Sejarah, Pengertian, Landasan dan Tujuan Kultur Jaringan, Perkembangan
bioteknologi salah satunya adalah kultur jaringan, yang hingga sekarang
berkembang begitu cepat dan signifikan. Apa dasar utama yang menjadikan kultur
jaringan berkembang dengan cepat? Salah satunya
adalah teknik pemakaian kultur jaringan yang dengan hanya menggunakan
bagian sel tumbuhan, maka akan didapatkan tanaman yang sempurna yang dapat
melakukan reproduksi.
 |
| Kultur Jaringan |
Jadi sebenarnya apa yang dimaksud dengan kultur jaringan?
Kultur Jaringan merupakan suatu metode untuk mengisolasi bagian dari tumbuhan
seperti protoplasma sel, jaringan atau organ yang serba steril, ditumbuhkan
pada media buatan yang steril dalam botol kultur yang steril dan dalam kondisi
yang aseptic, sehingga bagian-bagian tersebut dapat memperbanyak diri dan
beregenerasi menjadi tanaman yang lengkap.
Beberapa teknik dalam kultur jaringan menuntut
syarat-syarat tertentu yang harus dipenuhi dalam pelaksanaanya, dan syarat
pokok kultur jaringan adalah laboratorium dengan segala fasilitasnya berupa
alat-alat kerja, sarana pendukung terciptanya kondisi aseptic terkendali dan
fasilitas dasar seperti air, listrik maupun bahan bakar.
A. Sejarah Kultur Jaringan
Sejarah Orang pertama kali yang melakukan kultur
jaringana tumbuhan adalah :
a.
Tahun 1904 Hannig melakukan kultur embrio
pada tanaman cruciferae.
b)
Tahun 1922 Knudson berhasil mengecambahkan
anggrek secara in vitro.
c)
Tahun 1922 Robbins mengkulturkan ujung akar
secara in vitro.
d)
Tahun
1939 Skoog dkk telah menemukan sitokinin dan orang pertama yang sukses dalam
melakukan kultur jaringan.
e)
Tahun 1940 Gautheret melakukan ku.ltur
jaringan kambim secara in vitro pada tanaman Ulmus untuk study pembentukan
tunas adventif.
f)
Tahun 1941 Van Overbeek menggunakan air
kelapa untuk campuran media dalam kultur Datura.
g)
Tahun 1944 Skoog membentuk tunas adventif
pertama pada kultur tembakau secara in vitro.
h)
Tahun 1946 Ball melakukan proses penanaman
lengkap pertama dapat dihasilkan dari eksplan kultur tunas ujung pada Lupinus
dan Tropaeolum.
i)
Tahun 1954 Muir berhasil menumbuhkan tanaman
lengkap dari kultur sel tunggal.
j)
Tahun 1955 Miller dkk menemukan kinetin yang dapat memacu
pembelahan sel.
k)
Tahun 1964 Guha dapat memproduksi tanaman
haploid pertama.
l)
Tahun 1971 Takebe melakukan penanaman lengkap
dihasilkan dari eksplan protoplas.
B. Pengertian Kultur Jaringan
Kultur
jaringan atau budidaya in vitro adalah suatu metode untuk mengisolasi bagian dari tanaman
seperti protoplasma, sel, jaringan atau organ yang serba steril, ditumbuhkan
pada media buatan yang steril, dalam botol kultur yang steril dan dalam kondisi
yang aseptik, sehingga bagianbagian tersebut dapat memperbayak diri dan
beregenerasi menjadi tanaman yang lengkap.
Kultur
jaringan tanaman bermula dari pembuktian teori totipotensi sel yang dikemukakan
oleh Schwann dan Schleiden (1838). Menurut teori ini, setiap sel tanaman hidup
mempunyai informasi genetik dan perangkat fisiologis yang lengkap untuk dapat
tumbuh dan berkembang menjadi tanaman utuh, jika kondisinya sesuai.
Kultur
jaringan adalah serangkaian kegiatan yang dilakukan untuk membuat bagian
tanaman (akar, tunas, jaringan tumbuh tanaman) tumbuh menjadi tanaman utuh
(sempurna) dikondisi invitro (didalam gelas).
Jadi Kultur in vitro dapat diartikan sebagai bagian jaringan yang dibiakkan di
dalam tabung inkubasi atau cawan petri dari kaca atau material tembus pandang
lainnya. Secara teoritis teknik kultur jaringan dapat dilakukan untuk semua
jaringan, baik dari tumbuhan, hewan, bahkan juga manusia, karena berdasarkan
teori Totipotensi Sel (Total Genetic Potential), bahwa setiap sel memiliki
potensi genetik seperti zigot yaitu mampu memperbanyak diri dan berediferensiasi
menjadi tanaman lengkap. Sel dari suatu organisme multiseluler di mana pun
letaknya, sebenarnya sama dengan sel zigot karena berasal dari satu sel
tersebut, setiap sel berasal dari satu sel.
Menurut
Suryowinoto (1991), kultur jaringan dalam bahasa asing disebut sebagai tissue culture. Kultur
adalah budidaya dan jaringan
adalah sekelompok sel yang mempunyai bentuk dan fungsi yang sama. jadi, kultur
jaringan berarti membudidayakan suatu jaringan tanaman menjadi tanaman kecil
yang mempunyai sifat seperti induknya.
Kultur
jaringan (Tissue Culture) merupakan salah satu cara perbanyakan tanaman secara
vegetatif. 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.
Kultur jaringan merupakan salah satu cara perbanyakan
tanaman secara vegetatif. 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.
C.
Konsep Skoog dan Miller
Skoog
dan Miller mengemukakan bahwa regenerasi tunas dan akar in vitro dikontrol
secara hormonal oleh ZPT sitokinin dan auksin. Organogenesis adalah proses
terbentuknya organ seperti tunas atau akar, baik secara langsung dari permukaan
eksplan atau secara tidak langsung melalui pembentukann kalus terlebih dahulu.
Dengan
menggunakan eksplan empulur tembakau Skoog dan Miller mendemonstrasikan bahwa
nisbah sitokinin dan auksin yang tinggi mendorong pembentukann tunas, sedangkan
nisbah sitokinin dan auksin yang rendah mendorong pembentukann akar. Jika
diberikan dalam jumlah yang seimbang sitokinin dan auksin akan mendorong pembentukann
kalus.
Disamping
merangsang pembentukann tunas adventif, sitokinin juga merangsang multiplikasi
tunas aksilar dan melawan dominasi apikal. Sedangkan auksin merangsang
pembentukann akar adventif. Semua perbanyakan tunas tersebut dirangsang oleh
sitokinin benziladenin (BA) dalam media kultur (1957).
D. 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 yang diikuti 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. Contohnya embrioagenikali kompeten sel adalah kemampuan untuk
berkembang menjadi embrio funsional penuh. Sebaliknya adalah non-kompeten atau
morfogenetikali tidak mempunyai kemampuan.
E. Tujuan Kultur Jaringan
Saat
ini teknik kultur jaringan tumbuhan bukan hanya sebagai sarana untuk
mempelajari aspek-aspek fisiologi dan biokimia tanaman saja, tetapi sudah
berkembang menjadi metode untuk berbagai tujuan yakni :
a. Mikropropagasi
(perbanyakan tanaman secara mikro)
Teknik
kultur jaringan telah digunakan dalam membantu produksi tanaman dalam skala
besar melalui mikropropagasi atau
perbanyakan klonal dari berbagai jenis tanaman. Jaringan tanaman dalam
jumlah yang sedikit dapat menghasilkan ratusan atau ribuan tanaman secara terus
menerus. Teknik ini telah digunakan dalam skala industri di berbagai negara
untuk memproduksi secara komersial berbagai jenis tanaman seperti tanaman hias
(anggrek, bunga potong, dll.), tanaman buah-buahan (seperti pisang), tanaman
industri dan kehutanan (kopi, jati, dll). Dengan menggunakan metoda kultur
jaringan, jutaan tanaman dengan sifat genetis yang sama dapat diperoleh hanya
dengan berasal dari satu mata tunas. Oleh karena itu metoda ini menjadi salah
satu alternatif dalam perbanyakan tanaman secara vegetatif.
b. Pebaikan Tanaman
Dalam usaha perbaikan
tanaman melalui metoda pemuliaan secara konvensional, untuk mendapatkan galur
murni diperlukan waktu enam sampai tujuh generasi hasil penyerbukan sendiri
maupun persilangan. Melalui teknik kultur jaringan, dapat diperoleh tanaman
homosigot dalam waktu singkat dengan cara memproduksi tanaman haploid melalui
kultur polen, antera atau ovari yang diikuti dengan penggandaan kromosom.
Tanaman homosigot ini dapat digunakan sebagai bahan pemuliaan tanaman dalam
rangka perbaikan sifat tanaman.
c. Produksi Tanaman yang Bebas Penyakit
Teknologi kultur
jaringan telah memberikan kontribusinya dalam mendapatkan tanaman yang bebas
dari virus. Pada tanaman yang telah terinfeksi virus, sel-sel pada tunas ujung
(meristem) merupakan daerah yang tidak terinfeksi virus. Dengan cara
mengkulturkan bagian meristem akan diperoleh tanaman yang bebas virus.
d. Transformasi Genetik
Teknik kultur
jaringan telah menjadi bagian penting dalam membantu keberhasilan rekayasa
genetika tanaman (transfer gen). Sebagai contoh transfer gen bakteri (seperti
gen cry dari Bacillus thuringiensis) ke dalam sel tanaman
akan terekspresi setelah regenerasi tanaman transgeniknya tercapai.
e.
Produksi Senyawa Metabolit Sekunder
Jadi,
Kultur jaringan tumbuhan juga dapat digunakan untuk memproduksi senyawa
biokimia (metabolit sekunder) seperti alkaloid, terpenoid, phenyl propanoid
dll. Teknologi ini sekarang sudah tersedia dalam skala industri. Sebagai contoh
produksi secara komersial senyawa “shikonin” dari kultur sel Lithospermum
erythrorhizon.
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 manfaat dari kultur
jaringan antara lain:
v 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.
v Dapat
diperoleh sifat-sifat tanaman yang dikehendaki
v Metabolit
sekunder tanaman segera didapat tanpa perlu menunggu tanaman dewasa
v Produksi
tanaman bebas virus dengan teknik kultur meristem.
v Pelestarian
plasma nutfah tanaman juga dapat dilakukan dengan teknik kultur jaringan dengan
penyimpanan untuk jangka panjang dengan penggunaan nitrogen cair pada
temperatur –196oC. Ada juga penyimpanan sementara, yaitu pada
temperatur antara 0oC sampai –9oC.
v Untuk dapat
menghasilkan tanaman dengan jumlah banyak dan beragam.
v Perbanyakan
tanaman secara besar-besaran telah dibuktikan keberhasilannya pada perkebunan
kelapa sawit dan tebu. Dengan cara kultur jaringan dapat klon suatu
komoditas tanaman dalam relatif cepat. Manfaat yang dapat diperoleh cukup
banyak, misalnya: di luar pulau Jawa akan didirikan suatu perkebunan yang
membutuhkan bibit tanaman dalam jumlah ribuan, maka sudah dapat dibayangkan
betapa mahalnya biayanya hanya untuk trasnportasi saja. Hal ini dapat diatasi
denga usaha kultur jaringan, karena hanya perlu membawa beberapa puluh botol planlet
yang berisi ribuan bibit. Dengan cara ini dapat menghemat waktu dan biaya yang
cukup banyak dalam persiapan pemberangkatan ataupun transportasinya. Pada
ekspor anggrek, misalnya, orang luar negeri menghendaki bunga anggrek yang
seragam baik bentuk maupun warnanya. Dalam hal ini dapat dipenuhi juga dengan
usaha kultur jaringan. Bibit-bibit tanaman dari usaha mericlono (tanaman
hasil budidaya meristem) akan berharga lebih mahal, karena induknya dipilih
dari tanaman yang mempunyai sifat paling bagus (unggul).
v Usaha yang
paling tepat untuk melestarikan tanaman yang terancam punah. Dengan usaha
kultur jaringan ini, populasi dari tanaman tersebut akan terselamatkan, bahkan
dapat bertambah, sekaligus sifat-sifat yang dimiliki oleh tanaman tersebut
tetap terjamin.
v Kultur
jaringan juga mempunyai manfaat yang besar dibidang farmasi, karena dari usaha
ini dapat dihasilkan metabolit skunder upaya untuk pembuatan obat-obatan, yaitu
dengan memisahkan unsur-unsur yang terdapat di dalam kalus ataupun protokormus,
misalnya alkoloid, steroid, dan terponoid. Dengan ditemukannya cara mendapatkan
metabolit skunderdari kalus suatu eksplan yang di tumbuhkan dalam medium kultur
jaringan, maka berarti dapat menghemat waktu dan tenaga. Persenyawaan yang
bermanfaat yang diambil dari kalus dapat ditingkatkan kadarnya dengan cara
memanipulasinya.
v Kultur
jaringan juga sangat bermanfaat dibidang fisiologi tanaman. Pada tanaman
anggrek misalnya, telah berhasil diketahui bahwa jika ujung akarnya diiris
melintang akan memperlihatkan warna tertentu. Warna tersebut nantinya akan sama
dengan warna bunganya. Hal ini sangat berguna dalam bidang perdangan bunga hias,
sebab walaupun tanamannya belum berbunga orang sudah dapat mengetahui warna
bunga yang akan muncul.
v Melalui
perbanyakan vegetatif dengan kultur jaringan ternyata juga berpengaruh terhadap
devisa negara. Misalnya, dengan terlaksananya ekspor tanaman anggrek ke negara
lain, maka akan menaikkan devisan negara dibidang pertanian.
v Pelaksanaannya tidak tergantung pada musim
0 Comments
