http://ebookpustaka.wordpress.com/ mempersembahkan:

E-book ini gratis!!! Dilarang memperjualbelikan!!! Silahkan Bagikan ke Teman dan Kerabat bila Dirasa Bermanfaat

Hak Cipta pada Rachmatullah S. P. (http://ebookpustaka.wordpress.com) Dilarang mengubah isi E-book, mengakui tulisan sebagai karya anda dan menyebarkan

dengan cara tidak benar (spam)

E-book Seri Teknologi

Teknik Kultur Jaringan Tanaman (Pengantar Perbanyakan dan Pemuliaan Modern)

Daftar Isi: Sejarah Perkembangan Kultur Jaringan

Penerapan Kultur Jaringan Tanaman Syarat Pelaksanaan Kultur Jaringan

Pemanfaatan Kultur Jaringan dalam Perbanyakan Tanaman Manfaat Lain dalam Kultur Jaringan

Beberapa Terminologi Kultur Jaringan Awal Percobaan Organogenesis dan Embriogenesis

Daftar Penjelasan Istilah

Sejarah Perkembangan Kultur Jaringan

Kultur jaringan tanaman adalah suatu teknik mengambil (isolasi) bagian tanaman dan ditumbuhkan dalam media secara aseptik (steril) sehingga dapat berkembang memperbanyak diri. Bagian tanaman dapat berupa daun, batang, akar ataupun bagian yang lebih kecil lagi seperti sel dan protoplasma. Sejarahnya, kultur jaringan hanya untuk membuktikan kemampuan sel dalam memperbanyak diri yang sebelumnya telah diteorikan sebagai totipotensi sel. Teori ini menyebutkan bahwa dari satu sel dapat berkembang menjadi satu individu baru yang lengkap pada lingkungan yang sesuai. Kultur jaringan tanaman pertama kali berhasil dilakukan ole White pada thaun 1934. Pada tahun 1939, Whiter melaporkan keberhasilannya dalam membuat kultur kalus dari wortel (animasi kultur kalus wortel) dan tembakau. Pada tahun 1957, tulisan penting Skoog dan Miller dipublikasikan dimana mereka menyatakan bahwa interkasi kuantitatif antara auksin dan sitokinin menentukan tipe pertumbuhan dan morfogenik yang akan terjadi. Penelitian mereka pada tembakau mengindikasikan bahwa perbandingan auksin dan sitokinin yang tinggi akan menginduksi pengakaran, sedangkan rasio sebaliknya akan menginduksi pembentukan tunas. Akan tetapi pola respon ini tidak berlaku universal.

Konsep Perbanyakan Kultur Karingan

Temuan penting lainnya adalah hasil penelitian Morel tentang perbanyakan anggrek melalui kultur jaringan pada tahun 1960, dan penggunaan yang meluas media kultur dengan konsentrasi garam mineral yang tinggi, dikembangkan oleh Murashige dan Skoog tahun 1962. Seiring perkembangan ilmu pengetahuan, kultur jaringan digunakan sebagai sarana penelitian fisiologi dan biokimia tanaman seperti sekresi hormon atau metabolit sekunder. Dan kemudian sekarang ini telah digunakan sebagai perbanyakan, rekayasa tanaman jenis baru dan pemanfaatan metabolit sekunder (sumber kimia penting).

Penerapan Kultur Jaringan Tanaman Penerapan kultur jaringan yang sangat menarik yaitu menumbuhkan bagian kecil tanaman (terutama tanaman yang biasa diperbanyak secara vegetatif) hingga dapat memperbanyak diri dan berkembang membentuk individu baru yang sempurna. Penerapan ini disebut perbanyakan mikro. Tahap akhir dari penerapan ini disebut aklimatisasi, diharapkan dapat sebagai penyempurna proses suatu perbanyakan bagi kehidupan.

Aklimatisasi yaitu usaha menumbuhkan hasil dari perbanyakan mikro yang aseptik ke media peralihan yang non aseptik sebagai pengadaptasian tanaman. Dengan adanya teknik aklimatisasi, kultur jaringan bermanfaat total dalam perbanyakan / memproduksi tanaman dalam jumlah besar dalam waktu singkat.

Planlet Siap Aklimatisasi

Kultur jaringan juga digunakan oleh para pemulia tanaman sebagai solusi dari rintangan alami yang dihadapinya secara konvensional dalam persilangan. Teknik ini membantu memanipulasi tanaman menghasilkan jenis individu yang tidak dapat dihasilkan cara konvensional dengan mudah. Beberapa manipulasi yang dilakukan yaitu: 1. Manipulasi jumlah kromosom dengan kimia tertentu sehingga meregenenerasi seperti endosperm berkromosom 3n. 2. tanaman haploid atau duoble haploid yang homogenus dengan kultur anther dan mikrospora. 3. Polinasi in vitro (istilah lain kultur jaringan) dan pertumbuhan embrio yang secara normal abortif (tidak dapat tumbuh) dengan teknik embrio rescue. 4. Hibridisasi Somatik dengan teknik fusi baik intraspesifik maupun interspesifik. 5. Variasi somaklonal menghasilkan tanaman yang sifatnya beragam dari bagian somatik. 6. Transfer DNA atau organel untuk memperoleh sifat tertentu. Selain manipulasi tanaman, penerapan lainnya yaitu penyimpanan bagian tanaman. Penerapan ini dilakukan pada jenis-jenis unik atau sebagai upaya koleksi dan penyelamatan plasma nutfah bagi kepentingan genetika. Pemberian nitrogen cair dengan suhu -196oC dapat menyimpan dalam jangka panjang sedangkan jangka pendek pada suhu 0 -9oC. Ekstraksi metabolit sekunder berupa obat, bumbu, pewarna, wangi-wangian atau pestisida merupakan penerapan lain dari kultur jaringan. Dari suatu penelitian ditemukan zat-zat

tersebut juga diproduksi dari sel yang dikulturkan dengan tingkat yang setara atau bahkan lebih tinggi dari hasil tanaman di lapang (per bobot kering). Senyawa shikonin dan saponin dari gingseng sudah diproduksi dalam skala industri di Jepang atau bahan pestisida seperti theopene di Eropa. Hal ini menandakan teknik kultur jaringan dapat mengurangi ketergantungan industri pada tanaman di lapang yang perkembangannya dipengaruhi faktor-faktor lingkungan seperti tanah, nutrisi, iklim dan hama-penyakit.

Bioreaktor

Syarat Pelaksanaan Kultur Jaringan Kultur jaringan tentu saja memiliki persyaratan dalam pelaksanaannya. Syarat utama yaitu laboratorium dan segala sarana dan fasilitas didalammnya sehingga mengkondisikan lingkungan yang aseptik (steril). Alat-alat, bahan kimia, air dan energi seperti listrik merupakan pendukung yang perlu disiapkan. Fasilitas fisik yang diperlukan yaitu:

1. Gedung, yang terdiri dari ruang persiapan, ruang transfer, ruang kultur, ruang stok, serta ruang mikroskop dan analisa.

2. Alat-alat, yang terdiri dari Laminar Air Flow Cabinet (LAFC), autoklaf, alat diksesi, rak kultur, neraca analitik dan peralatan gelas (erlenmayer, tabung reaksi, gelas ukur dll).

Laminar Air Flow Cabinet (LAFC)

3. Bahan kimia, terdiri dari unsur hara makro, hara mikro, kimia sterilisasi, kimia

mutagen, atau zat pengatur tumbuh (ZPT). Selain fasilitas fisik diperlukan pula ilmu dan keterampilan yang mendukung. Pelaksana teknik ini nantinya akan berkecimpung dalam pekerjaan yang berkaitan erat dengan botani, fisiologi tumbuhan, kimia atau fisika sehingga diperlukan keterampilan kerja, ketekunan, ketelitian dan kesabaran.

Kegiatan Menanam Eksplan

Ilmu dan keterampilan yang dimiliki pelaksana menjadi daya dukung keberhasilan dalam melakukan pekerjaan. Teknik ini memiliki tahapan-tahapan seperti persiapan media, isolasi bahan tanam (eksplan), sterilisasi eksplan, inokulasi eksplan, dan aklimatisasi yang masing masing memerlukan penangan dan ilmu dasar tersendiri.

Pemanfaatan Kultur Jaringan dalam Perbanyakan Tanaman Kultur jaringan telah diakui penggunaannya sebagai metode perbanyakan tanaman. Jenis tanaman yang secara ekonomi menguntungkan telah banyak diperbanyak besar-besaran

dengan cara ini, sebagai contohnya anggrek. Melain anggrek menyusul pula tanaman hias lainnya serta tanaman kehutanan dan obat-obatan.

Penggunaan Alat Tanam (diksesi)

Namun demikian ada pula jenis tananam yang tidak ekonomis dilakukan perbanyakan secara kultur jaringan, semisal cabai. Tanaman ini diperbanyak dengan biji dilapangpun dapat menghasilkan jumlah yang banyak. Selain itu alasan lain bagi tanaman yang tidak ekonomis diperbanyak dengan metode ini yaitu multiplikasinya rendah, memerlukan tahapan yang panjang dan terlalu tinggi penyimpangan genetiknya.

Multiplikasi

Dengan demikian, pemanfaatan kultur jaringan akan ekonomis bila: 1. Persentase perkecambahan biji rendah 2. Tanaman tanpa endosperm atau endospermnya rusak 3. Tanaman yang selalu diperbanyak secara vegetatif 4. Hibrida-hibrida unik 5. Perbanyakan pohon-pohon elite untuk batang bawah Kecepatan perbanyakan kultur jaringan dibandingkan secara vegetatif konvensional dikatakan memiliki kelebihan. Sebagai proyeksi yang dilakukan Morel (1964), anggrek Cymbidium mencapai hasil 4 juta tanaman / tahun dari pucuk sehat, asparagus mencapai 700 ribu, dan pisang mencapai 1 juta tanaman.

Jumlah tersebut tidak dapat dicapai dengan perbanyakan vegetatif konvensional. Faktor pembatas dari pencapaian hasil perbanyakan dengan kultur jaringan hanya ketersediaan tenaga, fasilitas, dan kemungkinan kontaminasi.

Manfaat Lain dalam Kultur Jaringan Kultur jaringan memiliki manfaat yang sangat banyak. Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, manfaat kultur jaringan dirasakan semakin meluas. Berikut ini beberapa manfaat metode kultur jaringan diantaranya: 1. Pelaksanaan tidak tergantung musim dan faktor lingkungan 2. Tidak memerlukan lahan pembibitan yang luas 3. Hanya membutuhkan bahan perbanyakan yang sedikit 4. Eliminasi patogen dan virus 5. Memudahkan penyimpanan plasma nutfah 6. Mudah didistribusikan dan diterima diseluruh dunia (karena steril) 7. Waktu perbanyakan yang cepat 8. Mempermudah seleksi terhadap toleransi kimia, fisik atau penyakit 9. Pemeliharaan eksplan minimal

Terminologi dalam Kultur Jaringan Pelaksanaan kultur jaringan (tissue culture) memiliki pembagian-pembagian teknik kultur, diantaranya:

1. Kultur organ (organ culture) yaitu kultur yang diinisiasi dari bagian-bagian organ tanaman seperti batang, meristem, akar, daun, bunga, atau buah muda.

2. Kultur Kalus (callus culture) yaitu kultur sekumpulan sel yang tidak terorganisir, hanya sel-sel parenkin yang berasal dari bahan awal.

Kalus Padat Kalus Remah (friabel)

3. Kultur suspensi (suspention culture) yaitu kultur yang berasal dari sel-sel bebas atau

agregat kecil dalam media cair hasil pengocokan inisiasi kalus.

Pembuatan Kultur Suspensi hingga Individu Baru

4. Kultur Protoplasma yaitu sel-sel muda yang diinisiasi dalam media cair dan

dihilangkan dindingnya menggunakan enzim selulase, hemiselulase dan pektinase. Protoplasma kemudian dibiarkan membelah diri dan membentuk dinding sel kembali pada media padat. Kultur protoplasma digunakan untuk hibridisasi somatik dengan cara di”paksa”kan bergabung antar 2 protoplasma (fusi).

5. Kultur haploid (kultur mikrospora / kultur anther) yaitu kultur yang berasal dari bagian reproduksi tanaman yaitu kepala sari dan tepung sari. Diharapkan yang tumbuh dan bergenerasi adalah tepung sari sehingga diperoleh kultur haploid. Apabila bahan awalnya menggunakan tepung sari saja, disebut kultur mikrospora. Sedangkan kultur anther adalah kultur yang diinisiasi dari seluruh kepala sari.

Awal Percobaan Organogenesis dan Embriogenesis

Pengertian dari Organogenesis yaitu proses perubahan sel menjadi organ seperti batang, daun atau akar. Sedangkan Embriogenesis yaitu proses perubahan sel somatik menjadi embrio somatik (miniatur tanaman) yang nantinya dapat berkembang menjadi tanaman baru, proses ini tidak berasal dari zigot. Kedua proses ini sangat tergantung dari kemampuan sel beregenerasi pade media yang tepat. Percobaan-percobaan pionir oleh Haberlandt dalam regenerasi sel dilakukan dan mengalami kegagalan. Setelah penemuan auksin oleh Went dan sitokinin oleh Skoog dan groupnya, proses regenerasi menjadi kenyataan dan teori totipotensi sel telah terbukti. Oleh karena itu diperlukan pengetahuan tentang Zat Pengatur Tumbuh (ZPT). Organogenesis pembentukan pucuk yang terjadi pada jaringan yang tidak biasa disebut pucuk adventif, contohnya terbentuk pada kalus, hipokotil, kotiledon maupun akar yang digunakan sebagai eksplan. Tanaman lengkap yang terdiri dari batang, daun dan akar hasil dari regenerasi disebut planlet.

Daftar Penjelasan Istilah

Aklimatisasi: Masa adaptasi planlet dari kultur heterotrop (kebutuhan hara tersuplai dari media dalam bentuk yang bisa dimanfaatkan langsung untuk pertumbuhan sehingga tidak perlu melakukan fotosintesa) yang aseptik ke autotrop (keadaan tanaman yang mengharuskan mencari hara dan melakukan fotosintesis untuk metabolismenya) yang non aseptik. Androgenesis: Proses pembentukan embrio langsung dari kultur anther dan mikrospora Asenik : Kultur yang terdiri dari satu macam organisme spesifik hasil dari proses seleksi Aseptik: Suatu keadaan yang terbebas dari organisme yang tidak diinginkan dan dapat mengganggu pertumbuhan organisme utama. Contohnya bakteri dan cendawan pada kultur anggrek. Istilah aseptik sama dengan steril. Ekresi: Keluarnya suatu zat dari organ. Contohnya getah atau keringat. Eksplan: Bahan tanam yang digunakan dalam kultur seperti daun, batang, akar, bunga, kalus, protoplasma dll. Ekstraksi: Suatu cara mendapatkan zat spesifik sehingga diperoleh bahan yang murni. Semisal kunyit yang telah dihancurkan diambil sarinya kemudian dilakukan pemisahan dari padatan mikro dengan sentrifuse. Air hasil sentrifuse ini merupakan ekstrak kunyit. Eliminasi patogen: Proses penghilangan patogen dari tanaman. Pada kultur jaringan menggunakan eksplan meristem (bagian ujung batang atau akar yang masih sangat aktif membelah) yang tidak mengandung penyakit dan virus, menumbuhkan dan meregenerasikan kembali hingga membentuk tanaman lengkap. Hasil yang diperoleh adalah tanaman bebas patogen. Embrio rescue: Kultur embrio yang secara alami embrio tersebut tidak dapat tumbuh membentuk tanaman karena dalam biji tidak memiliki endosperm atau endospermnya rusak. Embrio ini kemudian ditumbuhkan dalam media kultur sehingga dapat berkecambah. Media kultur merupakan pengganti endosperm yang digunakannnya sebagai makanan untuk tumbuh. Embrio somatik: Embrio yang terbentuk bukan berasal dari zigot melainkan dari sel biasa tubuh tanaman (sel somatik). Embriogenesis: Proses terbentuknya embrio somatik.

Endosperm: Bagian dari biji yang digunakan embrio sebagai cadangan makanan untuk berkecambah. Fusi protoplasma: Proses bergabungnya 2 protoplasma atau lebih. Gynogenesis: Proses pembentukan embrio yang berasal dari ovari yang belum mengalami fertilisasi. Hibridisasi somatik: Suatu cara penggabungan 2 protoplasma atau lebih sehingga menghasilkan sel fusi Inkubasi: Masa pertumbuhan atau perbanyakan dan perkembangan dari organisme Inokulasi: Proses penanaman eksplan pada media. Istilah ini sama dengan subkultur. Inokulum: Bahan yang diambil pada setiap subkultur. Istilah ini sama dengan eksplan dan biasa digunakan di bidang patologi. Isolasi: Pemisahan dan pemindahan bahan tanam dari non aseptik sehingga dihasilkan bahan yang spesifik dan aseptik. Kalus: Sekumpulan sel-sel yang tidak beraturan dan tidak terorganisir. Sel-sel ini bergabung belum membentuk organ, bentuknya seperti remahan roti. Metabolit sekunder: Hasil samping dari metabolisme tanaman yang biasanya digunakan sebagai pertahanan terhadap ancaman luar. Metabolit sekunder ini sebagian besar berupa zat fenolik. Zat ini biasanya sangat bermanfaat bagi kehidupan manusia tetapi berbahaya bagi pertumbuhan tanaman itu sendiri karena dapat meracuni sel. Contohnya getah. Multiplikasi: Proses berlipat gandanya sel atau organ menjadi banyak. Multiplikasi dipengaruhi oleh regenerasi. Organogenesis: Proses terbentukknya organ-organ seperti akar, batang dan daun. Pasagge: Tahapan dari masa inkubasi. Misal inkubasi dari kultur organ ke kultur kalus terdiri dari 2 passage. Perbanyakan generatif: Perbanyakan tanaman yang dihasilkan melalui proses penyerbukan menjadi biji.

Perbanyakan mikro: Menumbuhkan sebagian kecil dari tanaman pada media in vitro sehingga memperbanyak diri dan berkembang membentuk individu-individu baru. Perbanyakan vegetatif: Perbanyakan tanaman yang terjadi dari bagian tanaman dan bukan hasil dari penyerbukan / pembuahan menghasilkan biji. Contohnya tunas cocor bebek yang tumbuh di daun merupakan perbanyakan vegetatif, sedangkan nama tunasnya disebut tunas adventif. Persilangan tanaman: Prises penggabungan dua jenis tanaman berbeda tetapi masih memilikikekerabatan yang kuat. Contohnya mangga arum manis disilangkan dengan mangga cengkir, hasil yang diharapkan memiliki tanaman yang kuat dan berbuah manis. Planlet: Tanaman lengkap hasil regenerasi dari kultur jaringan. Tanaman ini telah memiliki batang , daun dan akar hanya saja ukurannya yang kecil. Regenerasi: Kemampuan suatu sel atau bagian tanaman menjadi bentuk lain atau kemampuan organ dalam memperbaiki dirinya sendiri. Contoh kalus beregenerasi membentuk organ. Rekayasa genetika: Manipulasi genetik untuk mendapatkan individu baru yang memiliki perpaduan atau sifat yang berbeda dari sumbernya. Rekayasa ini dapat dilakukan dari persilangan atau fusi. Sekresi: Keluarnya suatu zat dari sel. Contohnya hormon dan enzime. Septik: Suatu keadaan yang tidak steril. Kebalikan dari aseptik. Sterilisasi: Proses pembuangan atau pembunuhan organisme patogen dari organisme / bahan utama. Sterilisasi dapat dilakukan pada bahan tanam maupun alat, sterilisasi keduanya memiliki prosedur pelaksanaan berbeda. Subkultur: Proses pemindahan eksplan dari media lama ke media baru. Totipotensi sel: Total Genetic Potential Cell yaitu potensi satu sel tanaman yang dapat berkembang menjadi satu individu baru yang lengkap pada lingkungan yang sesuai. Variasi somaklonal: Keanekaragaman sifat yang terjadi pada sel-sel somatik (bukan kelamin) Zigot: Hasil dari persilangan sel kelamin.

Sumber dan Foto: Gunawan, L.W. 1988. Teknik Kultur Jaringan Tumbuhan. Pusat Antar Universitas (PAU) Bioteknologi, Institut Pertanian Bogor. Bogor. 303 hal. http://wikimwdia.org/ http://fp.unud.ac.id/ http://esaflora.wordpress.com/ http://karimatul.wordpress.com/ http://viber.wordpress.com/ http://leqi.wordpress.com/

Nama: Rachmatullah

TTL: Jakarta, 17 Mei 1983

Jenis Kelamin: Laki-laki

Tanda Astronomi: Taurus

Pendidikan: Sarjana Hortikultura IPB

Blog Saya: http://rachmatullah83.wordpress.comhttp://horteens.wordpress.com http://bisnisjamur.wordpress.com http://pemburututorial.blogspot.com

Alamat E-mail: phal_greenearth@yahoo.com

Pekerjaan: - Teknisi Laboratorium Pathologi Hutan IPB - Asisten Sales Supervisor PT. Petrokimia Gresik wilayah Bogor - Wiraswasta Tanaman Hias