MUTASIMUTASI

DAN PLOIDISASIDAN PLOIDISASI

Mutasi adalah perubahan pada materi Mutasi adalah perubahan pada materi genetik suatu makhluk yang terjadi secara genetik suatu makhluk yang terjadi secara tiba-tiba, acak, dan merupakan dasar bagi tiba-tiba, acak, dan merupakan dasar bagi sumber variasi organisme hidup yang sumber variasi organisme hidup yang bersifat terwariskan (bersifat terwariskan (heritableheritable). ).

MutasiMutasi

Mutasi dapat terjadi secara spontan di Mutasi dapat terjadi secara spontan di alam (alam (spontaneous mutationspontaneous mutation) dan dapat ) dan dapat juga terjadi melalui induksi (juga terjadi melalui induksi (induced induced mutationmutation).).

Mutasi merupakan perubahan pewarisan sifat secara tiba-tiba pada suatu makhluk hidup, yang memberikan pengaruh besar terhadap fenotipe (De Vries, 1901).

Secara mendasar tidak terdapat Secara mendasar tidak terdapat perbedaan antara mutasi yang terjadi perbedaan antara mutasi yang terjadi secara alami dan mutasi hasil induksi. secara alami dan mutasi hasil induksi. Keduanya dapat menimbulkan variasi Keduanya dapat menimbulkan variasi genetik untuk dijadikan dasar seleksi genetik untuk dijadikan dasar seleksi tanaman, baik seleksi secara alami tanaman, baik seleksi secara alami (evolusi) maupun seleksi secara (evolusi) maupun seleksi secara buatan (pemuliaan).buatan (pemuliaan).

.. Mutasi.. Mutasi

Mutan

Makhluk hidup yang mengalami mutasi

Mutagenik

Bersifat menyebabkan mutasi

Bahan yang digunakan /dapat menyebabkan mutasiBahan yang digunakan /dapat menyebabkan mutasi

Bahan mutagen yang sering digunakan dalam Bahan mutagen yang sering digunakan dalam penelitian pemuliaan tanaman digolongkan menjadi penelitian pemuliaan tanaman digolongkan menjadi dua kelompok yaitu mutagen kimia (dua kelompok yaitu mutagen kimia (chemical chemical mutagenmutagen) dan mutagen fisika () dan mutagen fisika (physical mutagenphysical mutagen). ). Mutagen kimia pada umumnya berasal dari Mutagen kimia pada umumnya berasal dari senyawa alkyl (senyawa alkyl (alkylating agentsalkylating agents) misalnya seperti ) misalnya seperti ethyl methane sulphonate (EMS), diethyl sulphate ethyl methane sulphonate (EMS), diethyl sulphate (dES), methyl methane sulphonate (MMS), (dES), methyl methane sulphonate (MMS), hydroxylamine, nitrous acids, acridines dan hydroxylamine, nitrous acids, acridines dan sebagainya (IAEA, 1977). sebagainya (IAEA, 1977). Mutagen fisika bersifat sebagai radiasi pengion Mutagen fisika bersifat sebagai radiasi pengion ((ionizing radiationionizing radiation) dan termasuk diantaranya ) dan termasuk diantaranya adalah sinar-X, radiasi Gamma, radiasi beta, adalah sinar-X, radiasi Gamma, radiasi beta, neutrons, dan partikel dari aselerators.neutrons, dan partikel dari aselerators.

MutagenMutagen

Induksi Mutasi dilakukan dengan cara Induksi Mutasi dilakukan dengan cara menginduksi materi tanaman menggunakan menginduksi materi tanaman menggunakan berbagai berbagai mutagen (radiasi sinar, bahan mutagen (radiasi sinar, bahan kimia) menghasilkan mutan.kimia) menghasilkan mutan.

Induksi mutasi dapat dilakukan dengan Induksi mutasi dapat dilakukan dengan menggunakan perlakuan energi dan kimia menggunakan perlakuan energi dan kimia (Sunarto, 1997). (Sunarto, 1997).

a. a. Penggunaan radiasi sinar/partikel Penggunaan radiasi sinar/partikel Perlu dosis dan waktu yang tepat untuk Perlu dosis dan waktu yang tepat untuk

setiap jenis radiasi dalam menghasilkan setiap jenis radiasi dalam menghasilkan mutan.mutan.

Bahan yang diradiasi dapat berupa biji Bahan yang diradiasi dapat berupa biji maupun bagian tanaman yang lain, maupun bagian tanaman yang lain, terutama yang bersifat meristematik.terutama yang bersifat meristematik.

Jenis sinar/partikel yang dapat Jenis sinar/partikel yang dapat dimanfaatkan untuk menginduksi dimanfaatkan untuk menginduksi mutasi :mutasi :

- sinar X- sinar X

- sinar (gamma)- sinar (gamma)

- sinar (beta)- sinar (beta)

- partikel elektron - partikel elektron

- penembakan neutron lambat atau - penembakan neutron lambat atau cepatcepat

- sinar ultra violet- sinar ultra violet

b.b. Penggunaan bahan kimia mutagenik Penggunaan bahan kimia mutagenik (mutagen)(mutagen) Dilakukan dengan perendaman, Dilakukan dengan perendaman, penetesan bahan kimia mutagenik penetesan bahan kimia mutagenik dengan dosis, frekuensi, dan waktu dengan dosis, frekuensi, dan waktu tertentu.tertentu. Jenis bahan kimia yang dapat digunakan Jenis bahan kimia yang dapat digunakan untuk menginduksi mutasi :untuk menginduksi mutasi : - EMS (Ethyl-methanosulfonat)- EMS (Ethyl-methanosulfonat) - MMS (Methyl-methanosulfonat)- MMS (Methyl-methanosulfonat) - ethylenimin- ethylenimin - diepoksibutan- diepoksibutan - oksida etilen- oksida etilen - garam Nitrogen- garam Nitrogen

Jenis MutasiJenis Mutasi Mutasi GenMutasi Gen

NormalNormal Abnormal Abnormal Mutasi KromosomMutasi Kromosom

Mutasi GenMutasi Gen

Gen merupakan sekuens dari untai DNA yang Gen merupakan sekuens dari untai DNA yang mengkode pembentukan protein tertentu. Hanya mengkode pembentukan protein tertentu. Hanya satu untai DNA yang terlibat dalam pembentukan satu untai DNA yang terlibat dalam pembentukan protein melalui transkripsi mRNA. Perubahan dalam protein melalui transkripsi mRNA. Perubahan dalam penerjemahan/translasi untai DNA template akan penerjemahan/translasi untai DNA template akan mengakibatkan perbedaan dalam sintesis protein. mengakibatkan perbedaan dalam sintesis protein. Kesalahan atau perubahan pada tahap tersebut yang Kesalahan atau perubahan pada tahap tersebut yang menyebabkan terjadinya mutasi gen.menyebabkan terjadinya mutasi gen.

Beberapa tipe mutasi gen yang dapat terjadi antara Beberapa tipe mutasi gen yang dapat terjadi antara lain :lain :

SubstitusiSubstitusi Ada penggantian nukleotida dengan nukleotida yang Ada penggantian nukleotida dengan nukleotida yang

bukan semestinya. bukan semestinya.

InsersiInsersi Ada penambahan/sisipan nukleotida baru pada Ada penambahan/sisipan nukleotida baru pada

bagian tertentu, sehingga jumlah nukleotida bagian tertentu, sehingga jumlah nukleotida bertambah dari jumlah semulabertambah dari jumlah semula

DelesiDelesi Ada pengurangan jumlah nukleotida, sehingga jumlah Ada pengurangan jumlah nukleotida, sehingga jumlah

nukleotida berkurang dari jumlah semula. Jumlah nukleotida berkurang dari jumlah semula. Jumlah nukleotida yang hilang bisa satu atau lebih.nukleotida yang hilang bisa satu atau lebih.

InversiInversiAda pembalikan urutan nukleotida, baik sebagian Ada pembalikan urutan nukleotida, baik sebagian

maupun keseluruhan.maupun keseluruhan.

DNA

mRNAAsam Amino

EST, PER, MDH, dll.

Protein

Tinggi tanaman, warna bunga, ketahanan terhadap penyakit, toleran tanah masam, dll.

Fenotipe Tanaman

Mutasi KromosomMutasi Kromosom

DelesiDelesi

perubahan yang diakibatkan hilangnya satu perubahan yang diakibatkan hilangnya satu atau beberapa gen pada kromosomatau beberapa gen pada kromosom

InversiInversi

perubahan yang diakibatkan berubahnya perubahan yang diakibatkan berubahnya urutan beberapa gen pada kromosom urutan beberapa gen pada kromosom menjadi berkebalikan dengan urutan semulamenjadi berkebalikan dengan urutan semula

TranslokasiTranslokasi

perubahan yang diakibatkan berpindahnya perubahan yang diakibatkan berpindahnya satu atau beberapa gen pada suatu satu atau beberapa gen pada suatu kromosom ke kromosom yang lainkromosom ke kromosom yang lain

DuplikasiDuplikasi

perubahan yang diakibatkan perubahan yang diakibatkan copycopy ganda ganda beberapa gen pada kromosombeberapa gen pada kromosom

POLIPLOIDIPOLIPLOIDI

Poliploidi adalah  keadaan sel dengan Poliploidi adalah  keadaan sel dengan penambahan satu atau lebih genom dari penambahan satu atau lebih genom dari genom normal 2n=2x.genom normal 2n=2x.

Fenomena poliploidi di alam dapat dibagi Fenomena poliploidi di alam dapat dibagi atas : atas :

(1)(1)autopoliploid (penambahan genom autopoliploid (penambahan genom dimana pasangan kromosomnya homolog), dimana pasangan kromosomnya homolog), dan dan

(2)(2)allopoliploid (penambahan genom dimana allopoliploid (penambahan genom dimana kromosomnya tidak homolog). kromosomnya tidak homolog). 

Autopoliploid

: sel yang mempunyai lebih dari dua genom dimana genomnya identik atau mempunyai kromosom homolog karena pada umumnya berasal dari satu spesies. Autopoliploid muncul dari penggandaan kromosom yang komplemen secara langsung. Autopoliploid dapat diinduksi artifisial melalui perlakuan kolkhisin Beberapa tanaman yang termasuk  autopoliploid alami adalah kentang, ubi jalar, kacang tanah

Induksi Autopoliploid

Autopoliploid dapat diinduksi melalui perlakuan kolkhisin, yang telah banyak dimanfaatkan dalam perbaikan sifat tanaman.

Salah satu contohnya adalah pembentukan buah triploid yang diarahkan pada terbentuknya buah tanpa biji, seperti pada semangka dan jeruk.

Tanaman triploid dihasilkan dari persilangan tanaman diploid yang normal dengan tanaman tetraploid (yang dihasilkan dari penggandaan tanaman diploid menggunakan kolkhisin)

Allopoliploid

: terbentuk dari hibridisasi antara spesies atau genus yang berlainan genom (hibridisasi interspesies). Tanaman F1-nya akan steril karena tidak ada atau hanya beberapa kromosom homolog. Bila terjadi penggandaan kromosom spontan atau diinduksi maka tanaman menjadi fertil. Beberapa tanaman yang termasuk alloploidi alami adalah gandum, terigu, kapas, tembakau, tebu dan beberapa spesies kubis.

Penambahan jumlah kromosom Penambahan jumlah kromosom membentuk poliploidi membawa membentuk poliploidi membawa kompleksitas terhadap rasio kompleksitas terhadap rasio genetik. Jika suatu ekspresi suatu genetik. Jika suatu ekspresi suatu gen seperti hukum Mendel dengan gen seperti hukum Mendel dengan asumsi ada alel A dan a maka pada asumsi ada alel A dan a maka pada organisme diploid diperoleh dua organisme diploid diperoleh dua genotip homosigot (AA dan aa) dan genotip homosigot (AA dan aa) dan hanya satu genotip heterosigot hanya satu genotip heterosigot (Aa). (Aa).

Kasus pada autotetraploid diperoleh dua genotip homosigot (AAAA dan aaaa) tetapi dengan tiga genotip heterosigot (AAAa, AAaa, dan  Aaaa). Tiap genotip heterosigot ini pada generasi lanjut akan menghasilkan beberapa kombinasi genotip. Contoh genotip AAaa diperoleh ratio genotip 1AAAA : 8AAAa : 18AAaa : 8Aaaa : 1aaaa. Jika ada dominansi sempurna maka genotip homosigot dominan  dan heterosigot mempunyai fenotip  sama.