Tahapan Reproduksi Seksual Pada Tumbuhan Bunga

PROSES DAN TAHAPAN REPRODUKSI SEKSUAL

PADA TUMBUHAN BUNGA

(SPERMATOPHYTA)

    

Oleh:

HASBALLAH

PROGRAM STUDI MAGISTER PENDIDIKAN BIOLOGI

PROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS SYIAH KUALA

DARUSSALAM BANDA ACEH

2016

Tahapan Reproduksi Seksual Pada Tumbuhan Bunga.

1.  Struktur dan Bagian Bunga

BAGIAN BUNGA	FUNGSI
1.   1. Kelopak (kalik)	Melindungi kuncup bunga
2. Mahkota (korola)	Menarik perhatian serangga
3. Benang sari (stamen) terdiri dari :     a. tangkai sari (filament)     b. kepala sari (antera) terdiri atas 4 kantong sari	Sebagai penghasil gamet jantan, yaitu serbuk sari (pollen)
4. Putik (pistilus) terdiri atas : .   a. tangkai putik (stilus)     b. kepala putik (stigma)     c. bakal buah (ovarium) di dalam bakal buah         terdapat bakal biji (ovule)	Sebagai penghasil gamet betina

                                 

                                             Gambar 1. Struktur Bunga

2. Struktur Anatomi Bunga

Secara anatomi, hampir seluruh bagian bunga disusun oleh struktur jaringan yang hampir sama, yaitu sel-sel parenkim. Hanya kepala sari saja yang mempunyai struktur jaringan yang berbeda dan lebih kompleks karena terdiri dari beberapa lapisan pelindung. Sel-sel Parenkim penyusun bunga disebut juga jaringan mesofil. Parenkim ini terletak di antara epidermis atas dan bawah. Daun kelopak umumnya mempunyai struktur sederhana. Epidermis daun kalopak pada bagian luarnya dilapisi kutin, stomata, dan trikomata. Seperti struktur pada daun, sel-sel daun kelopak ini juga mengandung klorofil. Struktur daun mahkota sel-selnya mempunyai satu atau banyak berkas pengangkut yang kecil-kecil. Daun mahkota mempunyai epidermis berbentuk khusus, yaitu berupa tonjolan yang disebut papila dan dilapisi kutikula.

Sementara itu, benang sari dan putik mempunyai struktur sangat berbeda. Secara umum, benang sari terdiri atas kepala sari dan tangkai sari. Tangkai sari tersusun oleh jaringan dasar, yaitu sel-sel parenkim yang mempunyai vakuola tanpa ruang antar sel. Pada epidermis tangkai sari terdapat kutikula, trikomata, atau mungkin juga stomata.

Kepala sari mempunyai struktur yang kompleks, terdiri atas dinding yang berlapis-lapis, dan di bagian terdalam terdapat lokulus (ruang sari) yang berisi butir-butir serbuk sari. Jumlah lapisan dinding kepala sari untuk setiap jenis tumbuhan berbeda. Kepala sari mempunyai beberapa lapisan dinding sebagai berikut.

a.      Epidermis

Epidermis merupakan lapisan terluar kepala sari yang mengalami pembelahan antiklinal. Sel-selnya menjadi sangat terentang dan menjadi pipih karena mengikuti pembesaran kepala sari. Pada kebanyakan tumbuhan, terutama yang hidup di daerah kering, jaringan ini kehilangan hubungan sel-selnya, hingga pada saat kepala sari masak hanya kelihatan sisa-sisanya saja.

b.      Endotesium

Lapisan sel yang langsung terdapat di sebelah dalam epidermis adalah endotesium. Perkembangan maksimumnya pada waktu butir serbuk sari telah saatnya untuk dilepaskan. Sel-selnya memanjang ke arah radial dari dinding tangensial di sebelah dalam terdapat penebalan-penebalan seperti pita menuju ke arah luar, berakhir di dekat dinding luar pada tiap sel. Adanya penebalan serabut, perbedaan ketebalan dinding tangensial dalam dan luar serta sifat higroskopis dari sel-sel endotesium, membantu membukanya antera pada waktu masak. Karena memnpunyai penebalan berserabut (fibrous), pada beberapa sel endotesium disebut juga lamina fibrosa. Pada bebebrapa anggota suku Hydrocharitaceae dan beberapa jenis tumbuhan anggrek bunganya tidak pernah membuka (kleistogam) Tidak terlihat adanya perkembangan penebalan dinding semacam itu. Pada jenis-jenis tersebut tidak terdapat cara khusus untuk membukanya kepala sari.

c.       Lapisan tengah

Lapisan tengah merupakn lapisan-lapisan sel di bawah endotesium, biasanya 1 sampai 3 lapis sel. Sel-sel ini biasanya menjadi pipih dan rusak karena tertekan pada waktu sel-sel induk mikrospora melaksanakan pembelahan meiosis. Pada beberapa tumbuhan (contoh : Lilium dan Ranunculus) satu atau beberapa lapisan tengah tetap bertahan.

d.      Tapetum

Tapetum merupakan lapisan terdalam dari dinding  antera dan mencapai perkembangan maksimum pada waktu mikrosporogenesis, mencapai stadium tetrad. Lapisan ini mempunyai fungsi fisiologis karena semua bahan makanan yang masuk ke dalam sel-sel sporogen harus melaluinya. Sel-selnya dipenuhi dengan sitoplasma yang padat dan inti yang nyata. Pada waktu permulaan meiosis inti sel-sel taperum juga menunjukkan beberapa pembelahan. Karena adanya persamaan semacam itu antara sel-sel tapetum dengan sel-sel sporogen, ada dugaan bahwa sel-sel tapetum berasal dari sel-sel sporogen. Penyelidikan lebih lanjut menunjukkan asalnya yang parietal. Pembelahan inti yang pertama pada sel-sel tapetum seringkali diikuti oleh pembelahan-pembelahan selanjutnya. Beberapa pembelahan mungkin diikuti oleh fusi-fusi inti, menghasilkan 1 atau lebih dari 2 inti poliploid yang besar. Inti semacam ini mungkin membelah lagi menjadi inti-inti yang lebih kecil. Kelakuan semacam ini umum pada sel-sel tapetum. Pada waktu hampir terjadi pembelahan meiosis pada sel-sel induk mikrospora, sel sel tapetum mulai kehilangan hubungannya satu sama lain. Vakuola-vakuola yang besar muncul di dalam sitoplasma, sedang inti sel menunjukkan tanda-tanda degenerasi. Akhirnya sel-sel itu terabsorbsi pada waktu mikrospora mulai memisahkan diri satu sama lain. Tapetum tipe ini, sel-selnya tetap pada posisi semula sepanjang perkembangan mikrospora disebut tapetum glanduler atau sekretoris, terdapat umum pada tumbuhan Angiospermae. Pada beberapa tumbuhan misalnya Typha, Butomus, Tradescantia dinding sel tapetum sebelah dalam dan dinding radialnya mengalami kerusakan sejak awak tetapi protolasnya tetap berhubungan, menonjol dan mengembara di dalam ruang sari dan mungkin juga bersatu membentuk massa yang berkesinambungan yang disebut tapetum amuboid atau periplasmodial. Seperti halnya dengan tapetum glanduler, tapetum amuboid juga  berfungsi memberi makan kepada serbuk sari, dan mungkin lebih efektif untuk tugas ini. Peranan lain dari tapetum adalah dalam pembentukan dinding serbuk sari.

                                                     Gambar.2 Beang sari (Filamen)

3. Gametogenesis Pada Tumbuhan.

Gametogenesis pada tumbuhan biji meliputi Mikrosporogenesis dan Makrosporogenesis. Mikrosporogenesis merupakan proses pembentukan gamet jantan, sedangkan Makrosporogenesis (Megasporogenesis) merupakan pembentukan pembentukan gamet betina.

3.1 Proses Pembentukan Sel Kelemin Jantan (Mikrosporogenesis)

Makrosporogenesis yaitu proses pembentukan gamet jantan pada tumbuhan. Gamet jantan diproduksi didalam butir serbuk sari melalui pembagian generatif sel menjadi dua inti sperma. Kepala sari (anther) tersusun oleh 4 ruang serbuk sari yang disebut dengan mikrosporangium. Mikrosporogenesis terjadi didalam kepala sari atau antera. Didalam antera terdapat kantong serbuk sari yang didalamnya berisi sejumlah sel-sel induk serbuk sari atau sel induk mikrospora (mikrosporosit) yang diploid.

Mekanism Proses Mikrosporogenesis sebagai berikut:

1)      Sel induk mikrospora membelah meiosis I dan menghasilkan sepasang sel haploid.

2)      Sepasang sel haploid membelah meiosis II menghasilkan 4 mikrospora haploid yang berkelompok menjadi satu disebut tetrad.

3)      Setiap mikrospora mengalami kariokinesis sehingga menghasilkan 2 inti haploid. Satu inti disebut inti saluran serbuk sari (inti vegetatif), inti lain dinamakan inti generatif.

4)      Inti generatif membelah secara mitosis tanpa sitokenesis sehingga terbentuk dua inti sperma. Inti saluran serbuk sari tidak membelah.

Gametofit jantan masak terdiri atas tiga sel yang dihasilkan dari dua kali pembelahan mitosis yang terjadi di dalam butir serbuk sari. Pada pembelahan mitosis pertama, nuselus butir serbuk sari (mikrospora) muda mengambil tempat di dekat dinding. Pembelahan pertama menghasilkan dua sel, yaitu sel vegetatif dan sel generatif. Sel generatif muda mempunyai sebuah kalosa atau dinding selulosa. Selanjutnya, sel generatif terpisah dari dinding butir serbuk sari dan kehilangan dinding kalosanya, dikelilingi oleh sitoplasma sel vegetatif, kemudian menjadi oval atau berbentuk lensa.

Pada tahap ini, butir serbuk sari gugur dari antera dan sel generatif membelah sekali untuk membentuk dua gamet jantan sebelum pembukaan antera. Lamella bagian dalam dinding buluh serbuk sari terdiri atas kalosa dan selulosa. Protoplas hanya terdapat pada bagian distal pembuluh dan terpisah dari bagian proksimal oleh pembentukan sumbat kalosa yang dibentuk dari waktu ke waktu oleh protoplas.

Mekanisme Pembukaan Kantong Sari:

Diawali pada saat atau selama antera endotesium kehilangan air. Oleh karena isi air sel menurun/berkurang, dinding sel mati karena respirasi terhenti. Karena semua sel endotesium kehilangan air pada waktu yang hampir sama dan semua dinding luar melipat dan mengerut, endotesium mengecil sehingga antera terbuka.

3.2 Proses Pembentukan Sel Kelemin Betina (Makrosporogrnesis)

Megagametogenesis/makrosporogenesis yaitu proses pembentukan gamet betina. Sel telur atau ovum berasal dari sel induk atau megasporosit yang diploid. Megasporogenesis berlangsung dalam bakal buah atau ovarium. Didalam ovarium terdapat bakal biji atau ovulum yang menempel pada dinding ovarium. Organisasi kantong embrio yang dewasa terdiri atas 7 sel, yaitu satu sel sentral yang besar dengan dua inti kutub, di bagian mikropil 2 sel sinergid dan satu sel telur, serta di bagian khalaza 3 sel antipoda. Perkembangan kantong embrio dimulai dengan memanjangnya inti megaspora yang berfungsi. Ovulum dilindungi oleh integumen luar dan integumen dalam. Bakal biji berhubungan dengan buluh serbuk melalui lubang mikrofil. Dalam bakal biji terdapat sel induk megaspora.

proses pembentukan sel kelamin betina pada 8 inti yang terbentuk melalui pembelahan meiosis dan mitosis itu terbagi menjadi beberapa bagian yaitu dalam mikrofil, 3 inti paling atas disebut sel antipoda, 2 inti yang ada ditengah disebut inti kandung lembaga sekunder dan ada 3 inti paling bawah, 2 yang ada di pinggir disebut sinergid dan 1 yang ada di tengah disebut ovum.

Mekanisme Proses Megasporogenesis adalah sebagai berikut:

1)      Sebuah sel induk megaspora diploid (megasporosit) dalam ovarium mengalami meiosis I yang menghasilkan dua sel haploid.

2)      Kedua sel haploid mengalami meiosis II dihasilkan empat megaspora haploid, tiga diantaranya mengalami degenerasi.

3)      Megaspora yang masih hidup mengalami tiga kali kariokinesis tanpa sitokinesis dan dihasilkan sel besar (kandung lembaga muda) dan delapan inti haploid.

4)      Dalam megaspora empat inti berada pada sisi kalaza dan empat intinya didekat mikrofil.

5)      Satu inti dari tiap sisi menuju kepusat dan bersatu membentuk kandung lembaga sekunder yang diploid.

6)      Tiga inti pada bagian kalaza dinamakan inti antipoda, inti dibagian tengah yang dekat mikrofil dinamakan ovum (sel telur), dan disamping kiri kanan dinamakan sinergid.

4. Penyerbukan (Polinasi)

Penyerbukan adalah jatuhnya serbuk sari ke kepala putik untuk tumbuhan biji tertutup, atau jatuhnya serbuk sari langsung pada bakal biji untuk tumbuhan biji terbuka. Sedangkan pembuahan adalah terjadinya persatuan atau peleburan inti sel telur dengan inti sel sperma didalam kantung lembaga.

Gambar 4. Proses penyerbukan

Beberapa bunga melakukan penyerbukan sendiri, tetapi sebagian besar angiosperma memiliki mekanisme yang membuat sulit atau tidak mungkin bagi suatu bunga untuk menyerbuki dirinya sendiri. Berbagai rintangan yang menghalangi penyerbukan sendiri memberikan sumbangan terhadap keragaman genetik dengan cara menjamin sel telur dan sel sperma berasal dari induk yang berbeda-beda. Tumbuhan-tumbuhan berumah dua, tentunya, tidak dapat melakukan penyerbukan sendiri karena mereka adalah bunga uniseksual, hanya staminat atau karpelat.

2.4      Pembuahan (Fertilisasi)

Fertilisasi adalah peristiwa peleburan sel kelamin jantan (sperma) dengan sel kelamin betina/sel telur (ovum). Proses ini hanya dapat terjadi di antara bunga yang sejenis. Pada tumbuhan biji, pembuahan terjadi di dalam ruang bakal biji.

Mekanisme/Proses pembuahan pada tumbuhan biji adalah sebagia berikut:

1)    Setelah terjadi penyerbukan, kepala putik menghasilkan cairan gula untuk memberi makanan kepada serbuk sari.

2)    Selanjutnya dinding serbuk sari mengembang, yang diikuti oleh pecahnya dinding luar serbuk sari. Sedangkan dinding sebelah dalam melengkuk ke dalam menembus kepala putik, kemudian membentuk buluh serbuk sari atau tabung serbuk sari. Tabung ini menghubungkan serbuk sari dengan bakal biji. Tabung serbuk sari menuju ke inti sel telur di dalam bakal biji melalui celah kecil yang disebut mikropil.

3)    Selama perjalanan serbuk sari di dalam tabung sari menuju bakal biji, terjadi beberapa perubahan (pematangan). Inti sel serbuk sari membelah menjadi dua, yakni inti vegetatif dan inti generatif. Inti vegetatif berfungsi untuk mengatur pertumbuhan tabung serbuk sari sehingga mencapai mikrofil dan setelah itu inti vegetatif mati. Sedangkan Inti generatif membelah lagi menjadi dua inti sperma yaitu inti generatif 1 dan inti generatif 2. Ke dua inti sperma yang terbentuk ini akan masuk ke ruang bakal biji melalui mikropil.

 

Proses Pematangan Gamet Jantan

      

      

4)    Di dalam ruang bakal biji/kandung lembaga terjadi proses pembentukan sel telur (ovum). Sel induk megaspora mengalami pembelahan meiosis menghasilkan satu sel megaspora dan tiga sel lainnya berdegenerasi. Selanjutnya sel megaspora (kandung embrio muda) mengalami pembelahan (mitosis) tiga kali yang menghasilkan 8 inti sel, yang terdiri dari: 3 Inti pada bakal embrio berkembang menjadi 1 inti sel telur (ovum) dan 2 inti menjadi sel sinergid (penjaga), 3 inti antipoda berkembang menjadi sel antipoda, dan 2 inti kandung lembaga primer (kemudian bersatu membentuk inti kandung lembaga sekunder) yang bersifat diploid (2n). Inti sel telur di apit oleh 2 inti sinergid dan letaknya dekat mikropil. Sedangkan 3 antipoda terletak pada kutub yang berlawanan dengan mikropil. Dan inti kandung lembaga primer terletak di tengah, di antara sel telur dan antipoda.

Proses Pematangan Gamet Betina

  

5)    Selanjutnya inti vegetatif dari serbuk sari masuk ke dalam mikropil sebagai pembuka jalan bagi inti generatif untuk membuahi sel telur.  Inti generatif 1 (satu) membuahi sel telur membentuk  zigot (lembaga). Peristiwa pembuahan  ini disebut pembuahan pertama. Zigot kemudian tumbuh menjadi embrio. Sedangkan inti generatif 2 (dua) melebur dengan inti kandungan lembaga sekunder membentuk endoperm yang bersifat triploid (3n). Peristiwa pembuahan ini disebut pembuahan kedua. Endosperm merupakan cadangan makanan bagi lembaga atau embrio. Nah! Karena terjadi dua kali pembuahan seperti ini maka proses pembuahan pada tumbuhan biji sering disebut sebagai pembuahan ganda.

     

6)    Setelah pembuahan selesai maka sisa benang sari, mahkota, dan kelopak bunga akan layu dan gugur. Sedangkan bakal biji berkembang menjadi biji yang dilindungi oleh dinding bakal buah, dan bakal buah berkembang menjadi buah.

Terimakasih