Post on 03-Mar-2019
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kultur Jaringan
Kultur jaringan (tissue culture) adalah suatu teknik mengisolasi
bagian-bagian tanaman (sel, sekelompok sel, jaringan, organ, protoplasma,
tepung sari, ovari dan sebagainya), ditumbuhkan secara tersendiri, dipacu
untuk memperbanyak diri, akhirnya diregenerasikan kembali menjadi tanaman
lengkap yang mempunyai sifat sama seperti induknya dalam suatu lingkungan
yang aseptik (bebas hama dan penyakit). Selanjutnya teknik ini juga disebut
kultur in vitro (in vitro culture) yang artinya kultur di dalam wadah gelas
(Wattimena dkk, 1992). Dasar pengembangan kultur jaringan adalah
totipotensi. Totipotensi merupakan potensi suatu sel untuk dapat tumbuh dan
berkembang menjadi tanaman yang lengkap. Setiap sel akan beregenerasi
menjadi tanaman yang lengkap dan utuh apabila ditempatkan pada kondisi
yang sesuai (Kumar dkk, 2011).
Tahapan kultur jaringan meliputi inisiasi, multiplikasi, perpanjangan
dan induksi akar (pengakaran), dan aklimatisasi. Kegiatan inisiasi meliputi
persiapan eksplan, sterilisasi eksplan hingga mendapatkan eksplan yang bebas
dari mikroorganisme kontaminan. Multiplikasi merupakan tahap perbanyakan
eksplan dengan subkultur (pemindahan eksplan dalam media baru yang berisi
Zat Pengatur Tumbuh (ZPT)) secara berulang-ulang untuk mempertahankan
stok bahan tanaman (eksplan). Pengakaran merupakan kegiatan terakhir
sebelum planlet dipindahkan ke kondisi luar. Aklimatisasi ialah proses
5 KETAHANAN KULTUR KENCUR ...,Giarsiana Handoyowati, Agroteknologi F. Pertanian, ump 2016
pemindahan/pengadaptasian planlet dari kondisi in vitro ke kondisi
luar/lapangan (Kumar dkk, 2011).
2.1.1 Manfaat Kultur Jaringan
Menurut Darmono (2003); Hendaryono dan Wijayani (1994)
manfaat yang bisa didapatkan dari kultur jaringan adalah sebagai berikut :
a. Bibit dapat diperbanyak dalam jumlah besar dan relatif cepat.
b. Bibit unggul, cepat berbuah serta tahan hama dan penyakit.
c. Seragam atau sama dengan induknya, tetapi dapat juga menimbulkan
keberagaman.
d. Efisiensi tempat dan waktu.
e. Tidak tergantung musim, dapat diperbanyak secara kontinyu.
f. Untuk skala besar biaya lebih murah.
g. Cocok untuk tanaman yang sulit beregenerasi.
h. Menghasilkan tanaman bebas virus.
i. Menghasilkan bahan bioaktif/metabolit sekunder tanpa menanam di
luar atau di lapang.
j. Kultur jaringan sesuai dengan program pemuliaan konvensional seperti
penyelamatan embrio.
k. Produksi bahan-bahan sekunder dapat melalui kultur sel, jaringan,
danorgan, misalnya produksi papain dari pepaya.
l. Proses tukar-menukar plasma nutfah menjadi lebih mudah.
m. Plasma nutfah bisa disimpan dalam bentuk sel-sel yang kompeten
dalam regenerasi.
KETAHANAN KULTUR KENCUR ...,Giarsiana Handoyowati, Agroteknologi F. Pertanian, ump 2016
2.1.2 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Keberhasilan Teknik In Vitro
Sel-sel tanaman yang diinduksi dapat diarahkan ekspresi
totipotensinya tergantung dari tujuannya. Keberhasilan ekspresi tersebut
dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu seleksi bahan tanaman, teknik
sterilisasi eksplan, komposisi media, penambahan zat pengatuh tumbuh,
dan faktor lingkungan di mana kultur ditempatkan. Bahan tanaman yang
digunakan biasanya merupakan bagian tanaman yang masih aktif
membelah. Bahan tanaman yang berasal dari benih biasanya mengalami
dormansi. Pematahan dormansi dapat dilakukan dengan merendam benih
ke dalam bahan sterilisasi. Perendaman benih Pinus merkusii dalam
larutan hidrogen peroxida (H2O2) pada konsentrasi 7% selama 10 menit
dapat mematahkan dormansi benih sekaligus efektif dalam mengatasi
sumber kontaminan yang terdapat pada benih (Nurtjahjaningsih, 2009).
Kondisi bahan tanaman yang digunakan sebagai eksplan harus
sehat dan kuat. Penggunaan bahan tanam dari potongan batang ramin
(Gonystilus bancanus) yang masih sangat muda menyebabkan eksplan
mengalami kematian setelah proses sterilisasi, sedangkan eksplan yang
lebih dewasa mampu berkembang dan merespon dengan baik perlakuan
yang diberikan (Yelnititis dan Komar 2011). Kondisi bahan tanam antara
satu tanaman dengan tanaman lainnya sangat berbeda. Untari dan
Puspitaningtyas (2006), menyatakan bahwa kondisi fisiologi tumbuhan
memberikan respon yang berbeda terhadap perlakuan yang diberikan.
Selanjutnya Zulkarnain (2009) menambahkan bahwa jaringan yang kurang
KETAHANAN KULTUR KENCUR ...,Giarsiana Handoyowati, Agroteknologi F. Pertanian, ump 2016
aktif sering menginginkan modifikasi jenis dan takaran zat pengatur
tumbuh selama proses pengkulturan dan semakin tua organ eksplan yang
digunakan, maka proses pembelahan dan regenerasi sel cenderung
semakin menurun.
Bahan eksplan biasanya mengandung debu, kotoran-kotoran, dan
berbagai sumber kontaminan lainnya pada permukaan eksplan terlebih jika
bahan yang digunakan berasal dari lapangan. Terdapat beberapa sumber
kontaminan mikroorganisme pada sistem in vitro antara lain: media tanam
yang kurang steril, lingkungan kerja, pelaksanaan yang kurang hati-hati,
eksplan yang kurang steril, dan serangga atau hewan kecil yang berhasil
masuk ke dalam botol kultur setelah diletakkan dalam ruang inkubasi.
Penggunaan bahan sterilan mutlak dibutuhkan dalam perbanyakan
tanaman secara in vitro. Dalam kultur in vitro perbanyakan tanaman tanpa
penggunaan bahan sterilan (kontrol) akan menghasilkan tingkat
kontaminasi eksplan yang tinggi. Seperti yang disampaikan oleh Gunawan
(2007), 80% kontaminasi terjadi 11 hari setelah inokulasi pada perlakuan
tanpa menggunakan bahan sterilan (kontrol) pada eksplan anggrek kuping
gajah (Bulbophyllumbeccarii). Bahan-bahan sterilan pada umumnya
bersifat racun, selain dapat membunuh kontaminan, bahan tersebut juga
dapat mematikan jaringan tanaman. Rismayani (2010) mengatakan
konsentrasi bahan sterilan yang kecil membuat eksplan rentan terhadap
patogen, namun semakin tinggi konsentrasi bahan sterilan maka akan
menghambat perkembangan jaringan planlet pada tanaman Aglaonema sp.
Larutan hipoklorit (natrium dan kalsium) telah terbukti mampu mengatasi
KETAHANAN KULTUR KENCUR ...,Giarsiana Handoyowati, Agroteknologi F. Pertanian, ump 2016
kontaminasi permukaan pada beberapa tanaman. Seperti yang dilaporkan
Rismayani dan Hamzah (2010) penggunaan bahan sterilisasi kloroks3%
mampu mensterilkan jaringan Aglaonema sp. dengan sempurna dan
meningkatkan jumlah tunas tanaman. Selain itu menurut Khairunisa
(2009), penggunaan alkohol 70% selama 3 menit efektif dalam
mensterilkan tanaman binahong (Anredera cordifolia) dengan tingkat
keberhasilan mencapai 92.76%.
Penanganan bahan tanaman yang berasal dari lapangan lebih sulit
dibandingkan dengan tanaman yang dipelihara di dalam rumah kaca.
Nurhaimi-Haris dkk. (2009) menggunakan bahan pra-sterilan desogerme
dalam mengatasi masalah kontaminan pada eksplan karet dengan hasil
yang baik. Desogerme memiliki kemampuan merusak membran dan sel
protein berbagai jenis mikrob namun cukup aman untuk jaringan tanaman,
sehingga cukup efektif digunakan sebagai desinfektan. Penggunaan
merkuri klorida (HgCl2) telah banyak dilakukan untuk mengatasi
kontaminan yang berasal dari lapangan. Gunawan (2007) menyampaikan
penggunaan HgCl2 0.01% kurang efektif dalam mengatasi kontaminasi
pada eksplan anggrek kuping gajah (B. beccarii). Penggunaan bahan
tersebut merupakan pilihan terakhir sebab merupakan bahan yang sangat
beracun dan dapat mencemari lingkungan jika penanganannya tidak
dilakukan dengan hati-hati.
KETAHANAN KULTUR KENCUR ...,Giarsiana Handoyowati, Agroteknologi F. Pertanian, ump 2016
2.2 Eksplan
Eksplan adalah potongan/bagian jaringan yang diisolasi dari tanaman
yangdigunakan untuk inisiasi suatu kultur in vitro. Eksplan merupakan
potongan tanaman yang diisolasi untuk inisiasi kultur jaringan. Respon
masing-masing eksplan dalam kultur jaringan akan berbeda. Kemampuan
regenerasi eksplan dalam kultur jaringan sangat dipengaruhi oleh tipe eksplan,
varietas eksplan, umur tanaman induk sumber eksplan, kondisi fisiologis, dan
ukuran eksplan.
Tipe eksplan merupakan faktor yang penting dalam mengoptimalkan
pelaksanaan kultur jaringan. Tipe eksplan seperti tunas pucuk, tunas ketiak
(aksilar), akar, mata tunas, daun, embrio, dan bakal biji akan memberikan
perbedaan yang signifikan pada pertumbuhan eksplan (Jabeen dkk, 2005). Hal
ini dikarenakan adanya perbedaan kandungan hormon pada masing-masing
bagian eksplan (Kumar dkk, 2011). Varietas eksplan juga merupakan faktor
yang penting dalam mempengaruhi regenerasi eksplan (Kamal dkk, 2007;
Michel dkk,2008).
Peluang keberhasilan kultur jaringan dipengaruhi juga oleh umur
tanaman. Semakin muda tanaman, maka akan semakin besar keberhasilan
dalam kultur jaringan. Jaringan muda (juvenile) memiliki sel-sel yang aktif
membelah dengan kecepatan pembelahan sel yang tinggi sehingga jaringan
muda merupakan bahan eksplan yang baik. Naughmouchi dkk. (2008)
mengatakan respon eksplan akan menurun seiring pertambahan umur
eksplan.
KETAHANAN KULTUR KENCUR ...,Giarsiana Handoyowati, Agroteknologi F. Pertanian, ump 2016
Kondisi fisiologi eksplan berperan penting dalam keberhasilan teknik
kultur jaringan. Pada umumnya bagian vegetatif lebih siap beregenerasi
daripada bagian generatif. Kondisi fisiologis dari suatu tanaman bervariasi
secara alami, sejalan dengan pertumbuhan tanaman yang dipengaruhi oleh
lingkungannya. Pengaturan lingkungan tanaman yang bersih dan higienis,
dengan pengubahan status fisiologi tanaman induk seperti memanipulasi
cahaya, suhu, suplai air, suplai hara dan zat pengatur tumbuh akan
mempengaruhi fisiologi eksplan (Zulkarnain, 2009).
Ukuran eksplan menentukan laju kehidupan bahan eksplan. Eksplan
yang berukuran kecil, lebih mudah disterilisasi sehingga akan memperkecil
peluang kontaminasi baik secara internal maupun eksternal, namun
kemampuan beregenerasi juga kecil sehingga diperlukan media kompleks
dalam pertumbuhannya. Semakin besar ukuran eksplan maka akan semakin
besar kemampuan beregenerasi, namun peluang untuk kontaminasi juga
semakin besar (Zulkarnain, 2009).
2.3 Sterilisasi Eksplan
Sterilisasi adalah proses untuk mematikan atau menonaktifkan spora dan
mikroorganisme sampai ke tingkat yang tidak memungkinkan lagi
berkembang biak atau menjadi sumber kontaminan selama proses
perkembangan berlangsung.
Proses sterilisasi yang tidak sempurna akan menimbulkan adanya
kontaminasi. Kontaminasi yang umum terjadi adalah kontaminasi oleh
cendawan dan bakteri. Komposisi medium kultur jaringan yang mengandung
KETAHANAN KULTUR KENCUR ...,Giarsiana Handoyowati, Agroteknologi F. Pertanian, ump 2016
gula, vitamin, asam asam amino, garam-garam anorganik, air, zat pengatur
tumbuh, dan bahan pemadat sangat menguntungkan untuk pertumbuhan
cendawan dan bakteri. Bila diberi kesempatan maka organisme tersebut akan
tumbuh dengan cepat, dan dalam waktu singkat akan menutupi permukaan
medium dan eksplan yang ditanam. Selanjutnya organisme ini menyerang
eksplan melalui bekas luka pemotongan pada saat perlakuan sterilisasi.
Beberapa jenis mikroorganisme melepaskan senyawa beracun ke dalam
medium kultur yang dapat menyebabkan kematian eksplan (Zulkarnain,
2009).
Beberapa sumber kontaminasi mikroorganisme pada sistem kultur
jaringan, adalah: (1) media, (2) lingkungan kerja yang kurang steril dan
pelaksanaan penanaman yang kurang hati-hati dan kurang teliti, (3) eksplan,
secara internal (kontaminan terbawa di dalam jaringan tanaman), (4) eksplan,
secara eksternal (kontaminan berada di permukaan eksplan akibat prosedur
sterilisasi yang kurang sempurna, (5) serangga atau hewan kecil yang masuk
ke botol kultur setelah diletakkan pada ruang kultur. Dari semua sumber
kontaminasi, yang paling sulit diatasi ialah yang berasal dari eksplan. Oleh
karena itu, dalam memilih suatu metode sterilisasi dan bahan sterilisasi
haruslah selektif, dengan prinsip semaksimal mungkin menghilangkan
mikroorganisme kontaminan yang tidak diinginkan dengan gangguan sekecil
mungkin pada jaringan eksplan.
Sterilisasi eksplan dapat dilaksanakan dengan dua cara, yaitu secara
mekanik dan secara kimia. Sterilisasi eksplan secara mekanik digunakan untuk
eksplan yang keras (misalnya tebu, biji salak, dan sebagainya) atau berdaging
KETAHANAN KULTUR KENCUR ...,Giarsiana Handoyowati, Agroteknologi F. Pertanian, ump 2016
(misalnya wortel, umbi, dan sebagainya), yaitu dengan membakar eksplan
tersebut di atas lampu spiritus sebanyak tiga kali. Sedangkan sterilisasi
eksplan secara kimia digunakan untuk eksplan yang lunak (jaringan muda)
seperti daun, tangkai daun, anther, dan sebagainya. Bahan-bahan kimia yang
sering digunakan untuk sterilisasi permukaan eksplan antara lain:
1. Natrium hipoklorit
Nama dagangnya adalah clorox dan bayclin. Konsentrasi untuk sterilisasi
tergantung dari kelunakan eksplan, dapat 5%-20% dan waktunya antara 5-
10 menit.
2. Mercuri klorit
Nama dagangnya adalah sublimat 0.05%. Penggunaan bahan kimia ini
harus hati-hati karena bersifat racun. Cara perlakuan sterilisasinya sama
dengan clorox, hanya waktunya lebih pendek karena sublimat bersifat
keras.
3. Alkohol 70%
Alkohol lebih banyak diperdagangkan dalam bentuk alkohol 95%. Jamur
biasanya mati dengan alkohol 70%, sedangkan dengan alkohol 95% masih
tetap hidup.
Prinsip dasar sterilisasi eksplan adalah mensterilkan eksplan dari
berbagai mikroorganisme, tetapi eksplannya tidak ikut mati. Setiap tanaman
memerlukan perlakuan khusus sehingga sebelum mengulturkan tanaman baru
perlu melakukan percobaan sterilisasi. Sebagai patokan, konsentrasi bahan dan
waktu yang diperlukan untuk sterilisasi eksplan sebagai berikut :
KETAHANAN KULTUR KENCUR ...,Giarsiana Handoyowati, Agroteknologi F. Pertanian, ump 2016
1. Sterilisasi Ringan
Eksplan direndam dalam cairan pemutih pakaian 20% selama 10
menit, lalu bilas dengan air steril. Setelah itu, eksplan direndam dalam
cairan pemutih pakaian 15% selama 10 menit, lalu bilas dengan air steril.
Terakhir, eksplan direndam dalam cairan pemutih pakaian 10% selama 10
menit, lalu bilas dengan air steril tiga kali.
2. Sterilisasi Sedang
Eksplan direndam dalam HgCl2 0.1-0.5 mg/l selama 7 menit, lalu
bilas dengan air steril. Setelah itu, eksplan direndam dalam cairan pemutih
pakaian 15% selama 10 menit, lalu bilas dengan air steril. Terakhir,
eksplan direndam dalam cairan pemutih pakaian 10% selama 10 menit,
lalu bilas dengan air steril tiga kali.
3. Sterilisasi Keras
Eksplan direndam dalam HgCl2 0.1-0.5 mg/l selama 10 menit, lalu
bilas dengan air steril. Setelah itu, eksplan direndam dalam alkohol 90%
selama 15 menit, lalu bilas dengan air steril. Terakhir, eksplan direndam
dalam cairan pemutih pakaian 20% selama 10 menit, lalu bilas dengan air
steril tiga kali.
Menurut Gunawan (1987) ada sekitar sepuluh jenis bahan yang
digunakan dalam sterilisasi permukaan, yaitu kalsium hipoklorit, natrium
hipoklorit, hidrogen peroksida, gas klorin, perak nitrat, merkuri klorid,
betadin, fungisida, antibiotik, dan alkohol.
KETAHANAN KULTUR KENCUR ...,Giarsiana Handoyowati, Agroteknologi F. Pertanian, ump 2016
Masalah yang sering mengganggu dalam pekerjaan in vitro adalah
membuat dan menjaga kondisi aseptik, baik kondisi lingkungan maupun
kondisi eksplannya. Oleh karena itu bila memindah-tanamkan bagian
tanaman dari satu wadah ke wadah yang lain, jangan menyentuh
permukaan bagian dalam dari wadah dengan tangan atau bagian alat yang
tidak steril.
Setiap bahan tanaman mempunyai tingkat kontaminasi permukaan
yang berbeda, tergantung dari :
a. Jenis tanamannya.
b. Bagian tanaman yang dipergunakan.
c. Morfologi permukaan (misalnya berbulu atau tidak).
d. Lingkungan tumbuhnya (Green house atau lapang).
e. Musim waktu mengambil (musim hujan atau kemarau).
f. Umur tanaman (seedling atau tanaman dewasa).
g. Kondisi tanamannya (sehat atau sakit).
2.4 Kencur
Kencur (Kaempferia galanga L.) merupakan tanaman obat yang
bernilai ekonomis cukup tinggi sehingga banyak dibudidayakan. Sistematika
tanaman kencur adalah sebagai berikut :
Kingdom : Plantae
Divisio : Spermatophyta
Subdivisio : Angiospermae
Class : Monocotyledonae
Ordo : Zingiberales
KETAHANAN KULTUR KENCUR ...,Giarsiana Handoyowati, Agroteknologi F. Pertanian, ump 2016
Famili : Zingiberaceae
Genus : Kaempferia
Spesies : Kaempferia galanga L.
2.4.1 Manfaat
Bagian rimpangnya digunakan sebagai bahan baku industri obat
tradisional, bumbu dapur, bahan makanan, maupun minuman penyegar
lainnya (Rostiana dkk, 2003). Sulaiman dkk. (2007), menyatakan bahwa
rimpang kencur dapat digunakan sebagai untuk hipertensi, rematik, dan
asma. Ekstrak air daun kencur mempunyai aktivitas antiinflamasi yang
diuji pada radang akut yang diinduksi dengan karagenan. Kandungan
minyak atsiri dari rimpang kencur diantaranya terdiri atas miscellaneous
compounds (misalnya etil p-metoksisinamat 58,47%, isobutil β-2-
furilakrilat 30,90%, dan heksil format 4,78%); derivat monoterpen
teroksigenasi (misalnya borneol 0,03% dan kamfer hidrat 0,83%); serta
monoterpen hidrokarbon (misalnya kamfen 0,04% dan terpinolen 0,02%)
(Sukari dkk, 2008).
Kencur (Kaempferia galanga L.) merupakan famili Zingiberaceae.
Secara empirik kencur digunakan untuk mengobati berbagai macam
penyakit seperti: batuk, radang lambung, perut nyeri, tetanus dan bengkak.
Akar rimpang kencur merupakan bagian yang digunakan sebagai obat
(Astuti dkk, 2006). Menurut laporan Jagadish dkk.(2010), ekstrak etil
asetat rimpang Kaempferia galanga L.menunjukkan toksisitas yang
selektif terhadap sel kanker salah satunya SW-620 (sel kanker kolorektal)
dengan IC50 8,29 μg/mL.
KETAHANAN KULTUR KENCUR ...,Giarsiana Handoyowati, Agroteknologi F. Pertanian, ump 2016