3 Permasalahan Utama pada Kultur Jaringan Tanaman dan Solusinya

KOMPAS.com - Kultur jaringan tanaman menjadi salah satu solusi inovatif dalam melakukan perbanyakan tanaman.

Tidak hanya menghasilkan anakan identik, teknik ini mampu menghasilkan jumlah anakan yang banyak dalam waktu singkat.

Saat melakukan kultur jaringan tanaman, proses yang dijalankan harus secara aseptis. Seluruh alat dan bahan yang digunakan sebaiknya sudah disterilkan untuk menghindari kegagalan kultur.

Teknik kultur jaringan tanaman memiliki tantangan tersendiri dalam prosesnya. Selain membutuhkan biaya yang cukup mahal, beberapa permasalahan kerap kali muncul selama prosesnya.

Permasalahan ini dapat memengaruhi anakan yang dihasilkan, bahkan menggagalkan proses kultur yang sudah dilakukan.

Akibatnya, proses ini harus diulang dari awal karena kultur yang bermasalah dan tidak dapat dilanjutkan.

Baca juga: Kultur Jaringan Tanaman: Pengenalan dan Sejarah Singkat

Menurut Rindang Dwiyani dalam buku Kultur Jaringan Tanaman (2015), tiga permasalahan utama yang sering terjadi pada kultur jaringan tanaman adalah kontaminasi mikroorganisme, browning atau pencokelatan, dan vitrifikasi.

Tiga permasalahan ini dapat terjadi pada tahap yang berbeda. Berikut penjelasannya:

Kontaminasi mikroorganisme

Salah satu permasalahan yang paling banyak dijumpai pada kultur jaringan tanaman adalah kontaminasi.

Kontaminasi merupakan pencemaran yang disebabkan masuknya unsur lain yang tidak diharapkan.

Masalah ini dapat terjadi pada media kultur maupun eksplan yang digunakan. Penyebab kontaminasi atau kontaminan secara umum adalah mikroorganisme, seperti bakteri dan fungi.

Menurut Livy Winata Gunawan dalam buku Teknik Kultur Jaringan Tumbuhan (1987), kontaminasi menjadi faktor yang membatasai keberhasilan kultur jaringan tanaman.

Kontaminasi dapat disebabkan oleh beberapa hal, yaitu:

1. Bahan tanaman (internal maupun eksternal)
2. Botol kultur maupun peralatan yang tidak steril
3. Mikroorganisme yang masuk dalam media
4. Lingkungan kerja dan ruang untuk kultur
5. Kecerobohan saat melakukan kultur.

Baca juga: Jenis Teknik Kultur Jaringan Tanaman dan Penggunaannya

Kontaminasi internal pada bahan tanaman bisa disebabkan oleh kurang sempurnanya prosedur sterilisasi permukaan eksplan, sehingga tidak benar-benar bebas mikroorganisme. Hal ini menyebabkan mikroorganisme ikut tumbuh ketika eksplan ditanam pada media kultur.

Kontaminasi internal dapat bersifat endogen atau berada dalam jaringan. Kontaminasi jenis ini tidak dapat dihilangkan hanya dengan sterilisasi permukaan, sehingga eksplan harus direndam dalam larutan antibiotik.

Proses sterilisasi harus dilakukan tepat karena tiap tanaman memiliki sifat yang berbeda. Dengan demikian, perlu dilakukan percobaan awal untuk mengetahui teknik sterilisasi yang efektif.

Seperti sterilisasi dengan sterilan berkonsentrasi tinggi, sterilan tidak hanya akan membunuh mikroorganisme, tetapi juga jaringan eksplan.

Sementara jika sterilan berkonsentrasi rendah, tidak akan berfungsi secara optimal.

Dikutip dalam jurnal Pupuk Daun Sebagai Sumber Nutrisi Media Kultur Perbanyakan Pisang Raja Bulu (Musa paradisiaca L. CV. Raja Bulu) secara In Vitro (2021) karya Susana Tabah Trina Sumihar dkk, ciri kontaminasi bakteri ialah eksplannya basah atau berlendir.

Sementara kontaminasi yang disebabkan cendawan ciri-cirinya tanaman menjadi kering dan muncul hifa berupa garis putih keabu-abuan mirip benang.

Kontaminasi oleh fungi biasanya disebabkan oleh Rhizopus sp. dan Mucor sp. Sementara kontaminasi bakteri biasanya disebabkan oleh Agrobacterium sp., Bacillus sp., Staphylococcus sp., dan Pseudomonas sp.

Baca juga: Kultur Jaringan: Pengertian, Cara, dan Jenisnya

Solusi yang bisa dilakukan

Berikut beberapa solusi yang bisa dilakukan untuk mengatasi kontaminasi mikroorganisme pada kultur jaringan tanaman:

1. Menggunakan media kultur minimal satu minggu setelah dibuat. Dilakukan untuk mencegah terjadinya kontaminan dari media karena adanya bibit mikroorganisme.
2. Melakukan sterilisasi meja kerja (laminar) dengan menyemprotkan alkohol serta menggunakan UV untuk meminimalisasi sumber kontaminan eksternal.
3. Menggunakan masker dan sarung tangan, serta menyemprotkan alkohol sebelum memulai pekerjaan.
4. Mencelupkan dan membakar seperangkat alat penanaman kultur, sebelum digunakan untuk mengambil atau mengiris eksplan di dalam laminar.
5. Membakar bibir botol kultur pada api bunsen sebelum dan sesudah penanaman eksplan.

Browning atau pencokelatan

Faktor penyebab kegagalan dalam kultur jaringan tanaman, selain kontaminasi mikroorganisme adalah browning atau pencokelatan.

Dilansir dari jurnal berjudul Masalah Pencoklatan pada Kultur Jaringan (2008) karya Sri Hutami, pencokelatan pada jaringan disebabkan adanya aktivitas enzim oksidase yang mengandung tembaga, seperti polifenol oksidase dan tirosinase yang terdapat pada jaringan eksplan.

Browning merupakan keadaan yang disebabkan oleh eksudasi senyawa fenolik dari jaringan eksplan yang terluka karena irisan, baik ketika diambil dari tanaman donor maupun saat eksplan dipreparasi.

Eksudasi yang terjadi pada senyawa fenolik dapat mengaktifkan enzim PPO (polyphenol oxidase) yang merupakan enzim oksidatif untuk oksidasi senyawa fenolik.

Baca juga: Pengertian Totipotensi, Autonom, dan Kultur Jaringan

Terjadinya oksidasi senyawa fenolik bisa mengakibatkan kematian jaringan eksplan. Karena adanya senyawa quinon yang sangat reaktif dan beracun. Senyawa tersebut mampu menyebabkan sel tanaman mengalami nekrosis dan mati.

Solusi yang bisa dilakukan

Berikut beberapa solusi yang bisa dilakukan untuk mengatasi browning pada kultur jaringan tanaman:

1. Menambahkan arang aktif, polyvinylpyrrolidone (PVP), serta antioksidan seperti asam askorbat dan asam sitrat pada media.
2. Melakukan inkubasi awal kultur dalam keadaan gelap dan subkultur sebanyak dua sampai tiga kali dalam periode singkat.

Vitrifikasi

Vitrifikasi disebabkan oleh adanya kerusakan fisiologis pada tanaman hasil kultur, sehingga menampilkan fenotip daun atau batang tanaman yang bening, seperti gelas.

Penyebab vitrifikasi adalah sel tanaman yang mengandung air berlebihan, adanya defisiensi klorofil, dan kurangnya lignifikasi pada dinding sel tanaman.

Lebih jelasnya, vitrifikasi dapat dipengaruhi oleh jenis pemadat, senyawa organik dan anorganik, temperatur ruang kultur, hormon, cahaya masuk, dan lingkungan botol kultur.

Vitrifikasi biasanya diikuti dengan nekrosis atau kematian jaringan tanaman.

Baca juga: 6 Fungsi Tanah dalam Ekosistem, Apa Sajakah Itu?

Solusi yang bisa dilakukan

Berikut beberapa solusi yang bisa dilakukan untuk mengatasi vitrifikasi pada kultur jaringan tanaman:

1. Menggunaan botol kultur yang memiliki aerasi.
2. Menurunkan konsentrasi BAP dari 2 miligram per liter menjadi 0 miligram per liter, saat subkultur.
3. Menggunakan sitokinin berjenis kinetin dibandingkan BAP (Benzil Amino Purin).