POKOK BAHASAN III DORMANSI DAN PERKECAMBAHAN BIJI III.1

POKOK BAHASAN III
DORMANSI DAN PERKECAMBAHAN BIJI
III.1 PENDAHULUAN
Pokok Bahasan Dormansi dan Perkecambahan Biji terdiri dari dua Subpokok Bahasan
yaitu 1) Dormansi Biji dan 2) Perkecambahan Biji.
III.2 PENYAJIAN
III.2.1 Subpokok Bahasan I:
Dormansi Biji
III.2.1.1 Klasifikasi Dormansi Biji
Dormansi
benih
berhubungan
dengan
usaha
benih
untuk
menunda
perkecambahannya, hingga waktu dan kondisi lingkungan memungkinkan untuk
melangsungkan proses tersebut. Dormansi dapat terjadi pada kulit biji maupun pada
embryo. Biji yang telah masak dan siap untuk berkecambah membutuhkan kondisi
klimatik dan tempat tumbuh yang sesuai untuk dapat mematahkan dormansi dan
memulai proses perkecambahannya. Pretreatment skarifikasi digunakan untuk
mematahkan dormansi kulit biji, sedangkan stratifikasi digunakan untuk mengatasi
dormansi embryo.
Dormansi diklasifikasikan menjadi bermacam-macam kategori berdasarkan
faktor penyebab, mekanisme dan bentuknya.
a. Berdasarkan faktor penyebab dormansi
 Imposed dormancy (quiscence): terhalangnya pertumbuhan aktif karena
keadaan lingkungan yang tidak menguntungkan
 Imnate dormancy (rest): dormancy yang disebabkan oleh keadaan atau
kondisi di dalam organ-organ biji itu sendiri
Universitas Gadjah Mada
b. Berdasarkan mekanisme dormansi di dalam biji
Mekanisme fisik
Merupakan dormansi yang mekanisme penghambatannya disebabkan oleh organ biji
itu
sendiri; terbagi menjadi:
- mekanis : embrio tidak berkembang karena dibatasi secara fisik
- fisik: penyerapan air terganggu karena kulit biji yang impermeabel
- kimia: bagian biji/buah mengandung zat kimia penghambat
Mekanisme fisiologis
Merupakan dormansi yang disebabkan oleh terjadinya hambatan dalam proses
fisiologis;
terbagi menjadi:
- photodormancy: proses fisiologis dalam biji terhambat oleh keberadaan cahaya
- immature embryo: proses fisiologis dalam biji terhambat oleh kondisi embrio yang
tidak/belum matang
- thermodormancy: proses fisiologis dalam biji terhambat oleh suhu
c. Berdasarkan bentuk dormansi
Kulit biji impermeabel terhadap air/02
 Bagian biji yang impermeabel: membran biji, kulit biji, nucellus, pericarp,
endocarp
 Impermeabilitas dapat disebabkan oleh deposisi bermacam-macam substansi
(misalnya cutin, suberin, lignin) pada membran.
 Kulit biji yang keras dapat disebabkan oleh pengaruh genetik maupun
lingkungan. Pematahan dormansi kulit biji ini dapat dilakukan dengan skarifikasi
mekanik.
 Bagian biji yang mengatur masuknya air ke dalam biji: mikrofil, kulit biji,
raphe/hilum, strophiole; adapun mekanisme higroskopiknya diatur oleh hilum.
Universitas Gadjah Mada
 Keluar masuknya 02 pada biji disebabkan oleh mekanisme dalam kulit biji.
Dormansi karena hambatan keluar masuknya 02 melalui kulit biji ini dapatdipatahkan dengan perlakuan temperatur tinggi dan pemberian larutan kuat.
Embrio belum masak (immature embryo)
 Ketika terjadi abscission (gugurnya buah dari tangkainya), embrio masih belum
menyelesaikan tahap perkembangannya. Misal: Gnetum gnomon (melinjo)
 Embrio belum terdiferensiasi
 Embrio secara morfologis sudah berkembang, namun masih butuh waktu untuk
mencapai bentuk dan ukuran yang sempurna.
Dormansi karena immature embryo ini dapat dipatahkan dengan perlakuan temperatur
rendah dan zat kimia.
Biji membutuhkan pemasakan pascapanen (afterripening) dalam penyimpanan kering
Dormansi karena kebutuhan akan afterripening ini dapat dipatahkan dengan perlakuan
temperatur tinggi dan pengupasan kulit.
Biji membutuhkan suhu rendah
Biasa terjadi pada spesies daerah temperate, seperti apel dan Familia Rosaceae.
Dormansi ini secara alami terjadi dengan cara: biji dorman selama musim gugur,
melampaui satu musim dingin, dan Baru berkecambah pada musim semi berikutnya.
Dormansi karena kebutuhan biji akan suhu rendah ini dapat dipatahkan dengan
perlakuan pemberian suhu rendah, dengan pemberian aerasi dan imbibisi.
Ciri-ciri biji yang mempunyai dormansi ini adalah:
 jika kulit dikupas, embrio tumbuh
 embrio mengalami dormansi yang hanya dapat dipatahkan dengan suhu
rendah
 embrio tidak dorman pada suhu rendah, namun proses perkecambahan biji
masih membutuhkan suhu yang lebih rendah lagi
 perkecambahan terjadi tanpa pemberian suhu rendah, namun semai tumbuh
kerdil
 akar keluar pada musim semi, namun epicotyl baru keluar pada musim semi
berikutnya (setelah melampaui satu musim dingin)
Universitas Gadjah Mada
Biji bersifat light sensitive
Cahaya mempengaruhi perkecambahan dengan tiga cara, yaitu dengan intensitas
(kuantitas) cahaya, kualitas cahaya (panjang gelombang) dan fotoperiodisitas (panjang
hari).
Kuantitas cahaya
Cahaya dengan intensitas tinggi dapat meningkatkan perkecambahan pada bijibiji yang positively photoblastic (perkecambahannya dipercepat oleh cahaya); jika
penyinaran intensitas tinggi ini diberikan dalam durasi waktu yang pendek. Hal ini tidak
berlaku pada biji yang bersifat negatively photoblastic (perkecambahannya dihambat
oleh cahaya).
Biji positively photoblastic yang disimpan dalam kondisi imbibisi dalam gelap
untuk jangka waktu lama akan berubah menjadi tidak responsif terhadap cahaya, dan
hal ini disebut skotodormant. Sebaliknya, biji yang bersifat negatively photoblastic
menjadi photodormant jika dikenai cahaya. Kedua dormansi ini dapat dipatahkan
dengan temperatur rendah.
Kualitas cahaya
Yang menyebabkan terjadinya perkecambahan adalah daerah merah dari
spektrum (red; 650 nm), sedangkan sinar infra merah (far red; 730 nm) menghambat
perkecambahan. Efek dari kedua daerah di spektrum ini adalah mutually antagonistic
(sama sekali bertentangan): jika diberikan bergantian, maka efek yang terjadi
kemudian dipengaruhi oleh spektrum yang terakhir kali diberikan. Dalam hal ini, biji
mempunyai 2 pigmen yang photoreversible (dapat berada dalam 2 kondisi alternatif):
 P650 : mengabsorbir di daerah merah
 P730 : mengabsorbir di daerah infra merah
Jika biji dikenai sinar merah (red; 650 nm), maka pigmen P650 diubah menjadi P730.
P730 inilah yang menghasilkan sederetan aksi-aksi yang menyebabkan terjadinya
perkecambahan. Sebaliknya jika P730 dikenai sinar infra merah (far-red; 730 nm),
maka
pigmen
berubah
kembali
menjadi
P650
dan
terhambatlah
proses
perkecambahan.
Photoperiodisitas
Respon dari biji photoblastic dipengaruhi oleh temperatur:
- Pemberian temperatur 10-20°C : biji berkecambah dalam gelap
- Pemberian temperatur 20-30°C : biji menghendaki cahaya untuk berkecambah
- Pemberian temperatur >35°C : perkecambahan biji dihambat dalam gelap atau
terang
Universitas Gadjah Mada
Kebutuhan akan cahaya untuk perkecambahan dapat diganti oleh temperatur yang
diubahubah. Kebutuhan akan cahaya untuk pematahan dormansi juga dapat
digantikan oleh zat kimia seperti KNO3, thiourea dan asam giberelin.
Dormansi karena zat penghambat
Perkecambahan biji adalah kulminasi dari serangkaian kompleks prosesproses metabolik, yang masing-masing harus berlangsung tanpa gangguan. Tiap
substansi yang menghambat salah satu proses akan berakibat pada terhambatnya
seluruh rangkaian proses perkecambahan. Beberapa zat penghambat dalam biji yang
telah berhasil diisolir adalah soumarin dan lacton tidak jenuh; namun lokasi
penghambatannya sukar ditentukan karena daerah kerjanya berbeda dengan tempat
di mana zat tersebut diisolir. Zat penghambat dapat berada dalam embrio,
endosperm, kulit biji maupun daging buah.
111.2.1.2 Teknik Pematahan Dormansi Biji
Biji yang telah masak dan siap untuk berkecambah membutuhkan kondisi
klimatik dan tempat tumbuh yang sesuai untuk dapat mematahkan dormansi dan
memulai proses perkecambahannya. Pretreatment skarifikasi digunakan untuk
mematahkan dormansi kulit biji, sedangkan stratifikasi digunakan untuk mengatasi
dormansi embryo.
Skarifikasi merupakan salah satu upaya pretreatment atau perawatan awal
pada benih, yang ditujukan untuk mematahkan dormansi, serta mempercepat
terjadinya perkecambahan biji yang seragam (Schmidt, 2000). Upaya ini dapat
berupa pemberian perlakuan secara fisis, mekanis, maupun chemis. Hartmann
(1997) mengklasifikasikan dormansi atas dasar penyebab dan metode yang
dibutuhkan untuk mematahkannya.
Tipe
Karakteristik
Contoh spesies
Metode pematahan dormansi
Alami
dormansi
Buatan
Immature Benih secara fisiologis
Fraxinus
Pematangan
Melanjutkan proses
embryo
belum mampu
excelcior,
secara alami
fisiologis
berkecambah, karena
Ginkgo
setelah biji
pemasakan embryo
belum masak
Dormansi embryo
Perkembangan
embryo
biloba,
Pterocarpus,
disebarkan
Dekomposisi
setelah
biji mekanis
Peretakan
bijiterhambat
sudah
mekanis walaupun
secara fisis
Dormansi masak
Imbibisi/penyerapan
karena adanya kulit air
fisis
terhalang
oleh keras
lapisan
biji/buah yang
Gnetum spp, bertahap pada
Terminalia
Beberapa
suhu
gnemon
Melia
volkensii Fluktuasi
struktur yang
Legum &
keras
mencapai masa
Myrtaceae
pemberian air
kulit biji/buah yang
impermeabel
Skarifikasi
lewatmasak (aftermekanis,
ripening)
panas atau
bahan kimia
Universitas Gadjah Mada
Dormansi Buah atau biji
chemis
mengandung zat
Buah fleshy
Pencucian
Menghilangkan
(berdaging)
(leaching) oleh
jaringan buah dan
air,
mencuci bijinya
dekomposisi
Pencahayaan
dengan
air
Pencahayaan
penghambat (chemical
inhibitory
Foto
Biji gagal compound)
berkecambah
dormansi adanya
yang
tanpamenghambat
pencahayaan yang
perkecambahan
cukup. Dipengaruhi
Sebagian
spesies
besar
temperate,
oleh mekanisme
Thermo
Perkecambahan rendah
biokimia fitokrom
dormansi adanya
tanpa perlakuan
suhu tertentu
dengan
pioneer tropika
Sebagian
humida seperti
spesies
besar
eucalyptus
temperate, dan
Penempatan
suhu
pada rendah di
musim dingin
Stratifikasi atau
pemberian perlakuan
suhu rendah
Spathodea
tumbuhan
Pembakaran
Pemberian suhu
pioneer
daerah tropissubtropis
tinggi
Pemberian suhu Pemberian suhu
yang berfluktuasi berfluktuasi
bertahap pada
jaringan buah
tumbuhan
kering,
tumbuhan
pioneer tropika
humida
Universitas Gadjah Mada
III.2.2 Subpokok Bahasan II:
Perkecambahan Biji
III.2.2.1 Syarat Perkecambahan Biji
Perkecambahan biji:

Bentuk awal dari embrio yg berkembang menjadi
sesuatu yg baru yaitu tanaman anakan yg sempurna
(Baker, 1950)

Proses tumbuhnya embrio (keluarnya radicle dan
plumulae dari kulit biji (Kramer dan Kozlowski, 1979)
Air
Suhu
Syarat
02
Cahaya
a. Air
Fungsi 1:
Melunakkan kulit biji :
embrio dan endosperm mengembang sehingga kulit biji robek
Fungsi 2:
Memfasilitasi masuknya 02 ke dalam biji :
 air imbibisi pd dinding sel shg dinding sel jd permeabel thd
gas
 gas masuk scr difusi shg suplai 02 pd sel hidup meningkat :
pernafasan aktif
Fungsi 3:
Mengencerkan protoplasma : aktivasi macam2 fungsinya
Fungsi 4:
Alat transport larutan makanan dari endosperm/kotiledon
ke titik tumbuh di embryonic axis : utk membentuk protoplasma
baru
Bag. biji yg mengatur
Cara masuknya air
masuknya air
Kulit
mikrofil
raphe hilum
imbibisi (perembesan)
difusi (perpindahan substansi krn perbedaan konsentrasi)
: dr kadar air tinggi ke rendah/konsentrasi larutan rendah ke
tinggi
Universitas Gadjah Mada
Faktor yg mempengaruhi kecepatan penyerapan air =
1. Permeabilitas kulit/membran biji
2. Konsentrasi air
Km air masuk scr difusi (dr konsentrasi rendah ke tinggi),
maka konsentrasi larutan di luar biji hrs tdk lebih pekat dr
di dlm biji
3. Suhu air
Suhu air tinggi : energi meningkat, difusi air meningkat shg kecepatan
penyerapan tinggi
4. Tekanan hidrostatik
 Berbanding terbalik dengan kecepatan penyerapan air
 Ketika volume air dalam membran biji telah sampai pada batas tertentu, akan
timbul tekanan hidrostatik yang mendorong ke luar biji, shg kecepatan
penyerapan air menurun
5. Luas permukaan biji yg kontak dengan air
 Berhubungan dg kedalaman penanaman biji
 Berbanding Iurus dengan kecepatan penyerapan air
6. Daya intermolekuler
 Mrpk tenaga listrik pd molekul2 tanah/media tumbuh :
makin rapat molekul2nya, makin sulit air diserap oleh
biji
 Berbanding terbalik dengan kecepatan penyerapan air
7. Spesies dan varietas
Berhubungan dg faktor genetik yg menentukan susunan kulit biji
8. Tingkat kemasakan
Berhubungan dg kandungan air dim biji
: biji makin masak, kandungan air berkurang, kecepatan penyerapan air
meningkat
9. Komposisi kimia
 Biji tersusun atas karbohidrat, protein, lemak
 Kecepatan penyerapan air : protein>karbohidrat>lemak
10. Umur
Berhubungan dg lama penyimpanan : makin lama disimpan, makin sulit
menyerap air
Universitas Gadjah Mada
b. Suhu
Adanya cardinal point temperatures : min - optimal - max

Suhu minimum : batas suhu terendah di mana tdk dpt terjadi lagi
perkecambahan biji Berpengaruh pd periode waktu perkecambahan;
bersifat reversibel

Suhu maksimum : batas suhu tertinggi di mana tdk dpt terjadi lagi
perkecambahan biji Berpengaruh pd periode waktu panjang maupun
pendek; bersifat irreversibel

Suhu optimum : kisaran suhu di mana keceptn dan % perkecamb
berada pd titik tertinggi Berpengaruh pd periode waktu minimum
Kondisi biji dim merespon suhu dipengaruhi oleh
 lamanya penyimpanan pascapanen * tingkat kerusakan biji
Suhu selama periode permulaan imbibisi adalah kritis, terutama pada
30 menit pertama Imbibisi pada suhu < 15 oC menurunkan jumlah
dan tingkat pertumbuhan benih
Chilling/alternating temperature :
 Pemberian suhu tinggi 25 oC pada face awal imbibisi, dilanjutkan dg
suhu rendah 15 oC
 Bertujuan utk mematahkan dormansi biji krn suhu dg meminimalkan
kerusakan
 Mengadopsi kondisi alami pada proses pergantian siang dan malam
(ada fluktuasi suhu)
Teori yg digunakan :

Teori zat penghambat
Pada suhu tinggi, metabolisme dim biji membentuk inhibitor
Ketika
suhu
diturunkan,
konsentrasi
inhibitor
berkurang
shg
perkecambahan dpt terjadi

Teori 02 :
Pada suhu tinggi, 02 tidak mencukupi utk perkecambahan Ketika suhu
diturunkan, 02 menjadi tercukupkan
Universitas Gadjah Mada
c. 02

Dibutuhkan pd proses oksidasi utk membentuk energi perkecambahan

Bukan mrpk faktor pembatas pd perkecambahan biji, namun dibutuhkan
dim jumlah lebih banyak pada proses-proses selanjutnya

Udara di alam yg mengandung 20% 02 sudah membantu
perkecambahan Proses perkecambahan hanya butuh
0,3% 02
d. Cahaya
Pengaruh cahaya berhubungan dg waktu imbibisi
 Berkecambah dim gelap
 Berkecambah dim cahaya terus menerus
 Berkecambah setelah penyinaran sesaat
 Tidak terpengaruh oleh ada/tidaknya cahaya
 intensitas
 lamanya/tingkat imbibisi
 jarak waktu penyinaran
(energi/kuantitas)
Cahaya
 kualitas (panjang
gelombang)
 photoperiodisitas
(lama penyinaran)
imbibisi
 zat perangsang &
penghambat
 jarak waktu penyinaran
dan imbibisi
Biji punya dua macam pigmen penyerap cahaya (phytochrome)
Universitas Gadjah Mada
III.2.2.1 Proses Perkecambahan Biji (Jann dan Amen dalam Khan, 1934)

Fisiologis dan genetis:
Serangkaian proses-proses yg merupakan kelanjutan dari metabolisme dan
pertumbuhan yang telah terjadi sebelumnya; serta awal dari transkripsi
genom.

Morfologis:
Transformasi dari bentuk embrio menjadi seedling (semai) yang sempurna

Biokimia:
Diferensiasi sekuensial (satu persatu) pada proses-proses oksidasi dan
sintesis
Penyerapan air
Pencernaan
a. Proses perkecambahan fisiologis
Pengangkutan zat makanan
Asimilasi
Pernafasan
Pertumbuhan
1. Penyerapan air

Masuknya air secara imbibisi dan osmose

Pelunakan kulit biji

Pengembangan embrio dan endosperm

Kulit biji pecah, radicle keluar
2. Pencernaan

Mrpk proses terjadinya pemecahan zat/senyawa bermolekul besar dan
kompleks menjadi senyawa bermolekul lebih kecil, sederhana, larut
dalam air dan dapat diangkut melalui membran dan dinding sel.

Makanan cadangan utama pd biji : pati, hemiselulosa, lemak, protein :
 tidak larut dalam air (water insoluble) atau berupa senyawa koloid
 terdapat dim jumlah besar pd endosperm dan/atau kotiledon
 merupakan senyawa kompleks bermolekul besar
 tdk dpt diangkut (immobile) ke daerah yg memerlukan : embryonic
axis
Universitas Gadjah Mada

Proses pencemaan dibantu oleh enzim
 senyawa organik yg diproduksi oleh sel hidup
 berupa protein
 merupakan katalisator organik
 fungsi pokok =
 enzim amilase merubah pati dan hemiselulosa mjd gula
 enzim protease merubah protein mjd asam amino
 enzim lipase merubah lemak mjd asam lemak dan gliserin
 Aktivasi enzim dilakukan oleh air setelah terjadinya imbibisi
 Enzim yg telah diaktivasi masuk ke dim endosperm/kotiledon utk
mencerna cadangan makanan
3. Pengangkutan zat makanan

Hasil pencernaan diangkut dr jaringan penyimpanan mkn
menuju titik-titik tumbuh pd embryonic axis, radicle dan
plumulae

Biji blm punya jaringan pengangkut, shg pengangkutan dilakukan
secara difusi atau osmose dari satu sel hidup ke sel hidup lainnya
4. Asimilasi

Merupakan tahap terakhir dim penggunaan cadangan mkn

Merupakan proses pembangunan kembali
Misal :

Protein yg sdh dirombak mjd asam amino disusun
kembali mjd protein baru. Protein digunakan utk
membentuk sel-sel terutama protoplasma baru.


Karbohidrat digunakan utk pembentukan dinding sel.
Tenaga/energi berasal dr proses pernafasan
5. Pernafasan (respirasi)

Mrpk proses perombakan makanan (karbohidrat) mjd
senyawa lebih sederhana (proses reduksi), dg
membebaskan sejumlah tenaga

Pertama kali tjd pd embryonic axis; stl cadangan habis, barn beralih ke
endosperm/kotiledon

Aktivitas respirasi tertinggi adl pd saat radicle menembus kulit biji
Universitas Gadjah Mada
6. Pertumbuhan
*
*
Ada dua bentuk pertumbuhan embryonic axis :

Pembesaran sel-sel yg sudah ada

Pembentukan sel-sel Baru pd titik-titik tumbuh : radicle dan plumulae
Tenaga/energi berasal dr proses pernafasan
b. Proses perkecambahan morfologis
*
Merupakan suatu tahapan segera setelah terjadinya proses pengangkutan
makanan dan pernafasan.
*
Diawali oleh pembelahan dan perpanjangan sel
*
Dilanjutkan dengan pertumbuhan embryonic axis yang makroskopik yaitu
keluarnya radicle atau plumulae dari kulit biji.
Universitas Gadjah Mada
III.3 PENUTUP
Salah satu indikator keberhasilan pembelajaran ini adalah kemampuan mahasiswa
untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan atau menyelesaikan permasalahan yang
diajukan. Untuk Pokok Bahasan ini, beberapa pertanyaan yang perlu diajukan adalah:
1. Sebut dan jelaskan klasifikasi dormansi biji:
a. Berdasarkan faktor penyebab dormansi
b. Berdasarkan mekanisme dormansi di dalam biji
c. Berdasarkan bentuk dormansi
2. Sebut dan jelaskan teknik pematahan dormansi biji menurut Hartmann (1997) !
3. Sebut dan jelaskan syarat-syarat perkecambahan biji !
4. Sebut dan jelaskan proses-proses perkecambahan biji !
Universitas Gadjah Mada