Kamis, 22 Oktober 2009

DEFINISI, APLIKASI DAN SEJARAH KULTUR JARINGAN TANAMAN

Definisi dan Aplikasi Kultur Jaringan
Kultur jaringan tanaman adalah suatu metode atau teknik mengisolasi bagian tanaman (protoplasma, sel, jaringan, dan organ) dan menumbuhkannya pada media buatan dalam kondisi aseptik di dalam ruang yang terkontrol sehingga bagian-bagian tanaman tersebut dapat tumbuh dan berkembang menjadi tanaman lengkap.
Penggunaan teknik kultur jaringan pada awalnya hanya untuk membuktikan teori “totipotensi” (“total genetic potential”) yang dikemukakan oleh Schleiden dan Schwann (1838) yang menyatakan bahwa sel tanaman sebagai unit terkecil dapat tumbuh dan berkembang apabila dipelihara dalam kondisi yang sesuai.
Saat ini teknik kultur jaringan digunakan bukan hanya sebagai sarana untuk mempelajari aspek-aspek fisiologi dan biokimia tanaman saja. Akan tetapi sudah berkembang menjadi metoda untuk berbagai tujuan seperti:

a. Mikropropagasi (Perbanyakan tanaman secara mikro)
Teknik kultur jaringan telah digunakan dalam membantu produksi tanaman dalam skala besar melalui mikropropagasi atau perbanyakan klonal dari berbagai jenis tanaman. Jaringan tanaman dalam jumlah yang sedikit dapat menghasilkan ratusan atau ribuan tanaman secara terus menerus. Teknik ini telah digunakan dalam skala industri di berbagai negara untuk memproduksi secara komersial berbagai jenis tanaman seperti tanaman hias (anggrek, bunga potong, dll.), tanaman buah-buahan (seperti pisang), tanaman industri dan kehutanan (kopi, jati, dll). Dengan menggunakan metoda kultur jaringan, jutaan tanaman dengan sifat genetis yang sama dapat diperoleh hanya dengan berasal dari satu mata tunas. Oleh karena itu metoda ini menjadi salah satu alternatif dalam perbanayakan tanaman secara vegetatif.

b. Perbaikan tanaman
Seperti telah diketahui bahwa dalam usaha perbaikan tanaman melalui metoda pemuliaan secara konvensional untuk mendapatkan suatu galur murni akan memerlukan enam atau tujuh generasi hasil penyerbukan sendiri maupun persilangan. Melalui teknik kultur jaringan, antara lain dengan cara memproduksi tanaman haploid melalui kultur polen, antera atau ovari yang diikuti dengan penggandaan kromosom, akan mempersingkat waktu untuk mendapatkan tanaman yang homozigot.

c. Produksi tanaman yang bebas penyakit (virus)
Teknologi kultur jaringan telah memberikan kontribusinya dalam mendapatkan tanaman yang bebas dari virus. Pada tanaman yang telah terinfeksi virus, sel-sel pada tunas ujung (meristem) merupakan daerah yang tidak terinfeksi virus. Dengan cara mengkulturkan bagian meristem pada media kultur yang cocok akan diperoleh tanaman yang bebas virus. Teknik ini telah banyak digunakan dalam memproduksi berbagai tanaman hortkultura yang bebas penyakit.

d. Transformasi genetik
Teknik kultur jaringan telah menjadi bagian penting dalam membantu keberhasilan rekayasa genetika tanaman (transfer gen). Sebagai contoh transfer gen bakteri (seperti gen cry dari Bacillus thuringensis) kedalam sel tanaman akan terekspresi setelah regenerasi tanaman transgeniknya tercapai.

e. Produksi senyawa metabolit sekunder
Kultur sel-sel tanaman juga dapat digunakan untuk memproduksi senyawa biokimia (metabolit sekunder) seperti alkaloid, terpenoid, phenyl propanoid dll. Teknologi ini sekarang sudah tersedia dalam skala industri. Sebagai contoh produksi secara komersial senyawa “shikonin” dari kultur sel Lithospermum erythrorhizon.


2. Sejarah Kultur Jaringan Tanaman
Penggunaan teknik kultur jaringan dimulai oleh Gottlieb Haberlandt pada tahun 1902 dalam usahanya mengkulturkan sel-sel rambut dari jaringan mesofil daun tanaman monokotil. Akan tetapi usahanya gagal karena sel-sel tersebut tidak mengalami pembelahan. Diduga kegagalannya itu karena tidak digunakannya zat pengatur tumbuh yang diperlukan untuk pembelahan sel, proliferasi dan induksi embrio. Pada tahun 1904, Hannig melakukan penanaman embrio yang diisolasi dari beberapa tanaman crucifers. Tahun 1922, secara terpisah Knudson dan Robbin masing-masing melakukan usaha penanaman benih anggrek dan kultur ujung akar.
Setelah tahun 1920-an penemuan dan perkembangan teknik kultur jaringan terus berlanjut. Berikut tabel yang menunjukkan sejarah perkembangan bidang kultur jaringan tanaman yang diadaptasi dari berbagai sumber.

Tabel A-1.1. Penemuan-penemuan penting dalam sejarah perkembangan
kultur jaringan tanaman
Tahun Penemuan-penemuan Penting
1838 Schleiden & Schwann mengemukakan teori Totipotensi
1902 Haberlandt:: Orang pertama yang mencoba mengisolasi dan mengkulturkan jaringan tanaman monokotil, tetapi gagal
1922 Knudson: mengecambahkan biji anggrek
1924 Blumenthal & Meyer: Pembentukan kalus dari eksplan akar wortel
1929 Laibach & Hered: Kultur embrio untuk mengatasi inkompatibilitas pada tanaman Linum spp.
1934  Gautheret: Kultur in vitro dari jaringan kambium tanaman berkayu dan perdu, tetapi gagal.
 White: Keberhasilan kultur akar tomat dalam waktu yang panjang
 Kogl et.al. : Identifikasi hormon tanaman pertama, IAA, untuk pemanjangan sel.
1936 LaRue: Kultur embrio pada beberapa tanaman gymnospermae
1939 Gautheret: Berhasil menumbuhkan kultur kambium tanaman wortel dan tembakau
1941 Overbeek: Penggunaan air kelapa untuk menumbuhkam kultur embrio muda tanaman Datura
1944 Kultur in vitro pertama dari tanaman tembakau untuk studi pembentukan tunas adventif
1948 Skoog dan Tsui: Pembentukan tunas dan akar adventif dari tembakau
1949 Nitsch: Kultur in vitro tanaman buah-buahan
1952 Morel & Martin:
 Kultur meristem untuk mendapatkan tanaman Dahlia yang bebas virus
 Keberhasilan pertama micro-grafting
1953 Tulecke: Kalus haploid dari polen tanaman Ginkgo biloba
1955 Miller: Penemuan struktur dan sintesa dari kinetin
1957 Skoog & Miller: Menemuan bahwa pembentukan akar dan tunas dalam kultur tergatung pada perbandingan auksin : sitokinin
1958  Maheswari & Rangaswamy: Regenerasi embrio somatik dari nuselus ovul Citrus
Reinert & Steward: Pertumbuhan dan perkembangan kultur suspensi wortel
1960  Cocking: Degradasi enzimatik dinding sel untuk mendapatkan protoplas
 Morel: Perbanyakan vegetatif anggrek melalui kultur meristem
1962 Murashige & Skoog: Perkembangan media MS
1964 Guha & Maheswari: Penemuan tanaman haploid pertama melalui androgenesis tanaman Datura
1969 Erickson & Jonassen: Isolasi protoplas dari suspensi sel Hapopappus
1970 Power: Fusi protoplas
1977  Chilton: Keberhasilan integrasi T-DNA pada tanaman
 Noguchi dkk.: Penanaman sel-sel tembakau dalam bioreaktor berkapasitas 20 000 L.
1978  Melchers dkk.: Hibridisasi somatik antara tanaman tomat dan kentang
 Tabata dkk.: Produksi shikonin pada skala industri melalui kultur sel
1982 Zimmermann: Fusi protoplas secara elektrik (Electrofusion)
1983 Mitsui Petrochemicals: Produksi metabolit sekunder pertama dalam skala industri melalui kultur suspensi pada tanaman Lithospermum spp.
1985-1990 Perkembangan transfer gen pada tanaman berkembang cepat, seperti penggunaan Agrobacterium, particle bombardment (gen gun), electroporasi, mikroinjeksi.
1990 -  Perkembangan rekayasa genetik dan metabolik tan. berkembang pesat
 Pemasaran produk-produk rekayasa genetik

Tidak ada komentar:

Posting Komentar