Penyerbukan adalah pemindahan serbuk sari dari antera ke stigma, yang merupakan interaksi antara organ jantan dengan betina yang pertama dalam proses reproduksi. Berdasarkan sumber serbuk sari, penyerbukan dibedakan menjadi dua, yaitu :
- Penyerbukan sendiri, apabila serbuk sari berasal dari bunga yang sama atau dari bunga lain pada tanaman yang sama. Penyerbukan sendiri dapat terjadi apabila bunga tidak mekar atau meskipun mekar tetap tertutup oleh bagian bunga yang lain (misalnya Adenium, Ficus), atau antera pecah sebelum bunga mekar (misalnya Caesalpinia pulcherima atau bunga merak), dan terjadi pada tanaman yang mempunyai bunga hermaprodit dan self-compatible. Tanaman yang menyerbuk sendiri menghasilkan benih dengan kemurnian yang tinggi.
- Penyerbukan silang, apabila serbuk sari berasal dari tanaman yang berbeda.
Beberapa mekanisme yang digunakan tanaman untuk mencegah terjadinya penyerbukan sendiri dan mendorong penyerbukan silang, di antaranya adalah :
- Steril jantan, serbuk sari yang dihasilkan tidak viabel (steril)
- Monoesi dan dioesi, organ reproduksi jantan dan betina terbentuk pada struktur yang berbeda dalam satu tanaman atau pada tanaman yang berbeda (pemisahan spatial)
- Struktur bunga yang heteromorfik (pistil lebih panjang daripada stamen atau stamen lebih panjang daripada petil)
- Dikogami, stigma dan serbuk sari masak pada saat yang tidak bersamaan (pemisahan temporal), sehingga penyerbukan sendiri tidak terjadi. Protandrus, jika serbuk sari masak lebih dulu daripada stigma, dan protoginus, jika stigma masak lebih dulu daripada serbuk sari.
- Self-Incompatibility, penghambatan pertumbuhan tabung serbuk sari sehingga tidak dapat mencapai sel telur dan tidak terjadi fertilisasi.
Penyerbukan silang dapat mempertahankan keragaman genetik tanaman, suatu kondisi yang umumnya dikehendaki dalam produksi benih tanaman kehutanan, karena dengan keragaman genetik yang tinggi diharapkan dapat lebih beradaptasi dengan lingkungan selama pertumbuhan yang panjang. Sebaliknya penyerbukan silang dapat menurunkan kemurnian benih, misalnya bila terjadi antar varietas yang berbeda, suatu kondisi yang tidak dikehendaki dalam produksi benih tanaman semusim karena akan menghasilkan benih dengan kemurnian genetik rendah dan tanaman yang dihasilkan beragam.
Penyerbukan yang memadai dan terjadi saat serbuk sari viabel serta stigma mencapai masa reseptif akan menghasilkan buah atau benih dalam jumlah yang cukup dan kualitas yang tinggi. Oleh karena itu, vektor yang membantu pemindahan serbuk sari dari antera ke permukaan stigma mempunyai peran penting dalam prduksi benih. Vektor serbuk sari dapat dibagi menjadi dua, abiotik (angin, air) dan biotik (serangga, burung, kelelawar, marsupial, semut, mamalia,dsb). Struktur permukaan serbuk sari dapat digunakan untuk idenrifikasi vektor serbuk sari. Tanaman yang penyerbukannya dibantu oleh serangga umumnya mempunyai serbuk sari yang lengket sehingga mempermudah serbuk sari menempel pada bagian tubuh serangga. Sebaliknya tanaman yang diserbuk oleh angin mempunyai serbuk sari yang ringan, sehingga mudah terbawa oleh angin.
Ciri-ciri tanaman yang diserbuki Angin :
- Biasanya monosius atau diosius
- Kelopak dan mahkota kecil dan atau tidak menarik
- Bunga memproduksi sedikit atau bahkan tidak sama sekali pemikat (imbalan), yaitu nektar dan aroma
- Memproduksi serbuk sari dalam jumlah yang besar
- Serbuk sari kecil dan kering, dapat disebarkan sebagai serbuk sari tunggal atau kelompok/gumpalan kecil, kadang-kadang mempunyai struktur tambahan yang mempermudah dibawa angin (kantong udara).
- Struktur tanaman (bunga jantan menjulur keluar, misalnya jagung) dan struktur bunga jantan (berbentuk untaian yang mudah digerakkan angin) memungkinkan serbuk sari dibawa angin dengan mudah
- Stigma besar sehingga memungkinkan pengumpulan serbuk sari secara maksimal (berbulu atau berambut).
Ciri-ciri tanaman yang disebuki oleh vektor biotik :
- Tanaman menyediakan imbalan (reward), umumnya adalah makanan (nektar, serbuk sari, lemak), perlindungan, atau tempat berkembang biak.
- Warna bunga (kelopak dan mahkota) menarik, bunga mengeluarkan aroma.
- Produksi serbuk sari relatif sedikit, struktur serbuk sari lengket dan tidak rata sehingga mudah menempel pada tubuh vektor.
- Antesis bersamaan dengan produksi nektar dan atau serbuk sari.
Fertilisasi adalah penyatuan (fusi) sperma dan sel telur yang menghasilkan zigot dan merupakan proses yang paling penting dalam siklus reproduksi tanaman. Pada angiosperma terjadi fertilisasi ganda, dimana satu sperma membuahi sel telur membentuk zigot yang kemudian berkembang menjadi embrio, dan satu sperma yang lain membuahi inti sekunder (fusi dua intipolar) membentuk endosperma yang berfungsi untuk menyediakan makanan bagi perkembangan embrio. Oleh karena itu, hampir semua angiosperma yang mengalami fertilisasi mempunyai endosperma untuk perkembangan embrio.
Fertilisasi Ganda :
1 sel sperma (gamet jantan) + sel telur => Zigot (2N)
1 sel sperma (gamet jantan )+2 inti polar => inti endosperma (cikal bakal endosperma - 3N atau lebih).
Proses fertilisasi dimulai ketika tabung sari mencapai mikropil dan menembus salah satu sinergid dan menumpahkan seluruh cairan sel ke dalamnya, sehingga dalam sel sinergid tersebut terdapat 1 inti sel sinergid, 1 inti sel vegetatif, 2 inti sel sperma, gabungan sitoplasma sel sinergid (tetua betina), dan sitoplasma serbuk sari. Selanjutnya satu inti sperma menembus membran sel sentral membuahi inti sekunder (dua inti polar yang mengalami fusi) membentuk endosperma, sedangkan satu inti sperma yang lain menembus membran sel telur dan membuahi sel telur.
Setelah terjadi fertilisasi, tiga sel antipodal pada kalaza mengalami degenerasi atau proliferasi. Jika terjadi proliferasi, sel-sel tersebut dapat berfungsi sebagai jaringan transfer nutrisi dari tanaman induk (melalui funikulus) ke kantong embrio.
Umumnya inti endosperma segera membelah untuk menyediakan nutrisi bagi perkembangan embrio, sedangkan zigot mengalami dormansi beberapa saat yang diduga untuk menunggu perkembangan endosperma. Endosperma pada umumnya triploid (3N), tetapi ada beberapa yang diploid, pentaploid, atau poliploid tergantung inti polar yang terbentuk.