Kultur Invitro untuk Tanaman Haploid Androgenik
Yushi Mardiana, SP, Msi Retno Dwi Andayani, SP, MP
Pendahuluan
• Tanaman haploid ialah tanaman yang mengandung jumlah kromosom yang sama dengan kromosom gametnya atau tanaman dengan jumlah kromosom setengah jumlah kromosom somatiknya • Tanaman haploid jarang menghasilkan gamet jantan sehingga sulit untuk dilakukan fertilisasi • Untuk mendapatkan tanaman yang normal, tanaman haploid perlu diberi perlakuan untuk penggandaan kromosomnya (haploid ganda) • Tanaman haploid ganda memiliki 2 set kromosom yang identik dengan bentuk haploidnya
Pendahuluan
• Tanaman haploid ialah tanaman yang mengandung jumlah kromosom yang sama dengan kromosom gametnya atau tanaman dengan jumlah kromosom setengah jumlah kromosom somatiknya • Tanaman haploid jarang menghasilkan gamet jantan sehingga sulit untuk dilakukan fertilisasi • Untuk mendapatkan tanaman yang normal, tanaman haploid perlu diberi perlakuan untuk penggandaan kromosomnya (haploid ganda) • Tanaman haploid ganda memiliki 2 set kromosom yang identik dengan bentuk haploidnya
Pendahuluan
• Tanaman haploid ialah tanaman yang mengandung jumlah kromosom yang sama dengan kromosom gametnya atau tanaman dengan jumlah kromosom setengah jumlah kromosom somatiknya • Tanaman haploid jarang menghasilkan gamet jantan sehingga sulit untuk dilakukan fertilisasi • Untuk mendapatkan tanaman yang normal, tanaman haploid perlu diberi perlakuan untuk penggandaan kromosomnya (haploid ganda) • Tanaman haploid ganda memiliki 2 set kromosom yang identik dengan bentuk haploidnya
Pendahuluan
• Tanaman haploid ialah tanaman yang mengandung jumlah kromosom yang sama dengan kromosom gametnya atau tanaman dengan jumlah kromosom setengah jumlah kromosom somatiknya • Tanaman haploid jarang menghasilkan gamet jantan sehingga sulit untuk dilakukan fertilisasi • Untuk mendapatkan tanaman yang normal, tanaman haploid perlu diberi perlakuan untuk penggandaan kromosomnya (haploid ganda) • Tanaman haploid ganda memiliki 2 set kromosom yang identik dengan bentuk haploidnya
Pendahuluan
• Tanaman haploid ialah tanaman yang mengandung jumlah kromosom yang sama dengan kromosom gametnya atau tanaman dengan jumlah kromosom setengah jumlah kromosom somatiknya • Tanaman haploid jarang menghasilkan gamet jantan sehingga sulit untuk dilakukan fertilisasi • Untuk mendapatkan tanaman yang normal, tanaman haploid perlu diberi perlakuan untuk penggandaan kromosomnya (haploid ganda) • Tanaman haploid ganda memiliki 2 set kromosom yang identik dengan bentuk haploidnya
Teknik Produksi Haploid Androgenik • Teknik untuk menginduksi haploid mulai dikembangkan A.D. Bergner sejak tahun 1921 ketika menemukan tanaman haploid Datura stramonium • Keberhasilan kultur antera sangat dipengaruhi oleh penggunaan media dasar dan zat pengatur tumbuh. • Spora monoploid dari mikrospora atau butir polen dapat berkembang secara langsung menjadi embrio haploid melalui proses pembelahan embryogenesis atau calaugenesis
Teknik Produksi Haploid Androgenik • Teknik untuk menginduksi haploid mulai dikembangkan A.D. Bergner sejak tahun 1921 ketika menemukan tanaman haploid Datura stramonium • Keberhasilan kultur antera sangat dipengaruhi oleh penggunaan media dasar dan zat pengatur tumbuh. • Spora monoploid dari mikrospora atau butir polen dapat berkembang secara langsung menjadi embrio haploid melalui proses pembelahan embryogenesis atau calaugenesis
Teknik Produksi Haploid Androgenik • Teknik untuk menginduksi haploid mulai dikembangkan A.D. Bergner sejak tahun 1921 ketika menemukan tanaman haploid Datura stramonium • Keberhasilan kultur antera sangat dipengaruhi oleh penggunaan media dasar dan zat pengatur tumbuh. • Spora monoploid dari mikrospora atau butir polen dapat berkembang secara langsung menjadi embrio haploid melalui proses pembelahan embryogenesis atau calaugenesis
Teknik Produksi Haploid Androgenik • Teknik untuk menginduksi haploid mulai dikembangkan A.D. Bergner sejak tahun 1921 ketika menemukan tanaman haploid Datura stramonium • Keberhasilan kultur antera sangat dipengaruhi oleh penggunaan media dasar dan zat pengatur tumbuh. • Spora monoploid dari mikrospora atau butir polen dapat berkembang secara langsung menjadi embrio haploid melalui proses pembelahan embryogenesis atau calaugenesis
Embryogenesis dan Calaugenesis • Embryogenesis adalah proses pembentukan embrio secara langsung melalui pembelahan terus-menerus • Calaugenesis adalah proses pembentukan embrio melalui tahap subkultur kalus yang dilakukan secara berulang • Kultur anter atau spora disebut juga sebagai Androgenesis karena eksplan yang diinduksi merupakan sel kelamin jantan tanaman.
Embryogenesis dan Calaugenesis • Embryogenesis adalah proses pembentukan embrio secara langsung melalui pembelahan terus-menerus • Calaugenesis adalah proses pembentukan embrio melalui tahap subkultur kalus yang dilakukan secara berulang • Kultur anter atau spora disebut juga sebagai Androgenesis karena eksplan yang diinduksi merupakan sel kelamin jantan tanaman.
Embryogenesis dan Calaugenesis • Embryogenesis adalah proses pembentukan embrio secara langsung melalui pembelahan terus-menerus • Calaugenesis adalah proses pembentukan embrio melalui tahap subkultur kalus yang dilakukan secara berulang • Kultur anter atau spora disebut juga sebagai Androgenesis karena eksplan yang diinduksi merupakan sel kelamin jantan tanaman.
Embryogenesis dan Calaugenesis • Embryogenesis adalah proses pembentukan embrio secara langsung melalui pembelahan terus-menerus • Calaugenesis adalah proses pembentukan embrio melalui tahap subkultur kalus yang dilakukan secara berulang • Kultur anter atau spora disebut juga sebagai Androgenesis karena eksplan yang diinduksi merupakan sel kelamin jantan tanaman.
• • • • •
Prosedur Produksi Haploid Androgenik Persiapan eksplan Sterilisasi eksplan Kultur invitro Aklimatisasi Pengamatan tahap perkembangan mikrospora
• • • • •
Prosedur Produksi Haploid Androgenik Persiapan eksplan Sterilisasi eksplan Kultur invitro Aklimatisasi Pengamatan tahap perkembangan mikrospora
• • • • •
Prosedur Produksi Haploid Androgenik Persiapan eksplan Sterilisasi eksplan Kultur invitro Aklimatisasi Pengamatan tahap perkembangan mikrospora
• • • • •
Prosedur Produksi Haploid Androgenik Persiapan eksplan Sterilisasi eksplan Kultur invitro Aklimatisasi Pengamatan tahap perkembangan mikrospora
• • • • •
Prosedur Produksi Haploid Androgenik Persiapan eksplan Sterilisasi eksplan Kultur invitro Aklimatisasi Pengamatan tahap perkembangan mikrospora
• • • • •
Prosedur Produksi Haploid Androgenik Persiapan eksplan Sterilisasi eksplan Kultur invitro Aklimatisasi Pengamatan tahap perkembangan mikrospora
Persiapan Eksplan • Tanaman sumber eksplan ditanam di rumah kaca. • Malai yang akan digunakan sebagai eksplan dikoleksi pada saat fase kuncup • Malai yang masih dalam selubung disimpan dengan di dibungkus alumunium foil yang sudah dilapisi kertas tisu • Selanjutnya disimpan selama 8-10 hari dalam ruang gelap bersuhu 5 °C
Persiapan Eksplan
Sterilisasi Eksplan • Selubung malai dibuka, malai yang berada dibagian tengah sampai atas diambil • Malai atau bunga yang sudah dipilih kemudian disterilkan dengan 10-20% chloroform selama 20 menit • Kemudian dicuci dengan air steril 2x5 menit • Sterilisasi eksplan dilakukan dalam laminar air flow cabinet
Sterilisasi Eksplan
Kultur Invitro • Kultur Antera
• Kultur Mikrospora
Kultur Antera
• Inokulasi/ Penanaman Eksplan Contoh pada tanaman padi. Pada padi, spikelet yang sudah steril dipotong 1/3 bagian dari pangkalnya, kemudian dikumpulkan pada cawan petri. Dengan menggunakan pinset, masing-masing spikelet diketukkan pada tepi cawan sehingga 6 anternya keluar ke media. Selanjutnya kultur diinkubasi pada ruang gelap bersuhu ±25 untuk menginduksi keluarnya kalus dari butir serbuk sari
Regenerasi tanaman dari kalus • Umumnya dalam jangka 3-8 minggu kalus sudah terbentuk dan dapat dipindahkan ke dalam botol kultur yang sudah berisi media regenerasi • Jika kalus sudah membentuk tanaman setinggi 35 cm, maka dapat disubkultur pada media perakaran • Setelah akar tumbuh sempurna, tanaman siap untuk diaklimatisasi
Aklimatisasi
Contoh pada tanaman padi (Oryza sativa) • Aklimatisasi pertama dilakukan dengan menanam plantlet hasil kultur antera tersebut di dalam tabung reaksi berisi air steril setelah sebelumnya akar dipotong sedikit untuk merangsang munculnya akar-akar baru. • Satu minggu kemudian dilakukan aklimatisasi kedua, yaitu dengan memindahkan tanaman ke bak persemaian berisi tanah lumpur. • Satu minggu setelah aklimatisasi kedua, tanaman padi dipindahkan ke ember berisi lumpur yang telah dipupuk NPK sesuai standar budidaya
Penggandaan Kromosom • Kultur antera dan kultur mikrospora dapat digunakan untuk mempercepat waktu pemuliaan dalam mendapatkan galur-galur murni pada perakitan varietas atau klon baru. • Galur murni dapat dihasilkan setelah hasil kultur haploid atau kultur mikrospora digandakan • Penggandaan dilakukan dengan pemberian kolkisin 0,05-0,1% dan 2% dimetilsulfoksid (DMSO) pada media regenerasi akar
Faktor yang Mempengaruhi Produksi Haploid Androgenik • • • • • • •
Faktor genotipe Status fisiologi tanaman donor Tahap perkembangan mikrospora Perlakuan sebelum eksplan dikulturkan Media kultur Lingkungan fisik kultur Umur dan ukuran kalus yang dikulturkan
Kultur Mikrospora • Isolasi Mikrospora • Inokulasi • Aklimatisasi
Isolasi Mikrospora • Isolasi mikrospora contohnya pada tanaman tembakau • Antera yang sudah didikumpulkan pada cawan petri dikulturkan pada media cair • Inkubasi dalam media cair dilakukan selama 2-3 hari • Antera kemudian dipindahkan pada beaker glass berisi media cair baru • Antera digerus dengan ujung jarum atau glass rodd untuk mengeluarkan mikrosporanya
Inokulasi
• Polen dicampur pada media kultur dengan kerapatan 10^3 – 10^5 butir/ ml. • Suspensi berisi butiran polen dipindahkan ke dalam cawan petri dengan volume disesuaikan ukuran cawan petri • Inkubasi kultur mikrospora dilakukan di bawah cahaya difus (500 lux) atau tanpa cahaya, suhunya dipertahankan pada 25°C
Pengamatan Tahap Perkembangan Mikrospora
• Tahap perkembangan mikrospora memegang peranan dalam keberhasilan kultur • Bahan-bahan yang diperlukan untuk mengamati tahap perkembngan mikrospora ialah alkohol, larutan fiksasi asetatalkohol (1:3), feriklorida, dan larutan pewarna asetokarmin • Untuk mengamati perkembangan mikrospora, bunga atau spikelet berisi antera difiksasi dengan larutan fiksasi asetat alkohol semalam pada suhu ruang, tetapi jika ingin dipercepat maka dipanaskan pada 70°C selama 45-60 menit.
• Setelah difiksasi, setiap antera dari 3 bunga diletakkan terpisah pada keping gelas preparat. • Antera ditetesi dengan pewarna asetokarmin • Kemudian antera digerus dengan ujung jarum yang tidak tajam • Kotoran dipisahkan, kemudian mikrospora diamati dengan mikroskop pada perbesaran yang sesuai.
