Tumbuhan Berbiji

Tumbuhan Berbiji (Spermatophyta)

1. Ciri Umum Spermatophyta

Tumbuhan berbiji mempunyai generasi sporofit lebih kompleks dibanding lumut dan paku. Alat perkembangbiakan terdapat pada organ bunga (kumpulan sporofil) atau berupa strobilus. Sementara itu, kumpulan sporofil pada tumbuhan paku belum membentuk bunga. Sel kelamin (gamet) jantan terdapat dalam serbuk sari dan gamet betina terdapat pada kantong embrio. Proses penggabungan sel gamet jantan (sperma) dan sel gamet betina (sel telur) terjadi melalui buluh serbuk sari. Oleh karena itu, Spermatophyta disebut juga Embryophyta Siphonogama.

Tumbuhan berbiji sudah dapat dibedakan secara jelas menjadi akar, batang, dan daun. Tubuhnya bersifat multiseluler (tersusun oleh banyak sel) dengan ukuran tubuhnya besar atau makroskopis dan mempunyai ketinggian bervariasi. Tumbuhan berbiji memiliki jaringan pembuluh yang bervariasi dan terdiri dari floem, berfungsi untuk mengangkut bahan makanan yang berasal dari daun ke seluruh tubuh tanaman, serta xylem, berfungsi untuk mengangkut air dan mineral dari dalam tanah.

Pada umumnya, tumbuhan berbiji (kecuali tumbuhan parasit) bersifat autotrof atau dapat mensintesis makanan sendiri melalui fotosintesis. Oleh karena itu, tumbuhan berbiji merupakan organisme fotoautotrof. Sebagian besar mempunyai tempat hidup (habitat) di darat (misalnya: mangga, rambutan, dan jambu). Ada pula tumbuhan berbiji yang hidup mengapung di atas air (misalnya: enceng gondok). Tumbuhan biji berkembangbiak secara aseksual maupun secara seksual.

2. Klasifikasi Spermatophyta

Berdasarkan ada tidaknya lapisan pelindung pada bakal biji, Divisi Spermatophyta dibedakan menjadi 2 golongan, yaitu Sub divisi Gymnospermae (tumbuhan berbiji terbuka) dan Sub divisi Angiospermae (tumbuhan berbiji tertutup).

a. Tumbuhan Berbiji Terbuka (Gymnospermae)

Ciri khas tumbuhan Gymnospermae (bahasa Yunani, gymnos = ‘telanjang’ dan sperma = ‘benih’ atau ‘biji’) adalah tidak mempunyai pembungkus biji (ovarium). Bakal bijinya terbuka dan terdapat pada permukaan daun buah (megasporofil).

Pada umumnya berupa tumbuhan berkayu dengan bermacam-macam bentuk perawakan (habitus). Tidak memiliki bunga yang sesungguhnya (bunga mereduksi menjadi kantong serbuk sari dan bakal biji), sporofi l terpisah-pisah membentuk strobilus jantan dan strobilus betina. Mempunyai sistem akar tunggang dan batang tegak lurus atau bercabang- cabang. Akar dan batang berkambium, sehingga selalu mengadakan pertumbuhan menebal sekunder. Strobilus atau kerucut mengandung 2 daun buah (tempat menempel bakal biji), yaitu makrosporangium dan mikrosporangium yang terpisah satu sama lain. Penyerbukan hampir selalu dengan bantuan angin (anemogami). Serbuk sari langsung jatuh pada bakal biji, dengan jarak waktu penyerbukan sampai pembuahannya relatif panjang. Sel kelamin jantan umumnya berupa spermatozoid yang masih bergerak dengan aktif.

Anggota Gymnospermae yang masih ada (hidup) sampai saat ini, digolongkan menjadi 4 kelas, yaitu Kelas Cycadinae, Kelas Ginkyoinae, Kelas Coniferae, dan Kelas Gnetinae.

1) Kelas Cycadinae

Tumbuhan annggota kelas ini tubuhnya berkayu, menyerupai palem, dan tidak atau sedikit bercabang. Sporofi l tersusun dalam strobilus berumah dua (dalam satu strobilus terdapat 1 alat kelamin). Strobilus jantan sangat besar, tersusun oleh sporofil-sporofil berbentuk sisik, dan banyak mikrosporangium. Pada strobilus betina (megasporofil), sporofil berupa sisik dengan 2 bakal biji.

Kelas ini hanya mempunyai 1 bangsa, yaitu Cycadales dan 1 suku, yaitu Cycadaceae. Contohnya adalah pakis haji (Cycas rumphii) dan Dioon sp. (hidup di Amerika).

2) Kelas Ginkyoinae ( sering dieja: Ginkoinae)

Anggotanya berupa pohon dioceus (berumah dua), mempunyai tunas panjang dan pendek, daunnya bertangkai panjang membentuk kipas. Mikrosporofil (benang sari) tidak banyak dan susunan makrosporofil tidak begitu terang, dengan dua bakal biji pada tangkai yang panjang. Kulit luar pada bijinya berdaging dan kulit dalamnya keras. Kelas ini terdiri atas bangsa Ginkyoales dan suku Ginkyoaceae. Contohnya adalah Ginkyo biloba.

3) Kelas Coniferae

Ciri utama anggota Coniferae adalah adanya tajuk berbentuk kerucut (Coniferae berasal dari kata conus = ‘kerucut’ dan ferein = ‘mendukung’). Anggotanya dapat berupa semak, perdu, atau pohon. Daun-daunnya berbentuk jarum, sehingga sering disebut pohon jarum. Tumbuhan ini berumah dua, tetapi ada juga yang berumah satu. Kelas Coniferae terdiri dari beberapa ordo, antara lain Ordo Araucariales, Ordo Podocarpales, Ordo Cupressales, dan Ordo Pinales. Ordo-ordo tersebut umumnya disusun oleh satu suku. Contoh anggota Ordo Araucariales adalah Agathis alba (Araucariaceae), contoh anggota Ordo Podocarpales adalah Podocapus imbricata (Podocarpaceae), dan contoh anggota Ordo Pinales adalah Pinus silvetris, Abies nordmanniana, dan Pinus merkusii (Pinaceae). Sedangkan Ordo Cupressales terdiri atas dua suku, yaitu Taxodiaceae (contohnya Sequoia gigantea) dan Famili Cupressaceae (contohnya Juniperus communis).

4) Kelas Gnetinae

Ciri-ciri Gnetinae adalah batang berkayu (dapat bercabang atau tidak), bunga berkelamin tunggal, dan pembuahan terjadi melalui pembentukan buluh serbuk sari. Kelas ini terdiri atas 3 ordo, yaitu Ordo Ephedrales, Ordo Gnetales, dan Ordo Welwitschiales. Contoh anggota Ordo Ephedrales adalah Ephedra altissima (Ephedraceae). Contoh anggota Ordo Gnetales adalah melinjo (Gnetum gnemon) yang merupakan anggota suku Gnetaceae. Tumbuhan yang banyak dibudidayakan ini umumnya memiliki stobilus jantan dan betina yang terdapat dalam satu pohon (berumah satu). Sedangkan contoh anggota Ordo Welwitschiales adalah Welwitschia bainesii (Welwitschiaceae).

b. Tumbuhan Berbiji Tertutup (Angiospermae)

Angiospermae (bahasa Yunani, angieo = ‘botol’, sperma = ‘biji’). Berbeda dengan Gymnospermae, tumbuhan anggota Angiospermae mempunyai biji yang dilindungi oleh bakal buah. Anggotanya dapat berupa tumbuhan berkayu atau berbatang basah (herba), mempunyai bentuk dan susunan bunga bermacam-macam. Mikrosporangia terdapat pada mikrosporofi l yang disebut benang sari.

Berdasarkan bagian-bagiannya, bunga Angiospermae dibedakan menjadi bunga lengkap dan tidak lengkap. Bunga lengkap mempunyai perhiasan bunga yang lengkap, yaitu kelopak dan mahkota. Bunga tak lengkap tidak mempunyai salah satu bagian perhiasan bunga (mahkota atau kelopak). Sementara itu, berdasarkan alat kelaminnya, bunga Angiospermae dibedakan menjadi bunga sempurna dan bunga tak sempurna. Bunga sempurna mempunyai alat kelamin betina (putik) dan alat kelamin jantan (benang sari), sedangkan bunga tak lengkap hanya mempunyai satu alat kelamin (putik atau benang sari saja).

Anggota Subdivisi Angiospermae dibedakan berdasarkan jumlah daun lembaganya (cotyledon) menjadi dua kelas, yaitu monocotyledoneae dan dicotyledoneae.

1) Kelas Monocotyledoneae (Monokotil)

Ciri umum tumbuhan monokotil adalah bijinya mempunyai satu daun lembaga yang berfungsi untuk menyerap zat makanan dari endosperma pada saat biji berkecambah. Ciri lainnya adalah bunganya memiliki bagian-bagian yang jumlahnya berkelipatan 3. Daunnya tunggal dan mempunyai tulang daun sejajar atau melengkung. Tumbuhan monokotil mempunyai sistem akar serabut. Sebagian besar berbatang basah, tetapi beberapa anggota yang lain merupakan tumbuhan berkayu. Batang tidak bercabang, mempunyai buku-buku dan ruas-ruas yang jelas. Batang dan akar tumbuhan monokotil tidak berkambium, sehingga tidak mengalami pertumbuhan sekunder.

Tumbuhan monokotil dibedakan menjadi beberapa ordo. Contoh ordo yang memiliki anggota yang hidup di air adalah Alismatales, yaitu Hydrilla verticillata. Ordo lain dari tumbuhan monokotil adalah Bromeliales. Bromeliales terdiri dari beberapa famili, antara lain Bromeliaceae [contohnya nanas (Ananas sativus)], Commelinaceae (contohnya Rhoeo discolor), dan Pontederiaceae [contohnya enceng gondok (Eichornia crassipes)]. Ordo Liliales merupakan tumbuhan monokotil yang memiliki beberapa suku, antara lain Liliaceae, Amaryllidaceae, dan Dioscoreaceae. Contoh Liliaceae adalah bawang putih (Alliun sativum), bawang merah (Allium cepa), lidah buaya (Aloe vera), dan tulip (Tulipa gesneriana).

Sedangkan Arecales merupakan ordo yang beranggotakan beberapa jenis tanaman yang sering kita jumpai di sekitar kita. Contohnya adalah Zalacca edulis atau salak dan Cocos

nucifera atau kelapa. Keduanya merupakan anggota suku Arecaceae. Contoh lainnya adalah Colocasia esculenta atau talas (Araceae).

Beberapa ordo yang lain adalah Pandanales, Cyperales, Orchidales, Poales, dan Zingiberales. Contoh anggota Ordo Pandanales adalah pandan wangi (Pandanus amaryllifolius), contoh anggota Ordo Cyperales adalah rumput teki (Cyperus rotundus), dan contoh anggota Ordo Orchidales adalah anggrek bulan (Phalaenopsis amabilis). Sedangkan contoh anggota Ordo Poales adalah jagung (Zea mays) dan bambu duri (Bambusa spinosa), dan contoh anggota Ordo Zingiberales adalah kunyit (Curcuma domestica) dan jahe (Zingiber offi cinale).

2) Kelas Dycotiledoneae (Dikotil)

Tumbuhan anggota kelas dikotil mempunyai ciri-ciri umum, terutama saat biji berkecambah, biji mempunyai dua daun lembaga yang terbelah menjadi dua bagian. Ciri lainnya adalah bagian-bagian bunga berkelipatan 2, 4, atau 5. Daunnya tunggal atau majemuk dan mempunyai tulang daun menjari atau menyirip. Tumbuhan dikotil mempunyai sistem akar tunggang, dapat berupa tumbuhan semak, herba, atau pohon. Batang bercabang dengan buku-buku dan ruas-ruas tidak jelas. Batang dan akar tumbuhan dikotil berkambium (di antara xilem dan floem), sehingga mengalami pertumbuhan sekunder (tumbuh membesar).

Berdasarkan susunan dan ada tidaknya perhiasan bunga (mahkota dan kelopak), kelas dikotil dibedakan menjadi tiga subkelas, yaitu Subkelas Monoklamida, Subkelas Dialypetala, dan Subkelas Sympetala.

Subkelas Monoklamida (Monochlamydae atau Apetalae), merupakan golongan tumbuhan tanpa perhiasan bunga atau tidak dapat dibedakan antara mahkota dan kelopaknya. Kalaupun ada, perhiasan bunganya hanya satu macam, sehingga disebut Monochlamydae (mono = ‘satu’ dan chlamidos = ‘mantel’ atau ‘selubung’). Pada umumnya, perhiasan bunga yang ada adalah kelopak (sepala), sehingga disebut pula Apetalae (a = ‘tidak’ dan petala = ‘daun mahkota’). Beberapa ordo anggota Monochlamidae adalah Urticales, Piperales, Polygonales, dan Caryophyllales. Contoh anggota Ordo Urticales adalah nangka (Artocarpus integra) dan beringin (Ficus benjamina). Keduanya merupakan anggota suku Moraceae. Ordo Piperales, contohnya adalah suku Piperaceae, misalnya lada (Piper nigrum) dan sirih (Piper betle). Ordo Polygonales hanya mempunyai 1 suku, yaitu Poligonaceae dengan contoh jenisnya adalah air mata pengantin (Antigonon leptopus). Sedangkan contoh anggota Ordo Caryophyllales (Centrospermae) adalah berbagai jenis bayam (Amaranthaceae) dan Mirabilis jalapa atau bunga pukul empat (Nyctaginaceae).

Subkelas Dialypetala (Dialypetalae), merupakan golongan tumbuhan yang mempunyai bagian-bagian perhiasan bunga (mahkota dan kelopak) terpisah satu sama lain. Pada umumnya menunjukkan perhiasan bunga yang lengkap. Subkelas ini terdiri atas beberapa ordo, antara lain Ordo Rosales, Ordo Malvales, Ordo Ranales, Ordo Parietales, Ordo Myrtales, dan Ordo Rutales. Contoh anggota Ordo Rosales adalah bunga merak atau Caesalpinia pulcherrima (famili Caesalpiniaceae) dan orok-orok (Crotalaria sp.) dan kacang tanah atau Arachis hypogaea (famili Papilionaceae). Contoh anggota Ordo Malvales adalah bunga sepatu atau Hibiscus rosa-sinensis (famili Malvaceae), dan contoh Ordo Ranales (Polycarpicae) adalah sirsak (Annona muricata) dan srikaya atau Annona squamosa (famili Annonaceae). Contoh lainnya adalah yang merupakan anggota Suku Magnoliaceae, seperti cempaka putih (Michelia alba) dan cempaka kuning (Michelia champaca). Markisa (Passifl ora foetida) adalah contoh anggota Ordo Parietales, yaitu dari Suku Passifl oraceae. Sedangkan contoh Ordo Myrtales adalah jambu biji (Psidium guajava), dan contoh anggota Ordo Rutales adalah jeruk atau Citrus sp. (famili Rutaceae).

Subkelas Simpetala (Sympetalae), merupakan golongan tumbuhan berbunga lengkap dan mempunyai bagian-bagian perhiasan bunga (mahkota dan kelopak) saling berlekatan satu sama lain. Subkelas ini terdiri atas beberapa ordo, misalnya Ordo Apocynales, Ordo Asterales, Ordo Cucurbitales, Ordo Ebenales, Ordo Rubiales, dan Ordo Solanes. Allamanda cathartica (Apocynaceae), Catharanthus roseus dan melati atau Jasminum sambac (famili Oleaceae) adalah contoh anggota Ordo Apocynales. Contoh anggota Ordo Asterales adalah bunga matahari (Helianthus annus) dan kenikir atau Cosmos caudatus (famili Asteraceae). Semangka (Citrullus vulgaris) adalah contoh anggota Ordo Cucurbitales dan sawo bludru (Chrysophyllum cainito) adalah contoh anggota Ordo Ebenales. Contoh anggota Ordo Rubiales adalah Ixora paludosa atau bunga soka (Rubiaceae). Sedangkan contoh anggota Ordo Solanes adalah kentang (Solanum tuberrosum), terong (Solanum melongena), tomat (Solanum lycopersicum), kecubung (Datura metel), dan cabe (Capsicum sp.), yang berasal dari Suku Solanaceae. Contoh lainnya adalah jati atau Tectona grandis (famili Verbenaceae) dan leng-lengan atau Leucas lavandulifolia (famili Labiateae).

3. Reproduksi Spermatophyta

Berbeda dengan tumbuhan paku dan lumut, tumbuhan berbiji berkembang biak dengan bijinya. Biji terbentuk setelah terjadi pembuahan atau reproduksi secara generatif, melalui sel-sel kelaminnya.

a. Gymnospermae

Reproduksi aseksual pada Gymnospermae lebih jarang terjadi dibandingkan reproduksi secara seksual. Berikut ini, kalian akan mempelajari contoh perkembangbiakan seksual pada pinus (Pinus merkusii). Pinus memiliki daur hidup yang khas. Pembuahan sel telurnya terjadi di dalam jaringan sporofit induknya. Seperti Gymnospermae pada umumnya, pinus mempunyai tajuk berbentuk kerucut (strobilus). Strobilus tersebut merupakan tempat sporangium (mikrosporangium dan makrosporangium) yang menghasilkan mikrospora dan makrospora.

Pada reproduksi seksual, mikrospora (gamet jantan) membelah menghasilkan serbuk sari (bersel 4) yang akan dilepaskan ke udara. Sementara itu, sel telur yang berasal dari pembelahan megaspora juga terbentuk pada strobilus betina. Setelah serbuk sari menempel pada strobilus betina maka terjadi perkecambahan serbuk sari. Serbuk sari membentuk buluh atau tabung serbuk sari yang tipis, dengan membawa inti sperma menuju sel telur (dapat memakan waktu 1 tahun). Selanjutnya, inti sperma bersatu dan melebur dengan sel telur membentuk zigot. Zigot berkembang menjadi embrio dengan mengambil makanan dari endosperm. Pada saat itu, biji membentuk struktur tambahan berupa sayap tipis. Satu tahun kemudian, kerucut betina melepaskan bijinya satu persatu. Biji-biji yang bersayap tersebut menyebar ke tempat-tempat lain (terbang) dengan bantuan angin. Jika biji sampai pada tempat yang sesuai maka terjadi perkecambahan biji, sehingga akan terbentuk tumbuhan yang baru.

b. Angiospermae

Tumbuhan Angisopermae dapat berkembang biak secara seksual maupun secara aseksual. Karena banyak dimanfaatkan oleh manusia, maka jenis-jenis tumbuhan tersebut banyak dikembangkan secara aseksual oleh manusia. Secara alami, beberapa tumbuhan sebenarnya dapat melakukan reproduksi aseksual dengan berbagai cara seperti dengan tunas maupun secara merunduk. Oleh manusia, reproduksi secara aseksual tersebut dilakukan dengan menggunakan organ vegetatif, seperti akar dan batang sehingga disebut reproduksi aseksual buatan.

Organ-organ vegetatif tumbuhan (akar, batang, dan daun) dapat ditumbuhkan menjadi tumbuhan baru dengan beberapa cara. Stek merupakan salah satu cara perkembangbiakan yang banyak dilakukan oleh manusia. Teknik ini dilakukan dengan mengambil atau memotong bagian tubuh tumbuhan seperti akar, batang, dan daun. Contohnya adalah pada tanaman ketela pohon, yaitu dengan stek batang. Jika batang tersebut dipotong menjadi beberapa bagian kemudian ditanam, maka masing-masing bagian tersebut akan tumbuh menjadi tanaman ketela pohon yang baru.

Selain dikembangbiakkan dengan stek, tumbuhan Angiospermae juga dicangkok. Cangkok dilakukan dengan menghilangkan bagian tertentu kulit batang dan getah tumbuhannya, kemudian ditutup dengan lumut atau serat kelapa. Setelah bagian yang dicangkok tersebut mampu membentuk akar, bagian cangkokan tersebut dapat dipotong dan ditanam. Stek dan cangkok merupakan cara perkembangbiakan vegetatif tradisional. Secara modern, perbanyakan tumbuhan juga dilakukan melalui teknik rekayasa genetika, misalnya melalui kultur jaringan dan fusi protoplas.

Selain secara vegetatif, tumbuhan Angiospermae secara alami berkembang biak secara seksual. Reproduksi secara seksual pada spermatophyta adalah dengan membentuk biji, yang dihasilkan dari organ reproduksi yaitu bunga.  Reproduksi seksual pada Spermatophyta dimulai dengan penyerbukan atau polinasi. Polinasi merupakan proses menempelnya serbuk sari (stamen) pada kepala putik (stigma). Proses tersebut dapat terjadi dengan bantuan angin, air, atau hewan-hewan penyerbuk (polinator). Contoh hewan polinator adalah lebah, kupu-kupu, burung kolibri, kelelawar, dan lain-lain.

Karena proses perkawinannya yang jelas, yaitu didahului dengan polinasi, maka sebelum terjadi penyerbukan (polinasi), kepala sari yang telah masak akan membuka. Selanjutnya, serbuk sari yang terdapat pada kepala sari tersebut akan keluar atau jatuh dan menempel pada kepala putik. Bagian yang berperan dalam fertilisasi adalah putik (stigma) dan benang sari (stamen). Putik terdiri dari 3 bagian, yaitu kepala putik, tangkai putik, dan ovulum. Sementara itu, benang sari terdiri dari kepala sari dan tangkai sari.

Di dalam ovulum, terdapat megasporofit yang membelah menjadi empat megaspora. Satu megaspora yang hidup membelah tiga kali berturut- turut. Hasilnya berupa sebuah sel besar, disebut kandung lembaga muda yang mengandung delapan inti. Di ujung ovulum terdapat sebuah lubang (mikropil), sebagai tempat masuknya saluran serbuk sari ke dalam kandung lembaga. Selanjutnya, tiga dari delapan inti tadi menempatkan diri di dekat mikropil. Dua dari tiga inti disebut sel sinergid.

Sementara itu, inti yang ketiga disebut sel telur. Tiga buah inti lainnya (antipoda) bergerak ke arah kutub yang berlawanan dengan mikropil (kutub kalaza). Sisanya, dua inti yang disebut inti kutub, bersatu di tengah kandung lembaga dan terjadilah sebuah inti diploid (2n). Inti ini disebut inti kandung lembaga sekunder. Inti kandung lembaga yang

telah masak, disebut megagametofit dan siap untuk dibuahi. Serbuk sari yang jatuh pada kepala putik yang sesuai, akan berkecambah atau memunculkan suatu saluran kecil (buluh serbuk sari).

Buluh serbuk sari semakin tumbuh memanjang di dalam tangkai putik (stilus). Selama perjalanan buluh menuju ovulum, inti serbuk sari membelah menjadi inti vegetatif dan inti generatif. Inti vegetatif berfungsi sebagai penunjuk arah inti generatif dan akan melebur sebelum sampai ke bakal biji (ovulum). Inti generatif membelah menjadi dua inti sperma yang akan menembus ovarium (bakal buah) dan sampai ke ovulum (bakal biji).

Di dalam ovulum, inti serbuk sari (inti sperma) bertemu dengan inti sel telur, sehingga terjadi peleburan antara kedua inti tersebut. Proses peleburan kedua inti ini, disebut pembuahan atau fertilisasi. Inti sperma yang satu akan membuahi inti sel telur membentuk zigot, sedangkan inti sperma lainnya membuahi inti kandung lembaga sekunder membentuk endosperma. Peristiwa pembuahan ini disebut pembuahan ganda.

Pada perkembangan selanjutnya, bakal biji akan tumbuh menjadi biji dan bakal buah akan menjadi buah yang membungkus biji (pada beberapa spesies tumbuhan). Jika biji ditumbuhkan di tempat yang sesuai, biji akan berkecambah dan akan membentuk tumbuhan yang baru.