Transcript 4-5. produksi benih
PEMBIBITAN DENGAN KULTUR JARINGAN
Pokok bahasan: - Macam teknik kultur jaringan untuk pembibitan - Kelebihan dan kelemahan pembibitan dari kultur jaringan - Tehnik perbanyakan pada tanaman dikotil dan monokotil - Menghasilkan bibit bebas virus - Tahapan pembibitan secara in vitro - Contoh pembibitan pada beberapa tanaman penting
MACAM TEKNIK KULTUR JARINGAN UNTUK PEMBIBITAN
1. Kultur meristem 2. Kultur pucuk 3. Kultur embrio 4. Kultur embrio somatik (SE = somatic embryo)
KELEBIHAN DAN KELEMAHAN KULTUR JARINGAN
Kelebihan : 1. Jumlah bibit yang diproduksi bisa banyak 2. Sehat, bebas dari virus dan penyakit lain 3. Relatif cepat (rate 4-5 perbulan) 4. Seragam 5. Memudahkan dalam transportasi
KELEBIHAN DAN KELEMAHAN KULTUR JARINGAN
Kekurangan : 1. Biaya lebih mahal 2. Butuh skill/keahlian khusus 3. Mutasi /off type akibat sub kultur berlebih variasi somaklonal
1. Kultur meristem
Kultur (biakan) yang menggunakan bahan tanam berupa pucuk tanaman yang terdiri dari titik tumbuh dan primordia daun.
Bagian tersebut terdiri dari sel-sel meristem yg berciri : a. Sitoplasma penuh b. Inti sel besar c. Belum ada vacuola dan amylum d. Aktif membelah
1. Kultur meristem
Tujuan : untuk menghasilkan tanaman bebas virus Penggunaan : apabila tanaman yang akan diperbanyak dalam kondisi terserang penyakit.
Misalkan jeruk terkena CVPD, anyelir terserang virus mosaic, kentang terserang penyakit penting.
Teknik : 1. Tanpa heat treatment 2. Dengan heat treatment
1. Kultur meristem
• • • Teknik Tunas pucuk dari tanaman sakit ditumbuhkan (perbanyakan eksplan) Tunas pucuk dipotong sepanjang 5 cm dan diisolasi dengan cara membuang daun terluar dan disterilkan menggunakan teknik standar. Media yang digunakan sesuai reference masing - masing tanaman, padat atau cair.
1. Kultur meristem
• • • Teknik Waktu inokulasi digunakan mikroskop agar nampak bagian meristem, yaitu titik tumbuh dan primordia daun (1-2 pasang).
Menggunakan pinset ujung bengkok dan jarum atau scalpel ujung lengkung, meristem diisolasi secara hati hati Meristem diletakkan pada media agar yang lunak atau media cair dengan kertas filter.
1. Kultur meristem
1. Kultur meristem
• • Teknik Sesudah meristem tumbuh normal dan agak besar, eksplan disubkultur ke media kultur pucuk yaitu media agak keras, diberi ZPT untuk penggandaan.
Pengujian virus menggunakan ELISA dilakukan ketika tanaman sudah diaklimatisasi dan sudah berdaun sempurna.
1. Kultur meristem
• • Teknik heat treatment Untuk tanaman semusim atau yang tumbuh dalam pot, maka sebelum diisolasi meristemnya, tanaman diperlakukan suhu tinggi yaitu 35 o C sampai 40 o C. Tanaman dalam pot diletakkan di dalam growth chamber bersuhu tinggi tersebut selama 1-2 minggu dengan kriteria sudah muncul daun baru.
2. Kultur pucuk
• • Kultur (biakan) tanaman sehat dengan bahan tanam (eksplan) berupa pucuk tanaman yang sudah mempunyai daun, atau menggunakan tunas samping, atau buku yang belum bertunas.
Tujuan : untuk pembibitan dalam jumlah banyak, massal, sehat, seragam, cepat.
2. Kultur pucuk
• • • • Bahan tanam : Eksplan diambil dari tanaman yang sehat dan subur di screen house atau dari lahan.
Persyaratan true to type harus dipatuhi karena diperlukan untuk sertifikasi.
Pada tanaman dikotil diambil dari pucuk tanaman terminal atau tunas samping sepanjang 0,5 – 1,0 cm Pada tanaman monokotil diambil dari umbi, rhizome, corm, suckers dll.
Rhizome Corm
Sucker
2. Kultur pucuk
• • • Media : Komposisi media disesuaikan dengan jenis tanaman (sesuai referensi) Umumnya digunakan media padat dengan konsentrasi agar 5-10 g/liter, pH umumnya 5,8 kecuali anggrek ada yang membutuhkan pH 5,4.
Perakaran menggunaakan media dengan tambahan ZPT auksin saja yaitu IBA atau NAA
2. Kultur pucuk
• • Sub kultur : Apabila eksplan sudah berumur antara 3 – 4 pekan dipindahkan ke media baru. Alasan : media kering, terjadi respirasi anaerob, hara berkurang, kompetisi antar plantlet atau wadah sudah penuh.
Maksimum untuk sub kultur adalah 7x sebelum perakaran agar tidak terjadi mutasi sementara atau off type.
3. Kultur embrio
• • • Biakan in vitro untuk menghasilkan bibit dengan bahan tanam berupa embrio zigotik (embrio hasil perkawinan antara gamet jantan dan betina).
Embrio yang digunakan adalah embrio yang sudah masak (siap berkecambah).
Alasan digunakan embrio: bijinya tidak mpny endosperma atau kotiledon (tidak ada cadangan makanan bagi embrio untuk tumbuh/berkecambah).
3. Kultur embrio
• • Tanaman yang diperbanyak dari embrio secara komersial adalah anggrek. Buah anggrek berisi 1.000 – 10.000 embrio, tetapi tidak punya endosperma sehingga tidak bisa tumbuh pada media pakis atau organik lainnya.
3. Kultur embrio
• • • Pada pembibitan anggrek, buah dipecah dan dalam kondisi steril bijia ditabur dalam botol media agar sebagai pengganti endosperma.
Dari setiap buah akan tumbuh ribuan kecambah yang selanjutnya tumbuh sebagai bibit tanaman anggrek.
Contoh komodity lain: kepala kopyor
4. Kultur embrio somatik
• • • Adalah kultur tanaman dengan bahan tanam berupa bagian vegetatif tanaman dan dikembangkan menjadi embrio somatik.
Embrio somatik adalah perkembangan dari satu sel somatik (bukan sel gamet) yang membelah dan berkembang menjadi embrio dan akhirnya menjadi tanaman.
Industri bibit yang menggunakan ES secara massal adalah tanaman kakao, jeruk, anggrek, kelapa sawit.
4. Kultur embrio somatik
• • • Kelebihan : bisa menghasilkan berjuta-juta bibit tanaman dalam waktu relatif singkat.
Kelemahan : sering manghasilkan mutan bahkan sampai 50%.
Kesulitan dalam melakukan seleksi fase dini, sehingga apabila pada tanaman perkebunan terjadi kerugian pemeliharaan selama belum berbuah.
Perkembangan embrio sigotik sama dengan embrio somatik
Embrio somatik
TEKNIK PERBANYAKAN TANAMAN DIKOTIL DAN MONOKOTIL
• • • Perbanyakan tanaman dikotil : dengan memotong buku (single node) sehingga dari 1 plantlet bisa menjadi 4-5 eksplan baru. Perbanyakan tanaman monokotil : dengan memisahkan anakan dari tunas samping sehingga dari 1 eksplan bisa menjadi 4-5 eksplan baru.
Dari sistim penggandaan tersebut maka terjadilah laju perbanyakan (proliferation rate) (4-5) pangkat n di mana n adalah jumlah berapa kali sub kultur.
MENGHASILKAN BIBIT BEBAS VIRUS
• • Kultur meristem, kultur embrio zigotik dan somatik menghasilkan tanaman bebas virus Kultur pucuk tidak bebas virus sehingga tanaman induk harus sehat/tidak ada gejala penyakit
Mengapa virus tidak terdapat di jaringan meristem :
• Meristem belum mempunyai kambium sehingga belum ada xylem Belum ada jalur transport dari root ke
shoot
Virus terhenti di bagian yang ada xylem Yang tersalurkan hanya molekul kecil spt : mono/disakarida, asam amino, basa nitrogen, melalui difusi ke sel-sel meristem di ujung tunas
Mengapa virus tidak terdapat di jaringan meristem :
• Heat treatment menyebabkan virus yang terdiri dari molekul besar terhambat perkembangannya dan tidak dapat diangkut ke atas
Embrio zigotik : bebas virus
• Embrio zigot terbentuk dari pertemuan gamet jantan dan betina yang merupakan sel tunggal dari pembelahan miosis • Sesudah bergabung dan menjadi sel zigot kemudian membelah dan akhirnya menjadi embrio
Embrio zigotik : bebas virus
• Proses embriogenesis tersebut terjadi di dalam ovary yang masih muda dan meristematik sehingga belum ada virus yang menginfeksi • Bahan tanam tersebut akan menghasilkan tanaman bebas virus
Embrio somatik : bebas virus
• Embrio somatik terbentuk dari sel somatik yang meristemik, sehingga belum ada transport virus ke dalam sel tersebut Kecuali apabila tanaman induk sudah terserang aphids pembawa virus di bagian meristem tersebut Bahan tanam embrio somatik harus dari sel yang sehat atau dari bagian tanaman yang masih tertutup, misalkan bagian dalam kuncup bunga
TAHAPAN PEMBIBITAN
Persiapan induk Isolasi explant Proliferasi (7x) Perakaran Aklimatisasi Pembesaran
CONTOH PEMBIBITAN KOMERSIAL
1. Kentang 2. Krisan 3. Anggrek 4. Jati 5. Pisang
A. Pembibitan kentang
Tanaman induk sehat (seleksi) Kultur meristem Proliferasi Aklimatisasi Aklimatisasi Penanaman di screen house ………. G0 Lapang I ……………………………….G1
Lapang II ………………………………G2 Lapang III ………………………………G3
B. Pembibitan krisan
Persiapan tanaman induk Isolasi Proliferasi Aklimatisasi Stek pucuk Bibit
C. Pembibitan anggrek
Biji/embrio Tunas/tangkai bunga Isolasi Perkecambahan Isolasi Embriogenesis somatik Planlet Regenerasi planlet Seedling Seedling Remaja Dewasa Remaja Dewasa
D. Pembibitan jati/pisang
Persiapan tanaman induk Isolasi eksplan Kultur meristem/pucuk Proliferasi Perakaran Aklimatisasi Pembesaran
MEDIA BIAKAN
Media dibagi ke dalam 3 macam tergantung tahapan biakan yaitu : 1. Media isolasi 2. Media proliferasi 3. Media perakaran
1. Media isolasi
• • • Adaptasi eksplan terhadap kondisi in vitro dan seleksi eksplan tidak terkontaminasi belum memerlukan ZPT Biasanya bagi tanaman yang mengandung fenol masih mengeluarkan zat tersebut dalam media media perlu diberi antioksidan dan sering dipindah Komposisi media dasar sama dengan proliferasi.
2. Media proliferasi
• Mulai induksi pembentukan tunas baru atau pertumbuhan memanjang membentuk buku yang sehat dan vigor • Media diberi auksin untuk pembesaran batang, dan sitokinin untuk pembentukan tunas atau pembelahan sel • Untuk mengurangi internode yang panjang diberi zat penghambat giberelin misalkan Alar
3. Media perakaran
• • Sebagian plantlet mudah berakar tanpa harus diberi ZPT khusus tetapi sebagian tanaman sulit berakar Bagi yang sulit berakar harus dipacu dengan beberapa cara : a. diberi auksin (IBA, NAA) b. diberi arang aktif
4. Aklimatisasi
• Media : bahan yang remah tidak padat, dapat menyimpan air Ex : pasir, arang sekam, coco peat, humus, tanah gunung (andosol), kompos • Sterilisasi : dikukus selama 2 jam dalam drum atau alat khusus yaitu menyalurlan uap air panas melalui pipa ke wadah berisi media • Tempat aklimatisasi ditutup plastik agar kelembaban tinggi sesuai dengan kondisi in vitro.
Kiri atas : lab tissue culure Kanan atas : aklimatisasi Bawah : perbanyakan stek
SYNTHETIC/ ARTIFICIAL SEED
Encapsulated or coated somatic embryos (embryoids) that are planted and treated like seed
Advantages
1. Ease of handling while in storage 2. Easy to transport 3. Has potential for long term storage without losing viability 4. Maintains the clonal nature of the resulting plants 5. Serves as a channel for new plant lines produced through biotechnological advances to be delivered directly to the greenhouse or field 6. Allows economical mass propagation of elite plant varieties.
Steps
Establish somatic embryogenesis Mature embryos Synchronize and singulate somatic embryos Mass production of somatic embryos Standardization of encapsulation Standardization of artificial endosperm Mass production of synthetic seed Greenhouse and field planting