MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA | MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA KELAS XI Struktur dan fungsi penyusun jaringan pada tumbuhan Struktur dan fungsi jaringan tumbuhan Jaringan penyusun organ tumbuhan Kultur jaringan tumbuhan Sifat Totipotensi jaringan penyusun akar jaringan penyusun batang jaringan penyusun daun jaringan meristem jaringan dewasa
MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA | MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA KELAS XI 3.3.1 Menganalisis sifat totipotensi pada tumbuhan 3.3.2 Menganalisis berbagai jeniskultur jaringan 3.3.3 Menelaah keunggulan kultur jaringandalam pembibitan 3.3.4 Menganalisis proses dan teknik kultur jaringan 4.3.1 Membuat poster yang menyajikan informasi mengenai kultur jaringan pada berbagai tanaman INDIKATOR PENCAPAIAN MATERI Melalui diskusi antara peserta didik dan guru di kelas mengenai konsep, sifat, dan proses dan teknik totipotensi dan kultur jaringan, peserta didik diharapkan: 1. Mampu menjelaskan pengertian sifat totipotensi 2. Mampu mengidentifikasi jenis-jenis kultur jaringan 3. Mampu menganalisis tehnik kultur jaringan 4. Mampu menganalisis keunggulan serta kekurangan dari kultur jaringan Sehingga peserta didik dapat juga mengembangkan rasa ingin tahu, bertanggung jawab, dan juga dapat mengembangkan kemampuan berpikir tingkat tinggi, berpikir kritis, komunikasi, kolaborasi, berkreasi, serta dapat mengintegrasikannya dalam kehidupan sehari-hari. TUJUAN PEMBELAJARAN 3.3 Menganalisisketerkaitan antara struktur sel pada jaringantumbuhan dengan fungsi organ pada tumbuhan 4.3 Menyajikan data hasil pengamatan struktur jaringandan organ pada tumbuhan KOMPETENSI DASAR
MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA | MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA KELAS XI PENDAHULUAN Tumbuhan merupakan organisme multiseluler yang terdiri atas banyak sel. Sel-sel tumbuhan yang memiliki bentuk, susunan, dan fungsi yang sama akan membentuk suatu jaringan tumbuhan tertentu. Beberapa jenis jaringan yang berbeda akan membentuk suatu organ, misalnya akar, batang, daun, bunga, buah, dan biji. Beberapa organ tumbuhan dimanfaatkan untuk perkembangbiakan tumbuhan. Perkembangbiakan tumbuhan secara generatif pada umumnya menggunakan tumbuhan biji, sedangkan perkembangbiakan tumbuhan secara vegetatif dapat menggunakan batang, umbi, serta tunas pada akar dan daun. Kemajuan di bidang bioteknologi saat ini, memungkinkan perkembangbiakan tanaman menggunakan metode kultur jaringan yang memanfaatkan sifat totipotensi tumbuhan. Prinsip kultur jaringan adalah menumbuhkan jaringan dari sel-sel hidup pada medium khusus secara in vitro. Hasil yang didapatkan dengan metode kultur jaringan lebih banyak dan hanya memerlukan waktu yang singkat. Jaringan yang akan dikultur biasanya diambil dari jaringan muda yang berasal dari akar, batang, maupun daun. Mengapa kultur jaringan menggunakan jaringan yang masih muda? Jenis- jenis jaringan apakah yang terdapat pada akar, batang, dan daun? Pada bab ini, kita akan sifat totipotensi dan kultur jaringan. SIFAT TOTIPOTENSI DAN KULTUR JARINGAN PADA TUMBUHAN Mengamati Cara Mengembangbiakkan Tanaman dengan Teknik Kultur Jaringan Perhatikan Gambar disamping. Kemukakan beberapa pertanyaan kepada guru Anda mengenai hal-hal yang ingin Anda ketahui berkaitan dengan pengembangbiakan tumbuhan dengan metode kultur jaringan. Misalnya, bagian jaringan tumbuhan manakah yang dapat dikultur?
MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA | MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA KELAS XI Sifat totipotensi merupakan potensi pada setiap sel penyusun jaringan dewasa untuk mengadakan pembelahan dan membentuk individu baru. Sel-sel penyusun jaringan dewasa (sel somatis) yang berada di bawah rangsangan tertentu memiliki potensi untuk mengadakan pembelahan (embrionik) membentuk kalus (sel-sel hasil pembelahan suatu struktur yang tidak beraturan). Selanjutnya, kalus di bawah rangsangan tertentu memiliki potensi untuk berdiferensiasi menjadi individu baru multiselular melalui diferensiasi dan organogenesis. Adanya kenyataan bahwa sel-sel dapat mempertahankan potensi zigot untuk membentuk semua bagian organisme yang matang (totipotensi) telah mengilhami lahirnya rekayasa genetika. Salah satu aplikasi dari teknik rekayasa genetika yang dikembangkan secara ekstensif di bidang pertanian adalah teknik kultur jaringan. Teknologi kultur jaringan dikembangkan berdasarkan teori sel yang dikemukakan oleh Matthias Schleiden dan Theodor Schwann serta sifat totipotensi sel. Menurut teori sel tersebut, sel merupakan penyusun suatu individu, sedangkan berdasarkan sifat totipotensi, sel mampu tumbuh serta berkembang menjadi individu sempuma membentuk jaringan dan organ-organ penyusunnya. Keuntungan teknologi kultur jaringan bukan sekedar dapat membuat individu yang "mirip aslinya", tetapi juga dapat menghasilkan individu dalam jumlah yang besar dalam waktu yang relatif singkat. Selain itu, kultur jaringan dapat digunakan untuk seleksi individu unggul dan pelestarian individu yang memiliki sifat tertentu. Dasar teori kultur jaringan, yaitu sebagai berikut : 1. Sel dari suatu organisme multiseluler di manapun letaknya, sebenarnya sama dengan sel zigot karena berasal dari satu sel tersebut (setiap sel berasal dari satu sel). 2. Teori totipotensi sel (total genetic potential) artinya setiap sel memiliki potensi genetik seperti zigot, yaitu mampu memperbanyak diri dan berdiferensiasi menjadi tanaman lengkap. 3. Pada tumbuhan, masih terdapat sel atau jaringan yang belum berdiferensiasi, yaitu jaringan meristem dan jaringan dasar (parenkim) yang masih aktif membelah. 1. Sifat Totipotensi
MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA | MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA KELAS XI 1. Jenis Kultur Jaringan Berdasarkan jenis eksplan (sel atau jaringan asal), jenis kultur jaringan dapat dibedakan menjadi beberapa jenis, yaitu sebagai berikut. a. Meristem culture, yaitu teknik kultur jaringan menggunakan eksplan dari jaringan muda atau meristem. b. Pollen atau anther culture, yaitu teknik kultur jaringan menggunakan eksplan dari serbuk sari atau benang sari. c. Protoplast culture, yaitu teknik kultur jaringan menggunakan eksplan dari protoplasma (sel hidup yang telah dihilangkan dinding selnya). d. Chloroplast culture, yaitu teknik kultur jaringan menggunakan eksplan kloroplas untuk tujuan perbaikan sifat tanaman dengan membuat varietas baru. e. Somatic cross atau silangan protoplasma, yaitu penyilangan dua macam protoplasma menjadi satu, kemudian dibudidayakan hingga menjadi tanaman yang mempunyai sifat baru. Kultur jaringan tumbuhan yaitu teknik menumbuh kembangkan bagian tumbuhan, baik berupa sel, jaringan, atau organ dalam kondisi: a. aseptik (bebas dari organisme) b. dilakukan secara in vitro (dalam tabung atau botol) c. penggunaan media/kultur media yang tepat d. nutrisi yang lengkap dilengapi dengan Zat Pengatur Tumbuh (ZPT) e. dilakukan di ruang kultur yang suhu dan pencahayaannya terkontrol f. sumber/bahan yang akan diperbanyak/ditanam terseleksi g. tata cara perbanyakan tanaman secara kultur yang tepat h. teknik pembudidayaan yang tepat Namun ternyata, tidak semua bagian dapat digunakan sebagai "eksplan" atau bagian yang akan dikembangkan melalui teknik kultur jaringan. Bagian tumbuhan yang dapat digunakan yaitu: • pucuk tunas • embrio 2. Kultur Jaringan
MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA | MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA KELAS XI • serbuk sari • kuncup bunga • kalus • suspensi sel Bagian-bagian tumbuhan tersebut dapat digunakan sebagi eksplan karena memiliki jaringan yang masih muda, memiliki daya regenerasi yang tinggi, dan aktif membelah, selain menggunakan bagian tersebut, hal lain yang perlu diperhatikan adalah tentunya kebersihan dan kesehatan eksplan. Oleh karena hal tersebut, bagian tumbuhan terjangkiti hama penyakit, maka bagian tumbuhan tersebut tidak akan digunakan sebagai eksplan. 2. Tehnik Kultur Jaringan Perbanyakan tanaman dengan teknik kultur jaringan meliputi beberapa tahap, yaitu sterilisasi, pembuatan media, inisiasi, multiplikasi, pengakaran, dan aklimatisasi. a. Strerilisasi Sterilisasi yaitu mensterilkan eksplan dan alat-alat yang akan digunakan untuk mencegah kontaminasi mikroorganisme. Dalam sterilisasi bahan tanaman, hal yang penting yang harus mendapat perhatian adalah bahwa sel tanaman dan kontaminan adalah sama-sama benda hidup. Kontaminan harus dihilangkan tanpa mematikan sel tanaman. Bahan-bahan sterilisasi ini pada umumnya bersifat toxic (racun) terhadap jaringan tanaman. Pada tahap sterilisasi, segala kegiatan dalam kultur jaringan harus dilakukan di
MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA | MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA KELAS XI tempat yang steril, yaitu di laminar flow. Sterilisasi juga dilakukan terhadap peralatan dengan menggunakan etanol yang disemprotkan secara merata pada peralatan yang digunakan. Teknisi yang melakukan kultur jaringan pun juga harus steril. Pembilasan yang berkali-kali sesudah perendaman eksplan di dalam larutan bahan sterilisasi sangat diperlukan untuk menghilangkan sisa-sisa bahan aktif yang masih menempel dipermukaan bahan tanaman. b. Pembuatan Media Media merupakan faktor penentu dalam perbanyakan dengan kultur jaringan. Komposisi media yang digunakan tergantung dengan jenis tanaman yang akan diperbanyak. Media yang digunakan biasanya terdiri dari garam mineral. vitamin,dan hormon. Selain itu, diperlukan juga bahan tambahan seperti agar, gula, dan lain-lain. Media yang sudah jadi ditempatkan pada wadah kaca, seperti botol kaca, cawan petri atau tabung reaksi yang bersifat tembus cahaya. Media yang digunakan juga harus disterilkan dengan cara memanaskannya dengan autoklaf. c. Inisiasi Inisiasi yaitu pengambilan eksplan (bagian tanaman yang akan di kulturkan). Tujuan
MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA | MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA KELAS XI utama tahap ini adalah mengusahakan kultur yang aseptic atau aksenik. Aseptik berarti bebas dari mikroorganisme, sedangkan aksenik berarti bebas dari mikroorganisme yang tidak diinginkan. Dalam tahap ini juga diharapkan bahwa eksplan yang dikulturkan akan menginisiasi pertumbuhan baru, sehingga akan memungkinkan dilakukannya pemilihan bagian tanaman yang tumbuhnya paling kuat,untuk perbanyakan (multiplikasi) pada kultur tahap selanjutnya (Wetherell. 1976). d. Multiplikasi Multiplikasi yaitu kegiatan memperbanyak calon tanaman dengan menanam eksplan pada media. Eksplan dapat langsung tumbuh menjadi planlet (tanaman kecil), namun kadang kala eksplan harus mealui tahap Kalus. Kalus adalah massa sel yang tidak terdeferensiasi. Dengan penambahan hormon, kalus dapat tumbuh menjadi planlet. Hormon yang digunakan untuk merangsang pembentukan tunas tersebut berasal dari golongan sitokinin seperti BAP, 2-iP, kinetin, atau thidiadzuron (TDZ). Pada umumnya eksplan akan membentuk akar pada minggu awal dalam pertumbuhannya. kemudian berlanjut dengan pertumbuhan pada tunas-tunasnya. Tunas- tunas tersebut kemudian dipisahkan untuk mendapatkan tanaman yang baru lagi. e. Pengakaran Pengakaran merupakan fase dimana eksplan akan menunjukkan adanya pertumbuhan akar yang menandai bahwa proses kultur jaringan yang dilakukan mulai berjalan dengan baik.
MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA | MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA KELAS XI Tujuan dari tahap ini adalah untuk membentuk akar dan pucuk tanaman yang cukup kuat untuk dapat bertahan hidup sampai saat dipindahkan dari lingkungan in-vitro ke lingkungan luar. Pengakaran tunas in-vitro dapat dilakukan dengan memindahkan tunas ke media pengakaran yang umumnya memerlukan auksin seperti NAA atau IBA. Keberhasilan tahap ini tergantung pada tingginya mutu tunas yang dihasilkan pada tahap sebelumnya. Pengamatan dilakukan setiap hari untuk melihat pertumbuhan dan perkembangan akar serta untuk melihat adanya kontaminasi oleh bakteri ataupun jamur. Eksplan yang terkontaminasi akan menunjukkan gejala seperti berwama putih atau biru (disebabkan jamur) atau busuk (disebabkan bakteri). f. Aklimatisasi Aklimatisasi adalah masa adaptasi tanaman hasil kultur jaringan yang semula kondisinya terkendali menjadi lingkungan yang tidak terkendali, yaitu kegiatan memindahkan planlet dari media ke tanah. Tujuan dari aklimatisasi adalah untuk mengkondisikan tanaman agar tidak terjadi stress pada waktu ditanam di lapangan.
MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA | MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA KELAS XI Pada tahap ini, planlet atau tunas mikro dipindahkan ke lingkungan di luar botol seperti rumah kaca, rumah plastik. atau screen house (rumah kaca kedap serangga) dengan media tanah, atau pakis sehingga planlet dapat bertahan dan terus menjadi bibit yang siap ditanam di lapangan. Pemindahan dilakukan secara hati-hati dan bertahap, yaitu dengan memberikan sungkup. Sungkup digunakan untuk melindungi bibit dari udara luar dan serangan hama penyakit karena bibit hasil kultur jaringan sangat rentan terhadap serangan hama penyakit dan udara luar. Setelah bibit mampu beradaptasi dengan lingkungan barunya maka secara bertahap sungkup dilepaskan dan pemeliharaan bibit dilakukan dengan cara yang sama dengan pemeliharaan bibit generatif. Prosedur pembiakan dengan kultur jaringan baru bisa dikatakan berhasil jika planlet dapat diaklimatisasi ke kondisi eksternal dengan keberhasilan yang tinggi. 3. Keunggulan dan Kelemahan Menggunakan Tehnik Kultur Jaringan a. Keunggulan Teknik kultur jaringan dimanfaatkan untuk penyediaan bibit ranaman secara vegetatif pada tanaman yang sulit dikembangbiakkan secara generatif, misalnya anggrek. Pembibitan dengan teknik kultur jaringan memiliki beberapa keunggulan, antara lain sebagai berikut. 1. Dapat diperoleh bibit yang bersifat identik dengan induknya. 2. Tidak membutuhkan tempat yang luas. 3. Kualitas dan kesehatan bibit lebih terjamin. 4. Bibit yang dihasilkan seragam. 5. Bibit akan lebih cepat pertumbuhannya. 6. Pengadaan bibit tidak bergantung pada musim. 7. Dengan waktu yang singkat, dapat memperoleh bibit dalam jumlah yang banyak b. Kelemahan Kelemahan dari kultur jaringan itu sendiri yakni : 1. Kontaminasi atau alat dan bahan yang digunakan harus disterilisasi.
MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA | MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA KELAS XI 2. tidak semua tanaman dapat dilakukan proses kultur jaringan(Belum bisa diterapkan pada tumbuhan berkayu). 3. Membutuhkan modal investasi awal yang tinggi untuk bangunan (laboratorium khusus), peralatan dan perlengkapan. 4. Prosesnya cukup rumit sehingga Memerlukan SDM yang handal (tenaga ahli) untuk mendapatkan hasil kultur jaringan yang memuaskan. 5. Produk kultur jaringan biasanya memiliki akar dan batang yang tidak kokoh. 6. Bibit hasil kultur jaringan memerlukan proses aklimatisasi, karena terbiasa dalam kondisi lembap dan aseptik.
MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA | MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA KELAS XI Kultur jaringan merupakan suatu tehnik membiakkan sel atau jaringan kedalam media kultur, sehingga tumbuh, membelah dan menghasilkan tumbuhan baru dengan cepat dan memiliki sifat yang sama dengan induknya. Kultur jaringan merupakan tehnik perbanyakan tanaman dengan mengisolasi bagian tanaman seperti daun, mata tunas serta menumbuhkan bagianbagian tersebut dalam media buatan secara aseptic yang kaya nutrisi dan zat pengatut tumbuh dalam wadah tertutup yang tembus cahaya sehingga bagian tanaman dapat memperbanyak diri dan beregrenerasi mejadi tanaman lengkap. Prinsip utama dari tehnik kultur jaringan adalah dengan perbanyakan tanaman dengan menggunakan bagian vegetatif tanaman dengan media buatan yang dilakukan di tempat steril. Tanaman yang dimanfaatkan dalam kultur jaringan harus memiliki sifat autonom dan sifat totipotensi.
MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA | MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA KELAS XI 1. Kultur jaringan pada hakekatnya adalah ... . a. proses perkembangan akar atau tajuk adventif dari suatu eksplan b. sifat sel tumbuhan yang memiliki kemampuan untuk membentuk struktur tumbuhan secara utuh c. berbagai prosedur untuk mempertahankan atau menumbuhkan jaringan tanaman dan organ di dalam kultur yang aseptik atau steril d. cara mekanik untuk menghilangkan hambatan perkecambahan akibat kulit yang keras atau kedap air dan udara e. menumbuhkan jaringan tanaman 2. 4 tahap penting dalam propagasi tanaman dengan teknik kultur jaringan secara berurutan adalah ... . a. establishment - multiplication - root formation – acclimatization b. aclimatization - root formation - multiplication – establishment c. multiplicaton - root formation - aclimatization – establishment d. establishment - aclimatization - root formation – multiplication e. root formation – establishment – multiplication – acclimatization 3. Metode kultur jaringan memiliki beberapa keuntungan, yaitu. . . . (1) tidak memerlukan tempat yang luas (2) diperoleh tanaman baru yang seragam dalam jumlah banyak (3) waktu yang diperlukan sangat cepat (4) sifat anakan lebih bervariasi daripada induk asalnya Jawaban yg benar dari pernyataan di atas adalah... a. (1), (2), dan (3) b. (1) dan (3) c. (2) dan (4) d. (4) e. semua jawaban benar. TES FORMATIF
MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA | MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA KELAS XI 4. Manfaat utama dari perbanyakan tanaman secara kultur jaringan adalah... a. Untuk mendapatkan tanaman baru dalam jumlah banyak dalam waktu yang relatif singkat. b. Untuk mendapatkan keuntungan dalam waktu singkat. c. Untuk mendapatkan tanaman yang indah dalam waktu yang singkat. d. Untuk mendapakan tanaman yang banyak e. Untuk mendapatkan tanaman yang berlimpah 5. Hanya mampu dilakukan oleh orang-orang tertentu, karena memerlukan keahlian khusus merupakan salah satu dari... a. Kelebihan kultur jaringan b. Kelemahan kultur jaringan c. Manfaat kultur jaringan. d. Hal terpenting dari kultur jaringan e. Yang ada di laboraturium 6. Berikut keuntungan dari kultur jaringan adalah: 1) Pengadaan bibit tidak tergantung musim. 2) Diperlukan biaya awal yang relatif tinggi. 3) Dapat diperoleh sifat-sifat yang dikehendaki. 4) Bibit yang dihasilkan seragam. 5) Bibit hasil kultur jaringan memerlukan proses aklimatisasi Pernyataan yang benar adalah.. a. 1.2 dan 3 b. 1,3 dan 4 c. 1.2 dan 4 d. 1,3 dan 5 e. 1,4 dan 5 7. Dalam teknologi kultur jaringan ruang penanaman (inokulasi) mutlak harus dalam kondisi a. Bersih
MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA | MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA KELAS XI b. Indah c. Rapi d. Steril e. Wangi 8. Sterilisasi ruang dapat dilakukan dengan menyemprot ruangan dengan... a. Alkohol 70% b. Bakterisida c. Fungis isda d. Insektisida e. Parfum 9. Faktor dibawah ini yang tidak berpengaruh terhadap tingkat keberhasilan penanaman/inokulasi eksplan di botol kultur adalah .... a. Tanaman sumber eksplan dari tanaman induk yang sehat, tumbuh baik atau normal. b. Tanaman sumber eksplan memiliki nilai ekonomis tinggi. c. Ukuran eksplan d. Umur fisiologis eksplan. e. Banyaknya eksplan 10. Inisasi merupakan proses suatu kegitan kultur jaringan. Inisiasi dapat dilakukan melalui... a. Batang b. Kambium c. Biji d. Tunas e. Akar
MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA | MODUL PEMBELAJARAN SMA/MA KELAS XI DAFTAR PUSTAKA Irnaningtyas. (2016). Biologi Untuk SMA/MA Kelas XI Kurikulum 2013 yang Disempurnakan Kelompok Peminatan Matematika dan Ilmu Alam. Jakarta : Erlangga. Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. 2020. Modul Pembelajaran SMA Biologi. SMA Kelas XI. Jakarta : Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. Buku siswa aktif dan kreatif belajar Biologi kelas 11 Kurikulum 2013 edisi revisi, Bandung : Penerbit Grafindo. Samsul, M., Talista, A. 2019. Bahan Ajar Teknologi Bank Darah (TBD) Immunologi. Pusat Pendidikan Sumber Daya Manusia Kesehatan. Jakarta : Kementerian Kesehatan RI.