Apa Itu Vitrifikasi (Hyperhydricity) Pada Kultur Jaringan Tanaman? Bagaimana Cara Mencegahnya?

Vitrifikasi, atau sering disebut dengan istilah hyperhydricity, adalah gangguan fisiologis pada eksplan atau planlet tanaman dalam kultur in vitro yang ditandai dengan jaringan yang tampak bening atau berair akibat tipis/ lemahnya dinding sel pada jaringan tanaman. Pada kondisi ini, planlet kerap gagal beradaptasi saat aklimatisasi di rumah kaca atau ketika di bawa ke lapang dalam kondisi ex vitro. Fenomena vitrifikasi ini dapat mengurangi kualitas plantlet, menurunkan tingkat regenerasi dan meningkatkan kehilangan propagul saat aklimatisasi. Vitrifikasi dapat disebabkan oleh banyak faktor mulai dari komposisi medium dan zat pengatr tumbuh, kondisi mikroklimat ruang kultur, dan respons fisiologi/molekuler tanaman (Polivanova & Bedarev, 2022; Nakamura et al., 2023).

Gejala dan Perubahan Anatomi-Fisiologis Planlet Akibat Vitrifikasi

Planlet atau tanaman dalam kultur in vitro yang mengalami vitrifikasi memiliki gejala dan ciri-ciri sebagai berikut:

1. Performa planlet terlihat transparan, bening dan berarir, daun rapuh dan tebal karena kandungan air yang tinggi.
2. Penurunan klorofil dan aktifitas fotosintesis, keadaan stomata abnormal (tertutup/imperfek) sehingga menyebabkan gangguan transpirasi.
3. Dinding sel lebih tipis, penurunan lignifikasi, dan ruang antarsel besar sehingga jaringan tanaman secara keseluruhan akan melemah.
4. Sulit di aklimatisasi (survival rate rendah), sering muncul nekrosis pada ujung daun dan tingkat kematian saat aklimatiasai (dipindah ke rumah kaca) tinggi. 

Faktor Lingkungan dan Komposisi Medium Penyebab Vitrifikasi 

Beberapa faktor yang sering dikaitkan dengan penyebab terjadinya vitrifikasi antara lain:

a. Tingginya kelembapan air dan tidak adanya pertukaran udara (poor gas exchange).

Kondisi kultur dengan wadah yang tertutup (RH internal tinggi), ventilasi yang buruk, dan terjadinya akumulasi gas (etilena, CO₂) dapat menyebabkan “Waterlogging” pada jaringan dan dapat meningkatkan terjadinya vitrifikasi--> Solusi: Pemberian ventilasi (filter membran permeabel) dapat mengurangi terjadinya vitrifikasi 

b. Jenis Pemadat Media (Gelling Agent) -> (Agar/Gelrite/Phytagel).

Konsentrasi pemadat/ agar pada media yang terlalu rendah serta penggunaan medium semi-likuid (media boyor) dapat memudahkan penetrasi air ke dalam jaringan tanaman sehingga meningkatkan vitrifikasi --> Solusi: Pemilihan gelling agent yang tepat (konsentrasi agar yang lebih tinggi atau Phytagel/gelrite dengan konsentrasi yang tepat) dapat menurunkan risiko terjadinya vitrifikasi.\

c. Penggunaan Zat Pengatur Tumbuh.

Konsentrasi zat pegatur tumbuh sitokinin yang tinggi (BAP, Kinetin,zeatin yang berlebihan) berkorelasi positif dengan terjadinya hyperhydricity --> Solusi: Pengurangan konsentrasi sitokinin atau penggantian dengan meta-topolin pada media dapat menurunkan gejala vitrifikasi. 

d. Komposisi Nitrogen & Garam Mineral Pada Media.

Rasio NH₄⁺:NO₃⁻ yang tinggi, serta konsentrasi amonium berlebih dapat mengakibatkan keseimbangan osmotik tanaman terganggu sehingga dapat mempercepat terjadinya vitrifikasi. 

e. Pengaruh Mikroklimat Ruang Kultur (Cahaya dan Suhu Ruang) 

Intensitas dan spektrum cahaya pada ruang kultur serta suhu ruang dan suhu pada medium dapat mempengaruhi tingkat hyperhydricity. --> Solusi: Teknik Bottom-Cooling (pendinginan pada dasar medium) terbukti dapat menurunkan terjadinya vitrifikasi pada beberapa spesies tanaman (Fukui et al., 2024)

Referensi:

• Fukui, K., Kawai, N., Ohba, A., & Kamada, H. (2024). Bottom cooling during culture initiation increases survival and reduces hyperhydricity in Cannabis sativa. Plants, 14(6), 886. https://doi.org/10.3390/plants14060886
• Nakamura, Y., Shimizu, H., & Sugiyama, M. (2023). Towards automated detection of hyperhydricity in plant in vitro culture. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 155(2), 327–339. https://doi.org/10.1007/s11240-023-02528-0
• Polivanova, O. B., & Bedarev, V. A. (2022). Hyperhydricity in plant tissue culture: Causes and control strategies. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 151(3), 409–422. https://doi.org/10.1007/s11240-022-02215-8