Struktur Biji

PENDAHULUAN

Biji merupakan sumber makanan yang penting bagi hewan dan manusia. Diantara Angiospermae, Poaceae paling banyak menghasilkan pangan yang berasal dari biji. Fabaceae menempati tempat kedua dalam kepentingan itu. Selain untuk pangan, biji menjadi sumber minuman (misalnya kopi, coklat dan bir), obat, serat (kapas) dan minyak yang digunakan dalam industri.

Apabila dikaitkan dengan tujuan pemanfaatannya, biji mempunyai dua pengertian, yaitu biji dan benih. Biji dapat digunakan untuk bahan pangan, pakan hewan (ternak) atau bahan untuk ditanam selanjutnya. Sedangkan benih adalah biji terpilih yang hanya digunakan untuk penanaman selanjutnya dalam rangka untuk mengembangbiakan tanaman atau memproduksi biji baru.

Ukuran biji tanaman bervariasi tergantung pada jenisnya. Jangka umur benih bervariasi, bisa antara satu minggu sampai jutaan tahun. Biji tanaman hortikultura ada yang mempunyai jangkauan umur benih berkisar antara 1 hingga 4 musim tanam atau 3 hingga 12 bulan, sehingga dalam penyimpanannya harus dilakukan dengan sebaik-baiknya agar viabilitas benih tetap tinggi.

Struktur biji berhubungan erat dengan cadangan makanan karena akumulasi cadangan makanan berhubungan erat dengan struktur biji atau tempat dimana cadangan makanan tersebut akan di simpan. Biji adalah perkembangan lebih lanjut dan ovum yang dibuahi. Derajat dari macam-macam variasi komponen dalam perkembangan biji bisa sama atau tidak, semua tergantung dengan beberapa struktur dasar yang berbeda untuk masing-masing tipe biji. Variasi dalam ukuran, ada atau tidaknya endosperm, warna dan testa dan jumlah klorofil pada biji dapat dijumpai pada beberapa spesies. Namun faktor-faktor yang menyebabkan variasi tersebut dari biji belum diketahui dengan baik.

1. A.  Struktur Biji

Biji dibentuk dengan adanya perkembangan bakal biji. Pada saat pembuahan, tabung sari sari memasuki kantung embrio melalui mikropil dan menempatkan dua buah inti gamet jantan padanya. Satu diantaranya bersatu dengan inti sel telur dan yang lain bersatu dengan dua inti polar atau hasilnya penyatuan, yaitu inti sekunder. Penyatuan gamet jantan dengan sel telur menghasilkan zigot yang tumbuh menjadi embrio. Penyatuan gamet jantan yang lain dengan kedua inti polar menghasilkan inti sel endosperm pertama yang akan membelah-belah menghasilkan jaringan endosperm. Proses yang melibatkan kedua macam pembuahan (penyatuan) tersebut dinamakan pembuahan ganda. Biji masak terdiri dari tiga bagian yaitu: embrio dan endosperm yang  dihasilkan dari pembuahan ganda serta kulit biji yang dibentuk oleh dinding bakal biji, termsuk kedua integumentnya.

Embrio adalah sporofit muda yang tidak segera melanjutkan pertumbuhannya, melainkan memasuki masa istirahat (dorman). Saat biji biasanya tahan stress yaitu tahan terhadap kekurangan air, panas atau dingin yang berlebihan, penekanan dan serangan kimiawi. Embrio senantiasa diiringi oleh cadangan makanan baik organik maupun anorganik yang berada di sekeliling embrio atau di dalam jaringannya sendiri.

Kulit biji atau testa bersifat tahan atau kadang-kadang memiliki permukaan yang memudahkan penyebarannya oleh angin. Biji mampu bertahan dalam lingkungan yang keras. Oleh karena itu, suatu spesies dapat bertahan dalam iklim miskin (kurang menguntungkan pertumbuhan) dengan memiliki daur pertumbuhan yang sesuai dengan masa musim yang menguntungkan atau optimal. Daur pertumbuhan itu diikuti oleh mekanisme pertahanan dalam fase biji jika lingkungan terlalu keras. Selain toleransi terhadap strees seperti itu, biji juga merupakan alat untuk bergerak melalui lingkungan atau berpindah tempat. Setelah mencapai tempat yang cocok, biji menyerap air dan sporofit muda didalamnya dapat segera tumbuh, didukung oleh makanan cadangan yang ada padanya.

Cadangan makanan dalam biji menunjang sporofit muda yang muncul dari biji yang berkecambah sampai mampu berfotosintesi. Sebab itu, penyimpanan cadangan makanan merupakan salah satu fungsi utama biji. Penyimpanan makanan dilakukan terutama diluar embrio, yaitu dalam endosperm atau perisperm. Endosperm dibentuk oleh hasil pembelahan penyatuan inti sel jantan dengan inti sel sentral. Perisperm adalah jaringan nucleus yang menyimpan cadangan makanan. Namun, di banyak tumbuhan dikotil kedua jaringan tersebut hidup singkat saja dan makanan diserap oleh embrio yang sedang berkembang sebelum biji memasuki masa istirahat. Dalam hal itu makanan disimpan dalam tubuh embrio yaitu dalam keping bijinya.

Dalam perkembangannya bakal biji menjadi biji, bagian terbesar volume biji ditempati oleh embrio atau oleh embrio bersama dengan endosperm, sedangkan integument tertekan ketika bagian dalamnya berkembang menjadi besar dan berkurang tebalnya. Mikropil dapat terlihat sebagai pori kecil atau kurang jelas. Sebagian atau seluruh funikulus lepas dari biji dan meninggalkan bekas yang disebut hilum. Pada biji anatrop, bagian funikulus yang melekat pada biji tetap bertahan dan dikenalisebagai alur memanjang atau rafe di satu sisi biji. Setelah pembuahan, bagian ujung distal dari funikulus dapat tumbuh menghasilkan tonjolan disebut aril, yang tumbuh menyelubungi biji. Aril sering terdapat di tumbuahan tropika dan subtropika, seperti Intsabijuga, Pithecellobium dulce, duren (Durio zibethinus) dan pala (Myristica fragrans). Diperkirakan aril merupakan alat adaptasi untuk penyebaran oleh hewan. Kadang- kadang tonjolan itu tumbuh tidak di ujung funikulus, melainkan di salh satu tempat lain pada biji. Struktur seperti itu disebut ariloid. Contohnya adalah pada biji jarak (Ricinus communis) yang bertempat di dekat mikropil dan disebut karunkula. Selain itu, ada struktur serupa sumbat yang dibentuk didaerah mikropil yang sewaktu perkecambahan akan lepas dengan batas pelepaan yang bundar. Alat seperti itu disebut operculum dan ditemukan misalnya pada biji enau (Arenga pinnata).

1. B.  Struktur Biji Jarak (Ricinus communis)

Biji jarak berkembang dari bakal biji berintegumen, yaitu sel induk megaspore tertanam beberapa lapisan di bawah epidermis (gambar 1 A). Sebuah berkas pembuluh meluas lewat funikulus ke daerah kalaza dan bercabang di integumen dalam. Pada penampang melintang percabangan tampak seperti cincin.

Kantung embrio tertanam cukup dalam pada nuselus. Mikropil dibentuk oleh kedua integumen. Suatu struktur yang tumbuh dari plasenta, yaitu obturator, sedikit menjorok kedalam mikropil. Obturator adalah struktur yang dianggap menuntun tabung polen ke mikropil. Setelah pembuahan terdapat perybahan, yaitu: pada integument luar, sel epidermis luar meluas tangensial dan menyimpan bahan yang mengaktifkan warna coklat dari biji. Sel epidermis dalam memanjang seperti tiang tetapi mesofil diantara kedua lapisan itu rusak tertekan. Dekat mikropil terbentuk karun kula yang mendorong obturator kea rah plasenta. Sel epidermis luar dari integumen dalam memanjang radial, memperoleh susunan tiang dan tersklerifikasi. Sewaktu endosperm dan embrio berkembang, sel nuselus didekat mikropil membesar dan membentuk vakuola, dan yang ada di daerah kalaza mengalami pembelahan berulang kali. Kegiatan merismatik inilah yang teritama menyebabkan pertumbuhan biji. Kecuali adanya sisa sedikit di tempat embrio melekat, jaringan nuselus dekat mikropiL remuk. Jaringan nuselus dekat kalaza masih ada di sekeliling kantung embrio yang membesar (gambar 1 C). Seiring dengan perkembangan endosperm, jaringan nuselus terdorong kea rah lateral dan menjadi suatu lapisan sel remuk yang melapisi kulit biji. Pada keadaan masak, endosperm merupakan bagian terbesar dari biji dan embrio berada sepanjang sumbu panjang dari biji (gambar 1 D).

1. C.  Jaringan Cadangan Makanan

Biji yang menyimpan cadangan makanan dalam endosperm (terutama pada monokotil) atau perisperm (Amaranthaceae, Chenopo daceae, Polygonaceae) disebut biji beralbumin, sedangkan yang tidak memilikinya dinamakan biji nonalbumin. Namun, perbedaan itu tidak mutlak karena biasanya tampak kombinasi antara penyimpanan dalam embrio dan yang diluarnya.

Endosperm merupakan jaringan yang khas bagi Angiospermae dan merupakan hasil penyatuan tiga inti, yaitu dua inti polar dan satu inti gamet jantan. Ada tiga macam cara pembentukan endosperm, yaitu nuklir, seluler dan helobial. Pada endosperm nuklir, pembelahan inti menghasilkan sejumlah besar inti bebas. Endosperm seperti itu dapat tetap berinti bebas atau kemudian mengalami pembentukan dinding disekeliling setiap inti. Contohnya pada Capsela bursa-pastoris. Pada endosperm seluler, pembentukan dinding dimulai pada mitosis pertama dan berlanjut selama endosperm tumbuh. Pada endosperm helobial, kantung embrio terbagi menjadi dua sel yang tak sama besar. Sel yang besar (biasanya didaerah kalaza) umumnya berkembang nonseluler, sedangkan sel di dekat mikropil selain berukuran lebih kecil juga beragam perilakunya. Jenis hilobial ditemukan terutama pada monokotil.

Jenis endosperm nuklir, inti bebas biasanya berkumpul dilapisan sitoplasma parietal (di tepi) dan ditengah sel terdapat vakuola yang besar. Namun, pada Capsella, inti endosperm berhimpun dikedua ujung kantung embrio. Endosperm di ujung kalaza terlibat dalam pencernaan sel nuselus. Pada sejumlah tumbuhan, sel nuselus seperti itu mula-mula amat membesar dan bersitoplasma banyak sebelum hancur dihadapan kantung embrio yang membesar. Ketika tumbuh, sel nuselus yang berhipertrofi itu, sebagaimana tampak pada Capsella, menunjukkan adanya protein dan asam nukleat.

Pembentukan dinding sel terjadi saat inti ada di daerah parietal (tepi). Dalam pembentukan dinding, tampak adanya fragmoplas dan papan sel. Endosperm selule mula-mula ditemukan di ujung mikropil dan secara bertahap memenuhi ruang tengah yang berisi cairan vakuola. Pada kelapa (Cocous nucifera) yang termasuk kelompok berjenis endosperm nuklir, ruang tengah tidak terisi sel melainkan berisi cairan air kelapa di waktu buah masak.

Bahan makanan utama yang disimpan dalam biji adalah karbohidrat, protein dan lipid. Ketiga senyawa itu bersama-sama namun jumlahnya beragam dalam biji. Dilihat dari berat keringnya, biji serealia mengandung pati 70-80%, pada ercis dan kacang sekitar 50%. Pada biji jagung meskipun cadangan makanan utama adalah pati yang terutama ditemukan dalam endosperm, embrionya mengandung minyak sebanyak 50%. Biji kedelai berisi 20% minyak dan 40% protein.

1. Karbohidrat

Butir pati dibentuk sebagai butir tunggal atau majemuk. Pada keadaan masak, endosperm yang berisi pati pada Poaceae dan beberapa familia lain berada dalam keadaan tidak hidup dan butir pati tidak dikelilingi selubung amiloplas.

Sewaktu perkecambahan, butir pati terurai di permukaannya ketika mulai dihidrolisis. Aktivitas fosforilasi diikuti oleh alfa-amilase dan maltase. Pada serealia, terurainya kandungan endosperm bergantung pada enzim yang disekresikan oleh lapisan aleuron. Secara umum telah diterima bahwa enzim dalam laipsan aleuron dirangsang oleh giberelin (GA3) sebab dapat dirangsang oleh GA3 yang dibibihkan secara eksogen kepada sepotong lapisan aleuron. Lokalisasi fosfatase pada jelai secara sitokimiawi secara in vitro maupun in vivo menunjukkan bahwa ketika biji mengimbibisi air, aktivitar enzim meningkat dengan  atau tanpa pembubuhan GA3 dan bahwa sebagian besar enzim berkumpul dalam dinding sel. Jika ada GA3, dinding mengalami korosi (penguraian) dan enzim bebas memasuki endosperm. Pengamatan itu mengindikasikan bahwa GA3 mengendalikan pembebasab enzim dan bahwa beberapa cara sintesis enzim mungkin tak bergantung pada GA3.

Glukosa yang terjadi sebagai hasil hidrolisis pati dalam endosperm serealia diserap oleh skutelum, kemudian disintesis menjadi polisakarida dan diangkut ke kecambah yang sedang tumbuh.

Pada beberapa macam biji, cadangan makanan karbohidrat tersimpan dalam dinding yang menebal. Dinding seperti itu sebagian besar terdiri dari hemiselulosa yang jika dihidrolisis menghasilkan manosa dan monosakarida lain. Macam penyimpanan ini terdapat pada misalnya: sel endosperm kopi, kesemek (Diospyros kaki) dan korma (Phoenix dactylifera) atau pada keeping biji seperti pada  Lupinus dan Impatiens.

1. Protein

Sintesis protein cadangan berlangsung pada perkembangan biji bersama-sama dengan sintesis karbohidrat dan lipid. Protein cadangan pada Fabaceae berupa globulin dan hanya terdapat pada biji. Protein cadangan  terdapat sebagai tubuh protein dan susunannya beragam. Ada yang tak menunjukkan kandungan butir lain dalam matriks proteinnya, sementara yang lain mungkin mengandung satu butir atau lebih dari senyawa berikut: globolid yang berisi garam dari asam fitat yang tak terlarut, krisstaloid protein, tubuh protein-karbohidrat, Kristal kalsium oksalat.

Penelitian struktur-ultra mengindikasikan bahwa protein cadangan berakumulasi dalam vakuola dan tampak sebagai tubuh yang diselubungi oleh satuan membran, yang mungkin berupa tonoplas asal. Pada saat perkecambahan, tubuh protein akanlarut dan diganti oleh vakuola kecil-kecil yang kemudian bersatu menjadi satu vakuola besar.

1. Lipid

Lipid termasuk sebagai tubuh minyak dalam sitoplasma sel yang menyimpan minyak, misalnya pada skutelum serealia. Tubuh lipid juga dinamakan vakuola berisi lipid atau sebagai sferosom dan dianggap dikelilingi satuan membran. Cadangan lipid pada biji adalah trigliserid yang dihidrolisis menjadi gliserol dan asam lemak oleh enzim lipase. Asam lemak dipakai dalam sintesis fosfolipid dan glikolipid yang diperlukan untuk pembentukan organel, namun sebagian besar diubah menjadi gula dan diangkat ke tubuh kecambah untuk pertumbuhannya.

DAFTAR PUSTAKA

Agro, Alul. 2009. Pertumbuhan Vegetatif. www.alulagro.blogspot.com/2009/04/pertumbuhan-veg. Diakses pada tanggal 29 September 2009.

Anonim. 2009. Biji. http://id.wikipedia.org/wiki/Biji. Diakses pada tanggal 15 September 2009.

Hidayat, B Estiti. 1995. Anatomi Tumbuhan Berbiji.  Penerbit ITB. Bandung.

Kamil, Jurnalis. 1982. Teknologi Benih. Angkasa. Bandung.