BAB I

PENDAHULUAN

Kultur jaringan merupakan metode untuk memperbanyak sel dengan mengisolasi bagian-

bagian tanaman serta menumbuhkannya secara aseptis ( bebas hama ) di dalam sbuah media.

Namun tehnik ini belum banyak di pakai di Indonesia, padahal tehnik cukup efektif dan steril.

Tanaman bisa melakukan kultur jaringan jika memiliki sifat totipotensi, yaitu kemampuan sel

untuk beregenerasi menjadi tanaman lengkap kembali.Setiap sel tumbuhan memiliki informasi

genetik yang lengkap. Berdasarkan hal tersebut, diperkirakan bahwa sel tumbuhan dapat tumbuh

menjadi individu baru yang utuh dan lengkap sama seperti induknya. Kemampuan sel tumbuhan

untuk tumbuh menjadi individu baru jika diletakkan pada lingkungan yang sesuai dinamakan

totipotensi.

Kemampuan sel tumbuhan yang dinamakan totipotensi telah mendorong ilmuan untuk

mengembangkan sel atau jaringan tersebut sehingga menghasilkan suatu individu baru yang

akhirnya dikembangkan suatu sistem yang dinamakan kultur in vitro tumbuhan.

Secara sederhana kultur in vitro ini merupakan perbanyakan tumbuhan secara vegetatif seperti

menyetek, tetapi jaringan yang akan ditumbuhkan ini di kultur dalam medium khusus.

Sehubungan dengan salah satu teknik pembiakan vegetatif yang masih baru tersebut dan masih

belum banyak dikembangkan di Indonesia, maka saya tertarik untuk mengikuti mata kuliah

pilihan Kultur Jaringan Tumbuhan untuk lebih memahami mengenai teknik tersebut.

Sesuai dengan SK 2 yaitu memahami keterkaitan antara struktur dan fungsi jaringan

tumbuhan dan hewan serta penerapannya dalam kanteks salingtemas.Dengan KD yaitu

mengidentifikasi struktur jaringan tumbuhan dan mengaitkannya dengan fungsinya, menjelaskan

sifat totipotensi sebagai dasar kultur jaringan.

1

BAB II

ISI

2.1. PENGERTIAN KULTUR JARINGAN

Kultur jaringan bila diartikan ke dalam bahasa Jerman disebut Gewebe kultur atau tissue

culture (Inggris) atau weefsel kweek atau weefsel cultuur (Belanda). 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 bagian-bagian

tersebut dapat memperbanyak diri dan beregenerasi menjadi tanaman yang lengkap.

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 letakny menggunakan bagian vegetatif tanaman menggunakan media

buatan yang dilakukan di tempat steril.

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

2

sebenarnya sama dengan sel zigot karena berasal dari satu sel tersebut, setiap sel berasal dari satu

sel.

2.1.1. Tipe- tipe Kultur Jaringan

Tipe-tipe kultur, yakni:

1. Kultur biji (seed culture), kultur yang bahan tanamnya menggunakan biji atau seedling.

2. Kultur organ (organ culture), merupakan budidaya yang bahan tanamnya menggunakan organ,

seperti: ujung akar, pucuk aksilar, tangkai daun, helaian daun, bunga, buah muda, inflorescentia,

buku batang, akar dll.

3. Kultur kalus (callus culture), merupakan kultur yang menggunakan jaringan (sekumpulan sel)

biasanya berupa jaringan parenkim sebagai bahan eksplannya.

4. Kultur suspensi sel (suspension culture) adalah kultur yang menggunakan media cair dengan

pengocokan yang terus menerus menggunakan shaker dan menggunakan sel atau agregat sel

sebagai bahan eksplannya, biasanya eksplan yang digunakan berupa kalus atau jaringan

meristem.

5. Kultur protoplasma. eksplan yang digunakan adalah sel yang telah dilepas bagian dinding

selnya menggunakan bantuan enzim. Protoplas diletakkan pada media padat dibiarkan agar

membelah diri dan membentuk dinding selnya kembali. Kultur protoplas biasanya untuk

keperluan hibridisasi somatik atau fusi sel soma (fusi 2 protoplas baik intraspesifik maupun

interspesifik).

6. Kultur haploid adalah kultur yang berasal dari bagian reproduktif tanaman, yakni: kepalasari/

anther (kultur anther/kultur mikrospora), tepungsari/ pollen (kutur pollen), ovule (kultur ovule),

sehingga dapat dihasilkan tanaman haploid.

3

2.1.2. Kelebihan dan Kekurangan Kultur Jaringan

Kelebihan:

Sifat identik dengan induknya;

Perbanyakan dalam waktu singkat;

Tidak perlu areal pembibitan yang luas;

Tidak dipengaruhi oleh musim;

Tanaman bebas jamur dan bakteri.

Kekurangan :

Bibit hasil kultur jaringan sangat rentan terhadap hama penyakit dan udara luar;

Bagi orang tertentu, cara kultur jaringan dinilai mahal dan sulit;

Membutuhkan modal investasi awal yang tinggi untuk bangunan (laboratorium khusus),

peralatan dan perlengkapan;

Diperlukan persiapan SDM yang handal untuk mengerjakan perbanyakan kultur jaringan

agar dapat memperoleh hasil yg memuaskan;

Produk kultur jaringan pada akarnya kurang kokoh.

4

2.2. TEKNIK KULTUR JARINGAN

Tabel 1

Metode kultur jaringan dikembangkan untuk membantu memperbanyak tanaman,

khususnya untuk tanaman yang sulit dikembangbiakkan secara generatif. Bibit yang

dihasilkan dari kultur jaringan mempunyai beberapa keunggulan, antara lain: mempunyai

sifat yang identik dengan induknya, dapat diperbanyak dalam jumlah yang besar sehingga

tidak terlalu membutuhkan tempat yang luas, mampu menghasilkan bibit dengan jumlah

besar dalam waktu yang singkat, kesehatan dan mutu bibit lebih terjamin, kecepatan tumbuh

bibit lebih cepat dibandingkan dengan perbanyakan konvensional.

Kultur jaringan akan lebih besar presentase keberhasilannya bila menggunakan

jaringan meristem. Jaringan meristem adalah jaringan muda, yaitu jaringan yang terdiri dari

sel-sel yang selalu membelah, dinding tipis, plasmanya penuh dan vakuolanya kecil-kecil.

Kebanyakan orang menggunakan jaringan ini untuk tissue culture. Sebab, jaringan meristem

keadaannya selalu membelah, sehingga diperkirakan mempunyai zat hormon yang mengatur

pembelahan.

Teknik kultur jaringan sebenarnya sangat sederhana, yaitu suatu sel atau irisan jaringan

tanaman yang sering disebut eksplan secara aseptik diletakkan dan dipelihara dalam medium

pada atau cair yang cocok dan dalam keadaan steril. dengan cara demikian sebaian sel pada

permukaan irisan tersebut akan mengalami proliferasi dan membentuk kalus. Apabila kalus

yang terbentuk dipindahkan kedlam medium diferensiasi yang cocok, maka akan terbentuk

tanaman kecil yang lengkap dan disebut planlet. Dengan teknik kultur jaringan ini hanya dari

5

NO Tahapan Tekhnik Kultur Jaringan

1 Ø  Pembuatan media

2 Ø  Inisiasi

3 Ø  Sterilisasi

4 Ø  Multiplikasi

5 Ø  Pengakaran

6 Ø  Aklimatisasi

satu irisan kecil suatu jaringan tanaman dapat dihasilkan kalus yang dapat menjadi planlet

dalam jumlah yang besar.

Pelaksanaan teknik kultur jaringan tanaman ini berdasarkan teori sel sperti yang

dikemukakan oleh Schleiden, yaitu bahwa sel mempunyai kemampuan autonom, bahkan

mempunyai kemampuan totipotensi. Totipotensi adalah kemampuan setiap sel, darimana saja

sel tersebut diambil, apabila diletakkan dilingkungan yangsesuai akan tumbuh menjadi

tanaman yang sempurna.

Teknik kultur jaringan akan berhasil dengan baik apabila syarat-syarat yang diperlukan

terpenuhi. Syarat-syarat tersebut meliputi pemilihan eksplan sebagai bahan dasar untuk

pembentukkan kalus, penggunaan medium yang cocok, keadaan yang aseptik dan pengaturan

udara yang baik terutama untuk kultur cair. Meskipun pada prinsipnya semua jenis sel dapat

ditumbuhkan, tetapi sebaiknya dipilih bagian tanaman yang masih muda dan mudah tumbuh

yaitu bagian meristem, seperti: daun muda, ujung akar, ujung batang, keping biji dan

sebagainya. Bila menggunakan embrio bagian bji-biji yang lain sebagai eksplan, yang perlu

diperhatikan adalah kemasakan embrio, waktu imbibisi, temperatur dan dormansi.

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 tabung reaksi atau botol-botol kaca. Media

yang digunakan juga harus disterilkan dengan cara memanaskannya dengan autoklaf.

Inisiasi adalah pengambilan eksplan dari bagian tanaman yang akan dikulturkan.

Bagian tanaman yang sering digunakan untuk kegiatan kultur jaringan adalah tunas.

Sterilisasi adalah bahwa segala kegiatan dalam kultur jaringan harus dilakukan di

tempat yang steril, yaitu di laminar flow dan menggunakan alat-alat yang juga steril.

Sterilisasi juga dilakukan terhadap peralatan, yaitu menggunakan etanol yang

disemprotkan secara merata pada peralatan yang digunakan. Teknisi yang melakukan

kultur jaringan juga harus steril.

Multiplikasi adalah kegiatan memperbanyak calon tanaman dengan menanam eksplan

pada media. Kegiatan ini dilakukan di laminar flow untuk menghindari adanya

6

kontaminasi yang menyebabkan gagalnya pertumbuhan eksplan. Tabung reaksi yang

telah ditanami ekplan diletakkan pada rak-rak dan ditempatkan di tempat yang steril

dengan suhu kamar.

Pengakaran adalah fase dimana eksplan akan menunjukkan adanya pertumbuhan akar

yang menandai bahwa proses kultur jaringan yang dilakukan mulai berjalan dengan

baik. Pengamatan dilakukan setiap hari untuk melihat pertumbuhan dan

perkembangan akar serta untuk melihat adanya kontaminasi oleh bakteri ataupun

jamur. Eksplan yang terkontaminasi akan menunjukkan gejala seperti berwarna putih

atau biru (disebabkan jamur) atau busuk (disebabkan bakteri).

Aklimatisasi adalah kegiatan memindahkan eksplan keluar dari ruangan aseptic ke

bedeng. Pemindahan dilakukan secara hati-hati dan bertahap, yaitu dengan

memberikan sungkup. Sungkup digunakan untuk melindungi bibit dari udara luar dan

serangan hama penyakit karena bibit hasil kultur jaringan sangat rentan terhadap

serangan hama penyakit dan udara luar. Setelah bibit mampu beradaptasi dengan

lingkungan barunya maka secara bertahap sungkup dilepaskan dan pemeliharaan bibit

dilakukan dengan cara yang sama dengan pemeliharaan bibit generatif.

Keunggulan inilah yang menarik bagi produsen bibit untuk mulai mengembangkan usaha

kultur jaringan ini. Saat ini sudah terdapat beberapa tanaman kehutanan yang

dikembangbiakkan dengan teknik kultur jaringan, antara lain adalah: jati, sengon, akasia, dll.

2.3. KULTUR SEL HEWAN

Sejak awal abad ini kultur sel hewan mamalia maupun sel hewan berdarah dingin atau

sel serangga telah menjadi alat laboratorium yang sangat meningkat kegunaannya dan

melibatkan berbagai disiplin ilmu,mulai dari embriologi sampai mikrobiologi.Berbagai studi

terdahulu biasanya dibatasi oleh ketersediaan jumlah sel yang mencukupi,namun belakangan

ini sudah dapat dilaksanakan kultur sel berskala besar dalam suspensi atau melalui sistem

microcarrier yang baru.

Sekarang terjadi peningkatan penggunaan kultur sel hewan untuk produksi

vaksin(polio,gondong,campak,rubella,rabies,dan lain sebagainya),interferon,hormon dan

agan immunologis seperti insulin,molekul antibodi monospesifik yang diperoleh dari sel

hibridoma dan faktor pembeku darah seperti plasminogen dan aktivator plasminogen dan

aktivator plasminogenMeskipun bahan itu tidak lama lagi mungkin dapat diperoleh melalui

7

pengklonan gen yang diperlukan ke dalam sel mikrobial sederhana,seperti E.coli atau

/s.cerevisiae,namun banyak diantaranya belum bisa menerima pendekatan ini,sehingga

pengadaannya tetap akan berlangsung melalui teknik kultur sel berskala besaryang serupa

dalam banyak hal dengan praktek fermentasi tradisional yang telah dijelaskan sebelumnya.

Masalah yang timbul dalam kultivasi massa dari sel hewan adalah kepekaan sel yang

sangat tinggi terhadap kotoran dalam suplai air,ongkos dan pengendalian mutu medium,dan

terlunya menghindari kontaminasi oleh mikroorganisme yang tumbuh lebih cepat.Kultur sel

hewan telah sangat ditingkatkan oleh berbagai teknik penggabungan sel(untuk membentuk

hibridoma//0,pemindahan kromosom dan infeksi plasmid.

2.3.1.Lini Sel

Sel yang diambil dari hewan dan diperbanyak dalam kultur buatan disebut kuktur in

vitro dan terdapat dalam bentuk kultur primer,kultur sekunder atau lini sel(cell lines). Kultur

sel primer ialah sel yang diambil langsung dari organ atau jaringan tertentu organisme asal

atau dari darah. Dari segi morfologis dan fungsional,kultur ini membentuk populasi yang

tidak seragam. Sel bebas dapat diambil dari potongan jaringan dengan cara tripsinasi

berulang-ulang sehingga membuat sel berada dalam suspensi atau membentuk lapisan

tunggal yang menempel pada permukaan seperti kaca,kolagen atau logam.Sel sekunder

diperoleh dari sel primer melalui perbanyakan in vitro.Suatu lini sel harus memiliki

kemampuan diperbanyak sedikitnya 70 kali sejak isolasi primer sebelumbisa disebut kontinu.

2.3.2.Medium Kultur

Medium kultur memiliki empat komponen dasar:medium dasarmserum,aditif dan

sistem penyanggaan.Meskipun medium bisa disiapkan sendiri dalam laboratorium,medium

dapat pula dibeli dalam bentuk cairan, 10 x konsentrat cair,tepung,atau tepung terotoklaf.Air

yang dimurnikan secara osmotik balik telah diperlihatkan sebagai sumber air paling cocok

untuk penyiapan medium.Medium yang kaya unsur nutrisi yang digunakan dalam kultur sel

hewan,sangat cocok untuk hampir semua kontaminan mikrobial.

2.3.3.Sistem Kultivasi Sel

Ada dua macam sistem kultivasi yang digunakan untuk menghasilkan sel hewan

dalam skla besar-kultur lapisan-tunggal(monolayer culture) dan kultur suspensi(suspension

culture).Sistem kultur lapisan tunggal membutuhkan sebuah penopang padat dimana sel bisa

tumbuh,yaitu suatu faktor yang membuat kultur lapisan tunggal sukar ditingkatkan

8

skalanya.Sebaliknya,sistem kultur suspensi tumbuh bebas diseluruh kultur,yang menyerupai

kebanyakan cara sistem mikrobial.Peningkatan skala pada sistem suspensi tidak

menimbulkan banyal persoalan.Oleh karena itu sistem ini menawarkan lebih banyak

kelebihan untuk digunakan dalam proses komersial berskala besar.

2.3.4.Kultur lapisan-tunggal atau kultur yang Bergantung pada Perlabuhan

Untuk sebagian besar sel hewan dan sel manusia,kultur yang berhasil membutuhkan adanya

permukaan tempat sel berlabuh atau melekatkan diri.Berlanjutnya pertumbuhan sel sema\cam

ini sangat bergantung pada tersediaanya permukaan.Berbagai metode yang cocok untuk jenis

sel yang bergantung pada tempat berlabuh telah diuraikan,antara lain berbagai bentuk sistem

botol gelinding,bioreaktor plate and packed-bead dan beberapa bentuk permukaan serat

berlubang.

2.3.5.Kultur Sel Suspensi

Sistem sel suspensi telah dikembangkan untuk beberapa jenis sel temasuk sel

manusia,Keuntungan nyata sistem ini adalah volume ukur yang lebih besar dan ongkos yang

lebih murah.Sel bisa mencapai kondisi mantap jika diberi kondisi yang lebih seragam ,dan

peningkatan skala juga lebih mudah dilakukan.

Aerasi pada kultur suspensi yang besar dapat menjadi rintangan bagi pertumbuhan sel

yang baik.Pembentukan gelembung secara intensif untuk memperoleh penyebaran

gelembung yang maksimum dapat menimbulkan kerusakan fisik pada sel bersangkutan .

2.4.KULTUR SEL TANAMAN

Praktek hortikultur telah sejak lama memanfaatkan pengklonan vegetatif dari berbagai

bagian tanaman(pucuk,daun,Dn sebagainya)untuk perkembangbiakan selektif berbagai

spesies tanam secara cepat.Ternyata,jaringan tanaman seperti ujung akar,kambium atau tumor

tanaman relatif mudah ditanaman secara aseptis dalam kultur buatan.Dengan seleksi secara

hati-hati atas medium dan faktor lingkungan lain,ternyata pada berbagai spesies dapat dicapai

diferensiasi dan akhirnya regenerasi seluruh tanaman

Pemanfaatan kultur jaringan tanaman secara komersial ditujukan untuk

perkembangbiakan tanaman secara cepat bagi keperluan stok dan untuk dijual.Kultur jaringan

juga dapat digunakan dalam penyimpanan jangka panjang plasma nutfah,sehingga

memberikan bahan genetis yang stabil,mengurangu ruang simpan dan menurunkan biaya

9

pemeliharaan.Sel tanaman dapat juga dikulturkan dalam berbagai cara untuk menghasilkan

bermacam-macam produk farmasi yang berharga,zat pewarna dan peningkat citarasa yang

biasanya diperoleh dari tanaman utuh.

Penerapan kultur sel tanaman pada bioteknologi membutuhkan penguasaan teknik

berskala besar.Kultur kalus berbagai tanaman sekarang sudah dapat dikerjakan secara rutin

dan dipelihara pada medium yang cocok,dimana sel yang sebagian besar belum

terdiferensiasi tumbuh secara tidak teratur.Bila ditanam dalam kultur suspensi cairan,sel

tanaman akan tumbuh sebagai campuran sel tunggal dan sel yang berkelompok,Keseragaman

kultur merupakan sasaran yang dituju dalam kultur sel tanaman.sedangkan kultur yang

merata dapat dicapai melalui pemecahan kelompok sel tadi secara mekanis,kimiawi atau

dengan enzim.Sel tanaman tidak bergantung pada tempat menempel atau berlabuh.

10

BAB III

PENUTUP

A. KESIMPULAN

Kultur jaringan merupakan suatu tehnik membiakkan sel atau jaringan ke dalam media

kultur, sehingga tumbuh, membelah, dan menghasilkan tumbuhan baru dengan cepat dan

memiliki sifat yang sama dengan induknya.

Kultur jaringan merupakan teknik perbanyakan tanaman dengan mengisolasi bagian tanaman

seperti daun, mata tunas, serta menumbuhkan bagian-bagian tersebut dalam media buatan

secara aseptic yang kaya nutrisi dan zat pengatur tumbuh dalam wadah tertutup yang tembus

cahaya sehingga bagian tanaman dapat memperbanyak diri dan beregenerasi menjadi

tanaman lengkap. Prinsip utama dari teknik kultur jaringan adalah perbanyakan tanaman

dengan menggunakan bagian vegetatif tanaman menggunakan media buatan yang dilakukan

di tempat steril. Tanaman yang dimanfaatkan dalam kultur jaringan harus memiliki sifat

Autonom, dan sifat Totipotensi.

Autonom artinya dapat mengatur aktivitas hidup sendiri, sehingga tumbuhan yang

bersifat Autonom akan dapat mengatur aktvitas yg dilakukannya sendiri.

Totipotensi artinya kemampuan setiap sel tumbuhan untuk menjadi individu yang

sempurna atau untuk beregenerasi menjadi tanaman lengkap kembali. Jadi sifat

totipotensi ( total genetic potential) sel, yaitu bahwa setiap sel tanaman yang hidup

dilengkapi dengan informasi genetik dan perangkat fisiologis yang lengkap untuk

tumbuh dan berkembang menjadi tanaman utuh, jika kondisinya sesuai.

B. SARAN

Pelaksanaan kultur jaringan di Indonesia belum cukup banyak dilakukan. Hal ini

dikarenakan kurangnya dana dan fasilitas. Kami menyarankan kepada pemerintah, sebaiknya

pemerintah ikut memperhatikan masalah mengenai pertanian terutama dalam metode kultur

jaringan yang seharusnya dapat menghasilkan keberhasilan yang besar.

11