Makalah kultur jaringan

BAB I

PENDAHULUAN

1. 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.

B.Tujuan

1. Mengetahui pengertian kultur jaringan.
2. Mengetahui alat dan bahan yang digunakan dalam kultur jaringan.
3. Mengetahui cara penanaman kultur jaringan wortel.
4. Mengetahui penyebab penanaman kultur jaringan tidak berhasil.
5. Mengetahui penyegahan agar penanaman kultur jaringan berhasil.

C.Rumusan Masalah

1. Apakah yang dimaksud dengan kultur jaringan ?
2. Apa alat dan bahan yang digunakan dalam kultur jaringan ?
3. Bagaimana cara penanaman kultur jaringan pada wortel ?
4. Apa yang menyebabkan penanaman kultur jaringan tidak berhasil ?
5. Bagaimana pencegahan agar penanaman berhasil ?

D.Manfaat Penulisan

1. Siswa dapat memahami apa itu kultur jaringan.

2. Siswa dapat mengetahui cara penanaman kultur jaringan.

3. Sebagai bahan referensi.

BAB II

PEMBAHASAN

A. 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). Menurut (suryowinoto, 1991), kultur jaringan dalam bahasa asing disebut sebagai tissue culture, weefsel cultuus atau gewebe kultur. Kultur adalah budidaya dan jaringan adalah sekelompok sel yang mempunyai bentuk dan fungsi yang sama. Maka, kultur jaringan berarti membudidayakan suatu jaringan tanaman menjadi tanaman kecil yang mempunyai sifst seperti induknya. Pelaksanaan teknik kultur jaringan ini berdasarkan teori sel seperti yang ditemukan oleh scheiden dan schwann, yaitu bahwa sel mempunyai kemampun autonom, bahkan mempunyai kemampuan totipotensi. Totipotesi adalah kemampuan setiap sel, dari mana saja sel tersebut diambil, apabila diletakan dalam lingkungan yang sesuai akan dapat tumbuh menjadi tanaman yang sempurna. (Suryowinoto, 1991). . Aplikasi kultur jaringan pada awalnya ialah untuk propagasi tanaman. Selanjutnya penggunaan kultur jaringan lebih berkembang lagi yaitu untuk menghasilkan tanaman yang bebas penyakit, koleksi plasma nutfah, memperbaiki sifat genetika tanaman, produksi dan ekstaksi zat-zat kimia yang bermanfaat dari sel – sel yang dikulturkan. (George dan Sherrington, 1984). Banyak keuntungan yang bisa didapat dari hasil pembiakan secara vegetatif yaitu dapat dipertahankan sifat genetis sehingga dapat menghasilkan tanaman yang sama dengan induknya (Astuti dan Soeryowinoto, 1981).

Tokoh-tokoh yang berperan dalam sejarah dimulainya pengetahuan kultur jaringan antara lain adalah:

a. Orang yang melakukan kultur jaringan adalah Gottlieb Haberlant pada tahun 1902.

b. Tahun 1904 Hannig melakukan kultur embrio pada tanaman cruciferae.

c. Knudson berhasil mengecambahkan anggrek secara in vitro di tahun 1922, pada tahunyang sama Robbins mengkulturkan ujung akar secara in vitro.

d. Gautheret, nobecourt dan White yang menemukan auxin dan telah berhasilmembudidayakan kalus pada tahun 1939.

e. Skoog dkk. telah menemukan sitokinin dan orang pertama yang sukses dalammelakukan kultur jaringan pada tahun 1939..

f. Tahun 1940 Gautheret melakukan ku.ltur jaringan kambim secara in vitro padatanaman Ulmus untuk study pembentukan tunas adventif.

g. Tahun 1941 Penggunaan air kelapa untuk campuran media dalam kultur Datura olehvan Overbeek.

h. Pembentukan tunas adventif pertama pada kultur tembakau secara in vitro oleh Skoogpada tahun 1944.

i. Baru pada tahun 1946, tanaman lengkap pertama dapat dihasilkan dari eksplan kulturtunas ujung pada Lupinus dan Tropaeolum oleh Ball.

j. Pada tahun 1950 Ball mencoba menanam jaringan kalus tanaman Sequoiasempervirens dan dapat menghasilkan organ.

k. Muir berhasil menumbuhkan tanaman lengkap dari kultur sel tunggal pada tahun 1954.

l. Tahun 1955 Miller dkk. Menemukan kinetin yang dapat memacu pembelahan sel.

m. Produksi tanaman haploid pertama dihasilkan oleh Guha pada tahun 1964.

n. Laminar air flow digunakan pertamakali pada akhir tahun 60-an.

o. Power mencoba melakukan penyatuan (fusi) protoplas pertama kali pada tahun 1970.

p. Baru pada tahun 1971 tanaman lengkap dihasilkan dari eksplan protoplas oleh Takebe.

q. Untuk mendapatkan tanaman yang tahan penyakit, Larkin pada tahun 1981mengadakan penelitian variasi somaklonal yang pertama kali.

r. Salah satu cara untuk mendapatkan kultuvar unggul adalah dengan melakukantransformasi. Transformasi sel pertama dilakukan oleh Horch pada tahun 1984.

s. Trasformasi tanaman pertama dilakukan oleh IPTC pada tahun 1986.

t. Transformasi wheat oleh Vasil pada tahun 1992.

u. Pada tahun 1996 pelepasan pertama tanaman hasil transformasi genetik.

B. Pengertian Kultur Jaringan

Kultur Jaringan adalah 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.

Kultur jaringan merupakan salah satu cara perbanyakan tanaman secara vegetatif. Kultur jaringan merupakan 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 dan bergenerasi menjadi tanaman lengkap. Prinsip utama dari teknik kultur jaringan adalah perbanyakan tanaman dengan menggunakan bagian vegetatif tanaman menggunakan media buatan yang dilakukan di tempat steril. (Daisy. P dan Wijayani. A: 1994). Kultur jaringan akan lebih besar persentase keberhasilanya bila mengunakan jaringan meristem. Jaringan meristem adalah jaringan muda, yaitu jaringan yang terdiri dari sel-sel yang selalu membelah, dindingnya tipis, belum mempunyai penebalan dari zat pektin, plasmanya penuh dan vkuolanya kecil-kecil. Kebanyakan orang mengunakan jaringan ini untuk tissue culture. Sebab, jaringan meristem keadaanya selalu membelah, sehingga diperkirakan mempunyai zat yang mengatur pembelahan. Kultur jaringan atau tissue culture berasal dari dua kata yaitu kultur atau culture dan jaringan atau tissue. Kultur adalah budidaya, sedangkan jaringan adalah sekelompok sel yang mempunyai bentuk dan fungsi yang sama (Nugroho dan Sugito, 2005). Sehingga kultur jaringan berarti membudidayakan suatu jaringan tanaman menjadi tanaman kecil yang mempunyai sifat sama seperti induknya. Kultur jaringan tanaman yang juga disebut weefsel cultuss atau gewebe kulturmerupakan teknik menumbuh-kembangkan bagian tanaman, baik berupa sel, jaringan atau organ dalam kondisi aseptik secara in vitro. Teknik ini dicirikan oleh kondisi kultur yang aseptik, penggunaan media kultur buatan dengan kandungan nutrisi lengkap dan ZPT (zat pengatur tumbuh), serta kondisi ruang kultur yang suhu dan pencahayaannya terkontrol (Hendaryono danWijayani,1994).

Landasan Kultur Jaringan

Landasan kultur jaringan didasarkan atas tiga kemampuan dasar dari tanaman, yaitu:

1. Totipotensi adalah potensi atau kemampuan dari sebuah sel untuk tumbuh dan berkembang menjadi tanaman secara utuh jika distimulasi dengar benar dan sesuai.Implikasi dari totipotensi adalah bahwa semua informasi tentang pertumbuhan dan perkembangan suatu organisme terdapat di dalam sel. Walaupun secara teoritis seluruh sel bersifat totipotensi, tetapi yang mengekspresikan keberhasilan terbaik adalah sel yang meristematik.

2. Rediferensiasi adalah kemampuan sel-sel masak (mature) kembali menjadi ke kondisi meristematik dan dan berkembang dari satu titik pertumbuhan baru yangdiikuti oleh rediferensiasi yang mampu melakukan reorganisasi manjadi organ baru.

3. Kompetensi menggambarkan potensi endogen dari sel atau jaringan untuk tumbuh dan berkembang dalam satu jalur tertentu. Cantohnya embrioagenikali kompetencel adalah kemampuan untuk berkembang menjadi embrio funsional penuh. Sebaliknya adalah non-kompeten atau morfogenetikali tidak mempunyai kemampuan.

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

a. Pemilihan dan Penyiapan Tanaman Induk Sumber Eksplan

Tanaman tersebut harus jelas jenis, spesies, dan varietasnya serta harus sehat dan bebas dari hama dan penyakit. Tanaman indukan sumber eksplan tersebut harus dikondisikan dan dipersiapkan secara khusus di rumah kaca atau greenhouse agar eksplan yang akan dikulturkan sehat dan dapat tumbuh baik serta bebas dari sumber kontaminan pada waktu dikulturkan secara in-vitro.

b. Inisiasi Kultur

Tujuan utama dari propagasi secara in-vitro tahap ini adalah pembuatan kultur dari eksplan yang bebas mikroorganisme serta inisiasi pertumbuhan baru (Wetherell, 1976). ini mengusahakan kultur yang aseptik atau aksenik. Aseptik berarti bebas dari mikroorganisme, sedangkan aksenik berarti bebas dari mikroorganisme yang tidak diinginkan.

c. Sentrilisasi

Sterilisasi adalah bahwa segala kegiatan dalam kultur jaringan harus dilakukan di tempat yang steril, yaitu di laminar flow dan menggunakan alat-alat yang juga sterail. Sterilisasi juga dilakukan terhadap peralatan, yaitu menggunakan etanol yang disemprotkan secara merata pada peralatan yang digunakan. Teknisi yang melakukan kultur jaringan juga harus steril.

d. Multiplikasi atau Perbanyakan Propagul

Tahap ini bertujuan untuk menggandakan propagul atau bahan tanaman yang diperbanyak seperti tunas atau embrio, serta memeliharanya dalam keadaan tertentu sehingga sewaktu-waktu bisa dilanjutkan untuk tahap berikutnya. Pada tahap ini, perbanyakan dapat dilakukan dengan cara merangsang terjadinya pertumbuhan tunas cabang dan percabangan aksiler atau merangsang terbentuknya tunas pucuk tanaman secara adventif, baik secara langsung maupun melalui induksi kalus terlebih dahulu.

e. Pemanjangan Tunas, Induksi, dan Perkembangan Akar

Tujuan dari tahap ini adalah untuk membentuk akar dan pucuk tanaman yang cukup kuat untuk dapat bertahan hidup sampai saat dipindahkan dari lingkungan in-vitro ke lingkungan luar. Dalam tahap ini, kultur tanaman akan memperoleh ketahanannya terhadap pengaruh lingkungan, sehingga siap untuk diaklimatisasikan (Wetherell, 1976). Tunas-tunas yang dihasilkan pada tahap multiplikasi di pindahkan ke media lain untuk pemanjangan tunas. Media untuk pemanjangan tunas mengandung sitokinin sangat rendah atau tanpa sitokinin. Tunas tersebut dapat dipindahkan secara individu atau berkelompok. Pemanjangan tunas secara berkelompok lebih ekonomis daripada secara individu. Setelah tumbuh cukup panjang, tunas tersebut dapat diakarkan. Pemanjangan tunas dan pengakarannya dapat dilakukan sekaligus atau secara bertahap, yaitu setelah dipanjangkan baru diakarkan. Pengakaran tunas in-vitro dapat dilakukan dengan memindahkan tunas ke media pengakaran yang umumnya memerlukan auksin seperti NAA atau IBA. Keberhasilan tahap ini tergantung pada tingginya mutu tunas yang dihasilkan pada tahap sebelumnya.

f. Aklimatisasi

Aklimatisasi adalah proses pengkondisian planlet atau tunas mikro (jika pengakaran dilakukan secara ex-vitro) di lingkungan baru yang aseptik di luar botol, dengan media tanah, atau pakis sehingga planlet dapat bertahan dan terus menjadi bibit yang siap ditanam di lapangan.

Pembahasan Kultur Jaringan Wortel

Sterilisasi Alat dan Bahan

1. Alat

1. Laminar air flow
2. Alat diseksi
3. Cawan petri
4. Erlenmeyer ukuran 250 ml dan 500 ml
5. Lampu bunsen

2. Bahan

a. Akar/umbi wortel

b. Larutan alkohol 70%

c. Larutan sunclin/bayclin 20%

d. Akuades steril

e. Kertas saring steril

f. Media induksi kalus MS + 0.1 mg/l 2,4-D

Median ( Nutrien )

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. Media yang sudah jadi ditempatkan pada tabung reaksi atau botol-botol kaca. Media yang digunakan juga harus disterilkan dengan cara memanaskannya dengan autoklaf.

Prosedur Kerja

1. Akar wortel yang tidak cacat dicuci dalam air mengalir untuk menghilangkan kotoran pada permukaan akar.
2. Potong kedua bagian ujungnya, buat potongan akar menjadi ukuran 6-10 cm lalu masukkan ke dalam erlenmeyer.
3. Di dalam laminar air flow, rendam potongan akar tersebut dengan larutan alkohol 70% selama 5 menit sambil dikocok.
4. Buang larutan alkohol dan bilas dengan akuades steril. Kemudian masukkan larutan sunclin atau bayclin 20%. Rendam selama 15-25 menit sambil dikocok.
5. Buang larutan sunclin/bayclin, kemudian bilas dengan akuades steril 3-5 kali.
6. Dengan menggunakan pinset, angkat potongan akar dan simpan di atas cawan petri yang diberi alas kertas saring steril.
7. Potong melintang akar setebal 3-5 mm, kemudian buat potongan eksplan ± 5 x 5 mm. Pastikan jaringan kambium (bagian dalam akar) menjadi bagian potongan eksplan.
8. Pindahkan/tanam eksplan tersebut pada media induksi kalus yang sudah disiapkan. Setiap botol kultur berisi 4 potongan eksplan.
9. Tutup botol dengan rapat dan simpan diruang inkubasi dalam keadaan gelap.
10. Amati perkembangannya setiap minggu, selama 4-6 minggu.

Contoh :

(Proses kultur jaringan pada tumbuhan wortel)

Masalah Dalam Kultur Jaringan

Adapun masalah-masalah yang terjadi dalam kultur jaringan yaitu :

Kontaminasi, kontaminasi adalah gangguan yang sangat umum terjadi dalam kegiatan kultur jaringan.

Vitrifikasi, vitrifikasi adalah suatu istilah problem pada kultur yang ditandai dengan:

a.Munculnya pertumbuhan yang tidak normal.

· b. Tanaman yang dihasikan pendek- pendek atau kerdil.

· c, Pertrumbuhan batang cenderung ke arah penambahan diameter.

· d. Tanaman utuhnya menjadi sangat turgescent.

· e. Pada daunnya tidak memiliki jaringan pallisade.

3. Praperlakuan 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.

4. 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 Pencegahan Masalah

1. 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.

2. 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.

3. Upaya mencegah terjadinya pertumbuhan dan perkembangan yang tidak baik. Dapat dilakukan dengan preventif menghindari bahan tanam yang tidak meristematik.

Manfaat Kultur Jaringan

· Bibit (hasil) yang didapat berjumlah banyak dan dalam waktu yaug singkat.

· Sifat identik dengan induk .

· Dapat diperoleh sifat-sifat yang dikehendaki.

· Metabolit sekunder tanaman segera didapat tanpa perlu menunggu tanaman dewasa.

· Pengadaan bibit tidak tergantung musim.

· 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 ).

· Bibit yang dihasilkan seragam.

· 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.

BAB III

PENUTUP

1. Kesimpulan

· Kultur Jaringan adalah suatu tekhnik untuk memperbanyak tanaman dengan cara mengambil explan dari tumbuhan yang ingin di perbanyak.

· Media dan alat-alat dalam kultur Jaringan harus benar-benar steril.

· Kegagalan pada penanaman kultur jaringan dapat terjadi karena faktor : kontaminasi , vitrifikasi, praperlakuan, lingkungan mikro.

· Agar penanaman kultur jaringan berhasil , tanaman harus dirawat dengan baik (pemberian makanan dan suhu lingkungan yang sesuai).

Subscribe to receive free email updates: