MINI RISET KULTUR JARINGAN
Pemuliaan Tanaman Wortel (Daucus carota) Melalui Induksi Kalus secara In Vitro
Oleh:
MALVIN REYNARA LAPOMI NIM. 23PMM105
PSB 21 C
DOSEN PENGAMPU:
Prof. Dr. Fauziah Harahap, M.Si.
Tini Rosalia Gultom, S.Si., M.Pd.
PROGRAM STUDI BIOLOGI JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
2023
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur kita panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmatnya sehingga dengan kerja keras dan usaha, Penulis boleh menyelesaikan tugas Mini Riset ini dengan tepat waktu tanpa adanya halangan.
Mini Riset yang berjudul “Pemuliaan Tanaman Wortel (Daucus carota) Melalui Induksi Kalus secara In Vitro” ini bertujuan untuk menambah pengetahuan dan pemahaman terkait materi Kultur Jaringan melalui observasi dan praktik langsung di laboratorium kultur jaringan. Penulis berharap agar tulisan ini dapat menjadi bahan bacaan yang berguna baik bagi para pembaca di masa yang akan datang.
Penulis menyadari bahwa penulisan tugas ini masih jauh dari kata sempurna baik dari segi penyusunan, bahasa dan penulisannya sehingga adapun masukan berupa kritik dan saran sangat diperlukan untuk menjadi bahan pembelajaran agar kedepannya Penulis dapat menyusun tugas ini dengan lebih baik lagi.
Medan, 8 Desember 2023
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL
KATA PENGANTAR DAFTAR ISI
BAB I PENDAHULUAN
1.1... Latar Belakang... 4 1.2...
Rumusan Masalah... 4 1.3... Tujuan
Riset... 4 1.4...
Manfaat Riset... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA
BAB III METODE
3.1. Tempat dan Waktu... 10 3.2. Alat dan Bahan... 10 3.2. Prosedur Kerja... 10 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil... 12 4.2. Pembahasan... 12 BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan... 15 5.2. Saran... 15 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Pada era modern ini, kebutuhan akan sumber daya pangan semakin mendesak seiring meningkatnya pertumbuhan jumlah penduduk yang memberikan tekanan besar pada sistem pangan global. Pengenmabangan kualitas pangan diperlukan untuk menunjang kebutuhan pasar yang semakin melonjak. Pemuliaan tanaman adalah suatu proses untuk mendapatkan tanaman yang lebih baik (unggul) dan menguntungkan dengan cara mengubah atau memanipulasi susunan genetik suatu tanaman. Umumnya pemuliaan tanaman bertujuan untuk mendapatkan tanaman yang berdaya hasil tinggi, tanaman yang memiliki ketahanan terhadap cekaman abiotik dan biotik, serta mendapatkan tanaman dengan tampilan yang lebih menarik atau bernilai estetik tinggi. Pemuliaan tanaman dapat dilakukan secara modern (inkonvensional) maupun secara klasik (konvensional). Secara konvensional dilakukan dengan teknik persilangan, sedangkan secara modern yaitu dengan memanfaatkan bioteknologi berupa kultur in vitro maupun biologi molekuler. Kultur in vitro atau yang juga dikenal dengan kultur jaringan adalah salah satu alat penting dalam pemuliaan tanaman yang memungkinkan perbanyakan tanaman secara vegetatif dan pengembangan tanaman baru dengan sifat-sifat unggul.
Kultur jaringan tanaman adalah suatu teknik untuk menumbuhkan sel, jaringan ataupun irisan organ tanaman di laboratorium pada suatu media buatan yang mengandung nutrisi yang aseptik (steril) untuk menjadi tanaman secara utuh. Kondisi steril merupakan suatu syarat mutlak keberhasilan pelaksanaan kultur jaringan, sehingga kondisi ini harus tetap dijaga selama proses kultur berlangsung. Walaupun hanya satu spora jamur atau hanya satu sel bakteri yang masuk ke media kultur, maka pekerjaan kultur akan gagal dan tidak akan dihasilkan tanaman baru. Kultur jaringan telah berkembang sejak satu abad yang lalu, melalui masa-masa pengembangan sederhana pada awalnya, diikuti fase perkembangan expansive pada pertengahan abad yang lalu, dan kini berada pada fase pengembangan khusus untuk memahami aspek mekanisme kontrol dan diferensiasi fungsi sel.
Kultur jaringan tanaman didasari oleh teori totipotensi sel (cellular totipotency) yang menyebutkan bahwa setiap sel tanaman memiliki kapasitas untuk beregenerasi membentuk tanaman secara utuh. Tanaman baru yang diperoleh dengan cara ini bersifat identik dengan induknya, dan disebut plantlet. Jumlah tanaman baru yang dihasilkan tidak hanya satu, tapi bisa puluhan hingga ratusan (dari satu bahan tanam atau eksplan) sehingga teknik kultur jaringan digunakan sebagai metode perbanyakan tanaman. Metode perbanyakan tanaman yang
dilakukan dengan teknik kultur jaringan tergolong perbanyakan vegetatif, artinya tidak melibatkan adanya fertilisasi antara sel telur dan sel kelamin jantan seperti halnya pembentukan biji pada tanaman, itu sebabnya plantlet yang dihasilkan identik dengan induknya. Perbanyakan tanaman dengan teknik kultur jaringan disebut juga mikropropagasi atau perbanyakan mikro.
Kalus adalah kumpulan sel yang tidak terorganisir. Kalus terbentuk apabila eksplan ditanam pada media yang ditambah dengan zat pengatur tumbuh (ZPT) untuk menginduksi kalus, misalnya ZPT golongan sitokinin dan auksin dengan konsentrasi yang sama atau ZPT 2,4-Dichloropenoxy acetic acid (2,4-D). Istilah dediferensiasi diberikan untuk eksplan berupa organ tanaman yang sudah terdiferensiasi seperti daun, batang, tunas, akar yang membentuk kalus. Organ tanaman tersebut yang sel-selnya sudah terdiferensiasi dikembalikan lagi menjadi tidak terdiferensiasi. Jika nanti kalus-kalus ini kembali membentuk tunas, disebut mengalami rediferensiasi.
1.2. Rumusan Masalah
1. Apa saja tahapan yang perlu dilakukan dalam teknik kultur jaringan?
2. Bagaimana proses induksi kalus tanaman wortel?
3. Apa yang menjadi faktor kegagalan dalam teknik kultur jaringan?
1.3. Tujuan Riset
1. Untuk lebih memahami materi terkait teknik kultur jaringan melalui observasi dan praktik langsung.
2. Untuk mengetahui dan mempraktikkan induksi kalus sebagai salah satu teknik kultur jaringan tanaman.
3. Untuk memahami apa saja faktor yang dapat berpotensi menyebabkan kegagalan kultur jaringan tanaman.
1.4. Manfaat Riset
1. Mahasiswa menjadi lebih paham mengenai materi kultur jaringan baik dari segi teori maupun praktik langsung.
2. Mahasiswa dapat memahami tahapan dari induksi kalus dan dapat mempraktikkannya secara mandiri baik untuk kebutuhan riset maupun usaha pemuliaan di masa yang akan datang.
3. Mahasiswa mengetahui apa saja faktor yang dapat mempengaruhi kegagalan kultur jaringan tanaman sehingga dapat diantisipasi pada kegiatan selanjutnya.
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
Wortel (Daucus carota) merupakan salah satu tanaman hortikulturan yang ditanam sepanjang tahun, terutama di daerah pegunungan yang memiliki suhu udara dingin dan lembab kurang lebih pada ketinggian 1200 meter di atas permukaan laut. Tanaman wortel mernbutuhkan sinar matahari secara konsisten dan dapat turnbuh pada semua musim.
Perbanyakan secara kultur in vitro pada wortel dilakukan untuk memperbanyak tanaman dan juga sebagai bahan pelatihan kultur jaringan karena perlakuan sterilisasi dan penanaman relatif lebih mudah Selama ini benih wortel dikembangbiakkan dalam bentuk umbi yang sudah berkecambah dan sehat pada umur 42 hari setelah anthesis (HSA). Benih wortel yang digunakan untuk perbanyakan tanaman beratnya rata-rata 300 – 400 gram dengan kondisi voluminous dan resiko kerusakan yang tinggi. Transportasi benih dari daerah pertanaman wortel yang menyebar ke seluruh wilayah Indonesia merupakan hal yang relatif sulit. Maka untuk memperbanyak tanaman wortel secara besar-besaran, digunakan teknik kultur jaringan secara in vitro (Azmin et al., 2017).
Kultur jaringan tumbuhan adalah suatu metode atau teknik mengambil bagian-bagian tanaman seperti protoplas, sel, sekelompok sel, jaringan dan organ yang ditumbuhkan di lingkungan dan medium buatan sesuai pada kondisi steril/aseptis. Bagian tanaman baik sel maupun jaringan yang akan ditumbuhkan disebut eksplan. Eksplan dapat berasal dari smeua bagian tumbuhan baik organ (akar, batang dan daun) maupun jaringan dan sel spesifik (polen, endosperm, mesofil, kotiledon dan hipokotil). Jaringan yang ditumbuhkan pada botol kultur yang sama semakin lama akan mencapai fase kematian. Untuk menjaga kecukupan nutrisi dan menghindari akumulasi produk samping metabolisme yang kemungkinan dapat mengganggu pertumbuhan maka sebelum mencapai fase kematian perlu dilakukan subkultur secara teratur.
Subkultur adalah proses memindahkan bagian-bagian jaringan yang telah diseleksi dari suatu medium kultur ke medium kultur lain dengan komposisi sama atau berbeda (Mastuti, 2017).
Kultur jaringan atau biakan jaringan merupakan teknik pemeliharaan jaringan atau bagian dari individu secara buatan (artificial). Teknik kultur jaringan yang biasa dilakukan adalah kultur kalus. Kultur kalus merupakan upaya perbanyakan tanaman dalam kultur jaringan dengan menggunakan kalus secara in vitro. Kalus mempunyai pertumbuhan yang abnormal dan berpotensi untuk berkembang menjadi akar, tunas dan embrioid yang nantinya akan dapat membentuk plantlet. Perbanyakan dalam kultur jaringan dapat dilakukan melalui jalur embriogenesis somatik. Kelebihan dari teknik ini diantaranya embrio yang dihasilkan bersifat bipolar, menyerupai embrio zigotik dan embrio somatik, penanaman tidak bergantung pada
waktu/musim, dapat menghasilkan tanaman dalam jumlah banyak dan memiliki sifat sama seperti induknya. Selain itu, teknik kultur jaringan menghasilkan tanaman yang steril dan bebas dari penyakit. Tahap awal dari metode kultur jaringan ini yaitu menginduksi kalus (Maulana et al., 2019).
Teknik kultur jaringan tumbuhan berkembang berdasar pada teori totipotensi sel. Sifat totipotensi merupakan kebutuhan utama pada regenerasi tanaman secara in vitro. Kemampuan sel dan protoplas yang dikultur untuk berproliferasi dan membentuk jaringan dan bahkan berkembang menjadi individu tanaman utuh disebut totipotensi. Semua sel pada kondisi kultur in vitro secara individu mampu mengekspresikan sifat totipotensinya. Kemampuan ini umumnya diwariskan dan akan tetap ada bahkan setelah sel mengalami diferensiasi final. Sel yang telah terdiferensiasi mengekspresikan totipotensinya dengan mengalami dediferensiasi (perubahan morfologi dan sitologi sel dari dewasa menjadi muda dan aktif membelah lagi) terlebih dahulu yang diikuti oleh rediferensiasi. Rediferensiasi adalah pembentukan kembali organ atau tanaman utuh dari sel yang telah mengalami dediferensiasi (Mastuti, 2017).
Penggunaan kultur jaringan diharapkan dapat menjadi suatu metode perbanyakan dari sumber tanaman yang terbatas. Perbanyakan mikro merupakan teknik yang cocok untuk perbanyakan tanaman yang beresiko tinggi dalam perbanyakan skala massal, reforestasi dan persilangan konvensional. Perbanyakan tanaman secara in vitro merupakan cara yang baik untuk konservasi tanaman yang keberadaannya terancam (endangered) (Yelnititis, 2020).
Kultur jaringan dapat dimanfaatkan untuk tujuan perbanyakan klon unggul maupun perbaikan sifat tanaman melalui in vitro mutagenesis dan seleksi in vitro. Teknik kultur jaringan juga diperlukan dalam transformasi genetik untuk meregenerasikan sel tanaman yang telah ditransformasi. Oleh karena itu, ketersediaan metode induksi kalus yang efisien melalui kultur jaringan sangat diperlukan. Induksi kalus merupakan tahap awal dari teknik kultur in vitro yang bertujuan untuk menghasilkan dan memperbanyak sel kalus secara massal. Kalus merupakan sumber bahan tanam yang sangat penting dalam meregenerasi tanaman karena setiap sel tanaman memiliki kemampuan membentuk individu baru. Oleh karena itu, upaya induksi kalus yang efisien merupakan tahap penting dalam rangka mendapatkan bibit tanaman yang cepat dalam jumlah banyak. Strategi kultur jaringan melalui induksi kalus sangat efektif karena kalus dapat diinisiasi dari bagian tanaman manapun (Rasud dan Bustaman, 2020).
Kalus merupakan sel-sel parenkim yang tersusun longgar dan berupa massa amorf. Sel- sel ini adalah hasil proliferasi dari jaringan induknya (eksplan). Pada umumnya kalus terbentuk dari hasil pelukaan atau pemotongan pada eksplan yang dapat berasal dari batang daun, akar dan sebagainya. Dengan kultur jaringan pembentukan kalus dapat diinduksi dari potongan
sejumlah organ atau jaringan sebagai respon dari pelukaan dan manipulasi media tumbuh.
Bahan tumbuhan yang umumnya dijadikan eksplan kultur jaringan adalah kambium berkas pengangkut, parenkim cadangan makanan, perisikel akar, kotiledon, mesofil daun dan jaringan provaskuler. Kalus perlu di subkultur pada media segar yang baru setelah periode waktu tertentu. Pengkulturan dalam jangka lama, pada media yang sama akan menyebabkan habisnya nutrisi esensial dan pengeringan media karena proses evaporasi. Metabolit yang dikeluarkan oleh kalus dalam kultur akan terakumulasi di dalam media sehingga berakibat toksik bagi kultur. Kalus yang disubkultur sebaiknya mempunyai massa yang cukup supaya dapat dipastikan dapat tumbuh semakin banyak pada media yang baru. Jika inokulum yang disubkultur sangat kecil/sedikit maka akan menyebabkan laju pertumbuhan kalus sangat lambat bahkan kalus akan tidak tumbuh sama sekali (Nurwahyuni, 2015).
Faktor yang menentukan keberhasilan teknik kultur jaringan tanaman adalah penggunaan media kultur dan penambahan zat pengatur tumbuh atau hormon. Pada umumnya media dasar yang paling banyak digunakan dalam kultur jaringan adalah media Murashige dan Skoog (MS) yang mengandung hara makro dan mikro. Efisiensi penggunaan media MS merupakan hal yang perlu diperhatikan untuk menekan biaya produksi benih atau bibit melalui kultur jaringan. Kandungan garam yang tinggi dalam media tidak selalu optimal untuk pertumbuhan dan perkembangan eksplan. Efisiensi penggunaan media MS maupun hormon sintetik merupakan hal yang perlu diperhatikan untuk menekan biaya produksi dalam usaha kultur jaringan tanaman (Kristianto dan Setyorini, 2021).
Media MS memiliki kandungan garam-garam organik yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman serta menyediakan unsur hara makro. Salah satu modifikasi media MS adalah dengan penambahan air kalapa. Pemberian air kelapa mampu meningkatkan pertumbuhan jumlah tunas dan daun secara in vitro. Pada umumnya media perbanyakan in vitro yang menggunakan zat pengatur tumbuh dari golongan auksin dan sitokinin, yang merupakan zat pengatur tumbuh yang banyak digunakan untuk memacu pembentukan kalus dengan daya aktivitas yang kuat mendorong proses pembelahan sel. Aktivitas utama sitokinin di dalam tanaman adalah mendorong pembelahan sel dan memberikan pengaruh yang efektif terhadap inisiasi tunas. Sitokinin mempunyai kemampuan mendorong terjadinya pembelahan sel dan difrensiasi jaringan tertentu dalam pembentukan tunas pucuk dan pertumbuhan akar (Rismayanti dan Nafi’ah, 2021).
Pemberian zat pengatur tumbuh yang tepat, dapat memicu pertumbuhan kalus. Kalus yang terbentuk kemudian akan berkembang dan beregenerasi menjadi tanaman lengkap.
Metode kultur jaringan tentunya didukung dengan zat pengatur tumbuh untuk merangsang
pertumbuhan eksplan. Zat pengatur tumbuh yang diberikan dapat berupa auksin atau sitokinin.
2,4-D merupakan salah satu jenis zat pengatur tumbuh dari golongan auksin yang banyak digunakan untuk menunjang pertumbuhan kalus. Zat pengatur tumbuh (ZPT) merupakan senyawa organik bukan nutrisi yang dalam jumlah sedikit (kurang dari 1 milimole (mM)) yang mampu memacu, menghambat atau mengubah proses fisiologi tanaman (Maulana et al., 2019).
Zat pengatur tumbuh yang digunakan untuk induksi kalus bisa dari golongan auksin dan sitokinin. Sitokinin adalah golongan zat pengatur tumbuh yang berfungsi untuk memicu pembelahan sel, memicu pembentukan tunas, serta proliferasi tunas aksilar. Adapun golongan sitokinin yang sering digunakan dalam kultur jaringan adalah 2-Ip (Isopentenyl adenin), BA (benzil adenin) atau BAP (benzyl amino purin), zeatin dan kinetin. Akan tetapi yang umum digunakan adalah BAP, karena BAP mudah diperoleh, lebih efektif dibandingkan jenis sitokinin lainnya, dan mempunyai sifat yang stabil (Lailani dan Kuswandi, 2023).
BAB III. METODE 3.1. Tempat dan Waktu
Mini riset dilakukan di Laboratorium Alifa Agricultural Research Center pada hari Kamis, 23 November 2023 pukul 08.00 WIB sampai selesai.
3.2. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan pada mini riset ini yaitu pisau, pinset, pengupas kulit buah/umbi, gelas beaker, cawan petri, skalpel, botol kaca, botol kultur, bunsen dan Laminar Air Flow.
Bahan yang digunakan yaitu umbi wortel, fungisida, betadin, alkohol, clorox (bayclin), air, aquades steril dan media kultur.
3.3. Prosedur Kerja
Adapun tahapan yang dilakukan pada mini riset ini adalah sebagai berikut.
3.3.1. Sterilisasi Alat
Sterilisasi alat dilakukan dengan cara mencuci alat-alat gelas menggunakan air dan sabun, kemudian disterilkan menggunakan autoklaf pada suhu 121°C dengan tekanan 17,5 psi selama ± 90 menit. Pada saat penanaman eksplan, alat-alat logam diberi alkohol 70% dan dilewatkan pada api bunsen.
3.3.2. Sterilisasi Laminar Air Flow (LAF)
Sterilisasi Laminar Air Flow (LAF) dilakukan dengan cara menyemprotkan alkohol 70% ke dalam permukaan LAF. Kemudian dikeringkan dengan tissue hingga merata.
Permukaan LAF disterilisasi dengan menggunakan radiasi sinar ultraviolet selama ± 60 menit sebelum penanaman dilakukan.
3.3.3. Pembuatan Media
Menyiapkan bahan yang akan digunakan untuk pembuatan media. Media yang digunakan adalah media MS (Murashige and Skoog). Memasukkan media ke dalam botol kultur, ditutup dan disterilisasi di dalam autoclave pada suhu 121oC dan tekanan 17,5 psi selama 90 menit.
3.3.4. Sterilisasi Eksplan
Eksplan yang dipilih tidak terlalu muda dan juga tidak terlalu tua serta dalam keadaan sehat dan segar. Terlebih dahulu umbi wortel dicuci dengan air agar tidak ada tanah yang
melekat. Kedua ujung wortel dipotong kemudian kulitnya dikupas sampai bersih dan dicuci kembali menggunakan air. Umbi dimasukkan ke dalam botol berisi larutan fungisida dan betadin selama 30 menit sambil diaduk agar merata ke seluruh permukaan umbi. Tujuan pemberian fungisida adalah untuk mencegah kontaminasi dari jamur. Umbi wortel kemudian dibilas menggunakan air bersih dan dibawa ke ruang kultur.
Sterilisasi selanjutnya dilakukan pada LAF dengan merendam umbi menggunakan alkohol 70% selama 2 menit. Kemudian setelah umbi dibilas dengan air steril, umbi direndam dalam larutan clorox (bayclin) 50% yang ditambahi 2-3 tetes tween selama 20 menit.
Pemberian tween bertujuan untuk memperluas kontak permukaan bahan sterilan dan eksplan.
Umbi dibilas dengan air steril sebanyak 2 kali dan direndam lagi dengan larutan clorox 30%
selama 15 menit. Setelah itu, umbi dibilas dengan air steril sebanyak 1 kali dan direndam lagi dengan larutan clorox 20% selama 10 menit. Umbi kemudian dibilas dengan air steril sebanyak 3 kali.
3.3.5. Penanaman Eksplan
Umbi wortel dipindahkan ke cawan petri dan dipotong secara melintang menggunakan skalpel dengan ketebalan ± 0,5 cm. Potong bagian pinggir untuk memperoleh silinder pusat umbi kemudian dipindahkan ke cawan petri yang lain untuk memudahkan proses persiapan eksplan. Lakukan langkah yang sama untuk mendapatkan eksplan dengan jumlah yang diinginkan.
Ambil media MS yang akan digunakan dan buka segel plastic wrap media didekat api lampu spiritus. Ambil satu per satu eksplan menggunakan pinset steril dan masukkan ke dalam media, tempelkan pada media dan agak ditekan supaya kontak dengan media lebih intensif.
Media kemudian ditutup dan disegel kembali menggunakan plastic wrap yang baru kemudian dipindahkan ke rak kultur untuk selanjutnya diamati setelah ± 14 hari.
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil
Pengamatan terhadap eksplan wortel yang dikulturkan dilakukan pada hari ke-14 setelah inisiasi. Hasil riset disajikan melalui gambar berikut ini
Gambar 1. Hasil pengamatan eksplan wortel
4.2. Pembahasan
Riset dilakukan dengan menginisiasi eksplan umbi wortel pada media MS (Mursahige
& Skoog) untuk menginduksi terjadinya pembentukan kalus. Hasil pengamatan menunjukkan adanya kontaminasi bakteri pada eksplan dan media sehingga pertumbuhan kalus tidak dapat terjadi dan teknik kultur yang dilakukan dikategorikan gagal. Apabila eksplan yang dikulturkan berhasil dan kalus terbentuk, maka pengamatan akan dilanjutkan terhadap warna dan tekstur kalus untuk mengidentifikasi kualitas kalus yang tumbuh. Kontaminasi pada media dan bahan tanaman adalah kondisi yang dapat disebabkan oleh beberapa faktor termasuk tidak sempurnanya proses sterilisasi alat dan bahan yang digunakan pada saat kultur jaringan. Selain itu, kontaminasi dapat juga berasal dari tempat inkubasi yang semula dianggap bersih namun sebenarnya tidak steril. Faktor tidak kontinu nyalanya AC (air conditioner) dapat membuat suhu laboratorium menjadi naik pada kondisi tertentu, sehingga mikroba dikhawatirkan dapat secara bebas masuk ke dalam botol kultur, terlebih jika tutup botol tersebut tidak kuat (Azmin et al., 2017).
Indikator adanya pertumbuhan dalam kultur in vitro salah satunya adalah pertambahan jumlah sel melalui pembentukan kalus. Sel kalus terbentuk dari sel meristem ataupun sel yang
eksplan
kontaminasi oleh bakteri
telah mengalami diferensiasi, seperti sel parenchyma pada daun (Rismayanti dan Nafi’ah, 2021). Teknik dasar induksi kalus dari tanaman wortel dilakukan terhadap eksplan primer berupa potongan umbi akar wortel. Karakteristik kalus yang terbentuk dari jaringan umbi wortel, kebanyakan berasal dari proliferasi sel-sel di lapisan parenkim dan sedikit berasal dari sel-sel floem. Jaringan dari bagian tengah umbi akan menghasilkan kalus di bagian tertentu saja terutama dibagian floem. Eksplan floem yang berdekatan dengan kambium berkas pengangkut dapat menghasilkan pertumbuhan kalus yang sangat cepat juga (Nurwahyuni, 2015).
Kalus merupakan kumpulan materi atau zat-zat amorf terbentuk pada eksplan yang sel- selnya membelah terus-menerus. munculnya kalus ditandai dengan pembengkakan eksplan disertai munculnya bercak-bercak putih. Induksi kalus diawali dengan penebalan eksplan pada bagian potongan dan di daerah yang mengalami pelukaan. Penebalan tersebut merupakan hasil interaksi antara eksplan dengan media tumbuh, zat pengatur tumbuh dan lingkungan tumbuh sehingga eksplan bertambah besar. Kecepatan pembentukan kalus ditentukan oleh daya kerja dari zat pengatur tumbuh yang diberikan dan fitohormon yang terdapat pada eksplan.
Penambahan zat pengatur tumbuh eksogen akan mengubah gradien fitohormon dalam sel-sel eksplan. Efektivitas zat pengatur tumbuh (auksin) eksogen bergantung pada konsentrasi hormon endogen dalam jaringan tanaman (Rasud dan Bustaman, 2020).
Auksin berfungsi dalam proses pembelahan sel tetapi menghambat diferensiasi pada tanaman dikotil. Pembentukan kalus tergantung pada keseimbangan antara hormon endogen dan auksin yang ditambahkan secara eksogen (Yelnititis, 2020). Auksin dapat menaikkan tekanan osmotik, meningkatkan permeabilitas sel, pengurangan tekanan pada dinding sel, meningkatkan sintesis protein, meningkatkan plastisitas (karena auksin mengeluarkan H+ ke dalam dinding sel dan menyebabkan pH dinding sel menurun sehingga terjadi pelonggaran struktur dinding sel), mengembangkan dinding sel, dan terjadi pertumbuhan. Penambahan sitokinin dapat meningkatkan pembelahan sel karena sitokinin berperan dalam pembentukan benang gelendong pada tahap metaphase (Kristianto dan Setyorini, 2021).
Warna kalus menggambarkan penampilan visual sel-sel kalus sehingga dapat diketahui tingkat keaktifan pembelahan sel-selnya. perubahan warna kalus dari putih hingga putih kekuningan merupakan salah satu ciri kalus yang dapat berkembang menjadi embrionik. Kalus yang berwarna putih merupakan sel embrionik yang belum mengandung kloroplas, tetapi memiliki kandungan butir pati yang tinggi. Kalus yang berwarna putih merupakan massa sel yang sedang aktif membelah, sedangkan kalus yang telah berwarna putih kekuningan merupakan massa sel yang menuju fase akhir pembelahan aktif; dan sel-sel yang berwarna
kecokelatan merupakan massa sel yang menuju fase penuaan (senescence) (Rasud dan Bustaman, 2020).
Warna kalus mengalami perubahan seiring dengan pertumbuhan umur kalus, yaitu dari berwarna kuning kecoklatan, cokelat dan cokelat gelap. Warna kuning kecoklatan yang timbul pada kalus disebabkan oleh karena klorofil yang terkandung pada kalus. Warna kalus mengindikasikan keberadaan klorofil dalam jaringan, semakin hijau warna kalus semakin banyak pula kandungan klorofilnya. Terjadinya perubahan warna kalus dari kecoklatan atau dari kuning menjadi putih kekuningan selanjutnya menjadi kehijauan, merupakan tanda adanya morfogenesis atau tanda bahwa kalus yang diregenerasikan dapat membentuk tunas. Adapun warna cokelat pada kalus disebabkan penuaan. Sel-sel muda yang sehat berwarna kuning, namun akan berubah menjadi cokelat seiring dengan pertumbuhan kalus yang semakin tua (Rismayanti dan Nafi’ah, 2021).
Tekstur kalus merupakan penanda yang digunakan untuk menentukan kualitas suatu kalus sehingga dapat diketahui sel masih aktif membelah atau telah mengalami stagnasi dalam pembelahan selnya. Tekstur kalus yang dihasilkan dari suatu eksplan yang dikultur sering berbeda. Tekstur kalus dibagi menjadi tiga macam, yaitu kompak (compact atau nonfriable), intermediet (intermediate), dan remah (friabel). Tekstur kalus yang kompak baik digunakan untuk memproduksi metabolit sekunder. Kalus yang baik memiliki tekstur yang remah (friabel). Kalus yang bertekstur remah dikategorikan baik karena mudah dalam memisahkannya menjadi sel-sel tunggal pada kultur suspensi; selain itu juga dapat meningkatkan aerasi oksigen antar-sel. Dengan demikian, kalus yang bertekstur remah memudahkan upaya perbanyakan jumlah (massa) kalus melalui kultur suspensi. kalus remah baik untuk kultur suspensi dalam upaya perbanyakan massa sel (Rasud dan Bustaman, 2020).
Hilangnya kemampuan regenerasi kalus ditandai dengan perubahan morfologi kalus yang semakin longgar, warna kalus yang berubah dari kuning kehijauan menjadi kuning kecoklatan dan menjadi coklat. Pencoklatan (browning) adalah suatu karakter munculnya warna coklat atau hitam yang sering menghambat pertumbuhan kalus. Peristiwa ini sesunggguhnya merupakan peristiwa alamiah yang sering terjadi. Pencoklatan umumnya merupakan suatu tanda-tanda kemunduran fisiologi kalus. Pencoklatan ini diduga terjadi akibat terlambatnya proses subkultur atau dapat juga disebabkan oleh terlalu lamanya kontak kalus dengan udara luar ketika akan disubkultur (Rismayanti dan Nafi’ah, 2021).
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan
Kultur jaringan tumbuhan adalah suatu teknik mengambil bagian tanaman seperti protoplas, sel, sekelompok sel, jaringan dan organ dan ditumbuhkan pada medium buatan dengan kondisi yang steril atau aseptis. Kalus merupakan sel-sel parenkim yang tersusun longgar dan berupa massa amorf. Sel-sel ini adalah hasil proliferasi dari jaringan induknya (eksplan). Secara singkat, tahapan dari induksi kalus tanaman wortel mencakup sterilisasi alat, pembuatan media, pemilihan dan sterilisasi eksplan, penanaman atau inisiasi eksplan. Indikator keberhasilan kultur adalah pertambahan jumlah sel melalui pembentukan kalus. Hasil pengamatan terhadap eksplan yang telah diinisiasi pada media MS setelah 14 hari menunjukkan kegagalan yang ditandai dengan kontaminasi oleh bakteri. Kontaminasi pada media dan bahan tanaman dapat disebabkan oleh beberapa faktor, salah satunya adalah tidak sempurnanya proses sterilisasi alat dan bahan ataupun eksplan yang digunakan pada saat kultur jaringan.
5.2. Saran
Mahasiswa kedepannya harus terus belajar dan senantiasa berlatih agar kedepannya, hasil yang diperoleh sesuai dengan apa yang diharapkan. Pengadaan laboratorium kultur jaringan di Univeristas sangat diperlukan untuk menunjang kegiatan mahasiswa terutama yang ingin menekuni bidang tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
Azmin, N., Hartati, dan Olahairullah. (2017). Penggunaan Media BAP untuk Mendukung Keberhasilan Kultur Jaringan Wortel (Daucus carota). BioCONCETTA: Jurnal Biologi dan Pendidikan Biologi. 3(2): 31–35.
Kristianto, A. D., dan Setyorini, T. (2021). Induksi Kalus Eksplan Daun Lada (Piper nigrum L.) pada Modifikasi Media MS dengan Penambahan Hormon NAA dan BAP. Agritech.
23(2): 160–166.
Lailani, Z. I., dan Kuswandi, P. C. (2023). Pengaruh Penambahan BAP terhadap Induksi Kalus Tanaman Porang Secara In vitro. Jurnal Kingdom. 9(1): 45–55.
Mastuti, R. (2017). Dasar-Dasar Kultur Jaringan Tumbuhan. UB Press. Malang.
Maulana, M. R., Restanto, D. P., dan Slameto. (2019). Pengaruh Konsentrasi 2,4 – Dichlorophenoxyacetic Acid (2,4-D) terhadap Induksi Kalus Tanaman Sorgum (Sorghum bicolor (L.) Moench). Jurnal Bioindustri. 1(2): 138–148.
Nurwahyuni, I. (2015). Teknik Kultur Jaringan Tanaman dan Aplikasi untuk Perbanyakan Tanaman Keras. Penerbit Lembaga Penelitian Universitas Negeri Medan. Medan.
Rasud, Y., dan Bustaman. (2020). Induksi Kalus secara In vitro dari Daun Cengkeh (Syizigium aromaticum L.) dalam Media dengan Berbagai Konsentrasi Auksin. Jurnal Ilmu Pertanian Indonesia (JIPI). 25(1): 67–72.
Rismayanti, A. Y., dan Nafi’ah, H. H. (2021). Modifikasi Media pada Induksi Kalus Kopi Arabika (Coffea arabica L.) Berbuah Kuning. Jurnal Agro Wiralodra. 4(2): 42–49.
Yelnititis. (2020). Induksi Kalus Embriogenik dan Embrio Somatik dari Eksplan Daun Kulim ( Scorodocarpus borneensis Becc.). Jurnal Pemuliaan Tanaman Hutan. 14(2): 75–83.
LAMPIRAN DOKUMENTASI
a b
g h i
f e
d
c
j k l
Keterangan: a). Eksplan umbi wortel; b). Kulit umbi wortel dikupas; c). Umbi dibersihkan dari kotoran; d).
Persiapan larutan fungsida; e). Umbi dimasukkan ke dalam botol berisi larutan fungisida dan betadin; f). Botol diaduk agar aplikasi fungisida merata ke permukaan umbi; g). Sterilisasi alat dan bahan yang akan digunakan pada Laminar Air Flow; h). Perendaman eksplan dengan alkohol 70%;
i). Pengenceran clorox; j). Perendaman eksplan dengan clorox; k). Alat yang akan digunakan dan telah tersterilisasi; l). Proses pemotongan eksplan sebelum diinisiasi; m). Silinder pusat umbi yang dipotong melintang; n). Penanaman eksplan ke media kultur; o). Eksplan yang telah ditanam pada media kultur.
m n o
