KULTUR JARINGAN TUMBUHAN ATAU
TANAMAN
Kultur jaringan bila diartikan ke dalam bahasa Jerman disebut Gewebe
kultur atau tissue culture (Inggris) atau weefsel kweek atau weefsel
cultuur (Belanda).
Kultur jaringan merupakan cara memperbanyak
tanaman dengan mengisolasi bagian tanaman seperti sel, jaringan dan organ serta
menumbuhkannya di dalam kondisi yang steril, sehingga bagian - bagian tersebut
bisa memperbanyak diri dan menjadi tanaman lengkap
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 memperbayak diri dan
beregenerasi menjadi tanaman yang lengkap.
Dasar teori yang
digunakan adalah teori totipotensi yang ditulis oleh SCHLEIDEN dan
SCHWANN yang menyatakan bahwa teori totipotensi adalah bagian tanaman
yang hidup mempunyai totipotensi, kalau dibudidayakan di dalam media
yang sesuai, akan dapat tumbuh dan berkembang menjadi tanaman yang
sempurna, artinya dapat bereproduksi, berkembang biak secara normal
melalui biji atau spora.
Pekerjaan kultur jaringan meliputi:
persiapan media, isolasi bahan tanam (eksplan), sterilisasi eksplan,
inokulasi eksplan, aklimatisasi dan usaha pemindahan tanaman hasil
kultur jaringan ke lapang. Pelaksana harus bekerja dengan teliti dan
serius, karena setiap tahapan pekerjaan tersebut memerlukan penanganan
tersendiri dengan dasar pengetahuan tersendiri.
Landasan kultur jaringan didasarkan atas tiga kemampuan dasar dari tanaman, yaitu:
1. Totipotensi adalah potensi atau kemampuan dari sebuah sel untuk
tumbuh dan berkembang menjadi tanaman secara utuh jika distimulasi
dengar benar dan sesuai. Implikasi dari totipotensi adalah bahwa semua
informasi tentang pertumbuhan dan perkembangan suatu organisme terdapat
di dalam sel. Walaupun secara teoritis seluruh sel bersifat totipotensi,
tetapi yang mengekspresikan keberhasilan terbaik adalah sel yang
meristematik.
2. Rediferensiasi adalah kemampuan sel-sel masak
(mature) kembali menjadi ke kondisi meristematik dan dan berkembang dari
satu titik pertumbuhan baru yang diikuti oleh rediferensiasi yang mampu
melakukan reorganisasi manjadi organ baru.
3. Kompetensi
menggambarkan potensi endogen dari sel atau jaringan untuk tumbuh dan
berkembang dalam satu jalur tertentu. Cantohnya embrioagenikali kompeten
cel adalah kemampuan untuk berkembang menjadi embrio funsional penuh.
Sebaliknya adalah non-kompeten atau morfogenetikali tidak mempunyai
kemampuan.
Tipe-tipe Kultur Jaringan :
Kultur jaringan
(tissue culture) sampai saat ini digunakan sebagai suatu istilah umum
yang meliputi pertumbuhan kultur secara aseptik dalam wadah yang umumnya
tembus cahaya. Sering kali kultur aseptik disebut juga kultur in vitro
yang artinya sebenarnya adalah kultur di dalam gelas.
Dalam pelaksanaannya dijumpai beberapa 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.
Kelebihan dan Kekurangan Kultur Jaringan
Kelebihan:
o Sifat identik dengan induknya;
o Perbanyakan dalam waktu singkat;
o Tidak perlu areal pembibitan yang luas;
o Tidak dipengaruhi oleh musim;
o Tanaman bebas jamur dan bakteri.
Sedangkan kekurangannya:
o Bibit hasil kultur jaringan sangat rentan terhadap hama penyakit dan udara luar;
o Bagi orang tertentu, cara kultur jaringan dinilai mahal dan sulit;
o Membutuhkan modal investasi awal yang tinggi untuk bangunan (laboratorium khusus), peralatan dan perlengkapan;
o Diperlukan persiapan SDM yang handal untuk mengerjakan perbanyakan kultur jaringan agar dapat memperoleh hasil yg memuaskan;
o Produk kultur jaringan pada akarnya kurang kokoh. ]
Perbedaan Perbanyakan Alami dan Kultur Jaringan
Alami
Nutrisi diperoleh secara alami dari dalam tanah
Tanaman dapat membuat makanannya sendiri (autotrof)
Sumber tanaman harus cukup umur
Fotosintesis dengan bantuan matahari
Ada musim hujan dan kemarau yang tidak terkendali
Kultur Jaringan
Media terbuat dari nutrisi kimia
Tanaman tidak membuat makanannya sendiri
Sumber tanaman sedikit
Fotosintesis dengan cahaya lampu
Tidak dipengaruhi musim
Metode Pelaksanaan Kultur Jaringan
Metode Kultur Jaringan:
1. Dilihat dari Macam Media Tanam
Teknik kultur jaringan dapat dilaksanakan dengan dua metode yaitu:
a. Metode Padat (Solid Method)
Metode pada dilakukan dengan tujuan mendapatkan kalus dan kemudian
dengan medium diferensiasi yang berguna untuk menumbuhkan akar dan tunas
sehingga kalus dapat tumbuh menjadi planlet. Media padat adalah media
yang mengandung semua komponen kimia yang dibutuhkan oleh tanaman dan
kemudian dipadatkan dengan menambahkan zat pemadat. Zat pemadat tersebut
dapat berupa agar-agar batangan, agar-agar bubuk, atau agar-agar
kemasan kaleng yang yang memang khusus digunakan untuk media padat untuk
kultur jaringan.
Media yang terlalu padat akan mengakibatkan akar sukar tumbuh, sebab
akar sulit untuk menembus ke dalam media. Sedangkan media yang terlalu
lembek akan menyebabkan kegagalan dalam pekerjaan. Kegagalan dapat
berupa tenggelamnya eksplan yang ditanam. Eksplan yang tenggelam tidak
akan dapat tumbuh menjadi kalus, karena tempat area kalus yaitu pada
irisan (jaringan yang luka) tertutup oleh medium.
Metode padat dapat digunakan untuk metode kloning, untuk menumbuhkan
protoplas stelah diisolasikan, untuk menumbuhkan planlet dari
protokormus stelah dipindahkan dari suspensi sel, dan untuk menumbuhkan
planlet dari prtoplas yang sudah difusikan (digabungkan).
b. Metode Cair(Liquid Metho)
Penggunaan metode cair ini kurang praktis dibandingkan dengan metode
padat, karena untuk menumbuhkan kalus langsung dari ekspaln sangat sulit
sehingga keberhasilannya sangat kecil dan hana tanaman-tanaman tertentu
yang dapat berhasil.
Oleh karena itu, penggunaan media cair lebih ditekankan untuk suspensi
sel, yaitu untuk menumbuhkan plb (prtocorm like bodies). Dari
protokormus ini nantinya dapat tumbuh menjadi planlet apabila
dipindahkan kedalam media padat yang sesuai.
Pembuatan media cair jauh lebih cepat daripada media padat, karena kita
tidak p erlu memanaskannya untuk melarutkan agar-agar. Media cair juga
tidak memerlukan zat pemadat sehingga keadaannya tetap berupa larutan
nutrein.
2. Dilihat dari Bahan atau Eksplan yang Dipakai
Bila dilihat dari macam bahan yang digunakan, maka metode kultur jaringan yang telah dikenal sekarang antara lain adalah:
1) Kultur meristem.
2) Kultur antera
3) Kultur endosperma
4) Kultur suspensi sel
5) Kultur protoplas
6) Kultur embrio
7) Kultur spora
8) Dan lain-lain
3. Dilihat dari Cara Pemeliharaan
Eksplan yang telah ditanam, agar dapat tumbuh menjadi kalus dan kemudian
menjadi planlet, membutuhkan pemeliharaan yang rutin dan tepat.
Artinya, eksplan atau kalus yang sudah waktunya untuk dipindahkan ke
dalam media tanam yang baru harus segera dilaksanakan, tidak boleh
sampai terlambat. Pemindahan yang terlambat dapat menyebabkan
pertumbuahn eksplan atau kalus dapat terhenti atau dapat mengalami
brownig atau terkontaminasi oleh jamur atau bakteri
JARINGAN PADA TUMBUAHAN
1. Struktur & Jaringan Penyusun Akar pada tumbuhan Secara morfologi dan anatomi
Secara morfologis ( dipotong membujur ) Struktur dan Jaringan akar terdiri atas
: leher akar (pangkal akar), batang akar, cabang akar, serabut akar,
rambut akar, ujung akar, dan tudung akar (kaliptra). Perhatikan Gambar
3.
Gambar 3. Akar dan bagian-bagiannya
Bagian akar yang secara langsung
terhubung dengan batang disebut leher akar. Sementara bagian yang berada
di antara leher dan ujung akar dinamakan batang akar. Selanjutnya, akar
juga memiliki bagian menonjol pada batang yang membentuk cabang akar.
Selain itu, ada juga akar halus bercabang-cabang yang disebut serabut
akar. Lalu, akar juga memiliki bagian yang mengalami diferensiasi pada
jaringan epidermisnya. Bagian ini dinamakan rambut akar. Sementara,
bagian ujung akar yang berfungsi sebagai pelindung mesistem saat akar
memanjang menembus tanah disebut tudung akar.
Akar berkembang dari meristem apikal
di ujung akar yang dilindungi kaliptra (tudung akar). Meristem apikal
selalu membelah diri menghasilkan sel-sel baru. Sel-sel baru terbentuk
pada bagian tudung akar atau bagian dalam meristem apikal. Pembelahan
meristem apikal membentuk daerah pemanjangan, disebut zona perpanjangan
sel. Di belakangnya terdapat zona diferensiasi sel dan zona pendewasaan
sel. Pada zona diferensiasi sel, sel-sel akar berkembang menjadi
beberapa sel permanen. Misalnya beberapa sel terdiferensiasi menjadi
xilem, floem, parenkim, dan sklerenkim. Perhatikan Gambar 4.
Gambar 4
Struktur morfologi akar
Secara anatomi ( dipotong melintang ) Struktur dan jaringan penyusun akar tumbuhan sebagai berikut :
1) Epidermis terdiri dari satu lapis sel yang tersusun rapat.
Dinding selnya tipis sehingga mudah ditembus air. Memiliki
rambut-rambut akar yang merupakan hasil aktivitas sel dari belakang
titik tumbuh. Rambut rambut akar berfungsi memperluas bidang penyerapan.
2) Korteks terdiri dari banyak sel dan tersusun berlapislapis,
dinding selnya tipis dan mempunyai banyak ruang antarsel untuk
pertukaran gas. Jaringanjaringan yang terdapat pada korteks antara lain:
parenkim, kolenkim, dan sklerenkim.
Gambar 5.
Pita Kaspari pada sel endodermis. Sel endodermis dengan penebalan gabus ini sulit ditembus oleh air.
3) Endodermis terletak di sebelah dalam korteks.
Endodermis berupa satu lapis sel yang tersusun rapat tanpa ruang
antarsel. Dinding selnya mengalami penebalan gabus. Deretan sel-sel
endodermis dengan penebalan gabusnya dinamakan pita kaspari. Pita
kaspari ini tidak tembus air dan zat-zat terlarut lainnya. Air dan
zat-zat terlarut yang melewati endodermis harus melalui protoplasma yang
melekat pada pita kaspari dan melalui dinding sel yang letaknya sejajar
dengan silinder pusat. (Gambar 2.13 pita kaspari) .Pada lapisan
endodermis juga ditemui lapisan yang mengalami penebalan zat gabus.
Penebalan tersebut membentuk huruf U, sehingga disebut sel U. Sel ini
bersifat impermiabel sehingga tidak dapat dilalui air. Penebalan gabus
ini tidak dapat ditembus oleh air, sehingga air harus masuk ke silinder
pusat melalui sel endodermis yang terletak segaris dengan xilem yang
dindingnya tidak menebal, yang disebut sel penerus air. Jadi Endodermis
merupakan pemisah antara korteks dengan stele serta berfungsi sebagai
pengatur jalannya larutan yang diserap dari tanah masuk ke silinder
pusat..
4) Stele (silinder pusat) terletak di sebelah dalam endodermis. Berkas pengangkutan terdapat di antara stele.
Jaringan penyusun anatomi akar secara umum dapat Anda amati pada Gambar 6. berikut.
2. Struktur , Jaringan , Jenis & Fungsi Batang Tumbuhan
Batang merupakan bagian sistem tunas pada tumbuhan. Letaknya berada
di atas tanah. Organ ini dikategorikan sebagai penghasil alat-alat
lateral, misalnya daun, tunas, dan bunga. Pada bagian batang terdapat
buku (node) atau tempat daun melekat dan ruas (internode), yaitu bagian
batang yang letaknya di antara buku-buku.
Selain buku dan ruas, pada batang
terdapat suatu tunas. Tunas yang terdapat pada sudut di antara daun dan
batang dinamakan tunas aksiler. Tunas ini berpeluang menjadi cabang.
Adapun bagian ujung batang terdapat tunas terminal. Perhatikan Gambar 1.
Gambar 1 Bagian-bagian batang
A. Fungsi Batang pada Tumbuhan
Secara umum, batang mempunyai beberapa fungsi berikut.
1) Sebagai tempat pengangkutan air dan unsur hara dari akar. (
Fungsi Batang pada Tumbuhan 1 )
2) Memperluas tajuk tumbuhan untuk efisiensi penangkapan cahaya matahari. (
Fungsi Batang pada Tumbuhan 2 )
3) Tempat tumbuhnya organ-organ generatif. (
Fungsi Batang pada Tumbuhan 3 )
4) Efisiensi penyerbukan dan membantu pemencaran benih. (
Fungsi Batang pada Tumbuhan 4 )
5) Pada tumbuhan tertentu, sebagai tempat penyimpanan makanan cadangan, misalnya berupa umbi atau rimpang. (
Fungsi Batang pada Tumbuhan 5 )
B. Struktur Jaringan Batang Pada Tumbuhan
Secara umum struktur jaringan penyusun
batang tumbuhan terdiri atas tiga bagian, yaitu epidermis, korteks, dan
stele. Adapun struktur jaringan penyusun batang (dari luar ke dalam)
beserta ciri-cirinya dijelaskan dalam uraian berikut.
1) Epidermis batang Tumbuhan
– Tersusun oleh selapis sel, tersusun
rapat, tanpa ruang antarsel, dinding luar terdapat kutikula yang
berfungsi untuk melindungi batang dari kehilangan air yang terlalu
besar. Pada tumbuhan kayu yang telah tua terdapat kambium gabus yang
menggantikan fungsi jaringan primer.
–
Aktivitas kambium gabus adalah melakukan pertukaran gas melalui celah
yang disebut lentisel. Derivat epidermis antara lain sel silika dan sel
gabus, misalnya pada batang tanaman tebu.
2) Korteks batang Tumbuhan
– Tersusun oleh beberapa lapis sel parenkim yang tidak teratur dan berdinding tipis, banyak ruang antarsel.
– Terdapat kolenkim dan sklerenkim yang berfungsi sebagai penyokong dan penguat tubuh.
– Sel-sel korteks sebelah dalam yang mengandung amilum disebut floeterma (sarung tepung ).
3) Stele (silinder pusat) batang Tumbuhan
– Lapisan terluar disebut perisikel.
– Di dalamnya terdapat sel parenkim dan berkas pengangkut.
Gambar 2 Jaringan pembuluh pada tanaman (a) monokotil dan (b) dikotil.
C. Struktur Jaringan luar Batang Tumbuhan
Perbedaan struktur luar pada tumbuhan
tingkat tinggi dapat dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu batang
tumbuhan herba dan batang tumbuhan berkayu. Tumbuhan herba dan tumbuhan
berkayu memiliki daun-daun di sepanjang batangnya.
1) Batang tumbuhan herba
Batang tumbuhan herba biasanya,
berwarna hijau, jaringan kayu sedikit atau tidak ada, ukuran batang
kecil, dan umumnya relatif pendek. Bagian luar batang terdiri dari
epidermis yang tipis dan tidak mengandung gabus. Pada epidermis terdapat
stomata sehingga jaringan di dalamnya dapat mengambil oksigen dan
mengeluarkan karbon dioksida. Contoh: pacar air, jagung, bayam, kacang,
dan bunga matahari.
2) Batang tumbuhan kayu
Batang tumbuhan berkayu umumnya keras
dan umurnya relatif panjang. Permukaan batang keras dan di bagian
tertentu terdapat lentisel. Lentisel berhubungan dengan bagian dalam
batang dan berfungsi sebagai tempat pertukaran gas di batang. Pada
tumbuhan berkayu yang masih muda terdapat klorofil, sehingga dapat
melakukan fotosintesis. Akan tetapi, jika sudah terbentuk lapisan gabus
kemampuan fotosintesis menjadi hilang. Lapisan gabus terbentuk oleh
kambium gabus. Adanya aktivitas kambium menyebabkan rusaknya jaringan
yang terdapat pada korteks dan epidermis. Dengan rusaknya jaringan
tersebut akan menyebabkan kemampuan fotosintesis menjadi hilang.
C. Struktur Jaringan & Fungsi Daun
] Daun terletak di bagian atas tumbuhan dan melekat pada batang. Daun
merupakan modifikasi dari batang. Daun merupakan bagian tubuh tumbuhan
yang paling banyak mengandung klorofil sehingga kegiatan fotosintesis
paling banyak berlangsung di daun.
Daun memiliki bentuk dan ukuran
tertentu sehingga dapat melakukan tugas penting, membuat makanan
seefisien mungkin. Tumbuhan yang tumbuh di tempat gelap dan teduh
memiliki daun yang lebar agar dapat menangkap sinar matahari sebanyak
mungkin. Di daerah yang banyak hujan, daun sering memiliki lapisan yang
mengkilat dan tahan air. Beberapa daun memiliki duri untuk melindungi
diri, sementara daun lainnya tebal dan kuat untuk bertahan di udara
dingin.
1. Fungsi Daun
Secara umum
fungsi daun sebagai berikut.
1) Membuat makanan melalui proses fotosintesis.
2) Sebagai tempat pengeluaran air melalui transpirasi dan gutasi.
3) Menyerap CO 2 dari udara.
4) Respirasi.
2. Struktur Jaringan Penyusun daun
Daun berbentuk pipih melebar dan
berwarna hijau. Daun ditopang oleh tangkai daun. Tangkai daun
berhubungan dengan tulang daun. Tulang daun bercabang-cabang membentuk
jaring jaring pembuluh angkut. Struktur daun dibedakan atas struktur
luar dan struktur dalam.
a) Struktur Jaringan luar Daun
Secara morfologi daun terdiri dari:
– Helaian daun ( lamina ).
– Tangkai daun ( petiolus ), terdapat
bagian yang menempel pada batang disebut pangkal tangkai daun. Ada
tumbuhan tertentu yang daunnya tidak bertangkai daun, misalnya rumput.
–
Pelepah daun ( folius ), pada tumbuhan monokotil pangkal daun pipih dan
lebar serta membungkus batangnya. Misalnya: pelepah daun pisang dan
pelepah daun talas.
Gambar 1. Struktur luar daun.
Daun yang memiliki ketiga bagian tersebut disebut daun sempurna,
misalnya daun pisang dan daun talas. Daun yang tidak memiliki satu atau
lebih bagian daun disebut daun tidak sempurna, misalnya daun mangga dan
daun jambu.
Pada lembaran permukaaan daun terdapat tulang atau urat daun. Tipe tulang daun ada empat macam, yaitu:
– menyirip, misalnya pada daun mangga,
– menjari, misalnya pada daun pepaya,
– melengkung, misalnya pada daun gadung,
– sejajar, misalnya pada daun jagung,
Tumbuhan dikotil umumnya memiliki daun dengan susunan tulang daun
menyirip dan menjari. Sedangkan tumbuhan monokotil memiliki daun dengan
susunan tulang daun sejajar atau melengkung.
b) Struktur Jaringan dalam Daun
1) Epidermis Daun
Epidermis berupa satu lapis sel yang
dindingnya mengalami penebalan dari zat kutin (kutikula) atau kadang
dari lignin. Pada epidermis terdapat stomata (mulut daun) yang diapit
oleh dua sel penutup. Stomata ada yang terletak di permukaan atas saja,
misalnya pada tumbuhan yang daunnya terapung (pada daun teratai), ada
yang di permukaan bawah saja, dan ada pula yang terdapat di kedua
permukaan daun (atas dan bawah). Tanaman Ficus mempunyai epidermis yang
tersusun atas dua lapis sel. Alat-alat tambahan yang terdapat di antara
epidemis daun, antara lain trikoma (rambut) dan sel kipas. Bentuk
epidermis dan stomata dapat Anda amati pada Gambar 2. dan 3.
Gambar 2. Epidermis dengan stomata
Gambar 3.
Penampang melintang stomata
2) Mesofil Daun (Jaringan dasar)
Mesofil terdiri dari sel-sel parenkim
yang tersusun renggang dan banyak ruang antarsel. Pada kebanyakan daun
Dikotil, mesofil terdiferensiasi menjadi parenkim palisade (jaringan
tiang) dan parenkim spons (jaringan bunga karang). Sel-sel palisade
bentuknya memanjang, mengandung banyak kloroplas, dan tersusun rapat.
Parenkim spons bentuknya tidak teratur, bercabang, mengandung lebih
sedikit kloroplas, dan tersusun renggang.
3) Berkas Pengangkut Daun
Berkas pengangkut terdapat pada tulang daun yang berfungsi sebagai alat transpor dan sebagai penguat daun.
4) Jaringan Tambahan Daun
Jaringan tambahan meliputi sel-sel khusus yang umumnya terdapat pada mesofil daun, misalnya sel-sel kristal dan kelenjar.