BIOLOGI JARINGAN

HUBUNGAN SIFAT TOTIPOTENSI JARINGAN DENGAN KULTUR JARINGAN

I.TOTIPOTENSI JARINGAN

Totipotensi dalam biologi sel menunjukkan kemampuan suatu sel untuk dapat memperbanyak diri dalam keseluruhan (total) kemungkinan perkembangan yang dimungkinkan sehingga membentuk suatu individu baru yang lengkap. Kata sifat

Totipoten lebih banyak dipakai. Sel puncak, termasuk zigot, memiliki kemampuan ini. Pada tumbuhan,sel meristem yang  berada pada titik tumbuh juga memiliki kemampuan ini.Kemampuan totipotensi dapat diubah dengan mengganti lingkungan hidup/tumbuh sel. Modifikasi osmotik, nutrisi, hormon,atau sumber energi yang dipaparkan pada sel dapat mengubah sifat ini menjadi pluripoten ("banyak potensi"), multipoten("berbagai potensi"), atau unipoten ("tunggal potensi"). Sel yang pluripoten memiliki kemampuan berubah yang masih banyak, multipoten hanya beberapa, dan unipoten adalah bentuk sel yang telah terspesifikasi.

II.KULTUR JARINGAN

Kultur jaringan (Tissue Culture) merupakan salah satu cara perbanyakan tanaman secara vegetatif. Kultur jaringanmerupakan teknik perbanyakan tanaman dengan cara mengisolasi bagian tanaman seperti daun, mata tunas, sertamenumbuhkan bagian-bagian tersebut dalam media buatan secara aseptik yang kaya nutrisi dan zat pengatur tumbuh dalamwadah tertutup yang tembus cahaya sehingga bagian tanaman dapat memperbanyak diri dan bergenerasi menjadi tanamanlengkap. Prinsip utama dari teknik kultur jaringan adalah perbayakan tanaman dengan menggunakan bagian vegetatif tanaman menggunakan media buatan yang dilakukan di tempat steril.Berbeda dari teknik perbanyakan tumbuhan secarakonvensional,teknik kultur jaringan dilakukan dalam kondisiaseptik 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 vitroini adalahTotipotensi.

Teori ini mempercayai bahwa setiap bagian tanaman dapat berkebang biak karena seluruh bagiantanaman terdiri atas jaringan-jaringan hidup. Oleh karena itu, semua organisme baru yang berhasil ditumbuhkan akanmemiliki sifat yang sama persis dengan induknya.

Metode kultur jaringan dikembangkan untuk membantu memperbanyak tanaman, khususnya untuk tanaman yang sulit dikembangbiakkan secara generatif. Bibit yang dihasilkan dari kultur jaringanmempunyai 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.

Jaringanmeristem adalah jaringan muda, yaitu jaringan yang terdiri dari sel-sel yang selalu membelah, dinding tipis, plasmanya penuh danvakuolanya kecil-kecil. Kebanyakan orang menggunakan jaringan ini untuk tissue culture. Sebab, jaringan meristemkeadaannya 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 disebuteksplan secara aseptik diletakkan dan dipelihara dalam medium pada atau cair yang cocok dan dalam keadaan steril. dengancara 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 satu irisan kecil suatu jaringan tanaman dapat dihasilkan kalusyang 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 kemampuansetiap sel, darimana saja sel tersebut diambil, apabila diletakkan dilingkungan yangsesuai akan tumbuh menjadi tanamanyang sempurna.Teknik kultur jaringan akan berhasil dengan baik apabila syarat-syarat yang diperlukan terpenuhi. Syarat-syarat tersebutmeliputi pemilihan eksplan sebagai bahan dasar untuk pembentukkan kalus, penggunaan medium yang cocok, keadaan yangaseptik dan pengaturan udara yang baik terutama untuk kultur cair. Meskipun pada prinsipnya semua jenis sel dapatditumbuhkan, 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 sebagaieksplan, yang perlu diperhatikan adalah kemasakan embrio, waktu imbibisi, temperatur dan dormansi.

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 lengkapuntuk dapat tumbuh dan berkembang menjadi tanaman utuh, jika kondisinya sesuai.

LAPORAN KULTUR JARINGAN PADA TANAMAN ANGGREK

1.      Konsep Kultur Jaringan

Sel tumbuhan memiliki sifat dasar totipotensi sel. Sifat totipotensi sel ini merupakan sifat sel yang mampu menjadi individu baru yang utuh jika berada pada lingkungan yang sesuai. Teori ini berdasarkan teori sel yang dikemukakan pertama kali oleh Jakob Schleiden dan Theodor Schwann (1838-1839). Berdasarkan teori tersebut, jika sebuah sel berada dalam kondisi yang sesuai untuk pertumbuhan dan perkembangan, sel tersebut dapat tumbuh dan berkembang menjadi individu baru.

Sel tumbuhan memiliki sifat totipotensi yang lebih besar dibandingkan sel hewan. Hal ini dikarenakan pada tumbuhan masih terdapat sel atau jaringan yang belum terdiferensiasi, yaitu jaringan yang bersifat meristematik atau jaringan meristem serta jaringan dasar (jaringan parenkim) yang masih bersifat meristematik.

Berdasarkan teori totipotensi sel tersebut maka lahirlah suatu teknik reproduksi vegetatif baru yang disebut teknik kultur jaringan. Perkembangan kultur jaringan tumbuhan lebih maju dibandingkan pada hewan. Kultur jaringan di dunia maupun Indonesia saat ini lebih berorientasi untuk produksi tanaman pangan dan industri.

2.      Pengertian Kultur Jaringan

Menurut Suryowinoto (1991), kultur jaringan dalam bahasa asing disebut sebagai tissue culture, weefsel cultuus atau gewebe kultur. Kultur adalah budidaya dan jaringan adalah sekelompok sel yang mempunyai bentuk dan fungsi yang sama. Maka, kultur jaringan berarti membudidayakan suatu jaringan tanaman menjadi tanaman kecil yang mempunyai sifat seperti induknya.

Perbanyakan tanaman menggunakan teknik kultur jaringan pertama kali dicoba tahun 1902 oleh Haberlandt berdasarkan adanya sifat tanaman yang disebut totipotensi (sel yang sedang tumbuh dapat berkembang menjadi tanaman utuh), yang dicetuskan oleh dua orang sarjana Jerman, Schwann dan Schleiden pada tahun 1830. Saat ini, teknik kultur jaringan menjadi cara yang paling efektif untuk menghasilkan tanaman baru dalam jumlah besar dan memiliki sifat yang sama dengan induknya.

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.

3.      Kultur Jaringan pada Tanaman Anggrek

a.      Jenis Tanaman

Jenis anggrek yang terdapat di Indonesia termasuk jenis yang indah antara lain: Vanda tricolor terdapat di Jawa Barat dan di Kaliurang, Vanda hookeriana, berwarna ungu berbintik-bintik berasal dari Sumatera, anggrek larat/Dendrobium phalaenopis, anggrek bulan/Phalaenopsis amabilis, anggrek Apple Blossom, anggrek Paphiopedilun praestans yang berasal dari Irian Jaya serta anggrek Paphiopedilun glaucophyllum yang berasal dari Jawa Tengah.

Tanaman anggrek dapat dibedakan berdasarkan sifat hidupnya, yaitu:

1)      Anggrek Epifit, adalah jenis anggrek yang menumpang pada batang/pohon lain tetapi tidak merusak/merugikan yang ditumpangi. Alat yang dipakai untuk menempel adalah akarnya, sedangkan akar yang fungsinya untuk mencari makanan adalah akar udara. Anggrek epifit membutuhkan naungan dari cahaya matahari. Di habitat aslinya, anggrek ini kerap menempel dipohon-pohon besar dan rindang. Contoh anggrek epifit antara lain: Dendrobium, Cattleya, Ondocidium, dan Phalaenopsis.

2)      Anggrek tanah/anggrek Teresterial, adalah jenis anggrek yang hidup di atas tanah. Anggrek jenis ini membutuhkan cahaya matahari penuh atau cahaya matahari langsung. Contoh anggrek teresterial antara lain Vanda, Renanthera, Arachnis, dan Aranthera.

3)       Anggrek saprofit, adalah anggrek yang tumbuh pada media yang mengandung humus atau daun-daun kering. Anggrek saprofit dalam pertumbuhannya membutuhkan sedikit cahaya matahari. Contoh jenis ini antara lain: Goodyera sp.

4)      Anggrek litofit adalah jenis anggrek yang tumbuh pada batu-batuan. Anggrek jenis ini biasanya tumbuh dibawah sengatan cahaya matahari penuh. Contoh jenis ini antara lain: Dendrobium dan Phalaenopsis.

b.      Manfaat dan Sentra Tanaman Anggrek

Manfaat utama tanaman ini adalah sebagai tanaman hias karena bunga anggrek mempunyai keindahan, baunya yang khas. Selain itu anggrek bermanfaat sebagai campuran ramuan obat-obatan, bahan minyak wangi/minyak rambut.

Sentra tanaman anggrek di Eropa adalah Inggris, sedangkan di Indonesia, anggrek banyak terdapat di Jawa Barat, Jawa Tengah, Sumatra ataupun di Irian Jaya.

c.       Teknik Kultur Jaringan pada Tanaman Anggrek

Dalam perbanyakan anggrek, teknik kultur jaringan bertujuan menghasilkan bunga dalam jumlah banyak dan seragam. Caranya dilakukan dengan menumbuhkan jaringan-jaringan vegetatif (akar, daun, batang, mata tunas) atau menumbuhkan jaringan-jaringan generatif (ovule, embrio dan biji) pada media buatan berupa cairan atau padat bebas mikroorganisme. Kegiatan ini dilakukan dalam ruangan yang steril menggunakan peralatan yang juga disterilkan.

Tahapan yang dilakukan dalam perbanyakan tanaman anggrek dengan teknik kultur jaringan adalah:

1)      Pemilihan eksplan

Eksplan merupakan suatu sel atau irisan jaringan tanaman secara aseptik diletakkan dan dipelihara dalam medium padat atau cair yang cocok dan dalam keadaan steril. dengan cara demikian sebagian sel pada permukaan irisan tersebut akan mengalami proliferasi dan membentuk kalus. Apabila kalus yang terbentuk dipindahkan kedalam medium diferensiasi yang cocok, maka akan terbentuk tanaman kecil yang lengkap dan disebut planlet. Dengan teknik kultur jaringan ini hanya dari satu irisan kecil suatu jaringan tanaman dapat dihasilkan kalus yang dapat menjadi planlet dalam jumlah yang besar.

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.

2)      Pembuatan media

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 tanam tersebut dapat berupa larutan (cair) atau padat. Media cair berarti campuran-campuran zat kimia dengan air suling, sedangkan media padat adalah media zat cair tesebut ditambah dengan zat pemadat agar.

Media yang digunakan dalam kultur jaringan anggrek tidak jauh berbeda dengan media lainnya. Sebelum membuat medium, maka terlebih dahulu kita harus menentukan medium apa yang akan kita buat. Jenis medium dengan komposisi unsur kimia yang berbeda dapat digunakan untuk media tumbuh dari jaringan tanaman yang berbeda pula. Misalnya media Vacin Went sangat baik untuk media tumbuh anggrek. Tetapi tidak cocok untuk media tumbuh lain. Untuk membuat media kultur jaringan, biasanya menimbang setiap komponen bahan kimia yang terdapat pada resep medium dasar. Langkah ini kurang praktis karena memakan banyak waktu dan mengurangi ketepatan. Selain itu, timbangan yang digunakan untuk menimbang sejumlah kecil bahan kimia kadang-kadang tidak tersedia.

Media yang sudah jadi ditempatkan pada tabung reaksi atau botol-botol kaca. Media yang digunakan juga harus disterilkan dengan cara memanaskannya dengan autoklaf.

3)      Inisiasi

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.    

5)      Multiplikasi

Multiplikasi adalah kegiatan memperbanyak calon tanaman dengan menanam eksplan pada media. Kegiatan ini dilakukan di laminar flow untuk menghindari adanya 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.

6)      Pengakaran

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). 

7)      Aklimatisasi

Aklimatisasi adalah kegiatan memindahkan eksplan keluar dari ruangan aseptik 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.

4.      Manfaat dan Kelemahan

a.      Manfaat

Kultur jaringan memiliki manfaat yang besar bagi manusia sesuai fungsinya. Melalui kultur jaringan ini, dapat dibudidayakan tanaman yang memiliki sifat sama dengan induknya. Tentu saja sifat yang diinginkan ini sifat yang unggul, contohnya saja pada wortel. Para petani menginginkan wortel yang berukuran besar dan berwarna menarik. Melalui teknik kultur jaringan, dapat diperoleh tanaman seperti itu. Syaratnya tentu saja mengambil eksplan dari induk yang memiliki sifat unggul tersebut.

Kultur jaringan sangat membantu perkembangan pertanian di Indonesia. Kultur jaringan dapat membantu menyediakan bibit pertanian dengan cepat. Petani anggrek di Indonesia misalnya, sangat terbantu dengan adanya kultur jaringan. Kini, untuk membiakkan anggrek petani tidak perlu lagi menunggu muncul tunas untuk memperbanyak tanaman. Dengan pengetahuan tentang totipotensi tanaman yang dimanfaatkan melalui kultur jaringan, dapat dilakukan perbanyakan tanaman anggrek secara cepat.

b.      Kelemahan

Selain memberikan banyak manfaat teknik kultur jaringan ini juga memiliki beberapa kelemahan, diantaranya adalah dibutuhkannya biaya yang relatif besar untuk pengadaan laboratorium, selain itu juga memerlukan keahlian khusus untuk pengerjaannya dan tanaman yang dihasilkan berukuran kecil dengan kondisi aseptik, terbiasa dilingkungan hidup dengan kelembaban tinggi dan relatif stabil sehingga perlu perlakuan khusus setelah aklimatisasi dan perlu penyesuaian lagi untuk kelingkungan eksternal.