LAPORAN PRAKTIKUM

KULTUR JARINGAN TANAMAN

Disusun oleh:

Fery Santosa       G34070035

Afticha Fauzana G34070058

Asisten oleh:

Zainati Fakhrina          G34054029

DEPARTEMEN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2010

Pendahuluan

Kultur jaringan merupakan salah satu metode perbanyakan tanaman dengan cara vegetatif. Kultur jaringan merupakan 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. Kemampuan tersebut disebut dengan “totipotensi”. Teknik kultur jaringan memanfaatkan prinsip perbanyakan tumbuhan secara vegetatif. 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. In vitro karena jaringan tersebut dibiakkan di dalam botol kultur dengan medium dan kondisi tertentu. Metode perbanyakan tanaman secara in vitro dapat dilakukan melalui tiga cara, yaitu melalui perbanyakan tunas dari mata tunas apikal, melalui pembentukan tunas adventif, dan embriogenesis somatik, baik secara langsung maupun melalui tahap pembentukan kalus. Tahapan yang dilakukan pada kultur jaringan, yaitu: pembuatan media, inisiasi, sterilisasi, multiplikasi, pengakaran, dan aklimatisasi (Pierik 1999).

Pengerjaan kultur jaringan harus dilihat tipe  jaringan yang akan digunakan. Beberapa tipe jaringan yang baik digunakan, tipe yang pertama adalah jaringan muda yang belum mengalami diferensiasi dan masih aktif membelah (meristematik) sehingga memiliki kemampuan regenerasi yang tinggi. Jaringan tipe pertama ini biasa ditemukan pada tunas apikal, tunas aksilar, bagian tepi daun, ujung akar, maupun kambium batang. Tipe jaringan yang kedua adalah jaringan parenkima, yaitu jaringan penyusun tanaman muda yang sudah mengalami diferensiasi dan menjalankan fungsinya. Contoh jaringan tersebut adalah jaringan daun yang sudah berfotosintesis dan jaringan batang atau akar yang berfungsi sebagai tempat cadangan makanan.

Media yang digunakan dalam kultur jaringan berbeda komposisinya tergantung kebutuhan. Perbedaan komposisi media dapat mengakibatkan perbedaan pertumbuhan dan perkembangan eksplan yang ditumbuhkan secara in vitro. Media Murashige dan Skoog (MS) sering digunakan karena cukup memenuhi unsur hara makro, mikro dan vitamin untuk pertumbuhan tanaman (Gardner 1991). Nutrien yang tersedia di media berguna untuk metabolisme, dan vitamin pada media dibutuhkan oleh organisme dalam jumlah sedikit untuk regulasi. Media MS tidak terdapat zat pengatur tumbuh (ZPT) sehingga ZPT ditambahkan pada media (eksogen). ZPT atau hormon tumbuhan berpengaruh pada pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Interaksi dan keseimbangan antara ZPT yang diberikan dalam media (eksogen) dan yang diproduksi oleh sel secara endogen menentukan arah perkembangan suatu kultur. Penambahan hormon tumbuhan atau zat pengatur tumbuh pada jaringan parenkim dapat mengembalikan jaringan menjadi meristematik kembali dan berkembang menjadi jaringan adventif tempat pucuk, tunas, akar maupun daun pada lokasi yang tidak semestinya. Proses ini dikenal dengan peristiwa dediferensiasi. Dediferensiasi ditandai dengan peningkatan aktivitas pembelahan, pembesaran sel, dan perkembangan jaringan.

Penggunaan kultur jaringan mempunyai kelebihan yaitu mampu memproduksi bibit yang seragam dalam jumlah banyak dan dalam waktu yang relatif singkat sehingga kultur jaringan sering dijadikan solusi sebagai metode perbanyakan tanaman dan juga dapat digunakan sebagai suatu metode penyimpanan plasma nutfah yang tidak membutuhkan tempat yang besar.  Keberhasilan dari kultur jaringan sangat bergantung dari ketepatan konsentrasi nutrisi yang berada di dalam media kultur. Ketepatan konsentrasi ini menyangkut pada ketersediaan nutrisi bagi eksplan tanaman. Kelebihan nutrisi dari tanaman akan menyebabkan tanaman mengalami keracunan unsur hara. Oleh karena itu, pembuatan larutan stock dan sterilisasi media dianggap penting untuk diketahui sebagai sarana penenunjang kebutuhan informasi akan kultur jaringan.

Tujuan

Tujuan pembuatan media MS  yaitu mengetahui cara pembuatan media MS dan mengetahui komposisi-komposisi media MS. Tujuan induksi kalus yaitu mengetahui zat pengatur tumbuh dalam pembentukan kalus. Tujuan sterilisasi pada kultur explan yaitu mengatasi terjadinya kontaminasi dalam kultur in-vitro. Tujuan penggunaan IAA pada kultur tanaman krisan yaitu memahami kandungan dalam iaa dan pengaruh pertumbuhan akar dalam stek tanaman krisan. Tujuan penggunaan BAP  pada kultur tanaman krisan yaitu mengetahui petumbuhan dan perkembangan tunas pada tanaman krisan.

Metode

  1. Sterilisasi  Eksplan Embrio Padi

Bulir padi dibuka kulitnya

Kemudian dilakukan pencucian dengan air mengalir

Bulir padi yang telah dicuci kemudian direndam dalam larutan khlorox (bayclean) 20 % selama 20 menit

Bulir padi direndam dalam air yang berisi Tween 80 2 tetes

Bulir padi dibuilas 3 kali dengan akuades

Bulir padi ditempatkan dalam wadah tertutup

Padi siap dikulturkan di dalam laminar

Dilakukan pengamatan

  1. Sterilisasi eksplan Daun Tembakau/Batang Jarak Pagar

Batang jarak daun tembakau diambil dari tanaman induk

Dicuci dengan sabun dan dibilas dengan air kran

Daun/ batang dipotong menjadi besaran tertentu agar seluruh jaringan terendam dalam larutan sterilan

Sterilisasi dengan larutan fungisida Dithane 1 gram/ L dan bakterisida Agrept 1 gram/ L selama 30 menit

Eksplan dipindahkan ke dalam larutan alcohol 70 % selama 10 menit

Eksplan direndam dalam larutan Bayclin 10 % dan Tween 80 selama 15 menit

Eksplan dibilas dengan akuades steril 3 kali

Eksplan ditiriskan secara aseptik dan siap dikulturkan

3. Multiplikasi Tunas Nanas

Botol berisi eksplan nanas yang telah tumbuh dan media baru disiapkan

Botol dibuka dan dilakukan pengambilan anakan tanaman nanas dengan pinset dan pisau steril

Anakan dipindahkan ke dalam media baru

Elongasi

  1. Kultur Stek Batang Krisan Dengan Media (NAA & BAP)

Tanaman krisan dan media baru disiapkan (mengandung NAA atau BAP)

dilakukan pengambilan batang tanaman krisan dengan pinset dan pisau steril

Anakan dipindahkan ke dalam media baru

Terjadi perakaran (NAA) atau tunas samping (BAP)

Hasil

  1. Foto hasil akhir Afticha

Foto hasil kalus padi

Keterangan: terjadi kontaminasi

Foto hasil nenas

Keterangan: jaringan nenas telah tumbuh

Foto hasil Cryssan media NAA

Keterangan: jaringan Cryssan telah tumbuh

Foto hasil Cryssan media BAP

Keterangan: jaringan Cryssan telah tumbuh

  1. Foto hasil akhir Fery

Foto hasil kalus padi

Keterangan: kalus padi telah tumbuh

Foto hasil nenas

Keterangan: jaringan nenas telah tumbuh

Foto hasil Cryssan media IAA

Keterangan: jaringan Cryssan telah tumbuh

Foto hasil Cryssan media BAP dengan kinetin

Keterangan: jaringan Cryssan telah tumbuh

Pembahasan

Kultur jaringan merupakan teknik memperbanyak tanaman dengan memperbanyak jaringan mikro tanaman yang ditumbuhkan in vitro menjadi tanaman yang sempurna dalam jumlah yang tidak terbatas (Dwidjoseputro 1986).. Dasar dari kultur jaringan ini adalah teori totipotensi sel yang berbunyi “setiap sel organ tanaman akan mampu tumbuh menjadi tanaman yang sempurna jika ditempatkan di lingkungan yang sesuai. Tujuan dari teknik ini adalah untuk memperbanyak tanaman dengan waktu yang lebih singkat. Tanaman yang dibudidayakan pada praktikum kali ini yaitu padi, tembakau, jarak, nenas, dan Cryssan.

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 botol-botol kaca. Media yang digunakan juga harus disterilkan dengan cara memanaskannya dengan autoklaf (Dwidjoseputro 1986). Pelaksanaan teknik ini memerlukan  berbagai prasyarat  untuk mendukung kehidupan jaringan yang dibiakkan. Yang paling esensial adalah wadah dan  media tumbuh  yang  steril. Media adalah tempat bagi jaringan untuk tumbuh  dan mengambil nutrisi yang mendukung kehidupan jaringan. Media tumbuh menyediakan berbagai bahan yang diperlukan jaringan untuk hidup dan memperbanyak dirinya (Gardner 1991). Apabila melakukan gerakan-gerakan selama bekerja di dalam laboratorium, akan mengakibatkan timbulnya suatu awan debu yang hampir tidak tampak. Debu tersebut mengandung spora yang sangat besar jumlahnya. Bila spora  ini kontak dengan media kultur yang digunakan dalam pekerjaan tersebut, spora akan tumbuh dengan cepat. Spora dalam beberapa hari akan tumbuh menjadi koloni yang terlihat oleh mata biasa (Wetherel 1982). Untuk membuat media dengan jumlah zat seperti yang ditentukan, diperlukan penimbangan dan penakaran bahan secara tepat (Rahardja 1988).

Pada praktikum pembuatan media dilakukan dengan cara penimbangan bahan yang akan digunakan kemudian dilarutkan dalam air destilasi dan pH larutan diukur. Agar dimasukkan dan  dimasak hingga mendididh, lalu tuangkan media kedalam botol kaca, setelah itu berikan label media dan disterilkan dengan autoklaf. Media yang telah dibuat digunakan untuk praktikum selanjutnya.

Bahan yang digunakan pada praktikum kedua adalah padi. Tingkat keberhasilan yang didapat adalah 0% (Afticha) dan 100% (Fery). Eksplan yang dikulturkan tidak hidup karena mengalami kontaminasi oleh berbagai macam jamur. Kontaminasi oleh berbagai macam jamur disebabkan oleh sterilisasi yang kurang sempurna sehingga mikroba-mikroba yang ada didalam maupun disekitar eksplan berkembang biak di dalam media. Sterilisasi yang kurang sempurna kemungkinan besar terjadi pada saat eksplan akan ditanam di dalam botol kultur. Pada saat eksplan akan ditanam, dilakukan sterilisasi bahan tanam dengan menggunakan alkohol 70%. Perendaman yang terlalu cepat dapat menyebabkan mikroba yang ada  masih terbawa di sekitar permukaan eksplan sehingga peristiwa kontaminasi tidak dapat dihindarkan. Eksplan padi terkontaminasi oleh jamur dan bakteri, pada kontaminasi jamur terlihat hifa  putih hingga hitam (jenis yang berbeda) muncul pada media ataupun pada bahan tanam. Kontaminasi yang terjadi disebabakan oleh faktor media ataupun bahan tanam yang sterilisasinya kurang sempurna.  Sterilisasi yang kurang sempurna ini mengakibatkan tumbuhnya mikroba dalam media yang sangat kaya akan nutrisi.  Fungsi dari sterilisasi adalah membunuh mikroba akan tetapi apabila sterilisasi yang dilakukan terlalu lama maka jaringan tanaman juga akan ikut mati.

Induksi kalus pada padi (Oryza sativa), sebelum melakukan penanaman anter padi, bulir padi yang dipilih adalah yang bulir tidak layu dan mengalami cekaman. Bulir tersebut dipetik dan dimasukkan ke dalam botol yang sebelumnya dikupas yang kemudian disterilkan dengan merendam dalam larutan Bayclin 20% dan akuades serta larutan Tween 80. Kemudian anter tersebut ditanam di cawan petri yang sudah berisi media MS + 2,4 D 2ppm + manitol 3%. Keberhasilan kultur anter ini dipengaruhi oleh beberapa factor yaitu genotype suatu tanaman, komposisi media kultur, kondisi tanaman donor, tahap perkembangan polen, dan pra perlakuan sebelum anter di inisiasi (Chu 1978). . Kalus merupakan kumpulan sel-sel parenkim yang laju pertumbuhannya tidak seragam. Kalus pada umumnya tumbuh pada jaringan kambium, namun kadang-kadang dapat juga tumbuh dari sel korteks atau galih (rongga gabus). Inisiasi kalus sebenarnya berasal dari sel mikrospora atau antera dan bukan berasal dari dinding antera. Dinding antera hanya berperan dalam menyediakan bahan-bahan nutrisi esensial terhadap sel mikrospora yang diperlukan untuk dediferensiasi serta berperan sebagai sumber metabolic melalui absorbs, penyimpanan dan transformasi senyawa-senyawa eksogen dari media kultur. Setelah pengamatan selama 4 minggu, pada bulir padi tersebut terdapat kalus . Hal ini membuktikan bahwa eksplan ini tanggap terhadap suatu media yang dimana media tersebut yaitu MS+ 2,4 D 2 ppm+ manitol 3%. Penambahan manitol 3% pada media, diduga manitol tersebut merupakan gula alkohol yang berperan di dalam memperbaiki tekanan osmotic media sehingga sel-sel menjadi lebih aktif membelah dalam membentuk kalus embrionik serta fungsi dari auksin 2,4-D yang berguna untuk merangsang pertumbuhan kalus dengan kadar yang rendah sedangkan penggunaan kosentrasi aksin terlalu tinggi bukan untuk memacu pertumbuhan melainkan menghambat pertumbuhan. Media yang mempunyai tekanan osmosis yang tinggi sangat efektif dalam menginduksi embryogenesis pada eksplan. Penggunaan Larutan Bayklin dalam sterilisasi eksplan Karena dalam lautan tersebut terdapa senyawa Sodium hipoklorit yang dapat membunuh mikroorganisme yang bersifat spesifik yang dianatranya bakteri dan cendawan.

Bahan yang digunakan pada praktikum ketiga adalah tembakau dan batang jarak. Foto pada praktikum ketiga ini tidak disertakan karena seluruh percobaannya tingkat keberhasilan yang didapat adalah 0% sehingga botol-botol kaca yang digunakan langsung dibersihkan. Praktikum kedua ini gagal karena mengalami kontaminasi oleh berbagai macam jamur. Kontaminasi oleh berbagai macam jamur disebabkan oleh sterilisasi yang kurang sempurna sehingga mikroba-mikroba yang ada didalam maupun disekitar eksplan berkembangbiak di dalam media. Kontaminasi dari eksplan sulit diatasi karena dalam hal ini metode sterilisasi harus selektif. Meskipun sterilisasi telah dilakukan dengan berbagai cara, namun kadang-kadang kontaminasi tetap saja terjadi. Hal ini karena pada eksplan telah terjadi kontaminasi internal. Cara penggulangannya dilakukan treatment pada tanaman yang akan dijadikan sebagai sumber eksplan. Treatment-nya adalah dengan mengisolasi eksplan, disemprot dengan bakterisida,  fungisida selama 3 bulan setiap hari dengan konsentrasi 150-200 mg/l (Anonim 2008).

Bahan yang digunakan pada praktikum keempat adalah nenas. Nanas (Ananas comosus L. Merr.) merupakan salah satu tanaman buah yang memiliki rasa dan aroma yang khas.  Tingkat keberhasilan yang didapat adalah 100%. Nenas dapat tumbuh baik memperbanyak jaringannya sehingga diperoleh suatu tanaman utuh. Praktikum nenas ini menggunakan media MS tanpa zpt.

Bahan yang digunakan pada praktikum kelima dan keenam adalah krisan. Krisan (Chrysanthemum indicum) merupakan tanaman berbunga menawan yang memiliki potensi yang sangat luas. Bibit tanaman krisan yang bebas penyakit dapat dihasilkan melalui metode kultur in vitro. Pembentukan akar dapat dipacu oleh hormon auksin, salah satunya adalah Asam Naftalen Asetat (NAA). Pada saat penanaman, bahan ditanam dalam keadaan berdiri bukan rebah. Hal ini untuk memudahkan penyerapan nutrisi yang ada di dalam media. Apabila penanaman dilakukan dalam keadaan rebah, bagian daun yang  mengadakan kontak dengan media merupakan daun yang tidak mengalami pelukaan sehingga nutrisi dari media akan sulit masuk ke dalam jaringan eksplan. Pembentukan akar pada kultur didorong oleh adanya ZPT IAA dan NAA yang diberikan pada media tanam. Proses pemindahan eksplan ke dalam media dengan cara mengambil stek dari tanama krisan yang aseptic dengan memasukkan kedalam media yang mengandung auksin. Pembentukan akar adventif sanagat berkaitan dengan kosentrasi hormon alami yang terbentuk di dalam tanaman, sehingga terdapat kaitan yang sangat erat antara hormon tanaman dengan kemampuan berakarnya stek. Dari semua jenis zat pengatur tumbuh yang sangat efektif mengatur pertumbuhan akar adalah auksin.  Asam indol-3 asetat (IAA) merupakan endogeneous auksin yang terbentuk dari triptopan yang merupakan suatu senyawa dengan inti Indole dan selalu terdapat dalam jaringan tanaman. Proses biosintesis triptopan berubah menjadi IAA dengan membentuk Indole 3 acetaldehid. Asam indol-3 asetat (IAA) dalam kultur in vitro merupakan senyawa yang menunjukkan aktivitas auksin yang mendorong pembentukan akar adventif. Pembentukan inisiasi akar dalam batang krisan tergantung pada tersedianya auksin di dalam tanaman itu sendiri atau endogen dan ditambah pemacu auksin (rooting Co-Factors) yang secara bersama-sama mengatur sintesis RNA untuk membentuk primordial akar. Adapun struktur dari IAA sebagai berikut:

Gambar Struktur senyawa IAA (www.google.com)

Pengaruh BAP dalam kultur in-vitro tanaman krisan, pengambilan eksplan tanaman krisan pada uji efek BAP ini sama seperti uji pengaruh IAA dalam kultur in vitro. Zat pengatur tumbuh BAP merupakn turunan dari Sitokinin. Peranan dari sitokinin yaitu untuk merangsang terjadinya pembelahan sel sehingga terjadinya pembentukan tunas-tunas aksilar pada tanaman. Pembentukan tunas tidak hanya membutuhkan BAP dengan kosentrasi yang tinggi, dalam hal ini ada campur tanga dari hormon auksin endogen dalam jaringan tanaman itu sendiri dan bila tunas muda muncul dan dapat memproduksi auksin secara aktif maka auksin eksogen tidak diperlukan untuk memcau pertumbuhan pucuk. Pada hasil pengamatan terdapat banyak tunas aksilar dan daun pada tanaman tersebut tetap berwarna hijau yang juga dipengaruhi oleh BAP karena salah satu fungsinya yaitu untuk menghindari senesscene dini sehingga klorofil tidak rusak.

Gambar struktur ZPT. BAP (www.google.com)

Simpulan dan saran

Kultur jaringan merupakan metode perbanyakan tanaman dengan cara vegetatif yang berprinsip pada teori totipotensi. Kultur jaringan mampu memproduksi bibit yang seragam dalam jumlah banyak dan dalam waktu yang relatif singkat sehingga sering dijadikan solusi sebagai metode perbanyakan tanaman dan digunakan sebagai suatu metode penyimpanan plasma nutfah yang tidak membutuhkan tempat yang besar.  Hasil yang diperoleh dari percobaan menunjukkan tingkat keberhasilan 0% untuk padi, tembakau, dan batang jarak sedangkan tingkat keberhasilan 100% untuk padi, nenas, dan Cyssan. Zat pengatur tumbuh berpengaruh pada pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Zat pengatur tumbuh tertentu dapat memberikan peran tertentu terhadap suatu tanaman.

Saran yang dapat kami berikan adalah pada saat sterilisasi jangan terlalu singkat melakukan perendaman karena sterilisasi yang dilakukan terkadang belum membunuh keseluruhan mikroba sehingga terjadi kontaminasi. Proses penanaman sebaiknya dicontohkan terlebih dahulu cara penanaman eksplan yang benar sehingga tidak terjadi kesalahan sterilisasi bahan yang berakibat terjadinya kontaminasi.

Daftar Pustaka

Dwidjoseputro D. 1986. Pengantar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta: PT Gramedia.

Gardner dan Franklin P. 1991. Fisiologi Tanaman Budidaya. Jakarta: UI Press.

Pierik RLM. 1999. In vitro culture of higher plants. 4th Edition. USA: Kluwer Academic   Publishers.

Rahardja PE. 1988.  Kultur Jaringan Teknik Perbanyakan Tanaman Secara Modern. Jakarta:        Penebar Swadaya.

Wetherel DF. 2008.  Propagasi Tanaman Secara In Vitro. New Jersey: Avery Publishing Group     Inc.

Comments are closed.