Bioteknologi dan proses pemuliaan tanaman
Pengertian
bioteknologi adalah penggunaan ilmu biologi seluler dan molekuler dalam pemuliaan tanaman. Tanaman
adalah tumbuhan yang bermanfaat baik secara langsung maupun tidak langsung bagi
kehidupan manusia. Tumbuhan yang mengganggu disebut gulma. Bagi pemulia tanaman
baik tanaman, tumbuhan dan gulma adalah penting sebagai sumber keragaman
genetik.
Pemuliaan
tanaman sendiri adalah perbaikan sifat genetik tanaman baik dengan transfer
material genetik dari tanaman donor atau donor yang lain (introgresi) kepada
tanaman penerima maupun perubahan material genetik dari tanaan penerima itu
sendiri yang dikenal dengan mutasi. Jadi introgresi dan mutasi merupakan dua
proses utama dalam perbaikan sifat tanaman.Pemuliaan
tanamaan itu sendiri adalah suatu proses yang progresif dan berkelanjutan baik
dari segi ilmu dan teknologi. Tanaman itu tumbuh pada berbagai habitat tumbuh
dari iklim kutub sampai iklim tropis dan dari rawa sampai lahan kering.
Berbagai habitat tumbuh ini yang menyebabkan tanaman itu beradaptasi untuk
bertahan hidup yaitu terjadi semacam “Struggle
for life”. Perubahan fenotipe tanaman untuk beradaptasi itu didasar pada
perubahan genotipe tanaman.
Jadi
sebelum manusia campur tangan dalam pemuliaan tanaman, tanaman sendiri sudah
memuliakan dirinya secara mandiri. Pemulia tanaman belajar dari tanaman
bagaimana perubahan genetik yang terjadi pada tanaman, memodifikasi dan
mempercepat perubahan genetik yang terjadi.Beberapa
tanaman komersial yang kita pergunakan saat ini berasal dari perubahan material
genetik secara alamiah. Perubahan secara alamiah itu karena perubahan set
kromosom (poliploida), perubahan jumlah kromosom (aneuploida), perubahan
struktur kromosom (pindah silang) maupun perubahan gen.Contoh-contoh
berikut adalah perubahan genetik secara alamiah:
(1) Poliploida
a. Kentang
Kentang
budidaya Solanum tuberosumsubsp andigena (2n=4x=AAAA) berasal dari
hibridisasi alamiah dari S. stenotonum (2n=2x=AA)
dengan S. sparsipilum (2n=2x=AA)
diikuti dengan penggandaan kromosom secara alamiah.
b. Pisang
Pisang
yang digunakan sekarang berasal dari Musa
balbisiana (2n=2x=22=BB) dan Musa
accuminata (2n=2x=22=AA). Pisang-pisang yang kita punyai di Indonesia mulai
dari AA (pisang mas, pisang lilin), AAA (pisang ambon kuning, pisang ambon
lumut, pisang badak, pisang susu), AAB (pisang raja bulu, pisang tanduk)dan ABB
(pisang kepok) adalah hasil hibridisasi alamiah atau mutasi alamiah.
Pisang-pisang yang endemik di Indonesia ini belum ada campur tangan pemulia
tanaman. Salah satu hasil silangan di Trinidad adalah pisang Lacatan
(2n=4x=44=AAAA) hasil silangan Gros Michel (2n=3x=33=AAA) sebagai induk dengan M. accuminata (2n=2x=22=AA) sebagai
tetua jantan (Simmonds, 1982).
c. Allotetraploid
atau amphidiploid yang terjadi secara alamiah pada genus Brasica (Suzuki et al.
1981).
·
Sawi (B.
juncea 2n=4x=36) berasal dari silangan sawi hitam (B. nigra 2n=2x=16) dengan petsai (B.campestris 2n=2x=20)
· Rutabaga (B. napus 2x=4x=38) berasal dari silangan
petsai (B. campestris n=2x=20) dengan kubis (B. olaracea 2n=2x=18).
· Sawi carinata
(2n=4x=34) berasal dari silangan kubis (B.
olaracea 2n=2x=18) dengan sawi hitam (B.
nigra 2n=2x=16).
Hibridisasi
secara alamiah diikuti oleh penggandaan kromosom secara alamiah menghasilkan
spesies baru. Dari tanaman kentang, pisang, dan brasiea pemulia belajar bahwa
kalau mau menjadikan kultivar yang:
(1) Autopoliploida
dapat dilakukan melalui penggandaan sel kromosom dengan colchisine atau dengan
fusi protoplas.
(2) Alloploida
dapat dilakukan melalui fusi protoplas atau dengan silangan dan diikuti
penggandaan kromosom hasil silangan atau sebaliknya penggandaan kromosom tetua
disusul dengan penyilangan.
(2) Aneuploida (trisomik)
Dr.
A. F. Blakeslee (1921) mempelajari berbagai bentuk kapsul buah yang berbeda
dari kapsul buah yang normal pada gulma Datura
stramonium. Gulma Datura ini adalah diploid (2n=2x=24), disamping itu juga
terdapat mutan alamiah yang trisomik. Trisomik berarti dari 12 pasang kromosom
ada salah satu pasang kromosom dalam bentuk triple (2n+1). Jumlah kromosom
(2n+1) ini yang menyebabkan perubahan bentuk kapsul buah yang berbeda dari
bentuk yang normal (2n=2x) karena ada 12 pasang kromosom maksimum ada 12 macam
trisomik yang menghasilkan 12 macam kapsul buah yang berbeda satu dengan yang
lain dan dari yang normal. Terjadi trisomik karena terjadi “non disjunction” dan “lagging” pada pasangan kromosom tersebut
pada saat anafase.
(3) Perubahan gen
Sebelum
Gregor mendel memulai penyilangan kacang kapri (Pisum sativum), di alam kacang-kacang kapri itu sudah mempunyai
keragamandalam hal warna petal (ungu dan putih), bentuk kulit biji (licin atau
keriput), warna biji (kuning atau hijau) dan warna polong muda (hijau atau
kuning). Penyilangan resiprokal antara petal ungu x petal putih menghasilkan F1
yang berwarna ungu, sedangkan F2 mempunyai perbandingan antara petal ungu :
petal putih adalah 3 : 1. Mendel berkesimpulan bahwa warna petal ditentukan
oleh 1 gen (monogenik), petal ungu bersifat dominan dan petal putih yang
bersifat resesif.
Pada
tanaman kentang budidaya banyak sekali terjadi mutasi secara alamiah. Kultivar
Pontiac yang kulit umbi berwarna kuning muda bermutasi menjadi Red Pontiac yang
kulit umbi berwarna merah muda. Burbank yang permukaan kulit umbi licin menjadi
Russet Burbank yang kulit umbi menjadi kasar. Menurut Pavek dan Corsini (1981),
kulit umbi yang kasar ini disebabkan oleh tiga gen yang resesif. Tingkat
kekasaran kulit ditentukan oleh jumlah gen yang homozigot resesif. Tiga gen
yang homozigot resesif akan lebih kasar dari dua atau satu gen yang homozigot
resesif. (4) Transformasi tanaman
secara alamiah (pembentukan puru mahkota) pada tanaman dikotil (Glick dan
Pasternak 1994)
Bakteri
tanah yang fitopatogen memerlukan unsur C dan H dari senyawa spesifik yang
disebut opin. Gen untuk biosintesis opin dan katabolisme opin terdapat pada
plasmid dari bakteri tersebut. Gen biosintesis opin tidak dapat menghasilkan
opin pada sel bakteri tetapi harus mentransfer gen tersebut pada tanaman
dikotil seperti anggur, tomat, mawar, dll. Gen biosintesis opin itu terdapat
pada Ti-DNA, disamping gen opin juga terdapat gen iaaM, iaaH dan ipt. Gen iaaM
dan iaaH menghasilkan enzim-enzim yang mengkonversi asam amino triptofan
menjadi auksin IAA (asam indol asetat), sedangkan gen ipt menghasilkan enzim
yang menggabungkan IPP (isopentenil) dengan 5’AMP menjadi sitokinin IPA
(isopentenil adenosin monofosfat). IAA dan IPA ini akan membentuk kalus yang
kompak yang dikenal dengan puru mahkota (Crown
gall). Dari crown gall ini akan mengeluarkan eksudat-eksudat opin yang
menjadi sumber C dan N bagi bakteri tersebut. Opin merupakan kondensasi asam
amino dengan asam keto atau gula seperti : oktopin (asam piruvat + arginin),
nopalin (asam α ketoglutarat + arginin) dan agropin (gula + glutamat).
Cara
bakteri ini menginfeksi tanaman dikotil ditiru oleh pemulia tanaman untuk
mentransfer gen tertentu dari donor ke tanaman penerima pada tanaman dikotil.
Modifikasi yang dilakukan oleh pemulian tanaman adalah : (1) Insersi gen donor
dan gen nptII (atau marka seleksi yang lain) ke dalam T-DNA bakteri, (2)
membuang gen iaaM, gen iaaH dan gen ipt supaya jangan membentuk puru mahkota.
Dari
contoh-contoh tanaman yang disebut terdahulu terbukti bahwa secara alamiah
sudah terjadi perubahan genetik melalui introgresi, perubahan jumlah kromosom
dan set kromosom, perubahan gen dan transformasi secara alamiah. Pemulia
berdasarkan apa yang terjadi secara alamiah melanjutkan, memperbaiki dan
mempercepat dalam metode pemuliaan klasik (konvensional), seluler dan molekuler
(progresif dan berkelanjutan).
Sumber: Wattimena, G.A., Nurhajati, A. M., N. M. A.
Wiendi, A. Purwito, D. Efendi, B. S. Purwoko, N. Khumaida. 2011. Bioteknologi dalam Pemuliaan Tanaman.bogor,
IPB
Press. Hal. 2-5.
sumber gambar: http://naaf.web.id/2013/02/17/bioteknologi-untuk-pemuliaan-tanaman/
11/23/2016 03:10:00 PM
