Teknik Kultur In Vitro Tanaman Bab I : Pendahuluan

9/16/2012
Teknik Kultur
In Vitro
Tanaman
Bab I : Pendahuluan
• Prinsip dasar kultur jaringan
tanaman
• Kultur jaringan dalam bioteknologi
pertanian
• Beberapa terminologi
Sri Sumarsih
Prodi Agroteknologi
Fakultas Pertanian
UPN “Veteran” Yogyakarta
Email: [email protected]
Weblog: Sumarsih07.wordpress.com
Website: agriculture.upnyk.ac.id
Prinsip dasar kultur jaringan
tanaman
BUDIDAYA (KULTUR) JARINGAN :
• Metode mengisolasi bagian dr tanaman
(protoplasma, sel, sekelompok sel,
jaringan / organ)
(aseptik)
beregenerasi
menumbuhkannya
memperbanyak diri &
Bagian tanaman mampu
beregenerasi menjadi tanaman
lengkap
• Sel/protoplasma sel tanaman
• Jaringan tanaman
• Organ/bagian tanaman
tanaman lengkap
1
9/16/2012
Tiga kemampuan dasar tanaman
 Totipotensi (Total genetic potential)
Zat pengatur pertumbuhan
tanaman
Potensi atau kemampuan bawaan sel tanaman untuk
berkembang menjadi tanaman lengkap pada kondisi
yang sesuai.
Seluruh informasi genetik untuk pertumbuhan dan
reproduksi makhluk hidup ada di dalam sel.
• Dua hormon tanaman yang mempengaruhi
diferensiasi jaringan tanaman:
Kemampuan sel dewasa untuk kembali menjadi kondisi
meristematik dan berkembang menjadi titik tumbuh
baru, diikuti rediferensiasi yang dapat mengatur untuk
membentuk organ tanaman baru.
• Perbandingan 2 hormon menyebabkan
perkembangan tanaman:
 Dediferensiasi
 Kompetensi
Potensi dalam tanaman untuk membentuk sel
atau jaringan berkembang sesuai sifat masingmasing
Sel dan Jaringan Tanaman
– Auxin: merangsang pertumbuhan akar
– Cytokinin: merangsang pertumbuhan pucuk
– Auxin ↓Cytokinin = perkembangan akar
– Cytokinin ↓Auxin = perkembangan pucuk
– Auxin = Cytokinin = perkembangan kalus
Jaringan Meristem
Apical dan Axillary
meristem
2
9/16/2012
Meristem pada jaringan
vaskular dan akar
Kultur jaringan sangat perlu pada
tanaman yang :
• Persentase perkecambahan biji rendah
• Tnm hibrida dr tetua yg tdk
menunjukkan male sterility
• Hibrida2 yg unik
• Perbanyakan pohon2 elite dan atau utk
btg bawah
• Tnm yg selalu diperbanyak scr vegetatif
Kelebihan Kultur Jaringan :
• Tdk tergantung musim dan fakt
lingk lain
• Tdk perlu daerah pembibitan yg
luas
• Hanya perlu bag kecil dr tnm asal
• Membantu dlm usaha eliminasi
patogen
• Memudahkan pertukaran plasma
nutfah internasional
•
•
•
•
•
•
MANFAAT KULTUR JARINGAN
DALAM PEMULIAAN TANAMAN
Manipulasi jml kromosom mel bahan kimia
colchicine
Tnm haploid & double haploid yg
homogeneous (kultur anther/mikrospora)
Pollinasi in vitro & pertumb embrio yg scr
normal abortif
Hibridisasi somatik mel teknik fusi
protoplasma (intraspesifik/interspesifik)
Variasi somaklonal
Transfer DNA/organel utk memperoleh sifat
tertentu
3
9/16/2012
Aplikasi Kultur Jaringan dalam
Bioteknologi Pertanian
 Micropropagation (perbanyakan tnm scr mikro)
 Pengawetan plasma nutfah
 Variasi somaklonal
 Produksi dihaploid
 Fusi protoplasma
 Produksi metabolit sekunder
 Rekayasa genetik
Perbanyakan tanaman secara
mikro (Mikropropagasi)
• Embriogenesis
– Embryogenesis secara langsung
– Embryogenesis scr tidak langsung melalui kalus
• Organogenesis
– Organogenesis melalui pembentukan kalus
– Pembentukan organ adventif secara langsung
• Microcutting
– Kultur meristem dan pucuk
– Kultur tunas
Perbanyakan mikro (mikropropagasi):
menumb bag tnm (media aseptik),
memperbanyak hingga menghasilkan tnm
sempurna
dipindah ke media non aseptik
Tujuan :
• Prod tnm dlm jmlh besar, dlm waktu
singkat
(Contoh: 4jt pucuk anggrek per tahun)
• Tanaman bebas patogen (virus)
(bhn awal : meristem pucuk 0.1 - 0.3
mm, kombinasi thermotheraphy)
Pembagian Kultur
Jaringan
• Kultur organ
(Kultur meristem, pucuk, embrio)
• Kultur kalus
• Kultur suspensi sel
• Kultur protoplasma
• Kultur haploid
(Kultur anther, polen, ovul, ploidi)
4
9/16/2012
Kultur Organ
(Meristem)
Kultur Organ
(embrio)
Ekspla
n
embri
o
Eksplan
berupa
pucuk
Organogenesis
• Produksi akar, batang
atau daun
• Organ tumbuh dari
perkembangan
meristem atau dari
diferensiasi jaringan
• Melalui pembentukan
kalus tetapi kadangkadang tanpa kalus
Somatik Embriogenesis
• Embriogenesis:
produksi embrio
• Embrio somatik:
embrio dari somatik
atau bukan sel
kelamin
• Terjadi setelah
pembentukan kalus
5
9/16/2012
Somatik embriogenesis Kacang Tanah
Definisi Kultur Embrio
• Isolasi secara steril embrio
matang ataupun belum matang,
dengan tujuan memperoleh
tanaman yang viabel
• macam kultur embrio:
– Kultur embrio yg belum matang, utk
mencegah keguguran : embryo
rescue
– Kultur embrio matang, utk
merangsang perkecambahan :
embryo culture
Contoh aplikasi kultur
embrio
Perkembangan protocorm
anggrek
1. Memecahkan dormansi
– Pd Musa balbisiana, tdk mungkin memperoleh
perkecambahan secara normal
– Cherry, hazel, acer : tanaman yg memiliki dormansi
panjang
2.Mencegah gugurnya embrio pd persilangan
interspesifik
– Persilangan ini sering menghasilkan biji dengan
endosperm yg tdk sempurna, atau embrio yg lemah,
kecil. Contoh: Kacang, Kapas, Tomat, Padi.
3. Hibridisasi utk produksi triploid (buah tanpa biji)
– Jeruk triploid Citrus sinensis
Diploid citrus X tetraploid citrus = jeruk tanpa biji
– Pisang triploid
Musa acuminata (AA) X Musa balbisiana (BB) = pisang tanpa
biji (AAB)
Embrio
rescue
pada biji
anggrek
yang
hampir
tidak
punya
cadangan
makanan
6
9/16/2012
Kultur kalus tanaman padi
Pengertian Kultur Kalus
• Kultur kalus bertujuan untuk memperoleh
kalus dari eksplan yang diisolasi dan
ditumbuhkan dalam lingkungan terkendali
• Kalus diharapkan memperbanyak diri (massa
selnya) secara terus menerus.
• Kalus dihasilkan dari kultur organ, dengan
media diberi auksin atau sitokinin, kecuali
untuk eksplan yang mengandung kambium
dapat membentuk kalus tanpa diberi ZPT
Kultur suspensi sel
Aplikasi Kultur Kalus
• Dalam beberapa hal, perlu fase
pertumbuhan kalus sebelum regenerasi
via somatik embryogenesis atau
organogenesis
• Untuk menghasilkan varian somaklonal
(genetik atau epigenetik)
• Sebagai bahan awal kultur protoplast dan
kultur suspensi
• Untuk produksi metabolit sekunder
• Digunakan untuk seleksi in vitro
Potongan kalus
digojok di media cair
disaring
1
2
+
Kalus
Subkultur
kalus
Kultur suspensi
di dalam bioreaktor
stirer tank
suspensi sel bebas
atau agregat sel
7
9/16/2012
Kultur Protoplasma
Kultur Haploid (Anther/Mikrospora)
8