e-Modul Fispertum : Fotoperiodesme Pada Tumbuhan anyflip

e-MODUL FISIOLOGI PERTUMBUHAN
DAN PRKEMBANGAN TANAMAN

MATERI: Fotoperiodesme Pada Tumbuhan

PENULIS : Dra AMINAH ASNGAD, MSi

DAFTAR ISI

Judul Hal

HALAMAN JUDUL…………………………………………………………… 1

DAFTAR ISI .................................................................................................... ... 2

PENDAHULUAN ……………………………………………………………. 3
A. RUMUSAN CPMK…………………………………………………… 3

B. SUB CPMK…………………………………………………………… . 4
C. DESKRIPSI MATERI………………………………………………… 4

D. PEMBELAJARAN……………………………………………………. 4
1. TUJUAN PEMBELAJARAN…………………………………………. 4

2. URAIAN MATERI……………………………………………………. 4
3. RANGKUMAN……………………………………………………… 16

4. PENDALAMAN MATERI…………………………………………… 17
DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………. 18

2

PENDAHULUAN
Program Studi Pendidikan Biologi FKIP UMS merupakan salah satu

institusi penghasil calon guru Biologi. Salah satu mata kuliah yang diajarkan adalah
Fisiologi Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tanaman. Matakuliah Fisiologi
Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tanaman merupakan matakuliah yang
memberikan pengalaman dan pembekalan dalam memahami proses-proses yang
terjadi dalam kehidupan tumbuhan.

Salah satu faktor penting untuk meningkatkan mutu lulusan pendidikan
biologi adalah ketersediaan buku ajar dan modul Materi bahan ajar. Modul Materi
ini disusun dalam rangka memenuhi kebutuhan di atas, khususnya untuk mata
kuliah Fisiologi Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tanaman yang dirasa sangat
diperlukan. Materinya disusun sesuai kurikulum pendidikan tinggi, dan isi materi
ini diadaptasi dari berbagai sumber.

Modul materi ini disusun mencakup pokok bahasan sesuai dengan capaian
pembelajaran yakni mampu menjelaskan konsep fotoperiodisme, jenis-jenis
tumbuhan berdasarkan proses fotoperiodesme, dan interaksi fotoperiodisme
dengan suhu, untuk diterapkan dalam pembelajaran Biologi sekolah menengah
secara berkelompok maupun madiri menggunakan teknologi informasi. Adapun
tujuan setelah mempelajari materi Fotoperiodesme pada tumbuhan, maka dapat
menjelaskan konsep fotoperiodisme, jenis-jenis tumbuhan berdasarkan proses
fotoperiodesme, dan interaksi fotoperiodisme dengan suhu.

A. Rumusan CPMK
Adapun rumusan CPMK yakni mahasiswa mampu menjelaskan konsep

fotoperiodisme, mampu menjelaskan jenis-jenis tumbuhan berdasarkan proses
fotoperiodesme, mampu menjelaskan interaksi fotoperiodisme dengan suhu, untuk
diterapkan dalam pembelajaran Biologi sekolah menengah secara berkelompok
maupun madiri menggunakan teknologi informasi

3

Sub CPMK
Adapun Sub CPMK nya yakni mahasiswa 1). Mampu menjelaskan konsep
fotoperiodisme, 2). Mampu menjelaskan jenis-jenis tumbuhan berdasarkan proses
fotoperiodesme, 3). Mampu menjelaskan interaksi fotoperiodisme dengan suhu,

Diskripsi Materi
Adapun Deskripsi dari materi Gerak pada tumbuhan adalah 1). mahasiswa

mampu menjelaskan konsep fotoperiodisme, 2). mampu menjelaskan jenis-jenis
tumbuhan berdasarkan proses fotoperiodesme, 3). mampu menjelaskan interaksi
fotoperiodisme dengan suhu, untuk diterapkan dalam pembelajaran Biologi sekolah
menengah secara berkelompok maupun madiri menggunakan teknologi informasi

B. Pembelajaran
1. Tujuan Pembelajaran

Setelah mempelajari materi Perkecambahan, mahasiswa diharapkan dapat:
a. Mampu menjelaskan konsep fotoperiodisme,
b. Mampu menjelaskan jenis-jenis tumbuhan berdasarkan proses
fotoperiodesme,
c. Mampu menjelaskan interaksi fotoperiodisme dengan suhu,

2. Uraian Materi
Pendahuluan

Fotoperiodisme adalah dapat didefinisikan sebagai salah satu mekanisme
tanaman di mana ia dapat merasakan pergantian di siang dan malam hari melalui
protein fotoreseptor dan memutuskan kapan harus menginduksi pembungaan.
Itulah sebabnya berbagai spesies tanaman mengembangkan bunga pada musim
yang berbeda, yang hanya disebabkan oleh perbedaan panjang fotoperiode.

Fotoreseptor seperti fitokrom dan kriptokrom dapat memahami rangsangan
cahaya dan dapat menghasilkan sinyal untuk menginduksi pembungaan dalam
suatu tanaman sehubungan dengan panjang kritis dari fotoperiode. Fotoperiode

4

kritis dapat didefinisikan sebagai durasi minimum cahaya yang diperlukan untuk
menginduksi pembungaan.
Jenis-jenis Tumbuhan
Berdasarkan efek fotoperiodik, tanaman dikategorikan menjadi tiga kelas utama:
1. Tanaman hari panjang: Tanaman ini mengalami pembungaan dalam kondisi

panjang hari yang panjang dan juga disebut sebagai “tanaman malam pendek”.
LDP menghasilkan bunga terutama di musim panas dan termasuk tanaman
seperti bayam, lobak, selada dll.
2. Tanaman hari pendek: Tanaman ini mengalami pembungaan dalam kondisi
panjang malam dan juga disebut sebagai “tanaman malam panjang”. SDP
menghasilkan bunga terutama di musim dingin dan termasuk tanaman seperti
Dahlia, kedelai dll.
3. Tanaman hari netral: Tanaman ini mengalami pembungaan secara mandiri,
karena panjang penyinaran tidak memengaruhi proses pembungaan. DNP
dapat menghasilkan bunga sepanjang tahun dan termasuk tanaman seperti
mentimun, tomat, mawar, dll.
Induksi Fotoperiodisme.

Induksi fotoperiodisme sangat penting dalam perbungaan atau lebih tepat
disebut induksi panjang malam kritisnya. Respon tumbuhan terhadap induksi
fotoperioda sangat bervariasi. Ada tumbuhan yang perbungaannya cukup
memperoleh induksi dari fotoperioda satu kali saja, tetapi ada pula tumbuhan lain
yang memerlukan induksi lebih dari satu kali. Misalnya pada tanaman Xanthium
strumarium untuk perbungaannya memerlukan 8x induksi fotoperioda yang harus
berjalan secara terus menerus. Apabila tanaman ini sebelum memperoleh induksi
lengkap dan mendapat gangguan atau terputus induksi fotoperiodanya, maka
tanaman itu tidak akan berbunga. Kekurangan induksi fotoperioda tidak dapat
ditambahkan demikian saja, karena efek fotoperioda yang telah diterima
sebelumnya akan menjadi hilang. Untuk memperoleh induksi lengkap, tanaman
tersebut harus mengulangnya dari awal kembali.

Di dalam menerima rangsangan fotoperioda ini, organ daun diketahui
sebagai organ penerima rangsangan. Ada 4 tahap yang terjadi dalam resepon

5

perbungaan terhadap rangsangan fotoperioda, pertama menerima rangsangan,
kedua transformasidari organ penerima rangsangan menjadi beberapa
polametabolisme baru yang berkaitan dengan penyediaan bahan untuk perbungaan,
ketiga pengangkuatan hasil metabolisme dan keempat terjadinya respon pada titik
tumbuh untuk menghasilkan perbungaan.
Peranan Fotoperiodisme

Fotoperiodisme memiliki peran penting dalam studi percobaan perkawinan
silang dan mengatur musim ketika tanaman mekar berbunga. Ini adalah contoh
“Fisiologis prakondisi” yang berarti tanaman menerima respons fotores sekali dan
kemudian mengalami perubahan fisiologis seperti perkecambahan biji,
pembungaan, dll. Pada musim tertentu. Paparan tanaman untuk fotoperiode yang
lebih lama mengubah PR tidak aktif menjadi bentuk PFR aktif yang memulai
pembungaan. Sebaliknya, paparan tanaman ke periode gelap mengubah PFR
menjadi PR yang menghambat pembungaan

Peran Energi Cahaya Matahari Bagi Tumbuhan
1. Peran Energi Cahaya pada Pertumbuhan Tanaman

Pertumbuhan dan perkembangan tanaman merupakan interaksi antara
faktor genetika, faktor internal yang mengitegrasikan berbagai sel, jeringan dan
organ menjadi satu kesatuan struktural dan fungsional serta faktor lingkungan.
Faktor genetik tanaman meliputi umur tanaman, kondisi hormon dan kemampuan
adaptasi terhadap lingkungan, sedangkan faktor lingkungan meliputi cahaya
matahari, suhu dan kelembaban, ketersediaan unsur hara dan air serta kompetisi
antar tanaman.

Selain itu sistem budidaya suatu tanaman yang tepat melalui pemilihan
varietas dan pengolahan lingkungan melalui perbaikan cara bercocok tanam seperti
pengolahan tanah, pemupukan, pengairan dan sebagainya merupakan upaya-upaya
yang dilakukan untuk mendapatkan pertumbuhan dan produksi tanaman secara
optimal. Populasi dan pengolahan tanah berpengaruh terhadap parameter
pertumbuhan dan produksi tanaman. Dengan pengaturan yang tepat maka

6

persaingan atau kompetisi antar individu maupun populasi dapat diatur sehingga
tidak menghambat pertumbuhan tanaman.

Cahaya adalah faktor lingkungan yang diperlukan untuk mengendalikan
pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Alasan utamanya karena cahaya
menyebabkan fotosíntesis. Lagi pula, cahaya mempengaruhi perkembangan dengan
cara menyebabkan pototrofisme. Ada banyak efek lain dari cahaya yang tidak
berhubungan sama sekali dengan fotosíntesis; sebagian besar efek tersebut
mengendalikan wujud tumbuhan artinya, perkembangan struktur atau
morfogénesisnya (awal dari pembentukan wujudnya).

Pengendalian morfogénesis oleh cahaya disebut fotomorfogenesis.
Intensitas cahaya yang optimal selama periode tumbuh penting untuk pertumbuhan
dan perkembangan tanaman. Pada tanaman tertentu jika menerima cahaya yang
berlebihan maka akan berpengaruh terhadap pembentukan buah atau umbi.
Sebaliknya berkurangnya radiasi sebagai akibat keawanan atau ternaung akan
mengurangi laju pembentukan buah atau umbi dan menyebabkan pertumbuhan
vegetatif berlebihan.

Cahaya sebagai sumber energi dan terutama untuk vegetasi mempunyai tiga
faktor penting, yaitu : intensitasnya, kualitasnya dan fotoperiodesitasnya. Kualitas
cahaya berpengaruh berbeda terhadap proses-proses fisiologi tanaman. Tiap proses
fisiologi di dalam respon terhadap kualitas cahaya juga berbeda-beda sehingga di
dalam menganalisis komposisi cahaya untuk tiap-tiap proses fisiologi tersebut
sangat sukar.

Tiap-tiap spesies tanaman juga mempunyai tanggapan yang berbeda-beda
terhadap tiap kualitas cahaya. Fotoperiodisitas yaitu panjangnya penyinaran
matahari pada siang hari. Biasanya dari daerah tropik semakin ke kutub panjang
penyinaran matahari semakin panjang. Dalam hal ini dikenal adanya tanaman hari
panjang, dan tanaman hari pendek. Beberapa kemungkinan beberapa spesies
tanaman dapat tumbuh baik di dalam situasi cahaya yang penuh jika spesies
tanaman tersebut memang membutuhkan cahaya yang tinggi dalam proses
pertumbuhannya. Tanaman-tanaman yang kekurangan cahaya sebagai faktor

7

lingkungan hidupnya maka gejala pertama yang tampak adalah defisiensi N. Selain
itu pertumbuhan tanaman cenderung akan lambat.

2. Peran Cahaya pada Fotosíntesis
Fotosintesis merupakan proses pemanfaatan energi matahari oleh tumbuhan

hijau yang terjadi pada kloroplast. Dalam fotosintesis tiga macam reaksi yaitu
reaksi fisik, reaksi fotokimia dan reaksi kimia dan enzim. Pada reaksi fisik, karbón
dioksida ditransfer dari atmosfir ke dalam daun untuk dilarutkan dalam air. Pada
reaksi fotokimia : 2-4% radiasi yang diteriam digunakan untuk fotosintesis, dengan
panjang gelombang yang paling aktif pada bagian merah dan biru sfektrum warna.

Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna biru
(400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600
nanometer) karena kedua gelombang cahaya tersebut paling efektif dalam
fotosintesis. Energi diserap oleh klorofil a dan b (dan beberapa pigmen pembantu)
dan diubah oleh molekul klorofil besar menjadi ikatan posfat bernergi tinggi dalam
molekul adenosie triphosfat (ATP).

Pada reaksi kimia dan enzim terjadi banyak tahapan reaksi kimia dengan
penggunaan enzim. ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis
memicu berbagai proses biokimia. Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu
adalah siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa
(dan kemudian menjadi gula seperti glukosa). Reaksi ini disebut reaksi gelap karena
tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam
keadaan gelap/tanpa cahaya. Kecepatan fotosintesis dipengaruhi oleh faktor
tanaman dan lingkungan.

Faktor-faktor tanaman meliputi tahap pertumbuhan tanaman, perilaku
stomata, umur daun, posisi pohon, posisi tajuk, perbedaan genotipe, jenis daun
(daun lebar/daun jarum). Adapun faktor lingkungan yang mempengaruhi laju
fotosintesis yaitu cahaya, suhu, konsentrasi CO2, ketersediaan air dan nutrisi
tanaman (Daniel et al, 1995).

Cahaya merupakan satu-satunya sumber energi yang diperlukan untuk
fotosintesis tanaman yang menjadi dasar bagi pertumbuhan dan perkembangan

8

tanamaan tersebut. Intensitas cahaya yang sangat rendah akan sangat merugikan
bagi tanaman. Oleh karena itu pengaturan intensitas cahaya harus dijadikan
pertimbangan dalam konservasi jenis-jenis tertentu. Cahaya dalam hubungannya
dengan proses pertumbuhan tanaman, selain berperan dalam fotosíntesis, cahaya
juga mempengaruhi proses-proses fisiologi tanaman yang lain, misalnya sintesis
khlorofil, prilaku stomata, transpirasi, respirasi dan translokasi. Dengan adanya
cahaya tersebut maka kelangsungan proses-proses fisiologi tersebut dapat berjalan
dengan baik.

3. Peran Cahaya Pada Perkecambahan Biji
Cahaya memiliki peranan yang sangat penting dalam perkecambahan biji

pada beberapa jenis tanaman, baik dalam merangsang atau menghambat
perkecambahan biji tersebut. Biji-biji yang untuk perkecambahannya sangat
dipengaruhi cahaya dengan biji-biji yang light sensitif.

Berdasarkan pengaruh cahaya terhadap perkecambahan biji, tanaman dapat
dibedakan menjadi 1) tanaman yang perkecambahannya membutuhkan cahaya, 2)
tanaman yang berkecambah dengan baik pada keadaan intensitas tinggi, 3) tanaman
yang perkecambahannya terhambat dengan adanya cahaya dan 4) tanaman yang
perkecambahannya sangat berkurang bila kena cahaya. Biji sebagian besar jenis
yang memberikan respon terhadap cahaya adalah spesies liar an kaya akan lemak,
sedangkan sebagian besar biji tanaman terbudidaya tidak memerlukan cahaya. Biji
yang membutuhkan cahaya untuk berkecambah disebut fotodormansi.

Banyak jenis tanaman yang memerlukan cahaya untuk berkecambah atau
biji fotodormansi. Biji tersebut akan gagal berkecambah tanpa adanya pencahayaan
yang cukup. Hal tersebut dipengaruhi oleh mekanisme biokimia fitokrom dalam
biji. Sebagian besar spesies di daerah temperate, tumbuhan pionir di daerah tropika
humida seperti eucalyptus dan spathodea memiliki biji yang fotodormansi. Oleh
karena itu untuk mengatasinya maka dalam perkecambahan benih tersebut perlu
dilakukan pencahayaan. Benih dengan dormansi cahaya akan berkecambah pada
kondisi cahaya antara merah dan merah jauh (far red) seperti sinar matahari
langsung.

9

Di alam rangsangan cahaya untuk mengatasi dormansi cahaya selalu
tersedia selama perkecambahan yaitu dengan mengecambahkan benih dalam media
yang terkena cahaya.Adapun benih yang mengalami gangguan perkecambahan
apabila dilakukan pada pencahyaan penuh misalnya pada jenis mahoni (Swietenia
macrophylla). Benih akan lambat berkecambah, karena calon tunas tumbuh
berputar/berpilin di dalam media sebagi respon terhadap penyinaran matahari.

4. Peran Cahaya Pada Pembentukan Bunga dan Buah
Pembungaan pada tanaman berkayu adalah proses sangat kompleks yang

meliputi banyak tahapan perkembangan. Karena sifatnya yang perenial (berumur
panjang/menahun), pohon harus berinteraksi dengan kondisi lingkungan setiap
waktu sepanjang tahun, dan pembungaan biasanya dihubungkan dengan perubahan
iklim. Proses pembungaan pada dasarnya merupakan interaksi dari pengaruh dua
faktor besar, yaitu faktor eksternal (lingkungan) dan internal. Faktor eksternal
(lingkungan) yang berpengaruh antara lain suhu, cahaya, kelembaban dan status
unsur hara, sedangkan faktor internal yaitu fitohormon dan genetik.

Faktor cahaya berpengaruh terhadap pembungaan melalui dua cara yaitu
intensitas cahaya dan fotoperiodisitas (panjang hari). Intensitas cahaya merupakan
sumber energi bagi proses pembungaan. Pengurangan intensitas cahaya akan
mengurangi inisiasi bunga pada banyak spesies pohon. Peningkatan intensitas
cahaya harian meningkatkan produksi bunga. Manajemen kanopi untuk
memaksimalkan penetrasi cahaya dapat memberikan efek yang serupa. Kuncup
bunga lebih banyak terbentuk pada ujung cabang/ranting yang mendapatkan cahaya
matahari penuh. Intensitas cahaya yang tinggi dapat memacu pembungaan pada
pinus dengan cara meningkatkan suhu dalam primordia.

Fotoperiodisitas merupakan perbandingan antara lamanya waktu siang dan
malam hari. Di daerah tropis panjang siang dan malam hampir sama. Makin jauh
dari equator (garis lintang besar), perbedaan antara panjang siang dan malam hari
juga makin besar. Sehubungan dengan fotoperiodisitas tersebut, pada daerah-
daerah 4 musim, tanaman dapat dibedakan menjadi: tanaman berhari pendek,
tanaman berhari panjang, tanaman yang butuh hari pendek untuk mengawali

10

pembungaannya, namun selanjutnya butuh hari panjang untuk melanjutkan proses
pembungaan itu dan tanaman yang dapat berbunga setiap waktu.

Mekanisme Pembungaan
1. Efek Cahaya

Cahaya merupakan perangsang utama dari luar dalam siklus hidup tumbuhan.
Beberapa respon tumbuhan terhadap cahayasangat bervariasi. Misalnya, respon
phototropik yang efeknya timbul melalui auksin. Respon ini akan membawa organ-
organ fotosintetik dalam posisi optimum relativ terhadap datangnya cahaya. Respon
terhadap cahaya yang lain, misalnya membuka dan menutupnya sel pelindung dan
respon cahaya dalam sintesa klorofil dari tumbuhan berbunga. Kebanyakan respon
tumbuhan terhadap cahaya, adalah merupakan respon perkembangan dan tidak
mempunyai arti penting dalam metabolisme. Intensitas cahaya, qualitas cahaya, dan
panjangnya penyinaran, juga dapat menimbulkan respon perkembangan pada
tumbuhan.

2. Intensitas Cahaya
Respon tumbuhan terhadap intensitas cahaya dilakukan melalui auksin dan

akan menimbulkan efek yang berbeda-beda karena berkurangnya efektivitas auksin
pada keadaan cahaya yang terik. Sebagai contoh, tumbuhan yang tumbuh dalam
gelap atau cahaya yang lemah akan mempunyai batang yang panjang dengan ruas
yang lebih panjang dan lebih besar dari tumbuhan yang mendapat cahaya terang.
Demikian juga, dalam suatu tanaman daun yang terluar yang mendapat cahaya
matahari penuh tinggal lebih kecil dari pada daun sebelah dalam yang terlindung.
Tumbuhan tembakau kadang- kadang dilindungi dari cahaya terik dengan jaring
untuk mendapatkan daun yang lebar.

Bila tumbuhan berada lama dalam cahaya yang lemah, tumbuhan akan
mengalami etiolasi, yakni batangnya menjadi sangat panjang tanpa jaringan serabut
penyongkong yang cukup. Jika intensitas cahaya tidak naik kemtian akan terjadi.
Sebaliknya, penyinaran yang berlebihan akan menimbulkan tumbuhan yang kerdil
dengan perkembangan yang abnormal yang akhirnya berakhir dengan

11

kematian.Tumbuhan memerlukan intensitas cahaya yang tertentu yang berbeda dari
satu spesies dengan spesies tumbuhan yang lain, untuk tumbuh dengan baik.

Tumbuhan tertentu seperti tomat, dan rumput- rumputan memerlukan
cahaya matahari langsung dan terang untuk perkembangan yang optimal. Pada
tumbuhan itu, sintesa dari zat- zat hidup meningkatnya berbanding lurus dengan
meningkatnya intensitas cahaya(sampai suatu batas tertentu). Sebaliknya tumbuhan
lain seperti bangsa perdu tumbuh secara optimal pada intensitas cahaya yang lebih
rendah dan tumbuh kerdil jika terkena cahaya matahari langsung terus- menerus.
Sedang tumbuhan lain seperti mawar tumbuh baik, baik pada cahaya terik maupun
cahaya dengan intensitas yang lebih rendah walaupun pertumbuhan dan
berbunganya bisa dihambat atau berhenti jika intensitas cahaya terlalu rendah.

3. Kualitas cahaya
Pada intensitas cahaya yang tertentu, panjang gelombang cahaya yang

berbeda akan menimbulkan efek yang besar pada suatu pertumbuhan dan
perkembangan tumbuhan. Sebagai contoh penyinaran pendek dengan cahaya merah
sering menghambat perpanjangan batang pada tumbuhan seperti kacang dan padi-
padian. Tetapi penghambatan ini bisa dikembalikan ke normal dan pertumbuhan
batang bisa dipacu dengan penyinaran “Farred” dari spectrum cahaya. Pada daun,
penyinaran dengan cahaya merah dan infrared menghasilkan efek yang berlawanan.
Cahaya infra merah menghambat perkembangan daun, namun sinar merah dapat
memperbaiki pengahambatan itu.

Fitokrom
1. Pengertian Fitokrom

Fitokrom adalah reseptor cahaya dari suatu pigmen yang digunakan oleh
tumbuhan untuk menyerap (mendeteksi) cahaya. Sebagai sensor, fitokrom
terangsang oleh cahaya merah dan infra merah. Infra merah bukanlah bagian dari
cahaya tampak oleh mata manusia namun memiliki panjang gelombang yang lebih
besar daripada merah. Fitokrom ditemukan pada semua tumbuhan. Molekul yang
serupa juga ditemukan pada bakteri.

12

Tumbuhan menggunakan fitokrom untuk mengatur beberapa aspek fisiologi
adaptasi terhadap lingkungan, seperti fotoperiodisme (pengaturan saat berbunga
pada tumbuhan), perkecambahan, pemanjangan dan pertumbuhan kecambah
(khususnya pada dikotil), morfologi daun, pemanjangan ruas batang, serta
pembuatan (sintesis) klorofil. Secara struktur kimia, bagian sensor fitokrom adalah
suatu kromofor dari kelompok bilin (jadi disebut fitokromobilin), yang masih
sekeluarga dengan klorofil atau hemoglobin (kesemuanya memiliki kerangka
heme). Kromofor ini dilindungi atau diikat oleh apoprotein, yang juga berpengaruh
terhadap kinerja bagian sensor. Kromofor dan apoprotein inilah yang bersama-sama
disebut sebagai fitokrom.

2. Peranan Fitokrom
Peranan fitokrom dalam fotoperiodisme mungkin untuk menyelaraskan

waktu dengan lingkungan dengan memberitahukan kapan matahari terbenam dan
terbit. Jika kebutuhan fotoperioodik untuk pembungaan telah dipenuhi, jam tersebut
akan memicu beberapa jenis alarm yang menyebabkan daun mengirimkan suatu
stimulus (kemungkinan suatu hormone) perbungaan ke tunas.

Panjang malam diukur dengan sangat tepat, beberapa tumbuhan hari pendek
tidak akan berbunga jika malam lebih pendek satu menit sekalipun dibandingkan
dengan panajang kritisnya. Beberapa spesies tumbuhan selalu berbunga pada hari
yang sama setiap tahun. Menurut hipotesis yag dijelaskan disini, tumbuhan
memberitahukan musim pada tahun tersebut dengan menggunakan jam, yang
nyatanya dikendalikan oleh fitokrom untuk mengikuti fotoperiode.

Vernalisasi
Beberapa tumbuhan sebelum ditanam perlu mengalami perlakuan suhu

rendah agar dapat berbunga. Peningkatan perbungaan dengan suhu rendah ini
disebut Vernalisasi. Lokasi respon suhu rendah adalah tunas, mungkin meristem.
Organ yang mengalami respon vernalisasi adalah biji, akar, embrio, pucuk batang.
Perbungaan terjadi bila tunas diberikan suhu rendah. Apabila daun tumbuhan yang

13

memerlukan vernalisasi mendapat perlakuan pendinginan, sedangkan pada bagian
pucuknya batangnya dihangatkan, maka tumbuhan tidak akan berbunga.

Vernalisasi dapat balik apabila setelah perlakuan vernalisasi tanaman
dipajan pada suhu tinggi menyebabkan tumbuhan tidak berbunga. Fenomena ini
disebut Devernalisasi. Para ahli sains dari Departemen Pertanian A.S. yang
melakukan penelitian di Beltsville, Maryland mulai meneliti aktivitas pembungaan
pada tumbuhan. Mereka mulai menyadari bahwa pembungaan dimulai oleh panjang
siang. Setelah menanam tumbuhan dalam rumah tanaman, tempat fotokalanya
dapat diubah secara buatan, mereka membuat kesimpulan bahwa tumbuhan dapat
dibagi menjadi tiga kumpulan :
1. Tumbuhan pendek siang- berbunga apabila fotokalanya lebih pendek daripada

panjang genting. (Contoh yang baik ialah pohon cocklebur, pohon merah
(poinsetia, kekwa).
2. Tumbuhan panjang siang- berbunga apabila fotokalanya lebih panjang
daripada suatu panjang genting. (Contoh yang baik ialah gandum, barli, bunga
cengkih, bayam).
3. Tumbuhan netral siang- pembungaan tidak bergantung kepada suatu fotokala.
(Contoh yang baik ialah tomat dan timun).

Vernalisasi merupakan induksi pendinginan yang diperlukan oleh
tumbuhan sebelum mulai perbungaan. Vernalisasi sebenarnya tidak khusus untuk
perbungaan, tetapi diperlukan pula oleh biji-biji tumbuhan tertentu sebelum
perkecambahan. Respon terhadap suhu dingin ini bersifat kualitatif (mutlak), yaitu
pembungaan akan terjadi atau pembungaan tidak akan terjadi. Lamanya periode
dingin haruslah beberapa hari sampai beberapa minggu, tergantung sepesiesnya.

Spesies semusim pada musim dingin, dua tahunan, dan banyak spesies
tahunan dari daerah beriklim sedang yang membutuhkan vernalisasi semacam itu
agar berbunga. Biji, umbi, dan kuncup banyak spesies tanaman di daerah beriklim
sedang membutuhkan stratifikasi (beberapa minggu diletakkan dalam penyimpanan
yang dingin dan lembab) untuk mematahkan dormansi. Jadi vernalisasi secara
harfiah berarti membuat suatu keadaan tumbuhan seperti musim semi, yaitu

14

menggalakkan pembungaan sebagai respon terhadap hari-hari yang panjang selama
musim semi.

Seterusnya kita harus mengambil perhatian bahwa suatu tumbuhan panjang
siang dan pendek siang dapat mempunyai panjang hari genting yang sama. Bayam
merupakan suatu tumbuhan panjang siang yang mempunyai panjang genting
selama empat belas jam, rumput reja merupakan suatu tumbuhan pendek siang dan
mempunyai panjang genting yang sama. Walau bagaimanapun, bayam hanya
berbunga pada musim panas apabila panjang siang meningkat sehingga empat belas
jam atau lebih, dan rumput reja berbunga pada musim gugur apabila panjang
siangnya berkurang hingga empat belas jam atau kurang. (Rumput reja harus
menjadi matang sebelum dapat berbunga, sebab itulah tumbuhan ini tidak berbunga
pada musim bunga walaupun panjang siangnya kurang daripada empat belas jam).

Pada tahun 1938, K. C. Hammer dan J. Bonner memulai eksperimen dengan
panjang siang dan malam buatan yang tidak perlu sama dengan suatu normal, yaitu
siang dua puluh empat jam. Mereka kemudian berpendapat bahwa cocklebur yang
merupaka tumbuhan pendek siang akan berbunga pada waktu gelapnya berterusan
selama delapan setengah jam, tanpa memperkirakan panjang waktu siang.

Selanjutnya, jika waktu gelap ini diganggu untuk seketika oleh pancaran
cahaya, maka pohon cocklebur tidak akan berbunga. ( Mengganggu panjang waktu
penyinaran dengan kegelapan tidak memiliki arti ). Keputusan yang sama juga telah
diperoleh bagi tumbuhan panjang siang. Tumbuhan tersebut memerlukan suatu
waktu gelap yang lebih pendek daripada suatu panjang genting tanpa
memperhitungkan panjang waktu pencahayaan. Walau bagaimanapun, jika suatu
malam yang lebih panjang dari panjang genting diganggu oleh suatu pancaran
cahaya yang sekejap, maka tumbuhan siang panjang akan berbunga.

Dengan demikian, dapatlah dibuat kesimpulan bahwa panjang waktu gelap
yang mengakibatkan pembungaan, bukannya panjang waktu pencahayaan. Dalam
keadaan alami, jelaslah siang yang lebih pendek senantiasa berfungsi dengan
malam yang lebih panjang, dan begitulah sebaliknya.

15

1. Letak Vernalisasi
Bukti-bukti bahwa rangsangan dingin dihasilkan di dalam meristem atau kuncup
dan bukan didalam daun diperoleh dari empat fenomena:
a. Biji yang telah mengalami imbibisi mudah divernalisasi
b. Pengenaan suhu dingin hanya pada daun, akar, atau batang tidak efektif
c. Biji yang sedang berkembang pada tanaman induk dapat dan seringkali

sudah tervernalisasi apabila tepat pada waktu suhu dingin berlangsung
sebelum biji menjadi kering.
d. Tanaman yang ditanam dari kuncup liar suatu daun yang sudah
tervernalisasi telah tergalakkan untuk berbunga.

2. Hilangnya Vernalisasi
Vernalisasi pada biji dapat dinolkan dengan pengenaan kondisi yang parah,

seperti kekeringan atau temperatur tinggi (30-35̊C) selama periode beberapa hari.
Pada percobaan yang dilakukan oleh Lysenko di Uni soviet, mengenai biji serealia
musim dingin yang divernalisasi dan dipertahankan biji dalam keadaan kering
menyebabkan proses devernalisasi (penghilangan vernalisasi). Percobaan yang
dilakukan Lysenko itu tidak berlaku di mana saja, mungkin karena telah tersedia
kultivar tipe musim semi yang teradaptasi.

Vernalisasi pada rumput-rumputan tahunan tertentu, ternyata lebih
kompleks, selain dingin, juga diperlukan beberapa fotoperiode pendek. Contohnya
pada rumput orchard, penggalakan pembungaan terjadi secara alamiah, dan
diperlukan suhu dingin untuk menggalakkan pembungaan pada spesies-spesies
tersebut.

3. Organ Penerima Rangsangan Vernalisasi
Organ tumbuhan yang dapat menerima rangsangan vernalisasi sangat

bervariasi yaitu biji, akar, embrio, pucuk batang. Apabila daun tumbuhan yang
memerlukan vernalisasi mendapat perlakuan dingin, sedangkan bagian pucuk
batangnya dihangatkan, maka tumbuhan tidak akan berbunga (tidak terjadi
vernalisasi).

16

Vernalisasi merupakan suatu proses yang kompleks yang terdiri dari
beberapa proses. Pada Secale cereale, vernalisasi pada tanaman ini terjadi di dalam
biji dan semua jaringan yang dihasilkannya berasal dari meristem yang
tervernalisasi. Pada Chrysantheum, vernalisasi hanya dapat terjadi pada
meristemnya. Zat yang bertanggung jawab dalam meneruskan rangsangan
vernalisasi disebut vernalin, yaitu suatu hormon hipotesis karena sampai saat ini
belum pernah diisolasi. Di dalam hal perbungaan GA dapat mengganti fungsi
vernalin, meskipun GA tidak sama dengan vernalin.

3. Rangkuman
Fotoperiodisme pada tumbuhan merupakan respon tumbuhan terhadap

pencahayaan. Respon tumbuhan tersebut meliputi petumbuhan, perkembangan dan
reproduksi. Fotoperiodisme pada tumbuhan dikendalikan oleh peranan fitokrom
pada tumbuhan. Fitokrom pada tumbuhan pertama kali dikemukakan oleh Sterling
B. Hendrik. Fitokrom merupakan suatu substansi berwarna biru pucat yang berupa
protein dan berdistribusi pada jaringan tumbuhan dengan konsentrasi
rendah.fitokrom tumbuhan mampu menerima cahaya merah (λ=660 nm) dan infra
merah (λ=730 nm).

Menurut Campbell (2015) tumbuhan dapat dibedakan berdasarkan respon
tumbuhan terhadap panjangnya waktu terang dan waktu gelap.
Berdasarkan panjang hari, tumbuhan dapat dibedakan menjadi empat macam, yaitu:
1. Tumbuhan hari pendek, tumbuhan yang berbunga jika terkena penyinaran

kurang dari 12 jam sehari. Tumbuhan hari pendek contohnya krisan, jagung,
kedelai, anggrek, dan bunga matahari.
2. Tumbuhan hari panjang, tumbuhan yang berbunga jika terkena penyinaran
lebih dari 12 jam (14 – 16 jam) sehari. Tumbuhan hari panjang, contohnya
kembang sepatu, bit gula, selada, dan tembakau.
3. Tumbuhan hari netral, tumbuhan yang tidak responsif terhadap panjang hari
untuk pembungaannya. Tumbuhan hari netral contohnya mentimun, padi,
wortel liar, dan kapas.

17

4. Pendalaman Materi
a. Jelaskan apa yang kau ketahui tentang fotoperiodesme !
b. Beri contoh tanaman yang lama penyinarannya, pendek, panjang , netral,
sedang
c. Apa yang dimaksud dengan tanaman hari ganda ?

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, N. A. and J. B. Reece. 2012. Biology. Sixth Edition, Pearson Education.
Inc. San Francisco.

Isbandi, J. 2013. Pertumbuhan dan perkembangan Tanaman. Fakulas Pertanian
UGM. Yogyakarta.

Meyer, B.S; and Anderson, D.B. 1952. Plant Physiology. New York: D Van Nostrad
Company Inc.

Taiz, L; and Zeiger E. 2012. Plant Physiology (3rd Edition). Massachusetts: Sinauer
Associates, Inc. Publisher.

Salisbury, F.,B., C.W. Ross. 2012. Plant Physiology 4th Edition.
Terjemahan Lukman DR, Sumaryono. Fisiologi tumbuhan. Jidid III.

Perkembangan tumbuhan dan fisiologi lingkungan. Bandung:
Penerbit ITB Bandung.

18