SOAL UJIAN KULIAH KULTUR JARINGAN
UJIAN
AKHIR SEMESTER
MATA
KULIAH KULTUR JARINGAN
Petunjuk:
1.
Kerjakan
semua soal pada Bagian A dan 2 soal pada Bagian B.
2.
Jawaban
dikumpulkan pada hari Jumat tanggal 9 Januari 2015, sebelum pukul 15:00 WIB.
SOAL BAGIAN A:
1)
Dari
semua tahapan micro-propagation: (a). Tahap yang manakah yang paling sulit
dilakukan? Mengapa Saudara berpendapat demikian? (b). Tahap yang manakah yang
paling mudah dilakukan? Mengapa Saudara berpendapat
demikian?
2)
Inisiasi
kultur merupakan salah satu titik kritis dalam propagasi tanaman secara in vitro. Lakukan analisis terhadap hasil inisiasi dimana: (a).
eksplannya hidup akan tetapi tidak tumbuh; (b) eksplannya mati akan tetapi tidak terjadi
kontaminasi.
3)
Sebagai
tahap akhir dalam perbanyakan tanaman secara in vitro, aklimatisasi memegang peranan penting terhadap perbanyakan tanaman secara
in vitro. (a). Lakukan analisis
mengapa langkah aklimatisasi
dapat mengalami kegagalan? (b). Apa yang Saudara sebaiknya lakukan untuk menghindari kegagalan saat aklimatisasi plantlet?
4)
Sebagai
pemilik PT. Super Seed yang menjual benih kentang dalam bentuk plantlet, Anda mendapat email dari salah satu pelanggan
bahwa sebagian benih yang dibeli dari Lab Saudara telah terjangkit virus. (a) Bagaimana Saudara
membuktikan bahwa benih-benih yang Saudara jual sebenarnya terbebas dari virus jenis apa pun? (b).
Jika ternyata benih tanaman kentang Saudara memang
terinfeksi virus, bagaimana Saudara dapat membebaskan virus itu? Jelaskan.
SOAL BAGIAN B: Saudara
harus membaca jurnal untuk menjawab pertanyaan di bawah ini.
a)
Konservasi. Berikan alasan mengapa Konservasi plasmanutfah perlu dilakukan;
Ceritakan metode konservasi eksplan tanaman
nanas sehingga eksplan itu dapat disimpan lebih dari 6 bulan tanpa
mengalami kerusakan.
b)
Fusi Protoplast. Berikan alasan mengapa Fusi Protoplast harus
dilakukan; Ceritakan bagaimana
teknik Fusi Protoplast ini dilakukan? Dan, apa kelebihan teknik ini
dibandingkan teknik hibridisasi dalam teknik pemuliaan
tanaman.
c)
Embrio Rescue. Berikan alasan mengapa Embrio Rescue harus
dilakukan; Bagaimana melakukannya, dan berikan contoh
komoditasnya.
d)
Kultur Anthera. Berikan alasan mengapa Kultur Anthera perlu
dilakukan; Bagaimana melakukannya? Dan Berikan contoh
komoditasnya.
e)
Seleksi in vitro untuk meningkatkan ketahanan tanaman kentang terhadap cekaman suhu tinggi. Berikan alasan mengapa seleksi in
vitro ini perlu dilakukan. Ceritakan bagaimana metode melakukannya.
f)
Seleksi in vitro
untuk meningkatkan ketahanan tanaman kentang terhadap cekaman kekeringan. Berikan
alasan mengapa seleksi in vitro
ini perlu dilakukan. Ceritakan bagaimana metode
melakukannya?
g)
Berikan alasan mengapa seleksi
in vitro ini perlu dilakukan. Berikan alasan mengapa teknik ini harus dilakukan; Ceritakan bagaimana teknik ini dilakukan; dan
berikan contoh komoditasnya?
h)
Seleksi in vitro
untuk meningkatkan ketahanan tanaman terhadap cekaman salinitas. Berikan alasan mengapa seleksi in vitro ini perlu dilakukan. Ceritakan
bagaimana metode melakukannya. Dan, berikan contoh
komoditasnya.
Penyelesaian!
Soal A
1. Jawaban soal nomor 1
Tahapan-tahapan pada proses
mikropropagasi yaitu Tahap 0: tahap persiapan
(preparasi) Tahap 1: tahap induksi (pemacuan) Tahap 2: tahap multiplikasi
(perbanyakan) Tahap 3: tahap pengakaran Tahap 4: tahap transplantasi
(pemindahahan) ke media terrestrial.
a.
Menurut
pendapat saya tahapan yang paling sulit dilakukan adalah tahap 1 yaitu tahap
induksi (pemacuan) karena tahap awal ini sangat penting dan menentukan bagi keberhasilan
mikropropagasi. Pada tahap ini eksplan dan
media yang digunakan harus dalam keadaan aseptik atau terbebas dari kontaminan
(virus, bakteri dan fungi). Selain itu, tahap ini merupakan tahap yang paling
rentan terhadap kegagalan yang diakibatkan karena eksplan atau media yang tidak
aseptik sehingga menyebabkan kontaminasi.
b.
Sedangkan tahap yang paling mudah dilakukan adalah
tahap 2 dan tahap 3. Alasannya karena kedua tahap tersebut merupakan tahapan
sub kultur yaitu memindahkan eksplan dari tahap 1 kemedia lain sehingga resiko
kegagalannya sangat kecil.
2. Jawaban soal nomor 2
a.
Misalkan
analisis dilakukan pada eksplan pisang. Faktor-faktor yang menyebabkan eksplan
pada pisang hidup akan tetapi tidak tumbuh adalah sebagai berikut:
ü Formulasi media yang digunakan tidak cocok, misalkan ZPT yang digunakan
tidak cocok.
ü Tanaman tersebut hidup tapi kontam, disebabkan oleh :
§ Alat yang digunakan pada saat melakukan inisiasi tidak steril yang
menyebabkan adanya patogen pada alat tersebut sehingga menempel pada eksplan
yang akan ditanam dan akhirnya terjadi kontaminasi.
§ Karena ada bahan tanam yang sulit disterilkan, seperti pisang, jahe,
gladior, umbi talas, kentang dan umbi jalar. Hal ini dikarenakan bahan tanam
tersebut ditanam ditanah sehingga banyak mengandung patogen.
§ Bahan tanam yang digunakan berupa daun tetapi tidak mulus atau banyak
bulu yang menyebabkan desinfektan yang diberikan tidak dapat menembus bagian
daun karena terhalang oleh bulu tersebut.
§ Desinfektan yang digunakan tidak cocok atau tidak tepat (waktu, jenis
ataupun konsentrasinya).
b.
Penyebab
dari eksplan mati akan tetapi tidak terjadi kontaminasi adalah karena bahan
tanam atau eksplan yang digunakan mengeluarkan getah sehingga media berubah
warna menjadi coklat (browning) dan terjadi proses oksidasi senyawa
polifenol/fenol yang menyebabkan proses penyerapan hara oleh tanaman menjadi
terhambat dan lama kelamaan tanaman akan mati.
3. Jawaban soal nomor 3
a.
Karena
pada tahap aklimatisasi :
ü Planlet dipindahkan dari kondisi heterotrof menjadi autotrof. Kondisi heterotrof artinya hidup dari bahan
organik yang disuplai ke dalam media tumbuh, sedangkan autotrof artinya
hidup dari bahan-bahan anorganik dalam media. Pada kondisi autotrof ini
menyebabkan penyerapan nutrisi pada planlet menjadi terganggu dan beresiko
terhadap kematian planlet.
ü Pemindahan planlet dari lingkungan yang terkontrol (aseptik) ke kondisi
lingkungan tak terkendali, baik suhu, cahaya, dan kelembaban yang menyebabkan
cekaman lingkungan terhadap planlet itu sendiri.
ü Faktor yang menyebabkan kegagalan pada tahap aklimatisasi adalah
kekeringan.
b.
Hal yang dapat dilakukan agar
proses aklimatisasi dapat berhasil yaitu :
ü Dengan memberikan perlakuan pada saat tanaman masih berada didalam
botol kultur dengan retardant agar planlet dalam keadaan gemuk dan toleraan
terhadap kekeringan.
ü Memberikan perlakuan setelah tanaman dikeluarkan dari botol, dengan
cara diberikan mikoriza untuk memudahkan tanaman menyerap air dan nutrisi.
ü Jangan menggunakan media pasir, karena pasir tidak dapat
menyimpan/mengikat air.
ü Dengan meciptakan suhu lingkungan yang rendah agar planlet tidak
mengalami kondisi cekaman suhu.
ü Selain faktor tersebut hal yang dapat dilkukan untuk mencegah kematian plantlet akibat transpirasi adalah :
§ Dengan melakukan penyungkupan plantlet dengan
plastik atau ditempatkan diruangan dengan kelembaban tinggi.
§ Dengan memberikan suhu ruangan dan diletakkan
ditempat yang ternaungi dengan intensitas cahaya 30 %.
§ Pada kasus tertentu, daun tanaman disemprot
dengan anti transpirant (misalnya Abscicic acid) untuk mencegah penguapan yang
terlalu besar dari daun.
§ Secara perlahan, kelembaban dikurangi dan
intensitas cahaya ditambah untuk merangsang fotosintesis.
4. Jawaban soal nomor 4
a.
Hal yang akan saya lakukan untuk
mengetahui apakah benih kentang tersebut terbebas dari virus atau tidak adalah
dengan melakukan virus indexing, virus indexing berfungsi untuk mendeteksi
apakah pada bahan tanam yang akan diperbanyak mengandung virus atau tidak.
Karena benih yang akan diperbanyak harus zero virus atau terbebas dari virus
agar tidak merugikan petani yang menanam benih tersebut.
b.
Jika benih kentang tersebut memang
terinfeksi virus maka hal yang akan saya lakukan dengan melakukan teknik kultur
jaringan. Karena dengan teknik kultur jaringan akan mengahsilkan tanaman yang
terbebas dari patogen (virus, bakteri dan fungi) atau disebut dengan phatogen
free seeds. Atau dapat juga dengan melakukan virus indexing dengan melakukan
kultur meristem karena akan mengahsilkan tanaman yang terbebas dari virus.
Soal
B
b. Jawaban soal b
-
Alasan
mengapa teknik fusi protoplasma perlu dilakukan karena :
ü Jika secara persilangan tidak bisa dilakukan.
ü Mengatasi tanaman yang incompatibilitas.
ü Dimungkinkan untuk persilangan
secara luas yaitu antar spesies, antar kultivar atau
antar genus dalam satu spesies.
ü Digunakan untuk pengenalan ciri
penyakit dan kualitas.
ü Potensi yang sangat besar untuk
masa depan jika ingin memecahkan permasalahan yang sulit di masa kini.
ü Protoplas juga target untuk
rekayasa genetika .
-
Prosedur fusi protoplasma secara umum adalah
persiapan eksplan yaitu dengan menggunakan jaringan tanaman yang lebih muda.
Sterilisasi eksplan yaitu dengan mencuci bagian tanaman yang akan digunakan
sebagai eksplan, kemudian sterilisasi dengan menggubakan sodium hypoklorit 1
– 2 % selama 10 – 30 menit tergantung jenis eksplan yang digunakan.
Kemudian melakukan isolasi protoplasma, dengan metode mekanik dilakukan dengan cara mengupas dinding sel menggunakan alat bedah mikro atau dengan
metode enzimatik yaitu dengan menggunakan enzim selulose, hemiselulose dan
pektinase yang akan menghancurkan dinding sel. Kemudian melakukan fusi
protoplasma, dapat dilakukan secara kimia yaitu dengan menggunakan enzim polyethylene
glycol (PEG) yang berfungsi sebagai bulking agent atau dengan cara
elektroforesi yaitu dengan dialiri aliran listrik yang dilengkapi dengan
generator AC dan DC. Kemudian melakukan pelaksanaan isolasi dan kultur protoplasma dan tahap terakhir adalah regenerasi protoplasma
menjadi plantlet.
-
Teknik
fusi protoplasma pada tanaman Solanum melongena (terung) dan Solanum torvum (takokak) sebagai
berikut:
1. Persiapan eksplan
(Sumber Protoplas)
Eksplan yang digunakan adalah S.melongena dan S. torvum. Benih dari kedua species tersebut disterilkan dalam alkohol 70 %,
kemudian dalam 0,05% HgCl2, dan 30 % clorox masing masing
selama 3 menit. Setelah itu benih dicuci dengan aquades. Benih yang telah disterilisasi dikecambahkan dalam media MS
+ 20 g/l sukrosa dan 7 g/l agar. Media tersebut
disterilkan dalam autoklaf dengan suhu 121oC selama 20 menit. Setelah berkecambah, benih disubkultur pada media baru dan diinkubasi pada suhu
25-27oC, dengan penyinaran 1000 lux selama 12 jam setiap hari.
Satu bulan setelah pengkulturan daunnya digunakan
sebagai sumber protoplas.
2. Persiapan Larutan Enzim
Enzim yang digunakan adalah enzim
Sellulase Onozuka RS 0,5 % (ml/l); 0,5 % (M/v) macerozyme R-10 (Yakult honssa Co.); 0,05% (M/v) MES dan 9,1 % (M/v) manitol. Senyawa tersebut dilarutkan dalam CPW dan pH
diatur 5,5 – 5,6, dan disterilisasi dengan filter ukuran 0,22 µm. Larutan tersebut kemudian dimasukkan
kedalam cawan petri berdiameter 5 cm,
masing masing 5-6 ml setiap cawan.
3.
Isolasi Protoplas
Permukaan bagian bawah daun S.melongena dan S.torvum digores dengan pisau secara merata dengan jarak antar irisan 2-3 cm. Daun yang telah diiris
ditempatkan dalam
cawan petri yang berisi larutan enzim,
kemudian diinkubasi dalam kamar gelap pada suhu 27oC selama 16 jam. Untuk
membantu melepaskan protoplas, cawan petri digoyang selama 30 detik sehingga diperoleh larutan protoplas. Larutan protoplas S.melongena
dan S.torvum disaring dengan
metalic sieve
berukuran 100µm, kemudian disentrifugasi
dengan kecepatan 1800 rpm selama 5 menit sampai dihasilkan pelet. Kemudian larutan enzim dipisahkan dan
protoplas dilarutkan dalam 21 % sukrosa dan
disentrifugasi kembali selama 10 menit. Protoplas murni diambil menggunakan pipet dan disentrifugasi kembali.
Kemudian protoplas dilarutkan dalam 0,5 M manitol + 0,5 mM CaCl2 dan disentrifugasi selama 5 menit sampai
terbentuk pelet
protoplas. Akhirnya protoplas dicuci dan
densitas nya diukur.
4. Fusi Protoplas
Protoplas S.melongena dan S torvum yang
telah dimurnikan seperti tersebut diatas masing masing diencerkan dengan larutan
pencuci sehingga densitasnya menjadi + 5 x 104 protoplas /ml. Kemudian suspensi protoplas
dicampur dalam tabung reaksi dengan perbandingan volume yang sama dan diresuspensi
sampai homogen. Setelah homogen suspensi protoplas diambil dengan pipet
sebanyak 600-800 µl kemudian dimasukkan kedalam cawan petri berdiameter 5 cm dan
dibiarkan selama 5 menit sehingga protoplas mengendap. Selanjutnya di sekeliling
suspensi protoplas ditambahkan 100 µl larutan PEG dengan konsentrasi 30 % atau
50 % sebagai perlakuan selama 10 dan 20 detik untuk menginduksi terjadinya fusi. Larutan
PEG kemudian dibuang dan protoplas dibersihkan dengan larutan pencuci. Selanjutnya
dilakukan penghitungan secara mikroskopis terhadap protoplas yang mengalami fusi.
Protoplas yang telah difusikan dikultur dalam media perlakuan untuk memacu pertumbuhannya.
5. Kultur Protoplas Hasil
Fusi
Media yang digunakan adalah media dasar
KM8P dan VKM, masing masing diperkaya dengan 0,2 mg/l 2,4-D + 0,5 mg/l zeatin +
0,1 mg/l NAA dengan pH 5,8. Media tersebut disterilisasi
dengan filter ukuran 0,22 µm. Masing masing medium dipipet dan dimasukkan ke dalam
cawan petri yang berisi protoplas yang telah difusi, masing masing 6 ml setiap cawan. Kultur dipelihara dalam
ruangan tanpa atau dengan penyinaran 1000 lux pada suhu 27oC sampai terbentuk koloni sel atau mikrokalus.
Pengamatan dilakukan terhadap jumlah koloni sel dan mikrokalus yang
dihasilkan.
6. Pengenceran Suspensi
(Koloni ) Sel
Untuk mendorong mikrokalus membentuk
kalus, suspense sel diencerkan dengan media dasar yang sama
(KM8P dan VKM), tetapi ZPT nya diganti dengan 0.1 mg/l 2,4-D + 2mg/l BAP. Koloni atau mikrokalus dari setiap cawan petri dibagi
menjadi tiga, dan setiap bagian dimasukkan ke dalam cawan petri baru
yang telah berisi media pengenceran masing masing 6 ml. Kultur disimpan kembali tanpa
cahaya dalam inkubator bersuhu 27oC. Lalu diamati jumlah kalus yang dihasilkan.
7. Regenerasi Tunas
Kalus yang dihasilkan dari setiap
perlakuan dipindahkan ke dalam media padat MS + vitamin Morell + 0,1
mg/l IAA dan konsentrasi Zeatin sebagai perlakuan
(2,4 dan 6 mg/l). Kemudian diamati
keberhasilan regenerasi kalus membentuk tunas. Tunas yang dihasilkan dipindahkan ke media dasar yang sama, yaitu MS + vitamin Morell (padat) tanpa menggunakan ZPT untuk induksi akar.
-
Kelebihan teknik fusi protoplasma dibandingkan
dengan hibridisasi dan pemuliaan tanaman :
ü Menghasilkan
tanaman dengan sifat tertentu dan dapat dilakukan dengan spesies yang berbeda.
ü Menghasilkan hibrid somatik amphidiploid yang fertil antar spesies yang
secara seksual tidak kompatibel
ü Menghasilkan heterozigot dalam satu spesies tanaman yang secara normal
hanya dapat diperbanyak dengan cara vegetatif, misalnya pada kentang.
ü Memindahkan sebagian informasi genetik dari satu spesies ke spesies lain
dengan memanfaatkan fenomena yang disebut penghilangan kromosom (chromosome
elimination).
ü Memindahkan
informasi genetik yang ada di sitoplasma dari satu galur atau spesies ke galur
atau spesies lain
ü Dapat
dilakukan persilangan terhadap tanaman yang memiliki kekerabatan jauh seperti dari kultivar yang berlainan (intraspecific), atau antar species dalam genus yang
sama (interspecific), atau fusi antar genus dalam satu famili
(intergeneric).
ü Semua gen
terlibat dalam proses rekombinasi.
ü Dapat meningkatkan keragaman genetik atau memperbaiki sifat unggul tanaman yang diinginkan.
c. Jawaban soal c
-
Alasan
mengapa embrio rescue perlu dilakukan adalah :
ü Untuk
menyelamatkan embrio tanaman yang susah untuk dikembangkan atau yang
memungkinkan benih yang belum matang atau embrio diselamatkan untuk membentuk
tanaman baru.
ü Karena
pada persilangan buatan seringkali dijumpai permasalahan antara lain buah yang
terbentuk gugur saat embrio belum matang.
ü Terbentuk
buah dengan endosperm yang kecil atau terbentuk buah dengan embrio yang kecil
dan lemah.
-
Teknik ini dapat dilakukan
dengan kultur embrio yang belum matang
untuk mencegah keguguran (embrio rescue) atau dengan kultur embrio matang untuk
merangsang perkecambahan (embrio culture). Tahapan-tahapan
dalam melakukan teknik ini adalah sterilisasi eksplan, isolasi dan penanaman
embrio dan tahap aklimatisasi.
-
Contoh kasus kegiatan embrio rescue adalah pada
tanaman anggrek, tanaman anggrek mempunyai embrio yang berukuran sangat kecil
sehingga tidak memungkinkan untuk dapat berkembang karena hampir tidak ada
cadangan makanan yang terdapat didalam biji anggrek tersebut sehingga perlu dilakukan
embrio rescue untuk menyelamatkan embrio anggrek.
Post a Comment