Makalah kultur jaringan

BAB I

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Ciri-ciri makhluk hidup salah satunya adalah mampu bereproduksi sehingga menghasilkan keturunan yang akan melestarikan jenisnya di masa depan. Setiap makhluk hidup melakukan reproduksi dengan berbagai cara. Dapat dengan cara seksual dan cara reproduksi aseksual. Reproduksi aseksual atau vegetatif ini kebanyakan dilakukan oleh tanaman dan oleh beberapa hewan primitif (masih sederhana) tapi tidak termasuk manusia. Reproduksi aseksual pada tumbuhan merupakan proses perbanyakan vegetatif dengan meggunakan organ vegetatif. Pada bidang pertanian, perbanyakan tumbuhan atau perbanyakan bibit tumbuhan secara besar-besaran kadang–kadang sangat diperlukan. Namun perbanyakan tumbuhan dengan teknik konvensional seringkali menghadapi kendala teknis, lingkungan maupun waktu. Sebagai contoh perbanyakan tanaman dengan menggunakan biji memerlukan waktu yang relatif lama dan seringkali hasilnya tidak seperti tanaman induknya. Kendala lain yang juga sering muncul adalah gangguan alam, baik yang disebabkan oleh jasad hidup, misalnya hambatan penyakit maupun cekaman lingkungan yang dapat menggangu keberhasilan perbanyakan tanaman di lapangan. Sejalan dengan makin berkembangnya ilmu pengetahuan terutama dibidang teknologi, kendala-kendala tersebut dapat diatasi antara lain melalui teknik kultur jaringan.

Kultur jaringan merupakan metode untuk memperbanyak sel dengan mengisolasi bagian-bagian tanaman serta menumbuhkannya secara aseptis ( bebas hama ) di dalam sbuah media. Namun tehnik ini belum banyak di pakai di Indonesia, padahal tehnik cukup efektif dan steril. Tanaman bisa melakukan kultur jaringan jika memiliki sifat totipotensi, yaitu kemampuan sel untuk beregenerasi menjadi tanaman lengkap kembali.

BAB II

PEMBAHASAN

1.      Pengertian Kultur Jaringan

Kultur Jaringan Tanaman merupakan Penanaman jaringan tanaman secara aseptis pada media buatan yang aseptis dan lingkungan yang terkontrol atau teknik perbanyakan tanaman dengan cara mengisolasi bagiantanaman seperti daun, mata tunas, serta menumbuhkan bagian-bagian tersebut dalam media buatan secara aseptik yang kaya nutrisi dan zat pengatur tumbuh dalam wadah tertutup yang tembus cahaya sehingga bagian tanaman dapat memperbanyak diri & bergenerasi menjadi tanaman lengkap.

Prinsip utamanya adalah perbanyakan tanaman dengan menggunakan bagian vegetatif tanaman, menggunakan media buatan yang dilakukan di tempat steril. Teknik kultur jaringan pada saat ini telah berkembang menjadi teknik perkembangbiakan tanaman yang sangat penting pada berbagai spesies tanaman.

2.       Sejarah Kultur Jaringan

Kultur jaringan berawal dari teori totipotensi yaitu kemampuan sel untuk dapat bergenerasi dan berkembang menjadi individu baru melalui sel , tunas dan bagian tubuh yang lain. Bapak kultur jaringan yaitu Gottlieb Haberland dari academy of german pada tahun1902 dengan eksperimen yang dilakukan dengan “Kultur Sel Tunggal” pada tanaman anggrek yang di isolasi dari sel vegetative hingga penelitian berhasil. Hingga sekarang beliau disebut sebagai Bapak Kultur Jaringan (Father Of Plant Tissue Culture).

Sesuai dengan SK 2 yaitu memahami keterkaitan antara struktur dan fungsi jaringan tumbuhan dan hewan serta penerapannya dalam kanteks salingtemas.Dengan KD yaitu mengidentifikasi struktur jaringan tumbuhan dan mengaitkannya dengan fungsinya, menjelaskan sifat totipotensi sebagai dasar kultur jaringan.

3.      Tahap kegiatan Kultur Jaringan

Proses kegiatan Kultur Jaringan secara umum dibagi dalam 5 tahap, yakni :

1.      Persiapan media, alat dan bahan

2.      Sterilisasi dan penanaman awal (inisiasi/ induksi) dari  bahan  tanaman  pada kondisi/ media aseptik

3.      Perangsangan regenerasi tunas secara aktif sehingga tunas cepat berlipat (multiplikasi)

4.      Perangsangan bagian dasar eksplan dan memacu pertumbuhan akar (perakaran)

5.      Transplanting/ pemindahan pot untuk adaptasi dari kondisi aseptik pada Screen House untuk pengembangan akar lebih sempurna sebelum penanaman dilapangan.

4.      Teknik – Teknik Kultur jaringan

A.    Persiapan 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 jenisnya maupun jumlahnya, tergantung dengan tujuan dari kultur jaringan yang dilakukan. 

            Ada dua penggolongan media tumbuh: media padat dan media cair. Media padat pada umumnya berupa padatan gel, seperti agar, dimana nutrisi dicampurkan pada agar. Media cair adalah nutrisi yang dilarutkan di air. Media cair dapat bersifat tenang atau dalam kondisi selalu bergerak, tergantung kebutuhan. Komposisi media yang digunakan dalam kultur jaringan dapat berbeda komposisinya. Perbedaan komposisi media dapat mengakibatkan perbedaan pertumbuhan dan perkembangan eksplan yang ditumbuhkan secara in vitro. Media Murashige dan Skoog (MS) sering digunakan karena cukup memenuhi unsur hara makro, mikro dan vitamin untuk pertumbuhan tanaman.

            Nutrien yang tersedia di media berguna untuk metabolisme, dan vitamin pada media dibutuhkan oleh organisme dalam jumlah sedikit untuk regulasi. Pada media MS, tidak terdapat zat pengatur tumbuh (ZPT) oleh karena itu ZPT ditambahkan pada media (eksogen).  ZPT atau hormon tumbuhan berpengaruh pada pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Interaksi dan keseimbangan antara ZPT yang diberikan dalam media (eksogen) dan yang diproduksi oleh sel secara endogen menentukan arah perkembangan suatu kultur.

      Penambahan hormon tumbuhan atau zat pengatur tumbuh pada jaringan parenkim dapat mengembalikan jaringan ini menjadi meristematik kembali dan berkembang menjadi jaringan adventif tempat pucuk, tunas, akar maupun daun pada lokasi yang tidak semestinya. Proses ini dikenal dengan peristiwa dediferensiasi. Dediferensiasi ditandai dengan peningkatan aktivitas pembelahan, pembesaran sel, dan perkembangan jaringan.

Untuk mendapatkan hasil yang baik media kultur jaringan harus mengandung

·         Hara Makro

·         Hara Mikro

·         Karbon dan Sumber Energi

·         Vitamin

·         Asam Amino dan Sumber Nitrogen

·         Bahan Organik Komplek

·         Bahan Pemadat dan Penyangga Biakan

·         Zat Pengatur Tumbuh

B.      Inisiasi

Inisiasi adalah pengambilan eksplan dari bagian tanaman yang akan dikulturkan. Bagian tanaman yang sering digunakan untuk kegiatan kultur jaringan adalah tunas.

C.    Sterilisasi

Sterilisasi adalah proses untuk mematikan atau menonaktifkan spora dan sel vegetatif mikroorganisme sampai ke tingkat yang tidak memungkinkan. segala kegiatan dalam kultur jaringan harus dilakukan di tempat yang steril, yaitu di laminar flow dan menggunakan alat-alat yang juga steril. Sterilisasi juga dilakukan terhadap peralatan, yaitu menggunakan etanol yang disemprotkan secara merata pada peralatan yang digunakan. 

D.    Multiplikasi

Multiplikasi adalah kegiatan memperbanyak 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.

E.     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).

F.     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.

5.      Masalah Dalam Kultur Jaringan

Adapun masalah-masalah yang terjadi dalam kultur jaringan yaitu     :

A.         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. Penomena kontaminasi sangat beragam, keragaman tersebut dapat dilihat dari jenis kontaminasinya (bakteri, jamur,virus, dll).

Upaya mencegah terjadinya kontaminasi :

·         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 yang nyaman dan cari waktu yang longgar.

B.         Vitrifikasi

vitrifikasi adalah suatu istilah problem pada kultur yang ditandai dengan:

·         Munculnya pertumbuhan yang tidak normal.

·         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.

Upaya mencegah terjadinya vitrifikasi :  

·         Menambahkan pectin kedalam media.

·         Memindahkan kultur pada suhu 4 derajat Celsius selama 15 hari.

·         Menurunkan pH.

·         Penggunaan senyawa anhydrous berupa CaSO4 pada desicator, penggunaan media semi padat dll.

C.         Pertumbuhan dan Perkembangan Tidak Baik

Masalah pada kegiatan in vitro bukan hanya dari penanaman eksplan saja atau pertumbuhan dan perkembangannya dalam botol saja, tetapi juga sangat bisa dipengaruhi oleh persyaratan kegiatan prapelakuan. Pada kasus ini masalah akan muncul bila kegiatan prapelakuan tidak dilakukan. Prapelakuan dilakukan umumnya untuk tujuan-tujuan tertentu, secara umum adalah rangka menghilangkan hambatan. Hambatan dapat berupa hambatan kemikalis, fisik, biologis. Hambatan berupa bahan kimia penanganannya harus dimulai dari pengenalan senyawa aktif, potensi gangguan, proses reaksi dan alternatif pengelolaannya.

Upaya mencegah terjadinya pertumbuhan dan perkembangan yang tidak baik, Untuk menghindari hal itu dapat dilakukan dengan preventif menghindari bahan tanam yang tidak meristematik. Karena awal pertumbuhan eksplan akan dimulai dari sel-sel yang muda yang aktif membelah, atau dari sel-sel tua yang muda kembali.

D.         Lingkungan Mikro

Masalah lingkungan incubator juga tidak bisa diabaiakan karena ini juga sering menjadi masalah. Suhu ruangan incubator sangat menentukan optimasi eksplan pertumbuhan suhu yang terlalu rendah atau tinggi dapat mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan pada eksplan.

Upaya mecegah lingkungan yang buruk : Kebutuhan antara satu tananaman dengan tanaman yang lain berbeda, namun demikian solusinya sulit dilakukan mengingat umumnya ruangan incubator 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.

6.      Manfaat Kultur Jaringan

1.           Bibit (hasil) yang didapat berjumlah banyak dan dalam waktu yaug 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.           Pengadaan bibit tidak tergantung musim.

6.           Bibit dapat diproduksi dalam jumlah banyak dengan waktu yang relatif lebih cepat (dari satu mata tunas yang sudah respon dalam 1tahun dapat dihasilkan minimal 10.000 planlet/bibit ).

7.           Bibit yang dihasilkan seragam.

8.           Bibit yang dihasilkan bebas penyakit (menggunakan organ tertentu).

9.           Biaya pengangkutan bibit relatif lebih murah dan mudah.

10.       Dalam proses pembibitan bebas dari gangguan hama, penyakit, dan deraan lingkungan lainnya.

7.      Potensi Kultur Jaringan

Beberapa gambaran dan potensi yang bisa dimunculkan dalam kultur jaringan diantaranya adalah :

1)      Kultur meristem, dapat menghasilkan tanaman yang bebas virus,sehingga sangat tepat digunakan pada tanaman spesies langka yang telah terinfeksi oleh hama penyakit, termasuk virus.

2)      Kultur anther, bisa menghasilkan genetik haploid (1n), sehingga bentuknya lebih kecil jika dibandingkan dengan tanaman 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

3)      dimungkinkan untuk mendapatkan tanaman‘giant’ atau besar. Tekhnik ini salah satunya dengan memberikan induksi bahan kimia yang bersifat menghambat (cholchicine)

4)      Kloning, tekhnik ini memungkinkan untuk dihasilkan tanaman dengan jumlah banyak dan seragam.

5)      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

6)      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.

KESIMPULAN

Pada dasarnya, kultur jaringan merupakan suatu tehnik membiakan 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 cara mengisolasi bagian tanaman seperti daun, mata tunas, serta menumbuhkan bagian-bagian tersebut dalam media buatan secara aseptik yang kaya nutrisi dan zat pengatur tumbuh dalam wadah tertutup yang tembus cahaya sehingga bagian tanaman dapat memperbanyak diri dan bergenerasi menjadi tanaman lengkap. Prinsip utama dari teknik kultur jaringan adalah perbayakan 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 sebagi 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.

DAFTAR PUSTAKA

Aryulina, Diah. 2006. Buku Biologi 2 SMA. Jakarta: Esis

Manat, Syalfinal. 2005. Buku Biologi SMA. Jakarta: Esis

http://kultur-jaringan.blogspot.com/2009/08/tahapan-tahapan-kultur jaringan. html Diakses pada 28 oktober 2014

Widyawati, 2001.Biotechnology in Agriculture.Punjab. Agric. Res. Coordination Board Faisalabad, Pakistan. pp. 2

Wikipedia Indonesia, ensiklopedia bebas berbahasa Indonesia. Diakses pada 28 oktober 2014