Kultur Jaringan

PENGERTIAN KULTUR JARINGAN

Pada umumnya, tanaman dapat di kembang biakan dengan cara alami, namun, tanaman juga dapat di kembang biakan dengan cara cangkok dan stek. Namun, tidak semua tanaman dapat di stek atau dicangkok, maka untuk tanaman tertentu diperlukan cara lain. Kini para ahli anatomi tumbuhan telah mengetahui bahwa tumbuhan memiliki sifat totipotensi, yaitu suatu kemampuan setiap sel untuk tumbuh menjadi individu baru. Pengetahuan ini dimanfaatkan para ahli untuk memperbanyak tumbuhan dengan teknik kultur jaringan.

Kultur jaringan atau biakan jaringan merupakan teknik pemeliharaan jaringan atau bagian dari individu secara buatan (artifisial). Yang dimaksud secara buatan adalah dilakukan di luar individu yang bersangkutan. Karena itu teknik ini sering kali disebut kultur in vitro, sebagai lawan dari in vivo. Dikatakan in vitro (bahasa Latin, berarti "di dalam kaca") karena jaringan dibiakkan di dalam tabung inkubasi atau cawan Petri dari kaca atau material tembus pandang lainnya. Kultur jaringan secara teoretis dapat dilakukan untuk semua jaringan, baik dari tumbuhan maupun hewan (termasuk manusia) namun masing-masing jaringan memerlukan komposisi media tertentu.

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.

BEBERAPA TEKNIK KULTUR JARINGAN

1. Meristem culture, budi daya jaringan dengan menggunakan eksplan dari jaringan muda atau meristem.
2. Polen culture/anther culture, menggunakan eksplan dari polen atau benang sari.
3. Protoplas culture, menggunakan eksplan dari protoplas.
4. Chloroplas culture, menggunakan kloroplas untuk keperluan fusi protoplas.
5. Somatis cross (bilangan protoplas/fusi protoplas), menyilangkan dua macam protoplas, kemudian di budi dayakan hingga menjadi tanaman kecil yang mempunyai sifat baru.
6. 

SYARAT KULTUR JARINGAN

Pelaksanaan teknik ini memerlukan berbagai syarat untuk mendukung kehidupan jaringan yang dibiakkan. Yang paling esensial adalah wadah dan media tumbuh yang steril. Media adalah tempat bagi jaringan untuk tumbuh dan mengam-bil 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.

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.

Teori dasar kultur jaringan:

1. Sel dari suatu organisme multiseluler di mana pun letaknya, sebenar-nya sama dengan sel zigot karena berasal dari satu sel tersebut (Setiap sel berasal dari satu sel).
2. Teori Totipotensi Sel (Total Genetic Potential), artinya setiap sel memiliki potensi genetik seperti zigot yaitu mampu memperbanyak diri dan berdiferensiasi menjadi tanaman lengkap.

Aplikasi Teknik Kultur Jaringan dalam Bidang Agronomi

1. Perbanyakan vegetatif secara cepat (Micropropagation).
2. Membersihkan bahan tanaman/bibit dari virus
3. Membantu program pemuliaan tanaman (kultur haploid, embryo res-cue, seleksi in vitro, variasi somaklonal, fusiprotoplas, transformasi gen/rekayasa genetika tanaman dll.).
4. Produksi metabolit sekunder.

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Regenerasi

1. Bentuk regenerasi dalam kultur in vitro: pucuk aksilar, pucuk adventif, embrio somatik, pembentukan protocorm like bodies, dll.
2. Eksplan, adalah bagian tanaman yang dipergunakan sebagai bahan awal untuk perbanyakan tanaman. Faktor eksplan yang penting adalah genotip/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, embrio, dll.
3. Media Tumbuh, Di dalam media tumbuh mengandung komposisi garam anorganik, zat pengatur tumbuh, dan bentuk fisik media. Terda-pat 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. Komposisi media Murashige dan Skoog (MS). Bahan Kimia Konsentrasi Media (mg/l) yaitu: NH4NO3 1650, KNO3 1900, CaCL2.2H20 440,MgSO4.7H20 370, KH2PO4 170, FeSO4.7H20 27, NaEDTA 37,3, MnSO4.4H20 22,3, ZnSO4.7H2O 8,6, H3BO3 6,2, KI 0,83, Na2MoO4.2H20 0,25, CuSO4.5H20 0,025, CoCl2.6H20 0,025, Myoinositol 100, Niasin 0,5, Piridoksin-HCL 0,5, Tiamin-HCL 0,1, Glisin 2, dan Sukrosa 30.000.
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 mempengaruhi regenerasi tanaman meliputi temperatur, panjang penyinaran, intensitas penyinaran, kualitas sinar, dan ukuran wadah kultur. Beberapa gambaran dan potensi yang bisa dimunculkan dalam kultur jaringan di antaranya adalah:

• Kultur meristem, dapat menghasilkan anggrek yang bebas virus, sehingga sangat tepat digunakan pada tanaman anggrek spesies langka yang telah terinfeksi oleh hama penyakit, termasuk virus.
• Kultur anther, bisa menghasilkan anggrek dengan genetik haploid (1n), sehingga bentuknya lebih kecil jika dibandingkan dengan anggrek diploid (2n). Dengan demikian sangat dimungkinkan untuk menghasilkan tanaman anggrek mini, selain itu dengan kultur anther berpeluang memunculkan sifat resesif unggul yang pada kondisi normal tidak akan muncul karena tertutup oleh yang dominan
• Dengan teknik poliploid dimungkinkan untuk mendapatkan tanaman anggrek “giant” atau besar. Teknik ini salah satunya dengan memberikan induksi bahan kimia yang bersifat menghambat (cholchicine)
• Kloning, teknik ini memungkinkan untuk dihasilkan anggrek dengan jumlah banyak dan seragam, khususnya untuk jenis anggrek bunga potong. Sebagian petani anggrek telah mampu melakukan teknik ini.
• Mutasi, secara alami mutasi sangat sulit terjadi. Beberapa literatur peluangnya 1 : 100.000.000. Dengan memberikan induksi tertentu melalui kultur jaringan hal tersebut lebih mudah untuk diatur. Tanaman yang mengalami mutasi permanen biasanya memiliki nilai ekonomis yang sangat tinggi
• Bank plasma, dengan meminimalkan pertumbuhan secara “in vitro” kita bisa mengoleksi tanaman anggrek langka tanpa harus memiliki lahan yang luas dan perawatan intensif. Baik untuk spesies langka Indonesia maupun dari luar negeri untuk menjaga keaslian genetis yang sangat penting dalam proses pemuliaan anggrek.

Pemberian nitrogen dalam bentuk pupuk buatan secara berlebih ternyata berdampak negatif yaitu:

1. Meningkatkan tekanan osmosis air tanah
2. Meningkatkan keasaman tanah Þ akibat lanjut adalah defisiensi Ca, Mg dan K
3. Terjadinya eutrofikasi karena penumpukan NO3 di perairan, jalan keluarnya adalah dilakukan rekayasa genetika.

PROSES PERBANYAKAN TANAMAN DENGAN TEKNIK KULTUR JARINGAN

Tahapan yang dilakukan dalam perbanyakan tanaman dengan teknik kultur jaringan adalah:

1. Pembuatan media merupakan faktor penentu dalam perbanyakan dengan kultur jaringan. Komposisi media yang digunakan tergantung dengan jenis tanaman yang akan diperbanyak. Media ditempatkan pada tabung reaksi atau botol-botol kaca.
2. Untuk pengambilan eksplan, bagian tanaman yang sering digunakan untuk kegiatan kultur jaringan adalah tunas.
3. Lakukan sterilisasi yaitu segala kegiatan dalam kultur jaringan harus dilakukan di tempat yang steril, yaitu di laminar flow dan menggunakan alat-alat yang juga steril. Peralatan juga harus disterilkan dengan menggunakan etanol yang disemprotkan secara merata pada peralatan.
4. Perbanyakan calon tanaman dengan menanam eksplan pada media. Kegiatan ini dilakukan di laminar flow 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. Pengamatan pada 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. Pemindahan eksplan keluar dari ruangan aseptik ke bedeng. Pemindahan dilakukan secara hati-hati dan menggunakan 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. Sungkup dilepaskan secara bertahap, selanjutnya pemeliharaan bibit dilakukan dengan cara yang sama dengan pemeliharaan pada bibit generatif.

MANFAAT/KEUNTUNGAN KULTUR JARINGAN

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. Dari teknik kultur jaringan tanaman ini diharapkan juga memperoleh tanaman baru yang bersifat unggul. Secara lebih rinci dan jelas berikut ini akan dibahas secara khusus kegunaan dari kultur jaringan terhadap berbagai ilmu pengetahuan.

Manfaat atau keuntungan yang dapat diperoleh jika melakukan teknik kultur jaringan adalah sebagai berikut:

1. Bibit (hasil) yang didapat berjumlah banyak dan dalam waktu yang singkat
2. Sifat identik dengan induk
3. Dapat diperoleh sifat-sifat yang dikehendaki
4. Metabolit sekunder tanaman segera didapat tanpa perlu menunggu tanaman dewasa.
5. Perbanyakan cepat dari klon. Kecepatan multiplikasi sebanyak 5 akan memberikan 2 juta plantlet dalam 9 generasi yang memerlukan waktu 9 – 12 bulan.
6. Keseragaman genetik. Karena kultur jaringan merupakan perbanyakan vegetatif, rekombinasi karakter genetik acak yang umum terjadi pada perbanyakan seksual melalui biji, dapat dihindari. Karenanya, anakan yang dihasilkan bersifat identik. Akan tetapi, mutasi dapat terjadi pada kultur jaringan pada saat sel bermultiplikasi, terutama pada kondisi hormon dan hara yang tinggi. Mutasi genetik pada masa multiplikasi vegetatif ini disebut “variasi somaklonal”.
7. Kondisi aseptik. Proses kultur jaringan memerlukan kondisi aseptik, sehingga pemeliharaan kultur tanaman dalam kondisi aseptik memberi bahan tanaman yang bebas patogen.
8. Seleksi tanaman, adalah memungkinkan untuk memiliki tanaman dalam jumlah besar pada wadah kultur yang relatif kecil. Seperti telah disebutkan sebelumnya, variasi genetik mungkin terjadi. Juga, adalah memungkinkan untuk memberi perlakuan kultur untuk meningkatkan kecepatan mutasi. Perlakuan dengan bahan kimia (bahan mutasi, hormon) atau fisik (radiasi) dapat digunakan.
9. Stok mikro, memelihara stok tanaman dalam jumlah besar mudah dilakukan pada kultur in vitro. Stok induk biasanya dipelihara in vitro, dan stek mikro diambil untuk diakarkan di kultur pengakaran atau dengan perbanyakan biasa.
10. Lingkungan terkontrol
11. Konservasi genetik. Kultur jaringan dapat digunakan untuk menyelamatkan spesies tanaman yang terancam (rare and endangered species). Metode dengan pemeliharaan minimal, penyimpanan jangka panjang telah dikembangkan.
12. Teknik kultur jaringan dapat digunakan untuk menyelamatkan hibrida dari spesies yang tidak kompatibel melalui kultur embrio atau kultur ovule.
13. Tanaman haploid dapat diperoleh melaui kultur anther.
14. Produksi tanaman sepanjang tahun.
15. Perbanyakan vegetatif untuk spesies yang sulit diperbanyak secara normal dapat dilakukan melalui kultur jaringan.
16.