KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan

rahmat serta hidayah-Nya sehingga penyusunan tugas ini dapat diselesaikan.

Tugas ini disusun untuk diajukan sebagai tugas mata kuliah Pemuliaan tanaman

dengan judul “Peranan meningkatkan varietas baru” untuk melengkapi tugas kelompok

di agroteknologi uin suska riau.

Terima kasih disampaikan kepada Ibu Rosmaina. Sp, M,si selaku dosen mata kuliah

Pemuliaan tanaman yang telah membimbing dan memberikan kuliah demi lancarnya tugas

ini.

Demikianlah tugas ini disusun semoga bermanfaat, agar dapat memenuhi tugas mata

kuliah Pemuliaan tanaman.

Pekanbaru, 1 juni 2011

penyusun

Pemuliaan tanaman | 1

Pendahuluan

Keragaman genetik yang tinggi merupakan salah satu faktor penting untuk merakit varietas unggul baru. Peningkatan keragaman genetik dapat dilakukan dengan memanfaatkan plasma nutfah yang tersedia di alam dan dapat pula dengan melakukan persilangan. Sifat-sifat tertentu sering tidak ditemukan pada sumber gen yang ada sehingga teknologi lainnya perlu diterapkan. Salah satu teknologi pilihan yang dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan keragaman genetik tanaman adalah melalui teknologi kultur in vitro. Kultur in vitro biasanya merupakan sumber terkaya dalam memproduksi variasi genetik. Dalam beberapa publikasi penggunaan regeneran dinamakan sesuai dengan asal regenerasi tanaman baru tersebut. Misalnya tanaman yang berasal dari kalus disebut calliclones (Skirvin dan Janik 1976), sedang tanaman yang berasal dari protoplas disebut protoclones (Shepard et al. 1980). Larkin dan Scowcroft (1981) menghasilkan berbagai variasi somaklonal yang tersebar secara luas dan disebutkan bahwa tanaman yang berasal dari berbagai bentuk kultur sel disebut somaclones dan variasi genetik yang terjadi termasuk variasi/keragaman somaklonal.

Keragaman somaklonal adalah keragaman genetik yang dihasilkan melalui kultur jaringan (Larkin dan Scowcroft 1981; Scowcroft et al. 1985). Menurut Wattimena (1992) keragaman somaklonal berasal dari keragaman genetik eksplan dan keragaman genetik yang terjadi di dalam kultur jaringan. Keragaman pada eksplan disebabkan adanya sel-sel bermutasi maupun adanya polisomik dari jaringan tertentu. Keragaman genetik yang terjadi di dalam kultur jaringan disebabkan oleh penggandaan jumlah kromosom (fusi endomitosis), perubahan struktur kromosom (pindah silang), perubahan gen dan sitoplasma (Evans dan Sharp 1986; Ahlowalia 1986). Dengan demikian, dari kultur jaringan dapat diseleksi genotipe yang berguna bagi pemuliaan tanaman. Keragaman genetik dapat dicapai antara lain melalui fase tak berdiferensiasi yang relatif panjang (Wattimena 1992). Daud (1996) menyatakan bahwa mutasi spontan yang terjadi pada sel somatik berkisar antara 0,2-3%. Keragaman tersebut dapat ditingkatkan dengan pemberian mutagen baik fisik maupun kimiawi.Salah satu metode keragaman somaklonal yang banyak dimanfaatkan adalah seleksi in vitro.

Keragaman somaklonal

Keragaman somaklonal adalah keragaman genetik yang terjadi pada sel-sel somatik karena adanya keragaman kromosom. Oleh karena itu keragaman genetik bisa terjadi pada tingkat sel, protoplasma, kalus, jaringan dan morfologi tanaman yang telah mengalami regenerasi. Keragaman disebabkan karena adanya perubahan jumlah dan struktur kromosom. Stabilitas genetik dalam perbanyakan tanaman melalui kultur jaringan perlu dipertahankan, oleh karena itu perubahan genetik sangat dihindarkan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perubahan genetik yang sering terjadi dalam kultur sel atau jaringan disebabkan antara lain adanya poliploidi, aneuploidi, kerusakan kromosom, delesi, translokasi, amplifikasi gen dan mutasi. Keragaman genetik dalam kultur jaringan diekspresikan dalam bentuk variasi sifat-sifat pada tanaman yang beregenerasi yang kemudian dapat diturunkan baik melalui perbanyakan secara seksual maupun vegetatif.

Secara umum, istilah keragaman somaklonal digunakan untuk keragaman genetik yang terjadi pada semua jenis sel atau tanaman yang berasal dari sel-sel yang dikulturkan secara in vitro. Keragaman tanaman hasil kultur jaringan atau sel menunjukkan sifat kualitatif maupun kuantitatif yang dapat diturunkan.

Pemuliaan tanaman | 2

Keragaman somaklonal yang terjadi pada biakan in vitro bisa diakibatkan karena sel somatik membelah secara tidak sempurna baik karena suhu yang tinggi, genotipe, atau perlakuan zat kimia yan menyebabkan replikasi kromosom tidak berjalan sempurna. Pada kultur jaringan sering terjadi bila jaringan yang dikulturkan mengalami pembelahan sel yang sangat intensif dan membentuk kalus. Keragaman sel-sel somatik tersebut dapat dimanfaatkan untuk diseleksi sifat-sifat unggulnya.

Variasi pada tingkat kromosom akan menyebabkan perubahan fenotipe tanaman baik yang bersifat permanen maupun tidak permanen. Upaya meningkatkan variasi sel somatik melalui kultur sel atau kalus banyak dilakukan untuk mendapatkan galur-galur mutan secara cepat. Galur-galur mutan tersebut antara lain ditujukan untuk: (i) mendapatkan tanaman yang mampu tumbuh pada cekaman lingkungan seperti kadar Al tinggi, kadar garam yang tinggi, kekeringan dll.(ii) mendapatkan tanaman yang resisten terhadap hama, penyakit dan herbisida, (iii) memproduksi senyawa kimia tertentu (asam amino, metabolit sekunder) dalam jumlah yang tinggi.

Berbagai cara yang dapat ditempuh untuk meningkatkan keragaman pada sel somatik antara lain dengan induksi mutasi menggunakan radiasi atau bahan kimia mutagen. Radiasi dapat menggunakan radiasi sinar UV, sinar X-ray, atau sinar gamma. Radiasi dari sinar radioaktif dapat menyebabkan mjtasi pada tingkat kromosom ataupun DNA. Pengaruh radiasi terhadap mutasi tergantung pada tipe radiasi, pengaruh lingkungan sel sebelum dan sesudah radiasi, dan fase pertumbuhan tanaman yang diradiasi. Radiasi jaringan menghasilkan mutasi hanya pada bagian tertentu dari jaringan yang dapat mengakibatkan terbentuknya khimera. Penggunaan mutagen kimia untuk mendapatkan keragaman genetik pada sel somatik akan menyebabkan mutasi pada tingkat DNA. Mutasi ini dapat mengubah struktur asam amino tetentu, menyebabkan penggandaan kromosom atau menginaktifkan DNA. Mutagen kimia yang banyak digunakanuntuk induksi mutasi adalah: Ethyl metane sulfonate (EMS), methyl metane sulfonaate (MMS), Chloro choline chlorida, 5-bromourasil, dan 5-bromodeoxyuridine.

Fusi protoplasma

Fusi protoplasma adalah usaha yang dilakukan manusia untuk menggabung protoplasma (isi sel) dari dua macam sel yang berbeda berasal dari tumbuhan tingkat tinggi secara alami maupun sengaja. Pada fusi protoplas ini biasanya digunakan sel tubuh (sel somatis).

Ada dua macam fusi protoplasma, yaitu fusi spontan dan fusi induksi. Fusi spontan terjadi secara alami, protoplas-protoplas yang sejenis bergabung membentuk sel-sel yang berinti dua atau berinti banyak yang masing-masing intinya sama. Fusi induksi dapat terjadi pada protoplas-protoplas yang berbeda.

Salah satu keberhasilan di dalam fusi protoplasma ini adalah terbentuknya hibridoma. Hibridoma adalah sel-sel yang dihasilkan dari proses fusi sel eukariotik normal dengan sel eukariotik kanker. Salah satu keberhasilan di dalam membuat hibridoma ini adalah fusi antar sel pembentuk anti bodi (sel plasma), yaitu sel limfosit beta dan sel kanker yang disebut sel mielom. Sel hibrid atau hibridoma mampu membelah secara tak terbatas seperti halnya sel kanker. Antibodi monoklonal misalnya bermanfaat untuk menentukan tipe golongan darah (ABO, Rh, atau MN), transplantasi antigen, dan mengedintifikasi sel-sel kanker.

Pemuliaan tanaman | 3

mengembangkan tanaman dalam sekala besar atau untuk mendapatkan tanaman yang sifatnya sama dengan induknya. Padahal, ada banyak manfaat lain yang bisa dihasilkan dengan kultur jaringan ini. Menurut Ir Arie Wijayani MP, Dosen Jurusan Agronomi Fakultas Pertanian UPN Veteran Yogyakarta, penerapan teknik kultur jaringan juga dapat untuk menghasilkan varietas baru melalui fusi protoplas, fusi protoplasma merupakan penyatuan dua protoplasma atau lebih menjadi satu individu baru yang sanggup tumbuh dan berkembangbiak. Satu varietas baru yang mempunyai sifat-sifat baik seperti yang kita inginkan. Pengertian untuk awam adalah membuat varietas baru dengan cara menyatukan protoplas dari tanaman-tanaman yang dinilai unggul sifatnya. Misalnya protoplasma bunga anggrek merah disatukan dengan protoplas bungan anggrek putih, daun albino dengan daun hijau, daun merah dengan daun hijau. Memang perlu teknik khusus untuk mendapatkan protoplas dari sel tanaman. Diantaranya dengan melarutkan dinding sel menggunakan enzim. Setelah protoplas didapat, selanjutnya dilakukan penggabungan protoplas tersebut. Penggabungan bisa terjadi melalui stimulus medan magnet, bisa juga dengan memberikan zat kimia sepert PEG 6000, NaNO3,polivinil alkohol dan sebagainya. Salah satu contoh fusi protoplas yang berhasil adalah tanaman Sri Rejeki (Aglaonema) berdaun hijau difusikan dengan Aglaonema berdaun putih. Fusi beberapa jenis anggrek Vanda maupun Phaleonopsis.

Pengertian Rekayasa Genetika

Rekayasa genetika (Ing. genetic engineering) dalam arti paling luas adalah penerapan genetika untuk kepentingan manusia. Dengan pengertian ini kegiatan pemuliaaan hewan atau tanaman melalui seleksi dalam populasi dapat dimasukkan. Demikian pula penerapan mutasi buatan tanpa target dapat pula dimasukkan. Masyarakat ilmiah sekarang lebih bersepakat dengan batasan yang lebih sempit, yaitu penerapan teknik-teknik genetika molekular untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang diarahkan pada kemanfaatan tertentu.

Obyek rekayasa genetika mencakup hampir semua golongan organisme, mulai dari bakteri, fungi, hewan tingkat rendah, hewan tingkat tinggi, hingga tumbuh-tumbuhan. Bidang kedokteran dan farmasi paling banyak berinvestasi di bidang yang relatif baru ini. Sementara itu bidang lain, seperti ilmu pangan, kedokteran hewan, pertanian (termasuk peternakan dan perikanan), serta teknik lingkungan juga telah melibatkan ilmu ini untuk mengembangkan bidang masing-masing.

Ilmu terapan ini dapat dianggap sebagai cabang biologi maupun sebagai ilmu-ilmu rekayasa (keteknikan). Dapat dianggap, awal mulanya adalah dari usaha-usaha yang dilakukan untuk menyingkap material yang diwariskan dari satu generasi ke generasi yang lain. Ketika orang mengetahui bahwa kromosom adalah material yang membawa bahan terwariskan itu (disebut gen) maka itulah awal mula ilmu ini. Tentu saja, penemuan struktur DNA menjadi titik yang paling pokok karena dari sinilah orang kemudian dapat menentukan bagaimana sifat dapat diubah dengan mengubah komposisi DNA, yang adalah suatu polimer bervariasi.Tahap-tahap penting berikutnya adalah serangkaian penemuan enzim restriksi (pemotong) DNA, regulasi (pengaturan ekspresi) DNA (diawali dari penemuan operon laktosa pada prokariota), perakitan teknik PCR, transformasi genetik, teknik peredaman gen (termasuk interferensi RNA), dan teknik mutasi terarah (seperti Tilling). Sejalan dengan penemuan-penemuan penting itu, perkembangan di bidang biostatistika, bioinformatika dan robotika/automasi memainkan peranan penting dalam kemajuan dan efisiensi kerja bidang ini.

Pemuliaan tanaman | 4

Rekayasa Genetika tanaman

Sekira 20 produk pertanian hasil modifikasi genetik telah beredar di pasaran Amerika, Kanada, bahkan Asia Tenggara. Dalam enam tahun ke depan, berbagai perusahaan telah menyiapkan 26 produk lainnya, mulai dari kedelai, jagung, kapas, padi hingga stroberi. Dari yang tahan hama, herbisida, jamur hingga pematangan yang dapat ditunda. Pada dasarnya prinsip pemuliaan tanaman, baik yang modern melalui penyinaran untuk menghasilkan mutasi maupun pemuliaan tradisional sejak zaman Mendel, adalah sama, yakni pertukaran materi genetik. Baik seleksi tanaman secara konvensional maupun rekayasa genetika, keduanya memanipulasi struktur genetika tanaman untuk mendapatkan kombinasi sifat keturunan (unggul) yang diinginkan.

Bedanya, pada zaman Mendel, kode genetik belum terungkap. Proses pemuliaan dilakukan dengan ”mata tertutup” sehingga sifat-sifat yang tidak diinginkan kembali bermunculan di samping sifat yang diharapkan. Cara konvensional tidak mempunyai ketelitian pemindahan gen. Sedangkan pada new biotechnology pemindahan gen dapat dilakukan lebih presisi dengan bantuan bakteri, khususnya sekarang dengan dikembangkannya metode-metode DNA rekombinan.

Contoh hasil rekayasa genetika : Vaksin hepatitis, dihasilkan dari sel khamir yang telah disisipkan gen virus akan

menghasilkan selubung protein yang akan digunakan untuk membuat vaksin hepatitis.

Hormon insulin, dihasilkan dari gen hormone insulin manusia yang disisipkan ke DNA bakteri dengan menggunakan enzim. Sebelumnya DNA bakteri dipotong dengan menggunakan enzim juga. Kemudian DNA bakteri disisipkan ke dalam sel bakteri dan bertumbuh menggandakan diri bersama dengan gen hormone insulin, sehingga dihasilkannya hormone insulin dalam jumlah yang besar.

Antibodi monoclonal, dihasilkan dengan cara menggabungkan sel limfosit (sel penghasil antibodi) dengan sel yang terkena penyakit. Antibodi monoclonal ini dapat digunakan untuk pengobatan penyakit kanker serta untuk mencegah keracunan dan mengetahui tanda-tanda kehamilan.

Penggabungan protoplasma, merupakan rekayasa genetika yang dapat digunakan dalam bidang pertanian. Seperti menggabungkan protoplasma untuk menghasilkan tanaman hibrida yang memilikii sifat baru serta dapat mengatasi.

Pemuliaan tanaman | 5

Daftar pustaka

http://anekaplanta.wordpress.com/2008/03/02/peningkatan-keragaman-genetik-tanaman-melalui-keragaman-somaklonal/

http://id.shvoong.com/exact-sciences/agronomy-agriculture/2053251-keragaman-somaklonal/##ixzz1O1mvBkI2

http://id.wikipedia.org/wiki/Genetika_molekularhttp://www.shantybio.transdigit.com/?Biologi_-_Genetika:Rekayasa_Genetika_Tanamanhttp://anekailmu.blogspot.com/2007/08/tnt-trinitrotoluene-dan-tanaman.htmlhttp://www.eurekaindonesia.org/rekayasa-genetika/http://agrifm.blogspot.com/2007/12/mikroba-penyelamat-alami-global-warming.html

Pemuliaan tanaman | 6