk tunas adventif, sehingga batang akan bercabang.
2. Regenarasi Restorasi
Merupakan peristiwa perbaikan jaringan atau organ yang hilang, yang kemudian karena adanya aktivitas jaringan yang bersifat meristem dekat jaringan rusak tsbt.
Dapat terjadi pada bagian-bagian organ tumbuhan yang dipotong-potong, karena adanya jaringan penutup luka akibat aktivitas jaringan kambium yang sifatnya embrionik akan membentuk kalus dan kemudian akan membentuk organ baru dapat dijadikan dasar dalam perbanyakan vegetatif.
Contoh:
- Batang dikotil yang dipotong-potong, maka tunas akan muncul di ujung apikal dan akar di ujung basal dengan polaritas tertentu, tunas axila akan tumbuh, namun apabila tunas tidak tumbuh maka akan tumbuh primordia yang dorman.
- Bila pemotongan pada batang monokotil, regenerasi terbatas pada bagian karena tidak mempunyai kambium meristem interkalar. Atau bagian yang hilangnya saja dan terbatas pada bagian yang masih muda.
Regenerasi yang cepat banyak dibantu oleh aktivitas hormon.
Adanya klorofil, akan membantu pembentukan organ lainnya.
Regenerasi Restorasi, dapat terjadi pada:
Akar, membentuk kalus membentuk jaringan embrionik bersifat meristematis dan akan tumbuh tunas adventif dan muncul floem yang bukan dari adanya kambium.
Munculnya tunas akar dari lapisan subepidermal batang yang terluka dari tanaman Aristolochia.
Pada daun sukulen yang dipotong, maka akan muncul tunas adventif.
Kotiledone yang diisolasi, dengan munculnya akar kotiledone.
Karangan bunga yang di potong-potong akan membentuk akar atau tunas adventif.
Tumbuhan monokotil sulit disambungkan, karena sistim kambiumnya sedikit.
CONTOH, HUBUNGAN TIMBAL BALIK SISTIM CAMPURAN JARINGAN
Adanya perpindahan zat alkaloid dari batang bawah ke batang atas, jika tanaman tomat disambung dengan tanaman tembakau, sehingga daun tomat akan tercium bau tembakau.
Tanaman bawah berbunga banyak sedangkan atas sedikit, maka batang atas akan berbunga banyak.
Tanaman leguminosa yang berkayu dan perenial, disambung dengan tanaman buncis, maka buncis bersifat perenial.
Menyambungkan batang atas dari varietas annual (membentuk bunga pada satu musim) ke batang bawah yang binneal, maka pada kedua jenis tumbuhan akan berbunga pada waktu yang bersamaan.
Menyabungkan batang atas yang fertil dengan batang bawah yang steril, akan menghasilkan batang atas yang steril.
Bentuk buah, umumnya dipengaruhi oleh gen.
CHIMERA
Dapat terjadi pada:
Jaringan pada batang, daun ataupun akar yang tersusun dari jaringan-jaringan yang berbeda sumbernya secara genetik yang mengalami mutasi somatik, maka akan terjadi percampuran jaringan meristem dan selanjutnya akan bersama-sama hidup.
Beberapa bentuk Chimera:
Chimera dua jaringan yang bercampur tidak beraturan, akan bertahan sementara kemudian berganti struktur yang terorganisir.
Chimera meriklinal, tipe campuran dari jaringan yang membentuk lapisan tipis akan melapisi bagian permukaan.
Chimera sektoral, tipe campuran dari berbagai jaringan yang berdekatan satu sama lain tanpa garis batas yang simetri (tidak teratur).
4. Chimera periklinal, yaitu tipe campuran jaringan-jaringan yang sumbernya berbeda, seperti dari hasil sambungan dua jenis tanaman yang menghasilkan bunga yang warnanya dimiliki oleh kedua jenis tanaman tersebut. Dapat terjadi pula pada tumbuhan yang diinduksi secara kimia seperti yang telah dilakukan mencampurkan sel .
Contoh mencampurkan sel Solanum lycopersicom dengan S. nigrum, yang menghasilkan 3 lapisan yang berbeda secara genetik, yaitu: 2n, 4n dan 8 n. Dan Polyploidinya dapat terjadi beberapa kombinasi yang dibentuk pada setiap lapisan, yang terlihat pada ukuran sel yang seimbang dengan jumlah kromosomnya.
MUTASI SOMATIK
Campuran jaringan yang muncul secara spontan akibat dari sel-sel vegetatif yang bermutasi.
Dapat terjadi oleh adanya lingkungan yang berubah-ubah.
a.l: perlakuan pemberian temperatur yang rendah. Irradiasi atau zat-zat kimia, yang semuanya dapat mempengaruhi kromosom.
ABNORMALITAS
ADANYA BENTUK YANG BERLAINAN/ TIDAK SAMA DALAM SATU TUBUH
DAPAT TERJADI KARENA FAKTOR DALAM (GENETIS) ATAU LINGKUNGAN
KONSEP ABNORMALITAS, ADA 2 KONSEP, YAITU:
KONSEP PERTAMA:
BERDASARKAN POLA PROTOPLASMIK, KEMUDIAN CENDERUNG MENYESUAIKAN DIRI AKIBATNYA MEMPUNYAI EKSPRESI YANG CENDERUNG AKIBAT FAKTOR LINGKUNGAN YANG KEMUDIAN DIIKUTI OLEH MORFOGENESIS
KONSEP KEDUA:
PERKEMBANGANNYA TIDAK MENUNJUKKAN EKSPRESI YANG BANYAK DAN DAPAT DIPENGARUHI LINGKUNGAN, YANG KEMUDIAN PERKEMBANGANNYA MENJADI KONSTAN.
MACAM-MACAM ABNORMALITAS
METAMORFOSIS
FASKIASI / FASIASI /FASCIATION
PELORI
STRUKTUR AMORF
Metamorfosis
Adanya pertumbuhan pada salah satu organ mempunyai fungsi tertentu.
Contoh: bentuk phyllody (filodi)
Struktur petal & sepal seperti strukur daun
Bentuk stamen bunga Eriophyces
Tumbuhnya sulur pada ujung daun labu.
Petal bunga Gloxinia menjadi besar
FASKIASI = FASIASI
Pembentukan struktur akibat dari bagian-bagian tumbuhan yang bersatu; dapat terjadi pada organ batang atau akar.
Prosesnya karena adanya peleburan atau adanya penyambungan faktor genetis atau kimia.
Contoh yang bersifat genetis: Colocasia cristata, Lycopodium, Anthurium.
Contoh fasiasi hasil percobaan:
Hasil pemotongan epikotil Phaseolus multiflorus, maka yang tumbuh adalah tunas yang bersatu dengan kotiledon yang bentuknya pipih
INTUMESENSI:
Bentuk seperti kutil atau pastula akibat kelebihan air dipermukaan daun kubis (kol).
Bentuk hiperplasia, akibat proliferasi sel-sel gabus menjadi meningkatnya jumlah sel.
Terjadinya pembesaran sel, disebut hypertropi.
KALUS:
Struktur terbentuk akibat aktifitas kambium gabus pada daerah yang luka.
Struktur tersebut terdiri dari sel-sel yang parenkimatus dan terdiri dari sel-sel yang sifatnya meristematis / embrionik.
CROWN GALL
Struktur yang terbentuk di batang akibat dari aktivitas mikroorganisme Agrobacterium tumefacien’
Pembentukan sel tumor primer
Bakteri Agrobacterium tumefaciens mengandung plasmid Ti (penginduksi tumor) yang masuk pada sel-sel tumbuhan dan memperbanyak diri, kemudian DNA plasmid dari bakteri tsbt diintegrasikan dan mampu menginduksi sel-sel membentuk enzim baru yang dapat mensintesiskan opin melalui bantuan asam amino oktopinat dan nopalinat yang digunakan sebagai sumber karbon dan nitrogen A.tumefaciens, dengan demikian maka sel-sel tumbuhan mendapatkan produk fotosintesis secara esklusif .
Witches – broom:
Struktur yang terbentuk pada tumbuhan paku yang tumbuh ruas – ruas atau cabang-cabang yang tidak memanjang, namun pertumbuhannya diikuti oleh tunas-tunas yang bersifat dorman, sehingga bentuknya seperti sapu.
Morfogen (Satu)
Faktor- faktor luar yang mempengaruhi pertumbuhan: HETEROMORFOGENESIS
Air
Temperatur
Cahaya
Zat pengatur tumbuh
PROSES MASUKNYA UNSUR-UNSUR HARA YANG TERJADI DALAM TUMBUHAN BERHUBUNGAN DENGAN GERAKAN AIR MELALUI PERISTIWA DIFUSI,OSMOSA DAN IMBIBISI
AIR MERUPAKAN UNSUR YANG PALING PENTING UNTUK PROSES FISIOLOGI,
LEBIH DARI 80% BERAT BASAH SEL DARI JARINGAN PADA TANAMAN ADALAH AIR,
KADAR AIR DALAMSELMERISTEMATIS DAPAT MENINGKAT SAMPAI 90%
KADAR AIR DAPAT MENURUN SAMPAI KURANG DARI 10% PADA BIJI ATAU PADA KUNCUP YANG DORMAN
Air
Temperatur
Cahaya
Zat pengatur tumbuh
PROSES MASUKNYA UNSUR-UNSUR HARA YANG TERJADI DALAM TUMBUHAN BERHUBUNGAN DENGAN GERAKAN AIR MELALUI PERISTIWA DIFUSI,OSMOSA DAN IMBIBISI
AIR MERUPAKAN UNSUR YANG PALING PENTING UNTUK PROSES FISIOLOGI,
LEBIH DARI 80% BERAT BASAH SEL DARI JARINGAN PADA TANAMAN ADALAH AIR,
KADAR AIR DALAMSELMERISTEMATIS DAPAT MENINGKAT SAMPAI 90%
KADAR AIR DAPAT MENURUN SAMPAI KURANG DARI 10% PADA BIJI ATAU PADA KUNCUP YANG DORMAN
Jumat, 30 April 2010
Family Graminae
Batang cylindris, agak pipih atau persegi, berlobang atau massif, pada buku selalu massif dan kerap kali membesar, berbentuk herba atau berkayu (bambu). Daun tunggal 2 baris, kadang-kadang seolah-olah berbaris banyak; pelepah daun berkembang sangat baik; pada batas pelepah dan helaian daun kerap kali terdapat lidah, helaian daun duduk, hampir selalu berbentuk lanset atau garis; dikedua sisi dari ibu tulang daun dengan beberapa tulang daun sejajar. Bunga terssusun dalam bulir, yang terdiri dari 2 glumae atau daun yang serupa sisik atau lebih dari dua, yang duduknya berseling dalam dua baris yang berhadapan. Sebuah atau dua glumae pada bulir bagian yang bawah tidak berisi bunga lainnya berisi: sebuiah daun mahkota yang berbentuk sisik atau palea, kerap kali 2 badan penggelembung (yaitu lodicule, alat serupa sisik untuk menahan bunga membuka), sebuah benang sari atau lebih dan sebuah bakal buah. Glumae dan paleae keseluruhan dinamakan sekam. Bunga hamper selalu berkelamin 2, juga ada tidak berkelamin atau kosong. Tangkai putik hamper selalu dua; kepala putik berbetuk bulu atau malai. Bakal buah berruang satu berbii satu. Buah yang dinamakan buah padi (caryopsis).
Morfogenesis Tumbuhan
MORFOGENESIS TUMBUHAN
Tujuan : memahami proses pembentukan struktur tumbuhan, baik secara internal maupun pengaruh eksternal dan memahami fenomena pertumbuhan, yaitu: diferensiasi, polarisasi, kesimetrisan, regenerasi, chimera dan abnormalisasi.
PENDAHULUAN
Definisi Morfogenesis:
Morfo berarti bentuk dan genesis berarti asal mula
Asal mula terjadinya suatu bentuk
Beberapa pendapat:
Menurut Strasburger (1978): Morfogenesis adalah proses pembentukan organisme yang dipengaruhi faktor internal (endogen)dan fektor eksternal (exogen).
Menurut Hill (1982): Morfogenesis adalah proses pertumbuhan dan perkembangan bentuk, diferensiasi suatu organisme.
Strassburger (1978), menyatakan bahwa pengertian morfogenesis ada 2 kelompok, yatu:
1. AUTOMORFOSE; yaitu proses pembentukan yang dipengaruhi gen, a.l: Perkembangan organ generatif Angiospermae, yaitu selama pembentukan bunga yang dilengkapi dengan pembentukan polen, maka kemudian dapat terbentuk biji, sedangkan yang tidak dilengkapi oleh pembentukan polen, kemudian tidak berbiji.
2. HETEROMORFOSE; yaitu proses pembentukan yang dipengaruhi oleh adanya induksi dari luar, a.l: oleh adanya cahaya àfotomorfose; adanya air àhidromorfose dan oleh pengaruh panas àtermomorfose.
Berdasarkan kedua kelompok ini maka tumbuhnya organisme mengikuti konsep morfogenesis.
DASAR- DASAR PERTUMBUHAN SEL
- Adanya Teori sel yang dikemukakan oleh Scleiden & Schwann (1839).
Menunjukkan bahwa mengenal sel pada organisme hidup akan diikuti pengenalan struktur, pertumbuhan dan perkembangnnya.
-Didapatkannya inti sel;
Menunjukkan bahwa perbanyakan sel diatur oleh organel tersebut dan menunjukkan adanya kelompok organisme tanpa inti (prokariot) dan kelompok berinti (eukariot).
Sedangkan kalau dilihat dari jumlah inti, organisme dikelompokkan menjadi organisme berinti tunggal atau organisme berinti banyak.
3 TAHAP PROSES PERTUMBUHAN
1. Tahap seluler
2. Tahap organ
3. Tahap individu
TAHAP SELULER
Pertumbuhan serta perkembangan sel, terdiri dari 4 tahap, yaitu:
Tahap pembelahan sel, pertambahan plasma, perpanjangan sel dan diferensiasi
Pembelahan sel
- Terbatas pada daerah meristem,
- Mitosis atau amitosis dan meiosis
Pertambahan plasma, dan perpanjangan sel.
Selama sel masih hidup dan dalam pembelahan sel, akan terjadi pertambahan plasma.
Salah satu pembuktian adanya pertambahan plasma dapat diukur dari berat kering, atau dengan adanya penambahan volume serta oleh adanya perpanjangan sel.
-Pengukuran pertumbuhan, dari adanya pertambahan protoplasma dapat diukur melalui berat kering (Karena kandungan bahan hidup dari sel adalah: karohidrat, lemak dan protein, sebagai hasil metabolisme).
Bagaimana dengan pengukuran berat kering biji yang sedang berkecambah? Tepatkah mengukur pertambahan protoplas dari berat keringnya?.
Pada proses kecambah, biji akan kehilangan bobot melalui respirasi.
-Pengukuran perbanyakan sel, akan lebih realistis dan mudah daripada mengukur protoplasma.
Bagaimana pengukuran tumbuhan yang mengalami etiolasi?.
-Pengukuran pertambahan volume, diukur pada volume yang permanen (irreversible).
Bagaimana pada daun yang sedang mengalami turgid atau layu ? Dan pengukuran diameter batang pada siang hari dan malam ?
Diferensiasi
Setelah pembelahan sel, akan terjadi perubahan-perubahan, a.l: pembentukan organel-organel sel seperti mitokondria, kloroplas, yang kemudian akan terjadi pembentukan jaringan-jaringan khusus à perubahan ukuran sel dan bentuk sel.
UKURAN SEL
Makin cepat pembelahan sel, maka ukuran sel akan lebih kecil.
Menentukan ukuran sel, dapat berdasar pada:
Pertambahan jumlah sel yang digambarkan pada grafik, umumnya pertumbuhan sel, memperlihatkan gambaran Sigmoid.
Dan berdasarkan lamanya pembelahan sel.
Bagaimankah menentukan adanya sel yang besar dengan ukuran sel ?
Ukuran sel yang sangat berbeda dengan sel-sel sekelilingnya, dapat karena polyploidi yang disebabkan oleh adanya peningkatan jumlah sel, sebagai pengaruh dari kromosom, misalnya adanya trisomik.
volume inti berkorelasi dengan volume sel.
Bagaimanakah pola sel pada tumbuhan ?
Sangat bervariasi, Ditentukan oleh jenis jaringan dan jenis tumbuhan.
Pada tumbuhan dikenal adanya jaringan meristem, parenkim, mekanik (kolenkim dan sklerenkim), jaringan epidermis, jaringan pengangkut, jaringan sekresi.
Mengelompokkan jaringan pada tumbuhan tidak selalu mutlak bentuknya dan fungsinya, karena jaringa parenkim dapat diinduksi oleh lingkungan tertentu menjadi jaringan pengangkut atau jaringan yang embrionik.
Adanya pembentukan kayu suban dan galih, yang dapat terbentuk pada jenis tumbuhan kayu tertentu saja.
Adakah hubungan pola pertumbuhan sel dengan morfologi ?
Tergantung pada jenis tumbuhan
Ditentukan pula oleh faktor-faktor, yaitu faktor lokasi pembelahan, jenis yang akan dibentuk, dan lingkungan (media/ nutrisi)
Contoh: pertumbuhan tumbuhan mengikuti pola:
1. Perpanjangan trakeid pada batang atau ranting, terjadi dari pusat ke luar melalui pertambahan lingkaran tahun.
2. Ukuran sel trakeid pada cabang lebih kecil daripada batang, tetapi tergantung pada posisi batang.
3. Terbentuknya kayu suban dan galih (merupakan xilem sekunder)
Kayu suban, sel-selnya mengandung protoplas, berfungsi sebagai pengangkut dan penyimpan makanan, letaknya dekat dengan kambium.
Kayu galih, sel-selnya mati, karena sel-sel xilem yang terlebih dulu terbentuk, warna selnya lebih gelap.
4. Pembentukan dinding sel baru ditentukan oleh posisi sel-sel plate.
5. Posisi kromosom dalam mitosis, menentukan pertumbuhan dan diferensiasi.
6. Hasil percobaan Asbhy, pada daun Ipomea pada batang utama yang berubah dengan adanya pengurangan ukuran sel dan jumlah daun ternyata berkorelasi dengan aktifitas karboksilase ribulosa difosfat serta daun akan cepat dewasa.
7. Pola pembentukan daun yang mengikuti konsep plastokrom, yang jumlah primordianya akan meningkat sejalan dengan waktu.
8. Pola pembelahan sel dapat mengikuti arsitek tajuk, yaitu banyaknya cahaya dapat mempengaruhi pertumbuhan daun.
PROSES PERTUMBUHAN & PERKEMBANGAN, MERUPAKAN SUATU KESATUAN YANG TIDAK TERPISAHKAN YANG DAPAT TAMPIL SEBAGAI BENTUK.
Masa Vegetatif, terhenti dan diteruskan dengan generatif : PERTUMBUHAN DETERMINAT.
Masa vegetatif terus berlangsung pada masa generatif: PERTUMBUHAN INDERTEMINAT.
Analisis pertumbuhan:
1. Pertambahan berat kering.
2. Perbanyakan protoplas
3. Perbanyakan sel
4. Pertambahan volume yang permanen.
5. Kinetika tumbuh, menurut Yulius Sachs.
Mengukur (daun, buah atau internodus) terhadap waktu, hasilnya dapat menunjukkan kurva Sigmoid atau hyperbola.
Keterkaitan antara pertumbuhan dengan faktor dalam:
Pertambahan diameter batang dapat ditentukan oleh pertambahan diameter empulur.
Pertambahan tangkai buah dapat diikuti oleh perbesaran buah.
Pertambahan panjang akar tunggang dapat diikuti oleh tingginya batang utama.
Pertumbuhan, karena adanya pertambahan organ yang diikuti oleh pertambahan organ lainnya, disebut berkorelasi positif.
Pertumbuhan, adanya pertambahan organ tertentu yang menghambat pertumbuhan organ lainnya, disebut berkorelasi negatif.
DAPAT DI ANALISIS, MELALUI ANALISIS STATISTIK; KORELASI, YANG DINYATAN DALAM r (r negatif: korelasi negatif dan r positif: korelasi positif).
FENOMENA MORFOGENESIS
1. KORELASI
2. POLARISASI
3. KESIMETRISAN
4. DIFERENSIASI
5. REGENERASI
6. CHIMERA
7. ABNORMALISASI
KORELASI
HUBUNGAN ANTARA PERTUMBUHAN ORGAN YANG SATU DENGAN YANG LAINNYA
Contohnya:
- Tinggi tanaman dengan luas daun.
- Jumlah daun dengan jumlah buah. dst
PENGAMATAN DAPAT SECARA
FISISOLOGI DAN GENETIS
Karena faktor zat kimia terhadap pertumbuhan, misal: pupuk anorganik dengan hormon
Faktor perkembangan organ oleh perkembangan organ lainnya. Misalnya: pemberian hormon/ irradiasi terhadap jumlah kromosom
Hasilnya :
Positif atau negatif
Statistik Regresi korelasi
POLARISASI
Pertumbuhan yang berbeda padakedua kutubnya; yang disebabkan oleh proses fisiologi atau genetik
Ada 3 aspek polaritas:
1. Oriented behaviour: adanya perbedaan pertumbuhan sel atau jaringan; jaringan meristem yang ada dipaling ujung pertumbuhannya akan lebih cepat, sehingga akan mempengaruhi ukuran sel; gerakan nutrisi akan lebih cepat apabila menuju ke bawah.
2. Axiation: sumbu simetri: bentuk bunga umumnya akan menyeimbangkan bentuk simetris, melalui susunan fibonaci; susunan felamen pada bunga.
3. Polar difference (perbedaan kutub): akibat perbedaan distribusi nutrisi dikedua ujung tumbuhan
POLARITAS dapat ditinjau dari: struktur luar; struktur dalam atau polaritas fisiologi
Polaritas struktur luar, dapat dilihat oleh adanya regenerasi dari organ tumbuhan yang ditumbuhkan dengan tempat dan posisi yang berbeda
Polaritas struktur dalam; Pola pertumbuhan; a.l. fase-fase pada mitosis
Polaritas secara fisiologi: a.l: gerakan ratio C/N; gerakan N cenderung bergerak ke atas, sedangkan C, gerakan cenderung ke bawah.Contoh yang lainnya gerakan auxin; Aktifitas respirasi cenderung ujung meristem lebih aktif.
KESIMETRISAN
BENTUK TUBUH YANG KARAKTERISTIK YANG CENDERUNG UNTUK DAPAT MEMBENTUK TUBUH YANG SIMETRIS PADA SUMBUNYA
Dipengaruhi oleh faktor luar : Cahaya, zat tertentu (zat tumbuh secara exogen) atau adanya faktor genetis.
Bentuk simetris :
Radial
Bilateral
Dorsoventral
Radial
Tipe yang melingkari sumbu dengan bidang sama besar,
- Tumbuhnya akat letaral pada akar primer
- Pilotaksis daun
Bilateral
Tipe yang mempunyai pertumbuhan organ yang mempunyai dua sisi yang berlawanan sama besar; di depan dan di belakang sama besar atau di kiri dan dikanan sama besar : membentuk amfitoniContoh: batang Opuntia
bentuk bunga Cruciferaceae
Dorsoventral
Pertumbuhan organtumbuhan padasalah satu sisinya sama besar,tetapi sisi lain tidak sama besar.
Contohnya: lumut hati
akar orchidaceae
DIFERENSIASI
Perkembangan tumbuhan yang berbeda dengan bentuk semula.
pembentukan ovula, polen, gamet jantan,gamet betina, zigot,embrio, tumbuhnya organ-organ baru
Ditentukan oleh sifat dari adanya perubahan-perubahan dari jumlah sel,letak pertumbuhan, sehingga akan mempengaruhi terbentuknya jaringan dan juga pembentukan organ serta akan mempengaruhi individu
Yang mempengaruhi Diferensiasi, adalah:
1. Meristem terminal yang akan menentukan pembentukan primordia dari daun dan tunas.
2. Sel-sel kambium yang akan membentuk jaringan pembuluh
3. Sel-sel yang sifatnya embrionik yang kemudian muncul jaringan-jaringan tertentu sebagai primordia organ tertentu.
4. Bagian-bagian yang tidak nyata akibat dari adanya pengaruh lingkungan yang kemudian berpotensi untuk berkembang.
Faktor yang mempengaruhi diferensiasi: genetis dan lingkungan karena sifat sel tumbuhan adalah mempunyai totipotensi.
BAGAIMANA HUBUNGAN PERTUMBUHAN DENGAN DIFIRENSIASI :
1. Adakah pertumbuhan tanpa diferensiasi ?
2. Adakah diferensiasi tanpa pertumbuhan ?
1. Pertumbuhan tanpa diferensiasi:
- terbentuknya endosperm biji
- terbentuknya kalus
Diferensiasi tanpa pertumbuhan:
- Pembentukan sporocarp pada jamur lendir: Pembentukan agregasi myxoamoeba à membentuk pseudoplasmodium à sorus
Proses diferensiasi dipelajari dari:
1. Struktur /Konfigurasi : selà jaringan à diferensiasi.
2. Aspek ontogeni: perubahan dari tumbuhan muda à dewasa.
3. Faktor lingkungan : perubahan struktur.
4. Faktor fisiologi.
STRUKTUR /KONFIGURASI DIFERENSIASI
Ada 2 macam diferensiasi :
- Diferensiasi external
- Diferensiasi internal
Diferensiasi external
- Pembentukan bagian vegetatif yang diteruskan menjadi pembentukan bagian generatif.
- Pembentukan bunga dari primordial bunga yang kemudian membentuk pola dengan terbentuknya sepal, stamen dan karpel.
- Metagametosis
Diferensiasi internal
- Mitosis dan meiosis
- Pembentukan jaringan (teori Hanstaein).
Adanya perubahan ukuran, ketebalan dinding sel, posisi sel
DIFERENSIASI SECARA ONTOGENI
Secara umum akan terjadi diferensiasi adalah karena adanya proses ontogeni: à dipengaruhi faktor genetis.
Adanya perubahan secara perlahan dari bentuk, sifat, tumbuh fase vegetatif à fase generatif.
Perkembangan batang :
Pucuk batang, umumnya terdiri atas axis dengan ruas-ruasnya serta primordia daun, yang akan tersusun pada batang dengan sebutan filotaksis.
Batang primer yang berkembang dari protoderm, prokambium dan meristem dasar.
Perkembangan daun:
Bentuk-bentuk daun yang akan berubah pada jenis tanaman tertentu, antara lain:
Perkembangan daun kapas pada setiap cabang memperlihatkan adanya bentuk yang berbeda.
Perkembangan daun Ipomea.
DIFERENSIASI KARENA LINGKUNGAN
Adanya perubahan struktur, akibat adanya pengaruh faktor: cahaya, air, temperatur dan zat kimia.
Yang paling umum diferensiasi tumbuhan secara cepat karena faktor zat kimia.
Sedangkan oleh adanya faktor cahaya, temperatur dan air, pengaruhnya perlahan. Sebagai contoh perkecambahan biji kacang hijau, akan cepat apabila dalam keadaan tidak ada cahaya.
Temperatur yang cukup tinggi dapat mempengaruhi perubahan fase vegetatif menjadi fase pembentukan organ generatif. Pada musim panas, maka fase pembungan akan cepat terbentuk.
HUBUNGAN DIFERENSIASI DENGAN FISIOLOGI
Umumnya proses diferensiasi, akibat adanya proses fisiologi.
a.l.: untuk pembentukan akar pada kultur jaringan memerlukan penambahan zat pengatur tumbuh golongan auxin
Stamen pada tanaman Canabis, berasa asam.
Konsentrasi sukrosa dapat mempengaruhi pembentukan lobus pada primordia daun; sukrosa rendah membentuk 2 lobus, sedangkan tinggi dapat membentuk lobus lebih dari dua.
REGENERASI
Dapat terjadi pada organisme yang sedang berkembang yang melengkapi bagian-bagian yang terlepas/rusak yang disebabkan karena adanya gangguan fisiologis, kemudian menghasilkan tubuh yang lengkap.
Regenerasi pada tumbuhan terbatas pada jaringan meristematis atau pada jaringan dewasa yang sedang mengalami perubahan, menjadi jaringan yang bersifat embrionik.
Ada hubungan dengan Dediferensiasi
Regenerasi dapat terjadi pada tumbuhan tingkat tinggi dan rendah
Regenerasi pada tumbuhan tingkat rendah: terjadi pada tumbuhan Thallophyta dan Bryophyta.
Berdasarkan bahwa organisme yang bersel satu, regenerasi akan rutin terjadi.
Contoh:
Jenis alga Cladophora, yang mengalami plasmolisis à sel akan terpisah namun akan terbentuk individu baru.
Jenis lumut hati Sphaerocarpus,yang dipotong-potong, maka akan tumbuh bagian-bagian organ, sesuai dengan tempat pemotongannya.
Pada tumbuhan tinggi, regenerasi ada 3 macam, yaitu:
1. Regenerasi rekonstitusi atau regenerasi awal.
2. Regenerasi restorasi
3. Regenerasi reproduktif atau regenerasi vegetatif.
1. Regerasi Rekonstitusi:
terjadi pada daerah jaringan embrionik, prosesnya ada 2 :
1. Rekonstitusi meristematis
2. Rekonstitusi jaringan dewasa.
Rekonstitusi meristematis:
Jaringan dapat berregenerasi sempurna.
Contoh:
- Pemotongan pada ujung akar sekitar 0,5 – 0,7 mm (daerah meristematis), maka dipermukaan luka akan tumbuh jaringan meristematis sebagai penutup luka, yang akan membentuk kalus dan akan membentuk akar adventif.
- Pemotongan ujung batang Podostemon ceratophyllum, maka dipermukaan bekas potongan akan tumbuh sekelompok sel yang meristematis yang akan tumbuh tunas adventif.
Rekonstitusi jaringan dewasa
Peristiwa penyembuhan, karena terjadinya aktifitas pembelahan sel didekat jaringan yang terpotong.
Pembelahan secara periklinal dengan bagian yang terpotong, akibat adanya pengaruh hormon luka, à menginduksi aktifitas kerja felogen membentuk jaringan penutup luka (kalus) untuk membentuk akar atau daun.
Contoh :
- Bagian vena daun yang dipotong-potong, akan membentuk benang-benang yang akan menghubungkan sel-sel mesofil yang terpisah.
- Umbi kol yang masih muda, dipotong transversal dari ujung ke basal, awalnya akan terjadi pembengkakan, namun struktur umbi akan kembali normal.
- Kolrahbi, yang terkelupas, maka bagian yang terkelupas akan membentuk lapisan epidermis. yang seharusnya bila tidak terkelupas akan membentuk jaringan kortek, namun adanya pengelupasan maka jaringan berkembang sesuai dengan posisi.
- Perlukaan di bagian batang ( apabila mengenai daerah kambium), maka akan terbentuk jaringan yang akan membentuk tunas adventif, sehingga batang akan bercabang.
2. Regenarasi Restorasi
Merupakan peristiwa perbaikan jaringan atau organ yang hilang, yang kemudian karena adanya aktivitas jaringan yang bersifat meristem dekat jaringan rusak tsbt.
Dapat terjadi pada bagian-bagian organ tumbuhan yang dipotong-potong, karena adanya jaringan penutup luka akibat aktivitas jaringan kambium yang sifatnya embrionik akan membentuk kalus dan kemudian akan membentuk organ baru à dapat dijadikan dasar dalam perbanyakan vegetatif.
Contoh:
- Batang dikotil yang dipotong-potong, maka tunas akan muncul di ujung apikal dan akar di ujung basal dengan polaritas tertentu, tunas axila akan tumbuh, namun apabila tunas tidak tumbuh maka akan tumbuh primordia yang dorman.
Bila pemotongan pada batang monokotil, regenerasi terbatas pada bagian karena tidak mempunyai kambium meristem interkalar. Atau bagian yang hilangnya saja dan terbatas pada bagian yang masih muda.
Regenerasi yang cepat banyak dibantu oleh aktivitas hormon
Adanya klorofil, akan membantu pembentukan organ lainnya.
Regenerasi Restorasi, dapat terjadi pada:
Akar, membentuk kalus à membentuk jaringan embrionik bersifat meristematis dan akan tumbuh tunas adventif dan muncul floem yang bukan dari adanya kambium.
Munculnya tunas akar dari lapisan subepidermal batang yang terluka dari tanaman Aristolochia.
Pada daun sukulen yang dipotong, maka akan muncul tunas adventif.
Kotiledone yang diisolasi, dengan munculnya akar kotiledone.
Karangan bunga yang di potong-potong akan membentuk akar atau tunas adventif.
3. Regenerasi Reproduktif atau regenerasi Vegetatif.
Terjadi secara alami dan mucul tunas pada bagian vegetatif dan akan menjadi individu baru. Banyak didapatkan pada tumbuhan rendah. Dan pada tumbuhan tingkat tinggi terjadi pada tanaman Kanchoe (cocor bebek).
Munculnya embrio somatik dari pemotongan kalus akibat dari induksi zat tumbuh.
CAMPURAN JARINGAN
Yaitu: kombinasi jaringan yang berbeda secara genetik
Dapat dibentuk melalui:
Sistim sambung pada perbanyakan vegetatif, mosaik dan chimera.
SISTIM SAMBUNG
Prinsipnya adalah menyambung dengan batang tanaman namun kedua kambium harus kontak.
Keberhasilan sistim sambung:
- Bentuk batang atas dan bawah, apabila batang atas mempunyai sistim perakarannya kecil, maka akan terjadi pengurangan ukuran dan kekuatan sistim pucuk.
- Jumlah auksin, pada tipe pohon yang beranting banyak, akan menunjukkan adanya hambatan membentuk pucuk, sehingga memberikan kesempatan untuk berkembangnya tunas lateral.
- Kekerabatan antar kedua jenis tanaman yang disambungkan.
Tumbuhan monokotil sulit disambungkan, karena sistim kambiumnya sedikit
CONTOH, HUBUNGAN TIMBAL BALIK SISTIM CAMPURAN JARINGAN
- Adanya perpindahan zat alkaloid dari batang bawah ke batang atas, jika tanaman tomat disambung dengan tanaman tembakau, sehingga daun tomat akan tercium bau tembakau.
- Tanaman bawah berbunga banyak sedangkan atas sedikit, maka batang atas akan berbunga banyak.
- Tanaman leguminosa yang berkayu dan perenial, disambung dengan tanaman buncis, maka buncis bersifat perenial.
- Menyambungkan batang atas dari varietas annual (membentuk bunga pada satu musim) ke batang bawah yang binneal, maka pada kedua jenis tumbuhan akan berbunga pada waktu yang bersamaan.
- Menyabungkan batang atas yang fertil dengan batang bawah yang steril, akan menghasilkan batang atas yang steril.
Bentuk buah, umumnya dipengaruhi oleh gen
CHIMERA
Dapat terjadi pada:
Jaringan pada batang, daun ataupun akar yang tersusun dari jaringan-jaringan yang berbeda sumbernya secara genetik yang mengalami mutasi somatik, maka akan terjadi percampuran jaringan meristem dan selanjutnya akan bersama-sama hidup
Beberapa bentuk Chimera:
1. Chimera dua jaringan yang bercampur tidak beraturan, akan bertahan sementara kemudian berganti struktur yang terorganisir.
2. Chimera meriklinal, tipe campuran dari jaringan yang membentuk lapisan tipis akan melapisi bagian permukaan.
3. Chimera sektoral, tipe campuran dari berbagai jaringan yang berdekatan satu sama lain tanpa garis batas yang simetri (tidak teratur).
4. Chimera periklinal, yaitu tipe campuran jaringan-jaringan yang sumbernya berbeda, seperti dari hasil sambungan dua jenis tanaman yang menghasilkan bunga yang warnanya dimiliki oleh kedua jenis tanaman tersebut. Dapat terjadi pula pada tumbuhan yang diinduksi secara kimia seperti yang telah dilakukan mencampurkan sel .
Contoh mencampurkan sel Solanum lycopersicom dengan S. nigrum, yang menghasilkan 3 lapisan yang berbeda secara genetik, yaitu: 2n, 4n dan 8 n. Dan Polyploidinya dapat terjadi beberapa kombinasi yang dibentuk pada setiap lapisan, yang terlihat pada ukuran sel yang seimbang dengan jumlah kromosomnya.
MUTASI SOMATIK
Campuran jaringan yang muncul secara spontan akibat dari sel-sel vegetatif yang bermutasi.
Dapat terjadi oleh adanya lingkungan yang berubah-ubah.
a.l: perlakuan pemberian temperatur yang rendah. Irradiasi atau zat-zat kimia, yang semuanya dapat mempengaruhi kromosom
ABNORMALITAS
ADANYA BENTUK YANG BERLAINAN/ TIDAK SAMA DALAM SATU TUBUH
DAPAT TERJADI KARENA FAKTOR DALAM (GENETIS) ATAU LINGKUNGAN
KONSEP ABNORMALITAS, ADA 2 KONSEP, YAITU:
KONSEP PERTAMA:
BERDASARKAN POLA PROTOPLASMIK, KEMUDIAN CENDERUNG MENYESUAIKAN DIRI à AKIBATNYA MEMPUNYAI EKSPRESI YANG CENDERUNG AKIBAT FAKTOR LINGKUNGAN YANG KEMUDIAN DIIKUTI OLEH MORFOGENESIS
KONSEP KEDUA:
PERKEMBANGANNYA TIDAK MENUNJUKKAN EKSPRESI YANG BANYAK DAN DAPAT DIPENGARUHI LINGKUNGAN, YANG KEMUDIAN PERKEMBANGANNYA MENJADI KONSTAN.
MACAM-MACAM ABNORMALITAS:
1. METAMORFOSIS
2. FASKIASI / FASIASI /FASCIATION
3. PELORI
4. STRUKTUR AMORF
Metamorfosis
• Adanya pertumbuhan pada salah satu organ mempunyai fungsi tertentu.
• Contoh: bentuk phyllody (filodi)
• Struktur petal & sepal seperti strukur daun
• Bentuk stamen bunga Eriophyces
• Tumbuhnya sulur pada ujung daun labu.
• Petal bunga Gloxinia menjadi besar
FASKIASI = FASIASI
Pembentukan struktur akibat dari bagian-bagian tumbuhan yang bersatu; dapat terjadi pada organ batang atau akar.
Prosesnya karena adanya peleburan atau adanya penyambungan faktor genetis atau kimia.
Contoh yang bersifat genetis: Colocasia cristata, Lycopodium, Anthurium.
Contoh fasiasi hasil percobaan:
Hasil pemotongan epikotil Phaseolus multiflorus, maka yang tumbuh adalah tunas yang bersatu dengan kotiledon yang bentuknya pipih
PELORI
Tipe abnormal dari floral, yang tadinya simetris dorsiventral menjadi simetris radial.
Pertama yang menemukan fenomena pelori, adalah Lineus. Yang ditemukan pada: tumbuhan Lineria spuria, Antirrhinum mafus dan Digitalis purpurea.
STRUKTUR AMORF
Merupakan struktur yang spesifik, tipe-tipe yang termasuk amorf adalah: INTUMESENSI, KALUS dan CROWN GALL.
INTUMESENSI:
Bentuk seperti kutil atau pastula akibat kelebihan air dipermukaan daun kubis (kol).
Bentuk hiperplasia, akibat proliferasi sel-sel gabus menjadi meningkatnya jumlah sel.
Terjadinya pembesaran sel, disebut hypertropi.
KALUS:
Struktur terbentuk akibat aktifitas kambium gabus pada daerah yang luka.
Struktur tersebut terdiri dari sel-sel yang parenkimatus dan terdiri dari sel-sel yang sifatnya meristematis / embrionik.
CROWN GALL
• Struktur yang terbentuk di batang akibat dari aktivitas mikroorganisme Agrobacterium tumefacien’
Pembentukan sel tumor primer
Bakteri Agrobacterium tumefaciens mengandung plasmid Ti (penginduksi tumor) yang masuk pada sel-sel tumbuhan dan memperbanyak diri, kemudian DNA plasmid dari bakteri tsbt diintegrasikan dan mampu menginduksi sel-sel membentuk enzim baru yang dapat mensintesiskan opin melalui bantuan asam amino oktopinat dan nopalinat yang digunakan sebagai sumber karbon dan nitrogen A.tumefaciens, dengan demikian maka sel-sel tumbuhan mendapatkan produk fotosintesis secara esklusif .
Witches – broom:
Struktur yang terbentuk pada tumbuhan paku yang tumbuh ruas – ruas atau cabang-cabang yang tidak memanjang, namun pertumbuhannya diikuti oleh tunas-tunas yang bersifat dorman, sehingga bentuknya seperti sapu.
Faktor- faktor luar yang mempengaruhi pertumbuhan: à HETEROMORFOGENESIS
Air
Temperatur
Cahaya
Zat pengatur tumbuh
PROSES MASUKNYA UNSUR-UNSUR HARA YANG TERJADI DALAM TUMBUHAN BERHUBUNGAN DENGAN GERAKAN AIR MELALUI PERISTIWA DIFUSI,OSMOSA DAN IMBIBISI
AIR MERUPAKAN UNSUR YANG PALING PENTING UNTUK PROSES FISIOLOGI
LEBIH DARI 80% BERAT BASAH SEL DARI JARINGAN PADA TANAMAN ADALAH AIR,
KADAR AIR DALAMSELMERISTEMATIS DAPAT MENINGKAT SAMPAI 90%
KADAR AIR DAPAT MENURUN SAMPAI KURANG DARI 10% PADA BIJI ATAU PADA KUNCUP YANG DORMAN
Tujuan : memahami proses pembentukan struktur tumbuhan, baik secara internal maupun pengaruh eksternal dan memahami fenomena pertumbuhan, yaitu: diferensiasi, polarisasi, kesimetrisan, regenerasi, chimera dan abnormalisasi.
PENDAHULUAN
Definisi Morfogenesis:
Morfo berarti bentuk dan genesis berarti asal mula
Asal mula terjadinya suatu bentuk
Beberapa pendapat:
Menurut Strasburger (1978): Morfogenesis adalah proses pembentukan organisme yang dipengaruhi faktor internal (endogen)dan fektor eksternal (exogen).
Menurut Hill (1982): Morfogenesis adalah proses pertumbuhan dan perkembangan bentuk, diferensiasi suatu organisme.
Strassburger (1978), menyatakan bahwa pengertian morfogenesis ada 2 kelompok, yatu:
1. AUTOMORFOSE; yaitu proses pembentukan yang dipengaruhi gen, a.l: Perkembangan organ generatif Angiospermae, yaitu selama pembentukan bunga yang dilengkapi dengan pembentukan polen, maka kemudian dapat terbentuk biji, sedangkan yang tidak dilengkapi oleh pembentukan polen, kemudian tidak berbiji.
2. HETEROMORFOSE; yaitu proses pembentukan yang dipengaruhi oleh adanya induksi dari luar, a.l: oleh adanya cahaya àfotomorfose; adanya air àhidromorfose dan oleh pengaruh panas àtermomorfose.
Berdasarkan kedua kelompok ini maka tumbuhnya organisme mengikuti konsep morfogenesis.
DASAR- DASAR PERTUMBUHAN SEL
- Adanya Teori sel yang dikemukakan oleh Scleiden & Schwann (1839).
Menunjukkan bahwa mengenal sel pada organisme hidup akan diikuti pengenalan struktur, pertumbuhan dan perkembangnnya.
-Didapatkannya inti sel;
Menunjukkan bahwa perbanyakan sel diatur oleh organel tersebut dan menunjukkan adanya kelompok organisme tanpa inti (prokariot) dan kelompok berinti (eukariot).
Sedangkan kalau dilihat dari jumlah inti, organisme dikelompokkan menjadi organisme berinti tunggal atau organisme berinti banyak.
3 TAHAP PROSES PERTUMBUHAN
1. Tahap seluler
2. Tahap organ
3. Tahap individu
TAHAP SELULER
Pertumbuhan serta perkembangan sel, terdiri dari 4 tahap, yaitu:
Tahap pembelahan sel, pertambahan plasma, perpanjangan sel dan diferensiasi
Pembelahan sel
- Terbatas pada daerah meristem,
- Mitosis atau amitosis dan meiosis
Pertambahan plasma, dan perpanjangan sel.
Selama sel masih hidup dan dalam pembelahan sel, akan terjadi pertambahan plasma.
Salah satu pembuktian adanya pertambahan plasma dapat diukur dari berat kering, atau dengan adanya penambahan volume serta oleh adanya perpanjangan sel.
-Pengukuran pertumbuhan, dari adanya pertambahan protoplasma dapat diukur melalui berat kering (Karena kandungan bahan hidup dari sel adalah: karohidrat, lemak dan protein, sebagai hasil metabolisme).
Bagaimana dengan pengukuran berat kering biji yang sedang berkecambah? Tepatkah mengukur pertambahan protoplas dari berat keringnya?.
Pada proses kecambah, biji akan kehilangan bobot melalui respirasi.
-Pengukuran perbanyakan sel, akan lebih realistis dan mudah daripada mengukur protoplasma.
Bagaimana pengukuran tumbuhan yang mengalami etiolasi?.
-Pengukuran pertambahan volume, diukur pada volume yang permanen (irreversible).
Bagaimana pada daun yang sedang mengalami turgid atau layu ? Dan pengukuran diameter batang pada siang hari dan malam ?
Diferensiasi
Setelah pembelahan sel, akan terjadi perubahan-perubahan, a.l: pembentukan organel-organel sel seperti mitokondria, kloroplas, yang kemudian akan terjadi pembentukan jaringan-jaringan khusus à perubahan ukuran sel dan bentuk sel.
UKURAN SEL
Makin cepat pembelahan sel, maka ukuran sel akan lebih kecil.
Menentukan ukuran sel, dapat berdasar pada:
Pertambahan jumlah sel yang digambarkan pada grafik, umumnya pertumbuhan sel, memperlihatkan gambaran Sigmoid.
Dan berdasarkan lamanya pembelahan sel.
Bagaimankah menentukan adanya sel yang besar dengan ukuran sel ?
Ukuran sel yang sangat berbeda dengan sel-sel sekelilingnya, dapat karena polyploidi yang disebabkan oleh adanya peningkatan jumlah sel, sebagai pengaruh dari kromosom, misalnya adanya trisomik.
volume inti berkorelasi dengan volume sel.
Bagaimanakah pola sel pada tumbuhan ?
Sangat bervariasi, Ditentukan oleh jenis jaringan dan jenis tumbuhan.
Pada tumbuhan dikenal adanya jaringan meristem, parenkim, mekanik (kolenkim dan sklerenkim), jaringan epidermis, jaringan pengangkut, jaringan sekresi.
Mengelompokkan jaringan pada tumbuhan tidak selalu mutlak bentuknya dan fungsinya, karena jaringa parenkim dapat diinduksi oleh lingkungan tertentu menjadi jaringan pengangkut atau jaringan yang embrionik.
Adanya pembentukan kayu suban dan galih, yang dapat terbentuk pada jenis tumbuhan kayu tertentu saja.
Adakah hubungan pola pertumbuhan sel dengan morfologi ?
Tergantung pada jenis tumbuhan
Ditentukan pula oleh faktor-faktor, yaitu faktor lokasi pembelahan, jenis yang akan dibentuk, dan lingkungan (media/ nutrisi)
Contoh: pertumbuhan tumbuhan mengikuti pola:
1. Perpanjangan trakeid pada batang atau ranting, terjadi dari pusat ke luar melalui pertambahan lingkaran tahun.
2. Ukuran sel trakeid pada cabang lebih kecil daripada batang, tetapi tergantung pada posisi batang.
3. Terbentuknya kayu suban dan galih (merupakan xilem sekunder)
Kayu suban, sel-selnya mengandung protoplas, berfungsi sebagai pengangkut dan penyimpan makanan, letaknya dekat dengan kambium.
Kayu galih, sel-selnya mati, karena sel-sel xilem yang terlebih dulu terbentuk, warna selnya lebih gelap.
4. Pembentukan dinding sel baru ditentukan oleh posisi sel-sel plate.
5. Posisi kromosom dalam mitosis, menentukan pertumbuhan dan diferensiasi.
6. Hasil percobaan Asbhy, pada daun Ipomea pada batang utama yang berubah dengan adanya pengurangan ukuran sel dan jumlah daun ternyata berkorelasi dengan aktifitas karboksilase ribulosa difosfat serta daun akan cepat dewasa.
7. Pola pembentukan daun yang mengikuti konsep plastokrom, yang jumlah primordianya akan meningkat sejalan dengan waktu.
8. Pola pembelahan sel dapat mengikuti arsitek tajuk, yaitu banyaknya cahaya dapat mempengaruhi pertumbuhan daun.
PROSES PERTUMBUHAN & PERKEMBANGAN, MERUPAKAN SUATU KESATUAN YANG TIDAK TERPISAHKAN YANG DAPAT TAMPIL SEBAGAI BENTUK.
Masa Vegetatif, terhenti dan diteruskan dengan generatif : PERTUMBUHAN DETERMINAT.
Masa vegetatif terus berlangsung pada masa generatif: PERTUMBUHAN INDERTEMINAT.
Analisis pertumbuhan:
1. Pertambahan berat kering.
2. Perbanyakan protoplas
3. Perbanyakan sel
4. Pertambahan volume yang permanen.
5. Kinetika tumbuh, menurut Yulius Sachs.
Mengukur (daun, buah atau internodus) terhadap waktu, hasilnya dapat menunjukkan kurva Sigmoid atau hyperbola.
Keterkaitan antara pertumbuhan dengan faktor dalam:
Pertambahan diameter batang dapat ditentukan oleh pertambahan diameter empulur.
Pertambahan tangkai buah dapat diikuti oleh perbesaran buah.
Pertambahan panjang akar tunggang dapat diikuti oleh tingginya batang utama.
Pertumbuhan, karena adanya pertambahan organ yang diikuti oleh pertambahan organ lainnya, disebut berkorelasi positif.
Pertumbuhan, adanya pertambahan organ tertentu yang menghambat pertumbuhan organ lainnya, disebut berkorelasi negatif.
DAPAT DI ANALISIS, MELALUI ANALISIS STATISTIK; KORELASI, YANG DINYATAN DALAM r (r negatif: korelasi negatif dan r positif: korelasi positif).
FENOMENA MORFOGENESIS
1. KORELASI
2. POLARISASI
3. KESIMETRISAN
4. DIFERENSIASI
5. REGENERASI
6. CHIMERA
7. ABNORMALISASI
KORELASI
HUBUNGAN ANTARA PERTUMBUHAN ORGAN YANG SATU DENGAN YANG LAINNYA
Contohnya:
- Tinggi tanaman dengan luas daun.
- Jumlah daun dengan jumlah buah. dst
PENGAMATAN DAPAT SECARA
FISISOLOGI DAN GENETIS
Karena faktor zat kimia terhadap pertumbuhan, misal: pupuk anorganik dengan hormon
Faktor perkembangan organ oleh perkembangan organ lainnya. Misalnya: pemberian hormon/ irradiasi terhadap jumlah kromosom
Hasilnya :
Positif atau negatif
Statistik Regresi korelasi
POLARISASI
Pertumbuhan yang berbeda padakedua kutubnya; yang disebabkan oleh proses fisiologi atau genetik
Ada 3 aspek polaritas:
1. Oriented behaviour: adanya perbedaan pertumbuhan sel atau jaringan; jaringan meristem yang ada dipaling ujung pertumbuhannya akan lebih cepat, sehingga akan mempengaruhi ukuran sel; gerakan nutrisi akan lebih cepat apabila menuju ke bawah.
2. Axiation: sumbu simetri: bentuk bunga umumnya akan menyeimbangkan bentuk simetris, melalui susunan fibonaci; susunan felamen pada bunga.
3. Polar difference (perbedaan kutub): akibat perbedaan distribusi nutrisi dikedua ujung tumbuhan
POLARITAS dapat ditinjau dari: struktur luar; struktur dalam atau polaritas fisiologi
Polaritas struktur luar, dapat dilihat oleh adanya regenerasi dari organ tumbuhan yang ditumbuhkan dengan tempat dan posisi yang berbeda
Polaritas struktur dalam; Pola pertumbuhan; a.l. fase-fase pada mitosis
Polaritas secara fisiologi: a.l: gerakan ratio C/N; gerakan N cenderung bergerak ke atas, sedangkan C, gerakan cenderung ke bawah.Contoh yang lainnya gerakan auxin; Aktifitas respirasi cenderung ujung meristem lebih aktif.
KESIMETRISAN
BENTUK TUBUH YANG KARAKTERISTIK YANG CENDERUNG UNTUK DAPAT MEMBENTUK TUBUH YANG SIMETRIS PADA SUMBUNYA
Dipengaruhi oleh faktor luar : Cahaya, zat tertentu (zat tumbuh secara exogen) atau adanya faktor genetis.
Bentuk simetris :
Radial
Bilateral
Dorsoventral
Radial
Tipe yang melingkari sumbu dengan bidang sama besar,
- Tumbuhnya akat letaral pada akar primer
- Pilotaksis daun
Bilateral
Tipe yang mempunyai pertumbuhan organ yang mempunyai dua sisi yang berlawanan sama besar; di depan dan di belakang sama besar atau di kiri dan dikanan sama besar : membentuk amfitoniContoh: batang Opuntia
bentuk bunga Cruciferaceae
Dorsoventral
Pertumbuhan organtumbuhan padasalah satu sisinya sama besar,tetapi sisi lain tidak sama besar.
Contohnya: lumut hati
akar orchidaceae
DIFERENSIASI
Perkembangan tumbuhan yang berbeda dengan bentuk semula.
pembentukan ovula, polen, gamet jantan,gamet betina, zigot,embrio, tumbuhnya organ-organ baru
Ditentukan oleh sifat dari adanya perubahan-perubahan dari jumlah sel,letak pertumbuhan, sehingga akan mempengaruhi terbentuknya jaringan dan juga pembentukan organ serta akan mempengaruhi individu
Yang mempengaruhi Diferensiasi, adalah:
1. Meristem terminal yang akan menentukan pembentukan primordia dari daun dan tunas.
2. Sel-sel kambium yang akan membentuk jaringan pembuluh
3. Sel-sel yang sifatnya embrionik yang kemudian muncul jaringan-jaringan tertentu sebagai primordia organ tertentu.
4. Bagian-bagian yang tidak nyata akibat dari adanya pengaruh lingkungan yang kemudian berpotensi untuk berkembang.
Faktor yang mempengaruhi diferensiasi: genetis dan lingkungan karena sifat sel tumbuhan adalah mempunyai totipotensi.
BAGAIMANA HUBUNGAN PERTUMBUHAN DENGAN DIFIRENSIASI :
1. Adakah pertumbuhan tanpa diferensiasi ?
2. Adakah diferensiasi tanpa pertumbuhan ?
1. Pertumbuhan tanpa diferensiasi:
- terbentuknya endosperm biji
- terbentuknya kalus
Diferensiasi tanpa pertumbuhan:
- Pembentukan sporocarp pada jamur lendir: Pembentukan agregasi myxoamoeba à membentuk pseudoplasmodium à sorus
Proses diferensiasi dipelajari dari:
1. Struktur /Konfigurasi : selà jaringan à diferensiasi.
2. Aspek ontogeni: perubahan dari tumbuhan muda à dewasa.
3. Faktor lingkungan : perubahan struktur.
4. Faktor fisiologi.
STRUKTUR /KONFIGURASI DIFERENSIASI
Ada 2 macam diferensiasi :
- Diferensiasi external
- Diferensiasi internal
Diferensiasi external
- Pembentukan bagian vegetatif yang diteruskan menjadi pembentukan bagian generatif.
- Pembentukan bunga dari primordial bunga yang kemudian membentuk pola dengan terbentuknya sepal, stamen dan karpel.
- Metagametosis
Diferensiasi internal
- Mitosis dan meiosis
- Pembentukan jaringan (teori Hanstaein).
Adanya perubahan ukuran, ketebalan dinding sel, posisi sel
DIFERENSIASI SECARA ONTOGENI
Secara umum akan terjadi diferensiasi adalah karena adanya proses ontogeni: à dipengaruhi faktor genetis.
Adanya perubahan secara perlahan dari bentuk, sifat, tumbuh fase vegetatif à fase generatif.
Perkembangan batang :
Pucuk batang, umumnya terdiri atas axis dengan ruas-ruasnya serta primordia daun, yang akan tersusun pada batang dengan sebutan filotaksis.
Batang primer yang berkembang dari protoderm, prokambium dan meristem dasar.
Perkembangan daun:
Bentuk-bentuk daun yang akan berubah pada jenis tanaman tertentu, antara lain:
Perkembangan daun kapas pada setiap cabang memperlihatkan adanya bentuk yang berbeda.
Perkembangan daun Ipomea.
DIFERENSIASI KARENA LINGKUNGAN
Adanya perubahan struktur, akibat adanya pengaruh faktor: cahaya, air, temperatur dan zat kimia.
Yang paling umum diferensiasi tumbuhan secara cepat karena faktor zat kimia.
Sedangkan oleh adanya faktor cahaya, temperatur dan air, pengaruhnya perlahan. Sebagai contoh perkecambahan biji kacang hijau, akan cepat apabila dalam keadaan tidak ada cahaya.
Temperatur yang cukup tinggi dapat mempengaruhi perubahan fase vegetatif menjadi fase pembentukan organ generatif. Pada musim panas, maka fase pembungan akan cepat terbentuk.
HUBUNGAN DIFERENSIASI DENGAN FISIOLOGI
Umumnya proses diferensiasi, akibat adanya proses fisiologi.
a.l.: untuk pembentukan akar pada kultur jaringan memerlukan penambahan zat pengatur tumbuh golongan auxin
Stamen pada tanaman Canabis, berasa asam.
Konsentrasi sukrosa dapat mempengaruhi pembentukan lobus pada primordia daun; sukrosa rendah membentuk 2 lobus, sedangkan tinggi dapat membentuk lobus lebih dari dua.
REGENERASI
Dapat terjadi pada organisme yang sedang berkembang yang melengkapi bagian-bagian yang terlepas/rusak yang disebabkan karena adanya gangguan fisiologis, kemudian menghasilkan tubuh yang lengkap.
Regenerasi pada tumbuhan terbatas pada jaringan meristematis atau pada jaringan dewasa yang sedang mengalami perubahan, menjadi jaringan yang bersifat embrionik.
Ada hubungan dengan Dediferensiasi
Regenerasi dapat terjadi pada tumbuhan tingkat tinggi dan rendah
Regenerasi pada tumbuhan tingkat rendah: terjadi pada tumbuhan Thallophyta dan Bryophyta.
Berdasarkan bahwa organisme yang bersel satu, regenerasi akan rutin terjadi.
Contoh:
Jenis alga Cladophora, yang mengalami plasmolisis à sel akan terpisah namun akan terbentuk individu baru.
Jenis lumut hati Sphaerocarpus,yang dipotong-potong, maka akan tumbuh bagian-bagian organ, sesuai dengan tempat pemotongannya.
Pada tumbuhan tinggi, regenerasi ada 3 macam, yaitu:
1. Regenerasi rekonstitusi atau regenerasi awal.
2. Regenerasi restorasi
3. Regenerasi reproduktif atau regenerasi vegetatif.
1. Regerasi Rekonstitusi:
terjadi pada daerah jaringan embrionik, prosesnya ada 2 :
1. Rekonstitusi meristematis
2. Rekonstitusi jaringan dewasa.
Rekonstitusi meristematis:
Jaringan dapat berregenerasi sempurna.
Contoh:
- Pemotongan pada ujung akar sekitar 0,5 – 0,7 mm (daerah meristematis), maka dipermukaan luka akan tumbuh jaringan meristematis sebagai penutup luka, yang akan membentuk kalus dan akan membentuk akar adventif.
- Pemotongan ujung batang Podostemon ceratophyllum, maka dipermukaan bekas potongan akan tumbuh sekelompok sel yang meristematis yang akan tumbuh tunas adventif.
Rekonstitusi jaringan dewasa
Peristiwa penyembuhan, karena terjadinya aktifitas pembelahan sel didekat jaringan yang terpotong.
Pembelahan secara periklinal dengan bagian yang terpotong, akibat adanya pengaruh hormon luka, à menginduksi aktifitas kerja felogen membentuk jaringan penutup luka (kalus) untuk membentuk akar atau daun.
Contoh :
- Bagian vena daun yang dipotong-potong, akan membentuk benang-benang yang akan menghubungkan sel-sel mesofil yang terpisah.
- Umbi kol yang masih muda, dipotong transversal dari ujung ke basal, awalnya akan terjadi pembengkakan, namun struktur umbi akan kembali normal.
- Kolrahbi, yang terkelupas, maka bagian yang terkelupas akan membentuk lapisan epidermis. yang seharusnya bila tidak terkelupas akan membentuk jaringan kortek, namun adanya pengelupasan maka jaringan berkembang sesuai dengan posisi.
- Perlukaan di bagian batang ( apabila mengenai daerah kambium), maka akan terbentuk jaringan yang akan membentuk tunas adventif, sehingga batang akan bercabang.
2. Regenarasi Restorasi
Merupakan peristiwa perbaikan jaringan atau organ yang hilang, yang kemudian karena adanya aktivitas jaringan yang bersifat meristem dekat jaringan rusak tsbt.
Dapat terjadi pada bagian-bagian organ tumbuhan yang dipotong-potong, karena adanya jaringan penutup luka akibat aktivitas jaringan kambium yang sifatnya embrionik akan membentuk kalus dan kemudian akan membentuk organ baru à dapat dijadikan dasar dalam perbanyakan vegetatif.
Contoh:
- Batang dikotil yang dipotong-potong, maka tunas akan muncul di ujung apikal dan akar di ujung basal dengan polaritas tertentu, tunas axila akan tumbuh, namun apabila tunas tidak tumbuh maka akan tumbuh primordia yang dorman.
Bila pemotongan pada batang monokotil, regenerasi terbatas pada bagian karena tidak mempunyai kambium meristem interkalar. Atau bagian yang hilangnya saja dan terbatas pada bagian yang masih muda.
Regenerasi yang cepat banyak dibantu oleh aktivitas hormon
Adanya klorofil, akan membantu pembentukan organ lainnya.
Regenerasi Restorasi, dapat terjadi pada:
Akar, membentuk kalus à membentuk jaringan embrionik bersifat meristematis dan akan tumbuh tunas adventif dan muncul floem yang bukan dari adanya kambium.
Munculnya tunas akar dari lapisan subepidermal batang yang terluka dari tanaman Aristolochia.
Pada daun sukulen yang dipotong, maka akan muncul tunas adventif.
Kotiledone yang diisolasi, dengan munculnya akar kotiledone.
Karangan bunga yang di potong-potong akan membentuk akar atau tunas adventif.
3. Regenerasi Reproduktif atau regenerasi Vegetatif.
Terjadi secara alami dan mucul tunas pada bagian vegetatif dan akan menjadi individu baru. Banyak didapatkan pada tumbuhan rendah. Dan pada tumbuhan tingkat tinggi terjadi pada tanaman Kanchoe (cocor bebek).
Munculnya embrio somatik dari pemotongan kalus akibat dari induksi zat tumbuh.
CAMPURAN JARINGAN
Yaitu: kombinasi jaringan yang berbeda secara genetik
Dapat dibentuk melalui:
Sistim sambung pada perbanyakan vegetatif, mosaik dan chimera.
SISTIM SAMBUNG
Prinsipnya adalah menyambung dengan batang tanaman namun kedua kambium harus kontak.
Keberhasilan sistim sambung:
- Bentuk batang atas dan bawah, apabila batang atas mempunyai sistim perakarannya kecil, maka akan terjadi pengurangan ukuran dan kekuatan sistim pucuk.
- Jumlah auksin, pada tipe pohon yang beranting banyak, akan menunjukkan adanya hambatan membentuk pucuk, sehingga memberikan kesempatan untuk berkembangnya tunas lateral.
- Kekerabatan antar kedua jenis tanaman yang disambungkan.
Tumbuhan monokotil sulit disambungkan, karena sistim kambiumnya sedikit
CONTOH, HUBUNGAN TIMBAL BALIK SISTIM CAMPURAN JARINGAN
- Adanya perpindahan zat alkaloid dari batang bawah ke batang atas, jika tanaman tomat disambung dengan tanaman tembakau, sehingga daun tomat akan tercium bau tembakau.
- Tanaman bawah berbunga banyak sedangkan atas sedikit, maka batang atas akan berbunga banyak.
- Tanaman leguminosa yang berkayu dan perenial, disambung dengan tanaman buncis, maka buncis bersifat perenial.
- Menyambungkan batang atas dari varietas annual (membentuk bunga pada satu musim) ke batang bawah yang binneal, maka pada kedua jenis tumbuhan akan berbunga pada waktu yang bersamaan.
- Menyabungkan batang atas yang fertil dengan batang bawah yang steril, akan menghasilkan batang atas yang steril.
Bentuk buah, umumnya dipengaruhi oleh gen
CHIMERA
Dapat terjadi pada:
Jaringan pada batang, daun ataupun akar yang tersusun dari jaringan-jaringan yang berbeda sumbernya secara genetik yang mengalami mutasi somatik, maka akan terjadi percampuran jaringan meristem dan selanjutnya akan bersama-sama hidup
Beberapa bentuk Chimera:
1. Chimera dua jaringan yang bercampur tidak beraturan, akan bertahan sementara kemudian berganti struktur yang terorganisir.
2. Chimera meriklinal, tipe campuran dari jaringan yang membentuk lapisan tipis akan melapisi bagian permukaan.
3. Chimera sektoral, tipe campuran dari berbagai jaringan yang berdekatan satu sama lain tanpa garis batas yang simetri (tidak teratur).
4. Chimera periklinal, yaitu tipe campuran jaringan-jaringan yang sumbernya berbeda, seperti dari hasil sambungan dua jenis tanaman yang menghasilkan bunga yang warnanya dimiliki oleh kedua jenis tanaman tersebut. Dapat terjadi pula pada tumbuhan yang diinduksi secara kimia seperti yang telah dilakukan mencampurkan sel .
Contoh mencampurkan sel Solanum lycopersicom dengan S. nigrum, yang menghasilkan 3 lapisan yang berbeda secara genetik, yaitu: 2n, 4n dan 8 n. Dan Polyploidinya dapat terjadi beberapa kombinasi yang dibentuk pada setiap lapisan, yang terlihat pada ukuran sel yang seimbang dengan jumlah kromosomnya.
MUTASI SOMATIK
Campuran jaringan yang muncul secara spontan akibat dari sel-sel vegetatif yang bermutasi.
Dapat terjadi oleh adanya lingkungan yang berubah-ubah.
a.l: perlakuan pemberian temperatur yang rendah. Irradiasi atau zat-zat kimia, yang semuanya dapat mempengaruhi kromosom
ABNORMALITAS
ADANYA BENTUK YANG BERLAINAN/ TIDAK SAMA DALAM SATU TUBUH
DAPAT TERJADI KARENA FAKTOR DALAM (GENETIS) ATAU LINGKUNGAN
KONSEP ABNORMALITAS, ADA 2 KONSEP, YAITU:
KONSEP PERTAMA:
BERDASARKAN POLA PROTOPLASMIK, KEMUDIAN CENDERUNG MENYESUAIKAN DIRI à AKIBATNYA MEMPUNYAI EKSPRESI YANG CENDERUNG AKIBAT FAKTOR LINGKUNGAN YANG KEMUDIAN DIIKUTI OLEH MORFOGENESIS
KONSEP KEDUA:
PERKEMBANGANNYA TIDAK MENUNJUKKAN EKSPRESI YANG BANYAK DAN DAPAT DIPENGARUHI LINGKUNGAN, YANG KEMUDIAN PERKEMBANGANNYA MENJADI KONSTAN.
MACAM-MACAM ABNORMALITAS:
1. METAMORFOSIS
2. FASKIASI / FASIASI /FASCIATION
3. PELORI
4. STRUKTUR AMORF
Metamorfosis
• Adanya pertumbuhan pada salah satu organ mempunyai fungsi tertentu.
• Contoh: bentuk phyllody (filodi)
• Struktur petal & sepal seperti strukur daun
• Bentuk stamen bunga Eriophyces
• Tumbuhnya sulur pada ujung daun labu.
• Petal bunga Gloxinia menjadi besar
FASKIASI = FASIASI
Pembentukan struktur akibat dari bagian-bagian tumbuhan yang bersatu; dapat terjadi pada organ batang atau akar.
Prosesnya karena adanya peleburan atau adanya penyambungan faktor genetis atau kimia.
Contoh yang bersifat genetis: Colocasia cristata, Lycopodium, Anthurium.
Contoh fasiasi hasil percobaan:
Hasil pemotongan epikotil Phaseolus multiflorus, maka yang tumbuh adalah tunas yang bersatu dengan kotiledon yang bentuknya pipih
PELORI
Tipe abnormal dari floral, yang tadinya simetris dorsiventral menjadi simetris radial.
Pertama yang menemukan fenomena pelori, adalah Lineus. Yang ditemukan pada: tumbuhan Lineria spuria, Antirrhinum mafus dan Digitalis purpurea.
STRUKTUR AMORF
Merupakan struktur yang spesifik, tipe-tipe yang termasuk amorf adalah: INTUMESENSI, KALUS dan CROWN GALL.
INTUMESENSI:
Bentuk seperti kutil atau pastula akibat kelebihan air dipermukaan daun kubis (kol).
Bentuk hiperplasia, akibat proliferasi sel-sel gabus menjadi meningkatnya jumlah sel.
Terjadinya pembesaran sel, disebut hypertropi.
KALUS:
Struktur terbentuk akibat aktifitas kambium gabus pada daerah yang luka.
Struktur tersebut terdiri dari sel-sel yang parenkimatus dan terdiri dari sel-sel yang sifatnya meristematis / embrionik.
CROWN GALL
• Struktur yang terbentuk di batang akibat dari aktivitas mikroorganisme Agrobacterium tumefacien’
Pembentukan sel tumor primer
Bakteri Agrobacterium tumefaciens mengandung plasmid Ti (penginduksi tumor) yang masuk pada sel-sel tumbuhan dan memperbanyak diri, kemudian DNA plasmid dari bakteri tsbt diintegrasikan dan mampu menginduksi sel-sel membentuk enzim baru yang dapat mensintesiskan opin melalui bantuan asam amino oktopinat dan nopalinat yang digunakan sebagai sumber karbon dan nitrogen A.tumefaciens, dengan demikian maka sel-sel tumbuhan mendapatkan produk fotosintesis secara esklusif .
Witches – broom:
Struktur yang terbentuk pada tumbuhan paku yang tumbuh ruas – ruas atau cabang-cabang yang tidak memanjang, namun pertumbuhannya diikuti oleh tunas-tunas yang bersifat dorman, sehingga bentuknya seperti sapu.
Faktor- faktor luar yang mempengaruhi pertumbuhan: à HETEROMORFOGENESIS
Air
Temperatur
Cahaya
Zat pengatur tumbuh
PROSES MASUKNYA UNSUR-UNSUR HARA YANG TERJADI DALAM TUMBUHAN BERHUBUNGAN DENGAN GERAKAN AIR MELALUI PERISTIWA DIFUSI,OSMOSA DAN IMBIBISI
AIR MERUPAKAN UNSUR YANG PALING PENTING UNTUK PROSES FISIOLOGI
LEBIH DARI 80% BERAT BASAH SEL DARI JARINGAN PADA TANAMAN ADALAH AIR,
KADAR AIR DALAMSELMERISTEMATIS DAPAT MENINGKAT SAMPAI 90%
KADAR AIR DAPAT MENURUN SAMPAI KURANG DARI 10% PADA BIJI ATAU PADA KUNCUP YANG DORMAN
Langganan:
Postingan (Atom)
