Minggu, 06 Desember 2009

pemuliaan tanaman

Pendahuluan
1. Definisi, tujuan pemuliaan tanaman
Ilmu Pemuliaan Tanaman merupakan ilmu atau pengetahuan terpakai (applied science) yang berkembang sejalan dengan perkembangan ilmu – ilmu lain, khususnya agronomi. Dahulu, ketika manusia hidup berpindah – pindah, untuki memenuhi kebutuhan pangan mereka dengan mudah mencarinya di hutan. Tetapi setelah hidup menetap, mereka mulai bercocok tanam. Dengan bercocok tanam, secara sadar atau tidak, mereka mulai melakukan seleksi dalam mencari bahan – bahan pertanaman, meskipun dalam bentuk yang sangat sederhana. Sekarang, dengan jumlah penduduk yang sudah demikian padat dan perkembangan ilmu serta teknologi yang demikian pesat, manusia harus berbuat sesuatu untuk memenuhi kebutuhan difup yang diambil dari tanaman, baik secara langsung maupun tidak langsung. Manusia mengambil manfaat dari tanaman tidak hanya sebagai sumber bahan pangan, tetapi juga sebagai sumber untuk memenuhi kebutuhan dalam banyak hal, misalnya sebagai bahan sandang, bangunan, makanan ternak, keindahan, pencegah erosi, dan sebagainya (Mangoendidjojo, 2003).
Di Negara kita, untuk mencukupi kebutuhan, khususnya bahan pangan, pengembangan tanaman pangan dilakukan secara ekstensif dan intensif. Pengembangan tanman secara ekstensif bertujuan untuk meningkatkan produksi dengan cara memperluas areal pertanmaan, sedangakn pengembangan tanaman secara intensif bertujuan untuk meningkatkan produksi dengan cara menaikkan produksi per satuan luas lahan. Pengembangan tanaman secara intensif umumnya dilakukan di daerah – daerah yang berpenduduk padat. Sejak tahun 1950-an, peningkatan produksi bahan makanan sudah merupakan program utama. Intensifikasi dilakukan melalui program Bimas SSBM (Bimbingan Massal Swasembada Bahan Makanan) yang dikenal dengan paket Panca Usaha Tani, yaitu: (1) perbaikan cara bercocok tanam, (2) penggunaan varietas unggul; 3) pemakainan pupuk dengan dosis dan waktu yang tepat, 4) pengendalian hama dan penyakit, dan 5) pengelolaan pengairan.
Varietas unggul merupakan faktor utama yang menentukan tingginya produksi yang diperoleh bila persyaratan lain dipenuhi. Varietas unggul dapat diperoleh melalui pemuliaan tanaman. Suatu varietas unggul tidak selamanya akan menunjukkan keunggulannya, tetapi makin lama produksi akan makin menurun tergantung pada komposis genetiknya (Mangoendidjojo, 2003).
2. Dasar Teori
Genetika adalah ilmu yang mempelajari tentang gen, pewarisannya dan keragamannya. Termasuk di dalamnya mempelajari tentang sel, fungsi dan peranannya dalam pewarisan sifat, siklus hidup, fungsi dan peranan gen dan hubungannya dengan kromosom dan kemungkinan perubahannya.
Teori dan prinsip – prinsip genetika telah lama diterapkan pada tanaman. Keberhasilan manusia meningkatkan produktivitas tanaman pangan memlalui pemuliaan tanaman merupakan salah satu contoh penerapan ilmu genetika tumbuhan untuk kepentingan manusia. Kegiatan pemuliaan tanaman, pada dasarnya banyak memanfaatkan prinsip – prinsip genetika hasil penelitian klasik Gregor Mendel pada Pisum sativum tentang pewarisan sifat. Mendel berhasil menjelaskan bagaimana suatu sifat diwariskan dari tetuanya kepada anak dalam suatu persilangan antar tanaman dengan sifat yang berbeda.
Sampai saat ini ini pemuliaan tanaman tetap menggunakan prinsip – prinsip genetika dan mencari terobosan baru melalui teknologi yang baru yang dikenal dengan istilah bioteknologi.
Slide Pendahuluan (PPT)
3. Genetika dan Siklus Hidup Tumbuhan
Genetika tumbuhan merupakan salah satu bagian dari Genetika. Genetika tumbuhan penting dipelajari karena manusia memerlukan food supply sehingga, melalui genetika tumbuhan yang menyediakan pengetahuan mengenai dasar-dasar genetic tumbuhan dapat dikembangkan tanaman yang memiliki sifat yang lebih baik, baik bagi alam maupun bagi kepentingan manusia.
Dalam genetika tumbuhan, pengetahuan mengenai mitosis dan meiosis tidak bisa dilupakan. Mitosis didefinisikan sebagai proses pembelahan nucleus yang berasosiasi dengan pembelahan sel somatic yang menghasilkan sel baru yang identik dengan asalnya dan memiliki jumlah kromosom yang identik dengan asalnya. Siklus sel terdiri dari beberapa periode yaitu G1, S (sintesis), G2 (yang merupakan bagian dari interfase) dan M (mitosis). Mitosis terdiri dari profase, metaphase, anaphase dan telofase. Meiosis merupakan proses ketika terjadi gametogenesis dan kromosom menjadi haploid. Meiosis terdiri dari dua siklus yaitu meiosis I dan meiosis II.
Tahap-tahapan dalam siklus hidup tumbuhan termasuk proses fertilisasi dan perkembangan embrio, merupakan hal mendasar dalam pemuliaan tanaman. Siklus hidup tumbuhan menunjukkan periode yang berselang-seling antara fase haploid dan fase diploid. Pada tanaman, sel haploid dibentuk melalui meiosis dan disebut ‘spora’. Tanaman haploid ini membentuk gamet yang disebut gametifit. Tanaman diploid yang memproduksi spora disebut sporofit.
Meiosis menghasilkan dua macam spora. Spora yang diproduksi di anter disebut mikrospora. Mikrospora dibentuk dari sel khusus yang disebut sel induk mikrospora. Sel induk mikrospora adalah sel-sel diploid yang membelah membentuk empat mikrospora yang haploid. Gametofit jantan menjadi matang, setelah inti sel membelah menjadi 2 sel sperma.
Spora yang dihasilkan ovul disebut megaspore, pada tiap ovul, sel diploid (sel induk megaspore) mengalami pembelahan meiosis, membentuk empat megaspore yang haploid. Tiga dari empat megaspore terdisintegrasi sedang satu megaspore menjadi megaspore yang fungsional. Inti sel dari megaspore fungsional membelah melalui mitosis sebanyak tiga kali, menghasilkan emapat nukleus.
Penyerbukan adalah transfer polen ke daerah reseptif pada pistil. Pistil adalah struktur yang membawa ovul. Tiap pistil terdiri dari tiga bagian yaitu stigma yang merupakan daerah reseptif terhadap polen, stilus dan ovary.
Polen akan berkecambah setelah mencapai stigma dan membentuk tabung polen. Pada tumbuhan terjadi fertilisasi ganda. Zigot (sel diploid) terbentuk karena fusi sel telur dengan sperma. Sel triploid terbentuk karena fusi sperma dengan inti polar yang membentuk endosperm.
Prinsip Genetika
Perkembangan genetika sebagi ilmu tidak lepas dari percobaan yang dilakukan Mendel pada Pisum sativum. Mendel berhasil menjelaskan bagaimana sifat diwariskan dari tetuanya kepada anak dalam suatu persilangan antar tanaman dengan sifat yang berbeda.
Pisum sativum memiliki keuntungan digunakan dalam percobaan genetika karena mudah didapat, mempunyai keragaman yang jelas bisa dibedakan meliputi warna biji, bentuk biji, warna bunga. Pisum sativum memiliki bunga cukup besar sehingga memudahkan pesilangan buatan.
Pada persilangan dengan satu sifat beda, mendel menyilangkan tanaman dengan bunga ungu dengan tanaman berbunga putih dan dihasilkan tanaman berbunga ungu (F1). Sifat bunga ungu ini disebut dominan. Jika F1 disilangkan dengan F1 maka dihasilkan bunga F2 dengan perbandingan ungu : putih = 3:1. Sifat yang diamati disebut fenotipe, sedangkan faktor yang mengendalikan disebut genotipe.
Pada persilangan dengan dua sifat beda, misalnya bulat kuning (RRYY) dengan hijau keriput (rryy), dihasilkan F1 bulat kuning (RrYy). Jika F1 diselangkan dengan F1, diperoleh perbandingan bulat kuning, bulat hijau, keriput kuning, keriput hijau dengan perbandingan 9 : 3: 3 : 1.
Dari persilangan ini maka ditetapkan hukum mendel I atau hukum segregasi dan hukum mendel II atau hukum pisah bebas.
Konsep umum mengenai cara kerja gen atau ekspresi gen adalah berdasarkan kedominanan dan keresesifan. Artinya, alel terekspresi secara komplit pada fenotipe atau tidak terekspresi sama sekali. Prinsip ini merupakan prinsip Mendel. Tetapi penelitian membuktikan bahwa terdapat banyak macam aksi gen dan interaksi yang mempengaruhi pola segregasi. Tipe dari aksi gen dapat dibedakan menjadi dua katagori umum yaitu antar alel pada lokus yang sama (intralokus) dan antar alel pada lokus-lokus yang berbeda (interlokus).
Interaksi intralokus
Terdapat tiga macam interaksi intralokus. Tipe pertama adalah dominan seperti yang disimpulkan oleh mendel dalam penelitiannya. Pada tipe dominan, rasio F2 dari dua tetua homozigot adalah 3:1. Tipe kedua adalah tidak dominan (no-dominance/incomplete dominance). Pada tipe ini fenotipe dari heterozigot berada di tengah-tengah di antara kedua tetua. Contohnya adalah pada persilangan bunga pukul empat merah dan putih dihasilkan bunga merah muda pada F1. F2nya menyebar dengan rasio 1 merah: 2 merah muda: 1 putih. Tipe ketiga adalah overdominance. Pada situasi ini heterozigot memiliki nilai fenotipe di luar kisaran antara kedua tetua.
Interaksi interlokus
Interaksi interlokus menyebabkan distribusi F2 berubah. Ekspresi dari alel berubah karena kehadiran atau ketakhadiran alel atau alel-alel pada lokus yang berbeda. Gambar berikut menjelaskan rasio F2 untuk interaksi interlokus.

Distribusi F2 pada berbagai interaksi interlokus
Tipe aksi gen lainnya yang tidak termasuk epistasis adalah additive gene action. Pada aditif tiap alel pada satu lokus akan menambah atau mengurangi derajat nilai fenotipe. Contohnya adalah pada warna bagian dalam biji gandum. Warna biji gandum ditentukan oleh 3 lokus R1, R2 dan R3 dengan 2 alel pada tiap lokus. Warna biji bervariasi dari merah gelap ke putih dan intensitas warna tergantung pada jumlah dari alel yang menambah warna. Warna merah gelap adalah R1R1R2R2R3R3, sedangkan putih adalah r1r1r2r2r3r3. Jika disilangkan, maka F1nya adalah R1r1R2r2R3r3 menunjukkan warna intermediet diantara kedua tetuanya. Pada F2 akan muncul sebuah seri warna yang sebarannya seperti sebaran normal antara dua fenotipe yang ekstrim (Gambar 9).

Distribusi F2 pada warna aditif biji gandum dengan 3 lokus
Jika disilangkan R1R1R2R2r3r3 dengan r1r1r2r2R3R3, dimana satu tetua merah gelap dan satu tetua sedikit merah, maka F1nya akan menunjukkan warna intermediet. F2nya akan menyebar dari sangat gelap ke putih. Pada persilangan ini, keturunannya berada di luar batas fenotipe tetua merah gelap dan tetua sedikit merah. Hal ini disebut segregasi transgresive.
Pada aksi gen, kadang-kadang terjadi genotipe-genotipe yang sama tetapi tidak mengekspresikan fenotipe yang sama walaupun keadaan lingkungan seragam. Perbedaan ini disebut perbedaan dalam penetrasi. Penetrasi adalah presentase individu untuk genotype tertentu yang menampilkan fenotipe dari genotype tersebut. Contohnya, suatu organisme yang bergenotipe aa atau A_ tetapi tidak menunjukkan fenotipe yang sebagaimana normalnya bergenotipe aa atau A_ karena adanya gen-gen epistasis atau supresor, atau karena efek lingkungan. Istilah penetrasi dapat digunakan untuk menjelaskan efek tersebut jika penyebab pastinya tidak diketahui.
Peristiwa lain yang cenderung memperlihatkan hasil peristiwa genetika yang kurang jelas adalah ekspresivitas. Ekspresivitas adalah derajat atau tingkat suatu genotype tertentu mengekspresikan fenotipenya pada suatu individu. Contohnya, genotype A_ yang seharusnya berfenotipe merah, tetapi yang tampak adalah derajat warna yang berbeda-beda, misalnya warna biru, merah tua, merah muda, putih. Ekspresivitas warna yang berbeda-beda ini karena adanya pengaruh gen-gen lainnya atau pengaruh lingkungan yang tidak diketahui dengan pasti.
Kondisi lingkungan yang penting
Cahaya: Lamanya penyinaran atau lamanya periode gelap dapat menginduksi munculnya bunga pada beberapa species tanaman
Suhu: Banyak proses biokimia dipengaruhi oleh suhu. Lintasan reaksi biokimia melibatkan enzim yang peka terhadap suhu. Perubahan suhu dapat mengubah fenotipe.
Nutrisi: Contohnya, efek beberapa genotype baru dapat dilihat hanya kalau tanaman dalam lingkungan stress.
Perlakuan buatan: Ekspresi suatu sifat bisa tidak nampak karena pemberian senyawa kimia atau hormon.
Variasi/Keanekaragam genetik
Variasi atau keanekaragaman genetik sangat penting karena jika tidak terdapat variasi genetik, maka apabila terjadi perubahan lingkungan yang cukup keras akan dapat mengakibatkan punahnya suatu spesies pada habitat alaminya.
Keragaman genetik dalam bentuk variasi alelik disebabkan oleh mutasi. Mutasi terjadi secara spontan dengan frekuensi yang bervariasi tergantung pada lokus dan informasi genetic dari area sekitarnya pada kromosom. Mutasi menghasilkan perubahan DNA, yang akibatnya mengubah enzim-enzim dan menyebabkan variasi dalam mekanisme fisiologi yang nantinya dievaluasi melalui proses seleksi alam.
Migrasi tanaman dan evolusi yang diarahkan manusia
Campur tangan manusia mempunyai kontribusi yang sangat signifikan pada evolusi tanaman. Saat manusia memulai kultur dan mendomestikasi tanaman, mereka menyeleksi genotipe-genotipe yang paling baik yang memenuhi kebutuhan. Sifat seperti kestabilan produksi merupakan sifat yang sangat diinginkan. Karakter –karakter lain seperti warna, rasa juga merupakan contoh-contoh sifat yang diinginkan. Dengan berpindahnya manusia dari satu area ke area lainnya, tanaman atau benih juga dibawa dan diuji di daerah mereka yang baru. Proses ini disebut introduksi. Introduksi merupakan hal penting dalam pemuliaan tanaman, karena menawarkan potensi penggunaan genotipe berbeda untuk meningkatkan penampilan tanaman pada daerah tertentu.
Koleksi Plasma Nutfah
Keragaman genetik suatu spesies tanaman dapat menurun karena aktivitas manusia atau karena bencana alam. Aktivitas manusia dapat meliputi pembudidayaan tanaman, menanam atau memperluas jenis-jenis unggul baru sehingga jenis-jenis local yang amat beragam akan terdesak bahkan dapat lenyap, juga aktivitas pembangunan jalan dan gedung-gedung.
Untuk menghindari lenyapnya jenis-jenis yang ada maka perlu ada suatu lembaga yang mampu melakukan koleksi jenis-jenis tersebut. Pemerintah berbagai negara mensponsori kegiatan-kegiatan expedisi untuk tujuan koleksi plasma nutfah. Beberapa lembaga internasional telah melakukan koleksi secara intensif. Misalnya : IRRI (International Rice Research Institute) di Philipina mengkoleksi padi, CIMMYT (Centro International de Mejoramiento de Meizy Trigo) di Mexico mengkoleksi tanaman jagung dan wheat, CIAT (Central International Agricultural Tropical) di Kolumbia memiliki koleksi tanaman ketela pohon.
Lembaga-lembaga penelitian juga terdapat di masing-masing negara. Lembaga penelitian ini mengkoleksi tanaman penting di negara itu. Di Indonesia misalnya terdapat kebun koleksi tebu, kopi, kelapa, dll.
Preservasi
Manusia wajib melestarikan plasma nutfah untuk kepentingan manusia sendiri. Pada dasarnya ada dua cara untuk melestarikan plasma nutfah tanaman yaitu secara in situ dan ex situ. Pelestarian in situ dilakukan di tempat tumbuh aslinya (pelestarian habitat alaminya). Contohnya adalah cagar alam, hutan lindung. Cagar alam merupakan cara pelestarian pasif dan dianggap ideal karena juga melestarikan lingkungan sekitar. Pelestarian ex situ merupakan pelestarian di luar habitat alaminya. Pelestarian ex situ dilakukan dengan memindahkan individu yang dilestarikan dari tempat alaminya ke tempat lain. Pelestarian ex situ merupakan cara pelestarian aktif. Contohnya:
1. Kebun Raya (KR) Indonesia : KR Bogor melestarikan tanaman dataran rendah dan basah; KR Purwodadi meleatarikan tanaman dataran rendah dan kering; KR Cibodas melestarikan tanaman dataran tinggi Indonesia bagian barat; KR Ekakarya Bedugul melestarikan tanaman dataran tingkat tinggi Indonesia bagian timur.
2. Kebun koleksi. Kebun koleksi merupakan kebun di lembaga-lembaga penelitian yang dikembangkan sesuai misi lembaga tersebut. Misalnya kebun koleksi tebu di Pasuruan (Balai Penelitian Tebu).
3. Bank biji
4. Test tube bank : melestarikan dalam bentuk kultur jaringan tanaman, kultur anther, kultur sel. Keuntungan melestarikan dalam bentuk kultur jaringan antara lain: tidak memerlukan tempat yang luas, plasma nutfah bebas dari hama dan penyakit, dapat diperbanyak dengan cepat. Tetapi kerugiannya adalah: biaya mahal, memerlukan keahlian, kestabilan plasma nutfah tidak terjamin.
5. Cryopreservation: pelestarian melalui proses pembekuan dengan menggunakan N2 cair (-196 derajat Celcius). Dengan N2 cair metabolisme terhenti tetapi sel-sel tidak mati.
Genom Tumbuhan
Dalam mempelajari proses-proses biologi diperlukan organisme yang digunakan sebagi model. Dalam genetika, hewan model yang sering digunakan adalah lalat buah (Drosophylla sp). Pada genetika tumbuhan, tumbuhan model yang digunakan adalah Arabidopsis yang termasuk dalam family Brassicaceae. Beberapa kelebihan yang dimiliki Arabidopsis adalah:
• Sekitar 115 Mb dari 125 Mb genom telah disekuens (Nature, 408:796-815; 2000).
• Peta genetik dari 5 kromosom telah ada.
• Siklus hidup pendek kira-kira 6 minggu sejak perkecambahan sampai pematagan biji.
• Tanaman ini mudah ditanam dalam ruang yang sempit.
• Transformasi dapat dilakukan dengan Agrobacterium tumefaciens.
• Sejumlah mutan tersedia .
• A. thaliana dipelajari oleh group peneliti multinasional , pemerintah dan industry
Biasanya, tujuan melakukan penelitian dengan menggunakan hewan model adalah untuk memperbaiki kesehatan manusia. Pada ilmu tumbuhan, penelitian dasar pada organism model memiliki tujuan yang berbeda-beda yang merefleksikan cara yang berbeda dalam memanfaatkan tumbuhan oleh manusia. Model tanaman berfungsi sebagai bukti dari suatu konsep, memperjelas fenomena dalam sistem yang sederhana yang dapat diaplikasikan ke dalam tanaman yang lebih kompleks dan ke dalam sistem ekologi. Penelitian-penelitian dasar pada Arabidopsis memberikan pengertian yang fundamental tentang bagaimana tanaman bekerja. Pengertian-pengertian fundamental tersebut dapat diaplikasikan ke dalam penemuan-penemuan komersial.
Para peneliti mengidentifikasi sebuah gen dalam Arabidopsis yang dapat menyebabkan kemampuan tumbuh di kondisi tanah yang bergaram. Hal ini dapat membantu para ahli untuk mengembangkan tumbuhan yang dapat mengberikan hasl tinggi walaupun tumbuh pada tanah yang bergaram.
Di samping Arabidopsis, model tanaman yang juga telah dipelajari adalah padi, tomat, tembakau.
Genom tumbuhan perlu dipelajari dengan cara mengisolasi, melakukan sequencing dan mencocokkan dengan gene bank untuk mengetahui fungsinya, selain untuk mengetahui cara kerja gen juga untuk mengetahui struktur genom. Misalnya apakah gen-gen yang mengendalikan fotosintesis berkelompok bersama? Kegunaan lainnya untuk melakukan perbandingan dengan spesies lainnya serta untuk menentukan lokasi gen pada kromosom untuk tujuan pemuliaan tanaman.
Penentuan sex pada tumbuhan
Tipe sex pada tumbuhan dibedakan berdasarkan individu bunga, individu tumbuhan, dan populasi tumbuhan.
Pada individu bunga:
1. Staminat atau Androecious: bunga hanya mempunyai stamen atau benang sari saja, dan disebut bunga jantan
2. Pistilat atau Ginoecious: bunga hanya mempunyai karpel atau putik saja dan disebut bunga betina
3. Hermaprodit atau Sempurna: bunga mempunyai stamen dan karpel
Pada individu tumbuhan:
1. Androecious: pada satu tanaman hanya ada bunga jantan
2. Ginoecious: pada satu tanaman hanya ada bunga betina
3. Monoecious: pada satu tanaman terdapat bunga jantan dan bunga betina pada bunga yang berbeda
4. Hermaprodit: pada satu tanaman hanya ada bunga hermaprodit
5. Andromonoecious: Pada satu tanaman terdapat bunga jantan dan bunga hermaprodit
6. Ginomonoecious: pada satu tanaman terdapat bunga betina dan bunga hermaprodit
7. Trimonoecious: pada satu tanaman selain terdapat bunga jantan dan bunga betina juga terdapat bunga sempurna
Pada populasi tumbuhan:
1. Monoecious: suatu populasi tumbuhan yang terdiri dari hanya tumbuhan monoecious
2. Dioecious: suatu populasi tumbuhan yang terdiri dari hanya tumbuhan androecious dan ginoecious
3. Hermaprodit: Suatu populasi tumbuhan yang terdiri dari hanya tumbuhan hermaprodit
Kromosom sex pada tumbuhan
Pada hewan tingkat tinggi, sex ditentukan oleh kromosom sex, misalnya berupa kromosom XY (pada manusia), ZW (pada Aves). Pada tumbuhan terdapat pula system sex kromosom heteromorfik tetapi jarang dijumpai. Pada tanaman Silene latifolia, tumbuhan jantan memiliki kromosom sex heteromorfik XY (22 kromosom, kroimosom sex XY) sedang pada tanaman betina terdapat 22 kromosom dan kromosom sex XX. Pada jantan dijumpai kromosom sex heterogametik dengan 2 tipe gamet, sedang pada betina homogametik.
Pada genus Rumex sub genus acetosa jika rasio (banyaknya kromosom X/banyaknya set autosom) sama dengan 1.0 maka terjadi tumbuhan ginoecious. Jika rasionya 0.5 atau lebih kecil maka terjadi tumbuhan androecious, sedang jika antara 0.5 dan 1.0 maka akan dijumpai tumbuhan andromonoecious, hermaprodit, atau ginomonoecious. Contoh tumbuhan lain yang memiliki kromosom sex heteromorfik adalah tanaman dioecious asparagus (Asparagus officinalis). Yang jantan memiliki kromosom sex heteromorfik. YY dijumpai hidup dan fertil. Pada Cannabis sativa, terdapat tipe sex heterogametik XY monoecious, homogametik XX menampilkan ginoecious. Alel resesif pada kromosom X mengurangi kemampuan menjadi betina, tanaman XXm menampilkan tipe sex dari ginoecious sampai ke monoecious, dan tanaman XmXm menjadi tanaman jantan dengan morfologi bunga seperti bunga betina.
Gen Mendelian Yang Mengontrol Tipe Seks
Gen-gen yang mengontrol tipe seks pada tanaman Cucurbitaceae, telah dipelajari pada tanaman ketimun (Cucumis sativus). Tanaman ketimun (2n=14) adalah species tanaman menyerbuk terbuka dan dalam individu tanaman, semua kemungkinan tipe seks bisa muncul. Alel dominan pada lokus F (female) dan M (monoecious) menimbulkan betina. Table berikutnya menjelaskan kontrol penampilan seks pada melon.
Penampilan seks pada ketimun
Genotipe Fenotipe
M_F_ Ginoesious
M_ff Monoesious
mmF_ Hermaprodit
mmff Andromonoesious
Penampilan seks pada melon
Genotipe Fenotipe
A_G_ Monoesious
A_gg Ginomonoesious
aaG_ Andromonoesious
aagg Hermaprodit

Metode Pemuliaan Tanaman
Pada dasarnya, pemuliaan tanaman bertujuan untuk mendapatkan varietas unggul yang baru atau mempertahankan keunggulan suatu varietas yang sudah ada. Metode pemuliaan tanaman berkembang seiring dengan kemajuan ilmu dan teknologi yang pada dasarnya dapat dilakukan dengan cara pemilihan dari keragaman populasi baik yang alami, hasil persilangan, penggandaan kromosom, dan mutasi, serta yang secara inkonvensional dengan cara rekayasa genetika. Dalam praktek, cara – cara tersebut saling terkait satu sama lain (Mangoendidjojo, 2003).
Banyak metode yang dapat dilakukan dalam pemuliaan tanaman penyerbuk sendiri. Penerapan atau pemilihan suatu metode pemuliaan untuk suatu komoditas tanaman tertentu memerlukan pengetahuan dasar yang cukup karena banyak faktor atau hal yang perlu diketahui. Misalnya, tersedianya keragaman, cara – cara perkembangbiakan, umur tanaman, tipe penyerbukan, pola pewarisan sifat dan lain – lain. Dengan kata lain, pemulia tanaman harus mengenal tanamannya
Download Presentasi Metode (PPT)

Penyimpanan pollen
Penyimpanan pollen diperlukan jika tanaman yang akan disilangkan memiliki waktu masak yang berbeda, sehingga pollen perlu disimpan dalam jangka waktu tertentu untuk memastikan kesegarannya sebelum digunakan untuk menyerbuki kepala putik. Penyimpanan pollen juga diperlukan jika tanaman yang akan disilangkan memiliki lokasi berjauhan.
Mengkoleksi butiran pollen pada kondisi viable merupakan persyaratan utama untuk menjamin kesegaran polen dalam jangka waktu yang cukup panjang. Polen yang dikoleksi pada masa awal berbunga, pertengahan masa berbunga atau akhir masa berbunga, akan memiliki variasi lamanya polen dapat disimpan. Polen yang dikoleksi pada pagi, siang atau sore juga berespon berbeda terhadap lama penyimpanan. Umumnya, polen yang diambil segera setelah bunga mekar akan memiliki daya simpan terbaik (Shivanna and Rangaswamy, 1992)
Download Pesentasi Penyimpanan Pollen (PPT)
Suhu dan kelembaban memiliki pengaruh terbesar terhadap daya simpan polen. Secara umum, semakin rendah suhu dan kelembaban akan meningkatkan daya simpan pollen. Penyimpanan pollen dalam jangka waktu pendek memerlukan suhu rendah dan kelembaban yang rendah, sedangkan penyimpanan jangka panjang (beberapa bulan sampai tahun) dapat dicapai dengan penyimpanan pada suhu yang sangat dingin (cryopreservation).
Suhu yang tepat untuk penyimpanan pollen, berbeda antar spesies tapi biasanya dibatasi oleh ketersediaan fasilitas seperti kulkas, freezer atau ketersediaan nitrogen cair. Kisaran suhu yang umum digunakan adalah 20 – 25 derajat Celcius (suhu ambient), 5 – 10 derajat Celcius (sejuk), 0(freezer), -10 - 20 derajat Celcius (deep freeze) dan -196 derajat Celcius (cryopreservation dengan menggunakan nitrogen cair).
Animasi koleksi pollen
Pollen viability test. Viabel berarti hidup. Viabilitas polen merupakan parameter penting dalam pemuliaan tanaman, karena pollen harus hidup dan mampu berkecambah pada saat penyerbukan agar terjadi pembuahan. Daya simpan pollen diuji dengan mengukur viabilitas setelah disimpan pada kondisi tertentu. Banyak test viabilitas polen yang sudah terstandardisasi, yang paling sering digunakan adalah fluorochromatic reaction (FCR) test. Namun yang lebih mudah dan praktis dilakukan jika tidak memiliki mikroskop fluorescence adalah uji perkecambahan polen
Pemuliaan Tanaman Serealia
Tanaman serealia (cereal; grain) meliputi tanaman padi, jagung dan gandum serta tanaman penghasil bulir lainnya. Tanaman serealia umumnya merupakan tanaman penghasil makanan pokok di dunia, karenanya program pemuliaan tanaman telah intensif dilakukan.
Produksi padi dunia menempati urutan ketiga dari semua serealia setelah jagung dan gandum. Namun demikian, padi merupakan sumber karbohidrat utama bagi mayoritas penduduk dunia. Negara produsen padi terkemuka adalah RR Tiongkok, India, dan Indonesia. Namun hanya sebagian kecil produksi padi dunia yang diperdagangkan antarnegara. Thailand merupakan pengekspor padi utama. Indonesia merupakan pengimpor padi terbesar dunia.
Produktivitas padi nasional Indonesia dalam skala regional cukup tinggi dan menonjol dibandingkan dengan negara-negara lainnya di Asia, kecuali Cina, Jepang, dan Korea. Namun keberhasilan peningkatan produksi beras nasional yang didukung oleh Revolusi Hijau belum diikuti oleh peningkatan kesejahteraan petani. Sejak lebih dari 10 tahun terakhir, gejala pelandaian produksi dan penurunan total faktor produksi (TFP) makin jelas terlihat, apalagi jika terjadi anomalii iklim El-Nino. Oleh karena itu, tanpa upaya terobosan yang didukung oleh inovasi teknologi dan strategi yang jitu maka peningkatan produksi dan pendapatan petani sulit ditingkatkan.
Pembangunan pertanian tanaman pangan bertujuan untuk meningkatkan dan memantapkan ketahanan pangan nasional, baik secara kuantitas maupun kualitas (mutu dan gizi), dan meningkatkan kesejahteraan petani. Oleh sebab itu, sasaran utama perbaikan sistem produksi padi ditujukan untuk: 1) meningkatkan produksi padi agar mampu mendukung ketahanan pangan, terutama melalui peningkatan produktivitas dan perluasan areal panen, dan 2) meningkatkan nilai tambah ekonomi sistem produksi, terutama melalui peningkatan efisiensi produksi, perbaikan mutu produk, diversifikasi, pengembangan sistem, dan usaha agribisnis padi.
Untuk mencapai sasaran tersebut diperlukan inovasi teknologi. Tanpa terobosan inovasi teknologi tidak akan dihasilkan kemajuan dan pembaruan. Institusi penelitian memegang peranan penting dalam menghasilkan inovasi teknologi. Balai Penelitian Tanaman Padi (BALITPA) merupakan Balai Penelitian Nasional yang diberi mandat untuk menghasilkan inovasi teknologi perpadian.
Dalam usaha meningkatkan produktivitas padi nasional, peran inovasi teknologi varietas unggul sangat besar. BALITPA terus meningkatkan potensi genetik varietas yang dilepas dan menyiapkan teknologi agar varietas unggul baru (VUB) dapat mengaktualisasikan potensi gentetik yang ada, terutama dalam peningkatan produktivitas dan mutu. Pengembangan VUB ke depan akan memanfaatkan sumberdaya yang ada. Sumberdaya genetik dari plasmanutfah domestik akan terus dikarakterisasi dan diperbaiki pengelolaannya agar mudah pemanfaatannya oleh pemulia dalam kegiatan perbaikan potensi genetik VUB. Varietas unggul yang dilepas diharapkan telah dilengkapi dengan teknologi budidaya dan teknologi panen/pascapanen agar VUB dapat mengaktualisasikan potensi genetik (produktivitas dan mutu unggul) yang dimiliki. Oleh sebab itu, kegiatan penelitian perbaikan komponen pengelolaan lahan, air, tanaman dan organisme (LATO) serta panen dan pascapanen menjadi bagian yang tidak terpisahkan dari program pengembangan varietas unggul baru (VUB) spesifik (VUBS), varietas unggul hibrida (VUH), dan varietas unggul tipe baru (VUTB).
Selaras dengan strategi Revolusi Hijau Lestari dan tantangan dalam peningkatan produksi di masa datang, maka program pengembangan padi harus bertumpu pada enam pendekatan, yaitu (1) persilangan dan seleksi konvensional, (2) pemuliaan heterosis/hibrida, (3) pemuliaan padi tipe baru, (4) persilangan padi antarkerabat jauh, (5) pemuliaan molekuler, dan (6) rekayasa genetik (Khush 2004). Dalam kaitan ini, pengembangan VUB dilakukan melalui tiga pilahan penelitian yaitu: 1) perakitan VUB spesifik, 2) perakitan VUTB, dan 3) perakitan VUH. Perakitan dan perbaikan varietas dilakukan dalam siklus kegiatan yang berlanjut dengan memanfaatkan plasma nutfah yang ada (BALITPA, 2005) (presentasi serealia, padi emas, padi hibrida, irrigatedrice, pemilihan padi bermutu, program penelitian, pemilihan varietas ,cereal breeding.
Pemuliaan Tanaman Sayuran
Tanaman hortikultura yang meliputi tanaman sayuran, buah – buahan dan tanaman hias merupakan obyek yang sangat menarik bagi pemulia tanaman. Pemuliaan tanaman sayuran khususnya, diarahkan pada produksi varietas – varietas unggul yang memiliki karakteristik tertentu seperti produksi tinggi, rasa yang lebih enak, kandungan gizi yang lebih baik, warna yang lebih menarik serta ketahanan terhadap cekaman abiotik (kekeringan, suhu tinggi, salinitas tinggi, dll) serta ketahanan terhadap hama dan penyakit tanaman.
Di Indonesia, lembaga yang khusus menangani pemuliaan tanaman sayuran adalah Balai Penelitian Tanaman Sayuran di Lembang (BALITSA) dan Puslitbanghort. Berbagai varietas – varietas baru tanaman sayuran seperti cabai dan tomat telah dikomersialisasi. Di tingkat Asia, lembaga penelitian yang membidangi pemuliaan tanaman sayuran adalah AVRDC (Asian Vegetable Research Development Centre).
Pemuliaan tanaman sayuran saat ini banyak memanfaatkan mekanisme khusus yang terjadi pada tanaman untuk mengontrol terjadinya persilangan, yaitu sistem SI (Self incompatibility, atau ketakserasian sendiri) dan system CMS (Cytoplasmic Male Sterility, atau Steril Jantan).
Pemuliaan Tanaman Hias
Pemuliaan tanaman hias biasanya ditujukan untuk mendapatkan karakter – karakter spesifik seperti saat bunga mekar, warna daun dan bunga, keharuman yang diinginkan serta intensitasnya, bentuk bunga, ketahanan simpan (shelf life), dan ketahanan terhadap penyakit. Pada bunga mawar, misalnya, sasaran kualitasnya antara lain stabilitas dan kejernihan warna, keharuman, berduri sedikit dan mempunyai banyak bunga. Karena luas dan besarnya keragaman jenis, maka para pemulia tanaman yang tertarik untuk memperbaiki kualitas tanaman hias harus sepenuhnya mengenal lebih dekat tanaman – tanaman yang akan dimuliakan (Welsh dan Mogea, 1991).
Download Presentasi Tanaman Hias (PPT)

1. Anggrek
Spesies anggrek di Indonesia
Indonesia terkenal di seluruh dunia sebagai negara yang banyak memiliki spesies anggrek alam. Terdapat lebih dari 5000 spesies anggrek alam di Indonesia, setengahnya diperkirakan terdapat di Papua, sekitar 2000 jenis di Kalimantan dan sisanya tersebar di pulau lain. Spesies yang banyak tumbuh di Indonesia meliputi Vanda, Phalaenopsis, Paphiopedilum, Dendrobium, Coelogyne, Cymbidium, Bulbophyllum.
Beberapa contoh spesies anggrek di Indonesia:
1. Anggrek Sumatra: Coelogyne dayana. Anggrek bergerigi, bagian dalamnya berwarna coklat tua, lidah berwarna kekuningan dan bagian luarnya berwarna hijau pucat.
2. Anggrek Jawa: Vanda tricolor, spesies cantik berwarna putih dengan totol-totol kemerahan dan ungu.
3. Anggrek Kalimantan: Coelogyne pandurata (anggrek hitam). Bunga anggrek ini memiliki tanda hitam pada bibirnya, yang membentang ke belakang sampai bagian dalam bunga. Daun bunga dan kelopak daun anggrek hitam berwarna hijau cerah.
4. Anggrek Papua: Dendrobium violaceum, tumbuh di hutan pegunungan yang tingginya mencapai 2000 m. Lebih dari 2000 spesies anggrek terdapat di Papua, mulai yang hidup di tepi pantai hingga lereng gunung yang tinggi.
5. Anggrek Sulawesi: Diplocaulobium utile, berkembang di pagi hari, mentutup di siang hari. Anggrek ini dikenal sebagai anggrek berserabut. Batangnya dapat digunakan untuk membuat berbagai kerajinan tangan seperti kotak perhiasan, tas tangan dan alas kaki.
6. Anggrek Maluku: Phalaenopsis amabilis, anggrek bulan. Puspa pesona Indonesia.
7. Anggrek Nusa Tenggara: Bulbophyllum biflorum (bunga kembar) dari Flores. Di Nusa Tenggara banyak dijumpai tanaman anggrek yang memiliki daun yang tebal dan berair dengan bunga yang berukuran kecil. Ciri khas tersebut mencerminkan iklim kering di kawasan Nusa Tenggara.
Menyilang Anggrek
Penyilangan anggrek bertujuan untuk mendapatkan varietas baru dengan warna dan bentuk bunga yang menarik, menciptakan mahkota bunga yang kompak dan berstektur tebal sehingga dapat tahan lama sebagai bunga potong, menghasilkan jumlah kuntum banyak dan menghilangkan adanya kuntum bunga yang gugur dini akibat kelainan genetic serta meningkatkan produksi bunga.
Melihat betapa pentingnya tujuan dari penyilangan dan untuk mendapatkan hasil yang diharapkan, berikut beberapa pedoman penyilangan yang harus dikuasai.
1. Mengetahui sifat-sifat kedua induk tanaman yang akan disilangkan, agar memberikan hasil yang diharapkan, misalnya sifat dominasi yang akan terlihat atau muncul pada turunannya seperti warna dan bentuk bunga.
2. Sebagai induk betina pilih induk yang mempunyai bunga yan gkuat, tidak cepat layu atau gugur.
3. Pilih kuntum bunga yang masih segar atau telah membuka penuh.
4. Penyilangan sebaiknya dilakukan pada pagi hari setelah penyiraman
Langkah-langkah yang dilakukan dalam melakukan penyilangan sebagai berikut:
Animasi penyilangan anggrek
• Buka ujung column bunga, sehingga akan terlihat didalamnya polinia berwarna kuning.
• Ambil polinia dengan hati-hati dengan menggunakan lidi/tusuk gigi
• Polinia kemudian dimasukkan ke dalam stigma (kepala putik)
• Beberapa hari kemudian bunga yang telah diserbuki akan layu dan akan muncul bakal buah yang akan terus berkembang menjadi buah. Bunga anggrek silangan akan terus masak setelah tiga bulan sampai enam bulan atau lebih. Buah yang masak akan merekah dengan ciri adanya perubahan warna buah dari hijau menjadi kekuning-kuningan. Buah anggrek ini berisikan ribuan biji anggrek yang akan menghasilkan tanaman baru hasil silangan.
Bacaan lanjutan:
Download Presentasi Kultur Jaringan Anggrek (PPT)
Download Presentasi Konservasi Anggrek (PPT).
2. Kembang Sepatu (Hibiscus sp)
Hibiscus kemungkinan besar berasal dari India, lalu menyebar ke Indo-Pasifik. Penyilangan Hibiscus sudah dilakukan sekitar th 1820 di Mauritius lalu di Hawai sekitar 1900-an, India, Sri Lanka, Fiji dan Florida. Di Australia, saat ini sudah ada lebih dari 600 varietas yang dijual secara komersial.
Karakter yang dicari dari pemuliaan hibiscus meliputi : warna bunga, kombinasi warna bunga, bunga yang bertumpuk atau overlap, teksture yang bagus, ruffled dan tufted, tahan sengatan matahari, bentuk tanaman, tahan penyakit.
Penyilangan Hibiscus
Kondisi yang tepat untuk penyilangan adalah pada suhu 18oC – 26oC dengan kelembaban tinggi. Pagi hari, saat bunga baru mekar, polen baru matang (segar) merupakan waktu yang tepat untuk melakukan penyilangan. Pot bunga yang baru diserbuki sebaiknya diletakkan di tempat yang agak teduh untuk mencegah kekeringan polen. Kelembaban yang tinggi mencegah kekeringan pollen dan stigma. Perlu diingat, beberapa varietas Hibiscus dapat memproduksi pollen dalam jumlah banyak, sementara varietas lain memproduksi sedikit pollen. Beberapa varietas susah untuk memproduksi biji, walaupun pada kondisi lingkungan yang sesuai.
Transfer pollen ke putik (stigma) dapat dilakukan dengan beberapa cara. Bisa dengan menggunakan pinset, untuk mengambil pollen dari tangkai pollen. Bisa juga menggunakan kuas untuk mengambil pollen dan meletakkannya pada putik. Cara termudah, petik tangkai polen, lalu sentuhkan pollen pada kepala putik. Setelah melakukan polinasi, beri label yang berisi kode tetua jantan dan betina, serta tanggal polinasi.
Pertumbuhan buah (seed pod)
Jika polinasi sukses, bunga akan jatuh 1 – 2 hari setelah polinasi, sedangkan tangkai bunga dan dasar bunga tampak segar. Ovari mulai membengkak sampai seukuran jempol orang dewasa. Buah akan masak dalam 6 – 14 minggu, tergantung suhu dan varietas tanaman. Warna buah menjadi coklat. Jika buah sudah kering, biji akan terlempar keluar. Sebaiknya buah yang sudah kering segera dipetik untuk mencegah kehilangan biji. Satu buah dapat berisi 0-60 biji, namun rata-rata 10 – 20 biji. Biji yang sudah kering dapat segera ditanam. Dapat juga disimpan dalam amplop yang ditutup rapat, di tempat kering.
Menanam benih.
Tanam biji dalam media campuran yang memiliki porositas cukup baik. Tanam dengan kedalaman 1-2 cm di dalam tanah. Benih akan berkecambah 1 minggu sampai 1 bulan. Jaga kelembaban tanah. Jika kecambah sudah memiliki beberapa daun, dan batang mulai berkayu, pindahkan bibit tersebut ke pot yang lebih besar. Berikan pupuk NPK, 20-20-20 pada saat ini.
Pembungaan dan evaluasi
Setelah 6 - 18 bulan, tanaman ini akan mulai berbunga. Jika anda mendapatkan keunikan dari hasil persilangan ini, segera daftarkan dalam perlombaan!
Pemuliaan yang selektif, pemilihan tetua jantan dan betina, mendapatkan buah dan biji, menumbuhkan benih sampai dewasa dan akhirnya berbunga, dapat menjadi pengalaman yang penuh tantangan dan menyenangkan (fun)!
Catatan:
Menurut George Harvey (2005), menjadi pemulia tanaman (plant breeder) mesti menyukai alam, keindahan, kesabaran, keinginan untuk memperoleh sesuatu yang baru. Tidak perlu ilmu pengetahuan khusus. Persyaratan yang utama adalah tahu tentang tanaman. Pengetahuan tentang genetika tidak terlalu penting bagi pemulia tanaman, tapi bisa sangat berguna jika anda benar-benar menguasai ilmu tersebut.
Pemuliaan Lili
Genus Lili (Lilium sp.) terdiri dari sekitar 85 spesies dan diklasifikasikan ke dalam 7 grup/section (De Jong, 1974). Lili yang memiliki nilai komersial penting termasuk ke dalam grup hibrida Asiatic, hibrida Oriental dan Longiflorum.
Berbagai macam lili yang ada saat ini masih dapat dikembangkan dengan penyilangan antar 3 grup yang sudah terkenal secara komersial, juga dengan mengeksploitasi sifat – sifat penting dari 4 grup Lili lainnya. Terutama untuk mengintroduksi sifat ketahanan terhadap penyakit virus, busuk umbi (yang disebabkan oleh Fusarium oxysporum), juga untuk memperpanjang masa berbunga dan tahan kondisi yang kurang optimal (cahaya rendah, suhu tinggi), juga pilihan warna bunga dan bentuk bunga yang lebih banyak merupakan tujuan penting pemuliaan lili (Van Creij et al., 1997).
Persilangan antar grup lili yang berbeda seringkali dihambat oleh hambatan persilangan (Van Creij et al., 1993). Ketika embrio terbentuk, produksi hibrida seringkali gagal akibat aborsi embrio (Asano and Myodo, 1977). Teknik kultur jaringan dengan cara penyelamatan embrio diharapkan dapat membantu menghasilkan tanaman hibrida hasil silangan yang sehat (Astarini et al., 2008).
Download Suplemen Pemuliaan Lili (DOC)

1 komentar:

  1. duch...tolong langkah- langkah persilangan pada cabai and mentimun dung...

    BalasHapus