Pengenalan
Mikropembiakan tumbuhan perhutanan, hortikultur dan ubatan yang penting telah membawa perubahan revolusioner dari segi penyelidikan dan pengkomersialan. Namun, pelbagai faktor mempengaruhi aspek peningkatan skala dan pengkomersialan, yang menentukan sama ada pembiakan besar-besaran berkesan dan menguntungkan. Kos yang tinggi merupakan penghalang utama penggunaan anak pokok kultur tisu oleh petani kecil, dengan media, tenaga elektrik untuk pencahayaan dan penyaman udara, serta buruh menyumbang sebahagian besar kos (pengetahuan am).
Artikel ini meringkaskan ulasan bertajuk “Liquid culture system: An efficient approach for sustainable micropropagation” (Joshi, 2023) dari India. Objektifnya ialah menghuraikan sistem kultur cecair sebagai pendekatan cekap untuk menghasilkan sejumlah besar tumbuhan pada kos pengeluaran rendah. Dapatan dilengkapi oleh kajian kos di India (Savangikar et al., 2005; Purohit et al., 2011) dan sistem terbuka bebas gula di China (Lu et al., 2020).
Sorotan Kajian Lepas
Ulasan Joshi (2023) bersandar pada asas kultur tisu klasik. Medium Murashige dan Skoog (1962) dan buku Plant Cell, Tissue and Organ Culture oleh Gamborg dan Phillips (1995) menyediakan protokol asas mikropembiakan, penjanaan semula dan embriogenesis somatik. Kebanyakan protokol ini menggunakan media separa pepejal dengan agar, yang mahal dan memerlukan tenaga kerja untuk penyediaan.
Kultur cecair juga digunakan secara meluas untuk pengeluaran metabolit sekunder. Murthy et al. (2014) mengulas strategi dan pendekatan untuk meningkatkan biojisim dan pengumpulan metabolit dalam kultur sel dan organ, menunjukkan bahawa sistem cecair dalam bioreaktor boleh menghasilkan sejumlah besar biojisim. Verpoorte et al. (2002) pula membincangkan bioteknologi untuk pengeluaran metabolit sekunder tumbuhan, termasuk kejuruteraan metabolik dalam kultur sel.
Larkin dan Scowcroft (1981) mengingatkan bahawa kultur sel boleh menjana variasi somaklon, satu isu yang perlu diambil kira apabila sistem baharu seperti kultur cecair digunakan, kerana keadaan kultur yang berbeza boleh mempengaruhi kestabilan genetik.
Dapatan Utama
Halangan utama peningkatan skala. Joshi (2023) mengenal pasti kadar pendaraban pucuk yang rendah, kos komponen media yang meningkat, kehilangan kultur akibat pencemaran, dan kesukaran pengerasan serta aklimatisasi sebagai halangan utama. Sekatan ini menyebabkan banyak teknologi in vitro hanya digunakan dalam makmal penyelidikan.
Ciri teknik yang diperlukan. Untuk pembiakan berskala besar, teknik perlu mudah diterima pakai, mempunyai kadar pendaraban tinggi dengan kebolehulangan tinggi, dan menghasilkan kelangsungan hidup anak pokok yang lebih tinggi apabila dipindahkan ke keadaan ex vitro.
Kultur cecair dan pengganti agar. Teknik yang cekap termasuk penggunaan sistem kultur cecair dan penggantian agar dengan agen pengental lain. Teknik ini menghasilkan mikropropagul yang berfungsi lebih baik dalam tanah selepas in vitro dan lebih murah. Menurut ringkasan SciSpace terdahulu, kos media dikurangkan sehingga 94% dengan hanya 15–18 mL media setiap bekas.
Sistem terbuka dan agen pengental. Savangikar et al. (2005), menurut ringkasan SciSpace, melaporkan sistem kultur terbuka menggunakan cahaya matahari terserak dan suhu ambien mengurangkan kos modal dan elektrik sebanyak 75%. Purohit et al. (2011) mendapati gam xanthan menggandakan bilangan embrio somatik berbanding agar, dan melaporkan 10–40% anak benih gagal pada peringkat penyapihan.
Medium bebas gula. Lu et al. (2020), menurut ringkasan SciSpace, menggunakan medium bebas gula dengan CO? sebagai sumber karbon dan sebatian antimikrob untuk mengurangkan pencemaran dalam sistem terbuka tebu.
| Inovasi | Faedah | Sumber |
|---|---|---|
| Kultur cecair | Kos media ? (sehingga 94%, ringkasan SciSpace); propagul lebih kuat | Joshi (2023) |
| Sistem terbuka cahaya semula jadi | Kos modal dan elektrik ? 75% (ringkasan SciSpace) | Savangikar et al. (2005) |
| Gam xanthan | Embrio somatik ×2 berbanding agar | Purohit et al. (2011) |
| Medium bebas gula + CO? | Pencemaran ? dalam sistem terbuka | Lu et al. (2020) |
Perbincangan
Gabungan inovasi ini boleh mengubah ekonomi mikropembiakan. Kultur cecair bukan sahaja menjimatkan agar, tetapi juga membolehkan automasi seperti bioreaktor rendaman sementara, yang mengurangkan tenaga kerja subkultur. Seperti yang ditunjukkan oleh Murthy et al. (2014) dalam konteks metabolit, sistem cecair mudah ditingkatkan skalanya.
Namun, kultur cecair mempunyai risiko hiperhidrisiti, iaitu tisu menjadi berair dan lut sinar, terutamanya jika tumbuhan direndam berterusan (pengetahuan am). Sistem rendaman sementara mengatasi masalah ini dengan merendam tumbuhan hanya beberapa minit setiap beberapa jam.
Bagi Malaysia, pencahayaan semula jadi dan suhu ambien yang tinggi boleh dimanfaatkan untuk mengurangkan kos tenaga, tetapi suhu terlalu tinggi dan kelembapan boleh meningkatkan pencemaran. Sistem bebas gula, yang mengurangkan sumber makanan untuk mikrob pencemar, menawarkan penyelesaian sesuai untuk iklim tropika.
Savangikar et al. (2005) dan Purohit et al. (2011) sama-sama menekankan bahawa pengurangan kos tidak boleh dilihat secara terpisah daripada kualiti. Penggantian bahan seperti agar, gula gred makmal atau air suling dengan alternatif lebih murah perlu diuji untuk memastikan kadar penggandaan, kesihatan anak pokok dan kadar pencemaran tidak terjejas. Kajian Lu et al. (2020) pada tebu menunjukkan bahawa sistem kultur terbuka bebas gula boleh dibangunkan secara praktikal, tetapi memerlukan pengurusan cahaya dan karbon dioksida yang sesuai kerana anak pokok bergantung kepada fotosintesis sendiri (pengetahuan am). Bagi makmal kecil di Malaysia, analisis kos mengikut komponen, iaitu bahan kimia, tenaga, tenaga kerja dan kerugian, membantu menentukan langkah penjimatan yang paling memberi kesan (pengetahuan am).
Implikasi kepada Makmal dan Pengusaha
1. Gunakan sistem kultur cecair atau rendaman sementara untuk spesies yang sesuai.
2. Pertimbangkan bilik kultur dengan cahaya semula jadi terserak untuk menjimatkan elektrik.
3. Uji agen pengental alternatif seperti gam xanthan atau guar.
4. Kurangkan kerugian peringkat penyapihan melalui aklimatisasi yang lebih baik.
5. Pantau hiperhidrisiti dan kestabilan genetik apabila menukar sistem kultur.
Kesimpulan
Kadar pendaraban rendah, kos media tinggi, pencemaran dan kesukaran aklimatisasi menghadkan pengkomersialan mikropembiakan. Sistem kultur cecair, sistem terbuka berasaskan cahaya semula jadi, agen pengental alternatif dan medium bebas gula menawarkan cara untuk mengurangkan kos dengan ketara, menjadikan anak pokok kultur tisu lebih mampu milik.
Rujukan
1. Joshi, P. (2023). Liquid culture system: An efficient approach for sustainable micropropagation. Current Agriculture Research Journal, 11(1). https://doi.org/10.12944/CARJ.11.1.03
2. Savangikar, V. A., Savangikar, C., Daga, R. S., et al. (2005). Potentials for cost reduction in a new model of commercial micropropagation. Dalam Liquid Culture Systems for In Vitro Plant Propagation. Springer. https://doi.org/10.1007/1-4020-3200-5_31
3. Purohit, S. D., Teixeira da Silva, J. A., & Habibi, N. (2011). Current approaches for cheaper and better micropropagation technologies. International Journal of Plant Developmental Biology, 5.
4. Lu, J.-J., Ali, A., He, E.-Q., et al. (2020). Establishment of an open, sugar-free tissue culture system for sugarcane micropropagation. Sugar Tech, 22. https://doi.org/10.1007/s12355-019-00758-1
5. Murashige, T., & Skoog, F. (1962). A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum, 15(3). https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x
6. Gamborg, O. L., & Phillips, G. C. (1995). Plant Cell, Tissue and Organ Culture: Fundamental Methods. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-642-79048-5
7. Murthy, H. N., Lee, E.-J., & Paek, K.-Y. (2014). Production of secondary metabolites from cell and organ cultures: Strategies and approaches for biomass improvement and metabolite accumulation. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 118. https://doi.org/10.1007/s11240-014-0467-7
8. Verpoorte, R., Contin, A., & Memelink, J. (2002). Biotechnology for the production of plant secondary metabolites. Phytochemistry Reviews, 1. https://doi.org/10.1023/A:1015871916833
Sumber carian: SciSpace Literature Review (mod High Quality), November 2026.
Kata kunci: kultur tisu, pengurangan kos, kultur cecair, sistem terbuka, gam xanthan, medium bebas gula, bioreaktor, penyapihan
