kelas11_teknik-pembibitan-tanaman_a

untuk perkecambahan dan tubang dapat ditanam 2-3 benih.pertumbuhan awal tanaman Untuk daerah ang sering terserangkedelai. Bila terlambat menanam,gulma telah tumuh dan menjadi hama lalat bibit (Ophiomyapesaing tanaman kedelai. Bening phaseoli), benih diberi insektisidaditanam langsung dengan bantuan Marshal 25 ST dengan dosis 5 gtugal. bahan aktif per kg benih sebelum7.6 Penanaman dan perlakuan ditanam. Setelah itu, lubang tanam benih ditutup dengan tanah halus atau Apabila penanaman dilakukan pasir agar proses perkecambahandi lahan yang belum pernah dan pertumbuhan kecambah tidakditanami kedelai, benih yang akanditanam perlu dicampur dengan terhambat.inokulum Rhizobium, seperti Legin,Rhizoplus, atau Rhizogin yang telah Gambar 7.3.dibasahi. Sebagai gambaran,diperlukan 30 g Legin atau Rhizogin Tanaman kedelai dan bagian-bagiannyauntuk 10kg benih. Benih segera (atas) Tanaman kedelai muda (bawah)ditanam setelah 6 jam diinokulasi.Selain dengan inokulum Rhizobium, Penggunaan mulsa (penutupdapat pula digunakan tanah daripertanaman kedelai dengan tanah) jerami pada benih yang barutakaran 2-3 kg tanah untuk 10 kgbenih. Tanah ini dicampurkan ditanam dapat menjagadengan benih, kemudian diadukhingga merata. kelembapan tanah, menekan Benih ditanam secara teraturdengan jarak tanam optimal. Jaraktanam yang disarankan adalah 40cm x 15 cm atau 40cm x 20 cm,tergantung varietas yangdigunakan. Jika menggunakanvarietas umur sedang, jarak tanamyang digunakan 40 cm x 15 cm.Untuk varietas umur genjah, jaraktanam yang digunakan 40 cm x 10cm atau 30 cm x 15 cm. Benih kedelai ditanam dalamlubang tanam yang dibuat dengantugal sedalam 3–5 cm. SetiapTenik Pembenihan Tanaman 286

pertumbuhan gulma dan serangan dengan mnggunakan herbisida.lalat bibit. Jumlah mulsa yang Penyiangan dilakukan dua kali yaitu pada saat tanaman berumur 3dibutuhkan sekitar 2-5 ton/ha, minggu dan 6 minggu setelahtergantung musim tanamnya. Pada tanam. Penyiangan pertamamusim hujan, jumlah mulsa dapat dilakukan bersamaan dengan pembubunan dan pemupukandikurangi. Mulsa ini dapat kedua. Pada saat berbunga,dihamparkan di atas tanah secara penyiangan tidak dianjurkan untukmerata segera setelah tanam. menghindari “goncangan” pada tanaman yang dapat merontokkan7.7 Pemeliharaan bunga. Tanaman akan tumbuh dengan c. Pengairanbaik bila dipelihara dengan baik Pertanaman kedelai tidak bo-pula. Oleh karena itu kegiatan leh kekurangan air, terutama padapemeliharaan penting untuk saat-saat kritis. Saat kritis yangdiperhatikan. dimaksudkan adalah pada fase perkecambahan, fase awala. Penyulaman pertumbuhan (20–25 HST), menjelang berbunga (35 – 45 HST),Penyulaman dilakukan fase pembentukan polong, dan fase pengisian biji (50-60 HST). Padaterhadap benih yang tidak masa-masa tersebut, air harus cukup tersedia atau yangberkecambah atau tumbuh dengan diperkirakan 0,5–0,6 l/det/ha (BPTB Karangploso, 2000). Meski-punkondisi kurang baik. Waktu demikian, kebutuhan air untuk tanaman kedelai tergantung padapenyulaman dilakukan hingga satu varietas, karena semakin panjang umur suatu varietas, semakinminggu setelah tanam agar banyak air yang dibutuhkan.keseragaman pertanaman tetap d. Pemupukanterpelihara. Pemupukan tanaman kedelai secara umum diberikan bersamaanb. Penyiangan dan dengan saat tanam atau 7–10 hari pembumbunan setelah tanam. Pupuk di-berikan secara larikan di samping tanaman Gulma merupakan pesaing dengan jarak sekitar 5–7 cm.tanaman yang sangat merugikan.Selain pesaing dalam perolehanruang tumbuh, hara, air, dancahaya matahari, gulma kerap kalimenjadi inang hama atau penyakittertentu. Penurunan hasil dapatmencapai 10–60% jika gulma tidakdikendalikan dengan baik. Pengendalian gulma dapatdilakukan secara manual denganpenyiangan atau secara kimiawi 287

Setelah ditabur, pupuk dibenamkan kepik polong (Riptortus liniaris),kedalam tanah. Jenis dan dosis kepik hijau (Nezara viridula), danpupuk yang diberikan bervariasibergantung pada jenis tanah. kepik (Piezodorus hybneri). AdapunMenurut BPTP Karangploso (2000), potensi kerugian dan saatdosis pupuk yang diberikan pada penyerangannya dapat dilihat padabeberapa jenis tanah yaitu :x Vertisol atau Grumosol: 50 kg tabel berikut ini. Pengendalian hama secara Urea + 75 kg SP-36 + 75 kg KCl kultur teknis dilakukan denganx Hidromorf :100kg Urea + 75 kg SP-36 + 100 kg KCl. menanam tanaman perangkap,x Aluvial: 50 kg Urea + 50 kg SP- seperti tanaman jagung. Jagung 36 + 50 kg KCl, danx Regosol: 50 kg Urea + 50 kg dengan umur yang berbeda SP-36 + (75 – 100) kg KCl. (genjah, sedang, dan dalam) ditanam di pematang, 21 hari Pada lahan tegalan, dianjurkanjuga diberi pupuk kandang sebelum penanaman kedelaisebanyak 3-5 ton/ha yang ditabur dengan jarak tanam 25 m x 25 cm.secara merata pada saatpengolahan tanah. Untuk lahan Cara lain pengendalian hamayang kurang subur, perlu ditambahpupuk N, + 50-75 kg/ha, yang dengan memasang perangkap sexdierikan pada saat pembubunan. pheromone yang menyebarkan bau serangga betina sehingga seranggae. Pengendalian hama dan penyakit jantan datang dan terperangkap. Cara pengendalian kimiawi dengan Jenis hama yang menyerangtanaman kedelai sangat banyak, menggunakan insektisida secarakonon lebih dari 100 jenis. Namun tepat, baik dosis dan waktunyademikian, hama utama yang (lihat tabel kemasan). Beberapamenyebabkan kerusakan cukupberat antara lain lalat bibit jenis insektisida yang digunakan(Ophionya phaseoli), kutu daun untuk mengendalikan hama antara(Aphis glycine), kutu kebul (Bemicia lain Marshal 200 EC, Dursban 20tabaci), kumbang kedelai(Phaedonia inclusa), ulat EC, Surecide 25 EC, Applaud 10penggerek (Helicoverpa armigera), WP, dan Mitac 200 EC.ulat grayak (Spodoptera litura),penggerek polong (Etiella spp.), Penyakit yang sering menyerang tanaman kedelai adalah karat daun (Phalaespora phacyrizi) dan virus, seperti virus mosaik (soybean mozaik virus), virus kerdil (soybean stunt virus), dan virus katai (indonesian soybean dwarf virus). Pengendalian pe-nyakit karat dengan cara menanam varietas yang tahan atau dengan menggunakan fungisida, seperti Dithane, Benlate, Anvil, dan Bayleton. Adanya virus hanyaTenik Pembenihan Tanaman 288

dapat dicegah dengan penggunaan saan dilakukan terhadapbenih yang sehat, pergilirantanaman, sanitasi lahan, dan keseragaman warna hipokotil.eradikasi tanaman sakit. y Roguing II pada awalf. Roguing berbunga, pemeriksaan Roguing pada pertanamankedelai dilakukan tiga kali, yaitu dilakukan terhadap warnasebagai berikut :y Roguing I pada saat tanaman bunga, warna batang, bentuk berumur 2 minggu, pemerik- percabangan, bulu pada batang, dan waktu berbunga. y Roguing III pada saat menjelang panen, pemeriksaan dilakukan terhadap warna dan bentuk polong.Tabel 7.3 Hama- Hama Penting Kedelai Dan Waktu Penyerangannya Umur Tanaman (Hari Setelah Tanam) Jenis Hama < 10 11- 31 – 50 51 – 70 > 70 301. Lalat bibit (Ophionya xxxxxphaseoli)2. Kutu daun (Aphis glycine) xxxxx xxxxx oooooo3. Kutu kebul (Bemicia tabaci) xxxxx xxxxx oooooo4. Kumbang kedelai xxxxx xxxxx xxxxx xxxxx(Phaedonia inclusa)5. Ulat penggerek (Helicoverpa xxxxx oooooo oooooo xxxxxarmigera)6. Ulat grayak (Spodoptera litura) oooooo xxxxx7. Penggerek polong (Etiella xxxxx xxxxxspp.)8. Kepik polong (Riptortus xxxxx xxxxx ooooooliniaris)9. Kepik hijau (Nezara viridula) xxxxx xxxxx oooooo10. Kepik (Piezodorus hybneri) xxxxx xxxxx ooooooKeterangan : xxxxx = sangat berbahaya ooooo = berbahaya *** = serangga penular penyakit virus belang samar kacang panjang (CMMV), Cowpea Mild Mottle Virus ** = serangga penular berbagai penyakit virus kacang- kacanganSumber : BPTP Karangpioso, 2000 289

Apabila dijumpai tanaman yang Gambar 7.4berbeda dari ciri yang ada perludicabut dan dimusnahkan. Polong kedelai siap panenTanaman yang masak tidak meratadan warna polongnya ber\beda Keterlambatan panen akansebaiknya tidak digunakan sebagai menu-runkan mutu fisik danbenih. fisiologis benih. Tidak jarang benih hasil panen terlihat pecah kulit jika7.8 Pemanenan dan perlakuan selama benih di lapang terjadi pascapanen hujan. Pemanenan kedelai untuk Pemanenan benih kedelaibenih dilakukan pada umur 75–110 dilakukan dengan cara memotonghari atau bila kadar air benih pangkal batang dengan bantuanmencapai 18–20%. Tanda-tanda sabit. Kadangkala, petani memanenkedelai sudah dapat dipanen dapat kedelai dengan cara mencabutdikenali dari daun yang telah seluruh tanaman. Cara ini hanyamenguning dan sebagian sudah dianjurkan bila lahan penenamanrontok, batang berwarna kuning relatif gembur. Dari kedua carasampai cokelat, serta polong tersebut, pemanenan dengan caraberwarna kuning sampai cokelat. memotong batang dianggap lebihMasak fisiologis terjadi jika lebih menguntungkan karena lebihdari 60% populasi tanaman telah menghemat waktu dan tenaga.menunjukkan polong yang Selain itu, bintil akar yangberwarna cokelat. mengandung Rhizobium akan tetap tertinggal di dalam tanah sehingga Pada saat masa fisiologis, berguna untuk kesuburan. Setelahbenih kedelai telah lepas dari dipanen, benih kedelai tidakplasenta di dalam polong. Karena mengalami dormansi sehinggasifat yang higroskopis dan kulitnya benih yang baru dipanenyg tipis, benih sangat peka sekaliterhadap pengaruh kelembabanlingkungan. Dengan kondisi sepertiitu, dianjurkan panen dilakukantidak terlalu lamasetelah benihmencapaimasa fisiologis. Jika masafisiologis tepat pada saat 60%polong telah matang (cokelat) makapanen benih dilakukan pada saatpolong matang (cokelat) mencapai80%.Tenik Pembenihan Tanaman 290

mempunyai kualitas yang semakinbaik. Waktu pemanenanhendaknya tidak dilakukan padasaat hari hujan atau pagi hari saatmasih ada ada embun. Panenhendaknya dilakukan setelahembun pagi mengering (sekitar Gambar 7.5 Benih kedelaipukul 08:00) agar kadar air benihtidak mengalami peningkatan akibatair embun. 291

RingkasanSetelah mempelajari BAB 7. siswa telah mampu menguasai kompetensi-kompetensi berikut: 1. Potensi benih tanaman 2. Menerapkan persyaratan kerja 3. Menyiapkann lahan pembenihan 4. Merawat benih tanaman 5. Mengelola alat dan mesin pembenihan 6. Membiakkan tanaman dengan bijiPerlakuan pra Persyaratan Benih sumber Waktu tanam panen lahan x Umur Waktu musim Perlakuan genjah hujan atau musim benih dengan Lahan pembenihan kemarau. Pada Rhizobium, harus dekat x Umur tanah tegalan insektisida dan dengan sumber air, sedang sebaiknya pada fungisida. akhir musim subur, tidak ada x Umur kemarau atau serangan OPT, dalam akhir musism bukan bekas hujan tanaman kedelai.Penyiapan lahan Penanaman dan Pemeliharaan Pemanenan dan perlakuan benih perlakuan x Penyulaman pascapanenMemperbaiki Benih diberi x Penyiangan Panen dilakukanstruktur tanah, perlakuan dan pada saat 75-110dan aerasi. rhizobium, jarak pembumbunan hari setelah x Pengairan tanam. Cirri –ciri tanam 40 x 15 x Pemupukan kedelai siap atau 40 x 20 dan x Pengendalian panen adalah apabila perlu OPT daun dan polong menguning. dapat digunakan mulsa.Tenik Pembenihan Tanaman 292

SOAL: 1. Jelaskan langkah-langkah kerja pada produksi benih kedelai sampai dengan pengemasan. 2. OPT apakah yang harus dikendalikan dari tanaman kedelai dan mengapa demikian.TUGAS: 1. Bagaimana teknik perlakuan pra tanam pada benih kedelai yang ditanam oleh petani atau tim produksi di sekolahmu. 2. Lakukan observasi pada kegiatan panen suatu benih tanaman di sekitar sekolahmu atau sekolahmu. 293

294

BAB 8. BIOTEKNOLOGI TANAMAN Kegiatan pada bidang pertanian organisme lainnya, baik itu yangdapat dibagi menjadi 3 generasi :y Generasi pertama adalah kegiatan mempunyai hubungan kekerabatan menghasilkan benih (generatif dan yang dekat (contohnya satu vegetatif).y Generasi kedua adalah kegiatan spesies atau famili) maupun menghasilkan teknik budidaya pada bidang pertanian. sebaliknya; pemanfaatan mikrobay Generasi ketiga adalah kegiatan menghasilkan produk agroindustri sebagai starter untuk memproduksi Berdasarkan hasil penelitian pada pupuk (bio-fertilizer danbidang biologi yang diintegrasikandengan teknologi yang mengkaji ilmu dekomposer) ataupun pestisidadasar (basic science) ditemukanberbagai mekanisme dalam proses (bio-pesticide), teknik kulturmetabolisme mahluk hidup yang lebihdimengerti sehingga pada periode ke jaringan, teknologi DNAtiga ini dihasilkan produk pertanianyang lebih efektif dan efisien. rekombinan dan berbagai rekayasaKeilmuan tentang penerapan prinsip-prinsip biologi, biokimia dan rekayasa genetik pada tanaman dan mikrobadalam pengolahan bahan denganmemanfaatkan agensia jasad hidup yang menguntungkan untukdan komponen-komponennya untukmenghasilkan barang dan jasa disebut efisiensi input budidaya tanaman.bioteknologi (Yuwono, 2006).Bioteknologi diharapkan dapat Sukses pada generasiberperan menghasilkan produkagribisnis yang berdaya saing tinggi. pertama pertanian sepertiPeran ini dapat diimplementasikankedalam ketiga generasi pertanian pengadaan bibit unggul, akandiatas. Dari kenyataan yang ada,perkembangan bioteknologi telah mendukung suskes budidaya danberhasil memberikan terobosan padabidang pertanian seperti percepatan selanjutnya mendukung suksesuntuk menghasilkan suatu varietastanaman yang baru; pemanfaatan agroindustri. Benih pertanian yangmikroba sebagai vektor pembawa sifatgenetik yang dapat mentranfer sifat dihasilkan melalui bioteknologitersebut dari satu organisme ke meliputi pengembangan dan penyediaan benih unggul sehingga dapat meningkatkan produktivitas dan kualitas tanaman, serta mempunyai ketahanan terhadap hama dan penyakit. Benih yang dihasilkan juga tepat sasaran dan mudah ditangani (user friendly). Tepat sasaran artinya, sifat benih yang dikembangkan sesuai sasaran, seperti menghasilkan buah yang banyak dan bermutu baik. Sebagai contoh adalah pisang cavendis (buah pisang berukuran besar) mudah dibudidayakan, sehingga sesuai dengan kondisi petani yang pada umumnya sederhana dan praktis. 295

Kemampuan bioteknologi dalam melalui biaya per unit produk yangpengadaan benih diantaranya relatif rendah, masa tanam dandilakukan melalui proses rekayasagenetika (genetic engineering). Dalam pemeliharaan yang lebih singkat,hal ini adalah proses menghimpun dan produksi yang tinggi dengan mutumenyatukan sifat-sifat tanaman (sifatgenetik) yang unggul dan membuang baik dan seragam, tahan hama dansifat yang tidak baik.Pengetahuan penyakit, tidak merusaktentang peta genetik banyakbermanfaat untuk pembenihan, antara lingkungan, mudah dalamlain digunakan pada seleksi benih pemeliharaan atau perawatan.yang tidak unggul atau cacat tidakperlu diperbanyak karena akan Dalam budidaya tanaman,merugikan petani. Perbanyakan benih bioteknologi juga mempunyaivegetatif dapat dilakukan melalui peranan yang sangat besarkultur jaringan (tissue culutre) ataupunembriogenesis. Benih vegetatif dapat terutama dalam pengembangandiperbanyak secara massal, dengan dan penyediaan pupuk organikmutu yang standar, fisik dan sifatnyaseragam. Hal ini ditujukan untuk (biofertilizer) dan pertisidamenjawab kebutuhan benih dalam (biopestisida), sehingga dapatjumlah besar dalam waktu serentak,sehingga memenuhi QCD (Quality meningkatkan pertumbuhan danCost dan Delivery). perkembangan tanaman serta Di Indonesia, perkembanganbioteknologi belum optimal karena melipatgandakan hasil pertanian,sampai saat ini belum dapat Selain hal tersebut di atas,memberikan solusi-solusi yangdiperlukan untuk mengatasi masalah bioteknologi dapat memberikanpetani, sebagai contoh, untuk kotribusi yang sangat besarkebutuhan pemenuhan kedelai bagiindustri tempe yang banyak terhadap konservasi lahan dandikonsumsi oleh masyarakat kita, lingkungan.ternyata kedelai yang digunakan Pemanfaatan hasiladalah kedelai impor, karena kedelaiyang dihasilkan oleh petani kita kurang pengembangan bioteknologi dalamcocok. penyediaan pupuk organik dan Generasi kedua pertanian meliputiteknik budidaya yang mencakup biopestisida, masih belumpengetahuan lahan, teknik pengolahan memasyarakat, sehingga dalamlahan, teknik penanaman, teknikpemupukan dan teknik pemeliharaan kondisi seperti saat ini dimana kitaserta panen. Dengan memakai benih kekurangan suplai pupukunggul diharapkan hasil budidaya punakan unggul pula. Hal ini ditandai, anorganik, keberadaan dan ketersediaan pupuk organik sebagai pupuk elternatif belum dapat diandalkan. Peranan bioteknologi dalam pengembangan argo-industri banyak dilakukan terutama yang berkaitan dengan proses fermentasi seperti berbagai produk makanan yang bergizi serta berbagai macam obat-obatan dan antibiotik. Peranan bioteknologi dalam bidang agro-industri, dapat menurunkan input produksi, biaya 296

dan waktu proses, sehingga sangat lain. Sebagai contoh, para ilmuwanekonomis. telah mengembangkan tanaman tembakau yang lebih toleran8.1. Bioteknologi Tanaman terhadap kadar garam tinggi, tanaman yang tahan terhadapBioteknologi modern telah herbisida, tahan terhadap hamaberkembang sangat pesat dan dan penyakit tertentu, danmeluas sehingga mencakup berbagai sebagainya.bidang dalam kehidupan manusia. Bioteknologi modernSaat ini, aplikasi bioteknologi menghasilkan berbagai macammoderen untuk pemenuhan bahan industri. Berbagai macamkebutuhan manusia masih terkait enzim dan protein, baik untukerat dengan penggunaan bioteknologi keperluan industri maupun untukkonvensional yang telah berkembang konsumsi dan terapeutiksebelumnya. Dalam penyediaan (pengobatan) telah dihasilkanpangan, selain menggunakan dengan menerapkan bioteknologipendekatan bioteknologi modern, modern yang berlandaskan atasbeberapa peneliti masih meng- teknologi DNA rekombiman.andalkan teknologi konvensional Pengembangan Bioteknologiuntuk menghasilkan benih tanaman moderen juga mempunyaiberkualitas. Sebagai contoh, pengaruh balik yang pentingtanaman padi yang dibudidayakan terhadap perkembangan ilmu-ilmusekarang ini sebagian besar masih dasar. Banyak konsep dasarberasal dari hasil persilangan dalam sistem fisiologi jasad hidupkonvensional, meskipun sudah ada yang menjadi lebih jelas dangalur-galur baru yang dikembangkan mudah dipahami dengan adanyadengan teknologi DNA rekombinan, perkembangan-perkembanganmisalnya galur padi Golden Rice. baru dalam teknik-teknik molekular.Galur Golden Rice adalah galur padi Oleh karena itu ilmu-IImu dasaryang membawa gen-gen asing dari dan Bio-teknologi modem akhimyabakteri sehingga beras yang dihasilkan saling mendukung dalamoleh galur padi ini mempunyai perkembangannya masing-masing.kandungan provitamin A yang tinggi. 8.2. Struktur Dan Organisasi Bahan Genetik TanamanGalur semacam ini tidak pernahdiketemukan sebelumnya di alammaupun berdasarkan hasil persilangan Studi mengenai eksistensikonvensional. asam nukleat pertama kali dilakukan oleh Friedrich MiescherDalam bidang budidaya tanaman dari Jerman yang mengisolasi intipangan dan tanaman industri, selain dari sel darah putih pada tahun 1869. Miescher menemukanmenggunakan teknik-teknik bahwa di dalam inti sel tersebutkonvensional, sudah berkembang terdapat senyawa yang mengandung fosfat yang kemudiangalur-galur tanaman transgenik baruyang mempunyai sifat toleran terhadapkeadaan lingkungan denganmenyisipkan gen-gen asing dari jasad 297

dinamakan nuclein. Selanjutnya pada menggunakan sel-sel tipe alamiakhir abad ke-19 telah berhasil yang masih hidup (sel tipe S).dilakukan pemisahan antara DNA(deoxy-ribonucleic acid) RNA Diketahui kemudian bahwa injeksi(ribonucleic acid) dan protein-protein dengan sel tipe S yang hidupyang melekatkan molekul asamnukleat tersebut pada sel. Pada awal menyebabkan kematian mencit.1930-an, P. Levene, W. Jacobs dan Selanjutnya eksperimen dilakukankawan-kawan menunjukkan bahwaRNA tersusun atas satu gugus gula dengan menginjeksi mencitribosa dan empat basa yang menggunakan sel tipe R yangmengandung nitrogen, sementaraDNA tersusun atas gugus gula yang hidup. Injeksi semacam iniberbeda yaitu deoksiribosa. ternyata tidak menyebabkan Pembuktian bahwa DNA kematian mencit. Hal yang serupamerupakan bahan genetik pertamadilakukan oleh Frederick Griffith pada juga diperoleh yaitu bahwa injeksitahun 1928 yaitu dengan linen mencit menggunakan sel tipe Stransformasi pada bakteriStreptococcus pneumoniae. yang sudah dimatikan ternyata Bakteri S. pneumoniae tipe alami juga tidak menyebabkan kematianmempunyai bentuk sel bulat (Spheris) mencit. Pada eksperimenyang diselubungi oleh senyawaberlendir yang disebut kapsul. Sel-sel selanjutnya Griffith mencampur sel-tipe alami akan membentuk koloni sel tipe S yang sudah dimatikanyang mengkilat dikenal sebagai koloni dengan sel-sel tipe R yang masihhalus (smooth, S). Sel tipe alamisemacam ini bersifat virulen artinya hidup dan diinjeksikan ke dalamdapat menyebabkan terjadinya mencit. Hasil eksperimenkematian pada mencit yang diinjeksidengan sel yang masih hidup. Selain menunjukkan bahwa inj'eksiitu diketahui adanya strain mutan S. dengan campuran sel semacam inipneumoniae yang kehilangankemampuannya untuk membentuk menyebabkan kematian mencit.kapsula sehingga sel-selnya berukuran Griffith kemudian mengisolasikecil dan akan membentuk koloni yangkasar (tipe R). Sel mutan semacam ini bakteri S. pneumoniae dari mencitbersifat avirulen, artinya tidak dapat yang sudah mati tersebut danmenyebabkan kematian pada mencityang diinjeksi oleh sel mutan. memperoleh sel-sel tipe S dan R Eksperimen Griffith menunjukkan yang hidup. Hal ini memberikanbahwa sel-sel yang avirulen dapatmengalami transformasi (perubahan) indikasi bahwa pencampuran selmenjadi sel yang virulen. Hal ini tipe S yang mati dengan sel tipe Rdibuktikan dengan menginjeksi mencit yang hidup telah menyebabkan peru-bahan (transformasi) sel tipe R yang hidup menjadi sel tipe S yang hidup. Bukti bahwa DNA merupakan bahan yang menyebabkan terjadinya proses transformasi pada S. pneumoniae ditunjukkan oleh eksperimen yang dilakukan oleh Oswald Avery, Colin Macleod, dan Maclyn McCarty pada tahun 1944. Mereka melakukan eksperimen serupa dengan yang dilakukan oleh Griffith, namun 298

mereka melakukan pengujian leblh tahun 1952 dengan eksperimen yang dikenal sebagai Waringlanjut terhadap senyawa yang blender experiment.menyebabkan transformasi S.pneumoniae. Mereka melakukanekstraksi terhadap sel virulen dankemudian menghilangkan proteinnya.Hasil ekstraksi tersebut kemudiandiperlakukan dengan bermacam-macam enzim yang mendegradasiprotein (tripsin dan kemotripsin)maupun enzim yang menghancurkanRNA (RNA-ase).Pengujian selanjutnya Gambar 8.1 Hipotesa Griffith tentang agen transformasimenunjukkan bahwa ekstrak seltersebut ternyata masih dapatmenyebabkan proses transformasi.Hasil eksperimen membuktikan bahwasenyawa yang menyebabkan prosestrasnformasi bukanlah RNA.Sebaliknya, ketika ekstrak seltersebut diperlakukan dengan enzimdeoksiribonukle-ase yang Gambar 8.2 Percobaan Avery tentang transformasimenghancurkan DNA, ternyatakemampuan untuk menyebabkanproses transformasi menjadi hilang. Dalam eksperimen tersebutHasil ini memberikan indikasi bahwa digunakan bakteriofag T2 yangsenyawa yang menyebabkan diketahui hanya terdiri atas proteintransformasi adalah molekul DNA. dan DNA. Untuk membuktikanBukti lebih lanjut yang apakah senyawa yangmemperkuat asumsi bahwa senyawa bertanggung jawab terhadapyang menyebabkan proses perubahan sifat suatu sel berupatransforinasi adalah DNA ditunjukkan protein atau DNA maka Hersheyoleh eksperimen yang dilakukan oleh dan Chase melakukan pelabelanA.D. Hershey dan Martha Chase pada terhadap protein bakteriofag T2tahun 1952 dengan eksperimen yang dengan 35S. Selain itu, pada bagiandikenal sebagai Waring blender eks-perimen yang lain, merekaexperiment. Dalam eksperimen juga melabel DNA bakteriofagtersebut digunakan bakteriofag T2 dengan 32P. Bakteriofag yang telahyang diketahui hanya terdiri atas. dilabel tersebut kemudianBukti lebih lanjut yang digunakan untuk menginfeksimemperkuat asumsi bahwa senyawa bakteri Escherichia Selubungyang menyebabkan proses partikel bakteriofag yang sudahtransforinasi adalah DNA ditunjukkan mengi-njeksikan DNA ke dalam seloleh eksperimen yang dilakukan oleh kemudian diambil dan dianalisis.A.D. Hershey dan Martha Chase pada 299

Hasil analisis menunjukkan bahwa Gambar 8.3sebagian besar protein berlabel tetap Bactriophage T2 phage hasil dariada di luar sedangkan DNA berlabel percobaan Harshey-Chaseada di dalam sel. Hal ini memberikanyang jelas bahwa senyawa yangmasuk kedalam sel adalah DNA. Hasil-hasil eksperimen sepertiyang dijelaskan di atas bahwa molekulyang meru-pakan bahan genetik didalam sel adalah DNA. DNAmerupakan salah satu makromolekulyang mempunyai peranan sangatpenting pada jasad hidup. DNAadalah polimer nukleotida yangtersusun secara sistematis danmerupakan pembawa informasigenetik yang diturunkan kepada jasadketurunannya. informasi genetikdisusun dalam bentuk kodon (codon)yang berupa tiga pasang basanukleotida dan menentukan bentuk,struktur maupun fisiologi suatu jasad. Gambar 8.4 Siklus produksi virus di dalam sel inanga. Asam nukleat dalam penyimpanan serta pemindahan informasi genetik.Asam nukleat adalah suatu Asam nukleat ctapat dibedakanpolimer nukleotida yang berperanan di menjadi dua struktur dasar yaitu 300

DNA dan RNA. Satu nukleotida terdiri Gambar 8.5atas tiga bagian (Gambar 3. I.) yaitu: Preparasi bakteriofag yang diberi label T21). Cincin purine atau pyrimidine secara radioaktif Purine atau pyrimidin adalah basa 3) Gugus fosfatnitrogen yang terikat pada pada atomC nomor 1 suatu molekul gula (ribosa Gugus fosfat yang terikatatau deoksiribosa) melalui ikatan N- pada atom C nomor 5 melaluiglukosidik. Basa nitrogen yang ikatan fosfoester. Gugus fosfatmenyusun asam nukleat yaitu basa inilah yang menyebabkan asampurine yang terdiri atas adenine (A) nukleat bermuatan negatif kuat.dan guanine (G), serta basa pirimidine Timidin (thymidine) Timidin adalahyang terdiri atas thymine (T), cytosine bentuk deoksi. Beniuk ribo tidak(C) dan uracil (U). Baik DNA (deoxy- ada dalam asam nukleat. Uridinribonucleic acid) maupun RNA adalah bentuk ribo, deoksiuridin(ribonucleic acid) tersusun atas A, G, umumnya tidak ada. StrukturC, tetapi T hanya terdapat pada DNA molekul DNA pertama kalisedangkan U hanya terdapat pada diungkapkan oleh James WatsonRNA. Akan tetapi ada per-kecualian dan Francis Crick pada tahun 1953yaltu bahwa pada beberapa molekul berdasarkan atas foto difraksi sinartRNA terdapat basa T, sedangkan X yang dibuat oleh Rosalindpada beberapa bakteriofag DNA-nya Franklin dan Maurice Wilkins.tersusun atas U dan bukan basa T. Berdasarkan atas data. kimia danStruktur basa nitrogen penyusun asam fisik, Watson dan Crick membuatnukleat dapat dilihat pada Gambar 3.2. model struktur DNA yang disebut double helix (untai ganda). Untal2) Molekul gula dengan 5 atom C ganda DNA tersusun oleh dua (pentosa). rantai polinukleotida yang berpilin. Pada RNA gulanya adalah ribosa,sedangkan pada DNA gulanya adalahdeoksiribosa. Perbedaan antarakedua bentuk gula tersebut terletakpada atom C nomor 2. Pada RNA,atom C nomor 2 berikatan dengangugus hidroksil (OH) sedangkan padaDNA atom C nomor 2 berikatandengan atom H. 301

Gambar 8.6 Experimen yang menunjukkan DNA menjadi materi genetik pada T2netk pada TMV Gambar 8.7RNA sebagai materi genetik virus TMVKedua rantai mempunyai orientasi tersebut berikatan dengan adanyayang berlawanan (antiparalel): rantai ikatan hidrogen antara basayang satu memptinyai orientasi 5' Æ adenine (A) dengan thymine (T), dan antara guanine (G) dengan3', sedangkan rantal yang lainberorientasi 3' Æ 5'. Kedua rantai cytosine (C). Ikatan antara A-T 302

berupa dua ikatan hidrogen, DNA. Perlu dlingat bah-wa padasedangkan antara G C berupa tigaikatan hidrogen sehingga ikatan G -C masing-masing rantai DNAlebih kuat. Spesifisitas pa-sanganbasa semacam ini disebut sebagai terdapat ujung 5’-fosfat (5’-P) dankomplementaritas (com-plementarity).Proporsi basa A dan T, serta G dan C ujung 3’-OH. Molekul DNA yangselalu sama sehingga komposisi DNAdapat dinyatakan dengan kandungan tersusun oleh dua rantaiG+C (G+C content) yang berkisar dari26% sampai 74%. Hal ini dikenal polinukleotida (double stranded)sebagal hukum Chargaff. ErwinChargaff pada tahun 1950 biasanya hanya ditulis salah satumempublikasikan hasil penelitiannyamengenai komposisi basa DNA pada rantainya, misalnya ATGCAATT-berbagai jasad hidup. CCGG. Dalam penulisan5). Ikatan Hidrogen Antar nukleotida. semacam ini ujung sebelah kiri (A) Ikatan antara adenine (A) denganthymine (T) dilakukan meialui dua adalah ujung 5'-P, sedangkanikatan hidrogen, sedangkan padaikatan antara guanine (G) dan cytosine ujung sebelah kanan (G) adalah(C) ada tiga ikatan hidrogen sehinggaikatan G-C lebih kuat kuat ujung 3’-OH. Oleh karena itudibandingkan dengan ikatan A-T.Kerangka gula deoksi-ribosa dan fosfat molekul DNA tersebut dapat ditulispenyusun DNA terletak luar molekul,sedangkan basa purine dan pyrimidine sebagai P-5’-ATGCAATTCCGG-3'-terletak di dalam untaian (helix). Basa-basa purine dan pyrimidine terletak OH, atau kadang-kadang ditulispada bidang datar yang sama dantegak lurus terhadap aksis untaian dengan pApTpGpCpApApTpTp-DNA. Diameter untaian DNA adalah20 dan bersifat konstan karena basa CpCpGpG.purine akan selalu basa pyrimidine.Pasang-an-pasangan basa yang Untuk menyingkat biasanya DNAberurutan berjarak 3,4 A satu samalain dan berotasi sebesar 360. hanya ditulis urutan basa DNA-nya Karena kedua rantai DNA saja.tersusun secara antiparalel maka adakonvensi dalam penulisan orieritasi b. Ukuran Molekul DNA Pada Beberapa Jasad Hidup Ukuran molekul DNA bervariasi antara jasad yang satu dengan. Pada jasad prokaryot variasinya tidak sebesar pada virus dan ofag. Bahan genetik pada prokaryot dan virus pada umum-nya satu molekul tunggal DNA (kecuali virus tertentu yang bahannya RNA). Sebaliknya, bahan genetik pada eukaryot berupa molekul kromo-som yang masing-masing berupa molekul berukuran besar. Ukuran DNA pada jasad eukaryot tingkat tinggi, belum diketahui secara pasti karena kompleknya. 303

Gambar 8.8Ikatan antar molekul dalam basa penyusun DNA Gambar 8.8Model DNA untaian ganda yang berpilin 304

Ukuran molekul DNA pada C value). Sebagai contoh,beberapa bakteriofag, misalnya kandungan DNA pada khamirbakteriofag O , telah diketahui secara Saccharomyces cerevisiae lima kalipasti bahkan urutan basa DNA puntelah dike-tahui secara akurat. lebih besar dibanding denganUkuran DNA pada gamet (haploid)10-6 mm (1 pg (pico gram) = 10-12 g; kandungan DNA bakteri Escherichiakbp = kilo base pairs = 1000pasangan h jumlah kromosom pada coli karena secara struktural bakterikeadaan haploid). ini lebih sederhana. Gambar 8.9.Struktur sekunder RNA, t-RNA pada ragi yang Meskipun demikian studimembawa alanin menunjukkan bahwa banyaknyac. Kandungan DNA Dan Kapasitas Genetik kandungan DNA suatu jasad tidak Seperti telah diungkapkan selalu berkorelasi positif dengansebelumnya, ukuran dan kandunganmolekul DNA yang dimiliki oleh suatu kompleksitas jasad tersebut. Sebagaijasad sangat bervariasi sesuaidengan kompleksitas jasadnya. contoh, kandungan DNA pada per selSecara logika sederhana, semestinyaada suatu korelasi positif antara katak adalah 7 kali lebih banyakkandungan DNA dengankompleksitas jasad, yaitu bahwa dibanding dengan kandungan DNAsemakin komplek suatu jasad makasemakin besar pula kandungan DNA- pada sel manusia, sedangkannya per sel haploid (dikenal sebagal kandungan DNA pada sel bunga lily 100 kali lebih banyak dibanding pada sel manusia. Fenomena semacam ini disebut sebagai C value, paradox. Paradok semacam ini tidak hanya antar kelompok jasad yang berbeda, tetapi juga diketahui teradi pada kelompok jasad yang sama. Sebagai contoh, beberapa species amfibi mempunyai kandungan DNA 100 kali lebih banyak dibanding dengan species amfibi yang lain. Jasad yang mempunyai nilai-C yang lebih besar tidak selalu mempunyai lebih banyak gen dibanding dengan jasad yang nilainya kecil. C value paradox dapat terjadi karena beberapa jasad mempunyai banyak urutan basa DNA yang tidak berkode asam amino (non-coding DNA). Urutan basa DNA sendiri banyak terdapat pada bagian intron dan urutan berulang DNA). 305

d. Struktur RNA e. Organisasi Bahan Genetik RNA (ribonucleic acid) adalah Salah satu perbedaansalah satu bentuk asam nukleat fundamental antara jasad prokaryotmempunyai komponen berupa gula dan eukaryot adalah pada organisasiribosa, basa purin atau din, dan bahan genetiknya. Pada kelompokgugus fosfat. Pada jasad selular, prokaryot, umumnya hanya ada satuRNA hasil penyalinan (transkripsi) unit bahan genetik utama membawakode-kode genetik yang ada genetik semua inforasi genetik yangjasad (DNA). Pada beberapa virus, diperlukan untuk kelangsunganRNA merupakan genetik utama, Pertumbuhan jasad tersebut.misalnya virus TMV (Tobacco Mosaic Meskipun demikian, ada beberapaPada jasad selular, yaitu mikrobia, bukti yang menunjukkan bahwa jasadtumbuhan, hewan, dan ada tiga prokaryot tertentu mempunyai lebihbentuk molekul RNA, yaitu m-RNA dari satu unit bahan genetik utama.(messenger-RNA) r-RNA (riboso-mal- Sebaliknya, pada eukaryot bahanRNA), dan t-RNA (transfer-RNA). genetik utama terdiri atas beberapa unit independen yang terpisah namun Molekul RNA adalah hasil semua unit bahan genetik merupakantranskripsi DNA yang membawa kesatuan genom yang menentukankode-kode gen dan rangkaian asam- kelangsungan hidup jasad.asam amino yang menyusun suatuprotein. Proses ekspresi genetik, m- Level 1.RNA akan diterjemahkan (translasi) Lilitan DNA pada histonrangkaian asam-asam amino membentuk struktursehingga membentuk struktur nukleosompolipeptida (protein). Prosestranslasi memerlukan r-RNA dan t- Level 2.RNA. Nukleosom dihubungan dengan untaian Molekul r-RNA adalah RNA hasil penghubung DNA sepertitranskripsi suatu rangkaian genetik manik-manik di atastertentu pada DNA. Molekul r-RNA benangdigunakan untuk menyusun ribosomyaitu tempat berlangsungnya proses Level 3translasi atau biosintesis protein. Satu kemasan terdiri dariMolekul t-RNA adalah RNA yang beberapa nukleosomsecara khusus berperan membawa membentuk benangasam-asam amino spesifk yang akan kromatin setebal 30-nmdirangkaikan dal proses blosintesisprotein di dalain ribosom. Molekul t- Level 4.RNA Juga merupakan hasil Pembentukan pilinan benangtranskripsi rangkaian kode genetik kromatin yang terletak di atastertentu Pada DNA. protein kriomosom non histon Gambar 8,10 Tingkatan kemasan DNA dalam kromosom Sebelum dibahas lebih lanjut sistem organisasi genom pada jasad, perlu dipahami terlebih 306

dahulu perbedaan pengertian Sebagai contoh, Pseudomonas mempunyal plasmid metabolikantara gen dengan genom. Gen (plasmid CAM) yang 230 kb (1 kb: 1adalah unit molekul DNA atau RNA kilo base pairs, seribu pasangan basa). Oleh sifat genetisnya yangdengan panjang minimum tertentu vital maka plasmid raksasa semacamyang mem-bawa informasi itu merupakan baglan genom jasadmengenai asam amino yang tersebut.lengkap suatu protein, atau yangmenentukan struktur lengkap suatumolekul r-RNA (RNA ribosom) ataut-RNA (tranfer RNA). Sedajhgkangenom adalah satu kesatuan genyang secara alami dimiliki oleh satusel atau virus, atau satu kesatuankromosom jasad eukaryotik dalamfase haploid.Dengan batasan semacam inimaka dapat dimengerti bahwasepotong molekul DNA yang tidakmembawa informasi genetik yang Gambar 8.11 Untaian DNA membentuk kromsomlengkap tidak dapat disebut sebagaigenom hanya sebagai fragmen DNA.Pada beberapa jasad, terutama Pada jasad eukaryot, selainpada kelompok prokaryot, dijumpai bahan genetik utama yang terdapat inti sel, yang disebut sebagaibahan genetik tambahan selain kromosom, juga dijumpai ada genetikbahan genetik. Bahan genetik lain yang terletak di dalam organel yang lain, misalnya bd DNA padatambahan/ekstra semacam ini secara mitokondria dan kloroplas (padaumum sebagai plasmid. Batasan tumbuhan hijau).genom pada prokaryot hanya meliputibahan genetik utamanya, kecualikalau genetik tambahan tersebutmerupakan bagian yang secara tak f. Organisasi Genom Pada Prokaryotterpisahkan dari sel tersebut.Sebagai contoh, yang dinamakangenom bakteri Escherichia coli Bahan genetik utama (kromosom) jasad prokaryot padaadalah semua gen yang ada satu unit umumnya terdiri atas satu unitbahan genetik utamanya (kromosom) molekul DNA untai ganda (double- stranded) dengan struktur lingkaryang tersusun 4,2 x 10' bp (base (circular). Oleh karena itu jasadpairs/pasangan basa) DNA. prokaryot bersifat monoploid karena hanya ada satu bahan genetik utama.Sebaliknya, beberapa prokaryot, Pada bakteri Escherichia coli, bahanmisalnya Pseudomonas sp., dan genetik utama-nya terdiri atas sekitar 4600 kb (4,6 x 106 bp). BahanRhizobium tahui ada unit bahangenetik yang seringkali dianggapsebagai raksasa (giant plasmid) yangsecara genetis merupakan bahanyang vital untuk jasad tersebut. 307

genetik pada jasad prokaryot tidak yang memberikan keuntungandikemas di dalam suatu struktur yang tambahan bagi sel dalam keadaan tertentu, misalnya gen ketahananjelas karena pada sel prokaryot tidak terhadap antibiotik. Oleh karena ituterdapat inti sel (nukleus). dalam keadaan normal plasmid dapat dihilangkan dengan metode curing Hal ini berbeda dengan bahan tanpa mengganggu pertumbuhan selnya.genetik utama jasad eukaryot yangterdapat di dalam struktur nukleus. 8.3 Teknik Kultur In vitroBahan genetik utama jasad prokaryot Dewasa ini pemerintah sedangdiketahui terikat pada membran sel menggalakkan komoditas non-sebelah dalam yang diduga migas, melalui pengembangan agribisnis yang dapat meningkatkanberperanan dalam proses pemisahan perolehan devisa negara. UpayaDNA pada waktu terjadi pembelahan peningkatan ekspor komoditassel. Oleh karena struktur bahan pertanian memerlukan dukungan penyediaan bibit untuk memenuhigenetik utama jasad prokaryot kebutuhan yang semakin meningkat.berupa molekul lingkar maka molekul Bibit suatu varietas unggul yang dihasilkan pemulia tanaman sangattersebut tidak ada bagian ujungnya. terbatas, sedangkan bibit tanamanMeskipun pada umumnya kromosom yang dibutuhkan sangat banyak.bakteri berupa molekul DNA dengan Dengan dipenuhi denganstruktur lingkar, namun diketahui perbanyakan melalui teknikterdapat beberapa bakteri yang konvensional. Salah satu teknologistruktur bahan genetik utamanya harapan yang telah terbukti keberhasilannya adalah teknik kulturberupa molekul DNA linear, misalnya in vitro. Teknologi tersebut telahpada bakteri Borrelia burgdorferi dan banyak diguna-kan untuk pengadaanStreptomyces lividans. Ujung bibit pada berbagai tanaman. Melalui kultur in vitro, tanaman dapatmolekul kromosom S. lividans diperbanyak setiap waktu sesuaidiketahui berikatan secara kovalen kebutuhan, karena kecepatan perbanyakan yang tinggi. Bibit daridengan suatu protein. Protein di varietas unggul yang mampuujung molekul kromosom semacam bersaing di pasaran internasionalini mempunyal fungsi yang sangat yang jumlahnya sangat sedikit dapat dikembangkan melalui kultur in-vitro.penting dalam proses inisiasireplikasi DNA. Selain itu juga Perbanyakan tanaman dengandiketahui ada bakteri yang kultur in vitro telah banyak diusahakan secara komersial dimempunyai 2 molekul kromosom negara maju seperti Amerika,yaitu bakteri Rhodobacter sphae- Jepang, dan Eropa. Pemanfaat-anroides. Selain bahan genetik utama,jasad prokaryot seringkali juga,mempunyai bahan genetik tambahanyang disebut sebagai plasmid.Plasmid pada prokaryot berupamolekul DNA untaian dengan strukturlingkar. Pada umumnya plasmidtidak dibutuhkan oleh sel untukpertumbuhan meskipun seringkaliplasmid membawa gen-gen tertentu 308

teknologi tersebut untuk pengadaan memenuhi beberapa kriteria sebagaibibit pada awalnya berdasarkan hasil berikut:percobaan Morel tahun 1960 pada (1) tidak merubah sifat genetikanggrek Cymbidium. pohon indukDalam waktu yang singkat dari (2) seleksi kuat pada bahanbahan tanaman yang sangat terbatas tanaman yang akan digunakandapat dihasilkan bibit dalam jumlah sebagai eksplan agar bebasyang banyak. Keberhasilan tersebut penyakit,mendorong dimanfaatkannya in vitro (3) teknik perbanyakan yang tidaksebagai teknologi perbanyakan yang terlalu rumit,banyak memberikan keunggulan (4) kemampuan regenerasi yangdaripada teknologi konvensional. tetap tinggi, danWalaupun demikian, terdapat (5) ekonomis.beberapa kendala yang sering Pada tanaman semusimdihadapi dalam aplikasinya yaitu: (berdinding lunak), masalah(1) Keberhasilan teknik ini pada regenerasi umumnya tidak menjaditanaman tahunan berkayu masalah. Faktor pertunasan yangmasih rendah sehingga tinggi dapat tercapai denganaplikasinya masih terbatas penggunaan formulasi media tertentu.pada jenis tanaman tertentu Berbeda dengan tanaman tahunansaja. berkayu, banyak faktor yang(2) Kapasitas regenerasi menurun menghambat proses regenerasi,bila sering dilakukan antara lain:pembaharuan. 1) daya meristematis tanaman yang(3) Penurunan integritas genetik rendahpada bibit yang dihasilkan. 2) tingkat oksidasi fenol yang tinggi,(4) Persentase keberhasilan 3) jaringan sklerenkhima,aklimatisasi (terutama pada 4) kandungan inhibitor organik yangtanaman tahunan berkayu) tinggi,relatif masih rendah. 5) kurangnya faktor perakaran,(5) Adanya patogen internal 6) kandungan lignin yang tinggi,(khususnya pada tanaman dantahunan berkayu) yang sulit 7) gugurnya tunas dan daun yangdihilangkan. lebih dini.(6) Diperlukan tenaga kerja yang Penggunaan komponen organikintensif, terdidik, serta tertentu dan jaringan yang bersifatmempunyai keterampilan juvenil dapat memacu dayakhusus. regenerasi jaringan, menghambat(7) Diperlukan modal awal yang aktivitas etilen dan mengurangicukup tinggi. terbentuknya kinon karena oksidasi fenol. Multiplikasi tunas merupakan Pierik (1987) menyatakan bahwa salah satu faktor penting yangperbanyakan melalui kultur in vitro menentukan keberhasilandapat dikatakan berhasil bila perbanyakan melalui kultur in vitro. Semakin banyak tunas yang dapat 309

dibentuk, semakin tinggi peluang F1= % keberhasilan kultur pada tahap memperoleh bibit yang banyak. Multiplikasi F2= % keberhasilan kultur pada tahap Jumlah bibit yang dihasilkan Perakaran dapat dihitung berdasarkan jumlah F3= % keberhasilan kultur pada tahap kelipatan tunasnya. Pennel (1987) aklimatisasi memberikan formulasi untuk menghitung potensi jumlah plantlet Gambar 8.12 . (bibit) yang dapat dihasilkan secara Hasil Kultur In-vitro teoritis dalam satu periode (1 tahun) dengan rumus sebagai tercantum di Sejak tahun 1902 Gottlieb bawah ini. Haberiandt telah mengajukan gagasan Teknik budidaya tanaman denganmenggunakan metode konvensional mengenai kemungkinan pengembangandalam medium tanah atau pasirseringkali menghadapi kendala teknis, teknik kultivasi tanaman dari sel yanglingkungan maupun waktu. Sebagaicontoh, perbaikan tanaman dengan ditumbuhkan dalam larutan nutrien.menggunakan biji memerlukan waktulama dan seringkali hasilnya tidak Beberapa puluh un kemudian, yaituseperti tanaman induknya. kendalalain yang juga sering muncul adalah pada tahun 1939, Nobecurt, seoranggangguan alam, baik yangdisebabkan oleh jasad hidup, ahli penyatanaman dari Perancis, Pierremisalnya hama dan penyakit, maupuncekaman lingkungan yang dapat Roger Gautheret dari Universitasmengganggu keberhasilan banyakantanaman di lapangan. Kebutuhan rbonne, Perancis, dan R.P. White dariakan bibit tanaman jumlah besar,berkualitas, bebas hama dan penyakit Amerika Serikat untuk tama kalinyaserta harus media dalam waktusingkat seringkali tidak dapat dipenuhi berhasil melakukan kultivasi tanamandengan menggunakan metodekonvensional baik secara generatif yang berasal dari jaringan.maupun vegetatif. Pada saat itu Gautheret Y = An x B x F1 x F2 x F3di mana : menggunakan jaring-an tanaman V.Y= jumlah plantlet yang dihasilkanA= jumlah tunas yang dihasilkan pada capraea dan Populus alba sebagaisetiap subkultur (fakror multiplikasi)B = jumlah eksplan awal yang tumbuh model untuk melakukan banyakan dann= jumlah subkultur pada periode tertentu(per tahun) pernbelahan jaringan tanaman. Selain itu, Gautheret. berhasil melakukan perbanyakan (propagation) kultur jaringan man wortel dengan menambahkan asam indol asetat (Indolec Acid) untuk menstimulasi pertumbuhan jaringan yang tidak salami diferenslasi. Jaringan hasil 310

perbanyakan tersebtit disebut sebagal jaringan melainkan juga dalam bentuk sel sehingga juga dikenal teknik kulturkalus (callus). sel. Oleh karena itu teknik ini secara umum disebut sebagai teknik kultur in-Selanjutnya, pada tahun 1950, vitro.Georges Morel yang bekeja sama a. Teknik Dasar Kultur In-Vitro Tanamandengan Gautheret berhasil melakukan Kultur in-vitro tanamanperbanyakan jaringan tumbuhan memerlukan beberapa komponen utama, yaitu: (1) bahan awal (startingmonokotil dengan menggunakan materials), (2) media yang sesuai, (3) tempat kultivasi. Bahan awal yangmeristem. Bahkan pada tahun 1952 dapat diguna kultur in-vitro tanaman bermacam-macam, antara lain:Morel dan Martin berhasil batang, tunas apikal dan axilari (apical and axillary buds), petiole, pollen,mengembang-kan teknik kultur petal, ovule, akar dan lain-lain. Bagian tanaman digunakan sebagaimeristem Dahlia dan memperoleh tunas bahan awal kultur in-vitro disebut sebagai eksplan (explant).yang bebas virus dan pada tahun 1955 Gambar 8.13mereka dapat mengembangkan kultur Proses kultur in-vitro pada tanamantanaman kentang yang bebas virus. Untuk mengembangkan tanaman secara in vitro sampai menjadi plantletPenelitian-penelitian selanjutnya dan akhirnya menjadi tanaman lengkap yang siap dipindah kemembuka kemungkinan penerapan medium tanah, maka terdapat beberapa tahapan utama yang harusteknik kultur sel atau jaringan untuk dilakukan, yaitu: (1) pemilihan sumber tanaman yang akan digunakanberbagai macam tanaman yang sebagai bahan awal Jaringan meristem, eksplan, dan lain-lain), (2)akhimya memberikan pengaruh besar penanaman pada medium yangdalam pengembangan bioteknologitanaman.Pada tahun 1901 Morganmengemukakan bahwa setiap selmempunyai kemampuan untukberkembang menjadi suatu jasad hidupyang lengkap melalui prosesregenerasi. Kemampuan ini olehMorgan disebut sebagai totipotensi(totipotency). Konsep totipotensitersebut mempunyal makna sa-ngatpenting dalam bidang kultur jaringan.Istilah kultur jaringan mengacu padateknik untuk menumbuhkan jasadmultiselular dalam medium padatmaupun cair menggunakan jaringanyang diambil dari jasad tersebut.Teknik kultur jaringan tersebutdilakukan sebagal altematifperbanyakan tanaman bukan denganmenggunakan media tanah, melainkandalam medium buatan di dalam tabung.Tehnik ini sekarang sudah berkembangluas sehingga bagian tanaman yangdigunakan sebagai bahan awalperbanyakan tidak hanya berupa 311

sesuai sampai terjadi perbanyakan khusus untuk melakukan pekerjaan(misalnya dalam bentuk kalus), (3) yang menuntut sterilitas. Alat-alat dan bahan yang tahan panas dapatpembentukan tunas dan akar sampai disterilisasi dengan autoklaf,terbentuk plantlet, (4) aklimatisasi, sedangkan peralatan atau tempatyaitu proses adaptasi pada kerja yang lain dapat disterilkan dengan menggunakan alkohol ataulingkungan di luar sistem in vitro, (5) disinfektan yang sesual, misalnyapenanaman pada medium biasa larutan merkuri klorida (HgCI2) 0,01- 0,1%. Jarum atau pisau skalpel yang(tanah atau media bukan artifisial digunakan untuk memotong ataulainnya). mengambil dan menanam eksplan harus diterilkan juga dengan b. Pemilihan Dan Penyiapan membakar dengan lampu bunsenEksplan sesaat sebelum digunakan. Pada prinsipnya semua pekerjaan dalamBahan yang akan digunakan kultur in vitro harus dilakukan secara aseptik.sebagal eksplan sebaiknya berasal c. Medium Yang Digunakandari bagian tanaman yang masih Medium yang digunakan untukmuda dan sehat. Sebelum kultur in-vitro tanaman dapat berupa medium padat atau cair. Mediumdigunakan, eksplan harus dibersihkan padat digunakan untuk menghasilkan kalus yang selanjutnya diinduksidengan air bersih dan deterjen membentuk tanaman yang lengkap (disebut sebagai plantlet), sedangkankhusus, misalnya Tween-80, medium cair blasanya digunakan untuk kultur sel. Medium yangkemudian disterilkan. Bahan yang digunakan mengandung lima kom- ponen utama, yaitu: senyawaberupa biji yang keras harus diper- anorganik, sumber karbon, vitamin, zat pengatur tumbuh, dan suplemenlakukan khusus menggunakan asam organik.sulfat 50% untuk menghilangkan Gambar 8.14. Media padat untuk kultur jaringan tanamandormansi biji, setelah itu dibersihkandengan air mengalir selama 1-2 jam.Eksplan yang akan digunakandipotong potong dengan ukuran yangsesuai dengan keperluan.Salah satu prasyarat utamadalam teknik kultur in-vitro adalahkebersihan dan sterilitas alat sertatempat yang digunakan. Hal inidiperlukan untuk mencegah terjadinyakontaminasi oleh bakteri atau jamuryang pertumbuhannya jauh lebihcepat dibanding dengan pertumbuhankultur sel atau ja-ringan tanaman.Oleh karena itu pekerjaan kultur invitro sebaiknya dilakukan di tempattertutup dan tidak digunakan untukaktivitas yang lain. Untuk menjagasterilitas maka pebedaan sebaiknyadilaku-kan di dalam laminar air flow,yaitu suatu kabin yang dirancang 312

Senyawa anorganik terdiri atas (NAA) dan sito-kinin (kinetin, benzyl adenosine, 2-isopentylunsur-unsur makro dan mlkro. Pada enosine, zeatin),umumnya medium mengandung y untuk indole acetic acid (IAA),nitrat dan potasium pada konsentrasi indole butyric acid (IBA) dalammasing-masing 25 mM. Ammonium konsentrasi rendah dan sitokinin dalam konsentrasi tinggi, tetapimerupakan senyawa esensial untuk bukan dalam bentuk 2,4-D.hampir semua kultur tetapikonsentrasi yang diperlukan lebihrendah dibandingkan dengan nitrat. Senyawa 2,4-D diketahuiKonsentrasi kalsium, magnesium dansulfat yang diperlukan sekitar 0-3 menginduksi perbanyakan sel teta-pimM. Unsur-unsur mikro yang menekan diferensiasi pada tanamandiperlukan antara lain iodine (I), dikotil, tetapi 2,4-D dan 2,4,5-T (2,4,5boron (B), mangan (Mn), zinc (Zn), trichloro-phenoxy-acetic acid)molybdenum (Mo), tembaga (Cu), diketahui bersifat efektif untuk meng-kobalt (Co) dan besi (Fe). induksi embrio-genesis somatik padaSumber karbon yang diguna- tanarnan serealia (monokotil).kan dapat berupa glukosa, fruk-tosa, Medium yang digunakan untukmaltosa atau sulcrosa dengan kultur in-vitro sekarang dapat dibelikonsentrasi sekitar 2-4%, tetapi dalam bentuk jadi meskipun harganyasukrosa merupakan sumber karbon lebih mahal dibanding kalau dibuatyang banyak digunakan dalam sendiri di laboratorium. Komposis-1banyak sistem kultur. medium untuk kultur in-vitro dapatVitamin yang banyak digunakan dilihat pada buku-buku manual kulturantara lain adalah thia-min, in-vitro.pyridoxine dan asam nikotinat.Suplemen senyawa organik yang d. Tempat Kultivasidigunakan adalah asam amino Kultur in-vitro tanaman dapat(biasanya digunakan glycine), ekstrakkhamir, peptone, ekstrak malt. dilakukan dengan menggunakan duaMeskipun demikian, biasanya macam medium yaitu medium padatmedium sintetik yang jelas komposisi atau medium cair. Kultivasi sel ataukimiawinya lebih banyak digunakan jaringan secara in vitro secara prinsipsedangkan suplemen organik yang dapat dilakukan dengantidak jelas komposisi kimiawinya menggunakan berbagai macamhanya digunakan jika dianggap wadah, mulai dari tabung reaksi,esensial. Zat pengatur tumbuh juga tabung erlenmeyer, bahkan botoldiperlukan dalam kultur in vitro untuk gelas sederhana. Hal yang palingmendukung pertumbuhan. penong dalam pemilihan wadah untukKombinasi zat pengatur tumbuh yang kultur in vitro adalah kemudahandigunakan meliputi: untuk menjaga sterilitasnya selamay untuk perbanyakan (proliferation) perbanyakan sel atau jaringan. Jikasel digunat kan 2,4 dichlo- menggunakan kultivasi pada mediumrophenoxy acetic acid (2,4-D) cair dan perlu penggojokan makaatau l-naphtalene acetic acid sebaiknya digunakan wadah yang 313

memungkinkan untuk ditempatkan tepat kalus dapat berkembang secara mudah dan aman pada alat menjadi tanaman yang utuh (plantlet). penggojok. Oleh karena itu tabung erlenmeyer merupakan wadah yang Kultur kalus dapat ideal untuk kultur sel menggunakan dikembangkan dengan menggunakan medium cair. eksplan yang berasal dari berbagai sumber, misalnya tunas muda, daun, Gambar 8.15 ujung akar, buah, dan bagian bunga. Salah satu contoh tempat kultivasi berupa Kalus dihasilkan dari lapisan luar sel- sel korteks pada eksplan melalui wadah plastik dan botol gelas pembelahan sel berulang-ulang. Kultur kalus tumbuh berkembange. Kultur Kalus lebih lambat dibanding kultur yang berasal dari suspensi sel. Kalus, Tanaman dapat diperbanyak terbentuk meialui tiga tahapan, yaitu secara vegetatif menggunaka teknik induksi, pembelahan sel dan kultur in vitro dengan teknik kultur diferensiasi. Pembentukan kalus kalus atau kultur sel. Jika suatu ditentukan sumber eksplan, eksplan ditanam pada medium padat komposisi nutrisi pada medium dan atau dalam medium cair yang sesuai, faktor lingkungan. Eksplan yang dalam waktu 2 - 4 minggu, berasal dari jaringan meristem tergantung spesiesnya, akan berkembang lebih cepat dibanding terbentuk massa kalus yaitu suatu jaringan dari sel-sel berdinding tipis massa amorf yang tersusun atas sel- dan mengandung lignin. Untuk sel parenlcim berdinding sel tipis memelihara kalus, maka perlu yang berkembang dari hasil dilakukan sub-kultur seca-ra berkala, proliferasi sel-sel jaringan induk. misalnya setlap 30 hari. Kalus dapat disub-kultur dengan cara mengambil sebagian kalus dan Gambar 8.16 memindahkannya pada medium Kultur kalus tanaman baru. Dengan sistem induksi yang Kultur kalus bermanfaat untuk mempelajari beberapa aspek dalam metabolisms tumbuhan dan diferensiasinya, misalnya: (1) mempelajari aspek nutrisi tanaman, (2) diferensiasi dan morfogenesis sel dan organ tanaman, (3) variasi 314

somaklonal, (4) trans-formasi genelik y Tidak seheterogen kultur kalusmenggunakan teknik biolistik, (5) dan diferenslasi sel tidak terlalproduksi metabolit sekunder danasinya. besar y Dapat dikulturkan dalam volumef. Kultur sel besar sampal 1500 liter Kultur sel tanaman dapatditumbuhkan dengan menggunakan y Lebih mudah diatur kondisimedium cair dalam erlenmeyer. lingkungannyaSebagal inokulum digunakansebagian kalus yang kemudian y Dapat dimanipulasi untukditumbuhkan dalam medium cair dan produksi metabolit alami dengandigojok sehingga sel dapat terpisah. cara menambahkan precursorSelain membuat sel menjadi terpisah(tidak mengelompok), penggojokan Kultur sel dapat dikembangkanjuga berfungsi memberikan aerasi lebih lanjut menjadi kultur tunggalpada kultur. Banyaknya inokulumyang digunakan seringkali karena sistem kultur suspensi selmempengaruhi laju pertumbuhan sel, blasanya terdiri atas campuran sel-selkarena itu dikenal suatu konsep yangdisebut kerapatan sel awal kritis tunggal dan kelompokan kecil sel-sel.(critical initial cell density) yaitu Kultur sel dapat dimanfaatkan untukjumlah inokulum terendah per volume mengisolasi protoplas danmedium yang memungkinkan kultursel dapat tumbuh. pengembangan galur sel dengan sifar fisiologis spesifik, misalnya toleran Laju pembelahan sel pada terhadap garam.sistem kultur suspensi sel lebih tinggidibanding pada kultur kalus tetapi g. Kultur Protoplasmaslh lebih rendah dibanding lajupertumbuhan sel bakteri dan Protoplas adalah sel yang tidakbiasanya berkisar antara 24-72 jam.Oleh karena itu penumbuhan ulang mempunyal dinding sel. Protoplas(sub-kultur) kultur suspensi sel perludilakukan dalam periode yang lebih dapat diperoleh dengan perlakuansingkat dibanding dengan periodepenumbuhan ulang kultur kalus, enzimatik atau mekanis. Enzim yangsekitar 7-21 hari. Kultur selmempunyai beberapa keunggulan digunakan untuk membuat protoplasdibanding dengan kultur kalus, yaitu:y Suspensi sel dapat dipipet tanaman berupa campuran beberapa sehingga mempermudah proses enzim antara lain selulase, pektinase, sub kultur. protease. Protoplas dapat diregenerasi sehingga membentuk dinding sel kemudian mengalami pembelahan dan akhimya dapat membentuk kalus. Selanjutnya kalus dapat disubkultur. Jika kalus ditanam pada medium yang tidak mengandung manitol dan auxin, maka dapat terjadi embriogenesis. Embrio yang diperoleh selanjutnya dapat berkembang menjadi kecambah yang akhirnya berkembang menjadi tanaman dewasa. 315

Kultur protoplas memberikan dalam nukleus, terdapat juga genetik dasar yang penting untuk manipulasi yang tidak berada di dalam nukleus sel tanaman yaitu dengan melakukan melainkan terdapat di dalam fusi protoplas antar spesies atau galur sitoplasma (cytoplasmic inheritance), yang berbeda. Fusi protoplas dapat misalnya sifat male sterility pada dimanfaatkan untuk melakukan beberapa tanaman. persilangan antar spesies atau galur tanaman yang tidak memungkinkan Teknik fusi protoplas telah untuk dilakukan dengan persilangan berhasil digunakan misalnya pada biasa karena adanya masalah fusi protoplas Nicotiana glauca inkompatibilitas fisik. Fusi protoplas dengan N. langsdorffii, hibrid somatik membuka kemungkinan untuk : Solanum tuberosum dengan S. y menghasilkan hibrid soma-tik chacoense, tomat dengan kentang, barley dengan gandum, barley amphidiploid yang fertil antar dengan padi, gandum dengan oat, spesies yang secara seksual tidak dan tebu dengan sorghum. Hasil fusi kompatibel, (disebut sebagai fusan) yang y menghasilkan galur hetero-zigot diperoleh selanjutnya dapat dalam satu spesies tanaman yang ditumbuhkan pada medium untuk secara normal hanya dapat menghasilkan kalus hibrid. Kalus diperbanyak dengan cara vegetatif, hibrid selanjutnya dapat diinduksi misalnya pada kentang, sehingga terbentuk tanaman hibrid. y memindahkan sebagian informasi genetik dari satu spesies ke spesies h. Teknik Regenerasi In Vitro lain dengan memanfaatkan fenomena yang disebut Kemampuan sel tanaman untuk penghilangan kromosom (chromo- menjadi tanaman yang lengkap some elimination), dan (totipotensi) dapat dimanfaatkan y memindahkan informasi genetik untuk melakukan regenerasi tanaman yang ada di sitoplasma dari satu secara in vitro dari sumber yang galur atau spesies ke galur atau berupa protoplas, sel, jaringan spesies lain. maupun organ. Teknik kultur jaringan, sel, atau protoplas telah Fusi protoplas dapat banyak dimanfaatkan untukmenghasilkan dua macam perbanyakan berbagai macamkemungkinan produk: tanaman. Kalus yang dikembangkany hibrid, jika nukleus dari kedua dari eksplan, misalnya, dapat disegel sehingga membentuk tanaman yang spesies tersebut betul-betul, lengkap. Proses pembentukan mengalami fusi (menyatu), organ-organ tanaman yang lengkapy cybrid (cytoplasmid hybrid atau dari kultur sel atau jari disebut heteroplast), jika hanya sitoplasma organo-genesis. Teknik untuk yang mengalami fusi sedangkan menginduksi organogenesis pada informasi genetik dari salah satu umumnya dilakukan pada kultur kalus induknya hilang. meskipun juga dapat dilakukan Perlu diketahui bahwa selain infonnasi genetik yang terdapat di 316

secara langsung dari eksplan yang Meristem, apex dan nodus dapatditanam pada medium dikulturkan menjadi tunas. TunasWhite dan Nobecourt, yang yang dihasilkan selanjutnya dapatbekerja secara independen, untuk digunakan sebagai sumber untukpertama kalinya melaporkan pada menghasilkan banyak tunas barutahun 1939 mengenai keberhasilan dengan menggunakan percabanganmereka dalam menginduksi axilari. Tunas-tunas tersebutpembentukan tunas (shoot) pada kemudian dapat dikembangkan le-bihtembakau (White) dan pembentukan lanjut sehingga terbentuk perakaranakar pada kalus wortel (Nobeco dan akhirnya menjadi plantlet. Di sisiPenelitian selanjutnya oleh Skoog lain, bermacam-macam eksplandan Miller pada tahun 1957 dapat juga dikembangkan sehinggamenunjukkan bahwa kombinasi yang terbentuk tunas adventif, atau embriotepat antara auxin dan sitokinin, somatik secara langsung. Eksplanmenginduksi pembentukan akar dan juga dapat ditumbuhkan sebagaitunas tembakau dari kultur ka Pada kalus yang selanjutnya diinduksitahun ber-ikutnya yaitu 1958, Reinert sehingga terbentuk tunas adventif.dan Steward berhasil melakukan Selain itu, kalus juga dapat digunakanembriogenesis somatik secara in vitro sebagal sumber sel untuk membuatpada wortel. Eisomatik dapat kultur suspensi sel yang selanjutnyaterbentuk pada kalus, kultur sel dapat dikembangkan untukmaupun protoplas bahkan terbentuk menghasilkan embrio somatik secarasecara langsung dari sel-sel struktur tidak langsung. Eksplan mau-punyang terorganisasi, misalnya batang kalus yang membentuk tunas adventifatau embrio zigot. Sementara itu, selanjutnya dapat dlinduksi sehinggatum-buhan lengkap yang terbentuk membentuk akar dan akhirnyadari hasil kultur in vitro (disebut seba- menjadi plantlet. Embrio somatik,gai plantlet) yang pertama kali baik yang dihasilkan secara langsungdilaporkan adalah Tropaeolum dan maupun tidak langsung dapat diLupinus yang dilakukan oleh Emest induksi sehingga ber-kecambah danBall pada tahun 1946. akhirnya juga menjadi plantlet.Sekarang ini tanaman hasil Proses-proses ini secara umum dapatkultur in vitro telah berhasil dilakukan dikelompokkan menjadi empatpada banyak jenis tanaman, misalnya macam, yaitu:tanaman hias, tanaman pangan, y Embriogenesis somatik yangsayuran, tanaman bumbu, tanaman mengarah ke pembentukan strukturbuah dan biji, tanaman obat dan bipolar yang mengandung axistanaman hutan tunas dan akar dengan sistemSecara umum terdapat empat vaskular tertutup. Embriogenesissumber yang digunakan dalam somatik dapat dihasilkan secaraperbanyakan mikro langsung, atau secara tidak(micropropagation) untuk langsung melalui pembentukanmenghasilkan plantlet, yaitu (1) kalus dari eksplan.meristem, (2) apex, (3) nodus (node),dan (4) bermacam-macam eksplan. 317

ƒ Pembentukan tunas axilari yang Gambar 8.17 secara genetik stabil. Pembentukan Regenerasi tanaman dari jaringan daun tunas axilari merupakan metode yang paling baik karena plantlet i. Induksi Kalus, Kultur Kalus Dan yang dihasilkan adalah benar-benar Regenerasi Organ Dan Embrio serupa dengan tanaman induk. Metode ini juga disebut Dalam bagian ini akan diberikan perbanyakan kional. gambaran secara sederhana proses kultur in vitro tanaman sampalƒ Pembentukan tunas adventif yaitu akhirnya menjadi tanaman yang tunas yang terbentuk dari sumber lengkap dan dapat dipindahkan ke selain meristem. Stabilitas genetik medium tanah atau medium bukan plantlet yang terbentuk dan tunas artifisial lainnya. Secara garis besar adventif semacam ini tidak dapat metode perbanyakan tanaman secara dijamin sebab jika kalus terbentuk in vitro terdiri atas empat tahapan, maka kemungkinan ketidak-stabilan yaltu (1) seleksi dan penyiapan kultur genetik akan meningkat. aseptik, (2) multiplikasi kultur, (3) regenerasi plantlet, (4) aklimatisasiƒ Organogenesis yaitu pembentukan dan pemindahan ke tanah. Dalam organ dari jaringan yang tidak tahapan seleksi dan penyiapan kultur mengalami diferensiasi, yaitu dalam aseptik dilakukan pengambilan bahan hal ini adalah kalus. awal dan penanamannya pada medium in vitro yang sesuai. Proses regenerasi dari bermacam-macam sumber sampai menjadi plantlet Setelah diperoleh tunas padadipengaruhl oleh dua faktor utama, tahapan pertama, dilakukanyaitu: sumber eksplan, dan komponen multiplikasi kultur untuk mendapatkanmedia. Sumber eksplan dapat tunas-tunas baru dalam jumlah lebihmempengaruhi proses regenerasi banyak. Tunas-tunas baru hasilkarena beberapa faktor, yaitu: perbanyakan kemudian dipindahkanx organ yang digunakan, ke medium yang khusus dibuat untukx status fisiologis organ, menginduksi pembentukan akarx musim pada waktu organ diambil, sehingga akhirnya terbentuk plantletx ukuran eksplan, dan yang lengkap. Plantlet yangx kualitas keseluruhan tanaman terbentuk selanjutnya diadaptasi dengan lingkungan alami sebagal sebagai sumber eksplan. Di sisi lain, komponen media yangmempengaruhi proses regenerasiadalah nutrien anorganik dan organik,sumber karbon, sumber nitrogen, zatpengatur tumbuh, dan vitamin. 318

persiapan untuk dipindahkan dan medium bukan artifisial, misalnyaditanam di tanah atau lapangan. medium tanah. Secara sederhana, tahapan x Plantlet yang sudah terbentukyang dilalui dalam proses kultivasi selanjutnya dipindah ke mediumtanaman secara in vitro dapat tanah untuk proses aklimatisasi.disaiikan sebagai berikut: j. Induksi Pembentukan Organx Pengambilan eksplan, misalnya (Organogenesis) Pada Kultur In daun yang masih muda. Daun Vitro yang muda dipotong sesuai dengan ukuran yang akan Pembentukan organ (orga- digunakan, selanjutnya dilakukan sterilisasi. nogenesis) pada kultur in vitrox Eksplan yang diperoleh kemudian tanaman dipengaruhi oleh ditanam pada medium (padat) yang sesuai yang sudah ketersediaan senyawa-senyawa disterilisasi. Medium yang digunakan dimasukkan dalam tertentu dalam medium. wadah yang akan digunakan untuk kultivasi, misalnya tabung Pembentukan tunas dan akar erlenmeyer, sampai terbentuk struktur kalus. ditentukan oleh konsentrasi auksinx Sebagian kalus yang terbentuk dan sitokinin yang digunakan. diambil untuk disub-kultur pada medium segar pada tabung yang Senyawa IBA dan NAA adalah lain. senyawa yang paling seringx Sebaglan kalus yang terbentuk dari hasil subkultur kemudian digunakan untuk menginduksi dipindahkan pada medium lain yang khusus digunakan untuk pembentukan akar. Pada umumnya induksi pembentukan organ, misalnya tunas (shoot). sitokinin konsentrasi tinggix Jika induksi organogenesis merangsang pembentukan tunas, berhasil maka pada langkah ke-4 di atas akan terbentuk tunas kecuali pada kalus alfalfa yang adventif. memerlukan auxin (2,4-D)x Sebagian tunas yang terbentuk kemudian dipotong dan berkonsentrasi tinggi dan sitokinin dipindahkan ke medium lain yang digunakan untuk menginduksi (kinetin) berkonsentrasi rendah untuk pembentukan akar. membentuk tunas. Banyak spesiesx Jika induksi pembentukan akar berhasil maka sudah didapatkan yang memerlukan kinetin dengan plantlet yang slap dipindahkan ke konsentrasi 0,05 M untuk membentuk tunas. k. Induksi Pembentukan Embrio (Embriogenesis) Pada Kultur In Vitro Selain menginduksi pembentukan organ, kultur in vitro tanaman juga dapat diarahkan uhtuk membentuk embrio. Hal tersebut dapat dilakukan dengan memindahkan sebagian kalus yang terbentuk dan hasil sub-kultur (langkah ke-3) ke medium cair. Perbanyakan dalam medium cair 319

dapat dilakukan berulang-ulang, semacam ini disebut Pre-Embryonic namun induksi pembentukan organ Determined Cells (PEDC). Kedua, biasanya dilakukan pada medium padat. embrio yang terbentuk secara tidak langsung yaitu melalui tahapan Embrio dapat dihasilkan dari kalus pembentukan kalus. Embrio semacamyang tumbuh pada medium padat,tetapi embrio-genesis leblh sering ini misalnya dapat terbentuk dariterjadi pada medium cair. Oleh karena eksplan daun Coffea arabica, Petuniaitu embrio yang dihasilkan pada kulturcair tersebut kemudian dapat diisolasi hybrida, Asparagus officinalis. Induksidan dipindahkan ke medium padat pembentukan embrio dari kalus atausampai ter-bentuk plantlet yang siap eksplan memerlukan penambahandipindahkan ke medium tanah. Prosespemben-tukan embrio dari sel sornatik auxin ke dalam medium yangatau jaringan disebut sebagai proses digunakan. Meskipun demikian untukembrio-genesis somatik. beberapa tanaman, misalnya wortel, Gambar 8.18 pembentukan embrio dari kalus tidak Planlet yang sudah terbentuk dan siap untuk memerlukan penambahan auxin. Sel- diaklimatisasi sel yang membentuk embrio setelah Embriogenesis somatik secara diinduksi semacam ini disebut sebagaiumum terjadi pada famili Induced Embryogenic Determined CellsRanunculaceae, Rutaceae, Sola-naceae, Umbelliferae, dan Gramineae. (IEDC).Ada dua macam embrio somatik yang Senyawa yang biasanya digunakandapat terbentuk yaitu: pertama, embrioyang terbentuk secara langsung dari sel untuk menginduksi pembentukanatau jaringan tanpa melaluipembentukan kalus. Embrio semacam embrio adalah 2,4- di-chlorophenoxyini dapat terbentuk misalnya dari sel-sel acetic acid (2,4-D), 2,4,5-epidermis hipokotil (misalnya pada trichlorophenoxy acetic acid (2,4,5-T)Ranunculus sceleratus, Linumusitatissimum, Brassica napus). Sel-sel dan picloram. Beberapa tanamanyang dapat membentuk embrio monokotil dan dikotil dapat diinduksi untuk membentuk embrio dengan senyawa semacam ini. Beberapa senyawa auxin lain yang juga dapat digunakan untuk induksi embrio somatik Sebaliknya, gibberelin dan etilen biasanya menghambat embrio-genesis. l. Aklimatisasi Dan Pemindah-an Tanaman Hasil Kultur In Vitro Ke Tanah Plantlet yang terbentuk secara in vitro selanjutnya harus diaklimatisasi sebagai persiapan untuk pemindahannya ke medium tanah atau lapangan. Hal ini perlu dilakukan sebab tanaman yang diperbanyak secara in vitro mempunyai perbedaan kemampuan adaptasi fisiologis dengan 320

tanaman yang diperbanyak secara in sumber karbon yang biasanya diberikanvivo. Sebagai contoh, tanaman yang dalam medium in vitro harus disediakandiperbanyak secara in vitro biasanya oleh tanaman itu sendiri melaluitidak memiliki lapisan lilin (cuticular) fotosintesis setelah tanaman in vitroyang sempurna sehingga hal ini dapat dipindahkan ke kondisi in vivo.memperbesar evaporasi air dari dalam Untuk membantu prosessel tanaman. Daun tanaman in vitro aklimatisasi di luar lingkunganbiasanya tipis dan lembut dan secara laboratorium biasanya dilakukan terlebihfotosintesis tidak terlalu aktif schingga dahulu aklirnatisasi in vitro, misalnyatidak dapat beradaptasi dengan dengan menurunkan kelembaban relatif.lingkungan klimatologis in vivo. Selain Beberapa tanaman yang tumbuhitu stomata biasanya juga tidak dapat dalam kondisi alami mempunyaiberfungsi sempuma karena stomata asosiasi dengan mikrobia tertentu,yang terbuka pada tanaman in vitro misalnya tanaman legum membentukmenyebabkan cekaman air yang hubungan simblotik dengan bakteridialami pada beberapa jam pertama Rhizobium. Oleh karena itu pada saatproses aklimatisasi. tanaman legum hasil kultur in vitro dipindahkan ke tanah maka perlu Pada tanaman in vitro hubungan dilakukan inokulasi dengan bakterivaskular antara bagian tunas dengan Rhizobium yang berasosiasi denganakar umumnya tidak baik sehingga tanaman ini.menurunkan konduksi air. Faktor lainyang perlu dipahami adalah bahwakondisi in vitro menyebabkan tanamantumbuh secara heterotrofik padahaldalam kondisi in vivo tanaman harustumbuh secara autotrofik. Artinya, Gambar 8.19Aklimatisasi planlet pada media tanah (di dalam rumah kaca) 321

Banyak tanaman yang telah berhasil pertumbuhan meristem biasanyadiperbanyak dengan kultur in vitromenggunakan berba-gai eksplan medium dengan konsentrasi garamsebagal bahan awal. yang rendah dan kandungan vitamin m. Kultur Meristem Untuk Menghasilkan Tanaman Bebasis yang tinggi. Kultur in vitro meristem Virus melalui beberapa tahapan yaitu inisiasi Salah satu aplikasi penting teknikkultur in vitro adalah dalam kultur, pertumbuhan danpengembangan tanaman bebas virus.Bebas virus yang dimaksud di sini perkembangan, perbanyakan tunas danadalah bebas virus yang sudah diujisecara eksperimental, artinya ada diikuti dengan pembentukan akarkemungkinan tanaman tersebut masihmengandung virus lain yang belum sehingga menghasilkan plantlet.dapat dideteksi dengan teknik uji yangtersedia. Oleh karena itu istilah yang Beberapa tanaman bebas virus yangleblh tepat adalah tanaman bebas virusyang sudah diuji. Penelitian telah berhasil dikembangkan dari kultur inmenunjukkan bahwa konsentrasi viruspada tanaman semakin kecil dengan vitro meristem antara lain, Allium cepasemakin dekatnya ke bagian meristem.Pada meristem apikal diketahui tidak Virus mosaik, Ananas sativus Virusterdeteksi lagi adanya virus dalam 50%sampel yang diuji. mosaik, Brassica oleracea virus mosaik Perlu dipahami bahwa semua turnip, Cauliflower Mosaic Virus,angiosperma dan gimnosperma tumbuhmelalui meristem apikalnya. Meristem Caladium hortulanum Dasheen mosaicapikal biasanya berupa struktur serupakubah (dome) yang terletak pada ujung virus, Diantlius barbatus Ring spot virustunas dan berukuran sekitar 0,1 mm(diameter) dan 0,2-0,3 mm (panjang). (RSV), mottle virus Ipomoea batataMeristem apikal pertama kali terbentukselama perkembangan embrio dan (ketela rambat) Internal cork virus,akan tetap aktif selama fase vegetatiftanaman. Rugos mosaic virus, Musa sp Sebelum diambil meristemnya, Cucumber mosaic virus, Petuniaujung tunas disterilisasi kemudianmeristem diambil dari tanaman dengan Tobacco mosaic virus (TMV),menghilangkan daun yangmenutupinya. Meristem yang diperoleh Saccharum officinarum Viruskemudian ditanam pada medium agardan diinkubasi. Kondisi pendukung mosaik, Solanum tuberosum, (kentang) Potato virus-X, Potato virus-Y, Potato n. Kultur Anther dan Pollen Untuk Menghasilkan Tana-man Haploid Tanaman haploid adalah tanaman yang mempunyai satu set tunggal kromosom (biasanya ditulis dengan notasi Mendelian sebagian, sedangkan tanaman diploid mempunyal dua set kromosom identik untuk setiap kro- mosom sehingga dituliskan sebagai 2n. Tanaman haploid mempunyai banyak kegunaan antara lain untuk menghasilkan tanaman homozigot yang sangat sulit diperoleh dengan pemuliaan tanaman konvensional. Leblh jauh lagi, lwornosom tanaman haploid semacam itu dapat digandakan dengan senyawa mutagenik, misalnya colchicine. 322

Tanaman haplold dapat dari kultur dan embriogenesis somatikdikembangkan dengan menggunakan tidak langsung, terjadi variasi fenotipikkultur in vitro anther dan pollen. Anther dan ketidakstabilan kromosom. Larkindiperoleh dari tunas bunga dan dapat dan Scowcroft pada tahuri 1981dikulturkan pada medium padat atau menamakan variasi yang muncul dalamcair sehingga teradi embriogenesis. populasi tanaman hasil regenerasi inSelain itu pollen juga dapat diambil vitro tersebut se-bagai varlasisecara aseptik dan di-kulturkan pada somaklonal.medium cair. Sebaliknya, pada tanaman yangProses perbanyakan tanaman berasal dari kultur meristem tidak terjadihaploid dengan menggunakan gametofit variasi semacam itu sehingga sistemjantan semacam ini disebut sebagai kultur meristem banyak digunakan untukandrogenesis. Ada dua macam propagasi klonal. Variasi somaklonalandrogenesis yaitu androgenesis disebabkan oleh beberapa faktor, yaitulangsung dan androgenesis tidak (1) organisasi sel yang digunakanlangsung. Androgenesis langsung sebagai sumber eksplan, (2) variasiadalah proses pembentukan plantlet pada jaringan sebagai sumber eksplan,haploid dengan melalui embriogenesis (3) abnormalitas pembelahan sel secaramenggunakan kultur anther, sedangkan in vitro.pada androgenesis tidak langsung Organisasi sel mempunyai perananplantlet terbentuk melalui pembentukan penting dalam hal pemunculan variasikalus yang kemudian mengalami somaklonal. Telah diketahui bahwaregenerasi menjail plantlet. Dari sisi hanya meristem yang dapatpemuliaan tanaman, proses menghasilkan plantlet yang stabilandrogenesis langsung lebih disukai secara genetis, sedangkansebab androgenesis melalui perbanyakan meialui kaluspembentukan kalus dapat meningkatkan kemungkinan tejadinyamenyebabkan terjadinya variasi. variasi somaklonal. Variasi yangBeberapa tanaman penting yang terdapat pada sumber eksplan jugaberhasil dikembangkan menjadi mempengaruhi, kemunculan, variasitanaman haploid dengan menggunakan somaklonal. Eksplan yang berasal daritekmk kultur anther atau pollen. sumber yang berbeda mempunyai variasi inheren sehingga dapat munculo. Variasi Somaklonal sebagal variasi somaklonal. Dalam kultur in vitro terjadi Perbanyakan tanaman secara in pembelahan sel berulang-ulang yangvitro secara teoritis akan menghasilkan dipengaruhi oleh zat pengaturtanaman-tanaman yang secara genetisseragam karena tanaman in vitro pertumbuhan. Kombinasi yang tidakberkembang hanya melalui pembelahan tepat dalam penggunaan zat pengatursel secara mitotik. Meski-pun demikianbanyak bukti menunjukkan bahwa pertumbuhan dapat menyebabkandalam populasi tanaman yang terjadinya abnormalitas dalamdihasilkan secara in vitro, yaitu melaluikultur kalus, kultur sel, embriogenesis pembelahan sel yang dapat muncul dalam bentuk perubahan jumlah dan struktur kromosom. Selain faktor 323

tumbuh, suhu, cahaya, osmolaritas juga sintetik berdasarkan atas embrio danmempengaruhi siklus, sel in vitro. proses pembungkusannya, yaitu: Pengendalian yang tidak tepat (1) Tidak dibungkus, embrio somatikterhadap siklus sel ini dapat yang dikeringkan, misalnya untukmenyebabkan munculnya variasi orchard grass.somaklonal. Variasi somaklonal yangterjadi pada kultur in vitro tanaman (2) Dibungkus, embrio somatikdapat dimanfaatkan sebagai salah satu dikeringkan, misalnya wortel.altematif pemuliaan tanaman karenadapat menghasilkan varietas-varietas (3) Dibungkus, somatik embriobaru. dihidrasi, misalnya alfalfa. Beberapa sifat yang dapat muncul (4) Tidak dibungkus, embriodalam bentuk variasi somaklonal antara dihidrasi, misalnya wortel.lain adalah waktu pembungaan, tinggita-naman, ukuran daun, fertilitas biji, 8.4 Rekayasa Genetik Padaketahanan terhadap pe-nyakit dan lain- Tanaman Tingkat Tinggilain. Laboratorium kultur jaringan, Balai p. Beberapa Aplikasi Lain Teknik Penelitian Bioteknologi (BALITBIO) Kultur In Vitro Tanaman telah melakukan penelitian perbanyakan (vegetatif dan generatif) berbagai Kultur in vitro tanaman mempunyai spesies tanaman, antara lain tanamanpotensi sangat besar dalam program tahunan. Penelitian pada tanamanpemuliaan tanaman serta penyediaan tahunan berkayu memerlukan waktubenlh dan bibit berkualitas. Dalam yang relatif lebih lama dan pada spesiesaplikasi yang lebih mutakhir, teknik tanaman tertentu memerlukan formulasikultur in vitro merupakan dasar yang media yang kompleks, tetapi ada pulasangat penting dalam pengembangan yang lebih sederhana dengan kan-tanaman transgenik. Selain itu, teknik dungan total ion rendah. Di sampingkultur sel tanaman dapat dimanfaatkan faktor pertunasan yang rendah,guna menghasilkan berbagai metabolit perakaran sering menjadi masalahsekunder. Beberapa aplikasi lain yang utama yang sulit dipecahkan (Mariska,dapat dikembangkan dari teknik kultur 1996). Untuk itu, sistem regenerasiin vitro tanaman antara lain adalah (1) melalui jalur embriogenesis somatikbiji/benih sintetik, (2) embryo rescue. lebih disukai karena meristem tunas dan akar sudah terbentuk pada struktur Teknik induksi embrio-genesis embriosomatik. Di masa mendatangsomatik dapat dikembangkan lebih produksi benih sintetik (embriosomatik)lanjut untuk menghasilkan biji sintetik lebih mendapat perhatian. Namunatau biji artifisial. Biji sintetik atau metode embrio-genesis somatik lebihartifisial (synthetic seed) adalah biji sulit daripada regenerasi melalui jaluryang dlhasilkan dari embrio somatik organogenesis.yang kemudian dibungkus(encapsulated) dengan bahan tertentu, Laboratorium kultur jaringan,misalnya agarose, sodium alginat, Balai Penelitian Bioteknologipolioksietilen. Ada empat tipe biji (BALITBIO) telah melakukan penelitian perbanyakan (vegetatif dan 324

generatif) berbagai spesies tanaman, (1997) masalah tersebut umum dijumpai pada tanaman tahunanantara lain tanaman tahunan. berkayu.Penelitian pada tanaman tahunan Dengan penambahan asam amino tertentu masalah tersebutberkayu memerlukan waktu yang dapat ditekan. Penambahan phloroglucinol ke dalam media yangrelatif lebih lama dan pada spesies sudah mengandung BA dan tidiazuron dapat meningkatkantanaman tertentu memerlukan persentase eksplan yang bertunas dan jumlah tunas yang terbentuk dariformulasi media yang kompleks, setiap eksplan (Mariska et al., 1998). Tunas in vitro yang berasal daritetapi ada pula yang lebih sederhana pertunasan kemudian dicoba diakarkan. Lebih dari 200 formulasidengan kandungan total ion rendah. media (kombinasi MS dengan berbagai jenis auksin, senyawa fenolDi samping faktor pertunasan yang dan asam amino) telah dicoba, tetapi tidak dapat memacu pembentukanrendah, perakaran sering menjadi akar. Kemudian dicoba media \"Woody Plant Medium\" (WPM) danmasalah utama yang sulit dipecahkan Jordan yang dilengkapi NAA. Akar dapat terbentuk dari media dasar(Mariska, 1996). Untuk itu, sistem Jordan + NAA 7 mg/l. Dengan formulasi tersebut, akar lebih cepatregenerasi melalui jalur terbentuk, jumlahnya lebih banyak dan pertumbuhannya lebih cepat. Bilaembriogenesis somatik lebih di-sukai dalam media dasar tersebut, konsentrasi NAA berbeda, akar tidakkarena meristem tunas dan akar dapat terbentuk. disebabkan sempitnya selang konsentrasi optimalsudah terbentuk pada struktur dari NAA.embriosomatik. Di masa mendatang 2) Pulai (Alstonia scholaris L.)produksi benih sintetik Pulai termasuk salah satu tumbuhan obat langka dengan(embriosomatik) lebih mendapat kategori jarang. Populasi tanaman ini termasuk besar, namun tersebarperhatian. Namun metode embrio- secara lokal atau daerah, penyebarannya tidak banyak dijumpaigenesis somatik lebih sulit daripada serta mengalami erosi berat. Tanaman pulai merupakan tanamanregenerasi melalui jalur organo- berkayu dan tingginya dapat mencapai 25 m.genesis.1) Jambu Mete (Anacardium occidentale L.) Jambu mete merupakan tana-man industri yang diprioritaskanuntuk dikembangkan di daerahKawasan Timur Indonesia (KTI).Dalam program pengembangandiperlukan bahan tanaman bermutudalam jumlah memadai dari pohoninduk yang sangat terbatas. Bibityang berasal dari biji menghasilkantanaman yang beragam. Untuk itu,telah dicoba perbanyakan vegetatifsecara in vitro dengan eksplan yangberasal dari pohon induk yangunggul. Hasil penelitian awalmenunjukkan adanya masalahpenguningan daun yang terjadisangat cepat. Menurut Mariska et al. 325

Perbanyakan tanaman secara tidak ditemukan adanya masalah oksidasi fenol. Media dasar WPMkonvensional belum banyak konsentrasi total ionnya lebih rendah daripada MS, kecuali untuk ion sulfat.dilakukan dan keberhasilannya masih Walaupun pada media WPM ½ tidak ada masalah pencoklatan, namunrendah. Untuk mendukung upaya inisiasi tunasnya lebih lama dibandingkan WPM. Untukpengembangannya dilakukan mengurangi masalah pencoklatan, maka pada penelitian selanjutnyaperbanyakan vegetatif melalui kultur digunakan media cair dengan media dasar WPM (Tabel 4).jaringan. Tanaman pulai mempunyai Tunas paling banyak diperolehdaya meristematis yang sangat dari media WPM + BA 10 mg/l + NAA 1 mg/l. Namun setelah 7 minggu,rendah. Setelah biakan mengalami tunas yang terbentuk tidak memanjang. Untuk itu, tambahanperiode kultur in vitro yang relatif paling banyak (0,31 cm) diperoleh dari media awal WPM + BA 5 mg/l +lama, daya meristematis tanaman NAA 0,50 mg/l. Perakaran dapat dilakukan secara in vitro denganmeningkat. menumbuhkan tunas in vitro di rumah kaca dengan kelembapan yang tinggi3) Cengkeh (Eugenia dan pemberian intermittent mist caryophyllus) system setiap 3 jam pada siang hari. Cengkeh merupakan salah satu 4) Pepaya (Carica papaya L.)tanaman industri dan umumnya Pepaya merupakan salah satudiperbanyak dengan biji. Namun tanaman yang mempunyai nilaiperbanyakan secara generatif dapat ekonomis tinggi dan merupakanmenyebabkan terjadinya segregasi komoditas ekspor nonmigas. Komoditas tersebut diekspor ke pasargenetik. Untuk mempercepat yang cukup terbuka, yaitu Singapura,pengembangan pohon induk unggul Australia, Jerman, dan Perancis (Biroyang jumlahnya terbatas, digunakan Pusat Statistik, 1992). Di samping buahnya kaya akan vitamin danteknologi kultur jaringan. Masalah mineral, pepaya mempunyai banyakutama yang dihadapi pada cengkeh kegunaan lain. Untuk meningkatkan kualitas buah pepaya telah dilakukanadalah tingkat oksidasi fenol yang persilangan antara pepaya Bangkoksangat tinggi dan sistem regenerasi dengan pepaya Hawai. Dari hasilpembentukan tunas yang lambat. persilangan diperoleh buah pepaya yang berbentuk bulat, agak kecil, Masalah pencoklatan dicoba buah daging tebal, warna kuningdiatasi dengan cara perendamaneskplan dalam DIECA 6 g/l selama 1jam. Setelah perendaman eksplanditanam pada media MS (1,1/2) danWPM (1,1/2) yang dilengkapi BA (0,3, 5, dan 10 mg/l). Masalah oksidasifenol akan semakin meningkatdengan kandungan potasium yangtinggi seperti pada media dasar MS.Dinyatakan pula bahwa asam fenolteroksidasi tergantung pada potensireduksi oksidasi dari media. Padamedia WPM terutama dengankandungan makronya yangdiencerkan sampai setengahnya 326

kemerahan, wangi, dan manis. langka. Untuk menyelamatkannyaPerbanyakan melalui biji hanya telah dilakukan antara lain melaluimenghasilkan buah yang baik kurang kultur in vitro. Pelestarian secara indari 2%. Perbanyakan vegetatif vitro potensial bila dilakukan padadilakukan melalui kultur jaringan tanaman yang selalu diperbanyakuntuk mempertahankan kualitas buah secara vegetatif atau tanaman yangyang baik. Secara konvensional, viabilitas benihnya sangat singkat.perbanyakan vegetatif sulit dilakukan Sebelum dilakukan pelestarianterutama bila diarahkan untuk secara in vitro maka perlu dikuasaimempercepat pengembangan terlebih da-hulu sistemvarietas unggul baru dalam skala regenerasinya.luas. Hasil penelitian awal, dari mata Bila metode regenerasi sudahtunas terminal yang ditumbuhkan dikuasai maka tanaman dalam botolpada berbagai formulasi media (lebih dapat cepat diperbanyak apabiladari 150 formulasi), umumnya tunas dibutuhkan. Dari penelitian Gati dantumbuh rosette (menggerombol) dan Mariska (1992) menunjukkan bahwadaun pendek-pendek, mengkalus perlakuan kombinasi BA 3 mg/lpada pangkal tunasnya, tunas tidak dengan NAA 0,10 mg/l memberikandapat memanjang serta daunnya hasil yang lebih baik dibandingkancepat menguning kemudian gugur dengan perlakuan tunggal. Antaradengan cepat. Gejala tersebut terjadi kedua zat pengatur tumbuh tersebutsecara cepat (2í3 minggu setelah terjadi aktivitas sinergisme dalamtanam) terutama pada biakan yang mema-cu pertumbuhan jaringan. Zatdikulturkan pada media Anderson pengatur tumbuh BA lebih efektifdan WPM. Pada media MS gejala dibandingkan kinetin. Namunpenguningan daun dan tunas terjadi demikian pada media dengan kinetinlebih lama yaitu 6í8 minggu setelah 1 mg/ l + NAA 0,10 mg/l dapattanam. Kalus lebih banyak terbentuk terbentuk akar. Persentaseterutama pada media DKW yang perakaran paling banyak berasal daridiberi 2-IP kemudian BA. Setelah media MS + kinetin 1 mg/l + NAA 0dicoba formulasi media baru yang mg/l. Berbeda dengan tanamanmengandung selain zat pengatur jambu mete (Mariska et al., 1998) dantumbuh konsentrasi rendah diberikan cengkeh (Mariska et al., 1991), padapula asam amino, komponen organik tanaman pulasari, dayalainnya dan modifikasi garam mineral regenerasinya lebih mudah baik padatertentu, maka tunas dapat tumbuh tahap pertunasan maupun perakaran.memanjang dan daun tetap hijau.Untuk perakaran, tunas in vitro yang 6) Rami (Boehmeria nivea Gaud.)panjangnya mencapai 3í5 cm dapat Pada saat ini banyak kalangandiakarkan secara in vivo di rumah swasta yang akan mengembangkan usaha di bidang pertanian dalamkaca. skala luas, antara lain tanaman serat5) Pulasari (Alyxia stellata) rami. Untuk memenuhi kebutuhan bibit rami dalam jumlah yang sangat Pulasari termasuk salah satutanaman obat yang dikategorikan 327

banyak dapat dimanfaatkan teknologi sintetis (artificial seed). Pada programkultur jaringan. Gati et al. (1991) perbaikan tanaman, melalui DNAtelah mendapatkan metode rekombinan, penggunaan strukturperbanyakan cepat tanaman rami. embriosomatik lebih disukai karenaPenggunaan BA 0,50 mg/l dapat berasal dari satu sel. Demikianmenghasilkan tunas yang lebih pula untuk penyimpanan benih dalambanyak daripada perlakuan lainnya. jangka pendek dan panjang, embrioNamun tunas menunjukkan gejala somatik dianggap sebagai bahanvitrifikasi, yang dapat menurunkan tanaman yang ideal untuk disimpankeberhasilan dalam tahap mengingat strukturnya yang bipolar,aklimatisasi. sehingga selalu siap diregenerasi Untuk itu dicoba formulasi lain membentuk langsung benih somatik (Mariska, 1996).yaitu kombinasi BA dengan 2-IP, Dari berbagai formulasi mediadengan formulasi tersebut biakan yang diuji, persentase keberhasilantumbuh lebih tegar, daun lebih hijau pembentukan embriosomatik palingdan lebih lebar. Hartman dan Kester tinggi berasal dari media MS + 2,40-D(1983) menyatakan bahwa penggu- 2 mg/l + BA 0,20 mg/l + ABA 2 mg/l +naan zat pengatur tumbuh dari KCl 22,36 mg/l. Penambahan KCl kegolongan yang sama pada waktu dalam media dapat meningkatkanyang bersamaan pada sebagian keberhasilan, di samping itu padatanaman nyata lebih baik media yang sama strukturdibandingkan perlakuan tunggal. embriosomatik globular dapat berkembang membentuk struktur7) Jati (Tectona grandis) torpedo. Struktur tersebut siap untukJati merupakan salah satu dikecambahkan pada media baru.komoditas kayu yang berharga di Tanpa KCl, struktur globular tidak mampu membentuk struktur yangdaerah tropis. Kebutuhan kayu jati bipolar. Pada formulasi media lainsemakin meningkat setiap tahunnya, eksplan, jaringan daun muda dari biakan in vitro di samping membentuksehingga berbagai negara produsen, struktur globular, juga membentukdi antaranya Indonesia berusaha kalus yang tumbuh dengan cepat. Di samping itu embriosomatik yangmengembangkan tanaman jati dalam terbentuk cenderung mengkalusskala luas. Untuk mendukung kembali bila tidak di subkultur pada media lain. Percobaan ini masihprogram tersebut dicoba memerlukan waktu lama untukperbanyakan secara in vitro melalui mengetahui metode yang diperoleh dapat diulang serta mendapatkanjalur embriogenesis somatik. Melalui struktur embriosomatik yang dapatcara tersebut, biji unggul hasil dikecambahkan membentuk benih somatik. Faktor pertunasan padapersilangan terkendali dapat tanaman tahunan (terutama tahunandiperbanyak secara cepat dari sel berkayu) relatif masih rendah. Tunassomatik, sehingga bibit dapatdiproduksi dengan jumlah yang tidakterbatas. Di masa mendatangembriosomatik pada tanamantahunan berkayu, banyak menarikperhatian untuk produksi benih 328

harus selalu di subkultur untukmemacu jaringan bersifat juvenil.Pada beberapa tanaman tahunanberkayu, media dasar WPM atauJordan memberikan hasil yang lebihbaik dibandingkan MS. Untukperakaran dapat dilakukan secara invivo di rumah kaca denganmempertahankan kelembaban yangrelatif tinggi atau dengan pemberianintermittent mist system. 329

RingkasanSetelah mempelajari BAB 8. siswa telah mampu menguasai kompetensi-kompetensi berikut:1. Bioteknologi tanaman2. Struktur dan organisasi bahan genetic tanaman3. Teknik kultur in-vitro4. Rekayasa genetika pada tanaman tingkat tinggiBioteknologi tanaman Struktur dan organisasi bahan genetic tanamanBioteknologi tanaman yang telah DNAberhasil dilakukan adalah tanaman RNAtransgenic yang toleran terhadap DNA sebagai bahan genetikstress lingkungan sepertitembakau yang toleran terhadap Rekayasa genetika pada tanamankadar garam yang tinggi. Herbisida tingkat tinggidan tahan OPT. Teknik kultur in-vitroTeknik kultur in vitro banyak Keberhasilan rekayasa genetika padadigunakan untuk pengadaan bibit tanaman tingkat tinggi:berbagai tanaman. Kultur jaringan tanaman kopi, hias, jambuKomponen utama kultur in vitro mete, pulai, cengkeh, papaya, pulasariadalah bahan awal, media yang Rami dan jati.sesuai , pembentukan tunas danakar. Aklimatisasi dan penanamanpada media tanah . 330

SOAL: Jelaskan tentang materi genetic yang kamu ketahui. 1. Mengapa bidang bioteknologi penting untuk dikembangkan pada sector 2. pertanian.TUGAS: 1. Lakukan identifikasi pada bahan pangan yang sering saudara temui yang berasal dari hasil bioteknologi. 2. Lakukan diskusi kelompok, apakah sekolah saudara memunkinkan untuk mengembangkan bidang bioteknologi, mengapa demikian.Tehnik pembenihan Tanaman 331

332

BAB 9. KULTUR JARINGANSebelum tahun 1980-an, merupakan teknikmungkin terasa aneh perbanyakan tanaman denganmendengar berita bibit cara mengisolasi bagiantanaman yang dihasilkan dari tanaman se-perti daun, matapotongan daun. Waktu itu, tunas, serta menumbuhkanberita tersebut telah bagian-bagian tersebut dalammenggemparkan khalayak media buatan secara aseptikramai dan dianggap tidak yang kaya nutrisi dan zatmasuk akal. Bahkan orang pengatur tumbuh dalammenganggap berita itu sangat wadah tertutup yang tembusbertentangan dengan cahaya sehingga bagiankebiasaan yang dilihat orang tanaman dapatpada umumnya. Namun, memperbanyak diri danseiring dengan perkem- bergenerasi menjadi tanamanbangan zaman serta ilmu lengkap. Prinsip utama daripengetahuan dan teknologi, teknik kultur jaringan adalahkhususnya bioteknologi, perbayakan tanaman dengankejadian di atas tidak menjadi menggunakan bagiananeh dan dapat diterima oleh vegetatif tanamanakal. Secara ringkas, cara menggunakan media buatantersebut dapat dilakukan yang dilakukan di tempatdengan menanam bagian steril.tanaman di tempat yang Metode kultur jaringancocok dan diberi perlakuan- dikembangkan untuk membantuperlakuan khusus, memperbanyak tanaman,selanjutnya dalam waktu khususnya untuk tanaman yangtertentu dapat tumbuh sulit dikembangbiakkan secaramenjadi tanaman normal generatif. Bibit yang dihasilkan dariseperti tanaman di kebun. kultur jaringan mempunyaiCara ini lebih dikenal sebagai beberapa keunggulan, antara lain:kultur jaringan. mempunyai sifat yang identik dengan induknya, dapatKultur jaringan diperbanyak dalam jumlah yangmerupakan salah satu cara besar sehingga tidak terlaluperbanyakan tanaman secara membutuhkan tempat yang luas,vegetatif. Kultur jaringan mampu menghasilkan bibit dengan jumlah besar dalam waktu yangTehnik pembenihan Tanaman 333

singkat, kesehatan dan mutu bibit Media merupakan faktor penentu dalam perbanyakanlebih terjamin, kecepatan tumbuh dengan kultur jaringan. Komposisibibit lebih cepat dibandingkan media yang digunakan tergantung dengan jenis tanaman yang akandengan perbanyakan diperbanyak. Media yangkonvensional. digunakan biasanya terdiri dari garam mineral, vitamin, danTahapan yang dilakukan dalam hormon. Selain itu, diperlukan jugaperbanyakan tanaman dengan bahan tambahan seperti agar, gula,teknik kultur jaringan adalah: dan lain-lain. Zat pengatur tumbuh (hormon) yang ditambahkan jugay Penyiapan fasilitas laboratorium bervariasi, baik jenisnya maupuny Penyiapan alat dan bahan jumlahnya, tergantung dengan tujuan dari kultur jaringan yangy Pembuatan media dilakukan. Media yang sudah jadiy Inisiasi ditempatkan pada tabung reaksi atau botol-botol kaca. Media yangy Sterilisasi digunakan juga harus disterilkany Multiplikasi dengan cara memanaskannya dengan autoklaf.y Pengakaran Inisiasi adalah pengambilany Aklimatisasi eksplan dari bagian tanaman yang akan dikulturkan. Bagian tanamanDalam pengembangan usaha yang sering digunakan untukkultur jaringan, fasilitas kegiatan kultur jaringan adalah tunas.laboratorium mutlak diperlukan. Sterilisasi adalah bahwa sega-Laboratorium dapat disediakan la kegiatan dalam kultur jaringanmulai dari laboratorium yang harus dilakukan di tempat yang steril, yaitu di laminar flow dansederhana sesuai dengan kriteria menggunakan alat-alat yang jugayang ditentukan, yaitu dapat steril. Sterilisasi juga dilakukan terhadap peralatan, yaitudigunakan sebagai tempat kegiatan menggunakan etanol yangyang bersifat aseptik (bebas disemprotkan secara merata pada peralatan yang digunakan. Teknisimikroba/ steril), terdapat sumber air yang melakukan kultur jaringandan mempunyai ruangan-ruangan juga harus steril. Multiplikasi adalah kegiatanyang diperlukan. memperbanyak calon tanamanSama dengan pengembangan dengan menanam eksplan padabidang pertanian yang lainnya,kegiatan kultur jaringanmemerlukan alat dan bahan. Alat-alat kultur jaringan yang minimalharus disediakan adalah laminar airflow cabinet, autoclave, dissectingset, dan glass ware (alat-alatgelas). Bahan-bahan yangdiperlukan adalah bahan kimiauntuk nutrisi tanaman, hormon-hormon pertumbuhan dan bahan-bahan untuk kegiatan sterilisasi. 334

media. Kegiatan ini dilakukan di serangan hama penyakit dan udara luar. Setelah bibit mampulaminar flow untuk menghindari beradaptasi dengan lingkunganadanya kontaminasi yang barunya maka secara bertahap sungkup dilepaskan danmenyebabkan gagalnya pemeliharaan bibit dilakukanpertumbuhan eksplan. Tabung dengan cara yang sama dengan pemeliharaan bibit generatif.reaksi yang telah ditanami ekplan Keunggulan inilah yangdiletakkan pada rak-rak dan menarik bagi produsen bibit untukditempatkan di tempat yang steril mulai mengembangkan usaha kultur jaringan ini. Saat ini sudahdengan suhu kamar. terdapat beberapa tanamanPengakaran adalah fase di kehutanan yang dikembang- biakkan dengan teknik kulturmana eksplan akan menunjukkan jaringan, antara lain adalah: jati,adanya pertumbuhan akar yang sengon, akasia, dll.menandai bahwa proses kulturjaringan yang dilakukan mulaiberjalan dengan baik. Pengamatandilakukan setiap hari untuk melihatpertumbuhan dan perkembanganakar serta untuk melihat adanya Bibit hasil kultur jaringankontaminasi oleh bakteri ataupun yang ditanam di beberapajamur. Eksplan yang terkontaminasi areal menunjukkanakan menunjukkan gejala seperti pertumbuhan yang baik,berwarna putih atau biru bahkan jati hasil kultur(disebabkan jamur) atau busuk jaringan yang sering disebut(disebabkan bakteri). dengan jati emas dapatAklimatisasi adalah kegiatan dipanen dalam jangka waktumemindahkan eksplan keluar dari yang relatif lebih pendekruangan aseptic ke bedeng.Pemindahan dilakukan secara hati- dibandingkan denganhati dan bertahap, yaitu dengan tanaman jati yang berasal darimemberikan sungkup. Sungkup benih generatif, terlepas daridigunakan untuk melindungi bibit kualitas kayunya yang belumdari udara luar dan serangan hama teruji di Indonesia.penyakit karena bibit hasil kulturjaringan sangat rentan terhadapTehnik pembenihan Tanaman 335