NOTA BIOLOGI TINGKATAN 5 BAB 6

Ringkasan (Nota Biologi Tingkatan 5 Bab 6: Pembiakan Seks Dalam Tumbuhan Berbunga)

Bab ini meneroka proses pembiakan seks dalam tumbuhan berbunga (angiosperma), yang merupakan kunci kepada kemandirian spesiesnya. Proses ini bermula dengan struktur bunga, yang berfungsi sebagai organ pembiakan. Bunga tipikal terdiri daripada organ jantan (stamen, yang merangkumi anter dan filamen) dan organ betina (karpel, yang terdiri daripada stigma, stil, dan ovari). Terdapat juga bahagian sokongan seperti petal, sepal, dan pedunkel.

Pembentukan gamet jantan dan betina adalah langkah kritikal. Di dalam anter, sel induk mikrospora (diploid) menjalani meiosis untuk menghasilkan empat sel mikrospora haploid, yang dikenali sebagai tetrad. Setiap mikrospora berkembang menjadi debunga, di mana nukleusnya membahagi secara mitosis untuk membentuk nukleus penjana dan nukleus tiub. Sementara itu, di dalam ovul di dalam ovari, sel induk megaspora (diploid) menjalani meiosis untuk menghasilkan empat sel megaspora haploid, tetapi hanya satu yang akan berkembang. Nukleus sel megaspora ini akan bermitosis tiga kali, menghasilkan pundi embrio yang matang dengan lapan nukleus: tiga sel antipodal, dua sel sinergid, satu sel telur, dan dua nukleus kutub.

Langkah seterusnya ialah pendebungaan, iaitu proses pemindahan debunga dari anter ke stigma, yang sering dibantu oleh agen seperti serangga, burung (contohnya, burung kelicap untuk Puya raimondii), angin, atau air. Setelah mendarat di stigma, debunga akan bercambah dan membentuk tiub debunga yang tumbuh melalui stil ke arah ovul. Di dalam tiub ini, nukleus penjana membahagi secara mitosis untuk membentuk dua gamet jantan.

Proses persenyawaan dalam tumbuhan berbunga adalah unik dan dikenali sebagai persenyawaan ganda dua. Satu gamet jantan akan bersenyawa dengan sel telur untuk membentuk zigot (diploid), manakala gamet jantan kedua akan bercantum dengan dua nukleus kutub untuk membentuk nukleus endosperma (triploid). Kepentingan proses ini adalah untuk memastikan pewarisan maklumat genetik (melalui zigot) dan penyediaan sumber makanan (endosperma) untuk perkembangan embrio, yang penting untuk kemandirian.

Selepas persenyawaan, ovul berkembang menjadi biji benih, dan ovari berkembang menjadi buah. Zigot akan berkembang menjadi embrio (terdiri daripada plumul, radikel, dan kotiledon), manakala tisu endosperma menyediakan nutrien. Dinding ovari menjadi perikarpa buah, dan integumen ovul menjadi kulit biji (testa). Biji benih adalah struktur yang sangat penting untuk kemandirian tumbuhan kerana ia melindungi embrio, menyediakan nutrien, boleh berada dalam keadaan dorman untuk tempoh yang lama, dan mempunyai ciri-ciri khusus untuk penyebaran.

Soalan dan Jawapan KBAT (Kemahiran Berfikir Aras Tinggi)

1. Soalan: Sebatang pokok telah diserang oleh sejenis kulat yang merosakkan struktur stigmanya secara khusus. Walaupun proses pembentukan debunga dan pundi embrio berlaku seperti biasa, pokok tersebut gagal menghasilkan buah dan biji benih. Wajarkan mengapa kegagalan ini berlaku.

Jawapan: Kegagalan pokok tersebut untuk menghasilkan buah dan biji benih adalah kerana fungsi stigma yang kritikal dalam proses persenyawaan telah terjejas. Stigma berfungsi sebagai platform pendaratan untuk debunga dan merembeskan larutan bergula yang merangsang percambahan debunga untuk membentuk tiub debunga. Apabila stigma rosak oleh kulat, debunga tidak dapat melekat dan bercambah. Tanpa pembentukan tiub debunga, dua gamet jantan tidak dapat diangkut melalui stil untuk sampai ke pundi embrio di dalam ovul. Oleh itu, persenyawaan ganda dua—iaitu persenyawaan sel telur untuk membentuk zigot dan percantuman dengan nukleus kutub untuk membentuk endosperma—tidak boleh berlaku. Tanpa persenyawaan, ovari tidak akan berkembang menjadi buah dan ovul tidak akan berkembang menjadi biji benih.

2. Soalan: Tumbuhan Puya raimondii menunggu sehingga 80 hingga 150 tahun untuk berbunga sekali sahaja sebelum mati. Dari perspektif kemandirian spesies, terangkan mengapa strategi pembiakan yang unik ini mungkin berkesan walaupun berisiko tinggi.

Jawapan: Strategi pembiakan Puya raimondii yang berbunga sekali sahaja selepas tempoh yang sangat lama adalah satu adaptasi untuk memaksimumkan kejayaan pembiakan dalam persekitaran yang mencabar di pergunungan Andes. Dengan menunggu sehingga 80-150 tahun, pokok ini dapat mengumpul sumber tenaga dan nutrien yang sangat besar. Tenaga yang terkumpul ini kemudiannya dilaburkan sepenuhnya untuk menghasilkan kelompok bunga yang sangat besar dengan anter berwarna oren terang untuk menarik agen pendebungaan yang cekap, iaitu burung kelicap. Penghasilan bunga dan biji benih secara besar-besaran dalam satu masa meningkatkan kebarangkalian pendebungaan dan persenyawaan yang berjaya. Walaupun pokok induk mati selepas itu (monokarpik), penghasilan sejumlah besar biji benih memastikan peluang yang lebih tinggi untuk sekurang-kurangnya sebahagian daripadanya bercambah dan meneruskan kesinambungan spesies.

3. Soalan: Persenyawaan ganda dua menghasilkan tisu endosperma yang bersifat triploid (3n). Jelaskan kelebihan kewujudan tisu penyimpan makanan ini berbanding jika embrio hanya bergantung pada nutrien daripada pokok induk secara langsung.

Jawapan: Kewujudan tisu endosperma triploid memberikan beberapa kelebihan penting untuk kemandirian. Pertama, ia mewujudkan satu pakej nutrien yang berasingan, lengkap, dan tersimpan di dalam biji benih bersama embrio. Ini membolehkan biji benih menjadi berdikari daripada pokok induk selepas penyebaran. Kedua, endosperma membolehkan embrio untuk bertahan dalam keadaan dorman untuk jangka masa yang panjang, terutamanya apabila keadaan persekitaran tidak sesuai untuk percambahan. Embrio boleh menggunakan nutrien daripada endosperma apabila keadaan kembali sesuai. Ketiga, dalam sesetengah tumbuhan seperti monokot (contohnya jagung dan gandum), sebahagian endosperma disimpan di dalam kotiledon dan digunakan semasa percambahan biji benih, membekalkan tenaga awal yang diperlukan untuk anak benih tumbuh sehingga ia dapat melakukan fotosintesis sendiri. Ini meningkatkan kadar kemandirian anak benih.

4. Soalan: Seorang petani menanam pokok jagung dan mendapati bahawa tongkol jagung yang terhasil mempunyai banyak ruang kosong dan bilangan biji yang sedikit. Petani tersebut menanam pokok jagungnya dalam barisan yang sangat teratur dan berjauhan antara satu sama lain. Kaitkan kaedah penanaman ini dengan masalah yang dihadapinya.

Jawapan: Jagung merupakan tumbuhan yang didebungakan oleh angin. Debunga jagung adalah kecil, licin, dan ringan, direka untuk mudah ditiup oleh angin dari anter ke stigma bunga lain. Masalah yang dihadapi oleh petani berkemungkinan besar berpunca daripada pendebungaan yang tidak berkesan. Dengan menanam pokok jagung dalam barisan yang teratur dan berjauhan, kebarangkalian untuk debunga yang dilepaskan oleh angin mendarat pada stigma pokok lain berkurangan dengan ketara. Setiap ovul pada tongkol jagung perlu disenyawakan secara individu untuk berkembang menjadi biji jagung. Apabila pendebungaan tidak menyeluruh, banyak ovul tidak disenyawakan, menyebabkan wujudnya ruang kosong pada tongkol. Penanaman dalam blok yang padat adalah lebih baik untuk tanaman yang didebungakan oleh angin bagi memaksimumkan peluang pemindahan debunga.

5. Soalan: Bandingkan ciri-ciri debunga yang dipindahkan oleh angin dengan debunga yang dipindahkan oleh serangga. Jelaskan bagaimana ciri-ciri ini merupakan adaptasi kepada agen pendebungaan masing-masing.

Jawapan: Ciri-ciri debunga adalah adaptasi khusus kepada agen pendebungaannya.

• Debunga Didebungakan Angin: Debunga ini bersaiz kecil, licin, dan ringan. Ciri-ciri ini membolehkannya mudah dibawa oleh tiupan angin pada jarak yang jauh untuk sampai ke tumbuhan lain. Tumbuhan seperti ini (contoh: jagung, padi, rumput) menghasilkan debunga dalam kuantiti yang sangat banyak untuk meningkatkan kebarangkalian debunga mendarat pada stigma yang sesuai, kerana penyebaran oleh angin adalah tidak terarah.

• Debunga Didebungakan Serangga: Debunga ini biasanya lebih besar, kasar, dan melekit. Permukaan yang kasar dan melekit membantunya melekat dengan mudah pada badan serangga (seperti lebah) yang melawat bunga untuk mendapatkan nektar. Apabila serangga itu berpindah ke bunga lain, debunga tersebut akan dipindahkan ke stigma bunga baharu. Kaedah ini lebih cekap dan terarah berbanding angin, jadi tumbuhan ini tidak perlu menghasilkan debunga sebanyak tumbuhan yang didebungakan oleh angin.