TUGAS UTS

EMBRIOLOGI DAN REPRODUKSI TUMBUHAN

Disusun oleh:

Nory Shenta Dewi

K4314049

PENDIDIKAN BIOLOGI

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2015

1. Pembentukan jaringan vaskular pada tumbuhan sudah dimulai sejak embriogenesis

dimulai. Benar atau salah?

Claim Benar, awal pembentukan jaringan vaskular pada tumbuhan dimulai

pada awal selama proses embriogenesis (Bert, 2013).

Data a) Selama embriogenesis awal, jaringan pembuluh vaskular yang

pertama ditentukan dari sejumlah sel awal provascular. Selanjutnya,

jaringan dibentuk oleh pembelahan sel yang berorientasi dan

akhirnya berkas vaskular akan berpola menjadi zona yang berbeda

termasuk xilem, floem dan intervensi sel kambium (Ohashi-Ito dan

Fukuda 2010, Scarpella and Helariutta 2010, Miyashima et al.

2013).

b) Pembentukan jaringan vaskular yang pertama terjadi pada tahap

globular. Pada tahap globular sel sebelah dalam akan membentuk

meristem dasar, sistem prokambium, hipokotil . Pada awal masa

globural gambaran anatomi keempat inner sel sebagai pendahuluan

pembentukan vaskular secara logika bertepatan dengan ekspresi

penanda spesifik vaskular pertama (Bert, 2013)

c) Spesifikasi awal dan pembentukan jaringan vaskular terjadi pada

embrio awal, tetapi tidak ada diferensiasi vaskular yang dapat

dilihat sampai setelah perkecambahan. Salah satu aspek yang paling

menarik dari pembentukan jaringan vaskular awal adalah ekspresi

gen xylem terbentuk lebih awal daripada floem selama

embriogenesis. Gambar 3D di bawah menunjukkan sel-sel

pembuluh vaskular di akar, hipokotil dan kotiledon dan menyoroti

akar meristem apikal dan helai vaskular di kotiledon. Perhatikan

absennya diferensiasi jaringan vaskular ditandai dengan penebalan

sekunder dinding sel (Bonke et al, 2003)

d) Indikasi pertama terlihatnya spesifikasi vaskular adalah munculnya

sel procambial, yang diidentifikasi dengan bentuk sel yang

sempit/tipis dan memanjang. Sel Procambial adalah asal mula

semua sel-sel pembuluh utama dan dapat dideteksi sangat awal pada

pembentukan organ pada tumbuhan (misalnya di primordia daun

kurang dari 40μm panjang). Tahap pengembangan sesaat sebelum

procambium disebut jaringan provascular. Sel Provascular sulit

untuk divisualisasikan dan diikuti perkembangannya, sehingga

mereka telah menjadi fokus dari beberapa penelitian (Simon Turner

dan Leslie, 2003).

Diferensiasi vaskular dalam perkembangan daun. Sebuah gambar

confocal dari daun yang berdiferensiasi. Dalam proses diferensiasi

pembuluh, penggoresan sesuai dengan elemen tracheary dinding sel

sekunder yang jelas terlihat. Berdampingan dan terhubung dengan

diferensiasi pembuluh, sel procambial memanjang juga terlihat

jelas.

e) Setelah pembuahan sel telur, zigot mengalami pembelahan

anticlinal asimetris terbentuk sel bagian atas kecil dan sel basal yang

lebih besar (Scheres et al. 1994). Lokalisasi asymmetric dari

transporter auksin mengalirkan protein PIN-FORMED 7 (PIN 7)

memastikan bahwa auksin secara maksimal dibentuk di atas sel.

Selanjutnya, sel bagian atas membelah periklinal (membentuk sel

tambahan). Tambahan pembelahan anticlinal menghasilkan embrio

tahap oktan dan masing-masing dari delapan sel mengalami

pembelahan oblique yang memisahkan protoderm dari inti jaringan

(tahap dermatoge) (Scheres et al. 1994). Terbukti, perkembangan

yang benar dari tahap 'prevascular' sangat penting untuk

memastikan bahwa pembentukan vaskular dimulai dari jumlah yang

tepat dari sel, dan pada posisi yang tepat. Beberapa gen yang

berperan selama (post-embrionik) pembentukan vascular sudah

diekspresikan pada tahap awal embriogenesis (Bonke et al, 2003).

Counterargument

Claim

Awal pembentukan jaringan vaskular pada tumbuhan tidak dimulai

pada awal proses embriogenesis.

Counterargument

Data

a) Xylem dan floem merupakan hasil aktivitas maristem apikal lewat

pembentukan prokambium. Xilem atau floem yang terbentuk dari

prokambium dinamakan xilem atau floem primer. Xylem atau floem

yang berasal dari jaringan sekunder disebut xylem atau floem

sekunder. Keduanya berasal dari satu sel yang sama

(Soerodikoesoemo, 1993)

b) Ikatan pembuluh (xylem dan floem) dibentuk oleh kambium

pembuluh yang termasuk maristem sekunder. Maristem ini adalah

maristem lateral karena terdapat di daerah lateral akar dan batang

(Campbell et al, 1999).

c) Jaringan pembuluh dihasilkan dari maristem sekunder. Meristem

Sekunder adalah meristem yang berkembang dari jaringan dewasa

yang sudah mengalami diferensiasi dan menjadi bersifat embrional

kembali. Contohnya adalah kambium intervasis. Kambium

interfasikuler berkembang dari parenkim akar/batang yang terletak

diantara xilem dan floem. Kambium intervasis ke arah dalam akan

menghasilkan xilem sekunder sedangkan ke arah luar akan

menghasilkan floem sekunder (Maria Agustin, 2009).

d) Jaringan pengangkut terbentuk dari jaringan dewasa yang terdiri

dari xylem dan floem. Floem tersusun oleh parenkim floem, serabut

floem, pembuluh tapis, sel pengiring. Berfungsi mengangkut hasil

fotosintesis dari daun keseluruh bagian tumbuhan. Xylem: tersusun

oleh parenkim xylem, serabut xylem, trake, trakeid, dan unsure

pembuluh. Berfungsi mengangkut air dan mineral dari dalam tanah

melalui akar sampai daun (Sri Mulyani E.S.2006).

e) Jaringan pengangkut termasuk jarngan dewasa, jaringan dewasa

adalah jaringan yang sudah berhenti melakukan totipotensi ,

jaringan ini hanya membelah tetapi tidak melakukan defrensiasi

membentuk jaringan lain. Jaringan pengangkut pada tanaman sering

disebut jaringan vaskular. Jaringan ini disebut jaringan vascular

karena sarana transportasi atau pengangkutannya berupa pembuluh

pembuluh (vaskuler).Pembuluh (vaskuler) itu untuk membawa air

dan larutan ke seluruh tanaman. Pembuluh itu meliputi xilem atau

pembuluh kayu berfungsi untuk membawa air sedangkan floem

pembuluh lapis/pembuluh kulit kayu membawa hasil fotosintesis

berupa larutan organik. Baik xilem maupun floem terdiri dari

beberapa tipe sel. Pada batang primer jaringan ini terletak pada

berkas pengangkut dimana floem di bagian luar dan xylem di bagian

dalam. Floem dan xilem dipisah oleh beberapa baris sel meristem

berdinding tipis yang disebut kambium (A.Fahn,1982: 165).

Rebuttal Claim Jaringan vascular terbentuk pada awal pembentukan embrio namun

belum terdapat diferensiasi xylem dan floem.

Rebuttal Data Jaringan pembuluh vaskular pertama dibentuk selama embriogenesis

sebagai diferensiasi jaringan procambial dalam bagian terdalam dari

embrio tanaman tertutup oleh epidermis dan lapisan jaringan dasar

(Esau 1977; Steeves dan Sussex 1989). Kemudian dalam

pengembangan, meristem lateral (kambium) berasal dari sel yang

berdiferensiasi menjadi jaringan dalam procambial antara floem dan

xilem .

Tahap awal dan pembentukan jaringan vaskular terjadi pada embrio

awal, tetapi tidak ada diferensiasi vaskular yang dapat dilihat sampai

setelah perkecambahan. Salah satu aspek yang paling menarik dari

pembentukan jaringan vaskular awal adalah ekspresi gen xylem

terbentuk lebih awal daripada floem selama embriogenesis.

2. Embriogenesis somatik hanya bisa terjadi pada monokotil saja, benar atau salah ?

Claim Salah, embriologi somatik dapat terjadi pada monokotil, dikotil,

gymnospermae serta alga.

Data a) Pembentukan embrio endospermik sekunder (EES)

merupakan salah satu cara untuk meningkatkan factor

perbanyakan embriogenesis mangga. Embrio yang

dihasilkan dapat digunakan untuk kegiatan perbanyakan

bibit secara klonal dan untuk keperluan transformasi

genetik. Tahapan perkembangan EES mangga Gedong

Gincu yang terbentuk dari EEP memiliki pola seperti tersaji

pada Gambar 1 yaitu fase proembyro (PE), embrio fase

globular (EG), embrio fase torpedo (ET), embrio fase hati

(EH), dan embrio fase kotiledon (EK), dan hasil analisis

sitologi fase embrio tersaji pada Gambar 2. Pola ini terjadi

juga pada mangga varietas Ratnagiri (Irni Furnawanthi,

dkk, 2014)

Gambar 1. Fase perkembangan embrio endospermik sekunder: (1A)

Proembryo; (1B) embrio fase globular; (1C) embrio fase hati; (1D)

embrio fase torpedo; (1E) embrio fase kotiledon

Gambar 2. Analisis histologi embrio endospermik sekunder: (2A)

Embrio fase globular; (2B) embrio fase hati; (2C) embrio fase torpedo;

(2D) embrio fase kotiledonari

b) Perkembangan kultur embrio kacang tanah dimulai dengan

pembesaran leaflet, pembentukan kalus, kalus embriogenik dan

embrio somatik (Gambar 1). Eksplan leaflet mulai membesar pada

umur ± 2 MST, selanjutnya membentuk kalus pada umur ± 4MST

dan mulai membentuk kalus embriogenik pada umur ± 6 MST.

Bentuk embrio somatik dua varietas kacang tanah yang dicoba

berbeda. Eksplan leaflet yang berasal dari varietas Kancil

menghasilkan embrio somatik berukuran besar dan relatif sedikit

pada setiap eksplan, sedangkan untuk eksplan leaflet yang berasal

dari varietas Singa menghasilkan embrio somatik berukuran kecil

dan bergerombol pada setiap eksplannya (Gambar 2) (Akary Edi

dkk, 2013)

c) Pertumbuhan filamen dan embrio somatik pada rumput laut K.

Alvarezii mengalami beberapa fase pertumbuhan, pada induksi

awal filamen yang terbentuk berwarna putih dan transparan

umumnya terinduksi pada bagian ujung eksplan yang segar.

Sedangkan filamen yang berwarna merah kecoklatan biasanya

terinduksi pada eksplan yang mengalami degradasi, filamen

bertumbuh pada permukaan eksplan hingga menutupi bagian

epidermis, pada rumput laut kadang-kadang induksi dapat

menghasilkan organ anakan yang belum sempurna (Emma Suryati,

2010).

d) Induksi embrio somatik Pinus merkusii perlu dioptimalkan

sehingga dapat menghasilkan prosentase induksi yang lebih tinggi.

Salah satu caranya yaitu dengan pendinginan eksplan. Pendinginan

dapat menyebabkan akumulasi amilum, sitokinin, gibbberellin.

Distribusi air antar sel menjadi lebih mudah karena adanya

peningkatan permeabilitas membran (Adi Rahmat, 2005).

e)

Perkembangan kalus embriogenik menjadi embrio somatik pada

Shorea pinanga merupakan aktivitas dari beberapa faktor. Dalam

perkembangannya kalus embriogenik melalui beberapa fase yaitu

fase globuler, jantung, torpedo dan kotiledon. Kalus embriogenik

yang umumnya mempunyai bentuk isodiametrik berwarna putih

kekuningan, secara perlahan berubah bentuk menjadi globular

dengan permukaan sel yang lebih halus. Selain itu ukuran sel

menjadi lebih besar dan berwarna hijau. Perubahan yang terjadi

pada kalus embriogenik dapat dilihat setelah 7 hari dibudidayakan.

Semua kalus tersebut berubah warna menjadi hijau setelah

dibudidayakan selama 14 hari. Permukaan kalus terlihat halus dan

mengkilat. Waktu tersebut merupakan saat mulai terbentuknya

embrio somatik fase globular yang berkembang sampai fase

kotiledon (Yelnititis, 2013)

Counterargument

Claim

Embriogenesis somatik hanya bisa terjadi pada monokotil saja.

Counterargument

Data

a) Embrio somatic pada tebu diperoleh dari media proliferasi,

diperbanyak dengan cara ditumbuhkan ke dalam media

perbanyakan (regenerasi). Satu botol kultur ditanam satu embrio

somatik dewasa. Tinggi rendahnya persentase kalus embriogenik

dipengaruhi oleh konsentrasi hormon auksin sintetik yang

berfungsi untuk menginduksi kalus embriogenik. Kalus

embriogenik merupakan kumpulan sel yang dicirikan dengan

struktur bipolar yaitu mampu membentuk dua meristem sekaligus

diantaranya meristem tunas dan meristem akar.

Gambar kalus embriogenik dan nonembriogenik pada tanaman tebu

Var. NXI 1-3 secara makroskopis. EC = kalus embriogenik; NEC =

kalus non-embriogenik.

b) Induksi kalus embrionik dari umbi keladi tikus terjadi pada minggu

ke 2 setelah tanam. Induksi kalus dapat terjadi pada kedua media

yang dicobakan baik dengan penambahan zat pengatur tumbuh

CPPU maupun BAP. Kalus viabel dari umbi keladi tikus yang

terbentuk berwarna kekuningan dengan bentuk remah dan mudah

hancur.

c) Pada kedelai bahwa penggunaan jenis auksin yang berbeda pada

medium kultur akan menyebabkan perbedaan morfologi kalus.

Embrio somatik yang diinduksi pada media yang mengandung 2,4-

D cenderung mempunyai tekstur friabel/remah, berwarna kuning-

hijau transparan, mempunyai struktur embrio globular atau torpedo.

Sedangkan embrio yang diinduksi pada media NAA mempunyai

tekstur kompak, berwarna hijau muda dan lebih buram / tak tembus

cahaya. Pada penelitian ini digunakan media MSIA dan MSIB

yang sama-sama mengandung auksin 2,4-D, sehingga kalus

mempunyai morfologi yang hampir sama. Selain itu diduga karena

embrio masih dalam stadia awal sehingga perbedaan morfologi

embrio akibat perbedaan jenis auksin yang digunakan belum jelas

terlihat.

d) Pada Phalaenopsis sp.hasil pengamatan pada percobaan proliferasi

menunjukkan bahwa perkembangan kalus yang diperoleh dari

proses inisiasi memiliki respon yang beragam terhadap medium

proliferasi. Dalam proses proliferasi kalus, kalus membentuk kalus

globuler yaitu kalus yang permukaannya membentuk bulatan-

bulatan mengkilap, atau kalus non globuler yaitu kalus yang

permukaannya rata atau bergerigi halus.

e) Dari hasil penanaman daun tembakau diperoleh dua perlakuan

interaksi antara ZPT BAP dan IAA yang baik untuk pertumbuhan

kearah somatic embriogenesis yakni perlakuan B2I2 dan B3I2.

Keberhasilan regenerasi melalui somatik embriogenesis

dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lainformulasi media,

formulasi zat pengatur tumbuh serta jenis eksplan yang digunakan.

Berdasarkan hasil penelitian pada gambar 2 dapat diketahui bahwa

perlakuan B3I2 menghasilkan jumlah tunas terbanyak. Perlakuan

ini menghasilkan rata-rata jumlah tunas 5.50. Keseimbangan antara

auksin dan sitokinin mampu mengontrol pembentukan tunas akar

dan kalus secara in vitro (Ali et al., 2007). Oleh karena itu untuk

mendapatkan hasil kultur jaringan tembakau yang optimal

diperlukan kombinasi komposisi ZPT berupa hormone auksin dan

sitokinin yang tepat .

Rebuttal Claim Embriogenesis somatik dapat dikembangkan pada berbagai jenis

tumbuhan karena menggunakan prinsip totipotensi.

Rebuttal Data Embriogenesis somatik atau embriogenesis aseksual adalah proses

ketika sel-sel soma berkembang menjadi embrio melalui tahap-tahap

morfologi yang khas tanpa melalui fusi gamet (Toonen dan de Vries,

1996 dalam Utami et al, 2007). Embriogenesis somatik adalah proses

suatu embrio tanaman terbentuk dan berkembang dari sel somatik. Sel

somatik adalah sel tanaman yang dalam keadaan normal tidak terlibat

dalam perkembangan embrio, contohnya jaringan daun tanaman.

Umumnya embrio somatik berkembang dari satu sel, yang kemudian

membelah dan berkembang menjadi kumpulan sel meristematis.

Kumpulan sel meristematis ini lalu terus berkembang hingga menjadi

embrio tanaman, yang disebut embrio somatik.

Berbagai bagian tanaman telah digunakan untuk menghasilkan embrio

somatik. Embrio somatik dapat berasal dari satu sel tunggal maupun

sekelompok sel eksplan yang digunakan adalah embrio zigotik yang

sudah memiliki kemampuan embriogenik, Pre-Embyrogenic

Determined Cells atau PEDCs. Sementara eksplan tanaman yang tidak

embriogenik harus didorong untuk menjadi embriogenik, disebut

Induced Embriogenically Determined Cells atau IEDCs. (Bhojwani,

S.S., and Woong-Young Soh, 2001). Sel tunggal dalam jaringan

IEDCs sangat sedikit, maka untuk mempermudah identifikasinya, sel

tersebut harus dipacu membentuk kalus embriogenik. Sedangkan

kelompok sel PEDCs hanya memerlukan kondisi yang sesuai untuk

memacu pembelahan dan perkembangan sel membentuk embrio

somatik. Sehingga dari kelompok sel PEDCs embrio somatik dapat

dihasilkan tanpa melewati proses pembentukan kalus. Kedua kelompok

sel ini yang membuat dikenalnya dua cara embriogenesis somatik,

yaitu embriogenesis langsung dan embriogenesis tidak langsung

(Taryono, 2012).

Tahap-tahap embriogenesis somatik menurut Bhojwani dan Razdan

(1989) yaitu: Tahap Perkembangan (Development Phase), embrio

somatik berkembang dari kumpulan sel meristematis menjadi bentuk

globural, bentuk hati, bentuk torpedo, dan kotiledon; Tahap Konversi

(Conversion Phase), setelah mencapai bentuk kotiledon, embrio

somatik berkecambah, ini yang disebut tahap konversi; Tahap Maturasi

(Maturation Phase), kemudian embrio somatik mengalami perubahan

biokimia dan menjadi keras. Pada tahap perkembangan, terdapat

perbedaan antara tanaman dikotil dan monokotil. Pada tanaman dikotil,

tahapan yang dapat teramati yaitu globural, jantung/hati dan torpedo.

Sedangkan pada tanaman monokotil tahapan yang dapat teramati yaitu

globular, coleoptillar, dan scutellar.

DAFTAR PUSTAKA

Akari Edy, dkk. 2013. Pengaruh Periode Imbibisi Terhadap Induksi Embrio Somatik Dua

Varietas Kacang Tanah (Arachis hypogea L.) Secara In Vitro. Jurnal Agrotropika 8(1): 8-

11, Januari-Juni 2013

Bhojwani, S.S. and M.K. Razdan. 1989. Plant tissue culture. Theory and Practise. Elsevier,

New York

Bonke M, Thitamadee S, Mahonen AP, Hauser MT, Helariutta Y (2003) APL regulates

vascular tissue identity in Arabidopsis. Nature 426: 181–186

Dan Peka Naungan

De Rybel, Bert et al, 2013. Prenatal plumbing – vascular tissue formation in the plant

embryo. Laboratory of Biochemistry, Wageningen University, Wageningen, 6703HA, the

Netherlands

Fahn,A.1982. Anatomi Tumbuhan jilid 3. Jogjakarta: Universitas Gajah Mada

Handayani, Tri. 2008. Potensi Embriogenesis Beberapa Genotipe Kedelai Toleran

Hindaningrum, Irni Furnawanthi, dkk. 2014. Pembentukan Embrio Endospermik Sekunder

Mangga (Mangifera indica L.) Gedong Gincu Klon 289. J. Agron. Indonesia 42 (2) : 150 -

157 (2014)

Hutami, S., I. Mariska, R. Purnamaningsih, M. Herman, D. Damayanti, and I.R. Utami.

2001. Regeneration of papaya (Carica papaya L.) through somatic embryogenesis. In

Endang G. Lestari. 2011. Peranan zat pengatur tumbuh dalam perbanyakan tanaman melalui

kultur jaringan. Jurnal AgroBiogen 7(1): 63-68.

Ida, Juartina ,et al. 2012. Regenerasi Tanaman Obat Keladi Tikus (Thyponium flagelliform

L. Blume) Melalui Embriogenesis Somatik Secara In Vitro. Jurnal Sains dan Teknologi

Indonesia Vol. 14, No. 1, April 2012 Hlm.44-49

Mulyani E.S,.2006.Anatomi Tumbuhan.penerbit Kanisius.Yogyakarta

Ningsih, et al. 2015. Induksi Somatic Embriogenesis Secara Langsung Dengan Modifikasi

Bap Dan Iaa Pada Tanaman Tembakau (Nicotiana tabaccum L) Varietas H-382. Berkala

Ilmiah PERTANIAN. Volume x, Nomor x, Bulan xxxx, hlm x-x.

Ohashi-Ito K, Fukuda H (2010) Transcriptional regulation of vascular cell fates. Curr Opin

Plant Biol 13: 670–676

Rianawati, Sri. 2009. Embriogenesis Somatik dari Eksplan Daun Anggrek Phalaenopsis sp

L. J. Agron. Indonesia 37 (3) : 240 – 248 (2009)

Soerodikoesoemo, Wibisono, dkk. 1993. Anatomi dan Fisiologi Tumbuhan. Penerbit

Universitas Terbuka: Depdikbud Jakarta

Soleha, wardatus et al. 2015. Induksi Embriogenesis Somatik Menggunakan 2,4-

Dichlorophenoxyacetic Acid (2,4-D) dan Kinetin pada Eksplan Gulungan Daun Muda

Tanaman Tebu. Jurnal ILMU DASAR, Vol.16 No.1, Januari 2015:17-22

Suryati, Emma dkk. 2010. Keanekaragaman Morfologi Embrio Somatik pada Rumput Laut

(Kappaphycus alvarezii) Selama Pemeliharaan pada Media Cair dan Semi Solid yang

Diperkaya dengan IAA. Prosisding Forum Inovasi Teknologi Akuakultur

Taryono. 2012. Pengantar Bioteknologi Tanaman. Yogyakarta, Universitas Gadjah Mada.

Yelnititis. 2013. Induksi Embrio Somatik Shorea pinanga Scheff. Pada Kondisi Fisik Media

Berbeda. Jurnal Pemuliaan Tanaman Hutan Vol 7 No. 2, September 2013, 73 – 84