Proses Perkecambahan Pada Biji Tumbuhan Dikotil (Spermatophyta)

Proses pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan/tanaman selalu diawali dengan proses perkecambahan biji. Fisiologis perkecambahan biji merupakan proses berakhirnya masa dormansi (istirahat) pada biji. Masa dormansi biji ini merupakan masa-masa ketika sel-sel penyusun biji tidak aktif membelah, atau dengan kata lain biji sedang melakukan masa istirahat sebelum melakukan pembelahan sel. Biji yang mengalami masa dormansi bukan berarti diam tidak melakukan aktivitas fisiologisnya, akan tetapi sel-sel biji tetap melakukan persiapan ke tahap berikutnya untuk melakukan proses persiapan bahan genetis (DNA/RNA) untuk kegiatan pembelahan sel selanjutnya.

Pengakhiran masa dormansi biji tentu saja memerlukan kondisi lingkungan tertentu, misalnya yakni biji tumbuhan gurun hanya berkecambah setelah curah hujan memadai (cukup air). Berakhirnya dormansi pada biji tanaman dikotil (spermatophyta) ditandai dengan proses imbibisi, yang artinya terserapnya air ke dalam sel-sel biji. Imbibisi merupakan proses fisika dan biologis.

Selanjutnya, air akan terserap masuk ke dalam sel-sel biji dan akan membebaskan hormon giberelin (GA) sebagai sinyal kepada aleuron (lapisan tipis di bagian luar endosperm) supaya sesegera mungkin menyekresikan enzim tertentu. Enzim menghidrolisis sari makanan yang terdapat di dalam endosperma biji. Bekerjanya enzim tersebut merupakan proses kimia.

Enzim di dalam biji berperan sebagai biokatalisator dalam metabolisme biji. Enzim amilase memecah pati (zat tepung/amilum) menjadi maltosa, maltosa dihidrolisis oleh enzim maltase menjadi glukosa (gula), dan selanjutnya glukosa diubah menjadi energi (ATP/ Adenosin Triphospat). Energi tersebut diperlukan sebagai sumber untuk pertumbuhan dan perkembangan embrio. Sementara itu, protein di dalam biji akan dipecah menjadi asam-asam amino oleh enzim protease. Asam amino dalam metabolisme sel dirangkai menjadi protein spesifik dan struktural untuk menyusun sel, pembentuk sel, serta untuk membentuk enzim-enzim baru. Sedangkan lemak akan dipecah menjadi asam lemak dan gliserol oleh enzim lipase yang juga terdapat di dalam sel-sel biji.

Hasil akhir dari proses perkecambahan biji berupa tumbuh dan berkembangnya plumula menjadi batang dan daun serta perkembangan radikula menjadi akar. Embrio yang baru tumbuh belum mempunyai klorofil sehingga belum dapat melakukan fotosintesis untuk menghasilkan makanan sendiri. Makanan untuk embrio diperoleh dari cadangan makanan (endosperma biji).

Proses perkecambahan pada biji tentu saja dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya yaitu kandungan air, oksigen, suhu, hormon, serta cahaya.  Selama perkecambahan biji, air diperlukan dalam proses perkecambahan biji untuk mengaktifkan enzim-enzim seperti alfa amilase. Oksigen diperlukan untuk proses oksidasi makanan di dalam sel untuk memperoleh energi (ATP) yang akan digunakan untuk seluruh kegiatan sel, termasuk tumbuh dan berkembang. Saat perkecambahan biji, juga diperlukan suhu optimum untuk aktivitas enzimatis.

Enzim tidak dapat bekerja secara baik pada suhu minimum dan maksimum, sehingga setiap enzim memiliki fungsi yang spesifik dan ada batasan-batasan optimumnya. Perkecambahan juga memerlukan hormon pertumbuhan (fitohormon) yakni hormon auksin dan giberelin. Hormon auksin akan mudah rusak jika terkena cahaya matahari (intensitas cahaya terlalu tinggi). Sehingga proses perkecambahan biji akan jauh lebih cepat jika berada pada tempat yang tidak terdapat cahaya, karena pada kondisi inilah aktivitas hormon auksin meningkat, sehingga tumbuhan sering kali mengalami gejala etiolasi, yaitu gejala dimana tanaman mengalami pertumbuhan yang begitu cepat dengan ciri: akarnya panjang, batangnya tinggi-tinggi, daun nampak pucat akibat kekurangan cahaya. Sebaliknya, biji berkecambah yang diletakkan di daerah terang (terkena cahaya), maka pertumbuhannya akan jauh lebih ideal, sebab cahaya dapat menghambat pertumbuhan.