KARAKTERISTIK NUTRISI DAN KOMPOSISI MEDIUM DASAR

BAB I

PENDAHULUAN

A.   Latar belakang

Kultur jaringan adalah suatu metode untuk mengisolasi bagian dari tanaman seperti sekelompok sel atau jaringan yang ditumbuhkan dengan kondisi aseptik, sehingga bagian tanaman tersebut dapat memperbanyak diri tumbuh menjadi tanaman lengkap kembali.

Nutrisi merupakan zat-zat yang diperlukan oleh tanaman untuk dapat tumbuh dan berkembang yang diperoleh dari lingkungan sekitar. Definisi ini merupakan pengertian umum dan bagaimana nutrisi yang  digunakan dalam kegiatan kultur jaringan tanaman? Yang jelas pada kegiatan kultur jaringan tanaman ini, nutrisinya tidak didapat dari lingkungan sekitar dalam hal ini di tanah. Nutrisi yang digunakan dalam proses kultur jaringan ini merupakan nutrisi yang sengaja diberikan dalam upaya membudidayakan tanaman yang ada. Seperti yangtelah diketahui sebelumnya, bahwa dalam kultur jaringan hanya digunakan sel, jaringan atau juga organ tanaman agar menghasilkan tanaman yang lengkap dengan kata lain tidak sepertimenanam tanaman biasanya yang kita lakukan dirumah yang perlu waktu yang lama agar biasmenghasilkan tanaman yang lengkap. Selain itu, dengan kultur jaringan ini menghemat tanaman karena hanya jaringan yang diambil atau juga sel jadi tidak perlu menggunakan bagian tanaman yang besar agar dapat tumbuh. Keunikan kultur jaringan inilah yang membuat kita pasti bertanya-tanya bagaimana bias tanaman bias tumbuh dengan sempurna dalam waktu yang relative singkat dibandingkan dengan menanam tanaman pada umumnya. Apa kira-kira yang menjadi factor pendukung pertumbuhan dari tanaman yang dikultur atau dibudidayakan ini. Ada juga yang mengatakan bahwa dengan kultur jaringan tanaman ini akan membuat tanaman jauh dari serangan virus dan hasilnya juga atau tanaman tersebut bias menjadi seperti induknya.

Seperti pada tanaman yang ditanam biasanya ada factor-faktor pendukung misalnya saja nutrisi.Begitu pula pada kegiatan kultur jaringan, orang yang melakukan kultur jaringan ini pasti telah mengetahui apa yang perlu dipersiapkan dalam hal ini nutrisinya. Tentu saja jika tanaman ini atau bagian tanaman ini tidak mendapatkan nutrisi yang baik, pasti juga hasilnya kurang baik.

B.   Tujuan

           1.    Untuk mengetahui kebutuhan nutrisi jaringan di dalam kultur in vitro.

           2.    Untuk mengetahui hara tanaman yang di perlukan dalam kultur jaringan.

           3.    Untuk mengetahui medium dalam kultur jaringan.

BAB II

PEMBAHASAN

A.   Sejarah Nutrisi in vitro

Ketika suatu eksplan di kulturkan, jaringannya mengalami perubahan-perubahan yang dinyatakan oleh Hartmann et al. (1990) sebagai  suatu ‘situasi krisis’. Di samping kehilangan suplai air dan mineral sebagai akibat hilangnya tekanan akar, tanaman pun kehilangan karbohidrat karena tidak ada daun-daun yang menyediakan gula ke dalam sisitem floem, juga terjadi gangguan yang menyeluruh pada sistem regulasi hormon tanaman. Pusat sintesis auksin, seperti pucuk-pucuk dengan primordia daun menjadi berkurang bila terjadi proliferasi kalus, demikian pula halnya dengan suplai sitokinin dari akar. Pertumbuhan kultur yang normal dapat kembali diinduksi bila dilakukan restorasi suplai air, komponen-komponen normal kembai diinduksi bila dilakukan restorasi suplai air, komponen-komponen nutrisi, dan zat pengatur tumbuh melalui medium tumbuh.

Gautheret pada tahun 1993, memformulasikan mediumnya dengan mengkombinasikan dua kali lipat unsur makro Knop dengan unsur mikro Berthelot. Kombinasi antara medium Upenski dan Upenski untuk kultur alga dengan larutan hara mikro Trelease dan Trelease merupakan dasar dari penyusunan medium White yang digunakan untuk kultur potongan akar tanaman tomat. Medium White ini pun terbukti cocok untuk kultur kalus tembakau hibrida Nicotiana glauca x N. Langsdorffii. Setelah mengalami serangkaian modifikasi pada tahun 1943 oleh While sendiri dan penelitian lainnya, medium ini semakin luas penggunaannnya pada kultur in vitro berbagai jaringan spesies tanaman.

B.   Hara tanaman

Unsur-unsur esensial yang dibutuhkan tanaman dalam jumlah relatif besar diistilahkan sebagai unsur-unsur makro. Unsur-unsur makro karbon, hidrogen, dan oksigen tersedia bagi tanaman melalui air dan udara. Sementara itu, kebutuhan akan unsur-unsur makro yang lain seperti nitrogen, fosfor, kalium, kalsium, magnesium, dan belerang, dipenuhi melalui medium tumbuhan. Pada kultur in vitro, nitrogen diberikan dalam jumlah terbesar dalam bentuk KNO₃ atau NH₄NO_3. Kebutuhan akan magnesium dan belerang dapat dipenuhi melalui pemberian MgSO₄.7H₂O. sementara itu, fosfor dapat diberikan dalam bentuk NaH₂PO₄.H₂O atau KH₂PO₄. Kalium diberikan pada medium dalam bentuk KCl, KNO₃, atau KH₂PO4. Sedangkan CaCl₂.2H₂O, Ca(NO₃)₂.4H₂O, atau bentuk-bentuk anhidrat dari kedua garam tersebut dapat diberikan untuk memenuhi kebutuhan akan kalsium. Kegunaan unsur hara makro tersebut dalam kultur jaringan

1.       Nitrogen (N) diberikan dalam bentuk NH4NO3, NH2PO4, NH2SO4.Berfungsi untuk membentuk protein, lemak, dan berbagai senyawa organik lain, morfogenesis(pertumbuhan akar dan tunas), pertumbuhan dan pembentukan embrio, pembentukan embriozigotik dan pertumbuhan vegetatif.

2.       Fosfor (P), diberikan dalam bentuk KH2PO4Berfungsi untuk metabolisme energi, sebagai stabilitor membran sel, pengaturan metabolismetanaman, pengaturan produksi pati/amilum, pembentukan karbohidrat, sangat penting dalam transfer energi, protein, dan sintesis asam amino serta konstribusi terhadap struktur dan asamn ukleat.

3.       Kalium (K), diberikan dalam bentuk CaCl2.2H2OBerfungsi untuk pemanjangan sel tanaman, memperkuat tubuh tanaman, memperlancar metabolisme dan penyerapan makanan, ion kalsium ditransfer secara cepat menyebrangimembran sel dan mengatur pH dan tekanan osmotik di antara sel.

4.       Kalsium (Ca), diberikan dalam bentuk CaCl2.2H2OBerfungsi untuk merangsang bulu-bulu akar, penggandaan atau perbanyakan sel dan akar, pembentukan tabung polen, dinding dan membran sel lebih kuat, tahan terhadap serangan patogen, mengeraskan batang, memproduksi cadangan makanan.

Di samping unsur makro, sel-sel tanaman pun membutuhkan unsur-unsur mikro tertentu. Unsur-unsur mikro yang dibutuhkan oleh semua tanaman tingkat tinggi meliputi besi, mangan, seng, boron, tembaga, molibdat, dan klor. Walaupun natrium tidak umum dibutuhkan oleh tanaman tingkat tinggi, unsur ini diperlukan oleh jaringan-jaringan yang mengandung klorofil, seperti tanaman dengan lintasan fotosintesis C4 dan tanaman dengan metabolisme asam crasulacean.

C.   Medium dalam kultur jaringan

Salah satu faktor yang paling penting yang mengatur pertumbuhan dan morfogenesis dari kultur jaringan adalah komposisi media. Persyaratan dasar gizi sel tanaman kultur jaringan sangat mirip dengan tanaman pada umumnya.

Media Kultur jaringan umumnya terdiri dari beberapa komponen berikut diantaranya: macronutrients, mikronutrien, vitamin, asam amino atau suplemen nitrogen lainnya, gula (s), suplemen organik lainnya terdefinisi. Beberapa formula media biasanya digunakan untuk sebagian besar dari semua sel dalam kultur jaringan. Formulasi media ini termasuk yang dijelaskan oleh White, Murashige dan Skoog, gamborg et. al., Schenk dan Hilderbrandt, Nitsch dan Nitsch, dan Lloyd dan McCown. Murashige dan Skoog's medium MS, Schenk dan Hildebrand's menengah SH, dan gamborg's B-5 menengah semua tinggi di macronutrients, sedangkan media lainnya formulasi mengandung lebih sedikit dari macronutrients.

Macronutrients menyediakan enam besar elemen-nitrogen (N), fosfor (P), kalium (K), kalsium (Ca), magnesium (Mg), dan sulfur (S)-yang diperlukan untuk pertumbuhan sel tanaman atau jaringan. Konsentrasi optimum masing-masing gizi untuk mencapai tingkat pertumbuhan maksimum bervariasi antar spesies.

Media kultur jaringan harus mengandung setidaknya 25-60 mM nitrogen anorganik untuk pertumbuhan sel tumbuhan yang memadai. Sel tanaman dapat tumbuh pada nitrat saja, tapi hasil jauh lebih baik diperoleh jika mengandung ammonium nitrat dan sumber nitrogen. jenis tertentu memerlukan amonium atau sumber lain nitrogen dikurangi untuk pertumbuhan sel terjadi. Nitrat biasanya disertakan dalam kisaran 25-20 mM; konsentrasi amonium tipikal berkisar antara 2 dan 20 mM. Namun, konsentrasi amonium lebih dari 8 mM dapat merugikan bagi pertumbuhan sel spesies tertentu. Sel dapat tumbuh pada medium yang mengandung ammonium sebagai sumber nitrogen tunggal jika satu atau lebih asam siklus TCA (misalnya, sitrat, suksinat, atau malat) juga termasuk dalam medium pada konsentrasi sekitar 10 mM. Ketika ammonium nitrat dan sumber nitrogen yang digunakan bersama-sama di dalam media kultur, ion ammonium akan digunakan bersama-sama di dalam media kultur, ion ammonium akan dimanfaatkan dengan lebih cepat dan sebelum ion nitrat.

Kalium diperlukan untuk pertumbuhan sel dari jenis tumbuhan yang paling. Kebanyakan media mengandung K, dalam bentuk nitrat atau klorida, pada konsentrasi 2-30 mM. Optimum konsentrasi P, Mg, S, dan kisaran 1-3 mM Ca ketika semua persyaratan lainnya untuk pertumbuhan sel puas. konsentrasi yang lebih tinggi gizi ini mungkin diperlukan jika kekurangan dalam nutrisi lain ada.

Mikronutrien penting untuk sel tumbuhan dan pertumbuhan jaringan termasuk besi (Fe), mangan (Mn), seng (Zn), boron (B), tembaga (Cu), dan molibdenum (Mo). Chelated bentuk besi dan seng yang umum digunakan dalam mempersiapkan media kultur. Besi mungkin yang paling penting dari semua mikro. Besi sitrat dan tartrat dapat digunakan dalam media kultur, tetapi senyawa ini sulit untuk membubarkan dan sering presipitat setelah media disiapkan. Murashige dan Skoog digunakan etilen asam diaminetetraacetic (EDTA)-chelate besi untuk memotong masalah ini.

Kobalt (Co) dan yodium (I) juga dapat ditambahkan ke media tertentu, namun persyaratan ketat pertumbuhan sel untuk elemen ini belum ditetapkan. Natrium (Na) dan klorin (Cl) juga digunakan di beberapa media, namun tidak penting untuk pertumbuhan sel. Cobalt tembaga dan biasanya ditambahkan ke media kultur pada konsentrasi 0,1 µM, Fe dan Mo pada 1 µM, aku di 5 µM, Zn pada 50-30 µM, pada 20-90 µM Mn, dan B di 25-100 µM.

Karbohidrat pilihan dalam media kultur sel tanaman adalah sukrosa. Glukosa dan fruktosa bisa diganti dalam beberapa kasus, glukosa yang sama efektifnya dengan sukrosa dan fruktosa yang agak kurang efektif. karbohidrat lain yang telah diuji termasuk laktosa, galaktosa, rafinose, maltosa, dan pati. konsentrasi sukrosa media budaya biasanya berkisar antara 2 dan 3 persen. Penggunaan fruktosa diautoklaf dapat merugikan pertumbuhan sel. Karbohidrat harus diberikan ke dalam media kultur karena beberapa baris sel tumbuhan telah diisolasi yang sepenuhnya autotropic, misalnya, mampu memasok kebutuhan mereka sendiri karbohidrat oleh asimilasi CO2 selama fotosintesis.

Normal tanaman mensintesis vitamin yang diperlukan untuk pertumbuhan dan pembangunan. Vitamin diperlukan oleh tanaman sebagai katalis dalam proses metabolisme. Ketika sel-sel dan jaringan tanaman tumbuh in vitro, beberapa vitamin dapat menjadi faktor pembatas untuk pertumbuhan sel. Vitamin yang paling sering digunakan di sel dan media kultur jaringan meliputi thiamin (B1), nicotinic acid, pyridoxine (B6), dan myo-inositol. Tiamin adalah vitamin yang pada dasarnya dibutuhkan oleh semua sel untuk pertumbuhan. Thiamin biasanya digunakan pada konsentrasi berkisar 0,1-10,0 mg / liter. Nicotinic acid dan pyridoxine sering ditambahkan ke media kultur tetapi tidak penting bagi pertumbuhan sel dalam banyak spesies. Asam nikotinat biasanya digunakan pada konsentrasi 0,1-5,0 mg / liter; pyridoxine digunakan di 0,1-10,0 mg / liter.

Myo-inositol umumnya termasuk dalam solusi stok banyak vitamin. Meskipun adalah karbohidrat tidak vitamin, itu telah ditunjukkan untuk merangsang pertumbuhan sel dalam budaya tertentu. Keberadaannya dalam medium tidak penting, tetapi dalam jumlah kecil-myo inositol merangsang pertumbuhan sel di sebagian besar spesies. Myo-inositol umumnya digunakan dalam sel tumbuhan dan media kultur jaringan pada konsentrasi 5-50 mg / liter.

vitamin lain seperti biotin, asam folat, asam askorbat, asam pantotenat, vitamin E (tokoferol), riboflavin, dan asam p-aminobenzoic telah dimasukkan dalam beberapa media kultur sel. Persyaratan untuk vitamin ini dengan kultur jaringan tanaman umumnya diabaikan, dan mereka tidak dianggap membatasi pertumbuhan-faktor. Vitamin ini biasanya ditambahkan ke medium kultur hanya ketika ada konsentrasi thiamin adalah di bawah tingkat yang diinginkan atau bila diinginkan untuk tumbuh sel pada kepadatan populasi yang sangat rendah.
Asam amino atau Nitrogen Lain Suplemen

Meskipun sel dikultur biasanya mampu mensintesis semua asam amino yang dibutuhkan, penambahan asam amino tertentu atau campuran asam amino dapat digunakan untuk lebih merangsang pertumbuhan sel. Penggunaan asam amino sangat penting untuk membangun kultur sel dan kultur protoplas. asam amino menyediakan sel-sel tumbuhan dengan segera tersedia sumber nitrogen, yang secara umum dapat diambil oleh sel-sel lebih cepat dari nitrogen anorganik.

Sumber-sumber yang paling umum nitrogen organik digunakan dalam media kultur adalah campuran asam amino (misalnya, hidrolisat kasein), L-glutamin, L-Asparagina, dan adenin. Kasein hidrolisat umumnya digunakan pada konsentrasi antara 0,05 dan 0,1 persen. Ketika asam amino ditambahkan sendiri, harus berhati-hati, karena mereka dapat menghambat pertumbuhan sel. Contoh asam amino termasuk dalam media kultur untuk meningkatkan pertumbuhan sel glisin sebesar 2 mg / liter, glutamin hingga 8 mM, Asparagina pada 100 mg / liter, L-arginin dan sistein pada 10 mg / liter, dan L-tirosin pada 100 mg / liter. Tirosin telah digunakan untuk merangsang morfogenesis dalam budaya sel tetapi hanya harus digunakan dalam media agar. Suplementasi dari medium dengan adenin sulfat dapat merangsang pertumbuhan sel dan sangat meningkatkan pembentukan tunas.

Undefined Suplemen Organik, penambahan berbagai ekstrak organik untuk media kultur sering menghasilkan respon jaringan yang menguntungkan. Suplemen yang telah diuji mencakup hydrolysates protein, santan ekstrak ragi, ekstrak malt, pisang tanah, jus jeruk, dan jus tomat. Namun, suplemen organik tidak terdefinisi seharusnya hanya digunakan sebagai upaya terakhir, dan hanya santan dan hydrolysates protein digunakan sampai batas tertentu hari ini. Protein (kasein) hydrolysates umumnya ditambahkan ke dalam media kultur pada konsentrasi 0,05-0,1%, sedangkan air kelapa umumnya digunakan pada 5-20% (v / v). Penambahan arang aktif (AC) untuk media kultur dapat memiliki efek menguntungkan. Pengaruh AC umumnya dikaitkan dengan salah satu dari tiga faktor: penyerapan senyawa hambat, penyerapan zat pengatur tumbuh dari medium, atau penggelapan medium. Penghambatan pertumbuhan di hadapan AC umumnya dikaitkan dengan penyerapan phytohormones ke AC. 1-Napthaleneacetic asam (AAN), kinetin, 6-benzilamino (BA), indole-3-asam asetat (IAA), dan 6-?-?-dimethylallylaminopurine (2ip) semua mengikat untuk AC, dengan dua pengatur tumbuh yang terakhir mengikat cukup cepat. Stimulasi pertumbuhan sel oleh AC umumnya dikaitkan dengan kemampuannya untuk mengikat senyawa fenolik beracun yang dihasilkan selama budaya. Diaktifkan arang umumnya asam-dicuci sebelum Selain medium pada konsentrasi 0,5-3,0 persen.

Dukungan Sistem Agen memperkuat atau agar merupakan agen gelling paling sering digunakan untuk menyiapkan media kultur jaringan tanaman semisolid dan solid. Agar memiliki beberapa keunggulan dibandingkan agen gelling lainnya. Pertama, ketika agar dicampur dengan air, membentuk gel yang meleleh pada sekitar 60 ° -100 ° C dan didinginkan pada sekitar 45 ° C, dengan demikian, agar gel yang stabil pada suhu inkubasi semua layak. Selain itu, gel agar tidak bereaksi dengan konstituen media dan tidak dicerna oleh enzim tanaman. Ketegasan dari gel agar dikendalikan oleh konsentrasi dan merek agar-agar digunakan dalam medium kultur dan pH medium. Konsentrasi agar yang umum digunakan dalam media kultur sel tanaman berkisar antara 0,5 dan 1,0%; ini konsentrasi memberikan gel yang kuat pada pH khas dari media kultur sel tanaman. Gelling agen lain sering digunakan untuk komersial serta tujuan penelitian adalah Gelrite. Produk ini adalah sintetik dan harus digunakan pada 1,25-2,5 g / liter, menghasilkan gel yang jelas yang membantu dalam mendeteksi kontaminasi. Alternatif metode ini termasuk dukungan penggunaan plastik berlubang, jembatan filter kertas, sumbu kertas filter, busa poliuretan, dan wol polyester. Apakah eksplan tumbuh terbaik agar atau agen pendukung lainnya bervariasi dari satu jenis tanaman ke yang berikutnya.

Kultur yang kurang berhasil, kadang-kadang disebabkan oleh pemakaian air yang kurang murni. Tidak boleh sembarang air dapat digunakan untuk membuat media kultur.Contohnya air sumur atau air ledeng, dalam air tersebut mengandung banyak kontaminan, bahaninorganik, organik, atau mikroorganisme. Air yang digunakan untuk membuat media harus benar-benar berkualitas tinggi, karena air maliputi lebih adari 95% komponen media.Terhambatnya pertumbuhan tanaman yang dikulturkan dapat disebabkan oleh rendahnya kualitasair yang digunakan. Untuk menghindari hal tersebut, maka sebaiknya digunakan air yang telahdimurnikan atau yang sering kita sebut air destilata (akuades) atau air destilata ganda(akuabides). Dengan alasan ini, sebaiknya sebuah laboratorium kultur jaringan layaknyamempunyai alat penyulingan air (water destilator) atau setidaknya alat pembuat air bebas ion(deionizer). Cara kerja destilator dalam menghasilkan air destilata adalah dengan cara mengubahair menjadi uap air, kemudian mengkondensasikan uap air tersebut. Maka, jadilah air destilata yang tidak lagi berisi mineral atau senyawa organik

BAB III

PENTUTUP

A.   Kesimpulan

Kultur jaringan atau budidaya in vitro adalah suatu metode untuk mengisolasi bagian dari tanaman seperti protoplasma, sel, jaringan atau organ yang serba steril, ditumbuhkan pada media buatan yang steril, dalam botol kultur yang steril dan dalam kondisi yang aseptik, sehingga bagian-bagian tersebut dapat memperbayak diri dan beregenerasi menjadi tanaman yang lengkap.

Pekerjaan kultur jaringan meliputi: persiapan media, isolasi bahan tanam (eksplan), sterilisasi eksplan, inokulasi eksplan, aklimatisasi dan usaha pemindahan tanaman hasil kultur jaringan ke lapang.

B.   Saran

Pelaksana pada kultur jaringan harus di kerjakan dengan teliti dan serius, karena setiap tahapan pekerjaan memerlukan penanganan tersendiri dengan dasar pengetahuan tersendiri.