Jenis-jenis Kultur Jaringan pada Tumbuhan

Jenis Kultur Jaringan pada Tumbuhan, Kultur jaringan adalah suatu metode untuk mengisolasi bagian dari tanaman seperti sekelompok sel atau jaringan yang ditumbuhkan dengan kondisi aseptik, sehingga bagian tanaman tersebut dapat memperbanyak diri tumbuh menjadi tanaman lengkap kembali. Teknik kultur jaringan memanfaatkan prinsip perbanyakan tumbuhan secara vegetatif. 

Jenis-jenis Kultur Jaringan

Berbeda dari teknik perbanyakan tumbuhan secara konvensional, teknik kultur jaringan dilakukan dalam kondisi aseptik di dalam botol kultur dengan medium dan kondisi tertentu. Karena itu teknik ini sering kali disebut kultur in vitro. Dikatakan in vitro (bahasa Latin), berarti "di dalam kaca" karena jaringan tersebut dibiakkan di dalam botol kultur dengan medium dan kondisi tertentu. Teori dasar dari kultur in vitro ini adalah Totipotensi. 

Jenis Kultur Jaringan Tumbuhan

1. Kultur meristem

Kultur meristem adalah kultur yang menggunakan eksplan yang berasal dari jaringan meristem, biasanya di peroleh dari meristem apikalnatau meristem tunas aksilar. Pada ujung pucuk, jaringan ini berada dibagian dalam, oleh karena itu, untuk mengambil jaringan ini agar dapat digunakan sebagai eksplan, kita membutuhkan mikroskop.

Kultur meristem

Jadi pada setiap pengambilan sampel, terlebih dahulu dilakukan pengirisan bagian pucuk secara transversal, lalu jaringan meristem yang tertutupi oleh primordia daun akan dapat diambil, semua kegiatan ini dilakukan dibawah mikroskop. Apabila kultur meristem ini adalah untuk mengeliminir penyakit, terutama virus, karena jaringannya jauh berada dibagian dalam, sehingga penetrasi penyakit diharapkan belum menjauhkan jaringan ini, penyimpanan plasma nutfah bebas virus.

Kultur meristem telah banyak diterapkan pada berbagai tanaman. Pada anggrek cymbidium, ternyata dengan teknik ini dapat dihasilkan kelipatan jumlah planlet dibanding kultur lainnya. Tanaman yang dihasilkan dari kultur meristem ini berasal dari jaringan vegetatif, sehingga planlet yang dihasilkan berupa klon ( seragam ).

Untuk pelaksanaan perbanyakan mikro dengan teknik kultur jaringan ini, apabila kita mengguanakan eksplannya adalah daerah meristem pucuk (yaitu bagian ujung dari pucuk, dimana jaringannya terdapat dibagian dalam dan banyak dilapisi oleh jaringan – jaringan primordial yang nantinya akan membentuk tunas dan daun ) yang berukuran sangat kecil ( 0,2 mm ), dan dalam pelaksanaanya digunakan perlakuan pemberian zat kimia untuk membunuh penyakit, maka hasi yang diperoleh kemungkinan besar adalah bebas patogen.

Tanaman yang dihasilkan dari kultur meristem disebut meriklon ( mericlone ). Saat ini sudah banyak beredar anggrek meriklon terutama, vanda dan cymbidium, karena harganya yang cukup mahal. Namun sayangnya anggrek – anggrek tersebut adalah hasil import dari negara Taiwan. Tanaman meriklon lainnya adalah kedelai, kentang, anyelir, capsella.

Melalui kultur m eristem, jaringan meristem sebagai sumber eksplan dapat langsung diregenerasikan untuk membentuk tunas dengan subkultur berulang dan menggunakan variasi ZPT, atau melalui fase kalus terlebih dahulu, seperti yang telah dilakukan ahli kultur jaringan morel, yang memperoleh meristem poucuk anggrek yang bebas virus, kemudian dikulturkan membentuk kalus, kemudian dikulturkan untuk membentuk protocorm dan akhirnya dikulturkan untuk berdiferensiasi lebih lanjut guna membentuk tunas dan akar.

2. Kultur protoplasma

Protoplas adalah sel dalam keadaan telanjang. Fusi protoplas (yang terjadi didalam sel tanpa campur tangan manusia) adalah proses alamiah yang terjadi pada tumbuhan rendah sampai tingkat tinngi. Pada proses pembuahan terjadi penyatuan gamet jantan (sub protoplas) dengan gamet betina (protoplas) menjadi zigot (hibrida seksual). Sel-sel tanaman tingkat tinggi berhubungan satu dengan lainnya melalui plasmodesmata, hubungan sel melalui plasmodesmata ini merupakan fusi protoplas dengan protoplas terapi terjadi secara alamiah.

Kultur protoplasma

            Modifikasi genetik dengan fusi protoplas bertujuan untuk :

v  Mengatasi masalah ilompatibilitas

v  Mengatasi masalah sterilitas

v  Mendapatkan sifat yang diinginkan

v  Melalui fusi sel guna menghasilkan hibrida somatik

v  Mendapatkan tanaman bebas virus, penyakit

v  Mendapatkan tanaman dengan variasi somaklonal yang baik

Protoplas dapat diisolasi secara mekanik dengan menggunakan prinsip proses  plasmolisis sel, juga dapat diisolasi secara enzimatis. Umummnya saat ini digunakan cara terakhir ini. Enzim-enzim digunakan untuk mengisolasi protoplas antara lain : sellulase, driselase. Zymolase, pectiolyase, pectinase, hemisellulase, maserase.

Sumber protoplas yang umum untuk diisolasi adalah : daun (paling sering digunakan), pucuk, buah, akar, nodul akar. Jaringan mesofil daun (diutamakan berasal dari in-vitro) yang paling mudah diisolasi karena susunannya yang jarang sehingga penetresi enzim lebih cepat.

Seluruh rangkaian isolasi protoplas, menurut sterilitas lebih tinggi dibanding dengan kultur in vintro biasa. Hal ini di karenakan kita bekerja dengan sel telanjang. Media untuk mengkulturkan protoplas maupun hasil fusi hasil protoplas umumnya adalah media Ms atau Bs dengan berbagai modifikasi garam mineral ZPT.

Osmotikum sangat dibutuhkan mulai dari prosesi isolasi mengkulturkan hasil fusi protoplas, hingga terbentuk dinding sel. Larutan osmotikum biasanya digunakan mannitol dan sorbitol. Setelah dinding sel terbentuk maka harus diteteskan media tanpa manitol atau sorbitol, untuk menurunkan tekanan osmotik. Jika tekanan osmotik tetap tinggi dan regenerasi sel menjadi terhambat.

Fusi sel (protoplas) tanaman dilakukan dengan cara memfusikan dua macam protoplas yang sama atau berbeda. Teknik fusi protoplas yang dikembangkan saat ini:

v   Fusi antara protoplas dengan protoplas

v   Fusi antara sub prtoplas dengan protoplas

v   Fusi antara sub protoplas dengan sub protoplas sub protoplas terdiri dari sitoplasma ( protoplas tanpa inti ), inti (karyoplas, protoplas mini), kloroplas mitokondria.

3. Kultur Kalus

Pada awal kultur kalus bertujuan untuk mempelajari proses dediferensiasi dan diferensiasi sel dan jaringan pada kultur in vitro dan memperoleh kalus dari eksplan yang dikulturkan. Saat ini kultur kalus dan suspensi sel banyak dilakukan dalam penelitian untuk menghasilkan metabolit sekunder.

Kultur Kalus

Kalus adalah kumpulan masa sel yang amorphus yang terdiri dari sel-sel atau jaringan-jaringan yang membelah diri terus menerus. Kalus tersusun oleh sel-sel parenkim yang mana ikatannya dengan sel lainnya sangat rengggang. Jaringan ini belum mengalami deferensiasi lanjut. Untuk menginduksi terbentuknya tunas diperlukan media regenerasi dengan modifikasi  ZPT.

Kemampuan jaringan dalam menbentuk kalus sangat terkait dengan:

v  Umur fisiologi jaringan waktu isolasi dilakukan. Jaringan yang masih meristematis lebih mudah penanganannya dibanding jaringan yang sudah berdeferensiasi

v  Musim pada saat tanaman diisolasi

v  Jenis tanaman-tanaman berkayu seperti manggis sangat sulit untuk mendapatkan kalus yang variable.

v  Bagian tanaman yang diisolasi, bagian yang sudah tua akan memerlukan modifikaasi dengan merejuvenilisasikan sel nya kembali.

Medium yang digunakan untuk kultur kalus adalah medium dasar dengan modifikasi ZPT. Umumnya digunakan auksin 2,4-0, kadang-kadang digunakan bahan organik kompleks seperti sari pisang, air kelapa.

Eksplan yang digunakan untuk menginduksi kalus adalah : batang, akar, daun, embrio, kotiledon dan lainnya. Eksplan awal ini kemudian ditempatkan pada media padat. Kalus yang tumbuh, harus disubkultur ke media baru dalam kurun waktu tertentu, agar keterwidiaan hara dan airnya tetap ada dan mencegah terhambatnya pertumbuhan kalus akibat keluarnya senyawa-senyawa hasil metabolisme kalus tersebut.

Subkultur dapat dilakukan ke media yang sama atau media regenerasi. Hal ini tergantung kepada tujuan subkultur tersebut. Untuk tujuan menghasilkan senyawa atau metabolit sekunder maka jangan menggunakan media regenerasi. Namun subkultur yang berulang-ulang dengan sumber eksplan yang terdiri dari sel-sel yang heterogen yang dapat menyebebkan perubahan berupa :

v  Aberasi kromosom, dapat terjadi pematahan kromosom, mengakibatkan terjadinya mutasi gen.

v  Poliploidi, yang disebabkan oleh pembelahan kromosom yang tidak diikuti dengan terbentuknya dinding sel anak, sehingga terjadi penggandaan jumlah kromosom.

v  Delesi, translokasi, substitusi

Untuk melakukan praktek kultur kalus, dari pengalaman penulis menunjukkan, penempatan pada daerah gelap tanpa sinar akan lebih memacu pembentukan kalus. Hal ini dapat kita pahami bersama karena untuk proses pembentukan kalus, zat pengatur tumbuh yang sangat berperan adalah auksin. Auksin akan sangat baik bekerja dengan kondisi gelap. Sementara dengan adanya cahaya maka kerja auksin akan terganggu, sehingga kalus yang dihasilkan juga tidak baik kualitasnya.

Perlakuan membungkus dengan kain hitam pada tanaman yang akan diinduksi kalusnya, pada tanaman krisan menunjukkan respon yang sangat baik, dengan memperlihatkan kumpulan kalus yang terbentuk lebih banyak dibanding botol yang tidak dibungkus kain hitam.

Kalus yang baik adalah kalus yang uriable dan mempunyai spot-spot hijau pada permukaan atasnya. Kalus yang padat akan sulit beregenerasi membentuk emrio somatik dan tunas.

4. Kultur Suspensi

Kultur suspensi sangat berguna dalam penelitian metabolit primer maupun sekunder, juga untuk regulasi nitrogen didalam organ dan asimilasi sulfur, metabolisme karbohidrat dan karbon fotosintetik. Namun kultur sel kulit dipakai untuk penelitian-penelitian path-way (biosintesis) senyawa tertentu.

Penelitian skoog dan miller (1957), mengenai keseimbangan hormon menjadi dasar penelitian selanjutnya, sampai pada penelitian mengenai transformasi dengan modifikasi menggunakan agrobacterium T-DNA.

Kultur sel dilakukan dengan menggunakan eksplan adalah kalus. Kalus dipindahkan ke media cair untuk menginduksi sel-sel independen atau inisiasi suspensi sel. Pada kutur sel ini juga harus dilakukan subkultur secara periodik, tergantung tujuannya yaitu ke media yang sama atau modifikasi untuk memperbanyak suspensi sel atau ke media regenerasi (media padat).  Untuk regenerasi harus didahulukan menginduksi munculnya tunas, setelah muncul tunas kemudian baru diinduksi pembentukan akar.

Umumnya kultur sel digunakan untuk :

v  Sumber protoplas 

v  Perlakuan dengan mutagen kimia, penyakit dan lain-lain.

v  Memproduksi metabolit sekunder

v  Untuk keperluan seleksi in vitro dalam pemuliaan tanaman

Kultur sel harus terus berkembang terutama untuk melihat hubungan tanaman dengan mikroba, tidak hanya dalam pembentukan tunas tetapi juga dalam proses biokimia dan perkembangan virus, phytotoksin, resistensi penyakit.

5. kultur anther/haploid

            Kultur anther (anther culture) sering juga disebut kultur haploid jika serbuk sari yang digunakan sebagai sumber eksplan maka disebut kultur serbuk sari (polen culture). Kultur serbuk sari ini lebih tepat disebut kultur haploid dibanding dengan kultur anther. Kultur haploid lain adalah kultur ovul, dimana sebagai sumber eksplannya adalaah ovul. Kultur haploid adalah kultur yang menghasilkan tanaman haploid. Tanaman haploid adalah tanaman yang memiliki jumlah kromosom yang sama dengan jumlah kromosom gamet (N).jadi tidak harus sama dengan kromosom dasar. Untuk tanaman diploid (2N), jumlah kromosom gamet (N) adalah sama dengan kromosom dasar, tetapi untuk tanaman tetraploid (4N) maka jumlah kromosom gamet adalah 2 kali kromosom dasar (N=2X). Dengan demikian istilah haploid pada tanaman tetraploid dibedakan atas dihaploid (N=2X) dan monohaploid (N=X)

            Keuntungan dari tanaman haploid adalah :

v  Semua sifat ditampilkan dalam kondisi monohaploid, baik sifat dominan ataupun resesif

v  Seleksi pada level haploid jauh lebih mudah dibanding level ploidi yang tinggi

v  Penggandaan kromosom tanaman haploid akan menghasilkan tanaman dihaploid yang homozigot, penggandaan kromosom berikutnya akan menghasilkan tanaman tetraploid homozigot

v  Hibridisasi seksual dengan tanaman diploid akan menghasilkan tanaman triploid