Apa yang dimaksud dengan Germination atau Germinasi?

image

*Germination* merupakan awal pertumbuhan benih, akibat kelembaban dan suhu yang cukup tinggi.

Dalam dunia perbenihan tidak asing lagi mengenai proses awal mula pada kehidupan tanaman yang akan mempengaruhi segala proses selanjutnya, proses awal itu adalah perkecambahan atau germinasi. Tanaman yang akan dibudidaya dapat diperbanyak dengan cara generatif dan vegetatif. Perbanyakan secara generatif yaitu perbanyakan yang dilakukan dengan menggunakan biji atau benih yang berasal dari proses perkawinan atau penyerbukan antara tepung sari jantan dan putik pada betina pada malai bunga. Perkecambahan merupakan permulaan atau awal pertumbuhan embrio di dalam biji. Biji yang berkecambah dapat membentuk plumula karena di dalamnya mengandung embrio. Embrio mempunyai 3 bagian, yaitu radikula (akar lembaga), kotiledon (daun lembaga), dan kaulikalus (batang lembaga).

Menurut KBBI (Kamus Besar Bahasa Indonesia, 2016) Germinasi atau perkecambahan adalah langkah pertama perkembangan atau pertumbuhan spora pada tahap memasuki stadium lain dalam daur hidup suatu jamur. Menurut Mardiyanto dan Sudarwati (2015) Germinasi merupakan permulaan aktivitas pertumbuhan embrio yang ditandai dengan pecahnya kulit biji dan munculnya calon individu tanaman baru. Dibandingkan jenis pengolahan lainnya, germinasi memiliki kelebihan yaitu tidak merusak asam amino pada bahan serta tidak memengaruhi sifat-sifat organoleptik produk jadi. Reaksi yang terjadi selama perkecambahan yaitu hidrolisis, oksidasi, dan sintesis.

Hampir semua spesies tanaman budidaya tergantung dari perkecambahan benih, kecuali untuk tanaman yang diperbanyak melalui perkembanganbiakan vegetatif. Oleh karena itu, perkecambahan benih merupakan suatu proses awal yang kritikal untuk kehidupan tanaman selanjutnya. Berbagai kajian mengenai perkecambahan benih telah dikembangkan. Secara morfologi perkecambahan benih adalah perubahan bentuk dari embrio menjadi kecambah, secara fisiologi perkecambahan benih adalah dimulainya kembali proses metabolisme dan pertumbuhan stuktur penting embrio yang tadinya tertunda ditandai dengan munculnya struktur tersebut menembus kulit benih, secara biokimiawi merupakan rangkaian perubahan lintasan – lintasan oksidatif dan biosintesis, secara teknologi benih muncul dan berkembangnya struktur penting dari embrio serta menunjukkan kemampuan untuk berkembang menjadi tanaman normal dan diharapkan berproduksi noemal, pada konsisi lingkungan yang optimum. (Murniati, 2017).

Tahapan Germinasi atau Perkecambahan

Tahapan metabolisme perkecambahan dari benih mulai ditanam sampai benih tumbuh menjadi kecambah normal dapat dipisahkan menjadi dua tahap, yaitu : (Murniati, 2017)

Tahap I

Merupakan proses awal perkecambahan dari benih mulai ditanam sampai dengan retaknya kulit benih diikuti munculnya akar menembus kulit benih. Proses – proses yang terjadi di awal perkecambahan yaitu:

  1. Imbibisi
  2. Reaktivasi (enzim, respirasi, organel sel, sintesis RNA dan protein).
  3. Inisiasi pertumbuhan embrio
  4. Retaknya kulit benih, munculnya akar menembus kulit benih.
    Beberapa hal yang bisa mempengaruhi kecepatan imbibisi adalah :
  5. Permeabilitas kulit benih.
  6. Komposisi kimia benih
  7. Suhu
  8. Konsentrasi kimia benih
  9. Luas permukaan yang berhubungan dengan air.

Setalah imbibisi , selanjutnya terjadi reaktivitas enzim, peningkatan respirasi melalui beberapa lintasan untuk menghasilkan energi (ATP) yang digunakan untuk sintesis organel sel, sintesis RNA dan protein, terjadi inisiasi pertumbuhan embrio sampai dengan retaknya kulit benih kemudian akar muncul menembus kulit benih. Respirasi pada benih melalui beberapa lintasan yaitu Glikolisis, siklus krebs, fosforilasi oksidatif dan transpor elektron.

Tahap II

Tahap ini merupakan tahap perkecambahan lanjut yaitu sesudah gejala perkecambahan nampak. Pada tahap ini terjadi perombakan cadangan makanan (karbohidrat, lemak, protein, dan phytin) yang digunakan untuk menghasilkan energi. Energi yang dihasilkan akan digunakan untuk pertumbuhan kecambah sampai kecambah tersebut normal.

Proses perombakan cadangan makan untuk masing – masing senyawa melalui beberapa proses enzimatis. Hasil – hasil perombakan cadangan makanan senyawa karbohidrat sederhana dimobilisasikan ke titik tumbuh untuk digunakan sebagai sumber energi untuk pertumbuhan. Adapun perombakan dan mobilitas diatur oleh fitohormon. Proses perombakan cadangan makanan menjadi senyawa terlarut sehingga dapat digunakan untuk proses pertumbuhan berbeda – beda tergantung dari jenis senyawa cadangan makanan tersebut (karbohidrat, lemak, atau protein).

  • Karbohidrat di dalam benih disimpan dalam bentuk pati. Senyawa tersebut untuk bisa dimobilisasi harus dihidrolisis dahulu menjadi senyawa yang sederhana. Ada dua lintasan proses perombakan pati yaitu melalui proses amilosis atau hidrolisis dan fosforolisis. Proses amolisis menghasilkan glukosa, sedangkan proses fosforolisis menghasilkan 1-P limit dekstrin. Selanjutnya glukosa dimobilisasi ke titik tumbuh dan digunakan sebagai substrat awal repirasi.

  • Lemak. Tahap pertama katabolisme cadangan makanan lemak menghasilkan asam lemak dan gliserol. Selanjutnya melalui beberapa tahap reaksi oksidari atau reduksi di tempat atau organel sel yang berbeda menghasilkan sukrosa yang di translokasikan ke embrio sebagai sumber energi untuk pertumbuhan kecambah.

  • Protein. Perombakan protein di dalam jaringan cadangan makanan pada benih akan menghasilkan asam amino. Asam amino yang dihasilkan digunakan untuk proses oksidasi dalam repirasi yang akan menghasilkan energi.

Menurut BPTH Kalimantan (2000), ada beberapa tahapan dalam proses perkecambahan benih yaitu:

  1. Proses imbibisi air
    Air mula-mula diabsorpsi oleh biji kering menyebabkan kandungan air biji-biji meningkat secara cepat dan merata. Dalam kondisi absorpsi (penyerapan) permulaan melibatkan imbibisi air oleh koloid dalam biji kering, melunakkan kulit biji dan menyebabkan hidrasi dalam protoplasma, biji membengkak dan kulit biji pecah. Imbibisi merupakan proses fisika dan dapat terjadi juga dalam biji mati, dalam memacu perkecambahan absorpsi air terjadi dalam 3 (tiga) tahap yaitu:

    • Untuk kenaikan awal kadar air biji dari 40% sampai dengan 60% ekuivalen dengan 80% hingga 120% bobot keringnya.
    • Tahap perlambatan setelah radikel muncul.
    • Kenaikan selanjutnya sampai 170% - 180% dari bobot keringnya, pada saat bibit tumbuh.
  2. Reaktivasi atau Sintesa enzim (enzim, respirasi, organel sel, sintesis RNA dan protein)
    Absorpsi air oleh biji menyebabkan aktivitas enzim dimulai dengan muncul kira-kira beberapa jam. Setelah absorpsi enzim-enzim aktivasi sebagian merupakan enzim tersimpan yang sebelumnya dibentuk selama perkembangan embrio dan sebagian hasil sintesa enzim baru saat perkecambahan dimulai. Dalam sintesa enzim diperlukan kehadiran molekul RNA (Ribo Nucleic Acid) yang beberapa diantaranya tersimpan atau sudah dibentuk selama perkembangan biji atau selama proses pematangan yang disediakan untuk mengawali perkecambahan, sedang yang lainnya akan muncul dan dibentuk setelah perkecambahan dimulai. Energi untuk proses ini diperoleh dari ikatan senyawa fosfat berenergi tinggi (ATP) yang berada dalam mitokondria sel. Sebagian ATP diawetkan dalam biji dorman dimana akan diaktivasi setelah penyerapan air.

  3. Pemanjangan dan pemunculan radikula
    Bukti pertama benih telah berkecambah adalah keluarnya bakal akar yang merupakan hasil dari perpanjangan dan pembelahan sel radikula. Munculnya radikula terjadi sangat cepat dalam beberapa saat atau beberapa hari setelah permulaan perkecambahan.

  4. Digesti dan translokasi
    Lemak, protein dan karbohidrat yang tersimpan di endosperm, kotiledon, perisperm atau dalam sel gamet betina (pada Conifer) dicerna menjadi substansi kimia yang lebih sederhana dan selanjutnya ditranslokasikan ke titik tumbuh pada sumbu embrio. Pembentangan sel setelah diaktifasi oleh sistem pembentukan protein difungsikan untuk menghasilkan enzim baru, material struktur, komponen regulasi, hormon dan asam nukleat dengan memfungsikan sel dan membentuk bahan baru, pengambilan air dan respirasi telah berlangsung secara bertahap.

  5. Pertumbuhan bibit dan semai
    Pada tahap akhir, perkembangan semai tanaman dimulai dengan adanya pembelahan sel pada 2 ujung dari sumbu embrio (Embrio axis) diikuti dengan perluasan struktur pada semai. Pembelahan sel semula pada titik tumbuh menghasilkan sel-sel independent dan bebas melakukan pemanjangan.

Jenis – Jenis Germinasi

  • Hipogeal

image

Menurut Burger (1972) dan de Vogel (1980) tipe hipogeal terjadi pada biji-biji yang tumbuh dimana kotiledonnya tidak terangkat ke atas permukaan media tanam atau tetap tinggal di dalam media. Tipe ini umumnya ditemukan pada biji-biji tumbuhan dikotil yang memiliki ukuran biji relatif besar. Di duga biji tidak memiliki tenaga yang cukup untuk mengangkat kotiledon ke atas. Pertumbuhan hipokotil tidak sampai menembus permukaan media tumbuh sehingga tidak dapat mengangkat kotiledon ke atas permukaan media tumbuh. Tipe ini ditemukan pada *Artocarpus integra, Barringtonia asiatica, Cryptocarya obligua, Garcinia dulcis, Hopea odorata, Mangifera caesia, Teijsmaniodendron bogoriensis, Teijsmaniodendron petropodum dan Polyalthia laterifolia.*
  • Epigeal

image

Karakteristik perkecambahan epigeal :

  • Radikel yang muncul pertama kali membentuk hipokotil
  • Plumula adalah bagian yang terakhir berkembang yakni setelah muncul di permukaan
  • Hipokotil awalnya membentuk sebuah loop lalu kemudian memanjang membawa kotiledon ke permukaan tanah
  • Kotiledon yang telah muncul ke permukaan akan membentuk daun pertama diikuti oleh perkembangan plumula (pucuk).

Keuntungan dari perkecambahan epigeal adalah kotiledon dapat segera berfotosintesis ( phanerocotylar : kotiledon yang berfotosintesis) setelah muncul di permukaan tanah yang menyediakan energi untuk pertumbuhan selanjutnya.
Benih epigeal ditemukan pada : Gymnospermae, Myrtaceae, Bigniaceae, Casuarianaceae, Euphorbiaceae , hampir semua legum dan lain – lain.

Faktor – Faktor yang mempengaruhi perkecambahan

Faktor-faktor penghambat perkecambahan benih dapat dibedakan menjadi dua yaitu faktor dalam dan faktor luar. Faktor dalam terdiri dari tingkat kemasakan benih, ukuran benih, dormansi benih, zat penghambat perkecambahan misalnya larutan NaCl, herbisida dan lainnya. Faktor luar yang menghambat perkecambahan benih terdiri dari air, temperatur, cahaya, nutrisi, oksigen, dan media tumbuh (Sutopo, 2002., dalam Siregar AF, 2011).
Faktor Internal : (Naemah, 2012)

  1. Tingkat kemasakan benih
    Benih yang dipanen sebelum mencapai tingkat kemasakan fisiologis tidak mempunyai viabilitas tinggi. Pada beberapa jenis tanaman, benih yang demikian tidak akan dapat berkecambah. Hal ini diduga benih belum memiliki cadangan makanan yang cukup dan pembentukan embrio belum sempurna. Pada tingkat kemasakan yang bagaimanakah sebaiknya panen dilakukan agar diperoleh benih yang memiliki viabilitas maksimum, daya kecambah maksimum serta menghasilkan tanaman dewasa yang sehat, kuat dan berproduksi tinggi.

  2. Ukuran benih
    Karbohidrat, protein, lemak, dan mineral ada dalam jaringan penyimpanan benih. Bahan-bahan tersebut diperlukan sebagai bahan baku dan energi bagi embrio saat perkecambahan. Berdasarkan hasil penelitian, ukuran benih mempunyai korelasi yang positif terhadap kandungan protein pada benih sorgum. Makin besar/berat ukuran benih maka kandungan protein juga makin meningkat. Dinyatakan juga bahwa berat benih berpengaruh terhadap kecepatan pertumbuhan dan produksi, karena berat benih menentukan besarnya kecambah pada saat permulaan dan berat tanaman pada saat dipanen.

  3. Dormansi Benih
    dorman adalah benih yang sebenarnya hidup tetapi tidak mau berkecambah meskipun diletakkan pada lingkungan yang memenuhi syarat untuk berkecambah. Penyebab dormansi antara lain adalah: impermeabilitas kulit biji terhadap air atau gas-gas (sangat umum pada famili leguminosae), embrio rudimenter, halangan perkembangan embrio oleh sebab-sebab mekanis dan adanya bahanbahan penghambat perkecambahan. Benih dorman dapat dirangsang untuk berkecambah dengan perlakuan seperti: pemberian suhu rendah pada keadaan lembab (stratifikasi), goncangan (impaction), atau direndam dalam larutan asam sulfat.

  4. Penghambat perkecambahan
    Banyak zat-zat yang diketahui dapat menghambat perkecambahan benih. Contoh zat-zat tersebut adalah: herbisida, coumarin, bahanbahan yang terkandung dalam buah, larutan mannitol dan NaCl yang mempunyai tingkat osmotik tinggi, serta bahan yang menghambat respirasi (sianida dan fluorida). Semua persenyawaan tersebut menghambat perkecambahan tetapi tak dapat dipandang sebagai penyebab dormansi. Istilah induksi dormansi digunakan bila benih dapat dibuat berkecambah lagi oleh beberapa cara yang telah disebutkan.

Faktor Eksternal

  1. Air
    Faktor yang mempengaruhi penyerapan air oleh benih ada 2, yaitu: sifat kulit pelindung benih dan jumlah air yang tersedia pada medium sekitarnya. Jumlah air yang diperlukan untuk berkecambah bervariasi tergantung kepada jenis benih, umumnya tidak melampaui dua atau tiga kali dari berat keringnya.

  2. Temperatur
    Temperatur optimum adalah temperatur yang paling menguntungkan bagi berlangsungnya perkecambahan benih. Temperatur minimum/maksimum adalah temperatur terendah/tertinggi saat perkecambahan akan terjadi. Di bawah temperatur minimum atau di atas temperatur maksimum akan terjadi kerusakan benih dan terbentuknya kecambah abnormal.

  3. Oksigen
    Proses respirasi akan berlangsung selama benih masih hidup. Pada saat perkecambahan berlangsung, proses respirasi akan meningkat disertai dengan meningkatnya pengambilan oksigen dan pelepasan karbon dioksida, air dan energi. Proses perkecambahan dapat terhambat bila penggunaan oksigen terbatas. Namum demikian beberapa jenis tanaman seperti padi (Oryza sativa L.) mempunyai kemampuan berkecambah pada keadaan kurang oksigen.

  4. Cahaya
    Kebutuhan benih terhadap cahaya untuk berkecambah berbeda-beda tergantung pada jenis tanaman. Benih yang dikecambahkan pada keadaan kurang cahaya atau gelap dapat menghasilkan kecambah yang mengalami etiolasi, yaitu terjadinya pemanjangan yang tidak normal pada hipokotil atau epikotil, kecambah pucat dan lemah.

Sumber:

BPTH Kalimantan, 2000. Petunjuk Teknis Perlakuan Pendahuluan Benih Tanaman Hutan Sebelum Dikecambahkan atau Disemai . Banjarbaru.
Burger, D. 1972. Seedlings of some trofical trees and shrubs mainly of South East Asia . Wageningen: centre of agricultural publishing and documentation.
De Vogel, E.F.1980. Seedlings of Dicotyledons . Wagenigen : Centre for Agricultural publishing and Documentation
Mardiyanto, T. C., dan Sudarwati, S. 2015. Studi nilai cerna protein susu kecambah kedelai varietas lokal secara In Vitro. Prosiding Seminar Nasional Masyarakat Biodiv Indonesia. 1(5):1256-1264.
Murniati, Endang. 2017. Dasar Ilmu dan Teknologi Benih : Fisiologi Perkecambahan dan Dormansi Benih . Bogor (ID) : IPB Press.
Naemah, Dina. 2012. Teknik Lama Perendaman Terhadap Daya Kecambah Benih Jelutung (Dyera polyphylla Miq. Steenis). Banjarbaru.
Sutopo, 2002 dalam AF Siregar, 2011. Botani Tanaman. Universitas Sumatera Utara : Aceh, Indonesia.