View
25
Download
6
Category
Preview:
Citation preview
0
MODUL - 3
DASAR BIOTEKNOLOGI TANAMAN
REGENERASI EKSPLAN
MELALUI ORGANOGENESIS
DAN EMBRIOGENESIS SOMATIK
Oleh:
Pangesti Nugrahani
Sukendah
Makziah
RECOGNITION AND MENTORING PROGRAM
PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL VETERAN JAWA TIMUR
2011
1
KATA PENGANTAR
Dasar Bioteknologi Tanaman adalah mata kuliah wajib yang
diberikan kepada mahasiswa semester V pada Jurusan Agroteknologi
Fakultas Pertanian UPN Veteran Jawa Timur. Mata kuliah ini
dikembangkan melalui penguatan materi technopreneurship dengan
dukungan Recognition and Mentoring (RAM) Program Indonesia 2011.
Modul ini merupakan kelanjutan dari materi 2 yang telah dibahas
pada pertemuan sebelumnya. Materi 3 yang berisi tentang Regenerasi
eksplan melalui organogenesis dan embriogenesis somatik ini, dibahas
pada tatap muka minggu ke 3 perkuliahan selama 110 menit. Berbekal
pengertian dasar tentang miropropagasi in vitro yang telah diberikan
sebelumnya, diharapkan mahasiswa lebih mudah membaca modul 3 ini
serta lebih lancer dalam mengikuti perkuliahannya.
Disadari bahwa Modul ini belum sempurna, sehingga pada waktu
yang akan datang akan senantiasa diperbaharui dengan materi yang
disesuaikan dengan perkembangan ilmu pengetahuan. Semoga
bermanfaat.
Surabaya, September 2011
Penyusun
2
PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL
1. Modul ini tersedia pada E-Learning situs http://www.upn.ac.id
2. Bacalah materi pada modul sebelum perkuliahan dimulai
3. Buatlah catatan kecil tentang hal-hal yang ingin didiskusikan
4. Buatlah ringkasan materi sendiri
5. Jawablah pertanyaan atau kerjakan soal-soal pada bagian Uji
Kemampuan Diri
6. Selamat belajar, jangan lupa berdoa
3
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR 1
PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL.. 2
TUJUAN INSTRUKSIONAL 4
I. PENDAHULUAN. 5
II. REGENERASI EKSPLAN MELALUI ORGANOGENESIS
DAN EMBRIOGENESIS SOMATIK . 6
a. PENGERTIAN SOMATIK DAN ZYGOTIK
EMBRIOGENESIS ...................................................... 6
b. PROSES MEMBENTUK SOMATIK
EMBRIO ..................................................................... 6
III. UJI KEMAMPUAN DIRI... 10
DAFTAR PUSTAKA .. 11
4
TUJUAN INSTRUKSIONAL
Tujuan Mata Kuliah Dasar Bioteknologi Tanaman:
Memberikan pemahaman dan wawasan tentang perkembangan
bioteknologi modern serta teknik dan aplikasinya dalam perspektif
teknopreneurship untuk peningkatan produksi dan perbaikan tanaman
serta pengembangan produk komersial
Tujuan Instruksional Khusus:
Mahasiswa memahami dan mampu:
a. Menjelaskan pengertian somatik embriogenesis
b. Membedakan antara somatik dan zygotik embriogenesis
c. Menjelaskan proses somatik embriogenesis
5
I. PENDAHULUAN
Metode perbanyakan tanaman secara in vitro dapat dilakukan
melalui tiga cara, yaitu melalui perbanyakan tunas dari mata tunas apikal,
melalui pembentukan tunas adventif, dan embriogenesis somatik, baik
secara langsung maupun secara tidak langsung melalui tahap
pembentukan kalus.
Jaringan yang digunakan sebagai eksplan dalam pengerjaan kultur
jaringan, dapat berupa jaringan meristem maupun jaringan parenkim.
Jaringan meristem adalah jaringan muda yang belum mengalami
diferensiasi dan masih aktif membelah (meristematik) sehingga memiliki
kemampuan regenerasi yang tinggi. Jaringan tipe pertama ini biasa
ditemukan pada tunas apikal, tunas aksiler, bagian tepi daun, ujung akar,
dan kambium batang. Tipe jaringan yang kedua adalah jaringan
parenkima yaitu jaringan penyusun tanaman muda yang sudah
mengalami diferensiasi dan menjalankan fungsinya. Contoh jaringan
tersebut adalah jaringan daun yang sudah berfotosintesis dan jaringan
batang atau akar yang berfungsi sebagai tempat cadangan makanan.
Eksplan atau bahan tanaman pada perbanyakan tanaman secara
in vitro ini akan mengalami perubahan, tumbuh dan berkembang
(regenerasi). Perkembangan selanjutnya akan melalui tahapan tertentu
yang sangat tergantung dari tipe eksplan dan media tanam yang
dipergunakan.
Ingat kembali tahapan dalam
kultur in vitro pada Modul 1
6
II. REGENERASI EKSPLAN MELALUI ORGANOGENESIS DAN EMBRIOGENESIS SOMATIK
2.1. PENGERTIAN
Perkembangbiakan atau regenerasi dalam kultur in vitro dapat
dilakukan melalui jalur organogenesis dan embriogenesis somatik, baik
secara langsung maupun tidak langsung malalui tahap kalus.
Embriogenesis somatik adalah menumbuhkan embrio (calon tanaman)
dari sel somatik atau sel tanpa dibuahi. Dapat juga didefinisikan sebagai
proses regenerasi eksplan melalui pembentukan struktur menyerupai
embrio (embrioid) dari sel somatik yang telah memiliki calon akar dan
tunas. Sedangkan embriogenesis zygotik merupakan suatu proses
dimana sel somatik berkembang membentuk tumbuhan baru melalui fusi
gamet (pembuahan).
Organogenesis merupakan proses pembentukan dan
perkembangan tunas dari jaringan meristem. Proses organogenik dimulai
dengan perubahan sel parenkim tunggal atau sekelompok kecil sel,
dimana selanjutnya membelah menghasilkan suatu masa sel globuler
atau meristemoid, besifat kenyal dan berkembang menjadi primordium
pucuk atau akar. Kejadian ini dapat terjadi langsung pada eksplan atau
tidak langsung melalui pembentukan kalus.
2.2. PROSES PEMBENTUKAN EMBRIO SOMATIK
Embrio somatik dapat terbentuk melalui dua jalur, yaitu secara
langsung maupun tidak langsung (melewati fase kalus). Keberhasilan
akan tercapai apabila kalus atau sel yang digunakan bersifat embriogenik
yang dicirikan oleh sel yang berukuran kecil, sitoplasma padat, inti besar,
vakuola kecil-kecil dan mengandung butir pati. Embrio somatik dapat
dihasilkan dalam jumlah besar dari kultur kalus, namun untuk tujuan
perbanyakan dalam skala besar, jumlahnya dapat lebih ditingkatkan
7
melalui inisisasi sel embrionik dari kultur suspensi yang berasal dari kalus
primer
Embrio somatic dapat dicirikan dari strukturnya yang bipolar, yaitu
mempunyai dua calon meristem, yaitu meristem akar dan meristem tunas.
Dengan memiliki struktur tersebut maka perbanyakan melalui embrio
somatik lebih menguntungkan daripada pembentukan tunas adventif yang
unipolar. Di samping strukturnya, tahap perkembangan embrio somatik
menyerupai embrio zigotik.
Pembentukan embrio somatik dapat digambarkan melalui beberapa
tahap, yaitu: Tahap globular (A), Tahap hati, Tahap torpedo (B), Tahap
kotiledon (C), Tahap kecambah, dan Tahap planlet
Gambar 1. Tahap perkembangan embrio somatik Sumber: Purnamaningsih (2003)
8
2.1. TEKNIK REGENERASI EKSPLAN MELALUI ORGANOGENESIS
Organogenesis langsung untuk perbanyakan tunas dapat diinisiasi
langsung dari tunas adventif. Pembentukan tunas secara langsung ini
tergantung pada bagian tanaman yang digunakan sebagai eksplan dan
jenis tanaman yang dikulturkan. Pada beberapa jenis tanaman tunas
adventif dapat terbentuk dari berbagai organ tanaman seperti daun,
batang, akar atau petal, sementara jenis tanaman lainnya hanya dari
organ tertentu seperti potongan umbi, embrio atau kecambah.
Perbanyakan tanaman melalui pembentukan tunas langsung dapat
dilakukan dengan tahap inisiasi yang dilanjutkan dengan multiplikasi
tunas. Ke dua tahap ini dapat terjadi pada medium yang sama tanpa
melalui pemindahan ke medium baru. Tahap multiplikasi juga merupakan
tahap pembentukan tunas adventif dan tunas aksiler yang tumbuh dari
mata tunas adventif bersama-sama.
Organogenesis tidak langsung untuk inisiasi tunas melalui kalus. Di
sini tunas adventif maupun akar akan terbentuk dengan diawali terjadinya
kalus. Kultur kalus memiliki potensial morfogenetik bervariasi. Kalus dari
beberapa jenis tanaman atau dari beberapa eksplan, sering gagal
beregenerasi membentuk tunas atau hanya membentuk akar.
Perbanyakan tanaman melalui kalus akan menghasilkan tanaman dengan
genetik yang bervariasi, dan ini sangat dikehendaki oleh pemulia tanaman
sebagai sumber keragaman genetic.
Regenerasi eksplan melalui organogenesis secara garis besar
dilakukan dalam dua tahap, yaitu induksi tunas dan multiplikasi tunas.
Pada saat induksi tunas, eksplan ditanam pada media induksi tunas. Jenis
media dan komposisi media untuk induksi tunas, disesuaikan dengan jenis
tanaman. Sebagai contoh, media induski tunas yang sesuai untuk
tanaman Puring adalah media dasar MS + BAP 1 mg/l, untuk tanaman
Sedap Malam berupa media dasar MS + BA 3 mg/l, sedangkan untuk
tanaman Sansivera adalah media dasar MS + BA 2 mg/l.
9
Untuk memacu multiplikasi tunas, maka eksplan harus dipindahkan
berulang-ulang (subkultur) pada media baru dengan kandungan sitokinin
yang tinggi. Diantara jenis sitokinin, BA merupakan sitokinin yang
mempunyai aktivitas yang paling kuat dengan tingkat persistensi yang
paling lama. Komposisi untuk multiplikasi tunas, juga sangat tergantung
dari jenis eksplan atau jenis tanamannya. Multiplikasi tunas sansivera
dapat dipacu dengan media MS + BA 2 mg/L, tanaman Puring dengan
media MS + BAP 3 mg/L, tanaman anturium media MS + BA 0.2 ppm,
dan tanaman sedap malam dengan media MS + BA 7 mg/L + glutamine
100 ppm.
2.2. TEKNIK REGENERASI EKSPLAN EMBRIOGENESIS SOMATIK
Sebagai eksplan umumnya digunakan jaringan atau organ yang
bersifat embriogenik seperti embrio zigotik, kotiledon, mata tunas, dan
hipo/epikotil Embriogenesis somatik pada tanaman kehutanan mempunyai
beberapa tahapan perkembangan yang spesifik, seperti induksi kalus
embriogenik atau embrio somatik (pembentukan langsung), pemeliharaan,
pendewasaan, perkecambahan, dan aklimatisasi. Pembentukan embrio
somatik secara langsung lebih disukai karena dapat menekan masalah
sulitnya pembentukan benih somatik pada tahap perkecambahan.
Keberhasilan regenerasi melalui embryogenesis somatik
dipengaruhi oleh berbagai faktor, antara lain formulasi media yang
berbeda pada setiap tahap perkembangan embrio somatik serta jenis
eksplan yang digunakan. Pada tahap pembentukan struktur globular dan
hati sering digunakan zat pengatur tumbuh sitokinin seperti benzyladenin
(BA) atau yang mempunyai peran fisiologis yang sama yaitu thidiazuron
atau 2,4-D, dan NAA apabila embrio somatik melalui fase kalus. Untuk
tahap pendewasaan, konsentrasi sitokinin diturunkan dan untuk tahap
perkecambahan sering ditambahkan GA3
Embriogenesis mempunyai beberapa tahap spesifik, yaitu (1)
induksi sel dan kalus embriogenik, (2) pendewasan, (3) perkecambahan,
10
dan (4) hardening. Pada tahap induksi kalus embriogenik dilakukan isolasi
eksplan dan penanaman pada media tumbuh. Untuk induksi kalus
embriogenik kultur umumnya ditumbuhkan pada media yang mengandung
auksin yang mempunyai daya aktivitas kuat atau dengan konsentrasi
tinggi. Dari berbagai hasil penelitian menunjukkan bahwa 2,4-D
merupakan auksin yang efektif untuk induksi kalus embriogenik. Zat
pengatur tumbuh tersebut merupakan auksin sintetis yang cukup kuat dan
tahan terhadap degradasi karena reaksi enzimatik dan fotooksidasi. Di
samping auksin, sering pula diberikan sitokinin seperti benzil adenin (BA)
atau kinetin secara bersamaan. Tahap pendewasaan adalah tahap
perkembangan dari struktur globular membentuk kotiledon dan primordia
akar. Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa tahap pendewasaan
adalah tahap yang paling sulit. Pada tahap ini sering digunakan auksin
dengan konsentrasi rendah.
Tahap perkecambahan adalah fase di mana embrio somatic
membentuk tunas dan akar. Pada media perkecambahan konsentrasi zat
pengatur tumbuh yang digunakan sangat rendah atau bahkan tidak
diberikan sama sekali.Tahap hardening, yaitu tahap aklimatisasi bibit
embrio somatic dari kondisi in vitro ke lingkungan baru di rumah kaca
dengan penurunan kelembaban dan peningkatan intensitas cahaya
Regenerasi melalui embriogenesis somatik memberikan banyak
keuntungan, antara lain: (1) waktu perbanyakan lebih cepat; (2)
pencapaian hasil dalam mendukung program perbaikan tanaman lebih
cepat; dan (3) jumlah bibit yang dihasilkan tidak terbatas jumlahnya.
III. UJI KEMAMPUAN DIRI
1. Jelaskan dengan singkat:
a) Pengertian Organogenesis
b) Pengertian Embriogenesis somatik
c) Tahap perkembangan embrio somatik
d) Perbedaan tahapan pertumbuhan eksplan melalui organogenesis
dengan embryogenesis somatic.
11
DAFTAR PUSTAKA
Kurnianingsih R, Marfuah, Matondang I. 2009. Pengaruh Pemberian BAP
(6-Benzyl Amino Purine) pada Media Multiplikasi Tunas Anthurium Hookerii Kunth. Enum. secara in Vitro. Vis Vitalis 02 (2): 23-30
Purnamaningsih R. 2003. Regenerasi Tanaman Melalui Embriogenesis
Somatik Dan Beberapa Gen Yang Mengendalikannya. Buletin Agrobio 5(2):51-58
Roostika I, Mariska I, Purnamaningsih R. 2005. Regenerasi Tanaman
Sedap Malam melalui Organogenesisi dan Embriogenesis Somatik. J.Hort. 15(4):233-241.
Sarmast MK, Salehi M, Salehi H. 2009. The Potential of Different Parts
of Sansevieria Trifasciata L. Leaf for Meristemoids Production. Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 3(3): 2506-2509
Yusnita, Pungkastiani W, Hapsoro D. 2011. In Vitro Organogenesis of
Two Sansevieria Cultivars on Different Concentrations of Benzyladenine (BA). Agrivita 33 (2):147-153
Recommended