KULTUR JARINGAN

OLEH

Prof.Dr. Ir. Chanif Mahdi, MS.

JURUSAN KIMIA

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

2010

PENDAHULUAN

KULTUR JARINGAN ADALAH BAGIAN DARI ILMU BIOLOGI YANG MEMPELAJARI TENTANG PEMBIAKAN JARINGAN DALAM KONDISI TERKONTROL.

SEBELUM MEMPELAJARI LEBIH LANJUT TENTANG KULTUR JARINGAN TANAMAN DAN HEWAN, KITA PERLU MEMPELAJARI TERLEBIH DAHULU TENTANG ISTILAH- ISTILAH BERIKUT :

1. SELAdalah bagian terkecil dari kehidupan yang biasanya

tersusun dari bagian- bagian sel (sub seluler/ organel) sebagai berikut :a. Dinding sel/ membran selb. Cytoplasma/ Cytosolc. Nukleusd. Mitochondriae. Khloroplasf. Endoplasma Retikulum dan ribosom

g. Apparatus golgi (bodygolgi) h. Lisosome i. Vocoule

Structure of eucaryotic cells

mitochondria

cell membranelysosomes

Golgi

rEPR (ribosomes)

sEPRcentrosome

nucleolus

nucleus

cytoplasm

2. JARINGAN

Adalah kumpulan sel yang memiliki bentuk dan fungsi yang sama. Contoh jaringan otot, syaraf dan lain- lainnya.

3.ORGAN

Adalah bagian dari organisme hidup yang mempunyai fungsi tertentu. Contoh : Hati, Ginjal, Jantung dll.

4. SISTIM ORGAN

Adalah kerjasama antara struktur dan fungsi harmonis masing- masing organ tubuh

5. ORGANISME

Adalah suatu zat hidup, jasad hidup atau machluk hidup

6. SEL PROKARIOT

Adalah sel yang tidak mempunyai inti sejati dan komponen sifat menurunnya terdapat dalam molekul DNA tunggal atau khromosom yang letaknya bebas dalam sitoplasma. Contoh sel bakteri, Riketsia, gangang, dll.

7. SEL EUKARIOT Berasal dari kata eu yang berarti sejati,

dan kata karyo berati keseluruhan inti sel. Ini berarti bahwa sel eukariot adalah sel yang mempunyai inti sel (nukleus) sejati, yaitu strukturnya dikelilingi oleh membran inti, dimana didalamnya terdapat khromosom yang mengandung komponen pembawa sifat.

8. KHROMOSOM Adalah pembawa sifat menurun. Khromosom

tersusun dari gene- gene. Gene bagian dari DNA , dan DNA dapat menurunkan sifat.

9. SEL HEWAN DAN TANAMAN

Bisa dibedakan terutama pada bentuk struktur dinding selnya. Pada sel tanaman terdiri dari selulosa dan lignin, mengadung khloroplas dan khlorofil.

10. PEMBELAHAN SEL

A. PEMBELAHAN MITOSIS

Adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel- sel somatis. Banyaknya khromosom = 2N atau diploid.

B. PEMBELAHAN MIOSIS

Adalah pembelahan yang terdapat pada sel kelamin jumlah khromosomnya = 1 N (haploid).

PEMBELAHAN MITOSIS DAN MIOSIS

CHROMOSOM DNA DAN GENE

METODE PERCOBAAN PROSES BIOLOGI

1. Metode In vivo

Adalah metode percobaan biologi dengan dengan menggunakan hewan percobaan/ dalam tubuh hewan langsung. Contoh percobaan daya cerna protein.

2. Metode In vitro

Adalah percobaan biologi dengan menggunakan peralatan laboratorium (tabung reaksi, water bath, senyawa kimia, yang kondisinya sama dengan tubuh hewan.

Contoh : percobaan daya cerna di luar tubuh hewan (laboratorium).

3. Metode In situ (In sacco)

Adalah cara memasukkan bahan yang akan diselidiki dalam kantong- kantong/nylon, kemudian dimasukkan dalam tubuh ternak (rumen/ retikulum).

KULTUR JARINGAN PADA TANAMAN

A. PENGERTIAN DAN BATASAN

Kultur jaringan pada tanaman dibedakan menjadi 4 golongan berdasarkan bahan tanaman yang dipakai. Masing- masing adalah :

kultur kallus, kultur meristem, kultur organ dan kultur sel

MANFAAT KULTUR JARINGAN

1. Untuk memperbanyak tanaman secara vegetatif dan secara cepat, terutama bagi tanaman yang sulit dibiakkan secara vegetatif (anggrek, pisang) yang mempunyai nilai tinggi

2. Untuk pemuliaan tanaman, yaitu untuk menghasilkan jenis- jenis tanaman baru. Tehnik ini dikenal pula sebagai genetic engineering yaitu menyatukan dua sel yang berbeda sifatnya.

3. Untuk mempelajari fisiologi tanaman, terutama hubungannnya dengan penyakit tanaman.

4. Untuk mempelajari biokimia tanaman, yaitu untuk memperoleh senyawa metabolit sekunder(nikotin,gosipol, steroid dll).

PRINSIP DARI KULTUR JARINGAN

Prinsip kultur jaringan pada tanaman ada dua hal, masing masing adalah :

1. Mengisolasi bagian dari tanaman dari tanaman induk.

2. Menumbuhkan dan mengembangkan bagian tanaman tersebut pada media yang kondisinya mendorong pertumbuhan bagian tanaman tersebut.

Kedua hal tersebut di atas dilakukan dalam kondisi steril/ bebas hama.

JENIS KULTUR JARINGAN

1. Kultur Kalus

Kalus biasanya terdiri dari dari kumpulan sel parenchym atau parenkim yang lepas tidak berbentuk dan berasal dari sel- sel yang sedang aktif ditanaman induk.

Faktor pendorong yang berperan dalam rpoduksi kalus adalah hormon auksin dan sitokinin. Dengan menggunakan teknik kultur jaringan, kalus dapat dibentuk oleh jaringan tanaman yang biasanya tidak mampu membentuk kalus.

Bahan tanaman yang dipakai dalam kultur kalus adalah jaringan vaskuler kambium, parenkim,perikel dari akar, kotilidon, mesophil dan jaringan provaskuler.

Pertumbuhan kalus secara umum dalam kultur jaringan melibatkan hubungan yang sangat komplek antara bahan tanaman yang digunakan, komposisi media dan kondisi lingkungan selama masa inkubasi.

2. KULTUR MERISTEM (SHOOT APEX)

Menurut Cutter ( 1965) dibedakan antara meristem pucuk (apical meristem) dan tunas pucuk (Shoot apex). Meristem pucuk adalah titik tumbuh, sedangkan tunas pucuk adalah titik tumbuh ditambah beberapa daun primordia.

Kultur pucuk ini bermanfaat bila digunakan untuk mengeliminir penyakit dari tanaman, misalnya untuk mendapatkan tanaman yang bebas virus pada dahlia dan kentang.

Karena titik tumbuh adalah bagian yang belum mempunyai jaringan vaskuler, sehingga virus atau penyakit lain belum boisa ditranslokasikan di daerah tunas tersebut.

Beberapa faktor nutrisi yang berperan dalam keberhasilan kultur meristem.Zat hormon : Auksin. Sitokinin dan gilbberelinSitokinin : berperan dalam melipat gandakan

tunas.Gibberelin : (GA3) diperlukan untuk pertumbuhan normal dari pucuk tunas.

Kultur meristem maupun kultur pucuk bisa dilakukandalam media padat maupun cair. Bila menggunakan media cair, bisa juga diberi kertas saring yang dilipat seperti huruf M, dan ujung kaki lipatas dikenakan cairan media sehingga hanya rembesan media yang digunakan oleh bahan tanaman yang diletakkan di ujung lipatan kertas.

3. KULTUR ANTHER DAN POLLEN

Tujuan kultur anther dan pollen adalah untuk menghasilkan tanaman haploid dari spora yang monoploid, mikro spora atau tepungsari yang belum masak, penting untuk tujuan pemuliaan.

Tanaman haploid yang sudah dihasilkan kemudian digandakan dengan colenkim atau dengan teknik regenerasi menjadi diploid homozygote yang fertil.

4. KULTUR SEL DAN PROTOPLASMA

Kultur sel dan protoplasama biasanya disebut sebagai kultur supensi, karena terdiri dari medium cair dan sel- sel agregat yang didispersi, karena medianya selalu digoyang.

Selama inkubasi jumlah sel tersebut meningkat sampai titik maksimum. Kalau sudah mencapai titik maksimum, sel- sel tersebut tidak bertambah lagi, sehingga harus dipindah lagi ke

media baru, dengan jumlah sel yang sama pada tiap tabung media.

C. TEKNIK KULTUR JARINGAN

LABORATORIUM KULTUR JARINGANMempunyai peranan penting dan

diharapkan terdiri dari 4 ruangan yaitu :

1. Ruang bahan kimia (ruang kering) untuk menyimpan dan penimbangan, dilengkapi dengan :-Timbangan dengan ketelitian 5 desimal atau 0,0001 sampai 0,1 g.- Kulkas / freezer (untuk menyimpan)- eksikator

2. Ruang pembuatan Media (Ruang Basah) dilengkapi dengan air, yaitu:

- Aqua destilator, yang lebih bagus lagi adalah aquabidest.

-Deionizer

-Stirer, shaker

-Autoclave

- Bak pencuci

3. Ruang Inokulasi (penanaman), dilengkapi dengan :

- LAF (Lamina Air Flow Cabinet) yaitu aliran udara steril mengandung lampu UVDesinfektan (Alkohol, speritus)Directing het- Lampu spiritus

- AC suhu 25 0C

4. Ruang Kultur (menumbuhkan), dilengkapi dengan :AC (suhu antara 21- 250C ± 20C)- Rak penyimpan botol yang sudah terisi inokulum.

-Explant = bahan tanaman ( sel/ jaringan)

Catatan tambahan :

Plantet = tanaman hasil

Setelah dihasilkan kemudian dilakukan aklimitasi dari botol lalu dipindah ke tanah.

OPERASIONAL KULTUR JARINGAN TANAMAN

KOMPOSISI MEDIA

Kurang lebih terdapat 20 macam komposisi media yang disusun oleh peneliti. Diantaranya ada 5 media yang sering dipakai, masing- masing adalah : Murashige dan Skoog (MS), White (W), Heller, Gembong (BSD), Schenk dan Hildebradt (SH). Perbedaan satu dengan lainnya terletak pada jenis dan dosis bahan yang dipakai.

INOKULASI

1. KULTUR KALUSHampir semua jaringan dan organ yang

mengang sel- sel hidup dapat dirangsang untuk membentuk kalus. Walaupun hasil dan waktunya berbeda sebelum terjadi pertumbuhan yang aktif.

Sebelum diinokulasi kedalam media, bahan disterilkan dengan sodium hipoklorit, dimasukkan ke dalam tabung yang berisi media. Pekerjaan ini dilakukan dalam laminar Flow Cabinet, atau Tranfer BOX yang sudah disterilkan dengan alkohol, formalin atau lampu UV.

2. KULTUR MERISTEMBahan yang digunakan adalah mata tunas

atau pucukbatang dengan panjang ± 1 cm. Setelah disterilkan, permukaan bahan tersebut diletakkan dibawah mikroskop stereo atau bonokuler untuk diambil titik tumbuhnya atau titik tumbuh bersama beberapa daun primordia atau pucuk sepanjang 0,5 cm.

3. KULTUR KANTONG TEPUNGSARI DAN TEPUNGSARI

Bahan yang baik didapat dari tanaman yang sehat dan dari bunga yang sedang kuncup.

Sebelum dikultur, bahan disimpan dalam suhu 7- 80 C selama 12 hari, kemudian dicuci dalam hipoklorit dan teepol selama 10 menit. Paling tepat apabila tepungsari dalam stadia pembelahan mitosis lengkap yang pertama dan harus diuji dibawah mikroskop sebelum dikulturkan.

4. KULTUR SEL DAN PROTOPLASMA

Kultur sel adalah dari kultur kalus yang masih muda ± 500 mg dimasukkan dalam tabung erlenmeyer yang berisi medi MS ± 1 mg

1mg/ liter,1D dan sukrose yang dikocok dengan kecepatan 100 rpm pada suhu 250 C.

Kultur protoplasma bahannya diambil dari daun sehat dan masak. Setelah disterilkan, lapisan epidermis bawah daun dilepas dengan pinset. Pelepasan dimulai dari tengah dan bergerak ke tepi daun. Pelepasan protoplasma dilakukan dengan merendam bahan di dalam larutan enzim makarosim dan kemudian diinkubasi selama 12- 18 hari pada suhu 250 C. Setelah disaring dan dicuci dengan media MS dan monitol, protoplasma dimasukkan dalam media MS padat.