Prosedur Transfer Gen Ketahanan Biotik pada Tanaman Menggunakan Particle Bombardment

BAB 1  PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dalam budidaya padi di Indonesia petani umumnya mengalami kendala biologi seperti serangan hama wereng cokelat (Hanarida & Soewito 1993) dan hama penggerek batang padi (Pathak & Khan 1994). Menurut Badan Pusat Statistik (2002), dari 112.918 ha area pertanaman padi di 29 propinsi di Indonesia, menunjukkan adanya intensitas serangan penggerek batang padi sebesar 39.08%. Perakitan kultivar padi unggul yang resisten merupakan pilihan yang murah dan efektif untuk pengendalian hama tersebut. Permasalahan yang dihadapi dalam pengembangan kultivar padi yang resisten adalah tidak tersedianya plasma nutfah padi, termasuk varietas-varietas lokal, dengan tingkat ketahanan yang tinggi terhadap hama tersebut untuk dijadikan sebagai tetua dalam program pemuliaan tanaman.

   Oleh karena itu, alternatif teknologi rekayasa genetika untuk mengembangkan plasma nutfah padi transgenik yang resisten terhadap hama wereng cokelat dan penggerek batang padi perlu digunakan. Keberhasilan penerapan rekayasa genetika tanaman sangat bergantung pada kemampuan mengintroduksikan gen ke dalam sel/jaringan dan untuk meregenerasikan tanaman transgenik dari sel/jaringan transgenik yang didapat. Dalam hal ini, tersedianya teknik transformasi genetika untuk mengintroduksikan gen ke dalam sel/jaringan tanaman dan teknik kultur jaringan untuk meregenerasikan sel/jaringan transgenik menjadi tanaman transgenik merupakan prasyarat yang harus dipenuhi. Pengembangan teknik kultur jaringan yang efektif untuk meregenerasikan sel/jaringan menjadi tanaman perlu dilakukan agar keberhasilan penerapan rekayasa genetika pada tanaman padi dapat ditingkatkan.

   Salah satu teknologi dalam upaya mengembangkan transformasi genetika diantaranya dengan menggunakan metode penembakan partikel (Particle bombardment), yaitu teknologi yang menggunakan metode penembakan partikel atau gen gun. Metode ini sering digunakan untuk mengintroduksikan gen ke sel/jaringan tanaman monokotil, terutama pada sel/jaringan tanaman padi. DNA yang melapisi partikel ditembakkan secara langsung ke dalam sel atau jaringan tanaman (Klein et al.1988). Partikel yang mengandung DNA tersebut menembus dinding sel dan membran, kemudian DNA berdifusi dan menyebar di dalam sel secara independen. Metode transformasi dengan penembakan partikel pertama kali diaplikasikan pada jagung oleh Gordon-Kamm et al. (1990) dan berhasil mendapatkan jagung transgenik yang fertil.

1.2. Rumusan Masalah

Terdapat beberapa permasalahan yang akan diselesaikan pada bab selanjutnya:

a.       Bagaimanakah padi varietas Bengawan Solo ?

b.      Apa saja alat dan bahan yang dibutuhkan?

c.       Bagaimanakah metode dalam melakukan teknik particle bombardment ?

d.      Apa saja faktor – faktor keberhasilan teknik particle bombardment ?

1.3. Tujuan

Pembuatan makalah ini mempunyai beberapa tujuan, diantaranya:

1. Untuk mengetahui deskripsi dari padi varietas Bengawan Solo.
2. Untuk mengetahui alat dan bahan yang dibutuhkan.
3. Untuk mengetahui metode dalam melakukan teknik particle bombardment.
4. Untuk mengetahui apa saja faktor – faktor keberhasilan teknik particle bombardment.

BAB 2  PEMBAHASAN

2.1.   Deskripsi

Gambar 1 Tanaman Padi

Padi Bengawan Solo merupakan padi yang berasal dari tetua IR56/IR8411 yang memiliki ketahanan terhadap hama wereng biotipe1 dan peka terhadap penyakit bakteri hawar daun. Memiliki potensi hasil panen 4,5 - 5,0 ton / ha. Padi Bengawan Solo memiliki karakteristik khusus yaitu umurnya kurang lebih 117 hari, memiliki bentuk tanaman tegak, tinggi tanaman kl. 92 cm, anakan produktif banyak (kl.15 malai), warna kakinya hijau, warna batangnya hijau, tidak meliki warna telinga dan lidah daun, daunnya berwarna hijau dengan posisinya tegak.

Gambar 2 Proses Particle Bombardment

Alternatif teknologi rekayasa genetika untuk mengembangkan plasma nutfah padi transgenik yang resisten terhadap hama wereng cokelat dan penggerek batang padi perlu digunakan. Keberhasilan penerapan rekayasa genetika tanaman sangat bergantung pada kemampuan untuk mengintroduksikan gen ke dalam sel/jaringan dan untuk meregenerasikan tanaman transgenik dari sel/jaringan transgenik yang didapat. Penembakan mikroproyektil (microprojectile bombardment) menggunakan gene gun merupakan teknik transformasi genetika yang sering digunakan untuk mengintroduksikan gen ke sel/jaringan tanaman monokotil, terutama pada sel/jaringan tanaman padi. Fauquet et al. (1996) melaporkan bahwa pada tanaman padi japonica, efisiensi transformasi menggunakan mikroproyektil mencapai 25%. Partikel emas atau tungsten yang telah dilapisi DNA dengan konsentrasi tertentu ditembakkan ke sel/jaringan tanaman padi untuk mengintroduksikan DNA. Teknik bombardment ini nerupakan teknik yang paling modern dalam transformasi tanaman yaitu dengan penggunaan metode gene gun atau particle bombardment. Metode transfer gen ini dioperasikan secara fisik dengan menembakkan partikel DNA-coated langsung ke sel atau jaringan tanaman. Penggunaan particle bombardment membuka peluang dan kemungkinan lebih muda dalam memproduksi tanaman transgenik dari berbagai spesies yang sebelumnya sukar ditransformasi dengan Agrobacterium, khususnya tanaman monokotil seperti padi, jagung, dan turfgrass.

2.2.   Alat dan Bahan

-          Benih padi Bengawan Solo

-          Media dasar NB

-          Alkohol 70%

-          Chlorox 20%

-          500 mg/l Lprolin

-          500 mg/l L-glutamin

-          300 mg/l kasein hidrolisat

-          30 g/l sukrosa

-          3 g/l fitagel

-          2 mg/l 2,4-D.

-          Etanol absolut

-          50 μl air steril

-          1 μg/μl DNA plasmid

-          20 μl spermidin 0.1 M, 50 μl CaCl2 2.5 M

-          Senyawa osmotikum manitol 30 g/l

-          sorbitol 30 g/l

2.3.   Metode Pelaksanaan

Langkah-langkah Dalam Melakukan Teknik Bombartment :

1. Isolasi gen yang diinginkan

Benih padi indica cv. Bengawan Solo disterilkan dengan direndam dalam alkohol 70% selama satu menit, dalam larutan Chlorox 20% (v/v) selama 30 menit dan dibilas tiga kali dengan air steril. Setelah benih disterilkan, embrio diisolasi dari benih padi dan digunakan sebagai eksplan untuk menginduksi pembentukan kalus embriogen. Induksi kalus embriogen dilakukan dalam media yang terdiri atas media dasar NB (Chu et al. 1975), unsur mikro dan vitamin dari media dasar B5 (Gamborg & Shyluk 1981), dengan penambahan 500 mg/l Lprolin, 500 mg/l L-glutamin, 300 mg/l kasein hidrolisat, 30 g/l sukrosa, 3 g/l fitagel, dan 2 mg/l 2,4-D. Sebelum disterilkan pada suhu 121 oC selama 20 menit, dan tekanan 1.2 kg/cm2, pH media diatur hingga 5.8 dengan penambahan NaOH. Kalus embriogen mulai terbentuk 3-4 minggu setelah penanaman eksplan dalam media. Kalus embriogen yang didapat dipindahkan pada media induksi yang sama yang masih segar setiap tiga minggu.

2. Penyiapan partikel emas

Untuk menyiapkan empat kali penembakan, partikel emas berdiameter 1.0 μm sebanyak 1.4 mg disterilkan dalam 50 μl etanol absolut dan divorteks selama satu menit. Setelah disentrifugasi selama 10 detik dengan kecepatan 8300 x g, supernatan dibuang dan endapan partikel emasnya disuspensikan dalam 50 μl air steril, dikocok selama 1 menit, dan disentrifugasi selama 10 detik dengan kecepatan 8300 x g. Pencucian partikel emas dengan cara tersebut dilakukan dua kali lagi dengan cara yang sama.

3. Pemasukan DNA plasmid ke partikel emas steril

Partikel emas yang telah steril disuspensikan dalam 50 μl air steril dan ke dalamnya ditambahkan 1 μg/μl DNA plasmid dan 20 μl spermidin 0.1 M, 50 μl CaCl2 2.5 M, dan divorteks selama 3 menit. Campuran disentrifugasi selama 10 detik dengan kecepatan 8300 xg. Setelah dipisahkan dari supernatan, partikel emas disuspensikan dalam 60 μl etanol absolut. Untuk satu kali penembakan, suspensi partikel emas 10 μl dalam etanol absolut disebarkan ke bagian tengah dari macrocarrier.

4. Mengembangkan transgenik fungsional termasuk gen yang diinginkan

Kalus embriogen ditanam selama empat jam sebelum dan 16-20 jam sesudah dilakukan penembakan mikroproyektil dalam media induksi kalus dengan penambahan senyawa osmotikum manitol 30 g/l dan sorbitol 30 g/l untuk mengurangi terjadinya kerusakan sel/jaringan. Kalus diposisikan secara melingkar dengan diameter 2.5 cm di tengah-tengah media sebagai daerah sasaran dari penembakan mikroproyektil.

5. Penembakan mikroproyekti/menggabungkan gen yang diinginkan ke dalam plasmid

Prosedur penembakan mikroproyektil dilakukan sesuai dengan metode baku dari Gene Gun (Biorad, Biolistic PDS 1000/He). Penembakan dilakukan dalam kondisi vakum sebesar 27 inci air raksa (in Hg), tekanan gas helium untuk percepatan microcarrier sebesar 1100 psi, jarak tembak enam cm dan satu kali penembakan. Semua bahan dan perlengkapan yang diperlukan untuk penembakan mikroproyektil disterilkan dengan direndam dalam etanol 95% selama 10 menit dan dikering-anginkan dalam laminar. Pada teknik bombardment terdapat tahapan:

-          DNA dibawa oleh partikel logam emas atau tungsten yang berukuran mikroskopik. Partikel yang digunakan untuk bombardment biasanya berupa emas karena bersifat inert, padat, dan tidak beracun dalam sel. Partikel emas lebih aman untuk digunakan karena tungsten dapat bersifat toksik pada beberapa tanaman.

-          Partikel yang membawa DNA  ditembakkan oleh senapan (gun) ke dalam jaringan tanaman dan menembus dinding sel untuk masuk ke dalam nukleus, mitokondria atau kloroplas dan menyatu dengan kromosom DNA inang. DNA vektor/plasmid membawa sekuen spesifik yang digunakan untuk mengenali lokasi yang tepat atau yang diinginkan untuk berintegrasi dengan genome.

-          Gen gun dapat beroperasi melalui 2 cara yaitu dengan pemberian tekanan udara maupun tegangan voltase yang tinggi.

-          DNA melepaskan diri dari partikel di dalam sel. Beberapa DNA masuk ke dalam organel target dan berhasil berintegrasi dengan kromosom DNA inang.

6. Pengkulturan kalus

Setelah penembakan mikroproyektil, kalus embriogen tetap dikulturkan pada media induksi kalus dengan penambahan osmotikum dan diinkubasi dalam kondisi gelap di ruang kultur bersuhu 26 oC selama 1620 jam. Selanjutnya, kalus dipindahkan ke media induksi kalus tanpa senyawa osmotikum dan diinkubasi dalam kondisi gelap di ruang kultur dengan suhu 26 oC selama dua minggu untuk membantu proliferasi kalus.

Kalus yang berkembang dipindahkan ke media preregenerasi dan diinkubasi dalam kondisi gelap selama 2 minggu. Media preregenerasi yang digunakan adalah pre-regenerasi NB (PRNB) [media dasar NB dengan penambahan 2 mg/l 6- Benzylaminopurine (BAP), 1 mg/l α-Naphthalene acetic acid (NAA), dan 5 mg/l ABA] atau media pre-regenerasi MS (PRMS) [media dasar MS dengan penambahan 2 mg/l BAP, 1 mg/l NAA, dan 5 mg/l ABA]. Untuk menginduksi pembentukan tunas, kalus yang telah ditumbuhkan pada media PRNB dipindahkan ke media regenerasi NB (RNB) sedangkan kalus yang ditumbuhkan dalam media PRMS dipindahkan ke media regenerasi MS (RMS), masing-masing dengan atau tanpa penambahan spermidin 0.1 mM. Selanjutnya, semua kultur diinkubasikan dengan penyinaran 1000 lux selama 16 jam sehari dalam ruang kultur bersuhu 26 o C selama empat minggu. Kalus dipindahkan ke media regenerasi tunas yang masih segar setiap dua minggu hingga terbentuk tunas.

Untuk menginduksi pembentukan planlet, tunas diakarkan dalam media pengakaran (media dasar MS, dengan penambahan sukrosa 30 g/l dan fitagel 0.3% (w/v)) selama dua minggu atau sampai terbentuk akar. Sebelum dipindahkan ke rumah kaca, dilakukan aklimatisasi planlet secara bertahap dengan menanam planlet selama satu minggu dalam tabung reaksi berdiameter 1.5 cm dan tinggi 15 cm yang berisi air 5 ml dan selama dua minggu dalam bak plastik ukuran 44 x 34 x 15 cm yang berisi tanah sawah. Planlet yang berhasil bertahan hidup dalam periode aklimatisasi selanjutnya dipindahkan ke dalam pot plastik dengan volume 10 l yang berisi tanah sawah.

7. Analisis molekuler tanaman hasil transformasi

Hasil kultur dianalisis untuk mengetahui hasil ekspresi DNA asing. Teknik analisis untuk mengetahui ekspresi transgen dilakukan melalui analisis sourthen blotting atau PCR.

2.4.   Pembahasan

- Faktor-faktor keberhasilan teknik bombardment adalah:

1. Temperatur, jumlah sel dan kemampuan regenerasi sel atau totipotensi yang digunakan. Eksplant yang digunakan lebih baik eksplant yang masih memiliki kemampuan mersitematis, misalnya jaringan embrional dan epikotil.

2. Jumlah DNA yang menyelubungi partikel logam yang ditransfer ke dalam sel/jaringan.

3. Tipe senapan yang digunakan, jenis microcarrier, pemberian tekanan helium. 

- Keuntungan penggunaan teknik bombardment yaitu:

1. Gen gun dapat digunakan pada jangkauan yang lebih luas, misalnya pada tumbuhan dapat digunakan organ daun. Bakteri atau virus tidak dapat mentransfer gen ke dalam kloroplas sehingga metode gen gun dapat digunakan untuk memasukkan DNA asing ke dalam kloroplas.

2. Transformasi genetik lebih sederhana, cepat, dan memberikan frekuensi hasil transforman yang lebih tinggi dibandingkan menggunakan Agrobacterium. Transformasi menggunakan Agrobacterium pada buncis memiliki frekuensi hasil transformasi rata-rata 0.5-3%, sedangkan menggunakan partikel bombardment yaitu 18%.

- Keterbatasan transformasi menggunakan partikel bombardment yaitu:

1. Harga alat dan perlengkapannya cukup mahal

2. Penembusan partikel ke dalam jaringan cukup dangkal

3. Daerah penembusan DNA plasmid ke dalam jaringan target cukup luas sehingga DNA yang ditransfer ke dalam sel acak. Beberapa sel yang tidak mengekspresikan transgen, akan mati jika ditumbuhkan dalam medium kultur kusus.

4. Seringkali terjadi penggabungan salinan ganda transgen pada sisi tunggal penyisipan, penyusunan ulang gen yang menyisip dan penggabungan transgen pada sisi penyisipan ganda. Salinan ganda dapat menyebabkan hilangnya transgen pada keturunan berikutnya (Yao dkk., 2006).

5. Salah satu permasalahan dalam semua metodologi transformasi yang digunakan dan pada penggunaan partikel bombardment sendiri adalah tidak ada jaminan terekspresinya transgen oleh tanaman. Epigenetik dan efek posisi, gen silencing, fenomena supresi dan co-supresi seringkali menginaktifkan transgen (Romano, dkk., 2003). 

- Hasil penerapan teknik bombardment pada padi Indica cv. Bengawan Solo

            Hasil penelitian yang dilakukan menunjukkan perlakuan penembakan mikroproyektil dalam transformasi genetika padi hanya berpengaruh terhadap persentase kematian jaringan eksplan saat dua minggu pertama setelah perlakuan penembakan. Setelah periode dua minggu, perlakuan penembakan ini sudah tidak berpengaruh terhadap perkembangan eksplan padi indica cv. Bengawan Solo. Pengaruh negatif dari perlakuan penembakan mikroproyektil terhadap daya regenerasi tanaman dari eksplan telah dilaporkan sebelumnya pada tanaman jagung, gandum, dan padi (Kemper et al. 1996; Rubi et al. 1999; Harwood et al. 2000). Pada berbagai tanaman tersebut, daya regenerasi tanaman dari eksplan yang diberi perlakuan penembakan mikroproyektil nyata menurun dibandingkan dengan eksplan tanpa perlakuan penembakan mikroproyektil. Salah satu faktor penyebab penurunan daya regenerasi tanaman yang terjadi adalah akibat kerusakan jaringan eksplan setelah perlakuan penembakan mikroproyektil (Birch & Bower 1994; Chibbar & Kartha 1994).

            Setelah periode penyembuhan dari kerusakan jaringan akibat perlakuan penembakan mikroproyektil dapat dilewati, perkembangan eksplan lebih dipengaruhi oleh media tumbuh yang digunakan untuk meregenerasikan tunas dari eksplan. Media RNB dan RMS, dengan atau tanpa penambahan spermidin mempunyai pengaruh yang sama terhadap proliferasi kalus dari eksplan dan pembentukan kalus hijau. Tetapi, kedua tipe media mempunyai kemampuan yang berbeda untuk menginduksi pembentukan tunas dari eksplan kalus padi indica cv. Bengawan Solo. Media regenerasi tunas dengan komposisi dasar media MS lebih baik digunakan dibandingkan dengan media regenerasi dengan komposisi dasar media NB. Berlawanan dengan informasi yang telah ada, dalam percobaan ini penambahan spermidin ke dalam media regenerasi tanaman tidak memberikan dampak positif yang diharapkan. Penambahan senyawa spermidin dilaporkan berpengaruh positif terhadap kemampuan regenerasi tanaman padi (Shoeb et al. 2001) dan peningkatan produksi kalus serta regenerasi tanaman hijau pada kultur antera padi (Usman 1999; Purwoko et al. 2001; Yuskianti  2001). Media regenerasi tunas dengan komposisi dasar media NB (Chu et al. 1975), unsur mikro dan vitamin dari media dasar B5 (Gamborg & Shyluk 1981)] dilaporkan mampu menginduksi pembentukan tunas dari eksplan padi japonica yang telah diberi perlakuan penembakan mikroproyektil (Fauquet et al. 1996; Lee et al. 2003). Dalam media regenerasi tunas dengan komposisi media dasar NB, efisiensi regenerasi tunas setelah perlakuan penembakan mikroproyektil yang dilaporkan berkisar antara 8-50% (Fauquet et al. 1996). Sebaliknya, media regenerasi tunas dengan komposisi dasar media MS (Murashige & Skoog 1962) juga telah dilaporkan mampu menginduksi pembentukan tunas dari eksplan padi japonica dan indica yang telah diberi perlakuan penembakan mikroproyektil (Rubi et al. 1999; Pons et al. 2000). Dalam media regenerasi tunas dengan komposisi dasar media MS, efisiensi regenerasi tunas setelah perlakuan penembakan mikroproyektil yang dilaporkan berkisar 20-60% (Rubi et al. 1999). Dalam kegiatan transformasi genetika untuk mengintroduksikan gen ke sel/jaringan tanaman dan meregenerasikan tanaman transgenik, tersedianya metode kultur in vitro yang efisien untuk meregenerasikan tunas dari eksplan menjadi sangat penting. Penggunaan teknik in vitro yang efisien dalam menginduksi pembentukan tunas dari eksplan untuk mendukung transformasi genetika akan meningkatkan kemungkinan didapatkannya tanaman transgenik. Sebaliknya jika efisiensi regenerasi tanamannya rendah, maka kemungkinan didapatkannya tanaman transgenik hasil transformasi genetika juga akan menurun. Dalam percobaan ini kondisi transformasi genetika dengan penembakan mikroproyektil yang tidak berpengaruh negatif terhadap pertumbuhan dan perkembangan eksplan telah dievaluasi. Media regenerasi tunas dengan komposisi dasar media MS lebih disarankan untuk meregenerasikan tanaman dari eksplan padi indica cv. Bengawan Solo yang telah diberi perlakuan penembakan mikroproyektil.

BAB 3 PENUTUP

3.1  Kesimpulan

Salah satu rekayasa tanaman yakni dengan menggunakan penembakan particle bombardment. Particle bombardment memiliki beberapa kelebihan serta kekurangan. Salah satu tanaman yang dapat dilakukan penembakan particle bombardment yakni tanaman padi.

DAFTAR PUSTAKA

Besar, B., Bioteknologi, P., Pertanian, G., Tentara, J., & No, P. (2005). Daya Regenerasi Padi      Indica cv . Bengawan Solo dalam Dua Tipe Media Regenerasi dengan Penembakan    Mikroproyektil Regeneration Capacity of Indica Rice cv . Bengawan Solo in Two  Types of Regeneration Media through Microprojectile Bombardment, 12(4), 157   161.

http://bbpadi.litbang.pertanian.go.id/plasma/rona_setyanamain=disp_padi_unggul.php&noaksesi=Bengawan%20Solo.pdf (diakses 15 April 2018).

KelasD-Rizki Saddik Ismail-150510160013-Tugas3-2

TUGAS II

COLLABORATION LEARNING

PEMULIAAN TANAMAN MEMBIAK VEGETATIF

Petunjuk :

1.      Di bawah ini disajikan sejumlah 10 (sepuluh) buah pertanyaan yang merupakan topik yang harus dikuasai dari materi kuliah Pemuliaan Tanaman Membiak Vegetatif

2.      Jawablah pertanyaan-pertanyaan tersebut secara individual (Bukan tugas kelompok)

3.      Pembahasan dan diskusi akan dilakukan pada tanggal 21 April 2017

4.      Saat diskusi, dapat dilakukan penilaian terhadap jawaban atau komentar yang mengemuka

5.      Pada akhir pertemuan tanggal 21 April 2017 akan dilakukan evaluasi materi

Pertanyaan dan Jawaban :

1.      Varietas unggul hasil persilangan tanaman-tanaman membiak vegetatif sudah dapat diseleksi dan diperoleh sejak F1.

a.       Jadi sesungguhnya, faktor apa yang harus diperhatikan dalam persilangan antar tanaman membiak vegetatif ?

b.      Bagaimana prosedur seleksinya ?

Jawaban :

a.       Adapun faktor faktor yang perlu diperhatikan dalam persilangan antar tanaman membiak vegetatif diantaranya yakni,

-          Memiliki variabilitas genetik yang luas

-          Kondisi genetik kedua tetua harus berbeda

-          Jarak genetik kedua tetua harus jauh

b.      Adapun prosedur seleksinya sebagai berikut :

Tahun ke-1	:	Menyilangkan tetua yang telah dipilih untuk mendapatkan keturunan pertama atau F1
Tahun ke-2	:	Menanam dan mengevaluasi tanaman F1. Tanaman yang dipilih adalah yang sehat dan vigor tinggi.
Tahun ke-3	:	Menanam tiap individu tanaman yang telah dipilih dalam beberapa baris. Pilih sekitar 100-200 tanaman keturunan yang paling unggul.
Tahun ke-4	:	Melakukan uji daya hasil pendahuluan
Tahun ke-5 hingga ke 7	:	Melakukan uji daya hasil lanjutan di multilokasi untuk persiapan pelepasan kultivar

2.      Tanaman membiak vegetatif memiliki karakteristik yang berbeda dengan tanaman yang diperbanyak secara generatif. Hal tersebut menjadikan pendekatan pemuliaan tanaman yang diperbanyak secara vegetatif bersifat unik. Sebutkan karaktersitik-karaktersitik tanaman yang diperbanyak secara vegetatif !

Jawaban :

Karakteristik tanaman yang diperbanyak secara vegetatif sebagai berikut,

a.       Genetiknya sama dengan Induknya

b.      Mempertahankan kemurnian genetik suatu tanaman

c.       Tanaman apomixis memungkinkan membentuk heterosis

d.      Keturunan dari tanaman yang dipilih tunggal

e.       Terlepas dari heterozigositas, ketidakseimbangan kromosom, masalah kemandulan, dan lain-lain yang sama dapat lebih diperbanyak tanpa perubahan genetik. (Agrawal, 1998. Sleeper DA, Poehlman JM ,2006).

3.      Jangka waktu pelepasan varietas unggul berbeda-beda antar tanaman membiak vegetatif. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhinya !

Jawaban :

Beberapa faktor yang mempengaruhi jangka waktu pelepasan varietas unggul berbeda-beda antar tanaman membiak vegetatif diantaranya adalah

a.       Umur tanaman

Terdapat tanaman yang merupakan tanaman semusim dan tahunan.

b.      Kemampuan beregenerasi secara vegetative

Tanaman membiak vegetatif memiliki kemampuan berbeda dalam menghasilkan klon

c.       Ekstentisivitas pemanfaatan

Tanaman  membiak vegetatif ada yang ditanam pada kondisi lingkungan beragam, ada juga yang spesifik

4.      Pemuliaan tanaman untuk tanaman membiak vegetatif berbeda dengan pemuliaan tanaman yang diregenerasikan secara generatif. Sebutkan keuntungan dan kelemahan pemuliaan tanaman membiak vegetatif !

Jawaban :

Adapun keuntungan dan kelemahan dari pemuliaan tanaman membiak vegetatif yakni,

a.       Kelebihan

-          Sesuai dengan sifat induknya.

-          Lebih cepat pertumbuhannya

-          Masa juvenill lebih pendek

-          Lebih mudah

b.      Kekurangan

-          Waktu pengujian yang lama

-          Pendekatan bioteknologi yang mahal

-          Variabilitas genetik yang kurang jelas

5.      Bagiamana langkah perakitan tanaman membiak vegetatif unggul melalui pemanfaatan apomiksis !

Jawaban :

Adapun langkah-langkah perakitan tanaman membiak vegetatif unggul melalui pemanfaatan apomiksis diantaranya,

-          Mengoleksi plasma nutfah terlebih dahulu. Apabila sudah menentukan plasma nutfah yang ingin dirakit, lakukan identifikasi reproduksi, lihat karakteristik morfologinya, dan evaluasi adaptabilitas.

-          Melakukan persilangan. Untuk tetua betina menggunakan tanaman hasil seksual, dan untuk tetua jantan menggunakan tanaman apomik obligat (Gen dominan).

-          Hasil persilangan tersebut menghasilkan keturunan (F1). F1 terdiri dari tanaman bersifat seksual dan apomik. Untuk tanaman F1 yang seksual, lakukan seleksi tanaman dengan sifat terbaik, lalu lakukan persilangan dengan tanaman apomik lagi dan jauhkan tanaman yang tidak terseleksi. Sementara untuk tanaman F1 yang apomik, lakukan seleksi tanaman dengan sifat terbaik lalu adakan pengujian dengan ulangan.

-          Setelah tanaman apomik tersebut menunjukkan sifat yang baik dan unggul melalui pengujian maka kultivar apomik tersebut dapat dilepas.

6.      Mutasi pada jaringan vegetatif tanaman dapat menimbulkan chimera.

a.       Jelaskan apa yang dimaksud dengan chimera !

b.      Mengapa hal tersebut dapat terjadi !

c.       Sebutkan tipe-tipe chimera yang mungkin terbentuk !

Jawaban :

a.       Chimera adalah jaringan tanaman yang mengandung sel – sel mutan dan sel – sel normal sehingga konstitusi genetiknya berbeda. Sebuah tanaman disebut chimera ketika sel-sel nya memiliki lebih dari sebuah genotip ditemukan tumbuh berdekatan di dalam jaringan tanaman tersebut.

b.      Chimera terjadi karena adanya daya tembus iradiasi yang terbatas karena kondisi selular jaringan, ketebalan jaringan, pengaruh  daya iradiasi mutagen, dan dosis mutagen.

c.       Ada empat jenis Chimera (Acquaah, 2012):

-          Sectorial

Chimera ini diamati pada tunas yang tumbuhdengan dua jaringan yang berbeda secara genetik yang terletak berdampingan. Efek dari modifikasi ini misalnya batang berkembang dengan dua jaringan yang berbeda yang masing- masing setengahnya. Tipe chimera ini tidak stabil dapat menghasilkan tunas dan daun yang bukan chimera.

-          Periclinal

Jenis chimera terdiri dari dua lapisan tipis yang berbeda secara genetik,satu dengan yang lain. Chimera periclinalsalah satu chimera yang melipatkan seluruh lapisan. Sebuah mutasi dapat menghasilkan chimera periclinal jika sel-sel yang terpengaruh letaknya di dekat apikal sehingga sel-sel yang diproduksi oleh pembelahan berikutnya membentuk seluruh lapisan dari tipe termutasi. Hasil meristemnya mengandung satu lapis yang secara genetik berbeda dari meristem asalnya. Jenis chimera ini relatif stabil dan dan dapat diperbanyak secraa vegetatif.

-          Mericlinal

Ketika lapisan luar jaringan genetik yang berbeda tidak benar-benar memperluas ke lapisan bawah. Chimera mariclinal hanya melibatkan sebagian dari satu lapisan. Misalnya chimera ini diproduksi ketika derivat sel-sel termutasi tidak menutupi keseluruhan apikal, sebuah lapisan sel-sel yang termutasi dapat dipelihara hanya satu bagian meristem yang akan menghasilkan pucuk chimera atau daun yang akan berkembang di area itu sedangkan area lain normal.

-          Graft Chimera

Tidak seperti 3 jenis chimera lainnya, yang memiliki asal genetik. Graft Chimera perpaduan jaringan yang tidak diwariskan yang mungkin terjadi setelah okulasi.

7.      Efek chimera dari mutasi pada tanaman tertentu dapat menjadi permasalahan tersendiri bagi perakitan tanaman membiak vegetatif.

a.       Mengapa hal tersebut dapat terjadi ?

b.      Mengapa efek chimera pada beberapa tanaman hias mungkin justru diharapkan ?

Jawaban :

a.       Fenomena chimera menyebabkan tujuan mutasi tidak tercapai karena sel tanaman yang termutasi hanya sebagian saja. (Acquaah, 2012 hal 444)

b.      Fenotipik tanaman chimera berbeda pada tanaman normalnya sehingga dinilai sebagai tanaman yang unik dengan estetika yang diminati penyuka tanaman hias. (Acquaah, 2012 hal 444)

8.      Salah satu teknologi pemuliaan untuk tanaman membiak vegetatif adalah pemanfaatan apomiksis.

a.       Apa yang dimaksud dengan apomiksis ?

b.      Jelaskan macam apomiksis yang mungkin terjadi !

Jawaban :

a.       Apomiksis adalah proses pembentukan embrio secara aseksual tanpa melalui penggabungan gamet jantan dan gamet betina yang terjadi melalui biji.

b.      Macam-macam apomiksis diantaranya ialah,

-          Agamospermy

Pembentukan biji tanpa bertemunya sel telur dan sel sperma. Tanaman agamospery terbagi menjadi dua jenis yaitu obligat yang hanya memproduksi menggunakan apomixes, dan fakultatif yang memproduksi beberapa materi keturunan dari satu induk.

-          Apospori

Terjadi ketika sel somatik dan sel telur terbagi secara mitosis menjadi embrio 2n (nucelus).

-          Diplospori

Embrio dan endosperm berasal dari sel induk megaspora 2n.

-          Embrio adventif

Tidak ada embrio yang terbentuk selama perkembangan biji. Salah satu sel somatik pada ovul membenuk embrio

-          Partenogenesis

Biji yang didalamnya tidak dihasilkan embrio

-          Androgenesis

Embrio berkembang dari inti sel sperma dari serbuk pollen setelah masuk ke kantong embrio.

-          Semigami

Terjadi ketika inti sel sperma dari pollen masuk ke kantong embrio dan penetrasi sel telur. Namun inti sel sperma dan inti sel telur tidak melebur menjadi zigot 2n, melainkan terbagi menjadi bentuk embrio haploid.

9.      Pada umumnya, konstitusi genetik tanaman membiak vegetatif sangat heterosigos, dengan variabilitas genetik yang relatif sempit.

a.       Bagaimana seharusnya penerapan backcross untuk beberapa tanaman membiak vegetatif ?

b.      Mengapa metode backcross yang selama ini dikenal harus dihindari ?

Jawaban :

a.       Prosedur backross pada bebrapa tanaman yang membiak vegetive dilakukan dengan memodifikasi tetua dan kultivar dalam persilanganya. Pada akhirnya akan dihasilkan tanaman yang heterozigot tetapi variabilitas genetiknya sempit. Atau dapat dilakukan dengan melakukan backcross pada tetua lain (Fehr, 1987).

b.      Metode backcross perlu dihindari karena metode backcross membutuhkan waktu yang lama untuk menghasilkan keturunan yang diinginkan.

10.  Perakitan varietas unggul tanaman membiak vegetatif dapat dilakukan melalui beberapa metode. Sebutkan metode-metode tersebut !

Jawaban :

-          Perkawinan antar kultivar

-          Backcross

-          Seleksi recurrent

-          Persilangan interspesifik

-          Penyerbukan sendiri

-          Apomiksis

-          Mutasi

-          Perkawinan antara tetua yang sebagian inbrida (Syukur M., dkk, 2010).

DAFTAR PUSTAKA

Acquaah, George. 2012. Principle of Plant Genetics and Breeding, Breeding Clonally Propagated Species 6. USA. Jhon Willey & Sons, Ltd.

Agrawal, Rattan LAL. 1998. Fundamentals Of Plant Breeding And Hybrid Seed Production, Asexually Propagated Crops. USA. Science Publishers, Inc.

Fehr, W. R. 1987. Principles of Cultivar Development : Theory and Technique. Macmillan Publishing Company. United States of America.

Sleper, David Allen., john Milton Poehlman. 2006. Breeding Field Crops, Breeding Clonally 4. Blackwell publishing.

Syukur M., Sujiprihati S., dan Yunianti R., 2010. Teknik Pemuliaan Tanaman. Copyright Muhamad Syukur muhsyukur@ipb.ac.id http://muhsyukur.staff.ipb.ac.id/2010 /06/01/teknik-pemuliaan-tanaman/ (diakses tanggal 15 April 2018).