SISTEM REPRODUKSI TUMBUHAN TINGKAT RENDAH

Oleh: Wahab Abdullah

Mahasiswa S-2 Prodi Sains Universitas Negeri Surabaya

A. PERGILIRAN GENERASI

Siklus hidup semua tumbuhan darat bergantian antara dua generasi

organisme multisel yang berbeda: gametophytes dan sporofit. Seperti

ditunjukkan dalam diagram di bawah ini (menggunakan pakis sebagai contoh),

setiap generasi menimbulkan lainnya, sebuah proses yang disebut pergantian

generasi.

Gametofit haploid multiseluler ("gamet-memproduksi tumbuhan") adalah

nama untuk produksi dengan mitosis dari haploid gamet-telur dan sperma-yang

sekering selama pembuahan, membentuk zigot diploid. Pembelahan mitosis

zigot menghasilkan sporophyte diploid multiseluler ("spora-memproduksi

tumbuhan"). Meiosis dalam sporophyte yang matang menghasilkan spora

haploid, sel-sel reproduksi yang dapat berkembang menjadi organisme haploid

baru tanpa sekering dengan sel lain. Pembelahan mitosis dari sel spora

menghasilkan gametofit multiseluler baru, dan siklus dimulai lagi.

Gambar 01. Silih bergantinya generasi: lima langkah umum

B. LUMUT

Tumbuhan lumut meliputi tiga divisi yaitu Hepatophyta, Bryophyta, dan

Anthocerophyta. Umumnya berukuran kecil antara 1 – 10 cm atau lebih.

Semua lumut tidak menghasilkan bunga atau biji, sebagai gantinya lumut

menghasilkan spora sebagai alat perkembangbiakannya.

Dalam hidupnya lumut mengalami pergiliran keturunan antara generasi

gametofit dan generasi sporofit. Generasi gametofit (bersifat haploid) lebih

menonjol dibandingkan generasi sporofit. Lumut yang sehari-hari kamu lihat

adalah generasi gametofitnya.

Pada fase ini lumut membentuk struktur batang dan daun, melakukan

fotosintesis, membentuk organ reproduksi/gametangia (anteridium dan

arkegonium), gamet, dan spora. Jika kedua gametangia terdapat dalam satu

individu disebut berumah satu (monoisous atau autoisous) dan jika terpisah

pada

dua individu disebut berumah dua (dioisous) sehingga terdapat lumut jantan

dan betina. Generasi sporofit memperoleh makanan dari generasi gametofit,

sehingga hidupnya tergantung pada generasi gametofit.

Siklus hidup lumut dimulai ketika spora berkecambah menghasilkan

protonema. Protonema kemudian tumbuh dan berdiferensiasi membentuk

rizoid, batang, dan mikrofil. Dari ujung batang berkembang organ reproduksi.

Organ reproduksi betina disebut arkegonia yang dilindungi oleh modifikasi

daun yang disebut perisaeta. Organ reproduksi jantan disebut anteridium yang

ditutupi oleh modifikasi daun yang disebut perigonium. Arkegonium

menghasilkan sel telur atau ovum dan anteridium menghasilkan sperma yang

berflagela dua. Sperma kemudian berenang untuk membuahi sel telur.

Pembuahan ini hanya dapat berlangsung bila lingkungannya basah atau berair.

Gerakan sperma ke arah sel telur berupakan gerak kemotaksis, karena adanya

rangsangan zat kimia berupa lendir yang dihasilkna oleh sel telur. Hasil

pembuahan membentuk zigot yang kemudian tumbuh memjadi sporofit yang

bersifat haploid. Ketika sporofit masak (menjadi dewasa, yaitu berumur antara

¼ – ½ tahun) akan membentuk tangkai panjang (disebut seta) yang ujungnya

berupa kapsul yang disebut sporogonium. Di dalam kapsul, setiap sel induk

spora membelah menghasilkan empat spora yang berkumpul membentuk

tetrad. Ketika spora telah masak, kapsul pelindungnya pecah dan spora

dibebaskan. Spora kemudian dilepaskan yang dapat berkecambah dan memulai

siklus hidup lumut lagi.

Gambar 02. Sporofit dan sporangia dari Sphagnum (jenis lumut daun)

Sporophyte memiliki organ multiseluler disebut sporangia (tunggal,

sporangium) yang menghasilkan spora. Dalam sporangium, sel diploid disebut

sporocytes, atau sel-sel ibu spora, menjalani meiosis dan menghasilkan spora

haploid. Jaringan luar sporangium yang melindungi spora berkembang sampai

mereka dilepaskan ke udara.

Gambar 03. Archegonia dan antheridia dari Marchantia (jenis lumut hati)

Salah satu fitur yang membedakan tanaman darat awal dari nenek moyang

mereka adalah alga produksi gamet dalam organ multisel disebut gametangia.

Gametangia betina disebut archegonia (tunggal, archegonium). Setiap

archegonium adalah organ berbentuk seperti buah pir, yang menghasilkan telur

tunggal nonmotile (tidak bergerak) dipertahankan dalam bagian bulat dari

organ (bagian atas untuk spesies yang ditunjukkan di sini) . Suatu gametangia

laki-laki, yang disebut antheridia (tunggal, antheridium), menghasilkan sperma

dan melepaskan mereka ke lingkungan. Di banyak kelompok tanaman masa

kini, sperma memiliki flagella dan berenang ke telur melalui tetesan air atau

lapisan air. Setiap telur dibuahi dalam sebuah archegonium, di mana zigot

berkembang menjadi embrio.

Gambar 04. Skema daur hidup lumut.

Gambar 05. Daur hidup lumut.

Keterangan gambar:

1. Spora akan berkecambah melalui pembelahan mitosis, membentuk

protonema kecil, berwarna hijau seperti benang yang menyerupai alga hijau

2. Protonema haploid itu terus tumbuh dan berdiferensiasi (buds= gametofit

yang berkembang), dan akhirya membentuk gametofit yang dewasa secara

seksual.

3. Sperma berenang melalui lapisan tipis yang lembab sampai ke arkegonium

dan membuahi telur

4. Zigot (diploid) akan membelah secara mitosis dan berkembang menjadi

sporofit embrionik di dalam arkegonium

5. Sporofit menumbuhkan batang panjang (seta) yang muncul dari

arkegonium, akan tetapi dasar sporofit itu tetap menempel pada gametofit

betina

6. Menancap dengan kakinya, nutrisis sporofit tetap bergantung pada

gametofit

7. Pada ujung batang terdapat sporangium, yaitu kapsul tempat pembelahan

meiosis terjadi dan spora haploid berkembang. Ketika penutup sporangium

membuka, spora akan menyebar.

Gambar 06. Lumut tanduk (Filum Anthocerophyta)

Gambar 07. Lumut daun (filum Bryophyta)

C. PAKU

Tumbuhan paku-pakuan (atau disingkat tumbuhan paku, dikenal pula

sebagai pakis) telah memiliki sistem pembuluh sejati (kormus) tetapi tidak

menghasilkan biji untuk reproduksinya. Sebagai gantinya tumbuhan paku

menghasilkan spora sebagai alat perbanyakan generatifnya sehingga tumbuhan

paku sering disebut kormofita berspora.

Daur hidup tumbuhan paku mengalami pergiliran keturunan yang terdiri

dari dua fase utama yaitu gametofit dan sporofit. Tumbuhan paku yang terlihat

sehari-hari merupakan fase sporofit yang menghasilkan spora. Bentuk generasi

fase gametofit dinamakan protalium, yaitu tumbuhan kecil berupa lembaran

berwarna hijau, mirip lumut hati, akar berupa rizoid, tidak berbatang, dan tidak

berdaun. Protalium tumbuh dari spora yang jatuh di tempat yang lembab.

Protalium menghasilkan anteridium yaitu organ penghasil sperma atau sel

kelamin jantan dan arkegonium yaitu organ penghasil ovum atau sel telur.

Agar terjadi pembuahan, lingkungan harus berair sebagai media sperma

berpindah menuju ovum. Ovum yang dibuahi berkembang menjadi zigot,

kemudian tumbuh menjadi tumbuhan paku baru. Berdasarkan spora yang

dihasilkan dikenal 3 jenis tumbuhan paku, yaitu sebagai berikut.

1. Paku homospor atau isospor, menghasilkan satu jenis spora saja, misalnya

paku kawat (Lycopodium clavatum).

2. Paku heterospor, menghasilkan dua jenis spora yang berbeda ukurannya.

Spora yang kecil disebut mikrospora yang berjenis jantan, dan spora yang

besar disebut makrospora yang berjenis betina. Hasil fertilisasi ovum oleh

sperma menghasilkan zigot yang dapat tumbuh menghasilkan tumbuhan

paku. Misalnya paku rane (Selaginella wildenowii) dan semanggi

(Marsilea crenata).

3. Paku peralihan, menghasilkan spora yang bentuk dan ukurannya sama

(isospora) tetapi sebagian jantan dan sebagian betina (heterospora),

misalnya paku ekor kuda (Equisetum debile).

Gambar 06. Skema daur hidup paku.

Gambar 08. Daur hidup paku (pakis).

Keterangan gambar:

1. Sebagian besar pakis adalah homospora, yang berarti menghasilkan

satu jenis spora saja. Setelah spora pakis menempati suatu tempat yang

baik, spora tersebut akan berkembang menjadi gametofit kecil yang

mencukupi dirinya sendiri dengan fotosintesis.

2. Masing-masing gametofit membangun organ yang memproduksi

sperma (disebut anteridia) dan organ yang memproduksi sel telur

(disebut arkegonia), umumnya keduanya matang pada waktu yang

berlainan.

3. Sperma pakis menggunakan flagela untuk berenang melalui cairan dari

anteredium sampai ke sel telur. Zat pemikat (attractant) yang

disekresikan oleh arkegonia membantu mengarahkan sperma.

4. Zigot berkembang menjadi sporofit baru, dan tumbuhan muda itu

tumbuh keluar dari arkegonium induknya, yaitu gametofit.

5. Bintik-bintik pada permukaan bawah daun reproduktif (sporofil)

disebut sori (tunggal, sorus). Setiap sorus adalah kumpulan sporangia.

Sporangia melepaskan spora, yang akan menjadi gametofit.