Mengapa Tumbuhan Bisa Hidup di Suhu Dingin?

Pernahkah kamu berpikir mengapa tumbuhan di luar negeri seperti cemara, pinus, dan tumbuhan lainnya bisa tetap hidup walaupun berada pada lingkungan dengan suhu dingin? Beberapa pohon bahkan ada yang mampu hidup di lingkungan dengan suhu -60C bahkan -40C. Tidak hanya pohon saja, beberapa tanaman herba juga dapat bertahan di lingkungan dengan suhu rendah seperti kentang. Tumbuhan-tumbuhan ini memiliki mekanismenya tersendiri untuk dapat bertoleransi dengan suhu dingin. Salah satu faktor yang mengatur mekanisme ini adalah adanya sistem hormon. Mekanisme terhadap suhu rendah pada tanaman ini menjadi inspirasi sehingga telah berkontribusi pada teknologi perbaikan dan perbanyakan tanaman, pengawetan makanan kering maupun beku, obat-obatan, dan bahan biologis lainnya.

Tumbuhan terancam punah (LIPI, 2017)

Tahukah teman-teman, bahwa berdasarkan data dari 2020 State of  The World's Plants and Fungi Report, sekitar 39,4% tumbuhan dunia sekarang terancam punah. Negara-negara seperti Australia, India, dan Hawaii memiliki tingkat tanaman langka dalam jumlah tertinggi. Selain negara negara tersebut, di Indonesia terdapat banyak tumbuhan yang sudah masuk kedalam kategori tumbuhan langka dan terancam punah. Pada tahun 2014, LIPI menyebutkan terdapat 50 jenis tumbuhan yang terancam punah. 

Wah, sangat disayangkan sekali ya teman-teman. Eits! jangan sedih dulu. Bioteknologi hadir untuk membantu kita menjaga biodiversitas yang ada saat ini. Salah satu teknik yang digunakan adalah pengawetan jangka panjang dengan metode kriopreservasi, teknologi ini mengadopsi mekanisme  toleransi alami tumbuhan terhadap suhu dingin. Kriopreservasi merupakan  alat bioteknologi yang dapat digunakan untuk pengawetan plasma nutfah tanaman jangka panjang. Kriopreservasi dikenal sebagai teknik dengan prinsip pembekuan ultra-cepat. Tujuan dari teknik kriopreservasi adalah untuk menjaga stabilitas genetik bahan tanaman langka selain dengan konservasi. Selain itu, kriopreservasi adalah metode yang andal, aman, dan hemat biaya dibandingkan sebagian besar metode konservasi lain.

Kriopreservasi tidak dapat dilakukan di rumah karena membutuhkan tempat yang steril dan membutuhkan alat dan bahan yang cukup banyak, sehingga kriopreservasi hanya bisa dilakukan di laboratorium dan oleh para ilmuwan dan pelajar di perguruan tinggi. Kriopreservasi adalah proses  yang melibatkan (i) Eksisi yaitu pemotongan awal plasma nutfah seperti embrio benih atau pucuk untuk mendapatkan bahan yang cukup kecil; (ii) Pengeringan atau prakultur pada media osmotik untuk mengurangi kadar air; (iii) Cryoprotection melalui paparan CPA untuk mempromosikan vitrifikasi; (iv) Kriopreservasi dalam LN; (v) pemanasan ulang; dan terakhir (vi) pencucian (pembongkaran larutan CPA) dan pemulihan plasma nutfah setelah kriopreservasi.

Salah satu tanaman yang terancam punah adalah tanaman dengan genus Stewartia. Tanaman Stewartia adalah genus perdu berbunga dalam Famili Theaceae yang kebanyakan berasal dari Asia Timur. Semua species dari tanaman ini memiliki bunga besar dan mencolok berukuran sekitar 3-11 cm biasanya dengan 5 kelopak berwarna putih. Salah satu speciesnya memiliki ciri khas memiliki batang berkayu dengan banyak warna, di musim dingin batang tanaman ini terkelupas dan menghasilkan garis berwarna abu-abu, oranye dan cokelat kemerahan, indah sekali bukan? Dengan banyaknya nilai hias dari tanaman ini sayangnya ia jarang diperjualbelikan karena sulit untuk diperbanyak. Karenanya, di lakukanlah kultur jaringan tetapi hasilnya kurang memuaskan karena tunas yang dihasilkan tidak cukup banyak untuk diperjualbelikan.

Bunga Stewartia cultivar (Gladfelter, 2021)

Kemudian dilakukanlah teknik kriopreservasi pada tanaman Stewartia dengan embriogenesis somatik dari embrio zigotik. Setelah diuji, akhirnya dapat memulihkan 100% jaringan embriogenik dari lima genotipe dari 4 species setelah penyimpanan kriopreservasi selama 1 tahun.

Contoh tanaman lain yang telah berhasil di kriopreservasi adalah Gentiana kurroo. Gentiana kuroo adalah tanaman obat endemik yang terancam punah di Himalaya Bara Laut, dimana perkecambahan biji dan panen yang buruk membuat species ini terancam punah di alam liar. Mereka menemukan bahwa dengan metode vitrifikasi tetesan memungkinkan tingkat kelangsungan hidup hampir dua kali lipat lebih tinggi dengan syarat harus dilakukan kriopreservasi yaitu 4 minggu aklimatisasi dingin ujung pucuk dari stok tanaman berumur 8 minggu pada suhu 8C dalam gelap dan perawatan 30 menit dalam larutan vitrifikasi tanaman pada 0C.

Nah, diatas telah dipaparkan betapa pentingnya peran bioteknologi. Dalam hal ini, kriopreservasi berperan penting dalam menjaga kestabilan varietas tumbuhan terutama tumbuhan langka. Meskipun kita tahu terdapat bioteknologi yaitu kultur jaringan yang memiliki manfaat untuk memperbanyak tanaman, tetapi dengan adanya teknik kriopreservasi sifat unggul dari tanaman aslinya tetap dipertahankan. Walaupun perkembangan teknologi semakin meningkat setiap waktunya, kita sebagai makhluk ciptaan tuhan yang diberi akal harus menjaga kelestarian biodiversitas yang ada dengan cara tidak terlalu konsumtif terhadap satu jenis tanaman saja, melainkan terus mengembangkan alternatif dan solusi untuk masa depan bumi yang lebih baik.

Penulis:
Hilwa Zahira Madani
Nadia Difa'i Mutmainah S
Shabrina
Zakia Hayatunufus

Sumber:

Gladfelter HJ, Johnston J, Wilde HD, Merkle SA (2021) Somatic embryogenesis and cryopreservation of Stewartia species. Plant Cell Tissue Organ Cult. https://doi.org/10.1007/s11240-020- 01834-1Kunene, E., & Masarirambi, M. (2018). Role of biotechnology in the conservation of rare, threatened and endangered medicinal plant species in the Kingdom of Eswatini (Swaziland). Advancement in Medicinal Plant Research, 6(3), 26--32. https://doi.org/10.30918/ampr.63.18.015

LIPI. (2017). Tumbuhan Langka Indonesia: 50 Jenis Tumbuhan Terancam Punah. In Lipi. http://penerbit.lipi.go.id/data/naskah1504516337.pdf

Ochatt, S., Lambardi, M., Panis, B., Pathirana, R., Revilla, M. A., & Wang, Q. C. (2021). Cryopreservation and In Vitro banking: a cool subject -- Preface from the editors. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 144(1), 1--5. https://doi.org/10.1007/s11240-020-01985-1

Pushpa, D. N. (2019). Cryopreservation Technique: a Powerful Tool for Long-term Preservation of Endangered Medicinal Plants. Ambient Science, 06H & 06Sp(2 & 1). https://doi.org/10.21276/ambi.2019.06.sp1.ta02

Streczynski, R., Clark, H., Whelehan, L. M., Ang, S. T., Hardstaff, L. K., Funnekotter, B., Bunn, E., Offord, C. A., Sommerville, K. D., & Mancera, R. L. (2019). Current issues in plant cryopreservation and importance for ex situ conservation of threatened Australian native species. Australian Journal of Botany, 67(1), 1--15. https://doi.org/10.1071/BT18147