BAB I

PENDAHULUAN

Perbanyakan tanaman atau propagasi tanaman dapat dilakukan secara generatif

atau secara vegetatif. Perbanyakan secara vegetatif dilakukan dengan menggunakan

bagian dari tanaman tersebut. Secara konvensional teknik perbanyakan tanaman

secara vegetatif antara lain cangkok, stek, okulasi dan sebagainya. Sedangkan

perbanyakan vegetatif secara modern dilakukan dengan teknik kultur jaringan.

Kultur jaringan (Tissue Culture) atau Kultur In Vitro adalah suatu teknik untuk

mengisolasi, sel, protoplasma, jaringan, dan organ dan menumbuhkan bagian tersebut

pada nutrisi yang mengandung zat pengatur tumbuh tanaman pada kondisi aseptik,

sehingga bagian-bagian tersebut dapat memperbanyak diri dan beregenerasi menjadi

tanaman sempurna. Disebut sebagai kultur in vitro (bahasa Latin, berarti "di dalam

kaca") karena jaringan dibiakkan di dalam tabung kaca, botol kaca, cawan Petri dari

kaca, atau material tembus pandang lainnya.

Kultur jaringan tanaman secara teoritis dapat dilakukan terhadap semua

jaringan, namun masing-masing jaringan memerlukan komposisi media tertentu.

Dasar teori teknik kultur jaringan adalah teori Totipotensi Sel yang dikemukakan oleh

Schwann dan Schleiden (1838). Menurut mereka setiap sel memiliki kemampuan

untuk tumbuh menjadi individu yang sempurna apabila diletakkan pada lingkungan

yang sesuai. Keberhasilan kultur jaringan pertama kali dilakukan oleh Harberlandt

(1902), dan dilanjutkan dengan berbagai penelitian, penemuan dan keberhasilan

hingga sekarang.

Metode kultur jaringan dikembangkan untuk membantu memperbanyak

tanaman, khususnya untuk tanaman yang sulit dikembangbiakkan secara generatif.

Bibit yang dihasilkan dari kultur jaringan mempunyai beberapa keunggulan, antara

lain: mempunyai sifat yang seragam dan identik dengan induknya, dapat diperbanyak

dalam jumlah yang besar tanpa 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, pengadaan bibit tidak tergantung musim, biaya pengangkutan bibit

relatif lebih murah dan mudah.

Teknik kultur jaringan tanaman kini dimanfaatkan secara luas untuk

perbanyakan berbagai macam jenis tanaman, baik pada tanaman hortikultura (sayuran,

buah, tanaman hias) serta pada tanaman keras (tanaman industri dan kehutanan).

Sedangkan pada skala laboratorium untuk keperluan penelitian mencakup berbagai

spesies tanaman, antara lain Mawar, Bugenvil, Sansivera, Puring, Anyelir, Gerbera,

Melon, Begonia, African violet, Gladiol, dan masih banyak lagi. Di Indonesia, teknik

kultur jaringan sudah dilakukan dalam skala komersial pada beberapa tanaman yaitu

Berbagai jenis Anggrek, Pisang Cavendish, Pisang Abaca, Krisan, Jati, Anthurium,

dan Tebu.

BAB II

PEMBAHASAN

A. Pengertian

Kultur Jaringan adalah teknik memperbanyak tanaman dengan

memperbanyak jaringan mikro tanaman yang ditumbuhkan secara invitro menjadi

tanaman yang sempurna dalam jumlah yang tidak terbatas. Yang menjadi dasar

kultur jaringan ini adalah teori totipotensi sel yang berbunyi “setiap sel organ

tanaman akan mampu tumbuh menjadi tanaman yang sempurna jika ditempatkan

di lingkungan yang sesuai. Tujuan dari teknik ini adalah untuk memperbanyak

tanaman dengan waktu yang lebih singkat.

Kultur jaringan lebih mudah dilakukan pada sel-sel tumbuhan dibanding-

kan pada sel-sel hewan karena struktur sel-sel tumbuhan yang sederhana. Sel-sel

tumbuhan dibiakkan dalam suatu medium pertumbuhan khusus yang mengandung

zat-zat hara yang tepat. Di dalam medium tersebut, sel-sel tumbuhan dapat

membelah, tumbuh, dan berkembang menjadi tumbuhan baru yang lengkap.

Teknik kultur jaringan ditemukan oleh EC. Steward dengan menggunakan ja-

ringan floem akar wortel (Daucus carota).

Teknik kultur jaringan memanfaatkan prinsip perbanyakan tumbuhan

secara vegetatif. Berbeda dari teknik perbanyakan tumbuhan secara konvensional,

teknik kultur jaringan dilakukan dalam kondisi aseptik 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 vitro ini adalah Totipotensi. Teori ini

mempercayai bahwa setiap bagian tanaman dapat berkembang biak karena

seluruh bagian tanaman terdiri atas jaringan-jaringan hidup. Oleh karena itu,

semua organisme baru yang berhasil ditumbuhkan akan memiliki sifat yang sama

persis dengan induknya.

B. Jenis Teknik Kultur Jaringan

Perkembangan teknik jaringan telah menghasilkan teknik kutur jaringan

baru dengan tujuan yang berbeda-beda. Selain itu, jenis eksplan (sel atau

jaringan asal) yang digunakan juga berbeda. Berbagai teknik kultur jaringan

tersebut di antaranya sebagai berikut (Hendaryono dan Wijayani, 1994: 29).

a) Meristem culture, yaitu teknik kultur jaringan dengan menggunakan eksplan

(bagian tanaman) dari jaringan muda atau meristem.

b) Pollen atau anther culture, yaitu teknik kultur jaringan dengan

menggunakan eksplan dari serbuk sari atau benang sari.

c) Protoplast culture, yaitu teknik kultur jaringan dengan menggunakan

eksplan dari protoplasma (sel hidup yang telah dihilangkan dinding selnya).

d) Chloroplast culture, yaitu teknik kultur jaringan dengan menggunakan

eksplan kloroplas untuk keperluan memperbaiki sifat tanaman dengan

membuat varietas baru.

e) Somatic cross atau silangan protoplasma, yaitu penyilangan dua macam

protoplasma menjadi satu, kemudian dibudidayakan hingga menjadi

tanaman yang mempunyai sifat baru.

C. Syarat Kultur Jaringan

Agar berhasil dengan baik ketika akan melakukan kultur jaringan,

terdapat beberapa syarat yang harus diperhatikan, antara lain sebagai berkut.

a) Pemilihan eksplan

Eksplan adalah bagian dari tanaman yang digunakan dalam kulturisasi.

Eksplan ini menjadi bahan dasar bagi pembentukan kalus (bentuk awal

calon tunas yang kemudian mengalami proses pelengkapan bagian

tanaman, seperti daun, batang, dan akar). Sebagian eksplan sebaiknya

dipilih pucuk muda tanaman dewasa yang diketahui asal-usul dan

varietasnya, tidak terinfeksi penyakit, dan jenisnya unggul.

b) Penggunaan media yang cocok

Media yang cocok memengaruhi pertumbuhan eksplan yang telah

ditanam untuk menjadi plantlet (tanaman kecil). Media yang baik, harus

memenuhi syarat nutrisi yang diperlukan eksplan untuk tumbuh dan

berkembang. Oleh karena itu, di dalam media kultur jaringan

ditambahkan berbagai macam mineral, vitamin, sumber karbohidrat,

dan zat pengatur tumbuh (hormon)

c) Keadaan yang aseptik dan pengaturan udara yang baik.

Semua tahapan yang dilakukan dalam kultur jaringan harus dilakukan

secara aseptik. Hal ini guna menghindari kontaminasi oleh jamur maupun

bakteri. Oleh karena itu, sterilisasi eksplan ke dalam medium dilakukan

di dalam laminar air flow cabinet untuk mencegah

kontaminasi. Penyimpanan kultur juga harus di dalam ruangan dengan

suhu, pencahayaan, dan pengaturan udara yang baik.

D. Tahapan Kultur Jaringan

Tahapan yang dilakukan dalam perbanyakan tanaman dengan teknik kultur

jaringan adalah:

a. Pembuatan media

Media merupakan faktor penentu dalam perbanyakan dengan kultur

jaringan. Media yang digunakan biasanya terdiri dari garam mineral,

vitamin, dan hormon. Media yang sudah jadi ditempatkan pada tabung

reaksi atau botol-botol kaca.  Media yang digunakan juga harus disterilkan

dengan cara memanaskannya dengan autoklaf.

b. Inisiasi

Inisiasi adalah pengambilan eksplan dari bagian tanaman yang akan

dikulturkan. Bagian tanaman yang sering digunakan untuk kegiatan kultur

jaringan adalah tunas. 

Gambar 1. Kultur Jaringan

c. Sterilisasi

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.  

d. 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. 

e. Pengakaran

Pengakaran adalah fase dimana eksplan akan menunjukkan adanya

pertumbuhan akar yang menandai bahwa proses kultur jaringan yang

dilakukan mulai berjalan dengan baik. 

f. Aklimatisasi

Aklimatisasi adalah kegiatan memindahkan eksplan keluar dari ruangan

aseptic ke bedeng. Pemindahan dilakukan secara hati-hati dan bertahap,

yaitu dengan memberikan sungkup. Setelah bibit mampu beradaptasi

dengan lingkungan barunya maka secara bertahap sungkup dilepaskan dan

pemeliharaan bibit dilakukan dengan cara yang sama dengan pemeliharaan

bibit generatif.

Gambar 2. Kultur Jaringan

SUMBER EKSPLAN

Eksplan adalah bagian dari tanaman yang digunakan dalam

mikropropagasi atau kultur jaringan tanaman. Seluruh bagian tanaman (daun,

batang, dan akar) dapat dipergunakan sebagai eksplan, namun yang biasanya

dipergunakan adalah meristem (jaringan muda), mata tunas dan tunas pucuk

(shoot tip). Eksplan dapat juga berupa embrio (kelapa), benih (anggrek), biji

(sengon), umbi (wortel), keping biji (kotiledon), benang sari dan putik.

Eksplan diambil dari tanaman, baik tanaman yang tumbuh di lapang

atau tanaman hasil kultur jaringan in vitro. Calon tanaman induk sebaiknya

adalah tanaman yang diketahui varietasnya dan dari jenis yang unggul.

Tanaman induk dipilih yang sehat dan sedang dalam fase pertumbuhan cepat

(bersemi). Sebelum dilakukan pengambilan bagian tanaman yang akan

dipergunakan sebagai eksplan, tanaman induk yang tumbuh di lapang, perlu

disemprot dengan fungisida dan insektisida untuk mencegah serangan hama

dan penyakit tanaman.

Pembuatan eksplan dari bahan induk dilakukan dengan mempergunakan

peralatan yang bersih dan tajam. Eksplan selanjutnya dibawa ke dalam

laboratorium untuk dilakukan sterilisasi. Tahapan sterilisasi, bahan sterilisasi,

dan durasi sterilisasi tiap jenis eksplan tidak sama, namun secara umum

sterilisasi eksplan dilakukan dengan mencuci eksplan dalam air bersih yang

mengalir, merendam dalam larutan deterjen, merendam dalam larutan

fungisida, merendam dalam larutan sublimat (HgCl2), sterilisasi bertingkat

dengan larutan Clorox (pemutih pakaian, Bayclin®), serta pembilasan dengan

aquadest steril.

MEDIA IN VITRO

Media merupakan faktor utama dalam perbanyakan dengan kultur

jaringan. Media adalah tempat bagi jaringan untuk tumbuh dan mengambil

nutrisi yang mendukung kehidupan jaringan. Media tumbuh menyediakan

berbagai bahan yang diperlukan jaringan untuk hidup dan memperbanyak

dirinya.

Media yang digunakan biasanya terdiri dari unsur hara makro dan

mikro dalam bentuk garam mineral, vitamin, dan zat pengatur tumbuh

(hormon). Selain itu, diperlukan juga bahan tambahan seperti gula, agar, arang

aktif, bahan organik lain (air kelapa, bubur pisang, ekstrak buah, ekstrak

kecambah) . Media yang sudah jadi ditempatkan pada tabung reaksi atau botol

kaca dan disterilisasi. Komposisi media yang digunakan tergantung dari tujuan

dan jenis tanaman yang dikulturkan.

Media tanam kultur jaringan terdiri dari dua jenis yaitu media cair dan

media padat. Media cair digunakan untuk menumbuhkan eksplan sampai

terbentuk PLB (Protocorm Like Body). Media padat digunakan untuk

menumbuhkan PLB sampai terbentuk planlet (tanaman kecil). Media padat

dibuat dengan melarutkan nutrisi dan agar-agar ke dalam akuades dan

disterilkan.

Berdasarkan komposisi dan kesesuaian media terhadap jenis tanaman

yang akan dikulturkan, dikenal beberapa jenis media dasar:

• Media VW yang diformulasikan dan diperkenalkan oleh E. Vacin dan F.

Went (1949), untuk tanaman Anggrek

• Media MS yang diformulasikan dan diperkenalkan oleh Murashige dan

Skoog (1962) untuk berbagai tanaman hortikultura

• Media

Euwen untuk tanaman kelapa

• Media B5 atau Gamborg, digunakan untuk kultur suspense sel kedelai, alfafa

dan legume lain.

• Media White, untuk kultur akar

• Media Woody Plant Madium (WMP) untuk tanaman berkayu

• Media N6 untuk tanaman serealia

• Media Nitsch dan Nitsch untuk kultur sel dan kultur tepung sari

• Media Schenk dan Hildebrandt untuk tanaman berkayu

Media dasar tersebut dapat dimodifikasi sesuai dengan kebutuhan, dengan

menambahkan vitamin dan zat pengatur tumbuh (hormon). Zat pengatur

tumbuh diperlukan untuk mengatur diferensiasi tanaman. Ada beberapa zat

pengatur tumbuh yang biasa dipergunakan dalam kultur jaringan adalah:

• Golongan Auxin: IAA, NAA, IBA, 2,4-D

• Golongan Cytokinin: Kinetin, BAP/BA, 2 i-P, zeatin, thidiazuron, PBA

• Golongan giberellin : GA3

• Golongan growth retardan : Paclobutrazol, Ancymidol

Pada umumnya, hormon yang banyak dipergunakan adalah golongan auksin

dan sitokinin. Perbandingan komposisi antara kedua hormon tersebut akan

menentukan perkembangan tanaman, yaitu:

– Auxin ↓ Cytokinin = Perkembangan akar

– Cytokinin ↓ Auxin = Perkembangan tunas

– Auxin = Cytokinin = Perkembangan kalus

Selain hormon, media kultur jaringan juga harus mengandung vitamin.

Vitamin yang biasa dipergunakan dalam media kultur jaringan antara lain:

vitamin B12 (thiamin), Nicotinic Acid, vitamin B6 (pyridoxine), dan vitamin E

atau C. Pada semua komposisi media kultur jaringan, hormon dan vitamin

diperlukan dalam jumlah yang sangat sedikit. Masing-masing komponen

media memiliki peran sebagai berikut:

Unsur hara makro : metabolisme tanaman

Unsur hara mikro : pengaturan enzym

Vitamin : regulasi (pengaturan)

Gula atau Sukrosa : karbohidrat, sumber karbon, sumber energi

Zat Pengatur Tumbuh (ZPT) : merangsang, menghambat atau mengubah pola

pertumbuhan dan perkembangan tanaman

Arang Aktif : mengarbsorbsi senyawa fenolik dan untuk

merangsang pertumbuhan akar Agar-agar:

pemadat

Aquadestilata : pelarut

AKLIMATISASI

Tahapan akhir dari perbanyakan tanaman dengan teknik kultur jaringan

adalah aklimatisasi planlet (tanaman kecil). Aklimatisasi adalah kegiatan

memindahkan planlet keluar dari ruangan aseptik. Tahap aklimatisasi

merupakan tahap yang sangat penting dan kritis dalam rangkaian budidaya

tanaman in vitro, karena kondisi lingkungan di rumah kaca atau rumah plastik

dan di lapangan sangat berbeda dengan kondisi di dalam botol kultur.

Aklimatisasi dilakukan dengan memindahkan planlet ke media

aklimatisasi dengan intensitas cahaya rendah dan kelembapan nisbi tinggi,

kemudian secara berangsur-angsur kelembapannya diturunkan dan bibit dari

udara luar, sinar matahari langsung dan serangan hama penyakit karena bibit

hasil kultur jaringan sangat rentan terhadap serangan hama penyakit dan udara

luar.

Media tanaman yang dipergunakan dalam tahap ini biasanya berupa

bubuk arang, arang sekam, mos, pakis halus, campuran tanah halus dan

kompos, dan sebagainya.

Setelah bibit mampu beradaptasi dengan lingkungan barunya maka

secara bertahap sungkup dilepaskan dan pemeliharaan bibit dilakukan dengan

cara yang sama dengan pemeliharaan bibit generatif. Selanjutnya bibit siap

dipindahkan ke lapang atau lahan penanaman.

Tabel 1. Perubahan Lingkungan in vitro ke lingkungan ex vitro

Lingkungan in vitro Lingkungan ex vitro

Suhu 25 ± 2° C Suhu 23-36° C

Intensitas cahaya 1200-2000 lux Intensitas cahaya 4000-12000 lux

Spektrum cahaya sempit Spektrum cahaya luas

Kelembaban relatif 98-100% Kelembaban relatif 40-80%

Akar hampir tidak berfungsi Akar sangat berfungsi

Sistem fotosintesis hampir tidak

berfungsi

Sistem fotosintesis sangat berfungsi

Hormon eksogen Hormon endogen

Kondisi steril Kondisi tidak steril

E. KENDALA DAN FAKTOR YANG MEMPENGARUHI

KEBERHASILAN PROPAGASI IN VITRO

Disamping keberhasilan dan kemajuan teknik perbanyakan tanaman in vitro,

ada beberapa kendala yang masih dihadapi dalam pelaksanaan, antara lain:

• Keterbatasan peralatan dan fasilitas pendukung operasi

• Kemampuan manajerial dan operasional personal laboran

• Protokol / Prosedur yang tidak dapat berlaku untuk seluruh spesies tanaman

• Harga bahan media relatif masih mahal

• Perlu penyesuaian dengan standar industri

Keberhasilan teknik propagasi secara in vitro ini ditentukan oleh beberapa

faktor, antara lain:

a). Faktor tanaman

Genotipe tanaman : varietas, species tanaman induk

Kondisi eksplan : jenis eksplan, ukuran, umur, fase fisiologis jaringan

b). Faktor lingkungan tumbuh:

Suhu: ± 25 oC

Kelembaban : 80-99% (botol tertutup rapat)

Cahaya : sumber cahaya ruang kultur adalah lampu TL ±1000 lux

Media tanam : jenis media, komposisi media, hormon

c). Faktor sterilitas / kondisi aseptik

Sterilitas bahan dan peralatan laboratorium: penggunaan autoklaf

Sterilitas ruang: penggunaan bahan antiseptic (kloroform, alkohol)

Sterilitas dalam pelaksanaan: penggunaan entkas dan laminar air flow

F. Kelebihan dan Kekurangan Teknik Kultur Jaringan

a. Keuntungan dari pengembangan kultur jaringan tumbuhan, antara lain:

1) Berlangsung cepat dalam memperoleh tumbuhan baru.

2) Hemat tempat dan waktu. Dapat dilakukan di lahan yang sempit, artinya

tidak diperlukan lahan yang luas untuk memproduksi bibit tumbuhan yang

banyak.

3) Bibit terhindar dari hama dan penyakit.

4) Memiliki sifat identik dengan induknya.

5) Jumlah tidak terbatas, artinya dapat menghasilkan individu dalam jumlah

yang banyak (dari satu mata tunas yang sudah respon dalam 1 tahun dapat

dihasilkan minimal 10.000 bibit).

b. Kekurangan Teknik Kultur Jaringan, yaitu:

1. Diperlukan biaya awal yang relatif tinggi.

2. Hanya mampu dilakukan oleh orang-orang tertentu saja, karena

memerlukan keahlian khusus.

3. Bibit hasil kultur jaringan memerlukan proses aklimatisasi, karena terbiasa

dalam kondisi lembap dan aseptik. (Yusnita, 2003:8).