C3, C4, CAM

Berdasarkan tipe mekanisme fotosintesis, tumbuhan dibedakan menjadi tiga kelompok besar yaitu C3, C4, dan CAM (Crassulacean Acid Metabolism). Tumbuhan C4 dan CAM lebih adaptif di daerah panas dan kering dibandingkan dengan tumbuhan C3. Akan tetapi, tanaman C3 lebih adaptif pada kondisi kandungan CO₂ atmosfer tinggi. Sebagian besar tanaman pertanian merupakan kelompok tanaman C3. Tanaman C3 dan C4 dibedakan oleh cara mereka mengikat CO₂ dari atmosfir dan produk awal yang dihasilkan pada proses asimilasi.

Pada tanaman C3, enzim yang menyatukan CO₂ dengan RuBP (RuBP merupakan substrat untuk pembentukan karbohidrat pada fotosintesis) dalam proses awal assimilasi, dapat puka mengikat O₂ pada saat yang bersamaan untuk proses fotorespirasi (fotorespirasi adalah respirasi yang terjadi pada siang hari). Jika konsentrasi CO₂ di atmosfir ditingkatkan, hasil dari ‘kompetisi’ antara CO₂ dan O₂ akan lebih menguntungkan CO₂, sehingga fotorespirasi terhambat dan asimilasi akan bertambah besar. Pada tanaman C4, CO₂ diikat oleh PEP dimana enzim tersebut tidak dapat mengikat O₂ sehingga tidak terjadi kompetisi antara CO₂ dan O₂. Lokasi terjadinya asosiasi awal ini adalah di sel-sel mesofil (sekelompok sel-sel yang mempunyai klorofil yang terletak di bawah sel-sel epidermis daun). CO₂ yang sudah terikat oleh PEP kemudian ditransfer ke sel-sel bundle sheath (sekelompok sel-sel di sekitar xylem dan phloem) yang kemudian terjadi pengikatan oleh RuBP. Karena tingginya konsentasi CO₂ pada sel-sel bundle sheath ini, maka O₂ tidak mendapat kesempatan untuk bereaksi dengan RuBP sehingga fotorespirasi sangat kecil.

Contoh tanaman C3 antara lain : kedelai (Soya max), kacang tanah (Arachis hypogaea), serta kentang (Solanum tuberrosum).

Contoh tanaman C4 antara lain:  jagung (Zea mays) dan tebu (Saccharum officinarum).

Contoh tanaman CAM antara lain: Kaktus (Opuntia vulgaris) dan Lidah buaya (Aloe vera)

Pengaruh ZPT BAP Dan Kinetin Pada Eksplan Daun Krisan

Setelah dilakukan pengamatan selama 21 hari, terlihat perubahan pada eksplan. Pada saat inokulasi eksplan terlihat rata pada medium, tetapi setelah dua minggu pengamatan bagian tepi eksplan mulai mengkerut dan terangkat ke permukaan sehingga eksplan terlihat sedikit cekung. Hasil ini menunjukkan bahwa eksplan mengalami pertumbuhan. Hasil ini juga membuktikan bahwa sitokinin yang dalam hal ini adalah BAP dan Kinetin berperan pada proses pembelahan sel. Meskipun pada praktikum ini tidak ditambahkan hormon auksin, sel tetap dapat melakukan pemanjangan karena menurut Gunawan (1987) dalam Zulkarnain (2009) setiap organ atau jaringan tumbuhan selalu mengandung hormon endogennya meskipun dalam konsentrasi yang terbatas.

Setelah mengalami perubahan yang cukup signifikan, eksplan tersebut tidak mengalami perubahan yang berarti lagi hingga pengamatan terakhir (Hari ke 21) yang berarti eksplan tidak dapat membentuk kalus secara sempurna. Hal ini diindikasikan karena tidak sebandingnya konsentrasi zat pengatur tumbuh (hormon eksogen) dan fitohormon (hormon endogen) pada eksplan. Telah dikatakan sebelumnya bahwa pada praktikum ini digunakan zat pengatur tumbuh BAP dan Kinetin dimana keduanya merupakan kelompok dari hormon sitokinin dimana fungsinya secara umum adalah menginduksi pembelahan sel dan pada kultur in vitro hormon tersebut berperan pada proses pembentukan tunas. Akan tetapi pada praktikum ini diharapkan eksplan tersebut terdiferensiasi menjadi kalus, sehingga dibutuhkan kombinasi antara zat pengatur tumbuh dari jenis yang berlainan yaitu auksin dan sitokinin (dan di sini diasumsikan jaringan tumbuhan memiliki konsentrasi hormon endogen yang seimbang).

Menurut Campbell (2002), sebuah jaringan yang dikulturkan dengan konsentrasi auksin dan sitokinin yang seimbang akan membentuk kalus, jika konsentrasi sitokinin lebih tinggi dibanding auksin akan terbentuk tunas, dan jika konsentrasi sitokinin lebih rendah dibanding auksin akan terbentuk akar. Oleh karena itulah, eksplan daun krisan pada praktikum ini hanya mengalami perubahan pada hari-hari pertama setelah inokulasi dan tidak mengalami perubahan hingga pengamatan terakhir. Hasil ini membuktikan pula bahwa hormon tumbuhan tidak dapat bekerja sendiri-sendiri, tetapi selalu bekerja sama dengan jenis hormon lainnya dimana konsentrasi antara hormon yang satu dan yang lain tergantung pada jenis tanaman dan organ atau bagian tumbuhan yang dipengaruhinya sehingga dapat dishasilkan pertumbuhan dan perkembangan tanaman secara seimbang.

Sterilisasi Dan Inokulasi Eksplan (Daun Krisan)

Eksplan: daun muda tanaman krisan (Chrysanthemum indicum). 

Pemilihan eksplan ini didasarkan atas banyaknya jaringan meristem pada suatu organ tumbuhan muda dimana jaringan meristem inilah yang aktif membelah dan akhirnya terdiferensiasi menjadi jaringan tumbuhan lain yang pada akhirnya akan membentuk organ tumbuhan (Zulkarnain, 2009). Eksplan daun krisan selanjutnya dicuci dengan air mengalir sembari digosok permukaannya dengan menggunakan sikat halus. Hal ini bertujuan untuk meminimalisir terjadinya kontaminasi karena permukaan daun krisan mengandung kutikula dimana hal tersebut dapat diketahui dari teksturnya yang kasar dan berbulu. Pencucian eksplan daun krisan ini merupakan sterilisasi eksplan tahap pertama.

            Eksplan daun yang telah dicuci selanjutnya dibawa ke laminair air flow untuk dilakukan sterilisasi tahap kedua. Eksplan daun direndam dalam etanol 70% selam 30 detik untuk melunakkan dinding sel pada daun sehingga sterilan berikutnya dapat masuk ke dalam jaringan eksplan dan menghilangkan kontaminan yang ada dalam jaringan. Karena menurut Gunawan (1987), kontaminan tidak hanya dapat berasal dari permukaan luar eksplan, tetapi juga dari dalam jaringan eksplan. Selanjutnya eksplan direndam dalam larutan clorox 1% dan dibilas dengan aquades steril. Larutan clorox ini adalah salah satu larutan sterilan dimana penggunaannya pada sterilisasi eksplan termasuk sterilisasi ringan. Menurut Gunawan (1987) berdasarkan senyawa kimia yang digunakan, sterilisasi eksplan dibedakan menjadi tiga, yaitu:

• 1.      Sterilisasi Ringan

Eksplan direndam dalam cairan pemutih pakaian 20% selama 10 menit, lalu bilas dengan air steril. Setelah itu, eksplan direndam dalam cairan pemutih pakaian 15% selama 10 menit, lalu bilas dengan air steril. Terakhir, eksplan direndam dalam cairan pemutih pakaian 10% selama 10 menit, lalu bilas dengan air steril tiga kali. 

• 2.      Sterilisasi Sedang

Eksplan direndam dalam HgCl₂ 0.1-0.5 mg/l selama 7 menit, lalu bilas dengan air steril. Setelah itu, eksplan direndam dalam cairan pemutih pakaian 15% selama 10 menit, lalu bilas dengan air steril. Terakhir, eksplan direndam dalam cairan pemutih pakaian 10% selama 10 menit, lalu bilas dengan air steril tiga kali.  

• 3.       Sterilisasi Keras

Eksplan direndam dalam HgCl₂ 0.1-0.5 mg/l selama 10 menit, lalu bilas dengan air steril.  Setelah itu, eksplan direndam dalam alkohol 90% selama 15 menit, lalu bilas dengan air steril. Terakhir, eksplan direndam dalam cairan pemutih pakaian 20% selama 10 menit, lalu bilas dengan air steril tiga kali.   

Selain berdasarkan jenis senyawa kimianya, sterilisasi eksplan dibedakan menjadi sterilisasi kimia dan mekanik. Sterilisasi kimia adalah sterilisasi ekaplan dengan menggunakan senyawa kimia seperti clorox ataupun sublimat dimana sterilisasi ini digunakan pada eksplan yang teksturnya lunak seperti daun atau nodus. Sedangkan sterilisasi mekanik merupakan teksnik sterilisasi eksplan yang dilakukan dengan melukai eksplan (skarifikasi) dimana material eksplan yang digunakan bersifat keras, seperti biji salak atau kelengkeng. Teknik sterilisasi mekanik ini, selain untuk menghilangkan kontaminan dilakukan juga untuk mematahkan dormansi pada biji (Salisbury dan Ross, 1995). Dari penjabaran tersebut maka dapat dikatakan bahwa sterilisasi yang digunakan pada eksplan krisan ini merupakan sterilisasi kimiawi dengan larutan clorox 1% sebagai bahan sterilannya. Suhu 121°C. Sterilisasi ini merupakan sterilisasi dengan menggunakan uap air sehingga dinamakan sterilisasi uap basah (Waluyo, 2008). Setelah diautoclave, alat-alat disterilisasi dengan sinar UV yang ada pada laminair air flow selama 1 jam penuh dimana ketika lampu UV dinyalakan, tirai LAF ditutup rapat. Selain itu dilakukan pula sterilisasi secara langsung terhadap alat-alat inokulasi dimana setiap kali hendak digunakan alat-alat inokulasi dilalukan di atas api bunsen. Teknik sterilisasi yang demikian dinamakan sterilisasi panas kering. Pada alat inokulasi dilakukan pula sterilisasi secara kimiawi dimana setelah digunakan untuk memberikan perlakukan pada eksplan, misalnya memotong eksplan, alat tersebut dicelupkan ke dalam larutan etanol atau alkohol 90% selama satu menit.

Setelah melalui tahap sterilisasi tersebut, eksplan daun krisan selanjutnya ditiriskan di atas kertas saring dan dipotong kecil-kecil dengan ukuran 1 x 1 cm². Pemotongan eksplan dilakukan setelah sterilisasi dikarenakan konsentrasi sterilan tersebut dikhawatirkan terlalu pekat bagi jaringan eksplan yang telah dipotong sehingga eksplan tidak lagi hidup (mati). Eksplan tersebut kemudian dinokulasikan ke dalam medium MS dengan bagian abaksial daun menyentuh permukaan medium. Hal ini dikarenakan pada bagian baksial, letak jaringan pengangkut lebih dekat dengan permukaan dibandingkan bagian adaksial (atas) daun dimana pada bagian adaksial setelah jaringan epidermis terdapat jaringan mesofil sehingga penyerapan unsur hara dari medium dapat berlangsung optimal. Setelah inokulasi selesai, eksplan diinkubasi di ruang kultur selama 21 hari untuk mengetahui pengaruh ZPT yang telah diberikan pada medium. Pengamatan 21 hari ini merupakan waktu minimum bagi eksplan untuk melakukan suatu pertumbuhan yang dalam hal ini adalah membentuk kalus.

STERILISASI EKSPLAN

Sterilisasi adalah proses untuk mematikan atau menonaktifkan spora dan mikroorganisme sampai ke tingkat yang tidak memungkinkan lagi berkembang biak atau menjadi sumber kontaminan selama proses perkembangan berlangsung. Sterilisasi eksplan dapat dilaksanakan dengan dua cara, yaitu secara mekanik dan secara kimia. Sterilisasi eksplan secara mekanik digunakan untuk eksplan yang keras (misalnya tebu, biji salak, dan sebagainya) atau berdaging (misalnya wortel, umbi, dan sebagainya), yaitu dengan membakar eksplan tersebut di atas lampu spiritus sebanyak tiga kali. Sedangkan sterilisasi eksplan secara kimia digunakan untuk eksplan yang lunak (jaringan muda) seperti daun, tangkai daun, anther, dan sebagainya. Bahan-bahan kimia yang sering digunakan untuk sterilisasi permukaan eksplan antara lain:

1.  Sodium hipoklorit

Nama dagangnya adalah clorox  dan bayclin. Konsentrasi untuk sterilisasi tergantung dari kelunakan eksplan, dapat 5%-20% dan waktunya antara 5-10 menit.

2.  Mercuri klorit

Nama dagangnya adalah sublimat 0.05%. Penggunaan bahan kimia ini harus hati-hati karena bersifat racun. Cara perlakuan sterilisasinya sama dengan clorox, hanya waktunya lebih pendek karena sublimat bersifat keras. 

3.  Alkohol 70%

Alkohol lebih banyak diperdagangkan dalam bentuk alkohol 95%. Jamur biasanya mati dengan alkohol 70%, sedangkan dengan alkohol 95% masih tetap hidup.

Dari ketiga bahan kimia tersebut,  perlakuan sterilisasinya biasanya dilakukan di dalam  laminar air flow cabinet. Untuk perlakuan sterilisasi di luar laminar air flow cabinet biasanya menggunakan fungisida dan bakterisida (Hendaryono dan Wijayani, 1994).

Menurut Gunawan (1987) ada sekitar sepuluh jenis bahan yang digunakan dalam sterilisasi permukaan, yaitu kalsium hipoklorit, natrium hipoklorit, hidrogen peroksida, gas klorin, perak nitrat, merkuri klorid, betadin, fungisida, antibiotik, dan alkohol.

Tanah Ultisol

Ultisol merupakan salah satu jenis tanah di Indonesia yang mempunyai sebaran luas, mencapai 45.794.000 ha atau sekitar 25% dari total luas daratan Indonesia. Sebaran terluas terdapat di Kalimantan (21.938.000 ha), diikuti di Sumatera (9.469.000 ha), Maluku dan Papua (8.859.000 ha), Sulawesi (4.303.000 ha), Jawa (1.172.000 ha), dan Nusa Tenggara (53.000 ha). Tanah ini dapat dijumpai pada berbagai relief, mulai dari datar hingga bergunung. Ultisol dapat berkembang dari berbagai bahan induk, dari yang bersifat masam hingga basa. Namun sebagian besar bahan induk tanah ini adalah batuan sedimen masam. Di antara grup Ultisol, Hapludults mempunyai sebaran terluas. Hal ini karena persyaratan klasifikasinya hanya didasarkan pada nilai kejenuhan basa yaitu < 35% dan adanya horizon argilik, tanpa ada syarat tambahan lainnya.

Ultisol dicirikan oleh adanya akumulasi liat pada horizon bawah permukaan sehingga mengurangi daya resap air dan meningkatkan aliran permukaan dan erosi tanah. Erosi merupakan salah satu kendala fisik pada tanah Ultisol dan sangat merugikan karena dapat mengurangi kesuburan tanah. Hal ini karena kesuburan tanah Ultisol sering kali hanya ditentukan oleh kandungan bahan organik pada lapisan atas. Bila lapisan ini tererosi maka tanah menjadi miskin bahan organik dan hara. Tanah Ultisol mempunyai tingkat perkembangan yang cukup lanjut, dicirikan oleh penampang tanah yang dalam, kenaikan fraksi liat seiring dengan kedalaman tanah, reaksi tanah masam, dan kejenuhan basa rendah. Pada umumnya tanah ini mempunyai potensi keracunan Al dan miskin kandungan bahan organik. Tanah ini juga miskin kandungan hara terutama P dan kation-kation dapat ditukar seperti Ca, Mg, Na, dan K, kadar Al tinggi, kapasitas tukar kation rendah, dan peka terhadap erosi (Sri dan Mulyadi 1993).

Di Indonesia, Ultisol umumnya belum tertangani dengan baik. Dalam skala besar, tanah ini telah dimanfaatkan untuk perkebunan kelapa sawit, karet dan hutan tanaman industri, tetapi pada skala petani kendala ekonomi merupakan salah satu penyebab tidak terkelolanya tanah ini dengan baik.

2.1.1. Ciri Morfologi

Pada umumnya Ultisol berwarna kuning kecoklatan hingga merah. Pada klasifikasi lama menurut Soepraptohardjo (1961), Ultisol diklasifikasikan sebagai Podsolik Merah Kuning (PMK). Warna tanah pada horizon argilik sangat bervariasi dengan hue dari 10YR hingga 10R, nilai 3−6 dan kroma 4−8.

Warna tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain bahan organik yang menyebabkan warna gelap atau hitam, kandungan mineral primer fraksi ringan seperti kuarsa dan plagioklas yang memberikan warna putih keabuan, serta oksida besi seperti goethit dan hematit yang memberikan warna kecoklatan hingga merah. Makin coklat warna tanah umumnya makin tinggi kandungan goethit, dan makin merah warna tanah makin tinggi kandungan hematit (Schwertmann dan Taylor 1989).

Kandungan hara pada tanah Ultisol umumnya rendah karena pencucian basa berlangsung intensif, sedangkan kandungan bahan organik rendah karena proses dekomposisi berjalan cepat dan sebagian terbawa erosi. Pada tanah Ultisol yang mempunyai horizon kandik, kesuburan alaminya hanya bergantung pada bahan organik di lapisan atas. Dominasi kaolinit pada tanah ini tidak memberi kontribusi pada kapasitas tukar kation tanah, sehingga kapasitas tukar kation hanya bergantung pada kandungan bahan organik dan fraksi liat. Oleh karena itu, peningkatan produktivitas tanah Ultisol dapat dilakukan melalui perbaikan tanah (ameliorasi), pemupukan, dan pemberian bahan organik.