MAKALAH KULTUR JARINGAN BAB I PENDAHULUAN I.1.
Latar Belakang
Salah satu dampak dalam peningkatan ekspor komoditi pertanian adalah kebutuhan bibit yang semakin meningkat. Bibit dari suatu varietas unggul yang dihasilkan jumlahnya sangat terbatas, sedangkan bibit tanaman yang dibutuhkan jumlahnya sangat banyak. Penyediaan bibit yang berkualitas baik merupakan salah satu faktor yang menentukan keberhasilan dalam pengembangan pertanian di masa mendatang. Salah satu teknologi harapan yang banyak dibicarakan dan telah terbukti memberikan keberhasilan adalah m elalui teknik kultur jaringan. Melalui kultur jaringan tanaman dapat diperbanyak setiap waktu sesuai kebutuhan karena faktor perbanyakannya yang tinggi. Bibit dari varietas unggul yang jumlahnya sangat sedikit dapat segera dikembangkan melalui kultur jaringan. Pada tanaman perbanyakan melalui kultur jaringan, bila berhasil dapat lebih menguntungkan karena sifatnya akan sama dengan induknya (seragam) dan dalam waktu yang singkat bibit dapat diproduksi dalam jumlah banyak dan bebas penyakit. Kultur jaringan adalah metode perbanyakan vegetatif dengan menumbuhkan sel, organ atau bagian tanaman dalam media buatan secara steril dengan lingkungan yang terkendali. Tanaman bisa melakukan kultur jaringan jika memiliki sifat totipotensi, yaitu kemampuan sel untuk beregenerasi menjadi tanaman lengkap kembali. I.2.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini diadakan adalah untuk mengetahui lebih dalam mengenai perkembangbiakan vegetatif melalui kultur jaringan. Termasuk di dalamnya tahapan dan manfaat kultur jaringan itu sendiri. Serta keterkaitan antara teori totipotensi dengan perbanyakan melalui kultur jaringan. I.3.
Rumusan Masalah
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
Apa pengertian kultur jaringan? Apa prinsip dasar dalam kultur jaringan? Apa keterkaitan antara teori totipotensi dengan kultur jaringan? Apa saja tipe-tipe kultur jaringan? Apakah kelebihan dan kekurangan dari kultur jaringan? Apa perbedaan perbanyakan alami dengan kultur jaringan? Apa saja peralatan yang dipakai dalam kultur jaringan? Apa saja fasilitas laboratorium kultur jaringan? Apa metode pelaksanaan kultur jaringan? Apa saja tahapan dalam kultur jaringan? Apa saja yang mempengaruhi regenerasi pada kultur jaringan? Apa saja kendala dan masalah yang dapat terjadi dalam kultur jaringan?
I.4.
Landasan Teori
Teori yang melandasi kultur jaringan ini adalah teori totipotensi sel (Schwann dan Schleiden) yang menyatakan bahwa sel memiliki sifat totipotensi, yaitu bahwa setiap sel tanaman yang hidup dilengkapi dengan informasi genetik dan perangkat fisiologis yang lengkap untuk tumbuh dan
berkembang menjadi tanaman utuh, jika kondisinya sesuai. Teori ini mempercayai bahwa setiap bagian tanaman dapat berkembangbiak karena seluruh bagian ta naman terdiri atas jaringan-jaringan hidup. BAB II PEMBAHASAN II.1.
Pengertian
Kultur jaringan bila diartikan ke dalam Bahasa Jerman disebut Gewebe Kultur, dalam Bahasa Inggris disebut Tissue Culture, dalam Bahasa Belanda disebut weefsel kweek atau weefsel cultuur. Kultur jaringan atau budidaya in vitro adalah suatu metode untuk mengisolasi bagian dari tanaman seperti protoplasma, sel, jaringan atauorgan yang serba steril, dalam botolkultur yang sterildan dalam kondisi yang aseptic, sehingga bagian-bagian tersebut dapat memperbanyak diri dan beregenerasi menjadi tanaman yang lengkap.
Usaha memperoleh suatu individu baru dari satu sel atau jaringan dikenal sebagai kultur sel atau kultur jaringan.. Menurut Suryowinoto (1991), kultur jaringan dalam bahasa asing disebut tissue culture. Kultur adalah budidaya dan jaringan adalah sekelompok sel yang mempunyai bentuk dan fungsi yang sama. Jadi, kultur jaringan berarti membudidayakan suatu jaringan tanaman menjadi tanaman kecil yang memiliki sifat seperti induknya. Metode kultur jaringan dikembangkan untuk membantu memperbanyak tanaman, khususnya untuk tanaman yang sulit dikembangbiakkan secara generatif. Kultur jaringan termasuk jenis perkembangbiakan vegetatif yang prinsip dasarnya sama dengan menyetek. Bagian tanaman yang akan dikultur (eksplan) dapat diambil dari akar, pucuk, bunga, meristem, serbuk sari. II.2.
Prinsip Dasar Kultur Jaringan
Menurut Thorpe (1981), ada 3 prinsip utama dalam kultur jaringan: Isolasi bagian tanaman dari tanaman utuh (organ, akar, daun dll) Memelihara bagian tanaman tadi dalam lingkungan yang sesuai dan kondisi kultur yang tepat Pemeliharaan dalam kondisi aseptik Teori Dasar Kultur Jaringan: a. Sel dari suatu organisme multiseluler dimanapun letaknya sebenarnya sama dengan sel zigot karena berasal dari satu sel tersebut (omne cellula ex cellula). b. Teori Totipotensi Sel Teori sel oleh Schwann dan Schleiden (1898) yang menyatakan bahwa sel memiliki sifat totipotensi, yaitu bahwa setiap sel tanaman yang hidup dilengkapi dengan informasi genetik dan perangkat fisiologis yang lengkap untuk tumbuh dan berkembang menjadi tanaman utuh, jika kondisinya sesuai. Teori ini mempercayai bahwa setiap bagia n tanaman dapat berkembangbiak karena seluruh bagian tanaman terdiri atas jaringan-jaringan hidup. II.3.
Kaitan Teori Totipotensi dengan Kultur Jaringan
Teori totipotensi yang menyatakan bahwa setiap sel tanaman dapat berkembang menjadi individu baru, digunakan sebagai dasar dalam pelaksanaan kultur jaringan. Dalam kultur jaringan bagian tanaman yang terdiri atas sel-sel dan jaringan dibuat sedemikian mungkin untuk ditanam di sebuah media yang steril dan lingkungan yang terkendali. Seperti teori totipotensi tersebut, bagian t anaman yang ditanam di media tersebut ternyata dapat bertumbuh dan berkembang menjadi individu baru bila kondisinya sesuai. II.4.
Tipe- tipe Kultur Jaringan
Tipe-tipe kultur, yakni: 1. Kultur biji (seed culture), kultur yang bahan tanamnya menggunakan biji atau seedling. 2. Kultur organ (organ culture), merupakan budidaya yang bahan tanamnya menggunakan organ, seperti: ujung akar, pucuk aksilar, tangkai daun, helaian daun, bunga, buah muda, inflorescentia, buku batang, akar dll. 3. Kultur kalus (callus culture), merupakan kultur yang menggunakan jaringan (sekumpulan sel) biasanya berupa jaringan parenkim sebagai bahan eksplannya. 4. Kultur suspensi sel (suspension culture) adalah kultur yang menggunakan media cair dengan pengocokan yang terus menerus menggunakan shaker dan menggunakan sel atau agregat sel sebagai bahan eksplannya, biasanya eksplan yang digunakan berupa kalus atau jaringan meristem. 5. Kultur protoplasma. eksplan yang digunakan adalah sel yang telah dilepas bagian dinding selnya menggunakan bantuan enzim. Protoplas diletakkan pada media padat dibiarkan agar membelah diri dan membentuk dinding selnya kembali. Kultur protoplas biasanya untuk keperluan hibridisasi somatik atau fusi sel soma (fusi 2 protoplas baik intraspesifik maupun interspesifik). 6. Kultur haploid adalah kultur yang berasal dari bagian reproduktif tanaman, yakni: kepalasari/ anther (kultur anther/kultur mikrospora), tepungsari/ pollen (kutur pollen), ovule (kultur ovule), sehingga dapat dihasilkan tanaman haploid. II.5.
Kelebihan dan Kekurangan Kultur Jaringan
Kelebihan: o Sifat identik dengan induknya; o Perbanyakan dalam waktu singkat; o Tidak perlu areal pembibitan yang luas; o Tidak dipengaruhi oleh musim; o Tanaman bebas jamur dan bakteri. Sedangkan kekurangannya: o Bibit hasil kultur jaringan sangat rentan terhadap hama penyakit dan udara luar; o Bagi orang tertentu, cara kultur jaringan dinilai mahal dan sulit; o Membutuhkan modal investasi awal yang tinggi untuk bangunan (laboratorium khusus), peralatan dan perlengkapan; o Diperlukan persiapan SDM yang handal untuk mengerjakan perbanyakan kultur jaringan agar dapat memperoleh hasil yg memuaskan; o Produk kultur jaringan pada akarnya kurang kokoh.
II.6.
Perbedaan Perbanyakan Alami dan Kultur Jaringan
Alami Nutrisi diperoleh secara alami dari dalam tanah Tanaman dapat membuat makanannya sendiri (autotrof) Sumber tanaman harus cukup umur Fotosintesis dengan bantuan matahari Ada musim hujan dan kemarau yang tidak terkendali Kultur Jaringan Media terbuat dari nutrisi kimia Tanaman tidak membuat makanannya sendiri Sumber tanaman sedikit Fotosintesis dengan cahaya lampu Tidak dipengaruhi musim II.7. Peralatan Kultur Jaringan Alat-alat yang dipakai dalam penanaman dalam kultur jaringan harus dalam keadaan steril. Alat-alat logam dan gelas dapat disterilkan dalam autoklaf. Alat tanam seperti: pinset dan gunting dapat juga disterilkan dengan pembakaran atau dengan pemanasan dalam bacticinerator khusus untuk scapel, gagangnya dapat disterilkan dengan pemanasan namun pisaunya dapat menjadi tumpul bila dipanaskan dalam temperatur tinggi. Oleh karena itu untuk bladenya dianjurkan cara sterilisasi dengan pencelupan dalam alkohol atau larutan kaporit. Alat-alat kultur jaringan yang perlu disterilisasi sebelum penanaman adalah; Pinset, Gunting, – Gagang scapel, Kertas saring, Petridish, Botol-botol kosong, Jarum, Pipet Peralatan kultur jaringan: Laminar Air Flow Cabinet (LAFC), alat ini letaknya di ruang penabur, yaitu ruang yang selalu harus dalam keadaan steril. alat ini digunakan sebagai tahap perlakuan penanaman. Entkas, merupakan bentuk lama dari alat penabur (LAFC), maka fungsinya pun sama seperti (LAFC) Shaker (penggojok), merupakan alat penggojok yang putarannya dapat diatur menurut kemauan kita. Penggojok ini dapat digunakan untuk keperluan menumbuhkan kalus pada eksplan anggrek atau untuk membentuk protokormusatau sering disebut plb (protocorm li ke bodies) dari kalus bermacam jaringan tanaman. Autoklaf, merupakan alat sterilisasi untuk al at dan medium kultur jarinang tanaman. Timbangan Analitik, jenis alat ini bermacam-macam, tetapi yang penting adalah timbanagn yaang dapat dipergunakan untuk menimbang sampai satuan yang sangat keil. Alat ini berfungsi sebagai alat untuk menimbang bahan-bahan kimia yang digunakan untuk kultur jaringan. Stirer, alat ini berfungsi untuk menggojok dengan pemanas. Dengan menggunakan listrik, alat ini berfungsi sebagai kompor disamping sebagai penggojok. Erlenmeyer, alat ini digunakan dalama kultur jaringan tanaman sebagai sarana mmenuangkan air suling maupun untuk tempat media dan penanaman eeksplan. Gelas Ukur, digunakan untuk menakar air suling dan bahan kimia yang akan digunakan. Gelas Piala, digunakan untuk menuangkan atau mempersiapkan bahan kimia dan air suling dalam pembuatan medium. Petridish, merupakan semacam jenis gelas piala yang mutlak dibutuhkan dalam kultur jaringan. Pinset dan Scalpel, pinset digunakan untuk memegang atau mengambil irisan eksplan atau untuk menanam eksplan Lampu Spiritus, digunakan untuk sterilisasi dissecting kit (skalpel dan pinset) di dalam laminar air flow cabinet atau di dalam enkas pada kita mengerjakan penanaman atau sub-culture. Tabung Reaksi, digunakan pada saat mengerjakan isolasi protoplas dan isiolasi khloroplas.
II.8. Fasilitas Laboratorium Kultur Jaringan Fasilitas laboratorium kultur jaringan di bagi dalam beberapa bagian yang fungsinya satu sama lainnya berbeda-beda dan persyaratannya pun berbeda-beda pula. Laboratorium kultur jari ngan harus dirancang secara khusus. Karena ada bagian-bagian atau ruangan-ruangan yang harus dalam suasana steril atau bebas mikroba. Ruang-ruang dalam kultur jaringan di kelompokkan menurut macam kegiatan yang ada di dalamnya, yaitu sebagai berikut: A.Ruang Tidak Steril Ruang Tamu Dalam laborsatorium kultur jaringan sebaiknya di lengkapi dengan ruang tamu, karena biasanya laboratorium kultur jaringan selalu di datangi tamu baik tamu yang ingin melihat sarana dan suasana laboratorium maupun tamu ingin membeli hasil biakan kultur jaringan. Ruang Administrasi Segala surat-menyurat tentang pembelian alat-alatlboratorium, pembelian media kultur jringan, penjualan bibit-bibit hasil biakan kultur jaringan, dan transaksi-transaksi ataupun perjanjianperjanjian kerja sama tentang penelitian dilaksanakan di dalam ruangan administrasi. Ruang Staf Laboratorium kultur jaringan membutuhkan staf peneliti dalam jumlah banyak, tujuannya adalah agar dapat di adakan pembagian kerja sesuai dengan spesialisasinya masing-masing. Di dalam ruang staf ini dapat pula di lakasanakan diskusi antar staf pada waktu berkumpul bersama. Kamar Mandi dan WC Ruang kultur jaringan harus dalam suasana bersih untuk menghindari kontaminasi oleh mikroba. Bila pekerja akan memasuki ruangan penabur atau r uang inkubator, tubuh dan pakaiannya harus bersih, tidak berkeringat dan tidak berdebu Ruang Ganti Pakaian Untuk menghindari timbulnya kontaminasi oleh mikroba, maka par a karyawan di dalam laboratorium kultur jaringan perlu memakai pakaian yang bersih, dalam arti baru di cuci. Oleh karena itu dalam ruangan kultur jaringan perlu di adakan ruang ganti pakaian. Ruang Tempat Penyimpanan Bahan Kimia dan Alat-alat dari Gelas Komponen bahan kimia penyusun media kultur jaringan sangat banyak macamna. Oleh karena itu, penyimpanannya memerlukan pengaturn yang khusus supaya mudah mecarinya. Penyimpanan yang tidak teratur akan mempelambat dalam pekerjaan, misalnya dalam mencari salah sau komponen media saja membutuhkan waktu yang lama. Bahan kimia yang mahal harganya seperti hormon tumbuh dan enzim untuk isolasi protoplas harus disimpan dala ruangan yang sejuk. Alat-alat dari gelas seperti erlenmeyer, gelas ukur dan alat gelas lainnya perlu disimpan dalam almari tersendiri. Ruang Preparasi Di dalam ruangan ini disediakan peralatan dan tempat untuk mencuci alat-alat laboratorium yang akan digunakan. Peralatan yang ada antara lain keranjang-keranjang plastik untuk tempat peralatan yang baru dicuci. Ruang Penimbangan dan Sterilisasi Bermacam-macam media kultur jaringan dijual dalam bentuk kemasan dengan harga yang relatif mahal. Oleh karena itu, staf labolatorium lebih senang meramu sendiri medum t anam yang dibutuhkannya.dengan demikian dibutuhkan lat untuk menimbang semua komponen bahan kimia tersebut. Misalnya menimbang bahan kimia makro dan mikro. Rumah Kaca (Green House) Rumah kaca adalah suatu bangunan yang atap dan sekeliling dinding bagian atasnya terbuat dari kaca. Tujuan penyediaan rumah kaca adalah untuk tempat meletakkan pot-pot bibit tanaman. B. Ruang Tidak Mutlak Steril Ruang Planlet
Ruangan ini menggunakan alat pendingi (AC), maka temperatur ruangan dapat mencapai sekitar 25OC sehingga ideal bagi pertumbuhan planlet. Botol-botol yang berisi planlet jumlahnya dapat mencapai ratusan. Oleh sebab itu, dalam ruangan ini perlu disediakan rak-rak alumuniaum yang dasrnya berlobang-lobang untuk meletakkan botol-botol tersebut secara teratur dan rapi. Ruang Inkubator Eksplan yang sudah ditanam dalam media kultur jringan perlu dipantau pertumbuhannya setiap hari. Untuk pemantauan ini perlu ruangan khusus yang keadaannya lebih steril dari ruang planlet, yaitu ruang inkubator. Ruang inkubator harus memiliki suhu kurang lebih 25OC dan harus dilengkapi dengan lampu-lampu neon, karena eksplan yang ditumbuhkan dalam ruangan inkubasi membutuhkan temperatru dan cahaya yang dapat diatur dan disesuaikan dengan jenis eksplannya. Ruang Shaker dan Enkas. Eksplan yang baru ditanam dan diinkubasikan dalam ruang inkubator akan menghasilkan kalus. Bila kalus ini cukup umur, maka dapat diperlukan suspensi sel, yaitu menumbuhkan suatu eksplan atau kalus dengan menggunakan media cair (media yang tidak menggunakan zat pemadat atau agar), kemudian digojok di atas shaker. Hasil pertumbuhan kalus ini adalah berupa protokormus atau dalam istilah asing disebut plb (protocorm like bodies). Bentuk protocormus adalah bulat-bulat padat dan berwarna hijau. Bila keadaan protocormus sudah keadaan demikian maka sudah siap dipindahkan kedalam media padat untuk di tumbuhkan menjadi planlet. Enkas juga sering di letakkan dalam satu ruang dengan shaker, kegunaan enkas ini sama dengan Laminar Air Flow Cabinet, yaitu untuk menabur eksplan. C. Ruang Mutlak Steril Ruang Penabur Ruang penabur biasanya di buat dengan ukuran yang tidak terlalu besar, yaitu 2×3 m2. tujuannya adalah agar pelaksanaan sterilisasi ruangannya t idak membutuhkan waktu yang lama dan tidak mengalami kesulitan. Dinding ruang penabur dilengkapi dengan porselin, sehingga sterilisasi mudah dilakukan. Sterilisasi ruangan dilakukan dengan cara menyemprotkan alkohol 96% dengan hand-sprayer. Sedangkan sterilisasi lantai dengan menggunakan kain pel yang dibasahi alkohol 96%. Sterilisasi ini mutlak harus dilakukan menjelang ruang penabur akan digunakan. Bila saat calon penabur akan memasuki ruangan, lampu ultra violet harus dimatkan terlebih dahulu kemudian menyalakan lampu neon biasa dan cal on penabur diperbolehkan memasuki ruangan tersebut. Sebaiknya, pada saat akan keluar lampu neon di matikan dan setelah keluar menutup daun pintu kembali lampu ultra violet dinyalakan. Dengan demikian steril ruangan dapat dijamin. II.9 Metode Pelaksanaan Kultur Jaringan Metode Kultur Jaringan: 1. Dilihat dari Macam Media Tanam Teknik kultur jaringan dapat dilaksanakan dengan dua metode yaitu: a. Metode Padat (Solid Method) Metode pada dilakukan dengan tujuan mendapatkan kalus dan kemudian dengan medium diferensiasi yang berguna untuk menumbuhkan akar dan t unas sehingga kalus dapat tumbuh menjadi planlet. Media padat adalah media yang mengandung semua komponen kimia yang dibutuhkan oleh tanaman dan kemudian dipadatkan dengan menambahkan zat pemadat. Zat pemadat tersebut dapat berupa agar-agar batangan, agar-agar bubuk, atau agar-agar kemasan kaleng yang yang memang khusus digunakan untuk media padat untuk kultur jaringan. Media yang terlalu padat akan mengakibatkan akar sukar tumbuh, sebab akar sulit untuk menembus ke dalam media. Sedangkan media yang terlalu lembek akan menyebabkan kegagalan dalam pekerjaan. Kegagalan dapat berupa tenggelamnya eksplan yang ditanam. Eksplan yang tenggelam tidak akan dapat tumbuh menjadi kalus, karena tempat area kalus yaitu pada irisan (jaringan yang luka) tertutup oleh medium.
Metode padat dapat digunakan untuk metode kloning, untuk menumbuhkan protoplas stelah diisolasikan, untuk menumbuhkan planlet dari protokormus stelah dipindahkan dari suspensi sel, dan untuk menumbuhkan planlet dari prtoplas yang sudah difusikan (digabungkan). b. Metode Cair(Liquid Metho) Penggunaan metode cair ini kurang praktis dibandingkan dengan metode padat, karena untuk menumbuhkan kalus langsung dari ekspaln sangat sulit sehingga keberhasilannya sangat kecil dan hana tanaman-tanaman tertentu yang dapat berhasil. Oleh karena itu, penggunaan media c air lebih ditekankan untuk suspensi sel, yaitu untuk menumbuhkan plb (prtocorm like bodies). Dar i protokormus ini nantinya dapat tumbuh menjadi planlet apabila dipindahkan kedalam media padat yang sesuai. Pembuatan media cair jauh lebih cepat daripada media padat, karena kita tidak p erlu memanaskannya untuk melarutkan agar-agar. Media cair juga tidak memerlukan zat pemadat sehingga keadaannya tetap berupa larutan nutrein. 2. Dilihat dari Bahan atau Eksplan yang Dipakai Bila dilihat dari macam bahan yang digunakan, maka metode kultur jaringan yang telah dikenal sekarang antara lain adalah: 1) Kultur meristem. 2) Kultur antera 3) Kultur endosperma 4) Kultur suspensi sel 5) Kultur protoplas 6) Kultur embrio 7) Kultur spora 8) Dan lain-lain 3. Dilihat dari Cara Pemeliharaan Eksplan yang telah ditanam, agar dapat tumbuh menjadi kalus dan kemudian menjadi planlet, membutuhkan pemeliharaan yang rutin dan tepat. A rtinya, eksplan atau kalus yang sudah waktunya untuk dipindahkan ke dalam media tanam yang baru harus segera dilaksanakan, tidak boleh sampai terlambat. Pemindahan yang terlambat dapat menyebabkan pertumbuahn eksplan atau kalus dapat terhenti atau dapat mengalami brownig atau terkontaminasi oleh jamur atau bakteri. II.10.Tahapan Kultur Jaringan Pelaksanaan teknik ini memerlukan berbagai prasyarat pendukung kehidupan jaringan y ang dibiakkan. Yang paling esensial adalah wadah dan media tumbuh yang steril. 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. Ada dua penggolongan media tumbuh: media padat dan media cair. Media padat pada umumnya berupa padatan gel, seperti agar. Nutrisi dicampurkan pada agar. Media cair adalah nutrisi yang dilarutkan di air. Media cair dapat bersifat tenang atau dalam kondisi selalu bergerak, tergantung kebutuhan. Pelaksana harus bekerja dengan teliti dan serius, karena setiap tahapan pekerjaan tersebut memerlukan penanganan tersendiri dengan dasar pengetahuan tersendiri. Tahapan tersebut, yaitu: a. Inisiasi Kultur Tujuan utama dari propagasi secara in-vitro tahap ini adalah pembuatan kultur dari eksplan yang bebas mikroorganisme serta inisiasi pertumbuhan baru (Wetherell, 1976). Ini mengusahakan kultur yang aseptik atau aksenik. Aseptik berarti bebas dari mikroorganisme, sedangkan aksenik berarti bebas dari mikroorganisme yang tidak diinginkan. Dalam tahap ini juga diharapkan bahwa eksplan yang dikulturkan akan menginisiasi pertumbuhan baru, sehingga akan memungkinkan dilakukannya
pemilihan bagian tanaman yang tumbuhnya paling kuat,untuk perbanyakan (multiplikasi) pada kultur tahap selanjutnya (Wetherell, 1976). Masalah yang sering dihadapi pada kultur tahap ini adalah terjadinya pencokelatan atau penghitaman bagian eksplan (browning). Hal ini disebabkan oleh senyawa fenol yang timbul akibat stress mekanik yang timbul akibat pelukaan pada waktu proses isolasi eksplan dari tanaman induk. Senyawa fenol tersebut bersifat toksik, menghambat pertumbuhan atau bahkan dapat mematikan jaringan eksplan. b. Sterilisasi Sterilisasi adalah proses pembebasan dari mikroorganisme. Tujuan sterilisasi yaitu untuk menciptakan kondisi kultur yang steril. Tahapan Sterilisasi: 1. Sterilisasi peralatan gelas dan stainless dalam suhu 121o di dalam autoklaf. 2. Sterilisasi bahan tanaman Tanaman induk – sterilisasi bahan tanam/eksplan menggunakan detergen, alcohol, kloroks 0,5 % dll – direndam dalam bahan sterilant – sterilisasi dalam laminar – tanaman dipro-kondisi c. Pembuatan media kultur Media merupakan faktor penentu dalam perbanyakan dengan kultur jaringan. Komposisi media yang digunakan tergantung dengan jenis tanaman yang akan diperbanyak. Media yang digunakan biasanya terdiri dari garam mineral, vitamin, dan hormon. Selain itu, diperlukan juga bahan tambahan seperti agar, gula, dan lain-lain. Zat pengatur tumbuh (hormon) yang ditambahkan juga bervariasi, baik jenisnya maupun jumlahnya, tergantung dengan tujuan dari kultur jaringan yang dilakukan. Media yang sudah jadi ditempatkan pada tabung reaksi atau botol-botol kaca. Media yang digunakan juga harus disterilkan dengan cara memanaskannya dengan autoclave. Tahapan pembuatan media kultur: o Persiapan bahan o Formulasi o Pengukuran pH (5,7-5,8) o Pemberian agar-agar dan pemanasan media o Penuangan dan penutupan media -> sterilisasi Kandungan nutrisi dalam agar-agar : 1. mineral : Makro nutrient (N, P, K, Ca, Mg) Mikro nutrient (Mn, Zn, Mo, Cu, Co) 2. karbohidrat (gula) 3. vitamin (B dan C) 4. protein 5. hormon Komposisi media Murashige dan Skoog (MS) Bahan Kimia Konsentrasi Kimia (mg/l) 1. NH4NO3 1650 2. KNO3 1900 3. CaCL2+2H20 440 4. MgSO4+7H20 370 5. KH2PO4 170 6. FeSO4+7H20 27 7. Na 37,3 8. MnSO4+4H20 22,3
9. ZnSO4.7H2O 8,6 10. H3BO3 6,2 11. KI 0,83 12. Na2MoO4+2H20 0,25 13. CuSO4+5H20 0,025 14. CoCl2+6H20 0.025 15. Myoinositol 100 16. Niasin 0,5 17. Piridoksin-HCL 0,5 18. Tiamin-HCL 0,1 19. Glisin 2 20. Sukrosa 30000 d. Penanaman eksplan Melalui sub kultur atau transfer, tanaman ditanam pada media tanam di laminar air flow menggunakan alat-alat yang steril. Syarat eksplan yang baik: Berasal dari induk yang sehat dan subur Berasal dari induk yang diketahui jenisnya Tempat tumbuh pada lingkungan yang baik Ukuran tunas optimal sekitar 5 cm tingginya Tunas langsung diproses sesegera mungkin Tahapan sub kultur: o Induksi tunas Tanaman tersebut harus jelas jenis, spesies, dan varietasnya serta harus sehat dan bebas dari hama dan penyakit. Tanaman indukan sumber eksplan tersebut harus dikondisikan dan dipersiapkan secara khusus di rumah kaca atau greenhouse agar eksplan yang akan dikulturkan sehat dan dapat tumbuh baik serta bebas dari sumber kontaminan pada waktu dikulturkan secara in-vitro. o Multiplikasi tunas Multiplikasi adalah kegiatan memperbanyak calon tanaman dengan menanam eksplan pada media. Ini dilakukan untuk menghindari adanya kontaminasi yang menyebabkan gagalnya pertumbuhan eksplan. Tabung yang telah ditanami eksplan diletakkan pada rak-rak dan ditempatkan di tempat yang steril dengan suhu kamar. o Pengakaran Pengakaran adalah fase dimana eksplan akan menunjukkan adanya pertumbuhan akar yang menandai bahwa proses kultur jaringan yang dilakukan mulai berjalan dengan baik. Untuk pengakaran digunakan media MS + NAA. Pengamatan dilakukan setiap hari untuk melihat pertumbuhan dan perkembangan akar serta untuk melihat adanya kontaminasi oleh bakteri ataupun jamur. Proses perakaran pada umumnya berlangsung selama 1 bulan. Eksplan yang terkontaminasi akan menunjukkan gejala seperti berwarna putih atau biru (disebabkan jamur) atau busuk (disebabkan bakteri). o Inkubasi Pada tahap inkubasi, eksplan ditempatkan di ruang/lingkungan yang terkendali (untuk duji keberhasilannya). Suhu yang sesuai untuk pertumbuhan kultur adalah antara 24 –28oC. Untuk mengkondisikan ruang inkubasi pada suhu yang diinginkan, maka di dalam ruangan tersebut dipasang Air Conditioner (AC).
o Aklitimasi Aklitimasi merupakan proses adaptasi/pemindahan tanaman dari lingkungan dalam ke lingkungan luar (dari lingkungan yang terkendali ke lingkungan yang tidak terkendali). Pemindahan dilakukan secara hati-hati dan bertahap, yaitu dengan memberikan sungkup. Sungkup digunakan untuk melindungi bibit dari udara luar dan serangan hama penyakit karena bibit hasil kultur jaringan sangat rentan terhadap serangan hama penyakit dan udara luar. Setelah bibit mampu beradaptasi dengan lingkungan barunya maka secara bertahap sungkup dilepaskan dan pemeliharaan bibit dilakukan dengan cara yang sama dengan pemeliharaan bibit generatif. Pada saat aklimatisasi ini umumnya 2 minggu dengan sungkup dan 4 minggu tanpa sungkup. Dan pada saat itu planlet sudah mencapai tinggi 20 – 25 cm. Selanjutnya bibit siap ditumbuhkan dalam polibag. Setelah itu tanaman perlu ditumbuhkan di nursery sampai mencapai tinggi 50 – 60 cm kemudian dipindahkan ke lapangan II.11.Faktor yang Mempengaruhi Proses Regenerasi 1. Bentuk Regenerasi dalam Kultur In Vitro: pucuk aksilar, pucuk adventif, embrio somatik, pembentukan protocorm like bodies, dll 2. Eksplan Merupakan bagian tanaman yang dipergunakan sebagai bahan awal untuk perbanyakan tanaman. Faktor eksplan yang penting adalah genotipe/varietas, umur eksplan, letak pada cabang, dan seks (jantan/betina). Bagian tanaman yang dapat digunakan sebagi eksplan adalah pucuk muda, batang muda, daun muda, kotiledon, hipokotil, endosperm, ovari m uda, anther, embrio, dll. 3. Media Tumbuh. Di dalam media tumbuh mengandung komposisi garam anorganik, zat pengatur tumbuh, dan bentuk fisik media. Terdapat 13 komposisi media dalam kultur jaringan, antara lain: Murashige dan Skoog (MS), Woody Plant Medium (WPM), Knop, Knudson-C, Anderson dll. Media yang sering digunakan secara luas adalah MS. 4. Zat Pengatur Tumbuh Tanaman Faktor yang perlu diperhatikan dalam penggunaan ZPT adalah konsentrasi, urutan penggunaan dan periode masa induksi dalam kultur tertentu. Jenis yang sering digunakan adalah golongan Auksin seperti Indole Aceti Acid(IAA), Napthalene Acetic Acid (NAA), 2,4-D, CPA dan Indole Acetic Acid (IBA). Golongan Sitokinin seperti Kinetin, Benziladenin (BA), 2I-P, Zeatin, Thidiazuron, dan PBA. Golongan Gibberelin seperti GA3. Golongan zat penghambat tumbuh seperti Ancymidol, Paclobutrazol, TIBA, dan CCC. 5. Lingkungan Tumbuh Lingkungan tumbuh yang dapat mempengruhi regenerasi tanaman meliputi temperatur, panjang penyinaran, intensitas penyinaran, kualitas sinar, dan ukuran wa dah kultur. II.12.Kendala dan Masalah Melakukan Kultur Jaringan Teknik kultur jaringan sampai saat ini memang belum biasa dilaksanakan oleh para petani, baru beberapa kalangan pengusaha swasta saja yang sudah m encoba melaksanakannya, karena pelaksanaan teknik kultur jaringan tanaman memerlukan keterampilan khusus dan harus dilatar belakangi dengan ilmu pengetahuan dasar tentang f isiologi tumbuhan, anatomi tumbuhan, biologi, kimia dan pertanian. Dengan demikian jelas akan amat sulit untuk diterima oleh kalangan petani biasa. Di samping itu, pelaksanaan teknik kultur jaringan mutlak memerlukan laboratorium khusus, walaupun dapat di usahakan secara sederhana (dalam ruang yang terbatas), namun tetap memerlukan peralatan yang memadai. Kemungkinan lain petani akan merasa enggan bekerja secara aseptik.. Pekerjaan kultur jaringan meliputi: persiapan media, isolasi bahan tanam (eksplan), sterilisasi eksplan, inokulasi eksplan, aklimatisasi dan usaha pemindahan tanaman hasil kultur jaringan ke lapang. Pelaksana harus bekerja dengan teliti dan serius, karena setiap tahapan pekerjaan tersebut
memerlukan penanganan tersendiri dengan dasar pengetahuan tersendiri. Karena semua pekerjaan harus dilaksanakan secara hati-hati dan cermat serta memerlukan kesabaran yang tinggi. Biaya untuk mewujudkan perbanyakan tanaman secara in vitro ini juga sangat mahal, kecuali kita meramu medium sendiri. Bila kita terpaksa harus membeli medium yang sudah jadi (dalam k emasan) jelas akan sangat mahal, sebab medium yang sudah jadi masih harus di impor dari luar negeri. Apalagi kita harus membeli saran untuk perlakuan isolasi dan fusi protoplas, tentu biayanya akan bertambah besar. Enzim-enzim yang digunakan dalam kultur jaringan juga masih dibeli dari luar negeri seperti Jepang. Lepas semua dari kendala-kendala tersebut diatas, kita harus mengakui bahwa teknik kultur jaringan sangat bermanfaat bagi dunia ilmu pengetahuan, terutama untuk pengembangan bioteknologi. Masalah-masalah Dalam Kultur Jaringan Dalam kegiatan kultur jaringan, tidak sedikit masalah-masalah yang muncul sebagai pengganggu dan bahkan menjadi penyebab tidak tercapainya tujuan kegiatan kultur yang dilakukan. Gangguan kultur secara umum dapat muncul dari bahan yang ditanam, dari lingkungan kultur, maupun dari manusianya. Permasalahan dalam kultur ada yang dapat diprediksi sebelumnya dan ada pula yang sulit diprediksi kejadiannya. Untuk yang tidak dapat diprediksi, c ara mengatasinya tidak dapat secara preventif tetapi diselesaikan setelah kasus itu muncul. Adapun masalah-masalah yang terjadi dalam kultur jaringan yaitu: 1) Kontaminasi Kontaminasi adalah gangguan yang sangat umum terjadi dalam kegiatan kultur jaringan. Munculnya gangguan ini bila dipahami secara mendasar adalah merupakan sesuatu yang sangat wajar sebagai konsekuensi penggunaan yang diperkaya. Fenomena kontaminasi sangat beragam, keragaman tersebut dapat dilihat dari jenis kontaminasinya (bakteri, jamur, virus, dll). Upaya mencegah terjadinya kontaminsi: Biasakan membersihkan berbagai sarana yang diperlukan dalam kultur jaringan. Yakinkan bahwa proses sterilisasi media secara baik dan benar. Lakukan proses penanaman bahan pada keadaan anda nyaman dan cari waktu yang longgar. 2) Pencoklatan/browning Pencoklatan adalah suatu karakter munculnya warna coklat atau hitam yang sering membuat tidak terjadinya pertumbuhan dan perkembangan eksplan. Peristiwa pencoklatan sesunggguhnya merupakan peristiwa alamiah yang biasa yang sering terjadi. Pencoklatan umumnya merupakan suatu tanda-tanda kemunduran fisiologi eksplan dan tidak jarang berakhir pada kematian eksplan. 3) Vitrifikasi Vitrifikasi adalah suatu istilah problem pada kultur yang ditandai dengan: Munculnya pertumbuhan dan pertumbuhan yang tidaknormal. Tanaman yang dihasikan pendek-pendek atau kerdil. Pertrumbuhan batang cenderung ke arah penambahan diameter Tanaman utuhnya menjadi sangat turgescent. Pada daunnya tidak memiliki jaringan pallisade.. 4) Variabilitas Genetik Bila kultur jaringan digunakan untuk upaya perbanyakan tanaman yang seragam dalam jumlah yang banyak, dan bukan sebagai upaya pemuliaan t anaman maka variasi genetik adalah kendala. Vari asi genetik dapat terjadi pada kultur in vitro karena: Laju multiflikasi yang tinggi, variasi terjadi karena terjadinya sub kultur berulang yang tidak terkontrol Penggunaan teknik yang tidak sesuai.
Variasi genetik yang paling umum terjadi pada kultur kalus dan kultur -suspensi sel, hal tersebut terjadi karena munculnya sifat instabilitas kromosom mungkin akibat teknis kultur, media atau hormon. Cara mengatasi masalah variasi genetik tentunya ti dak sederhana, harus memperhatikan aspek yang dikulturkan. 5) Pertumbuhan dan Perkembangan Masalah utama berkaitan dengan proses pertumbuhan adalah bila eksplan yang ditanam mengalami stagnasi, dari mulai tanam hingga kurun waktu tertentu tidak mati tetapi tidak tumbuh. Untuk menghindari hal itu dapat dilakukan dengan preventif menghindari bahan tanam yang tidak juvenil atau tidak meristematik. Karena awal pertumbuhan eksplan akan dimulai dari sel-sel yang muda yang aktif membelah, atau dari sel-sel tua yang muda kembali. Media juag dapat menjadi sebab terjadinya stagnasi pertumbuhan, karena dari kondisi medialah suatu sel dapat atau tidak terdorong melakukan proses pembelahan dan pembesaran dirinya. Pada proses klutur jaringan yang bersifa inderict embriogenesis, tahapan pembentukan kalus harus dilanjutkan dengan mendorong induksi embriosomatik dari sel -sel kalus. Terjadinya embrio somatik dapat secara endogen atau eksogen. 6) Praperlakuan Masalah pada kegiatan in vitro bukan hanya dari penanaman eksplan saja, pertumbuahn dan perkembangannya dlama botol saja tetapi juga sangat bisa dipengaruhi oleh persyaratan kegiatan prapelakuan. Pada kasus ini masalah akan muncul bila kegiatan prapelakuaan tidak dilakukan. Prapelakuan dilakukan umumnya untuk tujuan-tujuan tertentu, secara umum adalah dalam rangka menghilangkan hambatan. Hambatan apat berupa hambatan kemikalis, fisik, biologis. Hambatan berupa bahan kimia penanganannya harus dimulai dari pengenalan senyawa aktif, potensi gangguan, proses reaksi dan alternatif pengelolaannya. 7) Lingkungan Mikro Masalah lingkungan inkubator juga tidak bisa diabaiakan karena ini juga sering menjadi masalah. Suhu ruangan inkubator sangat menentukan optimasi pertumbuhan eksplan, suhu yang terlalu rendah aatau tinggi dapat mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan pada eksplan. Kebutuhan antara satu tananaman dengan tanaman yang lain berbeda, namunddemikian solusinya sulit dilakukan mengingat umumnya ruangan inkubator suatu ruangan laboratorium kultur jaringan tidak bisa dibuat variasi antara satu ruangan dengan bagian ruangan yang lainnya. Sehingga optimasi pertumbuhan tidak bisa diharapkan sama antara kultur yang satu dengan kultur yang lain. BAB III PENUTUP III.1.Kesimpulan Pada dasarnya, kultur jaringan merupakan suatu tehnik membiakkan sel atau jaringan ke dalam media kultur, sehingga tumbuh, membelah, dan menghasilkan tumbuhan baru dengan cepat dan memiliki sifat yang sama dengan induknya. Kultur jaringan merupakan teknik perbanyakan tanaman dengan mengisolasi bagian tanaman seperti daun, mata tunas, serta menumbuhkan bagian-bagian tersebut dalam media buatan secara aseptic yang kaya nutrisi dan zat pengatur tumbuh dalam wadah tertutup yang tembus cahaya sehingga bagian tanaman dapat memperbanyak diri dan beregenerasi menjadi tanaman lengkap. Prinsip utama dari teknik kultur jaringan adalah perbanyakan tanaman dengan menggunakan bagian vegetatif tanaman menggunakan media buatan yang dilakukan di tempat steril. Dalam kultur jaringan digunakan eksplan, yaitu sel atau irisan jaringan tanaman yang akan menjadi benih tanaman yang baru nanti setelah di kultur jaringan. Faktor eksplan yang perlu diperhatikan adalah genotipe/varietas, umur eksplan, letak pada cabang, dan seks (jantan/betina). Bagian tanaman yang dapat digunakan sebagai eksplan adalah pucuk muda, batang muda, daun muda, kotiledon, hipokotil, endosperm, ovari muda, anther, embrio, dll.
Tanaman yang dimanfaatkan dalam kultur jaringan harus memiliki sifat Autonom, dan sifat Totipotensi. Autonom artinya dapat mengatur aktivitas hidup sendiri, sehingga tumbuhan yang bersifat Autonom akan dapat mengatur aktvitas yg dilakukannya sendiri. Totipotensi artinya kemampuan setiap sel tumbuhan untuk menjadi individu yang sempurna atau untuk beregenerasi menjadi tanaman lengkap kembali. Jadi sifat totipotensi ( total genetic potential) sel, yaitu bahwa setiap sel tanaman yang hidup dilengkapi dengan informasi genetik dan perangkat fisiologis yang lengkap untuk tumbuh dan berkembang menjadi tanaman utuh, jika kondisinya sesuai. Prinsip dasar Kultur Jaringan yaitu : a. Sel dari suatu organisme multiseluler dimana pun letaknya, sebenarnya sama dengan sel zigot karena berasal dari satu sel tersebut (Setiap sel berasal dari satu sel). b. Teori Totipotensi Sel (Total Genetic Potential), artinya setiap sel memiliki potensi g enetik seperti zigot yaitu mampu memperbanyak diri dan berediferensiasi menjadi tanaman lengkap. Teori ini mempercayai bahwa setiap bagian tanaman dapat berkembang biak.karena seluruh bagian tanaman terdiri atas jaringan – jaringan hidup. Sedangkan Tahap-tahap pada kultur jaringan t anaman yaitu : a. Inisiasi kultur b. Sterilisasi c. Pembuatan media kultur d. Penanaman eksplan e. Inkubasi f. Aklitimasi Peralatan Kultur Jaringan: Laminar Air Flow Cabinet (LAFC) Entkas Shaker Autoklaf Timbangan Analitik Stirer Erlenmeyer Gelas Ukur Gelas Piala Petridish Pinset dan Scalpel Lampu Spiritus Tabung Reaksi Faktor yang Mempengaruhi Proses Regenerasi 1. Bentuk Regenerasi 2. Eksplan 3. Media 4. Zat Pengatur Tumbuh Tanaman 5. Lingkungan Tumbuh Masalah-masalah yang dapat terjadi dalam kultur jaringan: Kontaminasi Pencokelatan/browning Vitrifikasi
Variabilitas Genetik Masalah dalam pertumbuhan dan perkembangan eksplan Masalah dalam properlakuan Masalah dalam lingkungan mikro III.2.Saran Pelaksanaan kultur jaringan di Indonesia belum cukup banyak dilakukan. Hal ini dikarenakan kurangnya dana dan fasilitas. Saya menyarankan kepada pemerintah, sebaiknya pemerintah ikut memperhatikan masalah mengenai pertanian terutama dalam metode kultur jaringan yang seharusnya dapat menghasilkan keberhasilan yang besar. Juga kepada SMAN 1 Purwakarta, untuk mengagendakan pembuatan laboratorium kultur jaringan di masa yang akan datang supaya para murid dapat dengan mudah mempraktekkan teori yang di dapat mengenai kultur jaringan. Saya harap saran dipertimbangkan. LAMPIRAN Laminar Air Flow Tempat penanaman eksplan dilakukan Autoklaf Tempat pensterilan media kultur Tahap Sterilisasi Tahap induksi tunas Tahap Multiplikasi Tunas Tahap Inkubasi Tunas Eksplan mulai berakar dan siap di aklitimasi DAFTAR PUSTAKA Pratiwi, D.A., dkk. 2007. Biologi. Jakarta: Erlangga. Hapsoro, Drs. Biologi. Surakarta: Aspirasi. Catatan hasil study tour ke Mekarsari, 26 Oktober 2010 SITUS WEB Google http://www.google.com/ Search engine WordPress http://thafransisca.wordpress.com/ Blogspot http://rsf-gudangilmu.blogspot.com/2009/11/kultur-jaringan-dan-teori-totipotensi.html
http://hamdan-motor.blogspot.com/2008/07/kultur-jaringan.html Wikipedia http://id.wikipedia.org/wiki/Kultur_jaringan
