Mutasi Dalam Bidang Pemuliaan Tanaman (Bidang Tanaman) Linda [PDF]

Citation preview

MAKALAH MAKALAH MUTASI DALAM BIDANG PEMULIAAN TANAMAN Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah IPA Terapan yang dibina oleh Bapak Drs. H. Ridwan Joharmawan, M.Si. dan ibu Isnanik Juni Fitriyah, S.Pd.,M.Si.



Oleh : Linda Fitriatus Sa’adah 170351616602/Offering A Kelompok 7 (Bidang Pertanian)



UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM STUDI S1 PENDIDIKAN IPA JANUARI 2020



DAFTAR ISI Halaman HALAMAN SAMPUL.............................................................................................i DAFTAR ISI............................................................................................................ii BAB I PENDAHULUAN 1.1



Latar Belakang..........................................................................................3



1.2



Rumusan Masalah..................................................................................... 3



1.3



Tujuan........................................................................................................4



BAB II PEMBAHASAN 2.1



Pengertian Pemuliaan Tanaman................................................................ 5



2.2



Pengertian Mutasi......................................................................................6



2.3



Macam-macam Mutasi..............................................................................6



2.4



Keuntungan dan Kerugian Mutasi pada Tanaman.....................................8



2.5



Aplikasi teknologi mutasi pada pemuliaan tanaman gandum...................9



BAB III PENUTUP 3.1



Kesimpulan..............................................................................................11



3.2



Saran........................................................................................................11



DAFTAR RUJUKAN............................................................................................12



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Semakin berkembangnya kehidupan manusia mengakibatkan kebutuhan akan pangan semakin meningkat. Tidak hanya dalam hal kuantitas, tetapi juga dalam hal kualitas produk. Oleh karena itu, hal ini menuntut para peneliti untuk menghasilkan varietas tanaman yang lebih baik. Hasil tanaman/panen yang menurun kualitasnya memberikan ruang bagi peneliti untuk melakukan pemuliaan tanaman untuk memberikan kontribusi dalam perbaikannya. Pemuliaan tanaman bertujuan untuk menghasilkan kombinasi genetik baru dan melalui seleksi menghasilkan peningkatan tanaman yang mempunyai kondisi lebih baik dan tahan terhadap ancaman biotik maupun abiotik. Ruang lingkup pemuliaan meliputi: pembentukan keragaman genetik (sebagai populasi dasar/bahan dasar proses pemuliaan tanaman sebagai materi untuk seleksi dan bahan persilangan), dan seleksi dengan melakukan pengujian-pengujian individu-individu yang kualitasnya unggul sebelum varietas baru dilepas. Peningkatan keragaman genetik dapat dilakukan melalui introduksi, hibridisasi, seleksi, bioteknologi dan mutasi. Mutasi merupakan salah satu teknik yang telah dikembangkan secara luas sebagai upaya untuk meningkatkan keragaman genetik tanaman untuk mendapatkan sifat baru sebagai sarana untuk perbaikan genetic tanaman, terutama pada tanaman yang selalu diperbanyak secara vegetative sehingga keragaman genetiknya rendah atau untuk mendapatkan karakter baru dimana sifat tersebut tidak dijumpai pada gene poll yang ada. Yang disebut mutasi adalah perubahan materi genetik pada makluk hidup yang terjadi secara tibatiba dan secara acak serta diwariskan. Mutasi yang terjadi dapat diwariskan dan dapat kembali normal (epigenetik). Mutasi dapat terjadi secara alami maupun sengaja di induksi untuk tujuan tertentu untuk perbaikan genetik tanaman. 1.2 Rumusan Masalah 1. Apa pengertian Pemuliaan Tanaman? 2. Apa pengertian Mutasi? 3. Bagaimana macam Mutasi? 4. Apa keuntungan dan kerugian Mutasi pada tanaman? 4



5. Bagaimana aplikasi teknologi mutasi pada pemuliaan tanaman gandum? 1.3 Tujuan 1. Mengetahui pengertian pemuliaan tanaman 2. Mengetahui pengertian mutasi 3. Mengetahui macam mutasi 4. Mengetahui keuntungan dan kerugian mutasi pada tanaman 5. Mengetahui aplikasi teknologi mutasi pada pemuliaan tanaman gandum



5



BAB II PEMBAHASAN 2.1 Pengertian pemuliaan tanaman Pemuliaan tanaman bertujuan untuk memperbaiki dan mendapatkan potensi genetik tanaman, sehingga dapat beradaptasi pada agroekosistem tertentu dengan hasil yang



tinggi dan sesuai dengan selera konsumen.



Keberhasilan tersebut sangat ditentukan oleh kemampuan pemulia dalam memilih genotipe-genotipe unggul dalam proses seleksi. Pemuliaan tanaman meliputi tiga fase kegiatan, yaitu: menciptakan variabilitas genotipe dalam suatu populasi tanaman, seleksi genotipe yang memiliki gen-gen pengendali karakter target, melepas varietas terbaik untuk produksi pertanian (Yakub et al., 2012). Beberapa parameter genetik yang dapat digunakan sebagai pertimbangan agar seleksi efektif dan efisien adalah variabilitas genetik, heritabilitas, korelasi dan pengaruh dari karakter-karakter yang erat kaitannya dengan hasil tanaman. Seleksi berdasarkan data analisis kuantitatif yang berpedoman kepada nilai heritabilitas, keragaman genotipe dan fenotipe, korelasi genotipe dan fenotipe dapat membantu ketajaman seleksi sehingga hasil yang didapatkan lebih akurat (Borojevic, 1990). Tujuan pemuliaan tanaman merupakan upaya dalam peningkatan kepastian terhadap hasil yang tinggi dan perbaikan kualitas produk yang dihasilkan. Peningkatan kepastian terhadap hasil biasanya diarahkan pada peningkatan daya hasil, cepat dipanen, ketahanan terhadap organisme pengganggu atau kondisi alam yang kurang baik bagi usahatani, serta kesesuaian terhadap perkembangan teknologi pertanian yang lain. Hasil yang tinggi menjamin terjaganya persediaan bahan mentah untuk diolah lebih lanjut. Tujuan yang kedua yaitu usaha perbaikan kualitas produk. Tujuan semacam ini dapat diarahkan pada perbaikan ukuran, warna, kandungan bahan tertentu atau dapat pula dengan penanmbahan serta penghilangan substansi tertentu, pembuangan sifat-sifat yang tidak disukai, ketahanan simpan, atau keindahan serta keunikan. Ruang lingkup pemuliaan meliputi pembentukan keragaman genetik (sebagai populasi dasar/bahan dasar proses pemuliaan tanaman sebagai materi 6



untuk seleksi dan bahan persilangan), dan seleksi dengan melakukan pengujian-pengujian individu-individu yang kualitasnya unggul sebelum varietas baru dilepas. Peningkatan keragaman genetik dapat dilakukan melalui introduksi, hibridisasi, seleksi, bioteknologi dan mutasi. 2.2 Pengertian mutasi Mutasi berasal dari kata mutatus, bahasa Latin, yang artinya adalah perubahan.



Mutasi



didefinisikan



sebagai



perubahan,



pemutusan



atau



penggantian yang terjadi pada molekul DNA, yang terdapat dalam inti sel makhluk hidup dan berisi semua informasi genetis. Pemutusan atau penggantian ini diakibatkan pengaruh-pengaruh luar seperti radiasi atau reaksi kimiawi. Setiap mutasi adalah “kecelakaan” dan merusak nukleotidanukleotida yang membangun DNA atau mengubah posisinya. Hampir selalu, mutasi menyebabkan kerusakan dan perubahan yang sedemikian parah sehingga tidak dapat diperbaiki oleh sel tersebut. Beberapa istilah tentang mutasi yaitu, mutagenesis (peristiwa terjadinya mutasi), mutagen (penyebab terjadinya mutasi), dan mutan (organisme yang mengalami mutasi) (Lestari, 2012). Perubahan materi ganetik (DNA) yang dapat diwariskan secara genetis pada keturunannya. Perubahan materi genetik (DNA) menyebabkan terjadinya perubahan gen dan akhirnya menyebabkan perubahan alel dan fenotip makhluk hidup. Tidak setiap perubahan DNA adalah mutasi. Dikatakan mutasi apabila memenuhi kriteria berikut



adanya perubahan materi ganetik (DNA), atau



perubahan tersebut bersifat dapat atau tidak dapat diperbaiki, dan hasil perubahan tersebut diwariskan secara genetik pada keturunannya (Lestari, 2012). 2.3 Macam mutasi Mutasi dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu tingkat gen dan mutasi tingkat kromosom. Mutasi gen adalah perubahan urutan asam amino yang mengakibatkan terjadinya perubahan kodon dan akhirnya merubah urutan asam amino pada plipeptida yang terbentuk. Mutasi kromosom terjadi karena perubahan jumlah kromosom dan hilangnya atau bertambahnya salah satu segmen sebuah kromoom. a. Menurut tipe sel atau macam sel yang mengalami mutasi 1. Mutasi somatis yaitu mutasi yang terjadi pada sel-sel tubuh atau sel 7



soma. Mutasi somatis kurang mempunyai arti genetis. 2. Mutasi germina yaitu mutasi yang terjadi pada sel kelamin (gamet) sehingga dapat diturunkan. b. Menurut sifat genetiknya 1. Mutasi dominan, terlihat pengaruhnya dalam keadaan heterozigot 2. Mutasi resesif, pada organisme diploid tidak akan (diketahui selama dalam keadaan heterozigot, kccuali resesif pautan seks. Namun pada organisme haploid (monoploid) seperti virus dan bakteri, pengaruh mutasi dominan dan juga resesif dapat dilihat pada fenotipe virus dan bakteri terscbut. c. Menurut arah mutasinya 1. Mutasi maju atau forward mutations, yaitu mutasi dari fenotipe normal meniadi abnormal. 2. Mutasi balik atau back mutations, yaitu peristiwa mutasi yang dapat mengembalikan dari fenotipe tidak normal menjadi fenotipe normal. d. Menurut kejadiannya 1. Mutasi alam atau mutasi spontan, yaitu mutasi yang penyebabnya tidak diketahu. Mutasi ini terjadi di alam secara spontan (alami), secara kebetulan dan jarang terjadi. Contoh mutagen alam adalah sinar kosmis, radio aktif alam, dan sinar ultraviolet. 2. Mutasi buatan, yaitu mutasi yang terjadi dengan adanya campur tangan manusia. Proses perubahan gen atau kromosom secara sengaja diusahakan oleh manusia dengan zat kimia, sinar x, radiasi. dan sebagaimanya maka sering disebut juga mutasi induksi. Mutasi buatan dengan sinar x dipelopori oleh, Herman Yoseph Muller (murid Morgan) yang berkebangsaan Amerika Serikat ( 1890-1945). Muller berpendapat bahwa mutasi pada sel soma tidak mengalami perubahan, sedangkan mutasi pada sel-sel generatif atau gamet kebanyakan letal dan membawa kematian sebelum atau segera sesudah lahir. selanjutnya pada tahun 1927 dapat diketahui bahwa sinar X dapat menyebabkan gen mengalami ionisasi sehingga sifatnya menjadi labil. Dan akhirnya mutasi buatan dilaksanakan pula dengan pemotongan daun dan penyisipan DNA pada organism-organism yang kita inginkan. Mutan-mutan buatan yang telah kita peroleh antara lain: 8



anggur tanpa hiji, tomat tanpa biji, hewan atau tumbuhan poliploidi (misal: kol poliploidi), Pamato raphanohrassica (akar seperti kol, daun seperti lobak) (Chahal dan Gosal, 2006). 2.4 Keuntungan dan kerugian mutasi tanaman a. Keuntungan Mutasi pada tanaman Umumnya, mutasi itu merugikan, mutannya bersifat letal dan homozigot resesif. Namun mutasi juga menguntungkan, diantaranya, melalui mutasi, dapat dibuat tumbuhan poliploid yang sifatnya unggul. Contohnya, semangka tanpa biji, jeruk tanpa biji, buah stroberi yang besar, dll. Mutasi ini juga menjadi salah satu kunci terjadinya evolusi di dunia ini. Terbentuknya tumbuhan poliploid ini menguntungkan bagi manusia, namun merugikan bagi tumbuhan yang mengalami mutasi, karena tumbuhan tersebut menjadi tidak bisa berkembang biak secara generatif. Mutasi tidak ditujukan untuk mematikan sel, tetapi untuk mengubah susunan basa nitrogen pada DNA atau untuk menyebabkan mutasi segmental. Harapannya adalah ada beberapa sel yang akan mengalami mutasi yang menguntungkan. Dengan demikian, tidak hanya sedikit yang dipaparkan, tetapi ribuan sampai ratusan ribu individu. Cara pemuliaan dengan bantuan mutasi ini kebanyakan dilakukan terhadap tanaman hortikultura, seperti tanaman sayuran dan tanaman hias (ornamental). Batan telah menghasilkan beberapa kultivar unggul padi yang dirakit melalui mutasi. Berikut merupakan contoh mutasi alami pada tumbuhan yaitu munculnya buah nanas dalam jumlah banyak (biasanya hanya 1 buah dalam 1 tumbuhan), tumbuhnya beberapa tandan pisang dalam satu batang tanaman pisang, dan pertumbuhan batang palem yang bercabang-cabang. Berdasarkan beberapa kelebihan yang diperoleh dari mutasi alami tersebut, para peneliti melakukan mutasi pada tumbuhan secara buatan. Semangka tanpa biji merupakan salah satu hasil mutasi buatan. Secara alami, semangka tanpa biji sangat jarang kita dapat (Wahyudi, 2012). Mutagen yang paling sering digunakan dalam pembuatan semangka tanpa biji yaitu kolkisin. Kolkisin merupakan alkaloid yang dihasilkan oleh umbi Colchicum autumnale, sejenis tanaman hias berumbi yang hidup di daerah tropis. Kolkisin bersifat menghambat pembentukan benang-benang spindel dari mikrotubulus pada tahap anafase pembelahan mitosis atau meiosis. Akibatnya, gerakan kromatid ke 9



kutub-kutub sel terhambat sehingga terbentuklah poliploidi. Beberapa jenis tanaman hias yang diperlakukan dengan radiasi bertujuan untuk memperoleh variasi-variasi baru. Mutasi oleh radiasi dapat mengakibatkan terjadinya bentuk morfologi tanaman atau warna yang unik dan langka. Misalnya bentuk daun keriting (normal : rata) dan warna daun putih (normal : hijau) b. Kerugian mutasi pada tanaman Selain memiliki nilai manfaat, ternyata mutasi juga memiliki nilai negatif dan menyebabkan kerugian pada manusia. Beberapa kerugian yang disebabkan karena proses mutasi adalah sebagai berikut. Terjadinya mutasi gen menyebabkan beberapa kelainan pada manusia antara lain sindrom turner, sindrom down, albino, anemia sel sabit, dan sebagainya (Acquaah, 2007). Penemuan buah tanpa biji dapat mengakibatkan tanaman mengalami kesulitan untuk mendapatkan generasi penerusnya. Pemberian insektisida yang tidak sesuai dosisnya dapat mengakibatkan mutasi pada hama sehingga akan menjadi resisten terhadap jenis insektisida yang sama. Hama yang resisten akan mengalami peledakan jumlah sehingga akan merusak tanaman budidaya. Penggunaan sinar radioaktif pada proses mutasi dapat mengakibatkan tumbuhnya sel kanker dan cacat bawaan pada janin dalam rahim. 2.5 Aplikasi teknologi mutasi pada pemuliaan tanaman gandum Upaya perbaikan sifat dan peningkatan keragaman genetik tanaman gandum di Indonesia selama ini hanya bertumpu pada introduksi galur-galur homosigot atau yang telah dilepas sebagai varietas di negara tertentu. Gandum pada dasarnya merupakan tanaman subtropik yang diupayakan untuk dikembangkan di daerah tropik, khususnya di Indonesia. Hal ini menjadi alasan rendahnya keragaman genetik tanaman gandum di Indonesia. Peningkatan keragaman genetik tanaman gandum yang telah diintroduksi dapat dilakukan melalui hibridisasi dan mutasi. Pada umumnya mutagen fisik dapat menyebabkan mutasi pada tahap kromosom, sedangkan mutagen kimia umumnya menyebabkan mutasi pada tahapan gen atau basa nitrogen (Aisyah 2006). Perbaikan genetik gandum tropis melalui program pemuliaan telah berjalan dan memperlihatkan hasil yang cukup baik, berasal dari pemuliaan melalui persilangan dan pemuliaan mutasi (mutasi biji dan variasi somaklonal) (Nur et al. 2013a). 10



Pemuliaan gandum tropis dengan teknik mutasi berpeluang meningkatkan keragaman genetik dan diharapkan mampu meningkatkan potensi genetik gandum. Faktor yang mendukung keberhasilan perakitan gandum tropis toleran suhu tinggi dan berdaya hasil tinggi adalah: adanya keragaman genetik yang luas, respon dan mekanisme toleransi gandum terhadap lingkungan berelevasi rendah diketahui dengan jelas, metode rekombinasi genetik yang tepat, populasi bersegregasi, metode seleksi yang tepat dalam mengidentifikasi genotipe yang diharapkan. Pemuliaan mutasi gandum tropis menggunakan mutagen iradiasi sinar gamma telah diaplikasikan di Indonesia sejak tahun 1983 oleh Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN- PATIR). Dr. Knut Mikaelsen, pakar pemuliaan mutasi dari Badan Tenaga Atom Internasional (IAEA), memperkenalkan benih dua varietas gandum tropis asal CIMMYT Meksiko, yaitu Sonalika dan SA-75 yang telah diiradiasi. Namun saat ini terbatas untuk mendapatkan galur-galur mutan dengan daya hasil tinggi pada ketinggian > 1.000 m dpl. Dengan perlakuan mutagen iradiasi sinar gamma menghasilkan beberapa galur mutan dan satu varietas yang dilepas pada tahun 2013 dari galur mutan CBD-17 dengan nama varietas Ganesha. Penelitian mutasi gandum tropis sejak tahun 2009 diarahkan untuk mendapatkan galur-galur mutan potensial yang beradaptasi pada dataran yang lebih rendah dan toleran suhu tinggi. Penelitian pemuliaan mutasi dengan mutagen iradiasi sinar gamma diawali dengan mempelajari respons atau sensitivitas tanaman gandum terhadap iradiasi gamma untuk tujuan pemuliaan mutasi tanaman lebih lanjut. Hasil penelitian menyimpulkan bahwa dosis optimal iradiasi gamma dalam pemuliaan gandum berkisar antara 200- 350 Gy (Soeranto 1997, Soeranto et al. 2002). Dosis optimal adalah dosis iradiasi gamma yang dapat menimbulkan keragaman genetik tertinggi pada generasi kedua setelah perlakuan iradiasi (M2).



11



BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan 1. Pemuliaan tanaman adalah kegiatan mengubah susunan genetik individu maupun populasi tanaman untuk suatu tujuan. 2. Mutasi didefinisikan sebagai perubahan, pemutusan atau penggantian yang terjadi pada molekul DNA, yang terdapat dalam inti sel makhluk hidup dan berisi semua informasi genetis. 3. Mutasi dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu tingkat gen dan mutasi tingkat kromosom.



4. Teknik mutasi memiliki keuntungan dan kerugian tersendiri dalam pemanfaatan dalam bidang pemuliaan tanaman. 5. Aplikasi teknologi mutasi pada pemuliaan tanaman gandum merupakan Perbaikan genetik gandum dengan teknik mutasi berpeluang meningkatkan keragaman genetik dan diharapkan mampu meningkatkan potensi genetik gandum. 3.2 Saran Diharapkan dalam bidang pertanian, mutasi dalam bidang pemuliaan tanaman dapat dikembangan dan menghasilkan genetik yang lebih menguntungkan para petani dan knsumen dengan meningkankan keuntungan dan menurunkan kerugian mutasi dari pemuliaan tanaman.



12



DAFTAR RUJUKAN Acquaah, G. 2007. Principles of Plant Genetics and Breeding. Blackwell Publishing. USA, UK, Australia. 569 p. Borojevic, S. 1990. Principles and methods of plant breeding. Elseivier, Amsterdam. Chahal GS, Gosal SS. 2003. Principles and Procedures of Plant Breeding. India (IN): Alpha Science International Ltd. Lestari, E.G. 2012. Combination of somaclonal variation and mutagenesis for crop improvement. J. AgroBiogen 8(1):38-44. Nur, A. 2015. Perbaikan genetik gandum tropis toleran suhu tinggi dan permasalahan



pengembangannya



pada



dataran



rendah.



Jurnal



penelitian dan pengembangan pertanian 34(1):19-30. Nur, A., M. Azrai, H. Subagio, H. Soeranto, Ragapadmi, Sustiprajitno dan Trikoesoemaningtyas. 2013a. Perkembangan Pemuliaan Gandum Di Indonesia. Jurnal Inovasi Teknologi Pertanian 8(2): 97-105. Soeranto, H. 1997. Perbaikan adaptasi tanaman gandum tropis melalui program pemuliaan mutasi induksi. Prosiding Simposium dan Kongres III PERIPI Bandung, 24-25 Sep. 1997. ISBN 979-95503-0-0. Soeranto, H., Carkum, dan Sihono. 2002. Perbaikan varietas tanaman gandum melalui pemuliaan mutasi. Makalah Pertemuan Koordinasi Penelitian dan Pengembangan Gandum. Direktorat Serealia DEPTAN, 3-4 Sept 2002. Wahyudi, R. Agus, dan M. Shiddiq. 2012. Deskripsi varietas unggul hasil pemuliaan mutasi. Padi, Kedelai, Kacang Hijau, Kapas. Pusat Desiminasi Iptek Nuklir. Badan Tenaga Nuklir Nasional, Jakarta. 28 hlm. Yakub, S., A.M. Kartina, S. Isminingsih, M.L. Suroso. 2012. Pendugaan parameter genetik hasil dan komponen hasil galur-galur padi lokal asal Banten. J. Agro. 17:1-6.



13