Perbanyakan pada tanaman tidak hanya dilakukan melalui proses generatif, melainkan juga dapat dilakukan melalui proses perbanyakan vegetatif.
Metode perbanyakan tanaman yang dilakukan dengan teknik kultur jaringan tergolong perbanyakan vegetatif, artinya tidak melibatkan adanya fertilisasi antara sel telur dan sel kelamin jantan seperti halnya pembentukan biji pada tanaman.
Perbanyakan tanaman dengan teknik kultur jaringan disebut juga mikropropagasi atau perbanyakan mikro. Kata ‘mikro’ mengacu pada bahan tanam awal yang digunakan yaitu eksplan yang berukuran kecil (micro=kecil), bahkan dapat mencapai ≤ 1 mm pada kultur meristem.
Pada prinsip dasarnya, perbanyakan vegetatif melalui kultur jaringan sama dengan perbanyakan vegetatif secara konvensional seperti stek. Artinya, Setiap potongan bagian tubuh tumbuhan akan menjadi satu individu baru yang utuh (mikropropagasi).
Jika kondisi lingkungan sesuai dan cukup nutrien, maka setiap irisan bagian tubuh tumbuhan ini akan mampu tumbuh menjadi sejumlah individu yang memiliki sifat yang sama dengan induknya. Akan tetapi, kedua metode tersebut tentunya memiliki perbedaan yang akan dibahas lebih lanjut dalam tulisan ini.
Daftar Isi
A. Pengertian Kultur Jaringan
Apakah yang dimaksud dengan kultur jaringan?
Kultur jaringan adalah suatu metode untuk mengisolasi bagian-bagian tanaman seperti sel, jaringan, atau organ serta menumbuhkannya secara aseptis (bebas hama) di dalam atau di atas suatu medium budidaya.
Fungsi kultur jaringan yaitu agar bagian-bagian tanaman yang ditumbuhkan tersebut dapat memperbanyak diri dan beregenerasi menjadi tanaman lengkap kembali.
B. Prinsip Dasar Kultur Jaringan
1. Autonom dan Totipotensi
Dasar yang digunakan dalam melakukan kultur pada jaringan tumbuhan yaitu karena sel tumbuhan bersifat autonom dan mempunyai totipotensi.
Sel bersifat autonom artinya dapat mengatur aktivitas hidupnya sendiri. Maksudnya, sel tumbuhan dapat melakukan metabolisme serta tumbuh dan berkembang secara independen jika diisolasi dari jaringan induknya.
Totipotensi adalah kemampuan dari sel tumbuhan untuk beregenerasi menjadi tanaman lengkap kembali. Teori totipotensi sel (cellular totipotency) menyebutkan bahwa setiap sel tanaman memiliki kapasitas untuk beregenerasi membentuk tanaman secara utuh. Tanaman baru yang diperoleh dengan cara ini bersifat identik dengan induknya, dan disebut plantlet.
2. Hormon Pertumbuhan
Tumbuhan memiliki hormon endogen yang bisa memacu pertumbuhan, seperti auksin dan sitokinin. Hormon ini akan memacu pembelahan sel tumbuhan sehingga terjadi pertumbuhan.
Dengan menambah hormon pertumbuhan (auksin) pada kultur sel, sel-sel atau jaringan ini akan membelah membentuk massa sel-sel kalus yang belum terdiferensiasi.
Terdiferensiasi adalah awal proses terbentuknya organ yang ditandai dengan hasil pembelahan sel yang berbeda bentuk polanya kearah pembentukan organ tertentu. Kemudian, sel-sel kalus tersebut ditumbuhkan menjadi individu baru.
B. Tahapan Kultur Jaringan
Dalam teknik kultur jaringan bagian tumbuhan yang ditumbuhkan pada media kultur dinamakan eksplan. Eksplan merupakan bagian kecil dari tanaman (sel, jaringan, atau organ) yang digunakan untuk memulai suatu kultur.
Bagian tumbuhan yang baik untuk dijadikan objek kultur jaringan haruslah eksplan yang masih muda (primordia), sel-selnya masih bersifat meristematis, dan sudah mengalami proses deferensiasi.
Pada kultur jaringan, tahap-tahap perkembangan sel somatik menjadi embrio sama dengan pertumbuhan zigot. Bedanya zigot (2n) dihasilkan melalui perkawinan sperma dan ovum yang bersifat haploid (n). Pertumbuhan embrio ini dimulai dari sel → globular → bentuk jantung → bentuk torpedo →bentuk kotiledon → tumbuhan muda.
Adapun proses kultur jaringan tanaman dilakukan melalui beberapa tahap sebagai berikut.
- Isolasi bahan tanaman (eksplan) dari tanaman induk.
- Eksplan disterilisasi kemudian dicuci dengan air steril
- Eksplan ditanam pada media yang terbuat dari agar yang dilengkapi dengan unsur makro dan mikro
- Setelah ditanam, eksplan diletakkan di ruangan yang terkontrol suhu dan penyinarannya
- Dilakukan subkultur beberapa kali hingga eksplan tumbuh menjadi plantlet
- Plantlet dikeluarkan dari botol kultur dan akar dibersihkan dari agar dengan air bersih
- Plantlet ditanam ke dalam pot-pot kecil dan letakkan di tempat yang tidak terkena sinar matahari langsung.
- Setelah plantlet tumbuh kuat, perlahan-lahan pindahkan ke tempat yang langsung terkena matahari.
Uraian Proses Kultur Jaringan Tanaman
Eksplan yang digunakan dalam kultur dapat berupa sel (kultur sel), protoplas (kultur protoplas), epidermis, empulur (kultur jaringan), meristem apikal atau lateral (kultur meristem), tunas apikal maupun lateral (kultur tunas), serta irisan batang, daun maupun akar (kultur organ).
Baca Juga: Jaringan Meristem: Pengertian, Ciri-ciri, Fungsi, dan Jenisnya
Eksplan ditanam pada media yang dilengkapi dengan unsur mikro dan makro. Setelah itu, diletakkan di ruangan yang terkontrol suhu dan penyinarannya. Selanjutnya dilakukan subkultur beberapa kali sampai eksplan tumbuh menjadi plantlet (tanaman baru yang dihasilkan).
Subkultur adalah pemindahan sel-sel, jaringan, atau organ ke dalam medium baru. Selanjutnya, plantlet yang telah terbentuk dapat ditanam di dalam pot-pot kecil.
Eksplan yang ditanam akan membentuk bentukan baru sebelum menjadi plantlet. Plantlet adalah tanaman yang dihasilkan dari perbanyakan melalui kultur jaringan/in vitro. Bentukan baru yang terbentuk setelah eksplan ditanam pada media kultur disebut propagul.
Propagul dapat berupa kalus, organ (tunas, akar) ataupun embrio somatik. Kalus adalah kumpulan sel yang tidak terorganisir. Kalus terbentuk apabila eksplan ditanam pada media yang ditambah dengan zat pengatur tumbuh (ZPT) untuk menginduksi kalus.
Tumbuhan baru hasil kultur jaringan dapat dikembangkan di lahan biasa atau pada media hidroponik. Dengan kultur jaringan akan dihasilkan tanaman secara massal tanpa areal yang luas dengan kualitas dengan induknya sehingga kebutuhan pangan masyarakat akan terpenuhi.
C. Kelebihan dan Kekurangan Kultur Jaringan
Dibandingkan dengan perbanyakan vegetatif konvensional seperti dengan stek, cangkok, ‘budding’, ‘layerage’, dan sebagainya, mikropropagasi memiliki kelebihan dan kekurangan.
| Perbanyakan vegetatif konvensional | Mikropropagasi | |
| Biaya | Murah | Mahal |
| Keahlian/skill pekerja | Dibutuhkan keahlian mengenai budding, grafting, okulasi, dll | Dibutuhkan keahlian bekerja secara aseptik di laboratorium |
| Ukuran bahan tanaman awal | Besar | Sangat kecil |
| Jumlah anakan yang dihasilkan dari satu bahan tanaman per satuan waktu | Hanya satu | Ratusan hingga ribuan |
| Sifat anakan yang dihasilkan | Identik dengan induknya | Identik dengan induknya |
Mikropropagasi (kultur jaringan) memiliki keunggulan dari segi bahan tanam awal yang sangat kecil namun menghasilkan anakan yang jauh lebih banyak. Dibandingkan dengan perbanyakan vegetatif konvensional, perbanyakan dengan mikropropagasi akan jauh menjadi lebih efisien untuk tanaman yang memiliki nilai ekonomi tinggi, karena biaya yang mahal akan tertutupi oleh harga jual tanaman yang tinggi.
D. Manfaat Teknik Kultur Jaringan
Teknik kultur jaringan tidak hanya digunakan untuk memperbanyak tanaman tetapi digunakan sebagai bioteknologi untuk mendapatkan tanaman bebas virus, untuk produksi obat, produksi tanaman unggul dan sebagainya.
1. Transformasi Genetik/Rekayasa Genetika
Teknik kultur jaringan kini tidak hanya digunakan sebagai teknik perbanyakan tanaman. Pekerjaan biologi molekuler seperti transformasi genetik / rekayasa genetika juga membutuhkan teknik kultur jaringan jika transfer gen dilakukan secara in vitro. Jadi teknologi menghasilkan tanaman transgenik secara in vitro mutlak membutuhkan kultur jaringan.
Baca Juga: Genetically Modified Organism (Organisme yang Dimodifikasi Secara Genetik)
2. Memperbanyak GM (Genetically Modified) Plants atau yang Dikenal Sebagai Tanaman Transgenik
Tanaman transgenik memiliki karakteristik agronomi yang spesifik sesuai dengan gene of interest yang disisipkan. Perbanyakan tanaman ini harus dilakukan secara vegetatif agar anakan yang dihasilkan secara genetis identik dengan induknya.
Perbanyakan tanaman melalui kultur jaringan akan mempercepat proses perbanyakan untuk dihasilkannya anakan yang seragam dan identik secara genetik dengan induknya.
3. Perbanyakan Tanaman Hibrid yang Memiliki Sifat-sifat Unggul
Tanaman hibrid merupakan hasil persilangan antara dua tanaman yang masing-masing membawa karakter spesifik, sehingga karakter yang dimiliknya merupakan perpaduan atau kombinasi yang berasal dari dua tetua.
Tanaman hibrid harus diperbanya secara vegetatif untuk mempertahankan sifat unggul yang dimilikinya. Kultur jaringan merupakan metode perbanyakan vegetatif sehingga sangat tepat digunakan untuk perbanyakan tanaman hibrid.
4. Memperbanyak Tanaman yang Tidak Memiliki Biji
Tanaman tanpa biji seperti pisang harus diperbanyak secara vegetatif. Secara vegetatif konvensional pisang diperbanyak melalui anakan dan atau mata bonggol. Namun perbanyakan tanaman pisang dengan teknik kultur jaringan sudah umum dilakukan oleh pelaku agribisnis untuk komoditi pisang secara komersial.
Selain diperoleh bibit dalam jumlah banyak dengan waktu yang relatif singkat, juga diperoleh bibit yang seragam dan sehat.
Referensi:
- Rachmawati, F., Urifah, N., & Wijayanti, A. (2009). Biologi: untuk SMA/MA Kelas XI Program IPA. Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.
- Purnomo, Sudjino, Trijoko, & Hadisusanto, S. (2009). Biologi: Kelas XI untuk SMA dan MA. Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.
- Dwiyani, R. (2015). Kultur Jaringan Tanaman. Pelawa Sari (Percetakan & Penerbit).
- University of Liverpool. (n.d.). What is Plant Tissue Culture? https://www.liverpool.ac.uk/~sd21/tisscult/what.htm