A. Pengertian Kultur Jaringan

Kultur jaringan bila diartikan ke dalam bahasa Jerman disebut Gewebe kultur, dalam

bahasa Inggris disebut tissue culture dan 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 atau organ yang serba

steril, ditumbuhkan pada media buatan yang steril, dalam botol kultur yang steril dan dalam

kondisi yang aseptik, sehingga bagian-bagian tersebut dapat memperbanyak diri dan

beregenerasi menjadi tanaman yang lengkap. Kultur jaringan adalah serangkaian kegiatan

yang dilakukan untuk membuat bagian tanaman (akar, tunas, jaringan tumbuh tanaman)

tumbuh menjadi tanaman utuh (sempurna) dikondisi invitro (didalam gelas).

Kultur jaringan/Kultur In Vitro/Tissue Culture 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 kembali.

Teori yang melandasi teknik kultur jaringan ini adalah teori Totipotensi. Setiap sel

tumbuhan memiliki kemampuan untuk tumbuh menjadi individu baru bila ditempatkan pada

lingkungan yang sesuai. Individu-individu yang dihasilkan akan mempunyai sifat yang sama

persis dengan induknya.

Teori totipotensi ini pertama kali dikemukakan oleh seorang ahli Fisiologi Jerman,

yaitu G. Haberlandt pada tahun 1898. Teori itu diuji ulang oleh F.C. Steward pada tahun

1969 dengan menggunakan satu sel empulur wortel. Dalam percobaannya, Steward dapat

menumbuhkan satu sel empulur itu menjadi satu individu wortel. Tumbuhnya satu sel

menjadi tanaman yang utuh karena sel maupun jaringan tersebut ditanam pada suatu media

yang dilengkapi dengan berbagai macam makronutrien maupun mikronutrien yang

dibutuhkan oleh tanaman.

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 tanaman yang ditanam di media tersebut ternyata dapat

bertumbuh dan berkembang menjadi individu baru bila kondisinya sesuai.

Kultur jaringan (tissue culture), sampai saat ini digunakan sebagai suatu istilah umum

yang meliputi pertumbuhan kultur secara aseptik dalam wadah yang umumnya tembus

cahaya. Sering kali kultur aseptik disebut juga kultur in vitro yang artinya sebenarnya adalah

kultur di dalam gelas. Dalam pelaksanaannya dijumpai beberapa tipe-tipe kultur yaitu:

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 dan lain-lain.

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.

B. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Regenerasi pada Kultur Jaringan

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi regenerasi pada kultur jaringan yang

dilakukan pada suatu tanaman, yaitu:

1. Bentuk Regenerasi dalam Kultur In Vitro

Bentuk regenerasi dalam kultur In Vitro pucuk aksilar, pucuk adventif, embrio somatik,

dan pembentukan protocorm like bodies.

2. Eksplan

Eksplan adalah 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 muda, anther, dan embrio.

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, dan

Anderson. 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 wadah kultur.

C. Tahapan-Tahapan dalam Teknik Kultur Jaringan pada Tanaman

Pelaksanaan teknik ini memerlukan berbagai prasyarat pendukung kehidupan jaringan

yang 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.

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.

Tahapan yang dilakukan dalam perbanyakan tanaman dengan teknik kultur jaringan

adalah:

1. Pembuatan media

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 jenis 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 autoklaf.

2. Inisiasi

Inisiasi adalah pengambilan eksplan dari bagian tanaman yang akan dikulturkan. Bagian

tanaman yang sering digunakan untuk kegiatan kultur jaringan adalah tunas.

3. Sterilisasi

Sterilisasi adalah bahwa segala kegiatan dalam kultur jaringan harus dilakukan di tempat

yang steril, yaitu di laminar flow dan menggunakan alat yang juga steril. Sterilisasi juga

dilakukan terhadap peralatan, yaitu menggunakan etanol yang disemprotkan merata pada

peralatan yang digunakan. Teknisi kultur jaringan juga harus steril.

4. Multiplikasi

Multiplikasi adalah kegiatan memperbanyak calon tanaman dengan menanam eksplan

pada media. Ini dilakukan untuk menghindari adanya kontaminasi yang menyebabkan

gagalnya pertumbuhan eksplan. Tabung reaksi yang telah ditanami ekplan diletakkan

pada rak-rak dan ditempatkan di tempat yang steril dengan suhu kamar.

5. Pengakaran

Pengakaran adalah fase dimana eksplan akan menunjukkan adanya pertumbuhan akar

yang menandai bahwa proses kultur jaringan yang dilakukan mulai berjalan dengan

baik. Pengamatan dilakukan setiap hari untuk melihat pertumbuhan dan perkembangan

akar serta untuk melihat adanya kontaminasi oleh bakteri ataupun jamur. Eksplan yang

terkontaminasi akan menunjukkan gejala seperti berwarna putih atau biru (disebabkan

jamur) atau busuk (disebabkan bakteri).

6. Aklimatisasi

Aklimatisasi adalah kegiatan memindahkan eksplan keluar dari ruangan aseptic ke

bedeng. 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 umumnya laboratorium kultur jaringan yang bergerak secara komersial tidak

melakukan penelitian tapi mengadopsi teknologi yang telah dihasilkan Institusi Penelitian.

Disamping itu biakan yang ada dibotol yang telah tanggap terhadap media tumbuh dapat

digunakan sebagai sumber bahan tanam bagi perbanyakan selanjutnya melalui kultur jaringan.

Dari penjelasan di atas terbukti bahwa kultur jaringan merupakan teknologi potensial

dalam menunjang agroindustri, antara lain untuk perbanyakan tanaman yang akan dieksploitasi

secara luas. Dengan keseragaman pertumbuhan tanaman yang tinggi di lapang akan

mempermudah kegiatan pengolahan sebagai industri hilir. Disamping itu, dengan bibit yang

dihasilkan dapat bebas penyakit maka dalam era globalisasi dapat memudahkan pertukaran antar

negara.

D. Manfaat Kultur Jaringan

Kultur jaringan merupakan cara yang paling baik mendapatkan bibit tanaman yang

bebas virus. Hal ini berdasarkan teori bahwa bagian tanaman tumbuh lebih cepat dari virus

yang menyerang bagian jaringan disekitarnya. Dengan kata lain, sel-sel disekitar titik tumbuh

sama sekali belum terinfeksi oleh virus. Dengan demikian menggunakan teknik kultur

jaringan akan bisa diperoleh tanaman baru yang bebas virus.

Kultur jaringan juga mempunyai manfaat yang besar dibidang farmasi, karena dari

usaha ini dapat dihasilkan metabolit skunder upaya untuk pembuatan obat-obatan, yaitu

dengan memisahkan unsur-unsur yang terdapat di dalam kalus ataupun protokormus,

misalnya alkoloid, steroid, dan terponoid. Dengan ditemukannya cara mendapatkan metabolit

skunderdari kalus suatu eksplan yang di tumbuhkan dalam medium kultur jaringan, maka

berarti dapat menghemat waktu dan tenaga. Dengan cara biasa, untuk mendapatkannya harus

menunggu lama sampai tanaman cukup umur bahkan sampai berproduksi hingga bertahun-

tahun.

Manfaat kultur jaringanpun dapat dirasakan pada berbagai bidang, antara lain:

1. Dalam bidang Hortikultura

Kultur jaringan sudah diakui sebagai metode baru dalam perbanyakan tanaman. Tanaman

yang pertama berhasil diperbanyak secara besar-besaran melalui kultur jaringan adalah

tanaman anggrek, menyusul berbagai tanaman hias, sayuran, buah-buahan, pangan dan

tanaman hortikultura lainnya. Selain itu juga saat ini telah dikembangkan tanaman

perkebunan dan tanaman kehutanan melalui teknik kultur jaringan. Terutama untuk

tanaman yang secara ekonomi menguntungkan untuk diperbanyak melalui kultur

jaringan, sudah banyak dilakukan secara industrial. Namun ada beberapa tanaman yang

tidak menguntungkan bila dikembangkan dengan kultur jaringan, misalnya: kecepatan

multiplikasinya terlalu rendah, terlalu banyak langkah untuk mencapai tanaman sempurna

atau terlalu tinggi tingkat penyimpangan genetik.

2. Dalam bidang agronomi

Seleksi tanaman merupakan kegiatan agronomi yang telah ada sejak manusia mulai

membudidayakan tanaman. Pada metode konvensional, seleksi tanaman memerlukan

jumlah tanaman yang banyak sekali pada lahan yang luas, dengan pemeliharaan yang

intensif serta waktu yang lama. Dengan berkembangnya kultur jaringan, ditemukan hasil

yang tidak terduga. Dalam kultur yang membentuk sel-sel bebas, terjadi variasi

somaklonal dalam hal morfologi, produksi, pola pertumbuhan dan resistensi terhadap

penyakit. Dengan media seleksi, beberapa lini-lini sel ini dapat dibedakan dari sel-sel lini

yang biasa dalam beberapa petri-dish.

3. Dalam bidang pemuliaan tananaman

Teknik kultur jaringan dapat diterapkan dalam bidang pemuliaan tanaman terutama untuk

mempercepat pencapaian tujuan dan membantu jika cara-cara konvensional menemui

rintangan alamiah.

Keuntungan dari kultur jaringan lebih hemat tempat, hemat waktu, dan tanaman yang

diperbanyak dengan kultur jaringan mempunyai sifat sama atau seragam dengan induknya.

Kegunaan utama dari kultur jaringan adalah untuk mendapatkan tanaman baru dalam jumlah

banyak dalam waktu yang relatif singkat, yang mempunyai sifat fisiologi dan morfologi sama

persis dengan induknya.

Ditinjau dari sudut agribisnis, produksi bibit melalui kultur jaringan bibit yang dihasilkan

dapat bebas penyakit dan memberikan beberapa keuntungan seperti memperlancar masuknya

bibit ke negara-negara pengimpor, meningkatkan hasil dan mencegah penyebaran penyakit ke

sentra-sentra produksi baru. Disamping itu teknik kultur jaringan dapat memberikan jaminan

yang lebih tinggi pada saat permintaan akan bibit meningkat. Perbanyakan tanaman secara klonal

yang telah dicoba diperbanyak melalui kultur jaringan antara lain pada tanaman jahe (Zingiber

officinale), touki (Angelica acutiloba), kapolaga (Eletaria cardamomum), Mentha sp., Geranium

(Pelargonium graveolens dan P. tomentosum), panili (Vanilla planifolia), abaka (Musa textilis),

nilam (Pogostemon cablin), rami (Boechmeria nivea), lada (Piper nigrum), pyrethrum

(Chrysanthemum cinerarifolium), gerbera (Gerbera jamesonii), seruni (Chrysanthemum

morifolium), pulasari (Alyxia stellata), pule pandak (Rauwolfia serpentina), temu putri (Curcuma

petiolata), purwoceng (Pimpinella pruatjan), inggu (Ruta angustifolia), daun dewa (Gynura

procumbens), beberapa tanaman pisang (Musa sp.) dan jati (Tectona grandis).

Dasar lain yang jadi pegangan adalah kenyataannya sel-sel meristematik didaerah sekitar

titik tumbuh punya potensi untuk berkembang menjadi tanaman baru yang lengkap dengan akar,

batang dan daun secara normal. Dalam kultur jaringan, sepotong kecil bagian ujung tanaman

jeruk yang ditumbuhkan dalam media agar yang diperkaya dengan vitamin-vitamin, hormon

tumbuh, supaya dapat berkembang menjadi tanaman baru. Selanjutnya bibit yang telah jadi bisa

ditanam secara wajar di lapangan. Dan bila bibit tanaman ini dibudidayakan secara normal tetap

akan membawa daya tahan yang diturunkan kepada generasi-generasi berikutnya.

Mula-mula perbanyakan secara kultur jaringan diprakarsai oleh James F. Shepherd,

seorang mahaguu bidang patologi denegara bagian Kansas, USA. Dengan cara ini aia berhasil

mendapatkan bibit kentang yang resisten terhadap phytophtora infestans..Perbanyakan tanaman

melalui teknik kultur jaringan memeiliki beberapa keuntungan, yaitu diperolehnya bibit yang

seragam dalam jumlah besar. Teknik ini sangat bermanfaat untuk tanaman-tanaman yang

diperbanyak secara vegatatif. Adapun tanaman yang telah berhasil diperbanyak antara lain

tanaman misalnya, anggrek dan mawar, tanaman obat misalnya, purwoceng dan bidara upas,

tanaman berkayu misalnya, jati dan cendana, serta tanaman buah-buahan misalnya, pisang dan

manggis.

Teknik kultur jaringan sampai saat ini memang belum biasa dilaksanakan oleh para

petani, baru beberapa kalangan pengusaha swasta saja yang sudah mencoba melaksanakannya,

karena pelaksanaan teknik kultur jaringan tanaman memerlukan keterampilan khusus dan harus

dilatar belakangi dengan ilmu pengetahuan dasar tentang fisiologi 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 kemasan) 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.

Secara rinci, kekurangan teknik kultur jaringan pada tanaman adalah:

1. Bibit hasil kultur jaringan sangat rentan terhadap hama penyakit dan udara luar,

2. Bagi orang tertentu, cara kultur jaringan dinilai mahal dan sulit,

3. Membutuhkan modal investasi awal yang tinggi untuk bangunan (laboratorium khusus),

peralatan dan perlengkapan,

4. Diperlukan persiapan SDM yang handal untuk mengerjakan perbanyakan kultur jaringan

agar dapat memperoleh hasil yg memuaskan,

5. Produk kultur jaringan pada akarnya kurang kokoh.