Pengertian Gametofit

Gametofit adalah tanaman haploid yang menggunakan mitosis untuk membuat gamet haploid. Gamet-gamet ini betina dalam bentuk sel telur (sel telur) atau jantan dalam bentuk sperma.

Gametofit mengandung arkegonium, atau organ kelamin betina, atau mengandung anteridium, atau organ kelamin jantan. Sperma dan sel telur bersatu dalam arkegonium untuk menghasilkan sel zigot diploid. Zigot itu menjadi sporofit. Gametofit tumbuhan  vaskuler cenderung jauh lebih kecil dari sporofit, kadang-kadang bahkan hanya berukuran beberapa sel. Butir serbuk sari mewakili contoh gametofit jantan pada tanaman vaskuler.

Di semua tumbuhan dan beberapa alga, ada perubahan generasi di mana spesies memiliki fase diploid dan haploid. Reproduksi seksual menghasilkan gamet yang menggabungkan dua sel dari individu yang berbeda. Meiosis juga menghasilkan gamet. Haploid mengandung satu set kromosom di setiap selnya.

Sel diploid mengandung dua set kromosom. Untuk tumbuhan, sel haploid dan diploid membelah melalui mitosis. Fase haploid tanaman disebut gametofit, dan fase diploid disebut sporofit. Keturunan alternatif dari sporofit diploid ke gametofit haploid dan kembali lagi secara turun-temurun. Ini berarti tanaman menghasilkan dua jenis tanaman dengan bahan genetik yang sama.

Pada fase gametofit, organ organ jantan dan betina (gametangia) mengembangkan dan memproduksi telur dan sperma (gamet), yang bersatu dalam fertilisasi (singami). Telur yang dibuahi (zigot) berkembang menjadi fase sporofit, yang menghasilkan banyak spora uniseluler. Ini, pada gilirannya, berkembang langsung ke gamet baru. Hampir seluruh siklus hidup dari banyak ganggang dan jamur adalah gametofit; selain itu adalah hampir semua sporofit.

Gametofit lumut
Gametofit lumut. Dalam pergiliran keturunan, fase gametofit adalah generasi menghasilkan gamet.

Karakter dan luas relatif dari dua fase sangat bervariasi di antara kelompok-kelompok tumbuhan dan ganggang yang berbeda. Selama evolusi, tahap gametofit telah menjadi semakin berkurang. Dengan demikian, tahap gametofit dominan pada tumbuhan yang lebih primitif (nonvaskular) (bryofita), sedangkan sporofit adalah fase dominan dalam siklus hidup tumbuhan tingkat tinggi (yaitu, vaskular). Dalam alga, fase dominan sering bergantung pada kondisi lingkungan, meskipun beberapa spesies memiliki siklus hidup yang menentukan.

Perkembangan Gametofit

Gametofit berkembang dari perkecambahan spora. Spora adalah sel reproduksi yang dapat menimbulkan organisme baru secara vegetatif (tanpa pembuahan). Mereka adalah sel haploid yang dihasilkan oleh meiosis pada sporofit. Setelah perkecambahan, spora haploid mengalami mitosis untuk membentuk struktur gametofit multiseluler. Gametofit haploid yang matang kemudian menghasilkan gamet oleh mitosis.

Proses ini berbeda dari apa yang terlihat pada organisme hewan. Dalam sel-sel hewan, sel-sel haploid (gamet) hanya diproduksi oleh meiosis dan hanya sel-sel diploid yang mengalami mitosis. Pada tumbuhan, fase gametofit berakhir dengan pembentukan zigot diploid melalui reproduksi generatif. Zigot mewakili fase sporofit, yang terdiri dari generasi tumbuhan dengan sel diploid. Siklus dimulai lagi ketika sel sporofit diploid mengalami meiosis untuk menghasilkan spora haploid.

Generasi Gametofit pada Tumbuhan Non-vaskuler

Fase gametofit adalah fase utama dalam tumbuhan non-vaskuler, seperti lumut daun dan lumut hati. Kebanyakan tumbuhan bersifat heteromorfik, artinya mereka menghasilkan dua jenis gametofit yang berbeda. Satu gametofit menghasilkan telur, sementara yang lain menghasilkan sperma. Lumut daun dan lumut hati juga heterospora, artinya mereka menghasilkan dua jenis spora yang berbeda. Spora ini berkembang menjadi dua jenis gametofit yang berbeda; satu jenis menghasilkan sperma dan yang lainnya menghasilkan telur. Gametofit jantan mengembangkan organ reproduksi yang disebut antheridia (memproduksi sperma) dan gametofit betina mengembangkan arkegonia (menghasilkan telur).

Tumbuhan non-vaskular harus hidup di habitat lembab dan bergantung pada air untuk membawa gamet jantan dan betina bersama-sama. Setelah pembuahan, zigot yang dihasilkan matang dan berkembang menjadi sporofit, yang tetap melekat pada gametofit. Struktur sporofit tergantung pada gametofit makanan karena hanya gametofit yang mampu melakukan fotosintesis. Generasi gametofit dalam organisme ini terdiri dari vegetasi hijau, berdaun atau seperti lumut yang terletak di pangkal tumbuhan. Pembentukan sporofit diwakili oleh tangkai memanjang dengan struktur yang mengandung spora di ujungnya.

Pada tumbuhan dengan sistem jaringan vaskuler, fase sporofit adalah fase utama dari siklus kehidupan. Tidak seperti pada tumbuhan non-vaskular, fase gametofit dan sporofit pada tumbuhan vaskular penghasil biji non-independen. Baik generasi gametofit dan sporofit mampu melakukan fotosintesis. Pakis adalah contoh dari jenis tumbuhan ini. Banyak pakis dan tumbuhan vaskular lainnya bersifat homospor, yang berarti bahwa mereka menghasilkan satu jenis spora. Sporofit diploid menghasilkan spora haploid (oleh meiosis) pada kantung khusus yang disebut sporangia.

Sporangia ditemukan di bagian bawah daun pakis dan melepaskan spora ke lingkungan. Ketika spora haploid berkecambah, ia terbagi oleh mitosis yang membentuk tumbuhan gametofit haploid yang disebut prothallium. Prothallium menghasilkan organ reproduksi pria dan betina, yang masing-masing membentuk sperma dan telur. Air dibutuhkan untuk pembuahan agar terjadi saat sperma berenang menuju organ reproduksi betina (archegonia) dan bersatu dengan telur. Setelah pembuahan, zigot diploid berkembang menjadi tumbuhan sporofit matang yang muncul dari gametofit. Pada pakis, fase sporofit terdiri dari daun berdaun, sporangia, akar, dan jaringan vaskular. Fase gametofit terdiri dari tumbuhan kecil, berbentuk hati atau prothallia.

Generasi Gametofit pada Tumbuhan Penghasil Benih

Pada tumbuhan penghasil benih, seperti angiosperma dan gymnospermae, generasi gametofit mikroskopis sepenuhnya bergantung pada generasi sporofit. Pada tumbuhan berbunga, generasi sporofit menghasilkan spora jantan dan betina. Mikrospora jantan (sperma) terbentuk di microsporangia (kantung sari) di benang sari bunga. Megaspora betina (telur) terbentuk di megasporangium di dalam bunga ovarium. Banyak angiosperma memiliki bunga yang mengandung mikrosporangium dan megasporangium.

Proses pembuahan terjadi ketika serbuk sari dipindahkan oleh angin, serangga, atau penyerbuk tumbuhan lainnya ke bagian betina dari bunga (karpel). Biji polen berkecambah membentuk tabung polen yang memanjang ke bawah untuk menembus ovarium dan memungkinkan sel sperma untuk membuahi sel telur. Telur yang dibuahi berkembang menjadi benih, yang merupakan awal dari generasi sporofit baru. Generasi gametofit betina terdiri dari megaspora dengan kantung embrio. Generasi gametofit jantan terdiri dari mikrospora dan serbuk sari. Generasi sporofit terdiri dari tubuh tumbuhan dan biji.

Gametofit pada bryophyta

Dalam kelompok tumbuhan ini (lumut sejati, lumut hati dan tanduk) gametofit adalah tahap paling menonjol dari siklus biologis.

Gametofit bryophyta ini memiliki umur panjang dan independen, dari sudut pandang nutrisi. Sporofit, secara umum, melekat pada gametofit dan membutuhkannya.

Pada lumut, spora mulai tumbuh ketika berkecambah dan membuat filamen sel yang disebut protonema.

Ketika matang, gametofit berkembang dalam bentuk padat yang memunculkan organ seksual atau gametangios yang merupakan produsen gamet. Telur diproduksi di Arkegonium dan sperma di Anteridium.

Dalam kelompok-kelompok seperti cacing hati milik ordo Marchantiales, gamet berasal dari organ khusus yang disebut gametofor atau gametangiofor.

Gametofit pada tumbuhan vaskuler

Pada semua tumbuhan vaskular (dengan batang, daun dan akar) sporofit mendominasi dengan kecenderungan terhadap gametofit betina yang kecil dan bergantung pada sporofit. Ini menjadi semakin terlihat ketika tumbuhan berevolusi menjadi bentuk reproduksi benih.

Pakis menghasilkan satu jenis spora yang disebut homospora. Gamet-nya adalah eksosporik, yang berarti bahwa gametofit hidup bebas dan berevolusi di luar dinding spora.

Gametofit eksosporik ini bisa bersifat biseksual (monoecious), yaitu dengan kemampuan menghasilkan sperma dan telur dalam organisme yang sama. Jika mereka berspesialisasi dalam organisme wanita dan pria, secara terpisah, mereka disebut dioecious.

Tumbuhan pembuluh heterospora (menghasilkan megaspora dan mikrospora) memiliki gametofit yang berkembang secara endosfor, di dalam dinding spora. Dalam hal ini, gametofit bersifat dioecious, menghasilkan ovula atau sperma, tetapi tidak pernah keduanya.

Gametofit dalam pakis

Pada pakis, gametofit berukuran kecil, melakukan fotosintesis dan memiliki gaya hidup bebas, karena mereka tidak memerlukan sporofit untuk makanan.

Pada spesies Leptosporangiado dryopteris, pakis, gametofit bersifat autotrofik (memproduksi makanannya sendiri), melakukan fotosintesis dan memiliki struktur yang disebut prostat yang menghasilkan gamet. Prostat menjaga sporofit dalam tahap pengembangan multiseluler awal.

Dalam beberapa kelompok, khususnya dalam cabang silsilah (Psilotaceae dan Ophioglossaceae) gametofit berada di bawah tanah dan bertahan hidup dengan membangun hubungan mikotropik dengan jamur.

Gametofit pada tumbuhan berbiji

Tumbuhan yang memiliki biji disebut angiospermae dan gymnospermae, semuanya endosforik dan heterospora.

Pada tumbuhan ini, gametofit menjadi organisme multiseluler ketika mereka berada di dalam dinding spora dan megaspora disimpan dalam sporangio.

Pada tumbuhan biji, mikrogametofit dikenal sebagai serbuk sari. Mikrogametofit tumbuhan dengan biji dibentuk oleh dua atau tiga sel ketika serbuk sari meninggalkan sporangium.

Semua tumbuhan dengan biji heterospora dan menghasilkan spora dengan ukuran berbeda: spora betina besar dan spora jantan kecil.

Megagametofit berevolusi dalam megagaspora pada tumbuhan vaskuler tanpa biji dan dalam megagasporangio dalam rujung atau bunga tumbuhan biji.

Mikrogametofit biji, yang merupakan serbuk sari, bergerak ke tempat sel telur, dibawa oleh vektor fisik atau hewan dan menghasilkan dua sperma dengan mitosis.

Gymnospermae

Pada tumbuhan gymnospermae, megagametofit terdiri dari beberapa ribu sel dan memiliki satu hingga beberapa archegonia, masing-masing dengan sel telur tunggal. Gametofit diubah menjadi jaringan untuk menyimpan makanan dalam biji.

Angiospermae

Pada tumbuhan angiospermae, megagametofit direduksi menjadi beberapa inti dan sel, dan disebut kantung embrionik. Kantung embrionik yang representatif memiliki tujuh sel dan delapan inti, dan salah satunya adalah sel telur.

Dua nukleus bergabung dengan nukleus sperma untuk membentuk endosperma, yang kemudian diubah menjadi jaringan untuk menyimpan makanan dalam benih.

Bibit ditandai dalam megaspora yang dipertahankan dalam sporofit, oleh jaringan yang disebut integumen. Ini memiliki fungsi membungkus dan melindungi megasporangio.

Pada tumbuhan gymnospermae, megaspora dikelilingi oleh integumen, sedangkan pada tumbuhan angiosperma, mereka dikelilingi oleh dua integumen.

Kelompok yang dibentuk oleh megasporangio, megaspora dan integumennya disebut ovula. Di dalam setiap ovula gametofit betina berevolusi dari megaspora yang menghasilkan satu atau lebih gamet betina.

Ketika butir serbuk sari berkecambah, dan pertumbuhan dimulai, penampilan tabung serbuk sari dimulai yang fungsinya adalah memasukkan gamet jantan ke dalam gametofit betina di ovula.

Pada tumbuhan dengan biji gametofit betina tetap berada dalam ovula sporofit. Gametofit jantan ditemukan dalam butiran serbuk sari dan merupakan pengembara, oleh karena itu, gametofit jantan dapat diangkut jarak jauh oleh angin atau penyerbuk, tergantung spesiesnya.

Gametofit pada hewan

Pada hewan, perkembangan evolusi dimulai dari telur atau zigot, yang melewati serangkaian mitosis untuk menghasilkan organisme diploid.

Ketika berkembang dan matang, ia membentuk gamet haploid berdasarkan garis sel diploid tertentu melalui meiosis. Meiosis menerima nama gametogenik atau gametika.

Siklus ini hadir pada semua hewan. Meskipun tidak ada pergantian generasi, ada pergantian dua fase inti, satu haploid (gamet) dan diploid lainnya (pengembangan organisme dengan mitosis dari telur atau zigot).

Oleh karena itu, meiosis adalah gametogenik  dan dianggap bahwa siklus ini adalah yang paling berkembang dalam organisme hidup.

Heteromorfi gametofit

Pada tumbuhan yang memiliki gametofit heteromorf, ada dua jenis gametofit. Karena mereka memiliki bentuk dan fungsi yang berbeda, mereka disebut heteromorf.

Gametofit yang bertanggung jawab untuk memproduksi ovula disebut megagametofit, karena ukurannya yang besar, dan gametofit yang bertanggung jawab untuk produksi sperma disebut mikrogametofit. Jika gametofit menghasilkan ovula dan sperma pada tumbuhan yang terpisah, mereka disebut dioecious.

Tumbuhan heterospora seperti pakis air, dan juga semua gymnospermae dan angiospermae, memiliki dua sporangia yang berbeda. Masing-masing menghasilkan spora tunggal dan satu jenis gametofit.

Tetapi tidak semua gametopfit heteromorf berasal dari tumbuhan heterosfor. Ini berarti bahwa beberapa tumbuhan memiliki gametofit berbeda yang memproduksi ovula dan sperma.

Tetapi gametofit ini berasal dari jenis spora yang sama dalam sporangio yang sama, contohnya: tumbuhan Sphaerocarpos.