KEANEKARAGAMAN

TUMBUHAN BIJI

TANTANGAN KEHIDUPAN DARAT

• Benua merupakan sasaran dari meluapnya dan menyusutnya samudra sepanjang masa geologi

• Seleksi alam dapat menyokong alga yang bertahan yang hidupnya tidak di bawah permukaan air.

• Beberapa species bisa mengakumulasi adaptasi sehingga secara permanen keluar dari kehidupan akuatik.

Migrasi ke kehidupan daratMigrasi ke kehidupan darat

Lingkungan akuatik vs terestrial

• Perbedaan:

– Support

– Perolehan mineral

– Fotosintesis

– Reproduksi

Sejarah evolusi tumbuhan

Evolusi biji tumbuhan (angiosperm dan gymnosperm)

Biji mengubah evolusi tumbuhan

– Memungkinkan tumbuhan biji menjadi produsen dominan pada sebagian besar ekosistem terestrial

– Tumbuhan biji muncul sekitar 360 juta tahun yang lalu.

KEBERHASILAN TUMBUHAN BIJI

1. Gametofit tereduksi

2. Heterospora

3. Ovul

4. Pollen

5. biji

Kunci adaptasi terestrial sebagai keberhasilan tumbuhan bijiKunci adaptasi terestrial sebagai keberhasilan tumbuhan biji

1.Keuntungan Gametofit tereduksi

• Gametofit tumbuhan biji

Kecil mikroskopis (miniaturization of gametophytes)

– Berkembang dalam spora bertahan pada sporofit induk.

– Mendapat nutrien dan perlindungan dari jaringan sporofit terhadap tekanan lingkungan, seperti kekeringan

– Gametofit tereduksi dilindungi di dalam ovul dan serbuk sari.

Pergiliran keturunan

• Semua tumbuhan darat haplodiplobiontik

• Ukuran generasi bervariasi

Lumut: gametofit besar, sporofit kecil, sporofit tergantung gametofit

Paku-pakuan: gametofit kecil, sporofit besar; gametofit dan sporofit bebas.

Tumbuhan biji: gametofit kecil, tergantung; sporofit besar.

11

• Gametofit betina,ukurannya sangat tereduksi sehingga tertutup dan dilindungi oleh lapisan jaringan sporofit (ovul)

• Pada tumbuhan biji, gametofit betina tidak dipencarkan namun dilindungi dari kekeringan dan resiko lainnya oleh sporofit.

• Gametofit jantan tumbuhan biji dipencarkan

• Hubungan Gametofit/sporofit

Sporophyte dependent on gametophyte (mosses and other bryophytes).

(a) Large sporophyte and small, independent gametophyte (ferns and other seedless vascular plants).

(b)

Microscopic femalegametophytes (n) inovulate cones(dependent)

Sporophyte (2n),the flowering plant(independent)

Microscopic malegametophytes (n)inside these partsof flowers(dependent)

Microscopic malegametophytes (n)in pollen cones(dependent) Sporophyte (2n)

(independent)

Microscopic femalegametophytes (n)inside these partsof flowers(dependent)

Reduced gametophyte dependent on sporophyte (seed plants: gymnosperms and angiosperms).

(c)

Gametophyte(n)

Gametophyte(n)

Sporophyte(2n)

Sporophyte(2n)

BryophyteSeedless Vascular Plant

Gymnosperm Angiosperm

2. Tumbuhan biji : heteropsora

• Megaspora tumbuh menjadi gametofit betina(di dalam ovul)

• Mikrospora tumbuh menjadi gametofit jantan (di dalam serbuk sari)

• Evolusi heterospora merupakan perkembangan yang signifikan karena menuju evolusi biji

3. Ovul dan Produksi sel telur

• Ovul terdiri dari

– Megasporangium, megaspora, dan integument sbg pelindung

(a) Unfertilized ovule. In this sectional view through the ovule of a pine (a gymnosperm), a fleshy megasporangium is surrounded by a protective layer of tissue called an integument. (Angiosperms have two integuments.)

Integument

Spore wall

Megasporangium(2n)

Megaspore (n)

4. Pollen dan Produksi Sperm

• Mikrospora berkembang mjd serbuk sari

– Mengandung gametofit jantan

• Penyerbukan

– Transfer serbuk sari pada bakal biji atau kepala putik

• Evolusi pemencaran serbuk sari dengan udara atau hewan menyebabkan keberhasilan dan keanekaragaman tumbuhan biji

– Kebutuhan air untuk fertilisasi sangat berkurang seperti pada bryophyta dan tumbuhan vaskular non biji (remember flagellated sperm of these plants must swim through a water film to reach the egg cells)

• Perkecambahan serbuk sari

– Tumbuh buluh serbuk sari yang menembus gametofit betina sehingga berlangsung fertilisasi.

(b) Fertilized ovule. A megaspore develops into a multicellular female gametophyte. The micropyle,the only opening through the integument, allowsentry of a pollen grain. The pollen grain contains amale gametophyte, which develops a pollen tubethat discharges sperm.

Spore wall

Male gametophyte(within germinatingpollen grain) (n)

Femalegametophyte (n)

Egg nucleus (n)

Dischargedsperm nucleus (n)

Pollen grain (n)Micropyle

Sperm of seed plants does not require water or motility because the pollen tube conveys the sperm to the egg

When a pollen grain germinates it grows a pollen tube.

5. Biji

– Ketika sperma fertilisasi dengan sel telur terbentuk zigot dan tumbuh berkembang menjadi embrio sporofit.

– Biji berkembang dari seluruh ovul

– Biji : embrio sporofit, nutrien, kulit pelindung

Gymnosperm seed. Fertilization initiatesthe transformation of the ovule into a seed,which consists of a sporophyte embryo, a food supply, and a protective seed coat derived from the integument.

(c)

Seed coat(derived fromIntegument)

Food supply(femalegametophytetissue) (n)

Embryo (2n)(new sporophyte)

Keuntungan biji

• Kulit biji berfungsi sbg proteksi dan jaringan gametofit menyediakan bahan makanan bagi perkembangan embrio.

• Dorman: perkembangan embrio dilindungi dan dapat menunggu untuk perkecambahan dalam jangka waktu yang lama ketika kondisi mendukung.

• Dispersal: bentuk biji atau kulit biji dapat termodifikasi yang berperan untuk pemencaran

Biji vs spora

• Biji lebih baik daripada spora karena spora mempunyai waktu hidup pendek.

• Spora berdinding tipis dan lebih mudah diserang patogen dan kerusakan.

Evolusi BIJI

• A seed contains a well-developed multicellular young plant with embryonic root, stem, and leaves already formed, whereas a plant spore is a single cell.

• The parent plant protects and supports the young plant in the seed during its development; spores do not receive such attention

Evolusi BIJI

• A seed contains a food supply. After germination, in which the young plant begins to grow and establish itself as an independent plant, it is nourished by food stored in the seed until it becomes self-sufficient. Because a spore is a single cell, minimal food reserves exist to sustain the plant that develops from a germinating spore

Evolusi BIJI

• The seed is protected by a multicellular coat. Seeds (and spores) can survive for extended periods of time at reduced rates of metabolism and then germinate when conditions become favorable.

• Seeds and seed plants have been intimately connected with the development of human civilization. From prehistoric times, early humans collected and used seeds for food. The food supply stored in seeds contains proteins, oils, carbohydrates, and vitamins that are nourishing for humans as well as for germinating plants

• The elimination of the necessity of water to transport the sperm grom the microgametophyte to the megagametophyte for fertilization to occur.

• This development made it possible for seed plants to complete their life cycles in relatively dry environments, compared to those of non-seed-producing vascular plants.

WISANTI 2013

Materi ini disusun untuk mahasiswa jur Biologi UNESA yang memprogram mk Taksonomi Tumbuhan Tinggi.