PENGELOLAAN SEMEN DAN INSEMINASI BUATAN

Transkripsi

1 PENGELOLAAN SEMEN DAN INSEMINASI BUATAN Takdir Saili 1 dan Mozes R. Toelihere 2 1 Program Studi Produksi Ternak, Faperta Unhalu, Kendari 2 Fakultas Kedokteran Hewan, Institut Pertanian Bogor PENDAHULUAN Latar Belakang Sejalan dengan peningkatan kebutuhan manusia akan hewan khususnya hewan ternak sebagai konsekuensi pertambahan jumlah penduduk dan peningkatan kualitas hidup, maka manusia mulai melibatkan diri secara aktif dalam penanganan reproduksi hewan sehingga diperoleh produktivitas reproduksi yang maksimal. Bioteknologi sebagai ujung tombak peningkatan produksi peternakan mempunyai urgensi yang tinggi untuk terus dipertahankan dan ditingkatkan demi mencapai sistem usaha yang kondusif dan berdaya saing tinggi. Upaya dalam bidang reproduksi ternak berawal dengan diperkenalkannya teknologi Artificial Insemination (AI) atau Inseminasi Buatan (IB) yang bertujuan untuk memanfaatkan potensi seekor hewan jantan unggul (pejantan) secara maksimal. Dalam perkawian secara alami, seekor pejantan unggul hanya dapat mengawini 1 sampai 5 ekor betina, namun melalui teknologi IB, dia dapat mengawini beratus-ratus betina. Tujuan Penulisan Tulisan ini bertujuan untuk menyampaikan informasi ilmiah dan populer tentang pengelolaan semen dan Inseminasi Buatan agar pemahaman kita tentang dunia reproduksi khususnya reproduksi sapi potong akan semakin baik seiring dengan pesatnya perkembangan bioteknologi reproduksi dewasa ini. PENGELOLAAN SEMEN Secara komersial sangatlah penting untuk mendapatkan sperma yang berasal dari pejantan yang benar-benar unggul dalam jumlah yang banyak. Hal ini mendorong upaya untuk melakukan studi yang intensif pada tingkah laku seksual, spermatogenesis, faktorfaktor yang mempengaruhi fungsi testis dan epididimis serta cara koleksi semen. Metode evaluasi sperma secara elektronik seperti computer-assisted sperm analysis (CASA)

2 termasuk penggunaan teknologi pewarnaan DNA (Tardif et al., 1998) mulai diterapkan untuk menghasilkan evaluasi yang lebih valid terhadap potensi sperma sebagai sumber gamet jantan. Selanjutnya, penelitian diarahkan ke teknologi penyimpanan semen untuk keperluan jangka pendek maupun jangka panjang. Langkah ini diawali dengan perbanyakan volume semen dan penyimpanan baik penyimpanan jangka pendek (suhu 4-5 o C) dalam bentuk cair maupun penyimpanan jangka panjang (suhu -196 o C) dalam bentuk beku. Kegiatan pembekuan semen meliputi pemilihan pengencer yang tepat, teknik pendinginan, pembekuan dan thawing. Semua kegiatan tersebut diarahkan ke upaya untuk mempertahankan motilitas dan viabilitas sperma selama penyimpanan sehingga pada saat IB dilakukan sperma masih mempunyai kemampuan untuk membuahi sel telur dengan baik. Bidang kriobiologi menjadi sangat berguna dengan ditemukannya bahan krioprotektan gliserol yang sangat efektif melindungi sperma selama proses pembekuan. Pengenceran Semen Bahan pengencer semen yang sering digunakan terutama terdiri dari garamgaram natrium dan kalium. Tetapi yang paling penting adalah pemilihan pengencer yang terdiri dari unsur-unsur yang secara fisiologis dimiliki oleh semen yang hendak diencerkan. Salisbury dan van Demark (1985) menyatakan bahwa semen yang baru diejakulasikan mengandung bahan penyangga seperti klorida, sitrat, bikarbonat, fosfat dan sulfit. Sitrat dan bikarbonat merupakan bahan penyangga utama. Terlepas dari kemampuannya sebagai penyangga, belumlah diketahui peran sitrat dan bikarbonat terhadap kestabilan ph optimum. Bikarbonat merupakan penyangga yang efektif untuk menyimpan sperma sapi pada suhu 5 C. Unsur ini memacu glikolisis sperma di dalam epididymis dan sperma yang diejakulasikan pada suhu tubuh. Toelihere (1985a) menyatakan bahwa semen mengandung larutan penyangga sitrat dan bikarbonat tetapi bahan-bahan penyangga ini tidak dapat mempertahankan ph netral dalam menghadapi jumlah asam laktat yang terbentuk dari fruktosa di dalam plasma semen sapi. Penambahan antibiotika di dalam pengencer semen berguna menghambat 2

3 pertumbuhan atau membunuh bakteri atau organisme yang dapat merusak sperma, meningkatkan daya tahan hidup sperma dan mencegah terjadinya infeksi pada saluran kelamin betina yang diinseminasi dengan semen tersebut (Toelihere, 1985b). Selanjutnya dikatakan bahwa penambahan 1000 unit penicillin dan 1000 mikrogram streptomisin per mililiter pengencer tidak merusak sperma, dan efektif menghambat pertumbuhan kuman di dalam semen yang diencerkan. Kejutan dingin tidak hanya nampak karena efek fisiologis yang biasa diamati, tetapi juga pembocoran substansi vital dalam semen, enzim intraselluler, dan lipoprotein dari sel. ATP dan kalsium intraseluler serta lemak berfosfor akan menghilang dari sel sperma (Salisbury dan van Demark, 1985). Selanjutnya dikatakan bahwa penambahan gliserol ke dalam bahan pengencer biasanya mengurangi bahaya yang ditimbulkan oleh proses pembekuan. Untuk beberapa jaringan atau sel, kejutan dingin atau masalah yang ditimbulkan karena kecepatan pendinginan rendah, nampaknya tidak merugikan penyimpanan semen pada temperatur di bawah titik beku. Kesulitan ini sebagian dapat diatasi dengan memakai zat-zat pelindung dalam pengencer dan mengatur kecepatan pendinginan di atas dan di bawah titik beku secara baik untuk mencapai jumlah sperma optimal yang masih tahan hidup. Meskipun semen yang diencerkan dengan sitrat-kuning telur saja tidak dapat dibekukan tanpa gliserol, semen dalam sitrat-gliserol tanpa kuning telur atau susu telah dapat dibekukan dan dikembalikan motilitasnya dengan hasil yang cukup memuaskan (Salisbury dan van Demark, 1985; Hafez,1993). Gliserol bekerja dengan memodifikasi tipe kristal es yang terbentuk sewaktu pembekuan,sehingga kerusakan sel secara mekanis dapat tercegah (Salisbury dan van Demark,1985). Pada bagian lain Toelihere (1985a) mengatakan bahwa gliserol akan memasuki sel seperti halnya fruktosa dan mungkin akan digunakan oleh sel untuk aktivitas metabolisme. Reaksi tertentu menunjukkan bahwa gliserol dapat masuk ke dalam sel menggantikan air bebas dan mendesak keluarnya elektrolit intraseluler sampai titik konsentrasi tidak berbahaya lagi selama pembekuan. Selanjutnya dikatakan bahwa gliserol biasanya ditambahkan ke dalam air mani yang diencerkan terlebih dahulu dengan dasar volume pengencer yang yang sama yang mengandung dua 3

4 kali jumlah volume gliserol yang diperlukan pada campuran akhir. Beberapa hasil penelitan menyatakan bahwa penambahan gliserol harus dilakukan dengan perlahan-lahan, setetes demi setetes secara teratur dan diaduk secara halus (Hafez, 1993). Hal ini dimaksudkan agar pengencer yang mengandung gliserol yang ditambahkan pada semen yang telah diencerkan mempunyai temperatur yang sama yaitu 4 sampai 5 C. Gliserol yang digunakan secara umum untuk kriopreservasi semen jumlahnya tergantung pada bahan pengencer, metode pembekuan dan jenis ternak, namun pada umumnya berkisar antara 5% sampai 10% (Hafez, 1993). Selanjutnya dikatakan bahwa gliserol harus ditambahkan ke dalam bahan pengencer beberapa jam sebelum pengenceran semen. Pencampuran semen dengan bahan pengencer yang bergliserol harus dilakukan pada suhu 5 C. Toelihere, dkk. (1995), mengemukakan bahwa metode pembekuan dua tahap dilakukan dengan membagi volume setiap bahan pengencer menjadi dua bagian, misalnya pengencer A dibagi menjadi A 1 dan A 2. Semen diencerkan terlebih dahulu dengan pengencer A 1 yang tak bergliserol kemudian disimpan selama 1-2 jam, kemudian dicampurkan lagi dengan bagian pengencer A 2 pada temperatur 3-5 C untuk selanjutnya diequilibrasi selama 4 jam pada temperatur lemari es (0-5 C). Sedangkan pada metode pembekuan satu tahap semen secara langsung dicampur ke dalam pengencer yang bergliserol kemudian diequilibrasi selama 4 jam. Kecepatan pendinginan optimal selama pembekuan bertujuan untuk mempertahankan kualitas dan kesuburan semen beku selama penyimpanan. Penyesuaian semen dengan pengencer yang bergliserol pada temperatur lemari es membutuhkan waktu 0,5 jam untuk pengencer sitrat-kuning telur atau susu skimkuning telur (Salisbury dan van Demark, 1985), sedangkan pada penelitian lain menyarankan bahwa daya tahan hidup sperma lebih tinggi jika periode penyesuaian/equilibrasi berlangsung lebih lama 4-28 jam. Toelihere, dkk, (1995) melakukan equilibrasi selama 3-4 jam pada temperatur 0-5 C. Pengenceran semen dengan bahan pengencer merupakan langkah terbaik dalam menjamin kebutuhan fisik dan kimia, selain itu harus disimpan pada suhu dan kondisi tertentu yang dapat mempertahankan kehidupan sperma selama waktu tertentu sebelum digunakan untuk IB (Toelihere, 1985b). 4

5 Semen yang berkualitas baik dapat bertahan hidup 7-14 hari dalam lemari es, tetapi standar kualitas semen IB sebaiknya semen yang tersimpan kira-kira 4 hari (Toelihere, 1985b, Nesimnasi, 1994 dan Puka, 1996). Suatu pengencer yang baik harus mempunyai fungsi : a). menyediakan nutrisi sebagai sumber energi, b). pelindung terhadap bahaya pendinginan yang cepat, c). menyediakan peyangga untuk mencegah kerusakan atau bahaya akibat perubahan ph karena terbentuknya asam laktat, d). mempertahankan tekanan osmotik dan elektrolit, e). menghambat pertumbuhan bakteri atau mikroorganisme, f). memperbanyak volume semen sehingga dapat digunakan untuk menginseminasi jumlah akseptor yang lebih banyak dan g). melindungi sel sperma selama pembekuan (Hafez, 1993). Standar minimum kualitas sperma yang dapat dipakai untuk IB adalah 500 juta sel sperma dalam satu mili liter ejakulat dan minimal 50% sperma harus motil. Setiap dosis IB harus mengandung paling sedikit 5 juta sel sperma yang hidup. Konsentrasi sperma di bawah 5 juta sel motil per dosis inseminasi,akan menurunkan angka fertilitas secara drastis (Toelihere, 1985b). Evaluasi Semen sebelum Pengenceran Penilaian semen sebelum pengenceran bertujuan untuk mengetahui layak tidaknya semen diencerkan dan untuk menentukan jumlah pengencer yang digunakan. Toelihere (1985b) menegaskan bahwa pemeriksaan dan penilaian semen akan memberikan hasil yang memuaskan jika dilakukan sesingkat mungkin setelah penampungan. Pujiaty (1994) berhasil menentukan waktu optimal evaluasi semen post ejakulasi yaitu 10 menit pada sapi Brangus Pemeriksaan pada semen segar ini meliputi evaluasi makroskopis dan mikroskopis. Evaluasi makroskopis meliputi; volume, warna, ph, konsistensi dan bau semen. Sedangkan evaluasi mikroskopis meliputi; motilitas (individu dan massa), konsentrasi, abnormalitas sperma, keutuhan membran dan tudung akrosom serta penentuan hidup-mati sperma dengan menggunaan pewarnaan eosin. Untuk menghindari penurunan kualitas semen akibat pemeriksaan yang terlalu lama, maka pemeriksaan semen untuk pengenceran cukup dengan mengamati volume semen, konsistensi, motilitas dan konsentrasi semen walaupun akan lebih sempurna 5

6 jika semua parameter evaluasi semen dilakukan. Kelayakan tersebut terutama ditunjukan oleh motilitas, konsentrasi dan prosentase hidup sperma masing-masing sebesar 85-95%; x 10 6 dan 85-95% pada sapi Brangus, sedangkan pada sapi Bali sebesar 75-80%; x 10 6 dan 80-85%. Dari segi kuantitas volume semen sapi Brangus lebih banyak dari sapi Bali. Hal ini disebabkan oleh ukuran diameter testis yang lebih besar, pendapat yang sama juga dikemukakan oleh Burhanuddin, dkk. (1994) yang meneliti hubungan volume dan kualitas semen sapi Bali pada ukuran testis yang berbeda. Evaluasi Semen setelah Pengenceran Pemeriksaan semen sesudah pengenceran bertujuan untuk mengetahui motilitas sperma setelah pengenceran, apakah layak untuk disimpan atau dibekukan. Apabila untuk penyimpanan maka pemeriksaan tersebut bermanfaat untuk mengetahui prosentase penurunan kualitas sejak pengenceran dilakukan hingga selesai penyimpanan semen cair pada suhu 0-5 C. Penurunan prosentase sperma yang hidup dan motil terjadi karena bertambahnya umur sperma selama penyimpanan, kerusakan akibat cold shock dan berkurangnya energi yang tersedia dalam pengencer (Hafez, 1993). Hasil pengamatan terhadap motilitas dan daya tahan hidup sperma dalam pengencer Tris dan sitrat-kuning telur lebih lama jika dibandingkan dengan ketiga bahan pengencer lainnya (susu skim, laktosa dan bikarbonat-kuning telur). INSEMINASI BUATAN Inseminasi Buatan sebagai salah satu teknologi di bidang reproduksi ternak tidaklah hanya mencakup prosedur pendeposisian semen ke dalam saluran kelamin betina akan tetapi mencakup serangkaian kegiatan yang meliputi : organisasi, kualitas sumber daya manusia, sarana dan prasarana, seleksi dan penyediaan pejantan unggul, produksi dan distribusi semen, pembinaan dan penyuluhan, deteksi dan sinkronisasi berahi dan pelaporan, inseminasi dan pencatatan, dan evaluasi hasil serta pemasaran hasil IB Seleksi dan penyediaan pejantan unggul, produksi dan distribusi semen merupakan faktor terpenting karena manfaat utama kegiatan IB adalah pemanfaatan 6

7 penjantan unggul secara maksimal. Hal ini hanya mungkin dicapai melalui upaya peningkatan produksi dan distribusi semen pejantan unggul yang terseleksi. Semen cair dapat dipilih sebagai alternatif pemecahan masalah IB yang mengahadapi kendala keterbatasan sarana dan prasarana semen beku, terutama terbatasnya ketersediaan kontainer dan N 2 cair. Keterbatasan-keterbatasan yang dihadapi dalam penggunaan semen beku kadang menjadi penyebab lambannya penyebaran IB. Untuk itu produksi semen cair dan pemanfaatannya akan mampu membantu mengatasi masalah tersebut. Perkembangan Teknologi Inseminasi Buatan Studi awal tentang teknologi inseminasi buatan (IB) pada ternak dilakukan oleh seorang Rusia bernama Ivanoff pada tahun 1899 (Ivanoff, 1922; Milovanov, 1964) dan diikuti oleh Ishikawa dari Jepang pada tahun 1912 setelah belajar dari Ivanoff (Nishikawa, 1962). Di negara barat sendiri diawali oleh penemuan Amantea pada tahun 1914 mengenai vagina buatan yang sangat membantu dalam proses koleksi semen (Perry, 1968). Menjelang tahun 1936, Srensen mendirikan koperasi IB sapi yang pertama di Denmark. Selanjutnya teknologi ini merambah ke luar benua Eropa terutama ke Amerika. Sejak kunjungan Henderson yang berkebangsaan Denmark di New Jersey, penelitian dan pengembangan IB pada ternak perah semakin pesat dilakukan dan pada tahun 1939 koperasi IB pertama di benua Amerika didirikan di New York (Herman 1981). Di balik gencarnya promosi penggunaan IB, tidak sedikit kelompok yang menentang penggunaan teknologi ini dengan mengusung berbagai macam poster ternak hasil IB yang tidak normal dan cenderung meremehkan penggunaan teknologi ini. Namun semua ini sirna dengan munculnya berbagai macam bukti yang memperlihatkan bahwa ternak hasil IB adalah normal secara fisik. Selain itu, juga dibuktikan bahwa penggunaan IB dapat menurunkan angka abnormalitas anak sapi yang dilahirkan. Hal ini dicapai dengan melakukan seleksi ketat pada sapi-sapi calon pejantan dimana calon pejantan yang diketahui mempunyai kelainan genetik akan disingkirkan sedini mungkin (Foote, 1999). Keinginan untuk mengembangkan teknologi IB secara besar-besaran telah mengilhami beberapa pemikiran untuk mengembangkan penelitian dalam bidang fisiologi sperma dan preservasi sperma. Penemuan teknologi preservasi sperma (semen sapi) 7

8 dengan cara pembekuan (Polge dan Rowson, 1952) merupakan batu loncatan bagi perkembangan teknologi kriobiologi modern. Inseminasi Buatan di Indonesia Teknologi IB pertama kali diterapkan di Indonesia pada sapi tahun 1972 dan kerbau tahun 1981 (Toelihere, 1985b). Hingga saat ini teknologi IB sudah merambah ke seluruh pelosok tanah air bahkan di beberapa daerah, seperti Sumatera Utara, Sumatera Barat, Lampung, Kalimantan Selatan dan Sulawesi Tenggara, telah diproduksi semen segar dan beku dalam jumlah yang terbatas untuk tujuan IB sehingga tidak bergantung lagi pada suplai semen beku dari Balai Inseminasi Buatan Singosari (Jawa Timur) atau Balai Inseminasi Buatan Lembang (Jawa Barat). Menurut Toelihere (1985b) angka kebuntingan ternak hasil IB di Indonesia berkisar 40-70%. Angka ini semakin meningkat seiring bertambahnya keterampilan para inseminator dan bertambahnya tingkat perhatian petani terhadap kondisi reproduksi ternaknya (pengamatan berahi). Sedangkan laporan statistik Dirjen Peternakan tentang realisasi program IB di Indonesia dapat di lihat pada Tabel 1. Tabel 1. Realisasi dan Kelahiran Ternak Sapi Hasil Inseminasi Buatan Realisasi (ekor) Kelahiran (ekor) Tahun potong perah potong Perah (20,38%) (10,25%) Data pada Tabel 1 dengan jelas memperlihatkan bahwa realisasi program IB terbanyak adalah pada sapi potong dengan jumlah kelahiran masing-masing ekor (1999) dan ekor (2000), sedangkan sapi perah hanya ekor (1999) dan (2000). Walaupun data tersebut tidak memberikan perincian realisasi program IB untuk setiap propinsi, namun dapat diperkirakan bahwa realisasi program IB telah meluas ke seluruh wilayah tanah air. Hal ini didasarkan pada asumsi bahwa konsentrasi ternak perah di tanah air adalah di pulau Jawa. Teknologi IB juga telah dilakukan pada beberapa jenis ternak lainnya seperti kuda, domba dan ayam serta hewan piara anjing dan kucing. Demikian pula pada hewan liar harimau, anoa dan badak walaupun tingkat keberhasilannya masih sangat rendah. 8

9 PENUTUP Penanganan semen sapi mulai dari pemilihan pejantan unggul sampai produksi dan penyimpanan semen merupakan hal yang sangat penting diperhatikan untuk menunjang program Inseminasi Buatan. Teknologi Inseminasi Buatan merupakan salah satu teknologi yang paling layak diterapkan baik pada sapi perah maupun sapi potong. DAFTAR PUSTAKA Anonimous, Statistik Peternakan. Dirjen. Peternakan, Departemen Pertanian Republik Indonesia. Burhanuddin, H.L.L. Belli, IGN Jelantik dan U.S. Rosnah, Volume dan Kualitas Semen Sapi Bali pada Ukuran Scrotum yang Berbeda. Laporan Penelitian Fapet Undana, Kupang. Foote, R.H Development of reproductive biotechnologies in domestic animals from artificial insemination to cloning: A Perspective. Cloning, 1 (3): Hafez, E.S.E Reproduction in Farm Animals. 6 th Edition. Lea and Febiger, Philadelphia. Herman, H.A Improving Cattle by the Milllions. NAAB and the Development and Worldwide Application of Artificial Insemination. University of Missouri Press, Columbia. Ivanoff, E.I On the use of artificial insemination for zootechnical purposes in Russia. J. Agr. Sci., 12: Milovanov, V.K Artificial Insemination of Livestock in the USSR. Trans. By A. Birron and Z.S. Cole. S. Monson, Jerusalem and Technical services, US. Department of Commerce, Washinton, D.C. Nesimnasi, N Pengaruh Lama Penyimpanan Semen terhadap Kualitas dan Kesuburan Semen Cair Sapi Brangus. Skripsi Fapet Undana, Kupang. Nishikawa, Y Fifty Years of Artificial Insemination of Farm Animals in Japan. English Bulletin 2. Kyoto University, Kyoto, Japan. Perry, E.J. ed The Artificial Insemination of Farm Animals. 4 th edition. Rutgers University Press, New Brunswick, N.J. Polge, E. and L.E.A. Rowson Fertilizing capacity of bull spermatozoa after freezing at -79 o C. Nature, 169: Pujiaty, S Pengaruh Lama Post-Ejakulat terhadap kualitas Semen Cair setelah Pengenceran. Skripsi Fapet Undana, Kupang. Puka, V Pengaruh Beberapa Pengencer terhadap Kualitas Semen Cair Sapi Brangus. Skripsi Fapet Undana, Kupang. Salisbury, G.W. dan N.L. van Demark, Fisiologi Reproduksi dan Inseminasi Buatan pada Sapi. Diterjemahkan oleh Djanuar. Gajah Mada University Press, Jogyakarta. Tardif, A.L., P.B. Farrell, V. Trouern-Trend, M.E. Simkin, and R.H. Foote Use of Hoechst stain to evaluate life fresh and frozen bull sperm by computerassisted analysis. J. Androl. 19: Toelihere, M.R. 1985a. Fisiologi Reproduksi pada Temak. Angkasa, Bandung. Toelihere, MR. 1985b. Inseminasi Buatan pada Ternak. Angkasa, Bandung. 9

10 Toelihere, M.R., T.L.Yusuf, Burhanuddin, H.L.L. Belli, P. Kune, K. Tahitoe dan M. Krova, Produksi Semen dan Embrio serta Penerapan Teknologi Inseminasi Buatan dan Transfer Embrio pada sapi Bali di Timor. Laporan Penelitian Fapet Undana, Kupang. 10