Prof. La Ode M. Aslan Guru Besar Jurusan Budidaya Perairan, Universitas Halu Oleo
Kultur jaringan merupakan salah satu teknologi penting dalam perbanyakan tanaman secara cepat, seragam, dan terkendali. Melalui teknik mikropropagasi (perbanyakan mikro), sejumlah besar tanaman dapat dihasilkan dari bahan tanaman yang relatif sedikit dalam kondisi aseptik, dengan memanfaatkan kemampuan regeneratif dan totipotensi sel atau jaringan tanaman.
Efisiensi mikropropagasi sangat dipengaruhi oleh kondisi kultur, terutama komposisi media dan keseimbangan zat pengatur tumbuh (ZPT) atau plant growth regulators (PGRs) yang digunakan (George et al., 2008; Motte et al., 2014). Auksin, seperti indole-3-acetic acid (IAA), indole-3-butyric acid (IBA), dan naphthaleneacetic acid (NAA), serta sitokinin, seperti 6-benzylaminopurine (BAP) dan kinetin, merupakan kelompok ZPT utama yang mengatur pembelahan sel, proliferasi, diferensiasi, dan organogenesis.
Keseimbangan relatif antara auksin dan sitokinin sangat menentukan arah morfogenesis in vitro, dengan dominansi aktivitas sitokinin secara umum lebih mendukung pembentukan tunas, sedangkan dominansi auksin lebih berkaitan dengan pembentukan akar. Selain kedua kelompok tersebut, giberelin, terutama gibberellic acid (GA₃), dapat digunakan pada tahap tertentu untuk mendukung pemanjangan dan perkembangan organ tanaman (George et al., 2008; Motte et al., 2014; Sang et al., 2018).
Meskipun sangat efektif, penggunaan ZPT sintetis dalam kultur jaringan juga memiliki sejumlah keterbatasan. Respons jaringan terhadap ZPT sangat bergantung pada jenis, konsentrasi, kombinasi, lama paparan, genotipe tanaman, dan jenis eksplan.
Ketidakseimbangan ZPT dapat mengarahkan eksplan pada respons morfogenetik yang tidak diinginkan, termasuk proliferasi kalus yang berlebihan, regenerasi tunas yang tidak normal, gangguan perkembangan, atau rendahnya kemampuan perakaran. Dengan demikian, optimasi konsentrasi dan rasio ZPT merupakan salah satu faktor kunci dalam memperoleh regenerasi tanaman yang efisien dan berkualitas (Motte et al., 2014; Ikeuchi et al., 2016).
Pada sistem mikropropagasi komersial, formulasi media dan bahan tambahan juga menjadi aspek penting dalam efisiensi teknis dan ekonomi produksi. Oleh karena itu, pencarian bahan alami yang mampu memberikan efek biostimulasi dan berpotensi mengurangi ketergantungan terhadap ZPT sintetis merupakan salah satu arah yang menarik dalam pengembangan teknologi kultur jaringan yang lebih efisien dan berkelanjutan (du Jardin, 2015; Sarma et al., 2021).
Salah satu kandidat bahan alami yang sangat menarik adalah ekstrak rumput laut (seaweed extract). Rumput laut mengandung beragam senyawa bioaktif, antara lain polisakarida, polifenol, protein dan asam amino, mineral, vitamin, betain, serta senyawa yang memiliki aktivitas atau karakteristik yang berkaitan dengan regulasi pertumbuhan tanaman. Beberapa ekstrak rumput laut juga dilaporkan mengandung atau berasosiasi dengan senyawa yang memiliki aktivitas mirip fitohormon, termasuk auksin, sitokinin, dan turunannya (Craigie, 2011; du Jardin, 2015).
Berbagai penelitian menunjukkan bahwa ekstrak rumput laut dapat berfungsi sebagai plant biostimulant yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman, termasuk perkecambahan, pembentukan dan perkembangan akar, pertumbuhan tunas, efisiensi pemanfaatan nutrien, serta respons tanaman terhadap cekaman abiotik (Bulgari et al., 2019; Mughunth, et al. 2024)).
Secara khusus, Afa et al. (2025) menunjukkan bahwa ekstrak cair Kappaphycus alvarezii berpotensi digunakan sebagai biostimulan untuk meningkatkan vigor bibit padi, dengan respons yang dipengaruhi oleh konsentrasi ekstrak dan metode persemaian. Dalam konteks kultur in vitro, ekstrak rumput laut juga telah dilaporkan berpotensi meningkatkan induksi, multiplikasi, pemanjangan, dan perakaran tunas, pembentukan serta perkembangan embrio somatik, dan regenerasi plantlet, sehingga berpotensi digunakan sebagai komponen biostimulan dalam sistem mikropropagasi (Sarma et al., 2021).
Namun demikian, terdapat persoalan mengenai posisi ekstrak rumput laut dalam sistem ZPT: apakah ekstrak rumput laut benar-benar dapat menggantikan IAA, IBA, BAP, atau GA₃, atau lebih tepat digunakan sebagai biostimulan yang melengkapi dan mengurangi kebutuhan terhadap ZPT sintetis?
Sampai saat ini, belum terdapat satu konsentrasi atau formulasi ekstrak rumput laut yang dapat dianggap universal untuk menggantikan ZPT tertentu pada seluruh sistem kultur jaringan. Efektivitas ekstrak sangat dipengaruhi oleh spesies dan bagian rumput laut yang digunakan, kondisi fisiologis bahan baku, metode ekstraksi atau hidrolisis, komposisi kimia ekstrak, konsentrasi aplikasi, spesies dan genotipe tanaman, jenis eksplan, serta tahap kultur (Sarma et al., 2021; Mughunth, et al. 2024).
Oleh sebab itu, pendekatan yang lebih ilmiah bukan sekadar menguji apakah ekstrak rumput laut “dapat menggantikan” ZPT sintetis, tetapi menentukan dosis optimum, pola respons dosis–respons, dan tingkat substitusi ZPT yang mampu menghasilkan respons morfogenetik yang sebanding atau lebih baik dibandingkan perlakuan ZPT sintetis.
Pendekatan tersebut penting untuk mengidentifikasi apakah ekstrak rumput laut dapat berfungsi sebagai partial substitute, co-biostimulant, atau bahkan, pada kondisi tertentu, sebagai alternatif terhadap ZPT sintetis dalam sistem mikropropagasi.
Baca opini lainnya dari Prof. La Ode M. Aslan
1. Potensi biochar rumput laut untuk pertanian rendah karbon
2. Integrasi sawit-rumput laut untuk mewujudkan Biodiesel B50 di Indonesia
3. Menggagas Global Seaweed Certification Framework: Reformasi tata kelola perdagangan rumput laut dunia
Potensi ekstrak rumput laut sebagai biostimulan
Istilah biostimulant perlu dibedakan dari pupuk dan ZPT sintetis. Biostimulan merupakan bahan atau produk yang meningkatkan proses nutrisi tanaman atau karakteristik fisiologis tanaman sehingga meningkatkan efisiensi penggunaan nutrien, toleransi terhadap cekaman, kualitas, atau pertumbuhan, terlepas dari kandungan nutrisinya secara langsung.
Ekstrak rumput laut telah lama digunakan sebagai biostimulan dalam pertanian dan hortikultura. Khan et al. (2009) menunjukkan bahwa ekstrak rumput laut dapat menghasilkan berbagai respons pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Craigie (2011) juga menekankan bahwa ekstrak rumput laut memiliki aktivitas biologis yang tidak dapat dijelaskan hanya berdasarkan kandungan unsur hara, karena konsentrasi N, P, dan K dalam aplikasi ekstrak sering terlalu rendah untuk menjelaskan seluruh respons fisiologis yang diamati.
Komponen bioaktif ekstrak rumput laut sangat kompleks. Selain senyawa yang berkaitan dengan regulasi pertumbuhan, terdapat polisakarida seperti alginat, laminarin, fucoidan, serta berbagai senyawa fenolik, betain, vitamin, asam amino, dan mineral. Kombinasi tersebut memungkinkan ekstrak rumput laut bekerja melalui beberapa jalur secara bersamaan.
Karakter multifungsi ini merupakan salah satu alasan mengapa ekstrak rumput laut berpotensi menarik untuk kultur jaringan. Jika ZPT sintetis terutama ditujukan untuk mengendalikan proses tertentu, ekstrak rumput laut mungkin memberikan stimulasi fisiologis yang lebih luas.
Kehadiran auksin, sitokinin, dan giberelin
Salah satu dasar ilmiah pemanfaatan ekstrak rumput laut sebagai substituen ZPT adalah ditemukannya senyawa yang berhubungan dengan hormon pertumbuhan tanaman. Literatur melaporkan keberadaan atau aktivitas yang berkaitan dengan auksin, sitokinin, giberelin, asam absisat, salicylic acid, brassinosteroid, jasmonat, dan senyawa regulator lainnya pada berbagai jenis rumput laut.
Pernyataan bahwa “rumput laut mengandung hormon tanaman” harus digunakan secara hati-hati. Stirk dan van Staden (2014) menunjukkan bahwa keberadaan dan fungsi ZPT pada rumput laut masih merupakan bidang penelitian yang kompleks, Wally et al. (2013) menunjukkan bahwa ekstrak Ascophyllum nodosum dapat memodulasi biosintesis, kandungan, dan rasio hormon endogen, terutama sitokinin, auksin, dan ABA.
Temuan tersebut menunjukkan bahwa respons tanaman terhadap ekstrak rumput laut kemungkinan tidak semata-mata disebabkan oleh fitohormon eksogen yang terdapat di dalam ekstrak, tetapi juga oleh kemampuan komponen bioaktif ekstrak untuk memengaruhi jalur hormonal endogen tanaman (Wally et al., 2013; Calvo et al., 2014; Rouphael & Colla, 2020). Dengan demikian, istilah yang lebih tepat adalah “substituen biologis” atau “biostimulan dengan aktivitas mirip ZPT”, bukan sekadar “ZPT alami”.
Mekanisme potensial dalam kultur jaringan
Dalam kultur jaringan, keseimbangan auksin dan sitokinin merupakan salah satu faktor utama yang menentukan arah morfogenesis. Secara umum, dominasi relatif sitokinin sering dikaitkan dengan pembentukan dan multiplikasi tunas, sedangkan dominasi auksin mendukung pembentukan akar. Namun, respons aktual sangat bergantung pada genotipe dan jenis eksplan. Ekstrak rumput laut berpotensi memengaruhi sistem tersebut melalui dua mekanisme, yaitu:
Pertama, ekstrak dapat memberikan senyawa aktif secara langsung, termasuk molekul dengan aktivitas mirip auksin atau sitokinin. Kedua, ekstrak dapat memengaruhi biosintesis, transportasi, metabolisme, atau respons terhadap hormon endogen. Kajian terbaru menunjukkan bahwa seaweed biostimulants dapat memengaruhi jalur hormonal dan ekspresi gen yang berkaitan dengan pertumbuhan.
Selain itu, polisakarida dan oligosakarida tertentu dapat bertindak sebagai elicitor. Respons tersebut dapat meningkatkan aktivitas metabolisme, sistem antioksidan, dan kemampuan tanaman menghadapi stres selama proses kultur dan aklimatisasi.
Bukti pemanfaatan dalam kultur in vitro
Bukti eksperimental menunjukkan bahwa penggunaan ekstrak rumput laut dalam media kultur jaringan bukan lagi sekadar konsep teoritis. Kajian khusus mengenai penggunaan ekstrak rumput laut dalam mikropropagasi menunjukkan bahwa suplementasi ekstrak dapat meningkatkan induksi tunas, elongasi, perakaran, pembentukan dan pematangan embrio somatik, serta konversi menjadi plantlet. Pendekatan tersebut juga berpotensi mengurangi penggunaan ZPT sintetis.
Studi yang sangat relevan berasal dari Indonesia. Suryati et al. (2015) menguji ekstrak K. alvarezii pada kultur mikropropagul dan embrio K. alvarezii. Ekstrak ditambahkan ke medium PES 1/20 dengan konsentrasi 0, 25, 50, 75, dan 100 µL per 10 mL medium. Konsentrasi 50 µL/10 mL, setara sekitar 0,5% v/v dalam desain tersebut, menghasilkan tingkat kelangsungan hidup dan pertumbuhan thallus terbaik di antara perlakuan yang diuji.
Hasil tersebut penting karena memberikan bukti bahwa ekstrak rumput laut dari spesies yang sama dapat dimanfaatkan kembali sebagai bahan bioaktif untuk kultur in vitro. Namun, hasil tersebut tidak boleh langsung diterjemahkan bahwa 0,5% merupakan konsentrasi optimum universal. Penelitian tersebut dilakukan pada mikropropagul rumput laut dengan medium PES, bukan pada tanaman berpembuluh dengan medium MS dan ZPT seperti BAP atau IBA.
Bukti yang lebih baru juga semakin kuat. Özcan et al. (2026) menguji ekstrak Jania rubens dan Cystoseira barbata pada mikropropagasi Micranthemum tweediei. Untuk J. rubens, penambahan 5% ekstrak pada media MS 2 g/L menghasilkan peningkatan diameter rumpun sebesar 47%, tingkat perakaran sebesar 173%, dan bobot segar sebesar 108% dibandingkan kontrol media yang sama tanpa ekstrak. Penelitian tersebut secara eksplisit menunjukkan kemungkinan mikropropagasi tanpa ZPT pertumbuhan sintetis.
Temuan ini memperkuat hipotesis bahwa ekstrak rumput laut dapat berfungsi sebagai alternatif atau substituen sebagian terhadap ZPT sintetis, meskipun konsentrasi optimum sangat spesifik terhadap kombinasi spesies ekstrak, tanaman, media, dan parameter pertumbuhan.
Berapa konsentrasi optimum?
Inilah bagian yang paling penting sekaligus paling sering disalahartikan. Belum ada satu konsentrasi ekstrak rumput laut yang dapat dinyatakan secara universal setara dengan 1 mg/L IBA, 1 mg/L BAP, atau 1 mg/L GA₃. Alasannya adalah konsentrasi ekstrak tidak identik dengan konsentrasi hormon aktif.
Ekstrak 1% dari Sargassum tidak dapat diasumsikan memiliki aktivitas yang sama dengan 1% ekstrak Kappaphycus, Ulva, atau Jania. Bahkan ekstrak dari spesies yang sama dapat berbeda aktivitasnya karena metode ekstraksi dan kondisi bahan baku. Karena itu, konsep yang lebih ilmiah adalah menentukan Biological Equivalent Concentration (BEC).
Misalnya, jika IBA 1 mg/L menghasilkan rata-rata 80% eksplan berakar, 6 akar per eksplan, dan panjang akar 2,5 cm, kemudian ekstrak rumput laut 2% menghasilkan respons yang secara statistik tidak berbeda dari parameter tersebut, maka 2% dapat ditetapkan sebagai konsentrasi yang secara biologis ekuivalen terhadap IBA 1 mg/L untuk sistem percobaan tersebut.
Pentingnya standardisasi ekstrak
Salah satu hambatan terbesar menuju komersialisasi adalah standardisasi. Ekstrak rumput laut sangat dipengaruhi oleh spesies; lokasi tumbuh; umur panen; musim; kondisi fisiologis; metode pengeringan; metode ekstraksi; suhu ekstraksi; lama ekstraksi; dan metode penyimpanan. Oleh karena itu, formulasi komersial tidak cukup dinyatakan sebagai “ekstrak rumput laut 2%”. Harus terdapat parameter mutu seperti total padatan, pH, kandungan polisakarida, profil mineral, serta, jika memungkinkan, konsentrasi atau aktivitas biologis senyawa hormonal.
Penelitian juga perlu membandingkan metode ekstraksi. Ekstraksi air sederhana mungkin menghasilkan profil senyawa berbeda dari ekstraksi menggunakan enzim, ultrasonik, atau metode lainnya. Kajian terbaru menegaskan bahwa metode ekstraksi dan formulasi merupakan faktor penting yang memengaruhi efektivitas biostimulan berbasis rumput laut.
Peluang pengembangan dari rumput laut Indonesia
Dalam konteks pengembangan teknologi, penelitian sebaiknya tidak hanya mengejar ekstrak yang menghasilkan pertumbuhan terbaik. Target yang lebih strategis adalah mengembangkan Seaweed-Based Natural Plant Growth Regulator (S-NPGR) yang memiliki komposisi dan aktivitas biologis terstandar.
Produk semacam ini dapat diposisikan sebagai bio-input untuk kultur jaringan; pembibitan; perakaran; mikropropagasi; aklimatisasi; pertanian organik; hortikultura; dan rehabilitasi tanaman. Dengan demikian, rumput laut tidak hanya dipandang sebagai bahan pangan, karaginan, agar, atau biomassa, tetapi juga sebagai sumber molekul bioaktif untuk industri bioteknologi tanaman.
Arah penelitian masa depan
Pengembangan teknologi ini di Indonesia dapat diarahkan ke 5 (lima) tingkat penelitian.
- Pertama, skrining spesies rumput laut, untuk mengetahui spesies yang menghasilkan aktivitas auksin-like, sitokinin-like, dan giberelin-like paling tinggi.
- Kedua, optimasi ekstraksi, untuk memperoleh ekstrak dengan aktivitas biologis maksimum.
- Ketiga, bioassay kultur jaringan, untuk menentukan kurva dosis-respons.
- Keempat, penentuan biological equivalent concentration, yaitu konsentrasi ekstrak yang memberikan respons tidak berbeda nyata dengan ZPT sintetis tertentu.
- Kelima, validasi dan standardisasi, termasuk pengujian stabilitas, reproduktibilitas, keamanan, biaya produksi, serta kinerja pada skala komersial.
Penggunaan response surface methodology atau response surface regression juga sangat menjanjikan. Penelitian terbaru pada Micranthemum tweediei menunjukkan bahwa pendekatan response surface dan machine learning dapat digunakan untuk mengoptimalkan konsentrasi ekstrak rumput laut dan media kultur secara simultan.
Kesimpulan
Ekstrak rumput laut memiliki potensi kuat sebagai substituen (alternatif) biologis ZPT sintetis dalam kultur jaringan. Bukti ilmiah menunjukkan bahwa ekstrak dapat meningkatkan multiplikasi tunas, perakaran, pertumbuhan, pembentukan embrio, dan aklimatisasi.
Namun, pendekatan ilmiah yang tepat bukan menganggap ekstrak rumput laut sebagai pengganti langsung IAA, IBA, BAP, atau GA₃ berdasarkan satuan konsentrasi. Ekstrak merupakan sistem bioaktif kompleks yang bekerja melalui kombinasi senyawa dan kemungkinan modulasi hormon endogen. Karena itu, konsentrasi optimum harus ditentukan secara empiris untuk setiap kombinasi spesies rumput laut, metode ekstraksi, tanaman, eksplan, media, dan tahap kultur.
Dengan pendekatan tersebut, penelitian dapat bergerak dari sekadar membuktikan bahwa “ekstrak rumput laut meningkatkan pertumbuhan” menuju pertanyaan yang jauh lebih kuat: berapa konsentrasi ekstrak rumput laut yang secara biologis mampu menggantikan sebagian atau seluruh fungsi IAA/IBA, BAP, atau GA₃ dalam kultur jaringan?
Jika berhasil, teknologi ini bukan hanya berpotensi menurunkan penggunaan ZPT sintetis dan biaya produksi kultur jaringan, tetapi juga membuka peluang pengembangan S-NPGR berbasis rumput laut lokal Indonesia sebagai produk bio-input bernilai tambah tinggi.
Pada tahap lanjut, pendekatan tersebut dapat menjadi bagian dari strategi hilirisasi rumput laut Indonesia dari komoditas biomassa menuju platform bioindustri dan bioteknologi yang menghasilkan produk bernilai tinggi.
