TOTIPOTENSI:TOTIPOTENSI:

KEMAMPUAKEMAMPUAN REGENERASIN REGENERASI

ApakahApakah semuasemua selsel totipotentotipoten??

ApakahApakah selsel dewasadewasa –– berintiberinti masihmasihtotipotentotipoten? ?

PERUBAHAN GENOM MENYERTAI DIFERENSIASI PERUBAHAN GENOM MENYERTAI DIFERENSIASI & & PERTUMBUHANPERTUMBUHAN SEL SEL

EndopoliploidiEndopoliploidi: : sintesissintesis DNA DNA nukleusnukleus--pembelahanpembelahan kromatidkromatid, , tanpatanpa mitosismitosis

poliploidipoliploidiEndoreduplikasiEndoreduplikasi: : sintesissintesis DNA DNA nukleusnukleus--tanpatanpapembelahanpembelahan kromatidkromatid, , tanpatanpa mitosismitosis

Giant chromosome = Giant chromosome = politenpoliten

politenipoliteni

PERUBAHAN GENOMPERUBAHAN GENOM-- jamakjamak terjaditerjadi padapada tumbuhantumbuhan

PoliploidiPoliploidi & & politenipoliteni-- DiferensiasiDiferensiasi dlmdlm keadaankeadaan diploid (normal) diploid (normal)

hanyahanya dialamidialami beberapabeberapa keluargakeluargatumbuhantumbuhan ((AsteraceaeAsteraceae, , ApiaceaeApiaceae))

-- PoliploidiPoliploidi & & politenipoliteni mencirikanmencirikan bahwabahwajaringanjaringan tsbtsb tidaktidak melanjutkanmelanjutkan

pembelahanpembelahan selsel lagilagi ((empulurempulur, , parenkimaparenkimaxilemxilem))

ContohContoh::

MurashigeMurashige & Nakano (1967):& Nakano (1967):

PlanletPlanlet tembakautembakau diploid: diploid: 15.515.5--22.5 cm 22.5 cm drdr apeksapeks

9% diploid9% diploid70% 70% tetraploidtetraploid16% 16% octaploidoctaploid5% 5% aneuploidaneuploid

SintesisSintesis DNA yang DNA yang beragamberagam

-- UnderreduplicationUnderreduplication-- Gene amplificationGene amplification

-- DNA lossDNA loss-- JumlahJumlah DNA organ DNA organ vegetatifvegetatif berbedaberbeda dg dg

organ organ generatifgeneratif / / fasefase juwanajuwana vsvs fasefasedewasadewasa

Kritis saat fase peralihan itu

VariasiVariasi somaklonalsomaklonal

-- UmumUmum terjaditerjadi padapada tumbuhantumbuhan ((explantexplant) ) -- FrekuensiFrekuensi bertambahbertambah padapada kulturkultur asalasal

kaluskalus ((protoplasprotoplas, , suspensisuspensi selsel))-- PerubahanPerubahan strukturstruktur kromosomkromosom

((pseudodiploidipseudodiploidi: : translokasitranslokasi) )

SumberSumber variasivariasi genetikgenetik potensialpotensial= = variasivariasi somaklonalsomaklonal (Larkin & (Larkin & SnowcroftSnowcroft, 1981), 1981)

MutasiMutasi gen: gen: mendelianmendelian mutants mutants –– diturunkanditurunkan secarasecarameiotikmeiotikVarVar epigenetikepigenetik: : toleransitoleransi thdthd suhusuhu, , herbisidaherbisida, , garamgaram dlldll..Chromosome structural rearrangementChromosome structural rearrangementTransposisiTransposisiSomatic crossingSomatic crossing--overoverGene amplification (Gene amplification (poliploidpoliploid, , politenpoliten, , aneuploidaneuploid))

BaikBaik padapada genomgenom intiinti maupunmaupun genomgenomsitoplasmiksitoplasmik ((mitokondriamitokondria))

FaktorFaktor yang yang mengendalikanmengendalikanregenerasiregenerasi

KontrolKontrol genetikgenetik: : adaada gengen--gen gen tertentutertentuKontrolKontrol epigenetikepigenetik: : tidaktidak stabilstabil--tidaktidak diturunkanditurunkan secarasecarameiotikmeiotikKontrolKontrol fisiologisfisiologis::

HormonHormon: : jenisjenis, , konsentrasikonsentrasi, , rasiorasioZatZat tambahantambahan: air : air kelapakelapa, , kaseinkasein hidrolisathidrolisat, , amidaamida dlldll..

Ada/tidaknyaAda/tidaknya zatzat ygyg menghambatmenghambatTahapTahap perkembanganperkembangan & & kondisikondisi histologishistologis eksplaneksplan

KondisiKondisi lingkunganlingkungan fisikfisik kulturkultur: : suhusuhu, , cahayacahaya, , bentukbentukmedia, media, gravitasigravitasi

KAPASITAS MORFOGENETIK HILANG KAPASITAS MORFOGENETIK HILANG ((setelahsetelah dikulturkandikulturkan))

PERUBAHAN PLOIDI SEL PARAH (poliploidi, aneuploidi)

&

USIA KULTUR

ADA 3 KEMUNGKINANADA 3 KEMUNGKINAN

HAMBATAN GENETIK HAMBATAN GENETIK –– TIDAK TOTIPOTEN: LACK OF TIDAK TOTIPOTEN: LACK OF SOME GENETICALLY DETERMINED FEATURESOME GENETICALLY DETERMINED FEATURE

HAMBATAN EPIGENETIK HAMBATAN EPIGENETIK –– TIDAK KOMPETEN: RELATIF TIDAK KOMPETEN: RELATIF STABIL STABIL –– POTENTIALLY REVERSIBLE. PERLU PEMICU POTENTIALLY REVERSIBLE. PERLU PEMICU

HORMONAL/SINYAL LAIN UTK FUNGSI GENHORMONAL/SINYAL LAIN UTK FUNGSI GEN

HAMBATAN FISIOLOGIS: PERLU KOMBINASI KIMIAWI & HAMBATAN FISIOLOGIS: PERLU KOMBINASI KIMIAWI & FISIK YG TEPAT (genetically capable of responding to FISIK YG TEPAT (genetically capable of responding to

morphogenetic signals & may lack epigenetic constraints morphogenetic signals & may lack epigenetic constraints to gene action)to gene action)

AsalAsal daridari variasivariasi genetikgenetik padapada kulturkulturin vitroin vitro

JenisJenis & & kondisikondisi eksplaneksplan((Helianthus Helianthus annuusannuus, H , H tuberosustuberosus, , LiliumLilium

longiflorumlongiflorum, Eucalyptus, Eucalyptus –– stabilstabil diploid; diploid; pseudodiploidpseudodiploid??)??)

SubkulturSubkultur berulangberulang & & usiausia kulturkultur

KandunganKandungan media media kulturkultur ((zptzpt, , zatzat lain)lain)

ContohContoh fenomenafenomena EPIGENETIK vs. EPIGENETIK vs. MORFOGENESIS MORFOGENESIS in vitroin vitro

EmpulurEmpulur tembakautembakau perluperlu sitokininsitokinin..JaringanJaringan daunnyadaunnya tumbuhtumbuh lambatlambat tanpatanpasitokininsitokinin..JaringanJaringan korteksnyakorteksnya tumbuhtumbuh cepatcepat tanpatanpasitokininsitokinin

SeleksiSeleksi thdthd varianvarian akibatakibat perlakuanperlakuan toksintoksin, , herbisidaherbisida, , antibiotikaantibiotika, , salinitassalinitas, , dlldll..

AnalisisAnalisis thdthd variasivariasi genetikgenetik

Penghitungan/pengamatanPenghitungan/pengamatan kromosomkromosom

AnalisisAnalisis isozimisozim

AnalisisAnalisis polapola DNA: DNA polymorphismDNA: DNA polymorphismRAPDRAPDRLFPRLFP

DNA sequencingDNA sequencing

tambahantambahan:: PengaruhPengaruh mikromikro--gravitasigravitasi

PertumbuhanPertumbuhan protoplasprotoplas (rapeseed(rapeseed--BrassicaBrassicanapusnapus) 56%, ) 56%, wortelwortel 82% 82% daridari kontrolkontrol..AktivitasAktivitas peroksidaseperoksidase & & sintesissintesis protein protein lebihlebihrendahrendah..ProduksiProduksi selulosaselulosa 54% pd rapeseed, 71% pd 54% pd rapeseed, 71% pd wortelwortel..HemiselulosaHemiselulosa lebihlebih sedikitsedikit..KalusKalus tumbuhtumbuh lambatlambat, , bahkanbahkan saatsaat sudahsudah dididaratdarat..