Senyawa Alkaloid

Alkaloid merupakan senyawa yang bersifat basa yang mengandung satu atau lebih atom nitrogen dan biasanya berupa sistem siklis. Alkaloid mengandung atom karbon, hidrogen, nitrogen dan pada umumnya mengandung oksigen. Senyawa alkaloid banyak terkandung  dalam akar, biji, kayu maupun daun dari tumbuhan dan juga dari hewan. Senyawa alkaloid merupakan hasil metabolisme dari tumbuh–tumbuhan dan digunakan sebagai cadangan bagi  sintesis protein. Kegunaan alkaloid bagi tumbuhan adalah sebagai pelindung dari serangan hama, penguat tumbuhan dan pengatur kerja  hormon. Familia tanaman yang mengandung alkaloid adalah Liliaceae, Solanaceae, Rubiaceae, dan Papaveraceae (Tobing, 1989 dalam Susilowati, 2006).

Alkaloid diekstrak dari tumbuhan yaitu daun, bunga, buah, kulit, dan akar yang dikeringkan lalu dihaluskan. Cara ekstraksi alkaloid secara umum adalah sebagai berikut :

1. Alkaloid diekstrak dengan pelarut  tertentu, misalnya dengan etanol, kemudian diuapkan.
2. Ekstrak yang diperoleh diberi asam anorganik untuk menghasilkan garam amonium kuartener kemudian diekstrak kembali.
3. Garam amonium kuartener yang diperoleh direaksikan dengan natrium karbonat sehingga menghasilkan alkaloid–alkaloid yang bebas kemudian diekstraksi dengan pelarut tertentu seperti eter dan kloroform.
4. Campuran–campuran alkaloid yang diperoleh akhirnya dipisahkan melalui berbagai cara, misalnya metode kromatografi

Cekaman Kekeringan Pada Kultur In Vitro

Seleksi  in vitro untuk mendapatkan varian yang toleran terhadap kekeringan dapat menggunakan agens seleksi berupa senyawa osmotik. Senyawa ini dapat menyimulasi kondisi kekeringan di lapangan. Senyawa osmotik yang paling banyak digunakan dalam simulasi cekaman kekeringan adalah  polyethylene glycol (PEG) (Yusnita, 2009). Senyawa PEG bersifat larut dalam air dan dapat menyebabkan penurunan potensi air secara homogen. Besarnya penurunan air sangat bergantung pada konsentrasi dan berat molekul PEG. Keadaan seperti ini dapat dimanfaatkan untuk melakukan simulasi penurunan potensial air yang mencerminkan cekaman kekeringan bagi tanaman (Michel dan Kaufmann 1973 dalam Yusnita 2009).  Potensial osmotik media tumbuh  merupakan faktor penting yang berpengaruh terhadap proses pembentukan embrio somatik dalam kultur in vitro. Penurunan potensial air media karena penambahan PEG menyebabkan menurunnya proliferasi jaringan eksplan, pertumbuhan dan regenerasi tunas (Kong  et al., 1998 dalam Sumarjan, 2009).

Penggunaan PEG sebagai media seleksi tidak membahayakan tanaman karena mempunyai berat molekul lebih besar dari 4.000. Dengan demikian, kerusakan atau kematian tanaman pada simulasi menggunakan senyawa PEG diyakini sebagai efek kekeringan, bukan efek langsung dari senyawa PEG karena senyawa tersebut tidak diserap oleh tanaman (Dami dan Hughes 1997).

Sesuai dengan Widoretno (2003), kalus yang diseleksi dengan PEG (0-20%) menunjukkan semakin tinggi konsentrasi PEG yang diberikan maka semakin sedikit pula jumlah struktur embrio somatik yang diperoleh. Hal ini terjadi karena pada media seleksi kekurangan atau bahkan tidak memperoleh air karena air terikat oleh PEG(>30%) dan tidak dapat dimanfaatkan oleh eksplan. Sulitnya air masuk ke dalam sel makin besar dengan meningkatnya konsentrasi PEG.

Senyawa PEG yang digunakan untuk menginduksi cekaman kekeringan pada tanaman anggur secara in vitro menghasilkan kutikula yang lebih tinggi pada permukaan daunnya dibandingkan kontrol (Dami dan Hughes, 1997).  Tanaman anggur yang dikulturkan secara PEG juga menunjukkan jaringan mesofil daun yang lebih tipis dibandingkan tanaman kontrol yang dikulturkan secara in vitro (Dami dan Hughes, 1995). Hal yang perlu diperhatikan adalah pengaruh PEG pada eksplan bergantung pada jenis eksplan serta konsentrasi PEG yang digunakan (Sumarjan, 2009).

Lingkungan Kultur

Faktor-faktor fisik lingkungan kultur harus dipenuhi, karena dapat mempengaruhi proses pertumbuhan dan perkembangan eksplan. Faktor-faktor fisik yang dimaksud adalah:

a.      Cahaya

            Intensitas cahaya yang rendah dapat mempertinggi embriogenesis dan organogenesis. Cahaya ultraviolet dapat mendorong pertumbuhan dan pembentukan tunas dari kalus tembakau pada intensitas rendah sedangkan pada intensitas tinggi proses ini akan terhambat. Pembentukan kalus maksimum sering terjadi di tempat yang lebih gelap (Hendaryono dan Wijayani, 1994). Menurut Yusnita (2003), secara umum intensitas cahaya yang optimum untuk tanaman pada tahap inisiasi kultur adalah 40 Watt.

b.      pH

Keasaman (pH) suatu larutan menyatakan kadar dari ion H⁺ dalam larutan (Hendaryono dan Wijayani, 1994). pH merupakan variable penting dalam media. Sel-sel tanaman dalam budidayanya secara in vitro memerlukan pH asam, dan kisaran pH optimumnya adalah antara 5,5 hingga 5,8 (Santoso dan Nursandi, 2003). George dan Sherrington (1984) dalam Fitrianti (2006), mengatakan bahwa manfaat pH dalam medium adalah untuk menjaga kestabilan membran sel, mengatur garam-garam mineral agar tetap dalam bentuk terlarut dan untuk membantu penyerapan hara. Yusnita (2003), menyebutkan bahwa pH diatur sebelum diautoklaf dengan nilai pH sekitar 5,8 dengan menggunakan pH meter dan biasanya dalam medium ditambahkan NaOH atau HCl sebagai buffer. Jika pH mula-mula lebih tinggi dari 5,8 larutan ditetesi dengan HCl, sedangkan jika lebih rendah ditetesi dengan NaOH.

c.       Temperatur

            Suhu yang dibutuhkan untuk dapat terjadi pertumbuhan yang optimum dalam kultur in vitro umumnya adalah berkisar antara 20°-30°C (Hendaryono dan Wijayani, 1994). Temperatur antara 26-28°C merupakan keadaan dimana tanaman akan bertahan dengan berbagai cara dan melakukan pertumbuhan maksimum

d.      Kelembaban Relatif

            Kelembaban merupakan faktor penting yang menentukan keberhasilan kultur in vitro berbagai spesies tanaman. Kelembaban relatif dalam ruang kultur sekitar 70%, namun kebutuhan kelembaban di dalam wadah kultur mendekati 90% (Zulkarnain, 2009). Wetherell (1982) dalam Fitrianti (2006), mengemukakan bahwa kelembaban ruangan yang rendah akan menyebabkan penguapan air dari media kultur akan terlalu besar. Sebaliknya, kelembaban ruang kultur yang tinggi akan menaikkan derajat kontaminasi.

Tipe Dasar Mikropropagasi

Kultur Jaringan Tanaman atau kultur in vitro atau mikropropagasi dibagi menjadi lima tipe dasar; yaitu
Kultur Meristem
Sesuai dengan namanya, eksplan yang diperbanyak dengan teknik ini adalah meristem suatu tanaman, lebih tepatnya satu kubah meristem dengan beberapa primordia daun. Teknik kultur meristem ini biasanya diaplikasikan untuk mendapatkan tanaman yang bebas virus. Sebagaimana halnya pada upaya pembebasan tanaman dari patogen, kultur meristem juga memiliki nilai penting bagi upaya perbanyakan tanaman secara vegetatif. Karena sifat jaringan meristem relatif stabil, maka semakin besar kemungkinan dihasilkan anakan yang sifatnya = induk
Proliferasi Tunas Aksiler
Teknik ini diterapkan pada tanaman angiospermae dimana eksplan yang digunakan adalah pucuk-pucuk aksiler dari suatu tanaman. Pucuk-pucuk tersebut  nantinya dinokulasikan ke dalam botol kultur yang telah berisi media tanam dengan maksud memanjangkan tunas dan mendiferensiasi akar untuk mendapatkan tanaman lengkap. Sehingga pada teknik ini eksplan tidak melewati tahap pembentukan kalus
Induksi Pucuk Adventif
Perbanyakan tanaman dengan metode ini dapat dilakukan dengan menggunakan eksplam pucuk atau menggunakan kalus dimana perkembangan pada eksplan ataupun kalus tersebut dikarenakan adanya perlakuan zat pengatur tumbuh
Organogenesis
Merupakan proses perkembangan eksplan menjadi tanaman lengkap. Organogenesis sendiri dibedakan menjadi dua, yaitu direct organogenesis dan indirect organogenesis. Direct organogenesis adalah perkembangan eksplan tanpa melewati fase kalus, sedangkan Indirect organogenesis adalah perkembangan eksplan yang melewati fase pembentukan kalus.
Embriogenesis Somatik
ES pada kultur jaringan  merupakan istilah perkembangan embrio lengkap dari sel-sel vegetatif yang dihasilkan oleh eksplan. Sama seperti embrio zigotik, embrio somatik juga tumbuh dan berkembang dengan melewati tahapan oktan, globular, awal hati, hati, torpedo dan embrio dewasa.

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)