Pengertian Jaringan dan Cara Kerja Kultur Jaringan

Apa itu Kultur Jaringan???

Kultur jaringan adalah suatu metode untuk mengisolasi bagian dari tanaman seperti protoplasma, sel, kelompok sel, jaringan dan organ, serta menumbuhkannya dalam kondisi aseptik, sehingga bagian-bagian tersebut dapat memperbanyak diri dan beregenerasi menjadi tanaman utuh kembali. Pada mulanya, orientasi teknik kultur jaringan hanya pada pembuktian teori totipotensi sel. Kemudian teknik kultur jaringan berkembang menjadi sarana penelitian dibidang fisiologi tanaman dan aspek-aspek biokimia tanaman. Dewasa ini, setelah mengalami banyak perkembangan dan penyempurnaan, teknik kultur jaringan telah dipergunakan dalam industri tanaman. 

Perbanyakan mikro merupakan contoh aspek yang menarik dari penerapan kultur jaringan, terutama untuk beberapa jenis tanaman yang biasa diperbanyak secara vegetatif. Perbanyakan mikro, secara umum dapat diartikan sebagai usaha menumbuhkan bagian tanaman dalam media aseptik, dan memperbanyaknya sehingga menghasilkan tanaman sempurna. Tanaman kecil ini kemudian dipindahkan ke media non aseptik. Tujuan pokok penerapan perbanyakan mikro, adalah produksi tanaman dalam jumlah besar dalam waktu yang singkat, terutama untuk varietas-varietas unggul yang baru dihasilkan.

Meristem dan ujung akar tanaman dapat dikultur secara aksenik pada media kultur jaringan khusus untuk menghasilkan satu massa sel yang tidak terdiferensiasi yang dikenal sebagai ‘kalus’ dan dari sepotong kecil bahan kalus ini dapat dihasilkan banyak kalus. Sel-sel individual dari kalus yang dimaserasi seringkali dapat diregenerasi menjadi kalus-kalus baru dengan cara menumbuhkannya pada media khusus. Dari kultur kalus-kalus ini, dapat ditumbuhkan tanaman baru dengan mula-mula mentransfer anakan tumbuhan kedalam pot-pot kecil dan kemudian ke tanah setelah tumbuhan itu teradaptasi denagn lingkunagannya. Teknik ini, yang sudah dikenal sejak tahun 1930 telah mencapai tahap pemakaian komersial dengan menghasilkan klon-klon tanaman yang seragam dalam ciri tertentu seperti bebas dari penyakit yang ditularkan oleh biji, bebas virus, bebas kerusakan karena pembekuan, tahan garam dan memiliki ciri-ciri lain lagi yang tak mungkin diperoleh melaluimetode penangkaran tanaman. Terdapat macam-macam tipe kultur jaringan yang sering dipakai – kultur kalus, kultur suspensi sel, kultur organ, kultur meristem ujung dan kultur protoplas. Dalam hal kultur protoplas, dinding sel dihilangkan dengan lisozim atau enzim pelarut dinding sel yang tepat, dan dikulturkan dalam medium yang cocok, suatu teknik yang memudahkan manipulasi satuan-satuan sel tanpa gangguan dinding sel.

Beberapa contoh penggunaan kultur jaringan dalam pertanian adalah sebagai berikut: Ketela pohon (Manihot utilisima) umumnya dikembangbiakkan dengan menanam sepotong batangnya yang tua (stek) ke dalam tanah. Stek ini diikat menjadi satu dan diangkut dari tempat yang satu ke tempat lain atau dari negara yang satu ke negara lain sehingga menimbulkan masalah karantina karena kuman bibit penyakit mungkin ikut dipindahkan melalui stek ketela pohon. Pusat PertanianTanaman Tropis Internasional (CIAT) dan Institut Pertanian Tropis Internasional (IITA) menangkar varietas ketela pohon yang baru yang memiliki resistansi terhadap penyakit dan hama dan mengembangkan suatu galur bebas penyakit melalui kultur meristem untuk dikirimkan dalam kondisi aseptik ke negara-negara Afrika. CIAT juga telah memiliki plasma nutfah ketela pohon in vitro dengan tambahan 700 kultur meristem dalam bank. Demikian pula tanaman haploid telah dikembangkan dari kepala sari (kultur kepala sari) dan tanaman homozigot telah dihasilkan dalam satu generasi, suatu proses yang dengan metode penangkaran tanaman secara konvensional membutuhkan lima atau enam generasi. 

Institut Riset Padi Internasional (IRRI) memperoleh varian padi yang tahan garam yaitu varietas Taichung 65 melalui teknik kultur jarinagn dengan panen 20% lebih tinggi daripada induknya yang paling cocok untuk kondisi yang banyak garam. IRRI juga mengembangkan galur-galur dari varietas Taichung 65 yang dapat mengatasi keracunan aluminium. Di Asia, karena rendahnya temperatur di permukaan yang tinggi tempat pembudidayaan tanaman padi, hasil panen biasanya rendah. Dengan teknik kultur kepala sari, IRRI telah berusaha mengembangkan galur padi yang tahan dingin. Anakan tumbuhan dan umbi kentang yang bebas penyakit dapat dikembangkan dengan teknologi kultur jaringan. Institut Riset Internasional untuk Tanaman Budi Daya Tropis Setengah Kering (ICRISAT) menggunakan kultur meristem untuk menghasilkan plasma nutfah kacang tanah yang bebas penyakit. Institut Riset Pertanian India (IARI) telah berhasil mengatasi masalah mengganggu yaitu kemandulan pepaya (Carica papaya) jantan dengan teknik kultur jaringan.

Azolla merupakan paku air yang berhasil dipakai sebagai pemasok nitrogen dalam budidaya padi karena sistem ini memfiksasi nitrogen melalui alga Anabaena azollae yang menghuni dedaunannya. Menurut Dr.M.S Swaminathan, Direktur Jendral IRRI, teknik fusi protoplasma dan generasi sel hibrid dapat digunakan untuk menyilang suatu Azolla yang memiliki hasil panen rendah tetapi toleran terhadap temperatur tinggi dengan Azolla yang memiliki hasil panen tinggi tetapi mempunyai iklim dingin.Apabila hal ini dapat dicapai, galur-galur Azolla dapat digunakan sehingga menghasilkan 400kg N/ha disawah-sawah daerah tropis bertemperatur tinggi. Di daerah terjadinya fiksasi nitrogen secara biologi, kemungkinan untuk mengeksploitasi jaringan dan teknik kultur sel tetap terbuka. Bakteri pemfiksasi nitrogen dan alga hijau biru dapat dipaksa masuk kedalam protoplas yang terpisah atau kalus dan dapat diregenerasi anakan tumbuhan. Tanaman yang berkembang dari kultur kalus semacam itu dengan bakteri pemfiksasi nitrogen mungkin dapat berkembang menjadi tanaman pemfiksasi nitrogen. Kloroplas dapat dibuat sedemikian sehingga dimasuki alga hijau biru pemfiksasi nitrogen. Salah satu hambatan utama terhadap usaha ini adalah halangan fisiologi antara protoplas suatu eukariot dan protoplas prokariot. Eksperimen sedang dilaksanakan untuk mentransfer gen-gen nif dari prokariot sederhana (Klebsiella pneumoniae) ke eukariot sederhana (Saccharomyces cerevisiae). Hasil yang sudah dicapai sampai saat sekarang menunjukkan bahwa sementara operon nif telah dikeluarkan dari bakteri dan dimasukkan ke sel khamir, maka ekspresi dari ciri yang diharapkan, yaitu fiksasi nitrogen atau kegiatan nitrogenase tidak berhasil dicapai yang lebih baik mengenai langkah-langkah fisiologis yang diperlukan agar kegiatan nitrogenase dapat diekspresikan oleh sel khamir rekombinan. Hal ini menjadi prasarat untuk mencapai tujuan yang diharapkan yaitu mentransfer nif ke spesies tanaman yang lebih tinggi. 

Di India, teknik kultur jaringan telah digunakan secara memuaskan untuk mengembanggbiakkan secara cepat kultivar-kultivar elite tebu, kunir, jahe, karet, mustard, cardamom, jeruk, nenas, delima, almond, pisang, apel, Dioscorea, Bougenvillea, jati, bambu, sandal, eucalyptus, mawar dan pinus. Perkembangbiakkan lewat kultur jaringan menjamin pelestarian spesies-spesies yang hampir punah dan bebas dari penyakit.

Bagaimana Sejarah Perkembangan Kultur Jaringan

Sejarah perkembangan teknik kultur jaringan dimulai pada tahun 1838 ketika Schwann dan Schleiden mengemukakan teori totipotensi yang menyatakan bahwa sel-sel bersifat otonom, dan pada prinsipnya mampu beregenerasi menjadi tanaman lengkap. Teori yang dikemukakan ini merupakan dasar dari spekulasi Haberlandt pada awal abad ke-20 yang menyatakan bahwa jaringan tanaman dapat diisolasi dan dikultur dan berkembang menjadi tanaman normal dengan melakukan manipulasi terhadap kondisi lingkungan dan nutrisinya. Walaupun usaha Haberlandt menerapakan teknik kultur jaringan tanaman pada tahun 1902 mengalami kegagalan, namun antara tahun 1907-1909 Harrison, Burrows, dan Carrel berhasil mengkulturkan jaringan hewan dan manusia secara in vitro.

Keberhasilan aplikasi teknik kultur jaringan sebagai sarana perbanyakan tanaman secara vegetatif pertama kali dilaporkan oleh White pada tahun 1934, yakni melalui kultur akar tomat. Selanjutnya pada tahun 1939, Gautheret, Nobecourt, dan white berhasil menumbuhkan kalus tembakau dan wortel secara in vitro. Setelah Perang Dunia II, perkembangan teknik kultur jaringan sangat cepat, dan menghasilkan berbagai penelitian yang memiliki arti penting bagi dunia pertanian, kehutanan, dan hortikultura yang telah dipublikasikan.

Pada awalnya, perkembangan teknik kultur jaringan tanaman berada di belakang teknik kultur jaringan manusia. Hal itu disebabkan lambatnya penemuan hormon tanaman (zat pengatur tumbuh). Ditemukakannya auksin IAA pada tahun 1934 oleh Kögl dan Haagen-Smith telah membuka peluang yang besar bagi kemajuan kultur jaringan tanaman. Kemajuan ini semakain pesat setelah ditemukannya kinetin (suatu sitokinin) pada tahun 1955 oleh Miller dan koleganya. Pada tahun1957, Skoog dan Miller mempublikasikan suatu tulisan ”kunci” yang menyatakan bahwa interaksi kuantitatif antara auksin dan sitokinin berpengaruh menentukan tipe pertumbuhan dan peristiwa morfogenetik di dalam tanaman. Penelitian kedua ilmuwan tersebut pada tanaman tembakau mengungkapkan bahwa rasio yang tinggi antara auksin terhadap sitokinin akan menginduksi morfogenesis akar, sedangkan rasio yang rendah akan menginduksi morfogenesis pucuk. Namun pola yang demikian ternyata tidak berlaku secara universal untuk semua spesis tanaman.

Ditemukannya prosedur perbanyakan secara in vitro pada tanaman anggrek Cymbidium 1960 oleh Morel, serta diformulasikannya komposisi medium dengan konsentrasi garam mineral yang tinggi oleh Murashige dan Skoog pada tahun 1962, semakin merangsang perkembangan aplikasi teknik kultur jaringan pada berbagai spesies tanaman. Perkembangan yang pesat pertama kali dimulai di Perancis dan Amerika, kemudian teknik ini pun di kembangkan di banyak negara, termasuk Indonesia, dengan prioritas aplikasi pada sejumlah tanaman yang memiliki arti penting bagi masing-masing negara.

Meningkatnya penelitian kultur jaringan dalam dua dekade terakhir telah memberi sumbangan yang sangat besar bagi ahli pertanian, pemuliaan tanaman, botani, biologi molekuler, biokimia penyakit tanaman, dan sebagainya. Karena kultur jaringan telah mencapai konsekuensi praktis yang demikian jauh di bidang pertanian, pemuliaan tanaman dan sebagainya maka dapat dipastikan junlah penelitian dan aplikasi teknik ini akan terus meningkat pada masa-masa mendatang. Pierik (1997) mengemukakan sejumlah peristiwa penting dalam sejarah perkembangan kultur jaringan hingga dekade 1980 an sebagai berikut;

• 1892 Ditemukan fenomena sintesis senyawa-senyawa pembentuk organ yang didistribusikan secara polar di dalam tanaman.
• 1902 Usaha pertama aplikasi kultur jaringan tanaman
• 1904 Usaha pertama aplikasi kuktur embrio sejumlah tanaman Cruciferae
• 1909 Fusi protoplas tanaman, namun produk yang dihasilkan mengalami kegagalan untuk hidup.
• 1922 Perkecambahan in vitro biji anggrek secara asimbiosis.
• 1922 Kultur in vitro ujung akar
• 1925 Aplikasi kultur embrio pada tanaman Linum hasil silang antar spesies
• 1929 Kultur embrio Linum untuk menghindari inkompatibilitas persilangan
• 1934 Kultur in vitro jaringan kambium dari sejumlah tanaman pohon dan perdu mengalami kegagalan karena tidak adanya ketrelibatan auksin
• 1934 Keberhasilan kultur akar tanaman tomat.
• 1936 Kultur embrio sejumlah tanaman Gymnospermae
• 1939 Keberhasilan menumbuhkan kultur kalus secara kontinu
• 1940 Kultur in vitro jaringan kambium dari tanaman Ulmus untuk mempelajari pembantukan tunas adventi
• 1941 Air kelapa (Yang mengandung faktor pembelahan sel) untuk pertama kalinya digunakan pada kultur embrio tanaman Datura
• 1941 Kultur in vitro jaringan tumor crown-gall
• 1944 Untuk pertama kalinya kultur in vitro tembakau digunakan pada penelitian pembantukan tunas adventif
• 1945 Budi daya potongan tunas tanaman Asparagus secara in vitro
• 1946 Untuk pertama kalinya diperoleh tanaman Lupinus dan Tropaelum dari kultur pucu
• 1948 Pembentukan akar dan tunas adventif tanaman tembakau ditentukan oleh rasio auksin : adenin
• 1950 Regenerasi organ tanaman dari jaringan kalus Sequoia sempervirens.
• 1952 Aplikasi sambung mikro (micrografiting) untuk pertama kalinya
• 1953 Produksi kalus haploid tanaman Ginkgo biloba dari kultur serbuk sari
• 1954 Pengkajian terhadap perubahan-perubahan kariologi dan sifat-sifat kromosom pada kultur endosperm tanaman jagung
• 1955 Penemuan kinetin, yaitu suatu hormon perangsang pembelahan sel.
• 1956 Realisasi pertumbuhan kultur di dalam sistem multiliter untuk menghasilkan metabolit sekunder.
• 1957 Ditemukannya pengaturan pembentukan organ (akar dan pucuk) dengan mengubah rasio antara auksin dan sitokinin
• 1958 Regenerasi embrio somatik secara in vitro dari jaringan nuselus tanaman Citrus ovules
• 1958 Regenerasi proembrio dari massa kalus dan suspensi sel tanaman wortel
• 1959 Publikasi buku pegangan mengenai kultur jaringan tanaman untuk pertama kali
• 1960 Keberhasilan pembuahan in vitro pada Papaver rhoeas untuk pertama kalinya
• 1960 Degradasi dinding sel secara enzimatik untuk memperoleh protoplas dalam jumlah besar.
• 1960 Perbanyakan vegetatif tanaman anggrek melalui kultur meristem
• 1960 Filtrasi suspensi sel dan isolasi sel tunggal
• 1962 Pengembangan medium dasar Murashige dan Skoog (MS)
• 1964 Produksi tanaman Datura haploid dari kultur serbuk sari untuk pertama kalinya
• 1964 Regenerasi tunas dan akar pada jaringan kalus tanaman Populus tremuloides
• 1965 Induksi pembungaan secara in vitro pada tanaman tembakau
• 1965 Diferensiasi tanaman tembakau dari isolasi sel tunggal pada kultur mikro
• 1967 Induksi pembentukan bunga pada Lunaria annua dengan vernalisasi secara in vitro
• 1967 Produksi tanaman haploid dari kuktur serbuk sari tanaman tembakau (Nicotiana tabacum).
• 1969 Analisis kariologi tanaman yang diregenerasikan dari kultur kalus tembakau.
• 1969 Keberhasilan isolasi protoplas dari kultur suspensi Haplopappus gracilis untuk pertama kalinya
• 1970 Seleksi mutan biokimia secara in vitro
• 1970 Pemanfaatan kultur embrio untuk menghasilkan barley monoploid
• 1970 Keberhasilan peleburan protoplas untuk pertama kalinya
• 1971 Keberhasilan regenerasi tanaman dari kultur protoplas untuk pertama kalinya.
• 1972 Hibridisasi antarspesies melalui peleburan protoplas pada dua spesies Nicotiana
• 1973 Sitokinin diketahui mampu memecahkan dormansi pada eksplan jaringan kapitulum tanaman Gerbera
• 1974 Induksi percabangan aksilar oleh sitokinin pada eksplan tunas tanaman Gerbera.
• 1974 Regenerasi Petunia hybrida haploid dari kultur protoplas.
• 1974 Diketahui bahwa peleburan protoplas haploid dapat dilakukan sehingga mendukung hibridisasi
• 1974 Biotransformasi pada kultur jaringan tanaman
• 1974 Penemuan Ti-plasmid pada Agrobacterium sebagai senyawa penginduksi pembentukan tumor
• 1975 Seleksi positif terhadap kultur kalus tanaman jagung yang resisten terhadap Helminthosporium maydis.
• 1976 Inisiasi pucuk dari eksplan tunas tanaman anyelir yang berasal dari penyimpanan pada suhu rendah (kreopreservasi).
• 1976 Hibridisasi antarspesies melalui peleburan protoplas pada tanaman Petunia hybrida dan P. Parodii.
• 1976 Sintesis dan perombakan oktopin dan nopalin diketahui dikontrol secara genetis oleh Ti-plasmid Agrobacterium tumefaciens.
• 1977 Keberhasilan integrasi DNA Ti-plasmid dari Agrobacterium tumefaciens pada tanaman
• 1978 Hibridisasi somatik tomat dan kentang
• 1979 Pengembangan prosedur co-cultivation untuk teransformasi protoplas tanaman dengan Agrobacterium
• 1980 Pemanfaatan sel untuk biotransformasi digitoksin menjadidigoksin
• 1981 Pengenalan istilah variasi somaklon atau keragaman somaklon
• 1981 Isolasi auksotrop melalui skrining berskala besar terhadap koloni sel yang diperoleh dari protoplas haploid tanaman Nicotiana plumbaginifolia dengan perlakuan mutagen.
• 1982 Protoplas dapat bergabung dengan DNA telanjang sehingga memungkinkan untuk dilakukannya transformasi dengan isolasi DNA.
• 1983 Hibidisasi sitoplasma antargenus pada tanaman bit dan Brassica napus
• 1984 Transformasi sel tanaman dengan DNA plasmid
• 1985 Infeksi dan transformasi potongan daun dengan Agrobacterium tumefaciens dan regenerasi tanaman yang mengalami transformasi

Pengertian Jaringan dan Cara Kerja Kultur Jaringan 2017-03-07T03:56:00-08:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: frf