Tubuh tumbuhan terorganisasi
menjadi :
sistem pucuk (shoot system) dan
sistem akar (root system)
Sistem organ pada tumbuhan
Organ pada tumbuhan :
• Vegetatif : akar, batang, daun
• Generatif/reproduktif : bunga,
buah (dan biji)
Betulkah pernyataan ini :
1. Dikotil memiliki sistem akar tunggang sedang monokotil hanya
sistem akar serabut saja.
2. Tumbuhan yg hidup di tanah yg keras dan kering umumnya
memiliki cabang akar yg lebih sedikit dibandingkan dg
tumbuhan yg hidup pd kondisi tanah yg lembab dan lunak.
3a. Apakah epidermis akar ditutupi kutikula?
b. Apa yg terjadi saat akar mengalami pendewasaan? Masih
adakah epidermis? Akankah fungsinya tetap sama dalam
penyerapan air dan mineral terlarut?
▪ tumbuh di bawah tanah
▪ struktur tanpa organ lateral → tidak ada buku dan ruas
▪ pendukung pertumbuhan
taruk
▪ melalui fotosintesis,
bahan air dan CO2 di
daun
Fungsi utama :
i. Penyerapan dan konduksi air
dan mineral terlarut
ii. Pengokoh/’anchor’
iii. Penyimpanan cadangan
makanan
iv. Pada tumbuhan tertentu : produksi hormon (sitokinin) &
senyawa metabolit sekunder
tumbuhan (nikotin - Nicotiana
tabaccum, vincristin -
Catharanthus roseus dll)
v. Beberapa tumbuhan memiliki
akar terspesialisasi untuk
fungsi lain
AKAR
SISTEM AKAR
• Tersusun atas • akar primer = akar utama dan
• akar sekunder (akar lateral) =
akar cabang
Klasifikasi akar
• Berdasarkan morfologi
• Sistem akar tunggang
• Sistem akar serabut
• Berdasarkan asal mula
pembentukannya pada
embrio (ontogeni)
• Akar primer
• Akar adventif
2. Sistem akar serabut• Terdiri dari beberapa akar
berukuran relatif seragam (kecil dan panjang)
• Terbentuk pada tumbuhan yang masa tumbuh akar embrioniknya relatif singkat
• Pada monokotil, e.g. Allium, Cyperus, Oryza dll, akar tumbuh dari dasar batang dan membentuk sistem yang homogen → akar adventif
• Percabangan lateral umumnya lebih kecil
1. Sistem akar tunggang
• Ada satu akar
primer/utama yang
besar, terlihat jelas dan
• Akar lateral/cabang
akar yang lebih kecil
• Ditemukan pada
Gymnospermae dan
dikotil
Akar berdasarkan morfologinya
Sebagian besar akar serabut tumbuh meluas dan mencengkeram tanah dengan cukup kuat →
sering digunakan sebagai tumbuhan pencegah
erosi
Akar wangi (Vetiveria)
Questions
Betulkah pernyataan ini :
1. Dikotil memiliki sistem akar tunggang sedang
monokotil hanya sistem akar serabut saja.
2. Tumbuhan yg hidup di tanah yg keras dan kering
umumnya memiliki cabang akar yg lebih sedikit
dibandingkan dg tumbuhan yg hidup pd kondisi
tanah yg lembab dan lunak.
Apa yang dimaksud dengan
• Root tip,
• Root cap
• Apical meristem,
• Quiscent center?
• Sub apical region?
Root tip : the apical growing part of root
Growing part of root tip
divided into 4 regions:
1. Root cap
2. Region of cell division
3. Region of cell
elongation
4. Region of differentiation
Subapical region
The root cap :
▪ tissue at the tip of a plant root, also called calyptra.
▪ contain statocytes which are involved in gravity perception in plants. If cap
is removed, root will grow randomly
Subapical region
• part of root just behind the root cap.
• is divided into 3 zones of cell.
a. Zone of cell division : consist of apical meristem cells,
region where cells are dividing (24-36 hs) producing
upwards of 20,000 new cells a day
b. Zone of elongation : newly formed cell elongate by up to
150x. Primarily by filling vacuoles with water. This action can
push the roots at a downward rate of up to 4 cm a day
c. Zone of cell maturation : where immature cells take on a
specific function, developing root hairs on the outside of the
root
Quiscent center?
Apa dan yang mana?
◼ Di pusat RAM terdapat
“quiescent centre” atau daerah
tenang
◼ Daerah dengan 500-1000 sel,
pembagian sel berlangsung
sangat lambat atau tidak sama sekali
◼ tetapi sel-sel mampu
melanjutkan aktivitas
meristematic jika jaringan di
sekitarnya rusak
◼ Sel relatif tahan terhadap
kerusakan radiasi dan senyawa
kimia beracun
Inactive center in between root cap and active meristematic region with fewer mit, ER, very small nuclei, low rate of DNA and protein synthesis
• Terdiri dari beberapa lapis sel
yang melindungi RAM
• Sel penyusun dibedakan
menjadi :• Sel kolumela
• Sel perifer / tepi
• Ketika akar tumbuh
menembus tanah, sebagian
sel pada tudung akar akan rusak dan digantikan dengan
sel yang baru
15
Tudung akar/pelindung akar
• Terdiferensiasi dari sel-sel
kolumela• Terletak di sekeliling kolumela
• Sebagian besar sel akan terlepas
dari tudung akar ketika akar
tumbuh menembus tanah
• Mensekresikan lendir/’mucigel’
Sel perifer
Mucigel
Perifer
kolumela
• Gel tersusun atas polisakarida terhidrasi mengandung
gula, asam organik, vitamin, enzim dan asam amino
• Fungsi :
• Proteksi : melindungi akar dari kekeringan, mengandung senyawa yang akan berdifusi ke
dalam tanah dan menghambat pertumbuhan
akar lain• Lubrikasi : akar menjadi licin → menembus
partikel tanah
• Absorpsi air : meningkatkan kontak akar dengan
tanah
• Absorpsi mineral : grup karboksil pada gel akan mempengaruhi pengambilan ion. Asam lemak,
lektin dan sterol pada gel membantu terjadinya simbiosis dengan mikroba tanah
Mucigel
Terdiri dari sel memanjang (statocytes) yang mengandung sekitar 15-30 amiloplas (statolith) → respons terhadap gaya gravitasi
17
Kolumela
Penampang melintang akar menunjukkan perbedaan
yang jelas antara ketiga sistem jaringan :
a. Epidermis → jar. dermal
b. Korteks → jar. dasar
c. Silinder pusat → jar. pembuluh
Mature ranunculus
Struktur Akar Primer
EPIDERMIS
▪ umumnya terdiri dari 1 lapis sel,
terbentuk dari protoderm
▪ untuk penyerapan air dan
mineral, terutama di daerah
dengan rambut akar
▪ tidak berkutikula atau kutikulasangat tipis → tidak
mengganggu proses penyerapan di akar
Jaringan Pembentuk Akar
KORTEKS
• Umumnya terdiri atas sel-sel
parenkim dengan vakuola
yang besar
• Parenkim dapat berdiferensiasi
menjadi aerenkim dengan
ruang antar sel yang besar
• Pada tumbuhan hidrofit :
aerenkim berfungsi untuk
angkutan gas dan tempat
penyimpanan oksigen yang
dibutuhkan untuk respirasi
Epidermis :
• forms an interface between plant and environment.
• It is coated with cutin, a complex fatty substance that forms the cuticle and
is ingestible by pathogens.
• cuticle is impregnated with long chained waxes, which render it very
impermiable to water.
• cuticle is clear like the epidermal cells it covers, allowing light to reach
photosynthetic tissues beneath.
Shoot epidermis protects the plant from desiccation while root epidermis
allows the plant to extract water and ions from the soil, aided by their root
hairs.
When root epidermis has a thin cuticle, its waxes have shorter chains so it is
more permeable than shoot epidermis
Plant cuticle :
• a protecting film covering the epidermis of leaves, young shoots and
other aerial plant organs without periderm
• consists of lipid and hydrocarbon polymers impregnated with wax
• synthesized exclusively by the epidermal cells
Selaginella aerial roots have a thick root cap that possesses a cuticle.
Roots that have breached the soil do not have cuticles.
ENDODERMIS
• Dinding sel memiliki pita-pita suberin
yg mengelilingi dinding radial dan melintang sel → pita Caspary
• Pita Caspary berfungsi utk
mengendalikan pergerakan larutan(air dan mineral) dari daerah korteks
yg akan menuju silinder pusat
Pergerakan air dalam akar
tersusun atas :
1. perisikel
2. jaringan pembuluh
SILINDER PUSAT/SILINDER PEMBULUH (STELE)
▪ umumnya hanya terdiri atas 1
lapis sel
▪ turut terlibat dlm pembentukan akar lateral dan felogen
(kambium gabus)
Perisikel
▪ Xilem: sumbu mampat dengan beberapa
penonjolan
▪ Kelompok floem bergantian dengan penonjolan
xilem
▪ Jumlah penonjolan xilem bervariasi pada
berbagai macam spesies dan dalam akar padatumbuhan yang sama → diark, triark, tetrark atau
poliark
▪ Xilem primer yang pertama kali terbentuk
(protoxilem) memiliki sel-sel trakeid berukuran
kecil dan paling awal mengalami pendewasaan.
Makin dekat ke pusat akar terdapat unsur-unsur
metaxilem yg lebih lebar
▪ Arah pendewasaan xilem pada akar adalah
secara sentripetal (dari luar ke dalam = eksark)
Jaringan Pembuluh(pada silinder pusat)
Immature and mature Ranunculus
Pertumbuhan proto dan meta xilem (xilem primer)
Pendewasaan xilem primer : eksark (dari luar ke dalam)
Perbedaan lain ?
Number of xylem and phloem groups limited 2-6
7-many
Akar tumbuhan dikotil vs monokotil
Secondary Growth of Roots
• Lingkaran kambium pembuluh dan cambium gabus juga ditemukan
di akar
• Kambium pembuluh berkembang dalam silinder pusat dan
menghasilkan xilem and floem sekunder
• Kayu dibentuk di akar (juga dengan lingkar tahun) seperti di batang
• Saat diameter akar bertambah, korteks dan epidermis pecah dan
lepas dari akar
• Perisikel menjadi kambium gabus dan membentuk periderm
• Akar sekunder tampak serupa batang sekunder • Fungsi akar berkayu adalah sebagai anchor dan
penunjang dasar• Absorpsi air hanya dilakukan oleh akar primer muda
Tilia root and stem
Questions
1. Apakah epidermis akar ditutupi kutikula?
2. Apa yg terjadi saat akar mengalami
pendewasaan? Masih adakah epidermis?
Akankah fungsinya tetap sama dalam penyerapan
air dan mineral terlarut?
Pertumbuhan sekunder sama dengan
pertumbuhan sekunder biasa
TAPI
parenkim dihasilkan dalam jumlah
banyak baik di xilem maupun floem
Contoh lain :
bit (Beta vulgaris)
Ubi jalar (Ipomoea batatas)
Daucus carota
Variasi Pertumbuhan Sekunder
(Akar Penyimpan cadangan makanan)
BATANG
Giant coast redwoods (Sequoia sempervirens) - Pinophyta. The largest trees are over 300 feet (91 m) tall and 17 feet (5.2 m) in diameter. They sprouted from seeds the size of oatmeal flakes nearly 2000 years ago, and grew into giants taller than the Statue of Liberty (from the foundation of pedestal to torch)
• Umumnya berada di atas permukaan tanah
tapi dapat termodifikasi dan tumbuh di bawah
permukaan tanah
• Saat kecambah : batang adalah bagian
tumbuhan di atas kotiledon
• Terdiri dari nodus dan internodus.
• Nodus memegang 1-lebih daun,
• tunas tumbuh menjadi cabang dengan
daun dan perbungaan
Fungsi umum
• Menghubungkan akar dengan daun,
menyokong tumbuhan ke arah matahari
• Perkembangan bagian tumbuhan (organ lateral) yang berada di atas tanah
• Transport materi : nutrisi, air dan fotosintat
• Penyimpanan cadangan makanan
BATANG
Fungsi batang : Transport Materi
Materi yg dilalukan melalui batang :
• Air, mineral dari akar melalui
xylem: sesuai dg model
transpirasi dan kohesi
• Fotosintat (hasil fotosintesis) dari
daun melalui floem
3 faktor yg membantu pergerakan
air dari akar ke bagian atastumbuhan
a. Tekanan akar
b. Kohesi
c. Transpirasi
Di daun, pori-pori kecil memungkinkan air untuk keluar sebagai uap. Dari semua air yang diserap oleh tanaman, kurang dari 5% tetap berada dalam tubuh tumbuhan untuk pertumbuhan.
Transpirasi :hilangnya air dari tanaman dalam bentuk uap airAir diserap dari tanah oleh akar dan diangkut sebagai cairan ke daun melalui xilem
Gula berpindah dari sumber
penghasilnya (sumber/source) ke
tempat penerimaan
(jaringan/organ
yg sedang tumbuh dan jaringan
penyimpan/sink)
Sumber (source) = sel yg kaya gula
e.g. sel daun yg aktif berfotosintesis
Tempat penerima (sink)
sel-sel yg miskin gula, sedang
tumbuh
e.g. tuber
Transport fotosintat
Disusun oleh 3 system jaringan :
• Jaringan dermal
• Jaringan tissue
• Jaringan pembuluh
http://www.majordifferences.com/2013/03/difference-between-dicot-and-monocot.html#.WA6Pq_l97IV
STRUKTUR PRIMER BATANG
• Umumnya terdiri atas 1 lapisan sel, memiliki
kutikula
• Merupakan jaringan hidup dan mampu bermitosis
1. Jaringan dermal : Epidermis
http://www.kbg.fpv.ukf.sk/studium_materialy/morfologi
a_rastlin/webchap10epi/10.3-9.htm CORN
• Korteks batang umumnya
terdiri atas parenkim
• Bagian tepi dari korteksumumnya mengandung
kolenkim
• Coniferae: korteks tidak
memiliki jaringan penyokong
• Graminae: jaringan
penyokong pada tepi korteksumumnya berupa sklerenkim
2. Jaringan dasar : Korteks dan Empulur
Pada Linum (dikot), serat
terdapat dlm jumlah besar
Pada tumbuhan akuatik, parenkim dalamkorteks seringkali berupa aerenkim
Carnivore aquatic bladderwort
▪ Terutama terdiri dari sel parenkim
yang tersusun longgar
▪ Pada korteks dan empulur dapat
ditemukan adanya idioblas,
sklereid atau latisifer
Empulur
Pada bagian ruas batang monokot,
empulur umumnya rusak, sementara
pada bagian buku umumnya utuh
http://blogs.ubc.ca/biol343/files/2014/07/1stem-buttercupstemxs.jpg
Jaringan Pembuluh
Pada batang, jaringan pembuluh
umumnya tersusun secara kolateral
Tetapi dapat dijumpai pula tipe
ikeatan pembuluh lain seperti
bikolateral dan konsentris
A. Kolateral
B. Bikolateral • E.g. Apocynaceae,
asclepiadaceae,
cucurbitaceae,
convolvulaceae, solanaceae
• KonsentrisC. Amphikribral : paku, bunga,
buah, biji atau umbi tumbuhan
angiospermae
D. Amphivasal : araceae,
liliaceae, begoniaceae,
A B
C
D
• susunan xilem dan floem
• Akar: xilem primer terletak
bergantian/berdampingan dg
floem primer
• Batang: xilem dan floem
terletak berhadapan
(kolateral)
• pendewasaan xilem primer
batang : endark dan akar : eksark
Struktur Batang vs struktur akar
Pada tumbuhan Coniferae dan dikotil, jaringan pembuluh berupa
silinder yang membatasi parenkim empulur di bagian tengah dan
korteks di bagian luar
Setelah pertumbuhan
sekunder, struktur
batang mirip dengan
akar
STRUKTUR DAN FUNGSI DAUN
Daun terdiri dari 3 sistem jaringan, yaitu
a. Jaringan dermal : epidermis
b. Jaringan dasar : mesofil
c. Jaringan pembuluh : xilem dan floem
Epidermis pd daun bervariasi dlm
• jumlah lapisan: > 1 lapis.
• 1 lapis : umum
• > 1 lapis : Xerofit mis. Nerium
• ada tidaknya kutikula dan stomata
• Struktur dan susunan stomata
• penampakan trikoma dan kehadiran sel-
sel yg terspesialisasi
Epidermis
• Sel kompak
• Fungsi : proteksi & pertukaran gas
The glandular trichomes are responsible for secreting a yellow substance that gives off that characteristic "tomato plant" smell.
Carnivorous plant
Bunny ears cactus (Opuntia microdasys) stem trichomes.• Long trichomes protect plant from pest damage. • Smaller interlocking projections from stem's epidermal cells cover stomata
(holes, centre left & right) in the stem and help prevent water loss. Stomata open to allow gas exchange between the plant's interior and the atmosphere. The bunny ears cactus is native to arid regions of northern Mexico, but is now grown worldwide as an ornamental plant. It also possesses spines (not seen) to deter large herbivores.
Epidermis atas/sisi adaksial
• 1 – lebih lapisan sel, sedikit
kloroplas atau tidak ada sama
sekali
• Sel transparan sehingga cahaya
matahari menembus lapisan sel
tsb
• Permukaan atas ditutupi kutikula→ mengurangi penguapan air
yang terlalu berlebihan pada
daun
Epidermis bawah/sisi abaksial
Umumnya sebagian besar stomata
terdapat di epidermis bawah
Sel penutup stomata :
• berbeda dari sel epidermis
lainnya dlm hal bentuk dan
kehadiran kloroplas.
• berfungsi untuk mengatur
membuka/menutupnyastomata➔ mengendalikan
pertukaran gas
Bulliform cells
In other species of grasses, there may
be many sets of bulliform cells,
allowing the leaf blade to curl or roll
up rather than merely fold.
• Sel epidermal berbentuk bubble,
• Besar, kosong, tidak berwarna
• Ada dalam kelompok di permukaan atas
banyak daun monokot.
• Dekat vein tengah.
• Selama kekeringan, banyak daun rumput-
rumputan menutup saat kedua sisi helaidaun melipat ke arah satu sama lain → less
exposed to sunlight → heated less
• Setelah air cukup, daun terbuka lagi.
• Gerakan ini disebabkan oleh air yang
masuk/keluar sel bulliform.
2 sets of bulliform cells
many sets of bulliform cells
• Jaringan parenkimatis yang terdapat di antara epidermis
• Mengalami diferensiasi membentuk jaringan fotosintetik yang mengandung klorofil
Mesofil
Pada tumbuhan dikotil, mesofilterbagi menjadi palisade dan
spons
Kebanyakan tumbuhan monokot jaringan mesofil terdiri atas sel-sel yang seragam dan tidak terdiferensiasi menjadi palisade dan spons → daun unifacial
c.s monocot leaf (Lilium sp.). The
palisade layer is about 200 µm
thick. Lily have leaves similar to
dicots, with palisade and
mesophyll tissues.
A. Palisade/jar. tiang :
• sel memanjang berbentuk batang, terdiri dari 1 lapis sel, mengandungkloroplas
• terspesialisasi untuk meningkatkanefisiensi fotosintesis
• terdapat di bawah epidermis,
• umumnya pada sisi adaksial(daun dorsiventral/bifacial)
• pd tumbuhan xeromorf (hiduppada kondisi kering e.g. Eucalyptus), palisade ada pada kedua sisi/permukaan daun(daun isolateral/isobilateral)
B. Jar. spons/bunga karang
▪ bentuk isodiametris dengan
lobus menghubungkan 1 sel
spons dengan sel lainnya
▪ terdapat di bawah palisade
▪ fungsi :
▪ penyimpanan gula dan
asam amino yg disintesis di
lapisan palisade
▪ Membantu proses
pertukaran gas
▪ pada siang hari sel bunga
karang mengeluarkan O2 dan
uap air ke lingkungan dan
mengambil CO2 dari lingkungan
Perubahan struktur epidermis dan mesofil
1. Tumbuhan Xerofit (hidup pada kondisi kering) : ukuran daun kecil
▪ Epidermis (ad- dan ab-) berlapis banyak
▪ kerapatan jaringan pembuluh tinggi
▪ Jaringan palisade berkembang baik dan
umumnya lebih dari 1 lapisan sel dengan
ruang antar sel kecil
▪ stomata terletak lebih dalam dibanding
epidermis (kriptofor)
▪ Pada permukaan daun terdpt kutikula dan
trikoma
Tumbuhan sukulen : dijumpai
banyak sel parenkim yg
berfungsi utk menyimpan air
2. Multiple epidermis
Beberapa stomata terlihat di
epidermis bawah (panah);
tidak ada di epidermis atas,
epidermis multiseriat
http://www.biologydiscussion.com/plant-tissues/the-epidermal-tissue-system-of-plants-with-diagrams/13880
Posisi Stomata tergantung pada habitat tumbuhan
• Mesofit: stomata sejajar dengan epidermis
• xerofit: stomata “tenggelam” untuk mengurangi kehilangan
air.
• Di beberapa tanaman, stomata berada pada posisi lebih atas
dari epidermis untuk mdningkatkan transpirasi
Mesofit: tumbuhan terestrial
yang teradaptasi dengan lingkungan yang tidak terlalu
kering atau basah.
e.g Ligustrum
• Epidermis : dinding sel tebal dan ditutupi oleh kutikula
• stomata : kriptofor
• Ada hipodermis
• Jaringan transfusi terdiri atas trakeid, parenkim dan sel albumin
• Mesofil: tersusun atas sel-sel parenkimatis, memiliki lekukan ke arah dalam sel, ada saluran
resin
• Berkas pembuluh tunggal atau dua berkas yang berdampingan
• Endodermis : seludang yang mengelilingi berkas pembuluh dan jaringan transfusi
Daun Jarum (Pinophyta)
• Struktur menyerupai daun xeromorf
• Coniferae hidup pada kondisi lingkungan dengan musim dingin yang panjang dan musim panas yang kering → adaptasi terhadap kondisi
cekaman
• Jaringan penyokong dan pelindungtereduksi, jaringan pembuluh berkurang(terutama xilem), terbentuk ruang udarayang cukup besar
• Epidermis tidak berfungsi sebagaijaringan pelindung tetapi untuk pengambilan nutrisi dari dalam air dan untuk pertukaran gas
• Pada banyak tumbuhan air, epidermis berklorofil
• Kutikula tipis
Tumbuhan Hidrofit
(tumbuhan yang hidup di air)
• Stomata pada umumnya tidak ada. Bila ada, misal pd daun tumbuhan air yang terapung), stomata terdapat pada permukaan atas.
• Daun yang terendam dalam air termodifikasi menjadi bentuk silindris → meminimalisasi arus air yang melewati daun & mencegah koyaknya daun
• Palisade padat. • Spons di bagian bawah daun
• lebih tebal karena sel palisade lebihpanjang atau lapisan sel palisade >1
• lebih banyak klorofil (kloroplasmemiliki lebih banyak grana)
• kloroplas bergantian dalam cahayaterang dan kemudian berlindung di naungan yang lain sementaramereka memanfaatkan cahaya yang telah mereka serap. Terlalu banyakcahaya terang akan menghancurkankloroplas).
SUN AND SHADE LEAVES
Acer leaf
• Palisade is less dense, spons more extensive• lebih lebar tapi lebih tipis daripada daun
matahari. • kloroplas bergerak di dalam sel untuk
mengambil posisi di mana mereka akanmenyerap cahaya maksimum tanpamenaungi kloroplas lain di bawahnya.
• Sun dan shade leaves berbeda dalamjumlah fotosintesis hingga 5x untuk jumlahcahaya yang sama
• Sebagian besar adaptasi ini terjadi selamaperkembangan daun. There is little a leaf (or a plant) can do if its light conditions change.
• Jaringan pembuluh pada daun
terdapat pada urat daun
• Pada Angiospermae,
• tipe urat daun utama adalah
urat daun jala /‘reticulate’
(pada tumbuhan dikotil) dan
• urat daun sejajar (pada
tumbuhan monokotil).
• Pada daun dikot, ukuran urat
daun berbeda-beda tergantung
tingkat percabangan
• Tulang daun utama umumnya
terdapat di bagian tengah
daun, selanjutnya tulang daun
sekunder, tersier dst
• Pada daun monokot, tulang daun
berukuran hampir sama
Jaringan pembuluh