Struktur dan Perkembangan Tumbuhan 2

Dini Ermavitalini, S.Si., M.Si

Semester ganjil 2012/2013

Pertumbuhan (growth)

Hisap air Apakah balok kayu ini mengalami pertumbuhan ?

Mengalami peningkatan ukuran, volume dan berat

Pertumbuhan : peningkatan permanen ukuran organisme atau bagiannya yang merupakan hasil dari peningkatan jumlah dan ukuran sel

Diferensiasi : perkembangan suatu sel ke bentuk yang berbeda yang beradaptasi ke fungsi khusus, misalnya : untuk konduksi, pendukung, sekresi dll

tumbuh dan berkembang merupakan hasil dari pembelahan sel, pembesaran sel dan diferensiasi sel

Perkembangan suatu seri perubahan progresif yang merupakan koordinasi pertumbuhan dan diferensiasi dari sel tunggal menjadi jaringan, organ dan organisme seutuhnya, berlangsung selama hidup tumbuhan dan diatur dalam suatu jalur yang kompleks.

Sehingga perkembangan adalah pertumbuhan + diferensiasi

Plant dev study : morphological and

physiological description of dev

process

Early study

Which genes play a crucial role in plant dev process?how they work?

Novel approach for plant developmental study

Arabidopsis thaliana

Arabidopsis thaliana

Zea maysZea mays

Shoot system

Root system

Development : the overall species-dependent changes of form and function during its life cycle

The expression of genetic program within the organisms, influencing its activity and interaction

The change in form and function that accompanies development = basic features of biological system

A generalized life cycle of flowering plants

A generalized life cycle of flowering plants

Development is not one-way street, BUT is cyclic, following the reproductive cycles of

the species

Differentiation : changes of form and function (organelles, cells, tissues and organs)

development

• Morphogenesis : formation of shape, body organization

• Growth : quantitative increases (gain of volume and/or mass of an organism due to cell enlargement and cell multiplication

Key process in development : growth, differentiation and morphogenesis

Pertumbuhan :

Suatu pola yang bersifat kuantitatif Perubahan ukuran atau volume Pertambahan biomassa :

- pembelahan sel

- pembesaran sel

Steven Newman “Perkembangan terdiri dari dua tahapan” yaitu :• Diferensiasi• Pertumbuhan

• Differentiation involve changes of the morphology and function of cells, tissues and plant organs

• Concomitant/inconcomitant action in plant differentiation and growth

Differentiation

Leads from

Meristematic activity

Dediferensiasi

Rediferensiasi

Siklus hidup tumbuhan Angiospermae bergantian antara fase diploid, yang berlangsung dalam waktu lama, dan fase haploid yang berlangsung singkat

Perkembangan pada fase diploid embryogenesis, perkecambahan, pertumbuhan primer dan pertumbuhan sekunder

Pergiliran generasi : proses pertumbuhan dan perkembangan

Comparison of Plant vs. Animal Development

Plant

Respond by physiological adjustment

Cell divisions contribute to de novo formation of organs all the way through to

senescence

No reserved germline

More tolerant of genetic abnormalities

Embryos simple and complete

Plant cells are totipotent

Cellulose boxes bulging with water filled balloons

Animal

Cells and organisms move

Cell division serves to regenerate and maintain tissues and circulating cell

populations

Reserved germline set aside in embryogeny

Low tolerance to genetic abnormalities

Embryos complex and incomplete

Essentially no asexual propagation

No cell wall

Kehidupan ditunjukkan dengan adanya pertumbuhan. Pada tumbuhan, tumbuh dapat dibedakan menjadi dua type

1. Tumbuh autotrofik menggunakan materi anorganik untuk pertumbuhannya.

- Tumbuhan yang berfotosintesis – tumbuh secara autotrof menggunakan mineral dari tanah dan atmosfir serta energi matahari

2. Tumbuh heterotrofic sangat tergantung pada asupan materi organik untuk pertumbuhannya.

- Biji yang berkecambah

Tumbuhan menggunakan sebagian besar waktu hidupnya untuk tumbuh secara autotrof.

Tumbuhan parasit tumbuh heterotrof, mendapatkan materi organik dari tumbuhan inang.

Aspek mendasar dari tumbuh secara autotrof : Sintesis senyawa organik dari elemen anorganik dan cahaya. perkembangan struktur vegetatif untuk mendukung

perolehan elemen anorganik dan cahaya. Propagasi – tumbuh reproduktif.

Tumbuh dikendalikan oleh– Lingkungan – menyediakan informasi dan

sinyal yang dibutuhkan untuk pertumbuhan– Genetik – menentukan karakter serta apa yang

akan disintesis dengan bantuan enzim– Hormonal : mengkoordinasikan pertumbuhan,

perkembangan dan respon terhadap lingkungan

Beberapa kemungkinan cara kerja hormon :

• Bekerja pada membran sel, memfasiltasi substrat atau ion atau cairan tertentu menembus membran lebih cepat.

• Melepas substrat terikat sehingga dapat terjadi reaksi enzimatik lebih cepat.

• Berperan sebagai faktor yang mempercepat reaksi enzimatik karena mengatasi faktor pembatas, misalnya menyediakan ATP, koenzim atau logam sebagai efektor. Dapat pula hormon sebagai koenzim atau mengubah enzim inaktif menjadi aktif.

• Bekerja pada mitokondria untuk mempercepat reaksi.• Hormon bekerja sebagai first messenger untuk membentuk c-AMP, 

sebagai second messenger untuk mengaktifkan enzim, prekursor enzim atau CAP (Catabolic Activity Protein).

• Bekerja pada DNA atau salah satu faktor yang berperan pada transkripsi dan translasi, atau bahkan pada tingkat sintesis protein, namun tepatnya belum diketahui. 

Jaringan dan organ tersusun atas sel terorganisasi untuk menerima sinya lingkungan secara maksismum. Jaringan dan organ tumbuhan terpisah dalam ruang-ruang tertentu jaringan penghubung untuk penyokong dan konduksi.

Pertumbuhan maksimum memerlukan ketersediaan ruang/lingkungan yang besar koordinasi aktivitas dan pertumbuhan akar – pucuk keseimbangan supply H2O - nutrient dengan supply cahaya - CO2.

Struktur dan fungsi sel tumbuhan penting untuk mengkaji pertumbuhan dan perkembangan.

Ex : – Daun jarum atau pipih minimum overlap

untuk penyerapan cahaya matahari.

– Jaringan penyokong – cabang – daun.

– Jaringan untuk konduksi nutrisi, air dan signal.

– Akar silindris dan tipis – menembus tanah.

– Percabangan akar yang extensive

area penyerapan maksimal.

Adaptasi pada kondisi lingkungan berbeda.

Tumbuhan dapat ditemukan pada hampir setiap

kondisi lingkungan, bahkan di lingkungan dengan

T, cahaya dan musim tumbuh yang sangat ekstrim.

Adaptasi :• Spesialisasi struktur• Metabolisme khusus

Contoh adaptasi lingkungan : Dormancy

Menjaga tingkat kesintasan tumbuhan pada kondisi lingkungan yang kurang menguntungkan tidak ada pertumbuhan, viabilitas tetap terjaga.

musim dingin embryo pada biji tidak akan berkecambah selama masa perkembangan dan

pendewasaan biji (yang dikendalikan oleh hormon). Biji tetap dalam keadaan dorman sampai inhibisi hormonal hilang

perkecambahan dimungkinkan ketika kondisi lingkungan mendukung proses tersebut.

Succulent Menyimpan air dengan cara

membuka stomata untuk pertukaran gas hanya di malam hari ketika penguapan berlangsung minimal

Penyerapan CO2 berlangsung malam hari. Siang hari ketika stomata menutup dan ada cahaya fotosintesis.

Reproduksi

Angiospermae menyediakan energi dan sumber daya untuk menghasilkan bunga ?

Bunga merupakan struktur reproduksi seksual dan reproduksi merupakan tujuan penting untuk tumbuhan dan organisme lainnya hidup

Reproduksi pada tumbuhan :

a. Seksual pembentukan dan penyatuan gamet

b. Aseksual propagasi menggunakan organ vegetatif, atau secara in vitro

Pertumbuhan reproduktif parasit reproduksi memerlukan waktu, disokong oleh struktur vegetatif – materi dan energi. – dibutuhkan mekanisme yang menjamin terjadinya proses

reproduksi, dan pergantian status metabolik untuk pertumbuhan reproduktif.

– struktur dan fisiologis yang spesifik dibutuhkan untuk mendukung kesintasan biji selama perioda dormansi.

Tumbuh dan perkembangan– ontogeny (tahap perkembangan berurutan selama tumbuh yang

dikendalikan secara genetik) dan – phenology (hubungan keterkaitan antara perubahan siklus annual

di lingkungan dengan proses tumbuh dan perkembangan pada tumbuhan).