√ Kultur Jaringan : Pengertian, Fungsi, Prinsip, Jenis
Konten [Tampil]
A. PENGERTIAN KULTUR JARINGAN
Kultur jaringan atau Kultur In Vitro atau Tissue Culture merupakan salah satu cara untuk memperbanyak tumbuhan secara vegetatif. Jika diterjemahkan per kata, maka kultur artinya budidaya dan jaringan yang artinya sekelompok sel yang mempunyai bentuk dan fungsi yang sama. Kultur jaringan merupakan teknik perbanyakan tumbuhan dengan cara mengisolasi belahan tumbuhan ibarat daun, mata tunas, maupun organ-organ tumbuhan dan menumbuhkan bagian-bagian tersebut dalam media buatan serta tempat steril yang kaya nutrisi tumbuh dalam wadah tertutup (in vitro) yang tembus cahaya sehingga belahan tumbuhan sanggup memperbanyak diri dan bergenerasi menjadi tumbuhan lengkap. Tanaman pertama yang diperbanyak secara besar-besaran merupakan anggrek. Menyusul setelahnya tumbuhan hias dan tumbuhan holtikultura lainnya sedangkan yang terakhir merupakan perbanyakan tumbuhan kehutanan. Teknik kultur jaringan kemudian bermetamorfosis sarana penelitian di bidang fisiologi tumbuhan dan aspek-aspek biokimia tanaman. Sekarang ini, teknik kultur jaringan telah mengalami banyak perkembangan dan penyempurnan. Teknik ini juga telah digunakan dalam industry tanaman, ibarat tumbuhan tanpa biji, tumbuhan dengan pertumbuhan yang lambat atau tumbuhan hibrida. Sumber eksplan sanggup diambil dari tumbuhan cukup umur walaupun tumbuhan muda lebih baik untuk digunakan, tumbuhan hasil cangkokan dan tumbuhan seedling.
 |
| KULTUR JARINGAN |
B. PRINSIP KULTUR JARINGAN
Ilmu yang mendasari kultur jaringan merupakan botani, penyakit tumbuhan, fisiologi tumbuhan, biologi sel tumbuhan dan genetika tumbuhan. Dalam prinsip kultur jaringan juga tak luput dari prinsip ilmu tersebut sehingga berkesinambungan satu dengan yang lainnya. Pelaksanaan teknik kultur jaringan menurut teori sel yang dikemukakan oleh scheiden dan schwan ialah bahwa sel mempunyai kemampuan totipotensi. Teori Totipotensi Sel (Total Genetic Potential) ini merupakan dasar dari kultur jaringan. Totipotensi sel merupakan potensi genetik setiap sel ibarat sel zigot ialah bisa memperbanyak diri dan berdiferensiasi menjadi tumbuhan lengkap dan tepat apabila diletakkan pada lingkungan yang sesuai. Totipotensi ialah kemampuan setiap sel tumbuhan untuk menjadi individu yang sempurna.
Pada tahun 1969, F.C. Steward mengkaji ulang teori tersebut dengan memakai objek empulur wortel. Dengan cara mengambil satu sel empulur wortel, steward bisa menumbuhkannya menjadi individu wortel. Pada tahun 1954, kultur jaringan dipopulerkan oleh Muer, Hildebrandt, dan Riker.
Prinsip kultur jaringan pada tumbuhan ada dua hal,yaitu:
- Mengisolasi belahan dari tumbuhan dari tumbuhan induk ke tempat steril
- Menumbuhkan dan mengembangkan belahan tumbuhan tersebut pada media yang kondisinya mendorong pertumbuhan belahan tumbuhan tersebut
Kedua hal tersebut di atas dilakukan dalam kondisi steril dan bebas hama. Eksplan tumbuhan yang digunakan biasanya yang masih muda tetapi bisa juga memakai eksplan dari tumbuhan yang tua. Respon pertama dari organ tumbuhan ialah terbentuknya jaringan epilog luka, sel-selnya terus membelah, jikalau pembelahannya tidak terkendali akan membentuk massa sel yang tidak terorganisir atau disebut dengan kalus. Sel-sel kalus ini berbeda dengan sel-sel eksplannya, sel-sel menjadi tidak terdiferensiasi, proses ini disebut dediferensiasi atau kembali ke keadaan tidak terdiferensiasi dan terus aktif dalam melaksanakan pembelahan. Laju pertumbuhan sel di dalam kultur akan menurun sehabis beberapa waktu karna menyusutnya kadar nutrisi pada eksplan. Untuk itu dilakukan subkultur ialah pemindahan sel-sel jaringan ke medium gres untuk mempertahankan laju pertumbuhan sel-sel semoga tetap konstan.
Perkembangan selanjutnya ialah morfogenesis ialah terbentuknya organ-organ gres yang kemudian akan tumbuh menjadi tumbuhan utuh atau plantlet yang dihasilkan melalui proses organogenesis (diferensiasi meristem unipolar, menghasilkan ujung tunas yang akan menjasi tunas atau ujung akar yang akan menjadi akar) dan embryogenesis somatic (proses diferensiasi meristem bipolar yang berupa bakal tunas dan akar, dua meristem yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tumbuhan utuh).
C. FUNGSI KULTUR JARINGAN
Berikut beberapa fungsi kultur jaringan ;
- Untuk memperbanyak tumbuhan secara vegetatif
- Untuk pemuliaan tumbuhan dan menghasilkan tumbuhan dengan genetic gres yang sudah diperbaiki dengan pencampuran jenis
- Untuk mempelajari fisiologi tumbuhan dan hubungannnya dengan penyakit tanaman
- Untuk mempelajari biokimia tanaman, ialah untuk memperoleh senyawa metabolit sekunder (nikotin, gosipol, steroid dan lain sebagainya).
- Menghasilkan tumbuhan gres dengan cepat
D. JENIS KULTUR JARINGAN
Kultur jaringan pada tumbuhan dibedakan menjadi beberapa golongan menurut materi tumbuhan yang dipakai, yaitu:
1. Kultur Embrio
Kultur embrio merupakan isolasi dan pertumbuhan aseptic embrio zigotik mature dan immature yang bertujuan mendapat tumbuhan yang viabel. Kultur embrio belum cukup renta yang diambil dari biji dengan dua macam aplikasi. Pertama sekali, inkompatibilitas pada beberapa spesies atau kultivar yang timbul sehabis pembentukan embrio akan menjadikan aborsi. Kultur ini sanggup mengatasi pengguguran embrio karna kendala inkompatibilitas. Mempercepat siklus pemuliaan melalui pengkulturan in vitro bagi embrio yang lambat berkembang.
2. Kultur endosperm
Yang diharapkan dari tumbuhan ini ialah menghasilkan tumbuhan triploid. Dalam pengerjaan kultur ini yang pertama kali dilakukan merupakan mnginduksi endosperm semoga terbentuk kalus, selanjutnya diusahakan semoga terjadi diferensiasi, ialah memacu terjadinya tunas dan akar.
3. Kultur Ovari
Kultur ovari merupakan aktivitas yang menghasilkan tumbuhan haploid. Eksplan yang biasa digunakan untuk inisiasi kultur embrionik somatic. Kultur ini sanggup mengatasi pengguguran embrio bibit unggul pada tahap perkembangan awal lantaran kendala inkompatibilitas. Fertilisasi secara in vitro untuk memproduksi bibit unggul yang berkerabat jauh mencegah inkompatibilitas stigma dan stilus yang menghambat perkecambahan polen dan pertumbuhan tabung polen.
4. Kultur Protoplas
Kultur ini merupakan isolasi steril protoplas (sel-sel muda yang telah dilepas dinding selnya memakai enzim). Biasanya kultur ini ditujukan untuk hibridisasi somatic. Kultur ini biasanya disebut sebagai kultur supensi, lantaran terdiri dari medium cair dan sel- sel agregat yang didispersi, lantaran medianya selalu digoyang. Selama inkubasi jumlah sel tersebut meningkat hingga titik maksimum.
5. Kultur Organ
Kultur organ merupakan kultur yang sanggup memakai setiap organ tumbuhan sebagai eksplan untuk menginisiasi kultur ibarat ujung pucuk, tunas aksilar, ujung akar, hipokotil dan embrio.
6. Kultur Biji
Kultur biji atau seed culture mempunyai kegunaan untuk meningkatkan efesiensi perkecambahan biji yang sulit berkecambah secara in vivo. Juga sanggup mempercepat perkecambahan melalui aplikasi zat pengatur tumbuh (hormone). Produksi bibit yang bebas h dan p untuk eksplan atau kultur meristem.
7. Kultur Kalus
Kultur ini merupakan induksi dan pertumbuhan aseptic kalus secara in vitro. Kalus biasanya terdiri dari dari kumpulan sel parenkim yang lepas tidak berbentuk dan berasal dari sel- sel yang sedang aktif ditanaman induk. Faktor pendorong yang berperan dalam repoduksi kalus merupakan hormon auksin dan sitokinin. Dengan memakai teknik kultur jaringan, kalus sanggup dibuat oleh jaringan tumbuhan yang biasanya tidak bisa membentuk kalus. Bahan tumbuhan yang digunakan dalam kultur kalus merupakan jaringan vaskuler kambium, parenkim, perikel dari akar, kotilidon, mesophil dan jaringan provaskuler. Pertumbuhan kalus secara umum dalam kultur jaringan melibatkan kekerabatan yang sangat komplek antara materi tumbuhan yang digunakan, komposisi media dan kondisi lingkungan selama masa inkubasi. Hasil dari kultur kalus merupakan varian genetic gres yang mempunyai kegunaan dan memproduksi produk kimia yang bermanfaat.
8. Kultur Meristem (Shoot Apex)
Menurut Cutter (1965) dibedakan antara meristem pucuk (apical meristem) dan tunas pucuk (Shoot apex). Meristem pucuk merupakan titik tumbuh, sedangkan tunas pucuk merupakan titik tumbuh ditambah beberapa daun primordia. Kultur pucuk ini bermanfaat bila digunakan untuk meminimalisir penyakit dari tanaman, contohnya untuk mendapat tumbuhan yang bebas virus pada dahlia dan kentang. Karena titik tumbuh merupakan belahan yang belum mempunyai jaringan vaskuler, sehingga virus atau penyakit lain belum bisa ditranslokasikan di tempat tunas tersebut. Beberapa faktor nutrisi yang berperan dalam keberhasilan kultur meristem ialah hormone auksin, sitokinin dan hormone lainnya yang membantu pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan.
Kultur meristem maupun kultur pucuk bisa dilakukan dalam media padat maupun cair. Bila memakai media cair, bisa juga diberi kertas saring yang dilipat ibarat abjad M, dan ujung kaki lipatas dikenakan cairan media sehingga hanya rembesan media yang digunakan oleh materi tumbuhan yang diletakkan di ujung lipatan kertas.
9. Kultur Anther dan Pollen
Tujuan kultur anther dan pollen merupakan untuk menghasilkan tumbuhan haploid dari spora yang monoploid, mikro spora atau serbuk sari yang belum masak, penting untuk tujuan pemuliaan. Juga sanggup berhasil hampir pada menyebarkan jenis spesies. Produksi galur-galur diploid homozigot melalui penggandaan kromosom dengan demikian mereduksi waktu yang dibutuhkan untuk memproduksi galur inbred. Tanaman haploid yang sudah dihasilkan kemudian digandakan dengan colenkim atau dengan teknik regenerasi menjadi diploid homozygote yang fertil.
E. METODE KULTUR JARINGAN
Metode kultur jaringan dikembangkan untuk membantu memperbanyak tanaman, khususnya untuk tumbuhan yang sulit dikembangbiakkan secara generatif. Tahapan yang dilakukan dalam perbanyakan tumbuhan dengan teknik kultur jaringan merupakan:
1. Pembuatan media
Media merupakan faktor penentu dalam perbanyakan dengan kultur jaringan. Komposisi media yang digunakan tergantung dengan jenis tumbuhan yang akan diperbanyak dan harus steril. Media yang digunakan biasanya terdiri dari garam mineral, vitamin, dan hormon. Selain itu, dibutuhkan juga materi perhiasan ibarat agar, gula, dan lain-lain untuk membantu pertumbuhan tumbuhan. Hormon tumbuhan yang ditambahkan juga bervariasi, baik jenisnya maupun jumlahnya, tergantung dengan tujuan dari kultur jaringan yang dilakukan. Media yang sudah jadi ditempatkan pada tabung reaksi atau botol-botol kaca. Ada dua penggolongan media tumbuh ialah padat (berupa padatan gel sperti agar) dan cair(nutrisi yang dilarutkan dalam air).
2. Inisiasi
Inisiasi merupakan pengambilan eksplan dari belahan tumbuhan yang akan dikulturkan. Bagian tumbuhan yang sering digunakan untuk aktivitas kultur jaringan merupakan tunas. Tetapi juga bisa dilakukan dengan organ-organ lainnya serta dari potongan yang berasal dari kecambah atau jaringan tumbuhan cukup umur yang mengandung jaringan meristem.
3. Sterilisasi
Sterilisasi merupakan segala aktivitas dalam kultur jaringan harus dilakukan di tempat yang steril, ialah di laminar flow dan memakai alat-alat yang juga steril. Sterilisasi juga dilakukan terhadap peralatan, ialah memakai etanol yang disemprotkan secara merata pada peralatan yang digunakan. Teknisi yang melaksanakan kultur jaringan juga harus steril. Biasanya medianya disterilkan dengan zat tertentu dan dibakar.
4. Multiplikasi
Multiplikasi merupakan aktivitas memperbanyak calon tumbuhan dengan menanam eksplan pada media. Kegiatan ini dilakukan di laminar flow untuk menghindari adanya kontaminasi yang menjadikan gagalnya pertumbuhan eksplan dan diletakkan pada rak-rak dan ditempatkan di tempat yang steril pada suhu kamar.
5. Pengakaran
Pengakaran merupakan fase dimana eksplan akan menunjukkan adanya pertumbuhan akar yang menandai bahwa proses kultur jaringan yang dilakukan mulai berjalan dengan baik. Diamati setiap hari untuk melihat pertumbuhan dan perkembangan akar serta untuk melihat adanya kontaminasi oleh basil ataupun jamur yang ditandai dengan eksplan menjadi berwarna putih atau biru (disebabkan jamur) atau anyir (disebabkan bakteri).
6. Aklimatisasi
Aklimatisasi merupakan aktivitas memindahkan eksplan keluar dari ruangan, masa pembiasaan tumbuhan hasil pembiakan secara kultur jaringan yang semula kondisinya terkendali (in vitro), kemudian berubah pada lingkungan lapangan yang kondisinya tidak terkendali lagi (ex vitro). Disamping itu tumbuhan juga harus mengubah teladan hidupnya dari tumbuhan heterotrof ke autotrof. Dibantu dengan pemasangan sungkup atau penutup. Setelah bibit bisa mengikuti keadaan dengan lingkungan barunya maka secara sedikit demi sedikit sungkup dilepaskan dan pemeliharaan bibit dilakukan dengan cara yang sama dengan pemeliharaan bibit generatif.
F. FAKTOR – FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KULTUR JARINGAN
1. Genotip
Tanaman dikotil dan monokotil berbeda dalam pertumbuhannya. Tanaman dikotil lebih gampang dikembangkan dalam kultur jaringan. Pertumbuhan tumbuhan secara in vivo, juga gampang secara in vitro. Tetapi sebaliknya yang bisa dilakukan secara in vitro tidak sanggup secara in vivo.
2. Media
Komposisi media, zat pengatur tumbuhan dan media yang digunakan baik padat maupun cair sangat mempengaruhi pertumbuhan tumbuhan dalam kultur jaringan
3. Faktor lingkungan
Faktor lingkungan yang mencolok merupakan ph, temperature, kelembaban dan cahaya mempengaruhi perkembangan dan pertumbuhan.
4. Ukuran container (botol ukur)
Berkaitan dengan konsentrasi oksigen dan karbondoiksida etilen atau senyawa lainnya di ruang sisa dalam container.
5. Umur tumbuhan dan jaringan
Jaringan embrionik mempunyai kemampuan regenerasi lebih besar, contohnya biji dan embrio. Makin renta umur tumbuhan kemampuannya dalam regenerasi semakin menurun. Rejuvenasi atau peremajan tanaman, sanggup menghasilkan tunas-tunas yang sanggup digunakan sebagai sumber eksplan.
6. Tahap fisiologis
Eksplan yang diambil pada tahap vegetative lebih gampang mengalami regenerasi secara in vitro dibanding diambil pada tahap generative.
7. Kesehatan tanaman
Eksplan yang diambil dari tumbuhan yang sehat akan tumbuh lebih baik selama in vitro
8. Pengaruh musim
Musim, mempengaruhi baik buruknya pertumbuhan eksplan, ada kaitannya dengan cadangan masakan yang tersimpan, dormansi, pertumbuhan dan sebagainya.
9. Kondisi pertumbuhan
Tanaman yang tumbuh di rumah kaca, mengalami etiolasi dan baik jikalau digunakan sumber eksplan.
10. Posisi eksplant pada tanaman
Semakin tinggi posisi sumber eksplan pada pohon, kemungkinan terbentuknya akar adventif makin rendah.
11. Ukuran eksplan
Ukuran eksplan yang lebih besar lenih gampang tumbuh dan beregenerasi, lantaran persediaan cadangan masakan yang dimiliki lebih besar. Kadang-kadang menjadikan nutrisi pada media tidak berpengaruh. Pada kultur jaringan tertentu, dibutuhkan ukuran eksplan yang kecil untuk diperoleh pertumbuhan yang diinginkan contohnya pada kultur meristem.
12. Pelukaan
Luas pelukaan pada eksplan mempengaruhi pertumbuhan dan jumlah nutrisi yang sanggup diserap dari luka meningkatkan produksi etilen.
13. Metode inokulasi
Letak eksplan yangdiletakkan terbalik atau apolar, pertumbuhan akar adventif dan tunas lebih gampang dan cepat, dibandingkan tumbuhan normalnya.
14. Pemeliharaan
Kalus yang diletakkan di tengah-tengah populasi sel, akan mengeluarkan substansi ke medium yang akan member efek nyata pada pembelahan sel
15. Preparasi
Persiapan tumbuhan yang akan digunakan sebagai sumber eksplan dan sterilisasinya baik perlakuan hormone atau nutrisi untuk menghasilkan eksplan yang sanggup tumbuh dengan baik.
G. KEUNTUNGAN DAN KERUGIAN KULTUR JARINGAN
1. Keuntungan Kultur Jaringan
- Pengadaan bibit tidak tergantung isu terkini dan sanggup dilakukan sepanjang tahun.
- Bibit sanggup diproduksi dalam jumlah banyak dengan waktu yang relatif lebih cepat (dari satu mata tunas yang sudah respon dalam 1 tahun sanggup dihasilkan minimal 10.000 planlet/bibit)
- Bibit yang dihasilkan seragam atau identik dengan induk
- Bibit yang dihasilkan bebas penyakit (menggunakan organ tertentu)
- Biaya pengangkutan bibit relatif lebih murah dan mudah
- Dalam proses pembibitan bebas dari gangguan hama, penyakit, dan deraan lingkungan lainnya.
- Metabolit sekunder tumbuhan segera didapat tanpa perlu menunggu tumbuhan dewasa
- Dapat memperbanyak tumbuhan langka dalam waktu singkat
- Dapat menghasilkan senyawa metabolit sekunder yang mempunyai kegunaan dalam bidang farmasi.
2. Kerugian kultur Jaringan
- Bibit hasil kultur jaringan sangat rentan terhadap hama penyakit dan udara luar
- Kultur jaringan dinilai mahal dan sulit.
- Membutuhkan modal ivestasi awal yang tinggi untuk bangunan (laboratorium khusus), peralatan dan perlengkapan.
- Diperlukan persiapan teknisi yang handal untuk mengerjakan perbanyakan kultur jaringan semoga sanggup memperoleh hasil memuaskan
- Akar produk kultur jaringan kurang kokoh
Sumber http://www.ilmudasar.com
