Makalah Kultur Jaringan 185j2k

BAB I PENDAHULUAN

Perbanyakan tanaman atau propagasi tanaman dapat dilakukan secara generatif atau secara vegetatif. Perbanyakan secara vegetatif dilakukan dengan menggunakan bagian dari tanaman tersebut. Secara konvensional teknik perbanyakan tanaman secara vegetatif antara lain cangkok, stek, okulasi dan sebagainya. Sedangkan perbanyakan vegetatif secara modern dilakukan dengan teknik kultur jaringan. Kultur jaringan (Tissue Culture) atau Kultur In Vitro adalah suatu teknik untuk mengisolasi, sel, protoplasma, jaringan, dan organ dan menumbuhkan bagian tersebut pada nutrisi yang mengandung zat pengatur tumbuh tanaman pada kondisi aseptik, sehingga bagian-bagian tersebut dapat memperbanyak diri dan beregenerasi menjadi tanaman sempurna. Disebut sebagai kultur in vitro (bahasa Latin, berarti "di dalam kaca") karena jaringan dibiakkan di dalam tabung kaca, botol kaca, cawan Petri dari kaca, atau material tembus pandang lainnya. Kultur jaringan tanaman secara teoritis dapat dilakukan terhadap semua jaringan, namun masing-masing jaringan memerlukan komposisi media tertentu. Dasar teori teknik kultur jaringan adalah teori Totipotensi Sel yang dikemukakan oleh Schwann dan Schleiden (1838). Menurut mereka setiap sel memiliki kemampuan untuk tumbuh menjadi individu yang sempurna apabila diletakkan pada lingkungan yang sesuai. Keberhasilan kultur jaringan pertama kali dilakukan oleh Harberlandt (1902), dan dilanjutkan dengan berbagai penelitian, penemuan dan keberhasilan hingga sekarang. Metode kultur jaringan dikembangkan untuk membantu memperbanyak tanaman, khususnya untuk tanaman yang sulit dikembangbiakkan secara generatif. Bibit yang dihasilkan dari kultur jaringan mempunyai beberapa keunggulan, antara lain: mempunyai sifat yang seragam dan identik dengan induknya, dapat diperbanyak dalam jumlah yang besar tanpa membutuhkan tempat yang luas, mampu menghasilkan bibit dengan jumlah besar dalam waktu yang singkat, kesehatan dan mutu bibit lebih terjamin, kecepatan tumbuh bibit lebih cepat dibandingkan dengan perbanyakan konvensional, pengadaan bibit tidak tergantung musim, biaya pengangkutan bibit relatif lebih murah dan mudah.

Teknik kultur jaringan tanaman kini dimanfaatkan secara luas untuk perbanyakan berbagai macam jenis tanaman, baik pada tanaman hortikultura (sayuran, buah, tanaman hias) serta pada tanaman keras (tanaman industri dan kehutanan). Sedangkan pada skala laboratorium untuk keperluan penelitian mencakup berbagai spesies tanaman, antara lain Mawar, Bugenvil, Sansivera, Puring, Anyelir, Gerbera, Melon, Begonia, African violet, Gladiol, dan masih banyak lagi. Di Indonesia, teknik kultur jaringan sudah dilakukan dalam skala komersial pada beberapa tanaman yaitu Berbagai jenis Anggrek, Pisang Cavendish, Pisang Abaca, Krisan, Jati, Anthurium, dan Tebu.

BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian

Kultur Jaringan adalah teknik memperbanyak tanaman dengan memperbanyak jaringan mikro tanaman yang ditumbuhkan secara invitro menjadi tanaman yang sempurna dalam jumlah yang tidak terbatas. Yang menjadi dasar kultur jaringan ini adalah teori totipotensi sel yang berbunyi “setiap sel organ tanaman akan mampu tumbuh menjadi tanaman yang sempurna jika ditempatkan di lingkungan yang sesuai. Tujuan dari teknik ini adalah untuk memperbanyak tanaman dengan waktu yang lebih singkat. Kultur jaringan lebih mudah dilakukan pada sel-sel tumbuhan dibandingkan pada sel-sel hewan karena struktur sel-sel tumbuhan yang sederhana. Sel-sel tumbuhan dibiakkan dalam suatu medium pertumbuhan khusus yang mengandung zat-zat hara yang tepat. Di dalam medium tersebut, sel-sel tumbuhan dapat membelah, tumbuh, dan berkembang menjadi tumbuhan baru yang lengkap. Teknik kultur jaringan ditemukan oleh EC. Steward dengan menggunakan jaringan floem akar wortel (Daucus carota). Teknik kultur jaringan memanfaatkan prinsip perbanyakan tumbuhan secara vegetatif. Berbeda dari teknik perbanyakan tumbuhan secara konvensional, teknik kultur jaringan dilakukan dalam kondisi aseptik di dalam botol kultur dengan medium dan kondisi tertentu. Karena itu teknik ini sering kali disebut kultur in vitro. Dikatakan in vitro (bahasa Latin), berarti "di dalam kaca" karena jaringan tersebut dibiakkan di dalam botol kultur dengan medium dan kondisi tertentu. Teori dasar dari kultur in vitro ini adalah Totipotensi. Teori ini mempercayai bahwa setiap bagian tanaman dapat berkembang biak karena seluruh bagian tanaman terdiri atas jaringan-jaringan hidup. Oleh karena itu, semua organisme baru yang berhasil ditumbuhkan akan memiliki sifat yang sama persis dengan induknya.

B. Jenis Teknik Kultur Jaringan Perkembangan teknik jaringan telah menghasilkan teknik kutur jaringan baru dengan tujuan yang berbeda-beda. Selain itu, jenis eksplan (sel atau jaringan asal) yang digunakan juga berbeda. Berbagai teknik kultur jaringan tersebut di antaranya sebagai berikut (Hendaryono dan Wijayani, 1994: 29).

a) Meristem culture, yaitu teknik kultur jaringan dengan menggunakan eksplan (bagian tanaman) dari jaringan muda atau meristem. b) Pollen atau anther culture, yaitu teknik kultur jaringan dengan menggunakan eksplan dari serbuk sari atau benang sari. c) Protoplast culture, yaitu teknik kultur jaringan dengan menggunakan eksplan dari protoplasma (sel hidup yang telah dihilangkan dinding selnya). d) Chloroplast culture, yaitu teknik kultur jaringan dengan menggunakan eksplan kloroplas untuk keperluan memperbaiki sifat tanaman dengan membuat varietas baru. e) Somatic cross atau silangan protoplasma, yaitu penyilangan dua macam protoplasma menjadi

satu, kemudian dibudidayakan hingga menjadi

tanaman yang mempunyai sifat baru. C.

Syarat Kultur Jaringan Agar berhasil dengan baik ketika akan melakukan kultur jaringan, terdapat beberapa syarat yang harus diperhatikan, antara lain sebagai berkut.

a) Pemilihan eksplan Eksplan adalah bagian dari tanaman yang digunakan dalam kulturisasi. Eksplan ini menjadi bahan dasar bagi pembentukan kalus (bentuk awal calon tunas yang kemudian mengalami proses pelengkapan bagian tanaman, seperti daun, batang, dan akar). Sebagian eksplan sebaiknya

dipilih pucuk muda tanaman dewasa yang diketahui asal-usul dan varietasnya, tidak terinfeksi penyakit, dan jenisnya unggul. b) Penggunaan media yang cocok Media yang cocok memengaruhi pertumbuhan eksplan yang telah ditanam untuk menjadi plantlet (tanaman kecil). Media yang baik, harus memenuhi syarat nutrisi yang diperlukan eksplan untuk tumbuh dan berkembang.

Oleh

karena

itu,

di

dalam

media

kultur

jaringan

ditambahkan berbagai macam mineral, vitamin, sumber karbohidrat, dan zat pengatur tumbuh (hormon) c) Keadaan yang aseptik dan pengaturan udara yang baik. Semua tahapan yang dilakukan dalam kultur jaringan harus dilakukan secara aseptik. Hal ini guna menghindari kontaminasi oleh jamur maupun bakteri. Oleh karena itu, sterilisasi eksplan ke dalam medium dilakukan di

dalam

laminar

air

flow

cabinet

untuk

mencegah

kontaminasi. Penyimpanan kultur juga harus di dalam ruangan dengan suhu, pencahayaan, dan pengaturan udara yang baik. D. Tahapan Kultur Jaringan Tahapan yang dilakukan dalam perbanyakan tanaman dengan teknik kultur jaringan adalah: a.

Pembuatan media Media merupakan faktor penentu dalam perbanyakan dengan kultur jaringan. Media yang digunakan biasanya terdiri dari garam mineral, vitamin, dan hormon. Media yang sudah jadi ditempatkan pada tabung reaksi atau botol-botol kaca. Media yang digunakan juga harus disterilkan dengan cara memanaskannya dengan autoklaf.

b.

Inisiasi Inisiasi adalah pengambilan eksplan dari bagian tanaman yang akan dikulturkan. Bagian tanaman yang sering digunakan untuk kegiatan kultur jaringan adalah tunas.

Gambar 1. Kultur Jaringan

c.

Sterilisasi Sterilisasi adalah bahwa segala kegiatan dalam kultur jaringan harus dilakukan di tempat yang steril, yaitu di laminar flow dan menggunakan alat-alat yang juga steril. Sterilisasi juga dilakukan terhadap peralatan, yaitu menggunakan etanol yang disemprotkan secara merata pada peralatan yang digunakan. Teknisi yang melakukan kultur jaringan juga harus steril.

d.

Multiplikasi Multiplikasi adalah kegiatan memperbanyak calon tanaman dengan menanam eksplan pada media. Kegiatan ini dilakukan di laminar flow untuk menghindari adanya kontaminasi yang menyebabkan gagalnya pertumbuhan eksplan.

e.

Pengakaran Pengakaran adalah fase dimana eksplan akan menunjukkan adanya pertumbuhan akar yang menandai bahwa proses kultur jaringan yang dilakukan mulai berjalan dengan baik.

f.

Aklimatisasi Aklimatisasi adalah kegiatan memindahkan eksplan keluar dari ruangan aseptic ke bedeng. Pemindahan dilakukan secara hati-hati dan bertahap, yaitu dengan memberikan sungkup. Setelah bibit mampu beradaptasi dengan lingkungan barunya maka secara bertahap sungkup dilepaskan dan

pemeliharaan bibit dilakukan dengan cara yang sama dengan pemeliharaan bibit generatif.

Gambar 2. Kultur Jaringan



SUMBER EKSPLAN Eksplan adalah bagian dari tanaman yang digunakan dalam mikropropagasi atau kultur jaringan tanaman. Seluruh bagian tanaman (daun, batang, dan akar) dapat dipergunakan sebagai eksplan, namun yang biasanya dipergunakan adalah meristem (jaringan muda), mata tunas dan tunas pucuk (shoot tip). Eksplan dapat juga berupa embrio (kelapa), benih (anggrek), biji (sengon), umbi (wortel), keping biji (kotiledon), benang sari dan putik. Eksplan diambil dari tanaman, baik tanaman yang tumbuh di lapang atau tanaman hasil kultur jaringan in vitro. Calon tanaman induk sebaiknya adalah tanaman yang diketahui varietasnya dan dari jenis yang unggul. Tanaman induk dipilih yang sehat dan sedang dalam fase pertumbuhan cepat (bersemi). Sebelum dilakukan pengambilan bagian tanaman yang akan dipergunakan sebagai eksplan, tanaman induk yang tumbuh di lapang, perlu disemprot dengan fungisida dan insektisida untuk mencegah serangan hama dan penyakit tanaman. Pembuatan eksplan dari bahan induk dilakukan dengan mempergunakan peralatan yang bersih dan tajam. Eksplan selanjutnya dibawa ke dalam laboratorium untuk dilakukan sterilisasi. Tahapan sterilisasi, bahan sterilisasi,

dan durasi sterilisasi tiap jenis eksplan tidak sama, namun secara umum sterilisasi eksplan dilakukan dengan mencuci eksplan dalam air bersih yang mengalir, merendam dalam larutan deterjen, merendam dalam larutan fungisida, merendam dalam larutan sublimat (HgCl2), sterilisasi bertingkat dengan larutan Clorox (pemutih pakaian, Bayclin®), serta pembilasan dengan aquadest steril.

 MEDIA IN VITRO Media merupakan faktor utama dalam perbanyakan dengan kultur jaringan. Media adalah tempat bagi jaringan untuk tumbuh dan mengambil nutrisi yang mendukung kehidupan jaringan. Media tumbuh menyediakan berbagai bahan yang diperlukan jaringan untuk hidup dan memperbanyak dirinya. Media yang digunakan biasanya terdiri dari unsur hara makro dan mikro dalam bentuk garam mineral, vitamin, dan zat pengatur tumbuh (hormon). Selain itu, diperlukan juga bahan tambahan seperti gula, agar, arang aktif, bahan organik lain (air kelapa, bubur pisang, ekstrak buah, ekstrak kecambah) . Media yang sudah jadi ditempatkan pada tabung reaksi atau botol kaca dan disterilisasi. Komposisi media yang digunakan tergantung dari tujuan dan jenis tanaman yang dikulturkan. Media tanam kultur jaringan terdiri dari dua jenis yaitu media cair dan media padat. Media cair digunakan untuk menumbuhkan eksplan sampai terbentuk PLB (Protocorm Like Body). Media padat digunakan untuk menumbuhkan PLB sampai terbentuk planlet (tanaman kecil). Media padat dibuat dengan melarutkan nutrisi dan agar-agar ke dalam akuades dan disterilkan. Berdasarkan komposisi dan kesesuaian media terhadap jenis tanaman yang akan dikulturkan, dikenal beberapa jenis media dasar: • Media VW yang diformulasikan dan diperkenalkan oleh E. Vacin dan F. Went (1949), untuk tanaman Anggrek • Media MS yang diformulasikan dan diperkenalkan oleh Murashige dan Skoog (1962) untuk berbagai tanaman hortikultura

• Media Euwen untuk tanaman kelapa • Media B5 atau Gamborg, digunakan untuk kultur suspense sel kedelai, alfafa dan legume lain. • Media White, untuk kultur akar • Media Woody Plant Madium (WMP) untuk tanaman berkayu • Media N6 untuk tanaman serealia • Media Nitsch dan Nitsch untuk kultur sel dan kultur tepung sari • Media Schenk dan Hildebrandt untuk tanaman berkayu

Media dasar tersebut dapat dimodifikasi sesuai dengan kebutuhan, dengan menambahkan vitamin dan zat pengatur tumbuh (hormon). Zat pengatur tumbuh diperlukan untuk mengatur diferensiasi tanaman. Ada beberapa zat pengatur tumbuh yang biasa dipergunakan dalam kultur jaringan adalah: • Golongan Auxin: IAA, NAA, IBA, 2,4-D • Golongan Cytokinin: Kinetin, BAP/BA, 2 i-P, zeatin, thidiazuron, PBA • Golongan giberellin : GA3 • Golongan growth retardan : Paclobutrazol, Ancymidol Pada umumnya, hormon yang banyak dipergunakan adalah golongan auksin dan sitokinin. Perbandingan komposisi antara kedua hormon tersebut akan menentukan perkembangan tanaman, yaitu: – Auxin ↓ Cytokinin = Perkembangan akar – Cytokinin ↓ Auxin = Perkembangan tunas – Auxin = Cytokinin = Perkembangan kalus

Selain hormon, media kultur jaringan juga harus mengandung vitamin. Vitamin yang biasa dipergunakan dalam media kultur jaringan antara lain: vitamin B12 (thiamin), Nicotinic Acid, vitamin B6 (pyridoxine), dan vitamin E atau C. Pada semua komposisi media kultur jaringan, hormon dan vitamin

diperlukan dalam jumlah yang sangat sedikit. Masing-masing komponen media memiliki peran sebagai berikut: Unsur hara makro

: metabolisme tanaman

Unsur hara mikro

: pengaturan enzym

Vitamin

: regulasi (pengaturan)

Gula atau Sukrosa

: karbohidrat, sumber karbon, sumber energi

Zat Pengatur Tumbuh (ZPT) : merangsang, menghambat atau mengubah pola pertumbuhan dan perkembangan tanaman Arang Aktif

: mengarbsorbsi senyawa fenolik dan untuk merangsang pertumbuhan akar Agar-agar: pemadat

Aquadestilata

: pelarut

 AKLIMATISASI Tahapan akhir dari perbanyakan tanaman dengan teknik kultur jaringan adalah aklimatisasi planlet (tanaman kecil). Aklimatisasi adalah kegiatan memindahkan planlet keluar dari ruangan aseptik. Tahap aklimatisasi merupakan tahap yang sangat penting dan kritis dalam rangkaian budidaya tanaman in vitro, karena kondisi lingkungan di rumah kaca atau rumah plastik dan di lapangan sangat berbeda dengan kondisi di dalam botol kultur. Aklimatisasi dilakukan dengan memindahkan planlet ke media aklimatisasi dengan intensitas cahaya rendah dan kelembapan nisbi tinggi, kemudian secara berangsur-angsur kelembapannya diturunkan dan bibit dari udara luar, sinar matahari langsung dan serangan hama penyakit karena bibit hasil kultur jaringan sangat rentan terhadap serangan hama penyakit dan udara luar. Media tanaman yang dipergunakan dalam tahap ini biasanya berupa bubuk arang, arang sekam, mos, pakis halus, campuran tanah halus dan kompos, dan sebagainya. Setelah bibit mampu beradaptasi dengan lingkungan barunya maka secara bertahap sungkup dilepaskan dan pemeliharaan bibit dilakukan dengan cara yang sama dengan pemeliharaan bibit generatif. Selanjutnya bibit siap dipindahkan ke lapang atau lahan penanaman.

Tabel 1. Perubahan Lingkungan in vitro ke lingkungan ex vitro Lingkungan in vitro

Lingkungan ex vitro

Suhu 25 ± 2° C

Suhu 23-36° C

Intensitas cahaya 1200-2000 lux

Intensitas cahaya 4000-12000 lux

Spektrum cahaya sempit

Spektrum cahaya luas

Kelembaban relatif 98-100%

Kelembaban relatif 40-80%

Akar hampir tidak berfungsi

Akar sangat berfungsi

Sistem fotosintesis hampir tidak

Sistem fotosintesis sangat berfungsi

berfungsi Hormon eksogen

Hormon endogen

Kondisi steril

Kondisi tidak steril

E. KENDALA

DAN

FAKTOR

YANG

MEMPENGARUHI

KEBERHASILAN PROPAGASI IN VITRO

Disamping keberhasilan dan kemajuan teknik perbanyakan tanaman in vitro, ada beberapa kendala yang masih dihadapi dalam pelaksanaan, antara lain: • Keterbatasan peralatan dan fasilitas pendukung operasi • Kemampuan manajerial dan operasional personal laboran • Protokol / Prosedur yang tidak dapat berlaku untuk seluruh spesies tanaman • Harga bahan media relatif masih mahal • Perlu penyesuaian dengan standar industri

Keberhasilan teknik propagasi secara in vitro ini ditentukan oleh beberapa faktor, antara lain: a). Faktor tanaman Genotipe tanaman : varietas, species tanaman induk Kondisi eksplan

: jenis eksplan, ukuran, umur, fase fisiologis jaringan

b). Faktor lingkungan tumbuh: Suhu: ± 25 oC Kelembaban : 80-99% (botol tertutup rapat) Cahaya : sumber cahaya ruang kultur adalah lampu TL ±1000 lux Media tanam : jenis media, komposisi media, hormon

c). Faktor sterilitas / kondisi aseptik Sterilitas bahan dan peralatan laboratorium: penggunaan autoklaf Sterilitas ruang: penggunaan bahan antiseptic (kloroform, alkohol) Sterilitas dalam pelaksanaan: penggunaan entkas dan laminar air flow

F. Kelebihan dan Kekurangan Teknik Kultur Jaringan a. Keuntungan dari pengembangan kultur jaringan tumbuhan, antara lain: 1) Berlangsung cepat dalam memperoleh tumbuhan baru. 2) Hemat tempat dan waktu. Dapat dilakukan di lahan yang sempit, artinya tidak diperlukan lahan yang luas untuk memproduksi bibit tumbuhan yang banyak. 3) Bibit terhindar dari hama dan penyakit. 4) Memiliki sifat identik dengan induknya. 5) Jumlah tidak terbatas, artinya dapat menghasilkan individu dalam jumlah yang banyak (dari satu mata tunas yang sudah respon dalam 1 tahun dapat dihasilkan minimal 10.000 bibit). b. Kekurangan Teknik Kultur Jaringan, yaitu: 1. Diperlukan biaya awal yang relatif tinggi. 2. Hanya mampu dilakukan oleh orang-orang tertentu saja, karena memerlukan keahlian khusus.

3. Bibit hasil kultur jaringan memerlukan proses aklimatisasi, karena terbiasa dalam kondisi lembap dan aseptik. (Yusnita, 2003:8).