Morfogenesis Embrio Somatik
Sistem embrio yang mengalami pembelahan sel dengan cepat pada bagian yang meristematik merupakan karakteristik dari peristiwa embriogenik, dimana embriogenesis somatik yang merupakan proses yang melibatkan perkembangan sel somatik baik melalui haploid atau diploid menjadi tanaman terdiferensiasi melalui tahapan karakteristik embriologi tanpa perpaduan gamet (Williams and Maheswaran, 1986). Peristiwa yang terjadi pada eksplan dimulai dengan kalus embriogenik terjadi karena kemudian berkembang pada fase globular (Sukmadjaja, 2005). Sebagai upaya mencapai proses embriogenesis somatik beberapa hal yang diperhatikan dan menjadi faktor keberhasilan induksi yaitu zat pengatur tumbuh dan genotip eksplan (Basri, 2016). Fenomena yang terjadi pada Fase globular dan fase hati menggunakan zat pengatur tumbuh sitokinin antara lain Benzyladenin (BA) yang berperan secara fisiologis sama dengan Thidiazuron atau 2,4-D, dan NAA ketika pada fase pembentukan kalus. Kemudian tahap pendewasaan, konsentrasi sitokinin diturunkan hingga tahap perkecambahan akan dilanjutkan penambahan GA3 (Husni and Kosmiatin, 1997; Hutami et al. 2002; Mariska et al. 2001; Rai and McComb 2002).
Setiap fase menggunakan jenis zat pengatur tumbuh yang berbeda. Grzyb, et al.(2018) mengatakan pada fase pertumbuhan embrio yang berlebihan perlu ditambahkan zat penghabat pertumbuhan embrio menggunakan beberapa dari jenis hormon auksin yaitu 2,3,5-triiodobenzoic acid (TIBA). Tretyakova et al. (2019), juga mengatakan bahwa pemberian jenis hormon asam salisilat (SA) dan asam absisat (ABA) produksi embrio somatik benar-benar terhambat. Setiap varietas tanaman memiliki genotip yang berbeda dan mempengaruhi respon pertumbuhan serta perkembangan embriogenesis, hal demikin dapat terlihat pada masing-masing fase pertumbuhan sebagai control dari genetik eksplan yang digunakan (Basri, 2016). Azizi (2017) menyatakan pentingnya memperhatikan kondisi genotip eksplan, hubunganya dalam meningkatkan multiplikasi sel pada fase kalus embriogenik. Eksplan yang dipilih harus masih dalam kondisi meristem seperti tunas atau daun muda (meristem apical tunas), kuncup bunga (Azizi, et al. 2017; Zuyasna, et al.2012). Tunas meristem merupakan bagian yang septik karena tidak adanya plasmodesmata pada meristem dome, pembelahan sel yang cepat, adanya zat inhibitor, serta stabilitas genetik yang konsisten (Alam et al. 2010; Karjadi and Buchory, 2007; Purba, et al. 2017). Artikel ini tidak memberikan gambaran lengkap tentang kondisi lapangan, namun akan fokus pada sejumlah contoh yang menggambarkan dengan baik sebagai bagian dari proses morfogenesis tanaman pada mikropropagasi embryogenesis somatik kultur tanaman. Maka akan meninjau secara singkat literasi sebagai sumber tentang pengendalian induksi embriogenesis somatik yang dipengaruhi oleh zat pengatur tumbuh dan genotip dari eksplan.
Mekanikal Hormon Terhadap Embriogenesis Somatik (SE)
Embriogenesis somatik merupakan proses buatan melalui embrio atau seluruh bagian embrio yang berasal dari sel somatik tunggal atau kelompok sel somatik (Martin, 2004). Melalui embriogenensis somatik harapannya dapat mengatasi permasalahan perbanyakan tanaman tanpa biji dan tanaman berbiji keras (Sajimin & Purwantari, 2017). Hormon merupakan bagian penting dalam proses ini khususnya mengatur pertumbuhan dan memicu proses transkripsi RNA, emalalui tahap signaling berupa aktifitas senyawa-senyawa reseptor sebagai tanggapan terhadap pengaruh dari lingkungan diluar sel. Pada saat mencapai tingkat tertentu maka sejumlah gen yang semula tidak aktif akan mulai berekspresi, baik dari tingkat cekaman hingga respon pemicu pertumbuhan (Pujiasmono, 2020). Tahap induksi embrio somatik, sel somatik harus dialihkan ke sel embriogenik yang memiliki totipotensi. Sari (2013) membuktikan Induksi embrio somatik dari kultur kotiledon yang menggunakan media modifikasi vitamin B5 dengan penambahan hormon auksin NAA dan 2,4-D merupakan hormon auksin sintesis yang sangat aktif dan kuat dan cukup resisten terhadap degradasi enzimatik serta proses konjungasi dengan senyawa lain. Hormon auksin 2,4-D yang cenderung menginduksi embrio somatik secara tidak langsung melalui fase kalus embriogenik merupakan bentuk cekaman NaCl terhadap eksplan (Khaerani, et al. 2018). Kondisi demikian terjadi pada proses yang menyertai mekanisme kompleks seperti pengenalan rangsangan internal, eksternal, dan regulasi jaringan tanaman (Chugh and Khurana, 2002).
Mekanisme molekuler inisiasi embrio somatik menggunakan zat pengatur tumbuh (ZPT) umumnya dianggap sebagai upaya lebih dari 80% proses induksi kalus embriogenik dengan menggunakan auksin eksogen untuk memicu gen seperti: YUCCA(YUC), AUXIN/INDOLE-3-ACETIC ACID (AUX/IAA), AUXIN RESPONSE FACTOR (ARF) (Luo, et al.,2018). Kang, et al. (2021) menganalisis sampel yang diklasifikasikan menjadi tiga tahap; C, SE, dan D. Stadium C mewakili kontrol, embrio zigotik, yang diekstraksi dari biji dan digunakan sebagai eksplan (Gbr. 1a). Tahap SE merupakan embrio somatik awal yang baru saja diinduksi dari eksplan (Gbr. 1b). Tahap D singkatan dari embrio somatik matang, dipisahkan dari tahap SE dan dikembangkan pada medium tanpa ZPT sampai terlihat seperti tahap kontrol.
Referensi:
Alam I, S.A.,
Sharmin, M.K., Naher, M. J. Alam, Anisuzzaman, M., Alam, M. F. 2010. Effect
of growth regulators on meristem culture and plantlet establishment in sweet
potato POJ Vol. 3 No.2 hal. 35-39.
Ardiyani, F., Utami, E. S. W., Purnobasuki, H. 2021. Optimation of Auxin and Cytokinin on Enhanced Quality and Weight of Coffea liberica Somatic Embryos. Pelita Perkebunan Vol 37 no. 1 Hal. 1-12
AZIZI, A. A. A.,
ROOSTIKA, I., EFENDI, D.,2017.The In Vitro Shoots Multiplication Based on
Explants Type on Six Sugarcane (Saccharum officinarum L.) Genotypes. Jurnal
Littri Vol 23 No. 2 Hal 90 - 97
Basri, A. H.
H.2016.Kajian Pemanfaatan Kultur Jaringan Dalam Perbanyakan Tanaman Bebas
Virus. Agrica Ekstensia. Vol. 10 No. 1 hal: 64-73
Chugh,
A. and Khurana, P. 2002.Gene expression during somatic embryogenesis. Curr.
Sci. vol.83 hal. 715–730.
Gao, F.,
Peng, C., · Wang, H., Shen, H., Yang, L.,.2021.Selection
of culture conditions for callus induction and proliferation
by somatic embryogenesis of Pinus koraiensis. J. For. Res. Vol
32 Hal. 483–491
George E.F.,
Hall M.A., Klerk GJ.D. 2008.Stock Plant Physiological Factors Affecting Growth
and Morphogenesis. Plant Propagation by Tissue Culture. Springer, Dordrecht. pp hal. 403-422
Germana, M.A.,
Micheli, M., Chiancone, B., Standard, A., 2011. Organogenesis and encapsulation
of in vitro-derived propagules of Carrizo citrange. Plant Cell Tiss Organ
Cult Vol. 106 Hal. 299-307.
Grzyb M, Kalandyk A, Waligórski P, Mikuła
A (2017) The content of endogenous hormones an sugars in the process of early
somatic embryogenesis in the tree fern Cyathea delgadii Sternb.
PlantCell Tiss Org Cult. Plant Cell, Tissue and
Organ Culture (PCTOC) vol. 129, hal. 387–397
Grzyb, M., Kalandyk, A., Mikuła, A.,2018.Effect of TIBA, fluridone and salicylic acid on somatic embryogenesis and endogenous hormone and sugar contents in the tree fern Cyathea delgadii Sternb. Acta Physiologiae Plantarum Vol 40 No.1
He, D. G., Tanner, G., Scott, K. J.,1986.Somatic Embryogenesis And Morphogenesis In Callus Derived From The Epiblast Of Immature Embryos Of Wheat (Triticum Aestivum). Elsevier Scientific Publishers Ireland Ltd. Plant Science, Vol.45 hal. 119--124
Husni, A., I. Mariska, and M. Kosmiatin.
1997. Embriogenesis somatic tanaman lada liar. Makalah Seminar Mingguan Balai
Penelitian Bioteknologi Tanaman Pangan, Bogor
Hutami, S., I. Mariska, R. Purnamaningsih,
M. Herman, D. Damayanti, and T.I. Utami. 2002. Regeneration of papaya (Carica
papaya) through somatic embryogenesis. Proc. the 2nd Indonesian
Biotechnology Conference. Indonesian Biotechnology Consortium, Jakarta.
Kang, H., Lee, C.,
Kwon, S., Park, J., Kang, K., Shim, D.,2021.Comparative transcriptome analysis
during developmental stages of direct somatic embryogenesis in Tilia amurensis
Rupr. Scientifc Reports 11:6359
Karjadi, A.K and
Buchory, A. 2007. Pengaruh NAA dan BAP terhadap pertumbuhan jaringan meristem
bawang putih pada media B5. Jurnal Hortikultura. Vol.17 No. 3 hal.
217-223
Khaerani, P. I., Nadir, M., Syahrir, R.,2018.In Vitro Selection of Salinity Tolerance Callus of Dwarf Napier Grass (Pennisetum purpureum cv. Mott). : Earth and Environmental Science 175
Kosmiatin, M., and Husni, A.,2018. MIKROPROPAGASI JERUK. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumber Daya Genetik Pertanian Jl. Tentara Pelajar 3A, Bogor 16111, Indonesia pp hal. 209-230
Lim, H.2016.Stem
Cell Epigenik.PT. Softmedia; Chicago. Vol 1,
Luo, J., Zhou, J.
J., Zhang, J. Z.2018.Aux/IAA gene family in plants: molecular structure,
regulation, and function. Int. J. Mol. Sci. Int. 19, 259
Mariska, I., S. Hutami, M. Kosmiatin, dan
W.H. Adil. 2001. Regenerasi massa sel embriogenik kedelai setelah diseleksi
pada kondisi Al berbeda dan pH rendah. Berita Puslitbangtan No. 20: 1-3.
Martin, K.P.2004.Plant regeneration
through somatic embryogenesis in medicinally important Centella asiatica L.
Vitro Cell Dev Biol Plant vol. 40 hal.586–591
McCOWN B.H. 1989. Birch (Betula spp.). in Bajaj, Y.P.S. (ed.). Biotechnology in Agriculture and Forestry, Vol. 5, Trees II. Springer Verlag, Berlin
Méndez-Hernández, H. A., Ledezma-Rodríguez, M., Avilez-Montalvo, R. N., Juárez-Gómez, Y. L., Skeete, A., Avilez-Montalvo, J., De-la-Peña,
C., Loyola-Vargas, V. M., 2019.Signaling Overview of Plant
Somatic Embryogenesis. Front. Plant Sci. Vol. 10 No.77
Mikuła, A., Pożoga, M., Grzyb, M.,
Rybczyński, J J.,2015.An unique system of somatic embryogenesis in the tree
fern Cyathea delgadii Sternb.: the importance of explant type, and
physical and chemical factors. Plant Cell Tiss Organ Cult Vol.123 hal.
467–478
Mizukami, M., Takeda, T., Satonaka, H.,
Matsuoka, H. 2008.Improvement of propagation frequency with two-step direct
somatic embryogenesis from carrot hypocotyls. Biochem. Eng. J. Vol 38
hal 55–60
Murashige, T.
1874.Plant propagation through tissue culture. - Annu. Rev. Plant Physiol.
Vol. 25 hal. 135-166
Ozias-Akins, P., and Lörz, H., 1984.Progress
and limitations in the culture of cereal protoplasts. Trens in biotechnology.Vol. 2 No. 5 hal. 119-123
Pullman, G. S., Mein, J., Johnson, S.,
Zhang, Y. 2005Gibberellin inhibitors improve embryogenic tissue initiation in
conifers. Plant Cell Rep. 23, 596–605.
Purba, L.,
Suminar, E., Sobardini, D., Rizky, W., Mubarok, S.,2017.THE Growth And
Development Of Meristem Tissues Of Shallot (Allium Ascalonicum L.) Cv. Katumi
In Vitro. Jurnal Agro Vol. IV, No. 2 hal 97-108
Quiroz-Figueroa, F. R.,
Monforte-González, M., Galaz-Ávalos, R.M., dan Loyola-Vargas, V.M. (2006).
"Embriogenesis somatik langsung dalam canephora Coffea,"dalam Plant
Cell Culture Protocols,eds V.M. Loyola-Vargas dan F. A. Vázquez-Flota
(Totowa, NJ: Humana Press) hal. 111–117
Rai, V.R. and J. McComb. 2002. Direct
somatic embryogenesis from mature embryos of sandalwood. Plant Cell Tissue
and Organ Culture Vol. 69 Hal. 65-70.
Sajimin
& Purwantari.2017. Induksi dan Multiplikasi Tunas Alfalfa (Medicago sativa
L) secara In Vitro untuk Penyediaan Bibit Tanaman Pakan Ternak. Pros.Semnas.TPV, pp.523-530
Sari, R. L. K. and
Ermavitalini, D.,2013.Respon Pertumbuhan Embrio Somatik Kedelai (Glycine max)
Varietas Argomulyo dan Wilis Terhadap Cekaman NaCl. Jurnal Sains Dan Seni
Pomits Vol. 2, No.1, 2337-3520
Stanilova, M. L., Ilcheva, V. P., Zagorska, N. A.,.1994. Morphogenetic potential and in vitro micropropagation of endangered plant species Leucojumaestivum L. and Lilium rhodopaeum Delip. Plant Cell Reports Vol. 13 hal. 451-453
Sukmadjaja,
D.2005. Embriogenesis somatik langsung pada tanaman cendana. Jurnal
Bioteknologi Pertanian, Vol. 10, No. 1,
pp. 1-6
Tokuji, Y. and Kuriyama, K.
2003.Involvement of gibberellin and cytokinin in the formation of embryogenic
cell clumps in carrot (Daucus carota). J. Plant Physiol. Vol. 160
hal.133–141
Tretyakova, R. N.,
Kudoyarova, G. R., Park, M. E., Kazachenko, A. S., Shuklina, A. S.,
Akhiyarova, G. R., Korobova, A. V., Veselov, S. U.2019. Content
and immunohistochemical localization of hormones
during in vitro somatic embryogenesis in long-term proliferating
Larix sibirica cultures. Plant Cell Tiss Organ Cult No.
136, 511–522
Van Sambeek J.W.,
Lambus L.J., Khan S.B. & Preece J.E. 1997.In vitro establishment of tissues
from adult black walnut. USDA Forest Service General Technical Report NC-191.
pp. hal. 78-92
Wang, H., Caruso, L. V., Downie, A. B.,
Perry, S. E. 2004. The embryo MADS domain protein AGAMOUS-Like 15 directly
regulates
Wang, H., Caruso, L. V., Downie, A.B., PerryThe Embryo MADS Domain Protein AGAMOUS-Like 15 Directly
Regulates expression of a gene encoding an enzyme
involved in gibberellin metabolism. Plant Cell Vol 16 hal.1206–1219
Williams, E. G. and
Maheswaran.1986.Somatic Embryogenesis: Factors Influencing Coordinated
Behaviour of Cells as an Embryogenic Group;a review article. Annals of
Botany 57, 443-462, 1986
Zuyasna, Hafsah, S., Fajri, R., Syahputra, M. O., Ramadhan, G.,2012.The effect of picloram concentrations and explants types on the induction of somatic embryo on North Aceh Cocoa genotype. Proceedings of The 2nd Annual International Conference Syiah Kuala University
Komentar
Posting Komentar