kultur jaringan - Universitas Brawijaya

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. SEL
Adalah bagian terkecil dari kehidupan yang biasanya tersusun
dari bagian- bagian sel (sub seluler/ organel) sebagai berikut :
a. Dinding sel/ membran sel
b. Cytoplasma/ Cytosol
c. Nukleus
d. Mitochondria
e. Khloroplas
f. Endoplasma Retikulum dan ribosom
g. Apparatus golgi (bodygolgi)
h. Lisosome
i. Vocoule
Structure of eucaryotic cells
lysosomes
nucleus
nucleolus
cell membrane
mitochondria
rEPR (ribosomes)
sEPR
centrosome
cytoplasm
Golgi
2. JARINGAN
Adalah kumpulan sel yang memiliki bentuk dan
fungsi yang sama. Contoh jaringan otot, syaraf dan lainlainnya.
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 gilbberelin
Sitokinin : 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 JARINGAN
Mempunyai 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 UV
Desinfektan (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 KALUS
Hampir 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 MERISTEM
Bahan 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.