Praktikum Fisiologi Biji: Mengenal Metode Uji Perkecambahan Biji

A.  TUJUAN

Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui daya kecambah pada substrat yang berbeda dengan menggunakan beberapa biji diantaranya biji jagung (Zea mays L.), biji kacang tanah (Arachis hypogaea), kedelai (Glycine max), dan bunga pukul empat (Mirabilis jalapa).

B.  TINJAUAN PUSTAKA

Biji merupakan salah satu bentuk mekanisme reproduksi utama pada tumbuhan tingkat tinggi Spermatophyta. Individu tumbuhan baru dapat terbentuk apabila biji memulai proses perkecambahan. Perkecambahan merupakan proses awal pertumbuhan berbiji yang disertai dengan reaktivasi system metabolic dari biji. Mulainya kembali aktivitas metabolik ini mengakibatkan munculnya radikula dan plumula pada biji.

Sebagian besar biji yang telah dewasa/matang, berada pada kondisi kering dan kekurangan air, sehingga tidak dapat mengalami perkecambahan meskipun biji tersebut viable (Postlethwait & Hopson, 2006). Perkecambahan terjadi karena adanya penyerapan air dari lingkungan ke dalam biji, baik dari tanah, udara maupun media tanam lainnya. Perubahan yang dapat diamati pada peristiwa ini adalah membesarnya ukuran biji karena membesarnya sel-sel embrio. Peristiwa penyerapan air ini disebut sebagai imbibisi. Kehadiran air dalam sel mengaktifkan sejumlah enzim perkecambahan dan mulai mengontrol fitohormon yang mempengaruhi metabolisme biji. Masuknya air ini mengakibatkan hormon giberelin meningkat dan asam absisat menurun. Berdasarkan kajian ekspresi gen pada tumbuhan model Arabidopsis thaliana diketahui bahwa pada perkecambahan, lokus-lokus yang mengatur pemasakan embrio seperti ABI3, FUS3, dan LEC1 menurun perannya dan sebaliknya lokus-lokus yang mendorong perkecambahan meningkat perannya diantaranya GA1, GA2, GA3, GAI, ERA1, PKL, SPY, dan SLY. Selain itu, terjadi pengaturan auksin yang berfungsi dalam formasi sel oleh faktor transkripsi yang disebagai ARFs (Auxin Response Factors) yang kerjanya diredam oleh miRNA (Li., et al, 2007).

Perubahan pengontrolan hormon ini merangsang terjadinya pembelahan sel pada bagian yang aktif melakukan mitosis, salah satunya pada bagian ujung radikula. Akibatnya, radikula membesar dan kulit biji terdesak sehingga menjadi pecah/lepas. Lepasnya kulit biji (seed coat) memungkinkan oksigen untuk masuk ke dalam biji, sehingga biji mampu melakukan respirasi seluler (Postlethwait & Hopson, 2006). Adakalanya biji memerlukan cekaman-cekaman tertentu untuk dapat melakukan perkecambahan misalnya cekaman temperatur tinggi maupun temperatur rendah.

Perkecambahan biji dipengaruhi oleh faktor internal dan eksternal. Faktor internal biji diantaranya ialah viabilitas biji berdasarkan kandungan hormone, kematangan embryo, kulit biji dan sebagainya. Faktor eksternal yang mempengaruhi perkecambahan biji diantaranya ialah temperatur yang sesuai, air, oksigen, dan intensitas cahaya (Raven, Ray, & Susan, 2005). Biji yang berbeda juga menunjukkan respon perkecambahan yang berbeda, namun lebih banyak berkaitan dengan faktor lingkungannya. Meskipun embrio biji hidup (viable) , tetapi belum tentu dapat mengalami perkecambahan sampai pada kondisi lingkungan tertentu (Postlethwait & Hopson, 2006).

Ada beberapa metode uji perkecambahan yang digunakan dalam skala laboratorium dengan menggunakan media kertas, namun dengan teknik yang berbeda-beda. Beberapa teknik tersebut ialah teknik uji diatas kertas, uji antar kertas, uji kertas digulung, dan uji kertas-plastik digulung. Metode-metode uji tersebut menciptakan kondisi lingkungan yang berbeda bagi biji. Meskipun demikian, perlakuan tersebut harus dapat menjamin bahwa kondisi lingkungan cukup menguntungkan bagi biji untuk mengalami perkecambahan biji terutama dalam hal ketersediaan air, cahaya, temperatur, dan oksigen (Throneberry & Smith, 2001).

Percobaan ini menggunakan beberapa biji diantaranya biji jagung (Zea mays L.), biji kacang tanah (Arachis hypogaea), kedelai (Glycine max), dan bunga pukul empat (Mirabilis jalapa) dengan penjelasan karakter sebagai berikut:

1.    Biji jagung (Zea mays L.)

Jagung merupakan tanaman monokotil yang memiliki satu kotiledon. Embrio pada tanaman jagung terletak di bawah endosperma yang bersifat padat. Embrio jagung ini terdiri dari radikula yang dilindingi oleh sel-sel koleoriza dan plumula yang dilindungi oleh sel-sel aleuron. Biji jagung memiliki pelindung paling luar berupa pericarp. Adapun klasifikasi tanaman jagung ialah:

Kingdom  : Plantae

Division    : Magnoliophyta

Class         : Liliopsida

Order        : Cyperales

Family      : Poaceae

Genus       : Zea

Species     : Zea mays

2.    Biji kacang tanah (Arachis hypogaea)

Kacang tanah merupakan tanaman polong-polongan atau legume, sehingga termasuk dalam biji dikotil dengan dua kotiledon. Tanaman kacang-kacangan identic dengan kemampuannya bersimbiosis dengan bakteri untuk mengikat nitrogen bebas dari lingkungannya. Kemampuan tersebut menyebabkan adanya peningkatan fertilitas tanah yang menjadin medianya. Hal inilah yang menyebabkan kacang tanah cukup bernilai tinggi dalam pertanian. Adapun klasifikasi dari tanaman kacang tanah ialah:

Kingdom  : Plantae

Division    : Magnoliophyta

Class         : Magnoliopsida

Order        : Fabales

Family      : Leguminosae / Fabaceae

Genus       : Arachis

Species     : Arachis hypogaea

3.    Biji kedelai (Glycine max)

Kedelai juga merupakan tanaman legume. Biji kedelai bernilai gizi tinggi karena mengandung asam fitat, beberapa mineral, dan beberapa jenis vitamin yang banyak dimanfaatkan dalam produksi industri makanan. Klasifikasi dari tanaman kedelai ialah:

Kingdom  : Plantae

Division    : Magnoliophyta

Class         : Magnoliopsida

Order        : Fabales

Family      : Leguminosae / Fabaceae

Genus       : Glycine

Species     : Glycine max

4.    Biji bunga pukul empat (Mirabilis jalapa)

Tanaman bunga pukul empat umumnya dibudidayakan untuk keperluan sebagai tanaman obat dan tanaman hias. Biji tanaman ini memiliki struktur yang sangat ringan meskipun ukurannya sama seperti biji-biji pada umumnya. Namun, hal tersebut tidak mengurangi viabilitas bijinya. Adapun klasifikasi tanaman bunga pukul empat ialah:

Kingdom  : Plantae

Division    : Magnoliophyta

Class         : Magnoliopsida

Order        : Caryophyllales

Family      : Nyctaginaceae

Genus       : Mirabilis

Species     : Mirabilis jalapa

C.  METODE

1.    Alat dan Bahan

Alat yang digunakan pada percobaan ini antara lain cawan petri, gelas baker, dan teko. Bahan yang digunakan antara lain kertas merang, air, plastic, karet, biji jagung (Zea mays L.), biji kacang tanah (Arachis hypogaea), kedelai (Glycine max), dan bunga pukul empat (Mirabilis jalapa).

2.    Cara Kerja

Biji kacang tanah (Arachis hypogaea), kedelai (Glycine max), dan bunga pukul empat (Mirabilis jalapa) dikecambahkan dengan tiga metode yang berbeda yaitu:

a.    Metode uji di atas kertas

Cawan petri diisi dengan kertas merang yang sudah dipotong membulat seukuran dengan cawan petri tersebut. Biji-biji diletakkan di atas kertas tersebut sebanyak masing-masing 25 biji. Kemudian dibasahi dengan air secukupnya.

b.    Metode uji antar kertas

Cawan petri diisi dengan kertas merang yang sudah dipotong membulat seukuran dengan cawan petri tersebut. Biji-biji diletakkan di atas kertas tersebut sebanyak masing-masing 25 biji. Kemudian dibasahi dengan air secukupnya dan ditutup dengan kertas merang di atasnya.

c.    Metode Uji Antar Kertas digulung

Biji-biji diletakkan sejajar di atas kertas merang masing-masing sebanyak 25 biji, kemudian ditutup dengan kertas merang kembali dan digulung. Gulungan biji tersebut kemudian dilapisi dengan plastik dan diikat dengan karet untuk memperkuat gulungan biji dan agar gulungan biji tersebut dapat berdiri tegak dalam wadah teko selama proses perkecambahan.

d.   Metode Uji Kertas-Plastik digulung

Biji-biji diletakkan sejajar di atas kertas merang masing-masing sebanyak 25 biji, kemudian ditutup dengan plastik dan digulung. Gulungan biji tersebut kemudian dilapisi dengan plastik dan diikat dengan karet untuk memperkuat gulungan biji dan agar gulungan biji tersebut dapat berdiri tegak dalam wadah teko selama proses perkecambahan.

D.  HASIL DAN PEMBAHASAN

1.      Hasil

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, diperoleh data berikut ini:

PERLAKUAN	DI ATAS KERTAS			DITUTUP KERTAS			ANTAR KERTAS (digulung)			ANTAR KERTAS-PLASTIK (digulung)
	A	B	∑	A	B	∑	A	B	∑	A	B	∑
Jagung	13	20	33	25	25	50	25	25	50	22	24	46
Kacang Hijau	25	22	47	24	23	47	25	25	50	19	24	43
Bunga Pukul Empat	1	0	1	22	24	46	25	21	46	21	19	40
Kedelai	14	20	34	25	22	47	25	25	50	15	17	32
Kacang Tanah	24	16	40	25	24	49	24	25	49	25	21	46
Rata-rata			31			47,8			49			41,4

Keterangan: A dan B merupakan ulangan

Grafik  Hasil Perkecambahan biji pada semua perlakuan

Grafik Rata-rata Perkecambahan Biji untuk Setiap Perlakuan Metode Uji

Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui daya kecambah pada substrat yang berbeda dengan menggunakan beberapa biji diantaranya biji jagung (Zea mays L.), biji kacang tanah (Arachis hypogaea), kedelai (Glycine max), dan bunga pukul empat (Mirabilis jalapa). Percobaan yang telah dilakukan menunjukkan bahwa ada perbedaan perkecambahan pada biji-biji yang dikecambahkan dengan berbagai metode uji. Secara umum, rata-rata tertinggi perkecambahan diperoleh dari metode uji antar kertas dengan jumlah 49 biji dari total 50 biji, sedangkan rata-rata terendah diperoleh dari metode uji di atas kertas sebesar 31 biji. Metode uji ditutup kertas dan antar kertas-plastik berturut-turut memiliki rata-rata perkecambahan sebesar 47,8 dan 41,4.

Apabila dilihat dengan lebih rinci, seluruh biji yang dikecambahkan dengan metode uji antar kertas menjunukkan hasil perkecambahan yang paling tinggi pada semua jenis biji. Begitupula denga perlakuan metode uji ditutup kertas dan uji antar kertas-plastik juga menunjukkan hasil yang cukup baik. Perlakuan metode uji di atas kertas selalu menunjukkan perkecambahan yang paling rendah pada semua biji, kecuali biji kacang hijau dan kedelai, namun biji kedelai tidak terlelau berbeda dengan perlakuan antar-kertas plastik. Bunga pukul empat bahkan hanya berkecambah sejumlah 1 biji dari total 50 biji pada metode uji di atas kertas. Hal tersebut bukan hanya dipengaruhi oleh metode ujinya

2.    Pembahasan

Percobaan yang telah dilakukan menunjukkan bahwa metode uji perkecambahan merupakan hal sederhana namun memiliki pengaruh terhadap perkecambahan biji. Hal tersebut berkaitan dengan pengkondisian biji sebagai faktor eksternal yang mempengaruhi perkecambahan biji. Menurut Gardner et al (1991), pertumbuhan dipengaruhi oleh faktor internal dan eksternal biji. Faktor internal biji umumnya berupa viabilitas biji yang disebabkan karena faktor genetik maupun faktor lingkungan. Hal tersebut dapat dilihat pada fenomena dimana biji bunga pukul empat hanya berkecambahan 1 biji dari total 25 biji. Hal tersebut mungkin tidak hanya dipengaruhi oleh metode ujinya, tetapi juga dipengaruhi oleh viabilitas biji yang memang lebih rendah dari pada yang lain. Disisi lain, Tanaman memiliki temperatur optimum pertumbuhan yang berbeda-beda sesuai dengan jenisnya (UoA, 1998). Kelima jenis biji tersebut menunjukkan kemampuan perkecambahan yang berbeda meskipun cenderung seragam untuk setiap metode uji seperti terlihat pada grafik.

Hasil perkecambahan yang paling maksimum diperoleh dari metode uji antar kertas, sedangkan hasil terendah diperoleh dari metode uji diatas kertas. Hal ini dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor. Faktor eksternal yang mempengaruhi perkecambahan biji diantaranya ialah temperatur yang sesuai, air, oksigen, dan intensitas cahaya (Raven, Ray, & Susan, 2005). Salah satu faktor yang paling berkaitan ialah faktor intensitas cahaya. Menurut beberapa penelitian dan percobaan praktikum, biji yang dikecambahkan dalam kondisi gelap (ternaung) akan menunjukkan aktivitas pertumbuhan termasuk perkecambahan yang lebih cepat. Hal ini sesuai hasil percobaan yang dilakukan dimana metode uji diatas kertas memiliki hasil terendah karena terpapar langsung cahaya matahari.

Selain itu, intensitas cahaya akan sangat berkaitan dengan kadar oksigen dan temperature lingkungan. Intensitas cahaya yang tinggi akan mengakibatkan temperature naik. Hal tersebut didukung dengan pernyataan bahwa temperatur yang terlalu tinggi dapat mengakibatkan adanya denaturasi enzim dalam biji, sehingga metabolismenya terganggu (Campbell, et al., 2008). Temperatur yang terlalu rendah dapat mengakibatkan adanya perubahan fluiditas pada membran sel (Campbell, et al., 2008). Dalam percobaan ini, metode uji ditutup kertas dan metode uji antar kertas-plastik yang berada kondisi tertutup juga menunjukkan hasil perkecambahan yang cukup baik.

Biji yang memiliki viabilitas untuk berkecambah dalam kondisi lingkungan yang mendukung, mungkin tidak dapat melanjutkan pertumbuhan karena perubahan rentang toleransi kondisi optimum yang mempengaruhi vigornya (OSU, 2016). Oleh karena itu, metode uji tersebut akan mempengaruhi perkecambahan biji. Biji yang dikecambahkan pada metode uji antar kertas-plastik menunjukkan hasil yang cukup baik, namun kurang maksimal seperti metode uji antar kertas maupun metode uji ditutup kertas. Hal tersebut dapat dipengaruhi oleh adanya plastik yang menghalangi keluar masuknya air. Air dapat masukd dari bagian bawah rendaman, tetapi akan sulit menguap karena terhalang plastik. Akibatnya kadar air pada biji menjadi lebih tinggi dari kebutuhannya. Kadar air merupakan faktor penting dalam regulasi pertumbuhan dan perkeceambahan biji (Egli & Tekrony, 1997).

E.  KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, dapat diketahui bahwa metode uji perkecambahan mempengaruhi perkecambahan biji. Metode yang menunjukkan hasil perkecambahan paling optimal ialah metode uji antar kertas-digulung, sedangkan metode uji yang menunjukkan hasil yang paling rendah ialah metode uji di atas kertas. Hal tersebut berkaitan dengan berbagai faktor yang mempengaruhi biji, terutama faktor eksternal/lingkungan perkecambahan biji.

 F.   DAFTAR PUSTAKA

Campbell, N. A., Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., et al. (2008). Biology, 8th Edition. Pearson Benjamin Cummings.

Egli, D. B., & Tekrony, D. M. (1997). Species Differences in Seed Water Staturs During Seed Maturation and Germination. Seed Science Research, 3-12.

Li., e. a. (2007). Repression of AUXIN RESPON FACTOR10 by microRNA 160 is Critical for Seed Germination and Post-Germination Stages. The Plant Journal, 133-146.

OSU. (2016). OSU: Seed Laboratory. Retrieved December 31, 2016, from Seed Laboratory: Impotance of Seed Vigor Testing: http://seedlab.oregonstate.edu/

Postlethwait, J. H., & Hopson, J. L. (2006). Modern Biology. USA: Holt, Rinehart and Winston.

Raven, P. H., Ray, & Susan. (2005). Biology of Plants. New York: W.H. Freeman and Company Publishers.

Throneberry, & Smith. (2001). Relation of Respiration and Enzymic Activity to Corn Seed Viability. Plant Physiology, 337-343.


GAMBAR PERCOBAAN

METODE UJI ANTAR KERTAS DI GULUNG DAN KERTAS-PLASTIK DIGULUNG

METODE UJI DI ATAS KERTAS

METODE UJI ANTAR KERTAS