BAB I PENDAHULUAN
A. Latar belakang Kultur jaringan merupakan salah satu cara perbanyakan tanaman secara vegetatif. Kultur jaringan merupakan teknik perbanyakan tanaman dengan cara mengisolasi bagian tanaman seperti daun, mata tunas, serta menumbuhkan bagian-bagian tersebut dalam media buatan secara aseptik yang kaya nutrisi dan zat pengatur tumbuh dalam wadah tertutup yang tembus cahaya sehingga bagian tanaman dapat memperbanyak diri dan bergenerasi menjadi tanaman lengkap. Prinsip utama dari teknik kultur jaringan adalah perbanyakan tanaman dengan menggunakan bagian vegetatif tanaman menggunakan media buatan yang dilakukan di tempat steril. Perkecambahan adalah proses awal pertumbuhan individu baru pada tanaman yang diawali dengan munculnya radikel pada testa benih. Perkecambahan sangat dipengaruhi oleh ketersediaan air dalam medium pertumbuhan. Air akan diabsorbsi dan digunakan untuk memacu aktivitas enzim-enzim metabolisme perkecambahan (Agustrina, 2008). Biji merupakan salah satu eksplan yang dapat digunakan untuk kultur jaringan. Pada prosesnya, setelah biji ini dikultur di medium steril nantinya akan berkecambah dan membentuk individu baru. Prosesnya tidak jauh berbeda dengan perkecambahan di lingkungan luar. Pada praktikum kultur jaringan ini akan dilakukan kultur biji kacang panjang secara in vitro. Kultur biji kacang panjang ini dilakukan untuk mengetahui cara mengkultur biji kacang panjang dan proses perkecambahannya.
B. Tujuan 1. Mengetahui cara mengkultur biji kacang panjang secara in vitro. 2. Mengetahui proses perkecambahan biji kacang panjang secara in vitro.
BAB II KAJIAN PUSTAKA
A. Tinjauan pustaka Kultur jaringan adalah serangkaian kegiatan yang dilakukan untuk membuat bagian tanaman (akar, tunas, jaringan tumbuh tanaman) tumbuh menjadi tanaman utuh (sempurna) dikondisi in vitro (didalam gelas). Jadi Kultur in vitro dapat diartikan sebagai bagian jaringan yang dibiakkan di dalam tabung inkubasi atau cawan petri dari kaca atau material tembus pandang lainnya. Secara teoritis teknik kultur jaringan dapat dilakukan untuk semua jaringan, baik dari tumbuhan, hewan, bahkan juga manusia, karena berdasarkan teori Totipotensi Sel (Total Genetic Potential), bahwa setiap sel memiliki potensi genetik seperti zigot yaitu mampu memperbanyak diri dan berediferensiasi menjadi tanaman lengkap. Sel dari suatu organisme multiseluler di mana pun letaknya, sebenarnya sama dengan sel zigot karena berasal dari satu sel tersebut, setiap sel berasal dari satu sel (Harianto,2009). Embriogenesis somatik merupakan suatu proses di mana sel-sel somatik (baik haploid maupun diploid) berkembang membentuk tumbuhan baru melalui tahapan perkembangan embrio yang spesifik tanpa melalui fusi gamet (Williams dan Maheswara 1986). Sebagai eksplan umumnya digunakan jaringan
atau organ yang bersifat
embriogenik seperti embrio zigotik, kotiledon, mata tunas, biji, dan hipo/epikotil. Kacang panjang (Vigna sinensis L.) merupakan tanaman sayuran penting dari golongan kacang-kacangan, karena mengandung nutrisi yang relatif lengkap dan cukup tinggi, terutama protein nabati. Bagian tanaman kacang panjang yang biasa digunakan sebagai sayuran adalah polong muda, biji, dan daun muda (Irfan dalam Riyadi, 2006). Tanaman kacang panjang memilki akar dengan sistem perakaran tunggang. Akar tunggang adalah akar yang terdiri atas satu akar besar yang merupakan kelanjutan batang. Sistem perakaran tanaman kacang panjang dapat menembus lapisan olah tanah pada kedalaman hingga + 60 cm dan cabang – cabang akarnya dapat bersimbiosis dengan bakteri Rhizobium sp. Untuk mengikat unsur nitrogen (N2) dari udara sehingga bermanfaaat untuk menyuburkan tanah. Kacang panjang dapat menghasilkan 198 kg bintil akar/tahun atau setara dengan 400 kg pupuk urea (Mandiri, 2011). Batang tanaman kacang panjang memiliki ciri-ciri liat, tidak berambut, berbentuk bulat, panjang, bersifat keras, dan berukuran kecil dengan diameter sekitar 0,6 – 1 cm.
Tanaman yang pertumbuhannya bagus, diameter batangnya dapat mencapai 1,2 cm lebih. Batang tanaman berwarna hijau tua dan bercabang banyak yang menyebar rata sehingga tanaman rindang. Pada bagian percabangan, batang mengalami penebalan (Cahyono, 1986). Daun kacang panjang merupakan daun majemuk yang bersusun tiga helai. Daun berbentuk lonjong dengan ujung daun runcing (hamper segitiga). Tepi daun rata, tidak berbentuk, dan mememiliki tulang daun yang menyirip. Kedudukan daun tegak agak mendatar dan memiliki tangkai utama. Daun panjangnya antara 9 – 13 cm dan panjang tangkai daun 0,6 cm. permukaan daun kasar. Permukaan daun bagian atas berwarna hijau tua, sedangkan permukaan daun bagian bawah berwarna lebih muda. Ukuran daun kacang panjang sangat bervariasi, yakni panjang daun antara 9 – 15 cm dan labar daun antara 5 – 8 cm ( Cahyono, 1986). Buah kacang panjang berbentuk polong, bulat, dan ramping, dengan ukuran panjang sekitar 10 - 80 cm. Polong muda berwarna hijau sampai keputih-putihan, sedangkan polong yang telah tua berwarna kekuning-kuningan. Setiap polong berisi 8 - 20 biji (Samadi, 2003). Biji kacang panjang berbebtuk bulat panjang dan agak pipih, tetapi kadang – kadang juga terdapat sedikit melengkung. Biji yang telah tua memiliki warna yang beragam, yaitu kuning, coklat, kuning kemerah-merahan, putih, hitam, merah, dan putih bercak merah (merah putih), bergantung pada jenis dan varietasnya. Biji memiliki ukuran besar (panjang x lebar), yaitu 8-9 mm x 5-6 mm (Cahyono, 1986). Eksplan adalah bagian dari tumbuhan berupa sel, jaringan atau organ yang bisa digunakan untuk ditumbuhkan secara in vitro (Indrianto, 2002). Dalam mengembangkan eksplan tersebut, eksplan harus berada dalam keadaan steril dan terkontrol. Salah satu cara yang sering digunakan untuk membuat suatu eksplan yang baik adalah melalui perkecambahan biji secara in vitro. Prosesnya dibagi menjadi 4 tahap yaitu imbibisi, pengaktifan enzim, keluarnya radikula, dan pertumbuhan biji (Indrianto, 2002). Perkecambahan biji secara in vitro merupakan suatu proses mengecambahkan biji pada medium yang steril. Biji dari suatu tanaman-tanaman yang dikulturkan secara in vitro dapat mengalami diferensiasi dan pertumbuhan. Akan tetapi, kondisi yang dibutuhkan untuk tiap spesies tanaman beragam dan harus dipastikan dengan percobaan (trial and error ). Umumnya kondisi yang diperlukan, yaitu steril dan kandungan nutrien tercukupi.
BAB III METODE
A. Tempat dan waktu Praktikum dilaksanakan di laboratorium kultur jaringan Biologi FMIPA UNY pada hari Rabu, 1 April 2015.
B. Alat Botol kultur, karet, plastik, gelas ukur, beaker glas, pinset, LAF, bunsen.
C. Bahan Media agar kosong, biji kacang panjang, akuades, bayclin (chlorox) 15% dan 10%, alkohol 70%.
D. Prosedur a. Sterilisasi biji kacang hijau (eksplan). 1. Biji kacang panjang dicuci dengan air, lalu dimasukkan dalam larutan chlorox 15 % dan digojok selama 15 menit setelah itu dibilas dengan akuades steril dua kali. 2. Biji kacang lalu dimasukkan dalam larutan chlorox 10 % dan digojok selama 10 menit setelah itu dibilas dengan akuades steril dua kali. 3. Rendam biji kacang panjang dalam alkohol 70% selama 5 menit lalu bilas dengan akuades steril. 4. Biji kacang panjang siap untuk dikultur. b. Kultur biji kacang panjang secara in vitro 1. Biji kacang panjang steril, bunsen, botol kultur berisi media, dan pinset disiapkan dalam LAF. 2. Pinset yang disterilkan dengan dibakar pada bunsen, biji kacang panjang diambil dengan pinset secara aseptik. 3. Biji kacang panjang dimasukkan ke dalam botol kultur sebanyak 3 biji secara aseptik dengan didekatkan pada bunsen. 4. Botol kultur yang terisi biji kacang panjang tadi ditutup lalu disimpan di ruang inkubasi dan diamati pertumbuhannya.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Foto perkecambahan in vitro biji kacang panjang. Keterangan : 1. Daun 2. Radikula 3. Kotiledon 4. Nodia
Perkecambahan kacang panjang secara in vitro dimulai dengan sterilisasi eksplan. Biji kacang panjang dicuci dengan air sampai bersih, lalu dimasukkan dalam larutan chlorox 15 % direndam dan digojok selama 15 menit setelah itu dibilas dengan akuades
steril dua kali untuk membersihkan sisa-sisa chlorox. Biji kacang lalu
dimasukkan dalam larutan chlorox 10 % direndam dan digojok selama 10 menit setelah
itu dibilas dengan akuades steril dua kali untuk membersihkan sisa-sisa chlorox yang menempel pada eksplan. Kemudian merendam biji kacang panjang dalam alkohol 70% selama 5 menit lalu bilas dengan akuades steril untuk menghilangkan sisa-sisa alkohol pada eksplan. Setelah biji kacang panjang steril, maka siap untuk dikultur dalam botol kultur. Biji kacang panjang lalu dimasukkan ke dalam botol kultur sebanyak 3 biji secara aseptik. Tiga biji ini dimaksudkan sebagai pengulangan andaikan salah satu eksplan tidak tumbuh. Sedangkan aseptikdisini dengan menggunakan LAF untuk memfilter udara sekitar, api bunsen untuk sterilisasi pinset, dan alkohol 70% untuk sterilisasi tangan praktikan. Setelah 7 hari, eksplan biji kacang panjang terlihat tumbuh dengan pecahnya kulit biji, tumbuhnya radikula, munculnya kotiledon, tumbuh daun, dan nodia. Perkecambahan ini dimulai dengan imbibisi. Imbibisi menyebabkan biji mengembang dan memecahkan kulit pembungkusnya serta memicu perubahan metabolik pada embrio sehingga dapat melanjutkan pertumbuhannya. Enzim-enzim akan menghidrolisis bahan bahan yang disimpan dalam kotiledon dan nutrient-nutrien di dalamnya. Enzim yang berperan dalam hidrolisis cadangan makanan adalah enzim α-amilase, β-amilase dan protease (Surya, 2010). Enzim α-amilase mampu memecah pati menjadi dekstrin dan maltosa yang diperlukan untuk pertumbuhan/perkecambahan biji . Aktivitas enzim αamilase dapat ditingkatkan dengan proses perendaman selama pengecambahan (Abidin dkk., 2000). Menurut Campbell (2000), perkecambahan biji bergantung pada imbibisi atau penyerapan air akibat perbedaan potensial air yang rendah pada biji yang kering. Air yang
berimbibisi
menyebabkan
biji
mengembang
dan
memecahkan
kulit
pembungkusnya dan memicu perubahan metabolik pada embrio yang menyebabkan embrio tersebut melanjutkan pertumbuhannya. Setelah biji mengimbibisi air, embrio membebaskan hormon giberelin (GA) sebagai sinyal kepada aleuron yaitu lapisan tipis bagian endosperma. Aleuron merespon dan mensekresikan enzim pencernaan yang menghidrolisis makanan yang tersimpan dalam endoperma, yang menghasilkan molekul kecil larut dalam air contohnya adalah hidrolisis pati menjadi glukosa. Gula dan zat makanan lain yang tersimpan dalam kotiledon dikonsumsi dan dihabiskan selama pertumbuhan embrio menjadi bibit atau benih. Organ pertama yang muncul adalah radikula( akar embrionik). Berikutnya adalah ujung tunas. Faktor luar utama yang mempengaruhi pertumbuhan.
perkecambahan
diantaranya
air,suhu,
oksigen
dan
medium
Proses perkecambahan biji kacang panjang secara in vitro dalam praktikum ini sesuai dengan perynataan Indrianto (2002) yang menyatakan proses perkecambahan biji dibagi menjadi 4 tahap yaitu imbibisi, pengaktifan enzim, keluarnya radikula, dan pertumbuhan biji. Namun, tidak semua eksplan biji kacang panjang tumbuh secara optimal karena ada beberapa eksplan dalam botol kultur yang terkontaminasi bakteri ataupun jamur. Hal ini mungkin diakibatkan oleh tidak sterilnya cara praktikan saat memasukkan eksplan ke dalam botol kultur atau tidak sterilnya tangan praktikan. Bisa juga caranya sudah steril, namun terdapat spora di udara yang masuk saat memasukkan eksplan ke dalam botol kultur sehingga eksplan ditumbuhi jamur. Masalah lain yang muncul adalah terjadinya pencokelatan atau penghitaman bagian eksplan (browning). Menurut Fitriani (2003), warna coklat kalus menandakan sintesis senyawa fenolik karena teroksidasi. Dalam penelitian ini, sel mengalami cekaman luka pada jaringan, selain cekaman dari medium. Vickery & Vickery (1981) menyatakan bahwa sintesis senyawa fenolik dipacu oleh cekaman atau gangguan pada sel tanaman. Senyawa fenol sangat toksik bagi tanaman dan dapat menghambat pertumbuhan. Untuk mencegah timbulnya warna coklat (browning) pada luka bekas potongan tersebut dapat dilakukan dengan cara yaitu menggunakan Polivinylpyrrolidone (PVP) yang cukup efektif mampu menyerap senyawa toksik dosis 1 ppm (Widiastoety, 2001).
BAB V KESIMPULAN
A. Kesimpulan Kultur biji kacang panjang dimulai dengan sterilisasi biji kacang panjang itu sendiri. Sterilisasi dilakukan dengan merendam biji kacang panjang ke dalam larutan chlorox, alkohol, dan aquades. Setelah biji kacang panjang steril, langkah selanjutnya adalah penanaman eksplan (biji kacang panjang), yaitu memasukkan biji kacang panjang ke dalam botol kultur secara aseptik. Proses perkecambahan biji kacang panjang secara in vitro dibagi menjadi 4 tahap yaitu imbibisi, pengaktifan enzim, keluarnya radikula, dan pertumbuhan biji.
BAB VI DAFTAR PUSTAKA
Agustrina, R dan Roniyus. 2008. Pengaruh Arah Medan Magnet Terhadap Anatomi Cocor Bebek (K alanchoe pinnata Pers.). Seminar Hasil Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat. Universitas Lampung. Bandar Lampung.
Cahyono, 1998. Tembakau, Budidaya dan Analisis Usaha Tani. Kanisius: Yogyakarta.
Fitriani, A. 2003. Kandungan Ajmalisin pada Kultur Kalus Cathrathus roseus (L) g. Don setelah Dietilisasi Homogenat Jamur Pythium aphanidermatum Edson Fitzp. Makalah Pengantar Falsafah Sains. Program Pascasarjana IPB: Bogor.
Harianto,Wijaya. 2009. Pengenalan Teknik In Vitro. Bumi Aksara: Jakarta.
Indrianto,Yuni. 2002. Pembiakan Tanaman Melalui Kultur Jaringan. Gramedia: Jakarta.
Mandiri,T,K,T. 2011. Pedoman Bertanam Kacang Panjang . Nuansa Aulia: Bandung.
Riyadi, Imron. 2006. Isolasi Protoplas Tanaman Kacang Panjang secara Enzimatis ( Buletin Plasma Nutfah Vol.12 No.2). Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia, Bogor.
Samadi, B. 2003. Usaha Tani Kacang Panjang . Kanisius: Yogyakarta.
Vickery, M. L., and B. Vickery. 1981. Secondary Plant Metabolism. The Macmillan Press Ltd: London and Basingstoke.
Widiastoety. 2001. Perbaikan Genetik Dan Perbanyakan Bibit secara In Vitro dalam Mendukung Pengembangan Anggrek Di Indonesia. Jurnal Litbang Pertanian. Balai Penelitian Tanaman Hias. Bandung.
William, E.G. dan Maheswara. 1986. Somatic Embryogenesis Factor Influencing Coordinated Behavior of Cell as on Embriogenic Group. Annales Botanici. 57.
