Pengertian Kultur Jaringan
Kultur Jaringan adalah teknik memperbanyak tanaman dengan memperbanyak jaringan mikro tanaman yang ditumbuhkan secara invitro menjadi tanaman yang sempurna dalam jumlah yang tidak terbatas. Yang menjadi dasar 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.
Kultur jaringan lebih mudah dilakukan pada sel-sel tumbuhan dibandingkan pada sel-sel hewan karena struktur sel-sel tumbuhan yang sederhana. Sel-sel tumbuhan dibiakkan dalam suatu medium pertumbuhan khusus yang mengandung zat-zat hara yang tepat. Di dalam medium tersebut, sel-sel tumbuhan dapat membelah, tumbuh, dan berkembang menjadi tumbuhan baru yang lengkap. Teknik kultur jaringan ditemukan oleh EC. Steward dengan menggunakan jaringan floem akar wortel (Daucus carota).
Prinsip Kultur Jaringan
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. 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.Teori ini mempercayai bahwa setiap bagian tanaman dapat berkembang biak karena seluruh bagian tanaman terdiri atas jaringan-jaringan hidup. Oleh karena itu, semua organisme baru yang berhasil ditumbuhkan akan memiliki sifat yang sama persis dengan induknya.
Langkah – Langkah Persiapan Kultur Jaringan
- Persiapan media yang sesuai
Media MS, White, dan B5 adalah beberapa contoh media yang digunakan pada kultur jaringan tumbuhan. Media kultur terdiri atas nutrisi anorganik, nutrisi organik, zat pengatur tumbuh, dan agar-agar. Terdapat dua jenis nutrisi anorganik yang digunakan dalam media kultur, yaitu enam nutrisi makro (nitrogen, fosfor sulfur, kalsium, kalium, dan magnesium) dan enam nutrisi mikro (besi, molybdenum, tembaga, seng, boron, dan mangan. Sementara itu, nutrisi anorganik dapat berupa sumber karbon (sukrosa, fruktosa dan karbohidrat lain) serta vitamin dan asam amino (tiamin merupakan vitamin esensial, sedangkan inositol, piridoksin, asam nikotinat, dan asam pantotenat adalah vitamin penunjang).
Untuk zat pengatur tumbuh, beberapa contohnya adalah auksin, giberelin, sitokinin, asam absisat, dan etilen. Auksin, sitokinin, dan giberelin adalah zat pengatur tumbuh yang paling sering digunakan dalam kultur jaringan tumbuhan. Terakhir, agar-agar merupakan zat pemadat dalam media dan berperan sebagai substrat, namun tidak menambah unsur nutrisi. Agar-agar diperoleh dari rumput laut dan memberikan permukaan padat untuk pertumbuhan eksplan.
- Pemilihan eksplan
Eksplan yang digunakan sebaiknya yang muda dan sehat agar memberikan respons sesuai dengan yang diharapkan. Pada tumbuhan berkayu, eksplan yang digunakan sebaiknya berasal dari cabang yang telah dilakukan pruning (pangkas ujung).
- Sterilisasi eksplan
Eksplan disterilisasi menggunakan berbagai macam disinfektan seperti natrium hipoklorit (2%), perak nitrat (1%), kalsium hipoklorit (9-10%), larutan bromin (1-2%), merkuri klorida (0,1-1%), hidrogen peroksida, dan lain-lain. Untuk eksplan yang berasal dari tanah, misalnya umbi, terkadang memerlukan sterilisasi tambahan seperti menggunakan antifungi dan antibakteri. Setelah disterilisasi, eksplan dibilas dengan akuades steril sebanyak tiga kali masing-masing selama lima menit untuk menghilangkan residu disinfektan pada eksplan.
- Inokulasi eksplan
Eksplan steril diinokulasikan pada permukaan media dalam kondisi aseptis dengan menggunakan laminar air flow.
- Inkubasi
Inkubasi dilakukan pada suhu 25 ± 2 oC, dengan kelembapan relatif 50–60% dan fotoperiode selama 16 jam. Bergantung pada tujuannya, untuk organogenesis, inkubasi dapat menghasilkan kalus (organogenesis tak langsung) ataupun tunas (organogenesis langsung). Jika yang dihasilkan kalus, selanjutnya dilakukan pemindahan pada media baru untuk menginisiasi terbentuknya tunas atau akar. Namun, jika yang dihasilkan tunas, dilakukan pemindahan pada media untuk menginisiasi akar. Individu tumbuhan yang memiliki akar dan tunas disebut planlet dan siap diaklimatisasi.
- Aklimatisasi
Aklimatisasi merupakan masa penyesuaian planlet pada lingkungan luar dan dilakukan secara bertahap. Setelah melewati proses ini, tumbuhan siap ditanam di lahan atau rumah kaca.
Tujuan awal kultur jaringan tumbuhan sebenarnya adalah bagian dari perbanyakan vegetatif. Dibandingkan metode perbanyakan lainnya, keunggulan menggunakan kultur jaringan tumbuhan antara lain: (1) dapat menghasilkan tumbuhan dewasa dengan cepat, (2) tidak tergantung pada biji, polinator, musim, dan lahan untuk menghasilkan banyak individu baru, (3) meminimalkan penyebaran penyakit, hama, dan patogen karena dilakukan pada kondisi steril, dan (4) memerlukan eksplan yang relatif sedikit.
Selain untuk perbanyakan tumbuhan, sebenarnya masih banyak penerapan penggunaan kultur jaringan tumbuhan dan sangat berguna dalam mendukung pengembangan bioteknologi tumbuhan. Penerapan-penerapan tersebut akan kita pelajari pada tulisan lain. Semoga bermanfaat!
Bahan bacaan:
- Feher, A. 2019. Callus, Dedifferentiation, Totipotency, Somatic Embryogenesis: What These Terms Mean in the Era of Molecular Plant Biology? Plant Sci. DOI: 10.3389/fpls.2019.00536
- Hussain, A., Qarshi, I.A., Nazir, H., & Ullah, I. 2012. Plant Tissue Culture: Current Status and Opportunities. Review Article. DOI: 10.5772/50568
- Nichodemus, C. O. 2017. Plant Tissue Culture: It’s Techniques, Applications, Advantages and Disadvantages in Plant Biotechnology. https://www.biotecharticles.com/Applications-Article/Plant-Tissue-Culture-Techniques-Applications-Advantages-and-Disadvantages-3805.html.
- Yildiz, M. 2012. The Prerequisite of the Success in Plant Tissue Culture: High Frequency Shoot Regeneration. Review Article. DOI: 10.5772/5107
- https://onlinesciencenotes.com/basic-steps-plant-tissue-culture-importance/