Proses Pembentukan Biji

Penyerbukan, atau polinasi (dari bahasa Inggris, pollination cf. pollen, "serbuk sari"), adalah jatuhnya polen (serbuk sari) di kepala putik. kepala putik yang telah masak biasanya mengeluarkan lendir yang mengandung larutan gula dan zat-zat lain yang diperlukan untuk perkecambahan polen. Jika polen jatuh diatas kepala putik maka dalam keadaan normal ia akan menyerap cairan yang dihasilkan  oleh putik, kemudian  akan menggembung dan berkecambah. Pada saat itulah salah satu pori pada dinding luar polen akan pecah. Oleh karena butir polen terus menerus menyerap cairan dari kepala putik maka volume nya makin bertambah besar dan isi polen (protoplasma+dua buah inti) yang terbungkus oleh selaput yang tipis dan lunak dapat  keluar melalui pori yang telah pecah sebagai tabung polen ( pollen tube ).

Sebelum berkecambah, tiap butir polen mengandung dua bbuah inti yang disebut inti vegetatif dan inti generatif. Pada waktu mulai berkecambah, inti generatif (disebut juga inti sperma) membelah diri sehingga dalam tabung polen terdapat dua buah inti sperma ( sperm nuclei ) dan sebuah inti vegetatif ( tube nucleus ). Pertumbuhan tabung polen diatur seluruhnya oleh inti vegetatif, sedangkan tugas dari kedua inti sperma adalah melakukan pembuahan didalam bakal biji.

Polen yang berkecambah diatas kepala putik akan tumbuh memanjang kebawah dan masuk kedalam saluran tangkai putik ( carnalis stylinus ) menuju ruang bakal buah (ovarium) sampai ujungnya menyentuh kandung embrio (saccus embrionalis ). Dengan demikian tabung polen harus lebih panjang daripada tangkai putik. Pada umumnya pertumbuhan tabung polen didalam saluran tangkai putik berjalan lambat. Untuk mencapai ruag, bakal buah biasanya memerlukan waktu 5-60 jam. Akan tetapi, kadang-kadang dapat mencapai 5 hari atau lebih.

Pembuahan

Pembuahan terjadi di dalam kandung embrio dari bakal biji yang telah masak yaitu telah mengandung delapan buah inti (nuclei) , yang letaknya telah teratur dalam tiga kelompok sebagai berikut:

1. kelompok I, terdiri atas 1 inti sel telur + 2 inti sinergid, yang didalam kandung embrio terletak dibagian ujung dekat mikropile.

2. kelompok II, terdiri atas 2 inti polar, terletak dibagian tengah dari kandung embrio.

3. kelompok III, terdiri atas 3 inti antipodal, terletak dibagian ujung lainnya dari kandung embrio, yaitu pada jarak yang paling jauh dari inti sel telur atau mikropile (dekat chalaza)

Setelah dapat masuk kedalam ruang bakal buah, bagian ujung tabung polen bergerak menuju kearah salah satu bakal biji. Tabung polen dappat menyentuh nuclleus melalui mikropile, kemudian masuk kedalam jaringan tersebut sampai ujung kandung embrio. Setelah menyelesaikan tugasnya, inti vegetatif kemudian mati bersama protoplasma yang berada dalam tabung polen. Sementara itu, kedua inti sperma telah masuk kedalam kandung embrio untuk melakukan pembuahan. Salah satu inti sperma meleburkan diri dengan inti sel telur dan menjadi sebuah zigot,sedangkan inti sperma yang kedua bergabung dengan dua inti polar untuk kemudian membangun jaringan endosperm. Peleburan diri antara inti sperma dengan inti sel telur disebut pembuahan ( fertilization ). Peristiwa ini disebut pembuahan ganda karena didalam kandung embrio terjadi dua macam pembuahan, yaitu antara inti sperma dengan inti sel telur dan inti sperma dengan kedua inti polar. Tiap butir serbuk hanya dapat membuahi satu bakal biji. Dengan demikian, bakal buah yang berisi banyak bakal biji memerlukan banyak butir polen untuk pembuahan.

Pembuahan akan berjalan lancar bila polen dan inti sel telur dalam keadaan sehat dan subur (fertile). Polen harus mempunyai daya tumbuh tinggi, sedangkan kepala putik harus mempunyai mediumyang baikuntuk perkecambahan dan pertumbuhan polen selanjutnya. Gagalnya pembuahan dapat disebabkan oleh beberapa faktor, yaitu karena polen dan sel telurnya mandul (sterile) atau polennya tidak sesuai untuk bergabung dengan sel telur (ketakserasian/ incompatible).

Dalam kandung embrio, hanya  tiga buah inti yang mengambil bagian dalam pembuahan. Lima inti lainny, yang tidak mengalami pembuahan, akan segera mati setelah proses pembuahan berakhir. Setelah terjadi pembuahan, bakal buah bersama dengan bagian-bagian lainnya akan tumbuh menjadi besar sambil mengalami perubahan bentuk seperti: 1) inti sel telur akan menjadi zigot, 2) dua buah inti polar menjadi endosperm, 3) inti bakal biji menjadi perisperm (perispermium), 4) selaput dalam dari bakal biji menjadi kulit biji sebelah dalam (tegmen), 5) selaput luar dari bakal biji menjadi kulit bakal biji sebelah luar (tessta), 6) bakal biji menjadi biji, 7) daun buah menjadi kulit buah, serta 8) bakal buah menjadi buah.

Zigot yang terjadi sebagai hasil peleburan diri antara inti sel telur dengan inti sperma, kemudian akan tumbuh menjadi embrio. Embrio adalah calon tanaman yang masih kecil didalam biji dan mempunyai bakal akar (radicula), bakal batang (caucaliculus), serta bakal tunas (plumula).

Embrio yang terbentuk dapat mempunyai satu atau dua helai keping (cotyledon), tergantung jenis tanaman. Pada tanaman yang berkeping dua (dicotyledone), bakal akarnya dapat tumbuh menjadi akar tunggang. Pada tanaman berkeping satu (monocotyledoneane) akarnya akan mati pada waktu perkecambahan biji dan sebagai gantinya terbentuklah sejumlah akar akar serabut yang tumbuh pada pangkal batang.

Sebelum tumbuh menjadi embrio maka zigot biasanya akan beristirahat selema beberapa waktu sehingga dalam satu atau dua minggu pertama belum dapat diketahui dengan pasti apakah pembuahan gagal. Bakal buah yang dalam waktu 3-4 minggu belum menunjukkan pertumbuhan atau tidak menjadi besar biasanya akan lekas gugur.

Endosperm yang terjadi karena penggabungan diri antara inti sperma dan dua inti polar. Kemudian akan membelah berulang kali dan tumbuh menjadi jaringan besar. Endosperm berisi zat makanan untuk pertumbuhan embrio.

PERKEMBANGAN ENDOSPERM

Endosperm tumbuh dan berkembang lebih dahulu dibandingkan pertumbuhan dan perkembangan embrio. Endosperm kaya akan cadangan makanan. Cadangan makanan tersebut digunakan untuk pertumbuhan dan perkembangan embrio. Pada sebagian besar tumbuhan monokotil, endosperm berisi cadangan makanan yang dapat digunakan sampai terjadinya perkecambahan. Pada beberapa tumbuhan dikotil, cadangan makanan diberikan kepada kotiledon (daun biji) sebelum biji tumbuh dan berkembang lebih lanjut.

PERKEMBANGAN EMBRIO

Pertumbuhan dan perkembangan embrio diawali dengan pembelahan zigot secara mitosis menghasilkan sel basal dan sel terminal. Sel basal berkembang menjadi suspensor. Suspensor berfungsi sebagai penghubung antara embrio dan kulit bakal biji, serta mengalirkan nutrien dari tumbuhan induk atau dari endosperm. Sel terminal berkembang menjadi proembrio yang melekat pada suspensor. Kotiledon mulai berkembang membentuk tonjolan pada proembrio yang juga diikuti perkembangan embrio. Embrio berkembang membentuk ujung batang dan ujung akar.

STRUKTUR BIJI YANG MATANG

Selama pematangan, biji mengalami pengurangan kandungan air sampai tersisa 5%-15% dari berat biji. Selanjutnya embrio berhenti berkembang sampai biji mengalami perkecambahan. Biji yang matang mengandung embrio yang dikelilingi kotiledon, endosperm, atau keduanya. Biji dilindungi oleh kulit biji.

Tumbuhan dikotil memiliki dua kotiledon. Pada perkembangan embrio tumbuhan dikotil akan terbentuk epikotil dan hipokotil. Epikotil terletak di atas kotiledon. Di ujung epikotil terdapat plumula, yaitu berupa ujung batang dan sepasang calon daun. Hipokotil terletak di bagian bawah kotiledon. Hipokotil berujung di calon akar (radikula). Sementara itu, pada tumbuhan monokotil hanya terdapat satu kotiledon. Kotiledon pada beberapa tumbuhan monokotil disebut skutelum. Skutelum sangat tipis dan letaknya tertekan oleh endosperm. Skutelum menyerap nutrien dari endosperm selama perkecambahan. Embrio pada rumput-rumputan dikelilingi oleh koleoriza dan koleoptil. Koleoriza melindungi calon akar dan koleoptil melindungi calon batang.