Evolusi Genetika Kapas ( Gossypium spp. )

EVOLUSI GENETIKA KAPAS ( Gossypium spp. )
T. ALIEF ATHTHORICK, S.Si.
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Jurusan Biologi
Universitas Sumatera Utara
Pendahuluan
Kapas (Gossypium spp.) telah ditanam di dunia pada iklim tropis dan
subtropis sejak jaman prasejarah (Poelhman dan Sleeper, 1995). Menurut Lee
(1980), kapas sebenarnya tersebar di bumi pada daerah tropis dan subtropis dengan
memakai sistem irigasi maupun curah hujan. Meskipun spesies kapas liar seringkali
perennial hutan (peralihan dari semak ke pohon) kapas yang telah mengalami
domestikasi umumnya ditanam sebagai crops kelompok herba. Daerah produksi
kapas yang penting adalah USA, Amerika Tengah, Amerika Selatan, Mesir, Sudan,
Soviet, India dan RRC. Awalnya kapas digunakan terbatas untuk kebutuhan rumah
tangga sampai Whitney menemukan mesin pemisah biji kapas. Sejak itu kapas
ditanam terutama untuk diambil serat bijinya bagi industri tekstil.
Kapas rnelakukan penyerbukan diluar secara bebas oleh serangga.
Outcrossing alami ini rnempengaruhi prosedur bekerja dalam pemuliaan kapas dan
praktek pemeliharaan kultivar kapas. Sebagian besar kapas komersit termasuk
dalam satu dari dua tetraploid spesies Gossypium, yaitu G. hirsutum (dataran tinggi
AS) atau G. barbadense (kapas Mesir dan Pima). Spesies-spesies ini bersama dengan

G. tomentosum dan G. mustelinum adalah allopoliploid yang diturunkan dari diploid
dunia lama kapas spesies genom A dan dunia baru kapas genom D (Gorham dan
Young, 1996).
Asal Usul Genetika Kapas
Kapas termasuk dalam famili Malvaceae dengan genus Gossypium. Genus
Gossypium sangat besar berisi 50 spesies dengan jumlah kromosom dasar 13. Dari
jumlah itu 45 spesies adalah diploid (2n=2x=26) dan dikelompokkan dalam 7 genom
A, B, C, D, E, F, dan G. Spesies diploid dengan genom A, B, E atau F asalnya dari
Afrika atau Asia dan merujuk kepada spesies dunia lama. Spesies-spesies ini
berpasangan secara serasi dengan tiap lainnya dan mempunyai hubungan kerabat
dekat. Spesies diploid dengan genom C atau G asalnya dari Australia sedang spesies
diploid yang berisi genom D berasal dari belahan bumi Barat dan merujuk kepada
spesies dunia baru (Poelhman dan Sleeper, 1995). Kromosom dalam genom D
seluruhnya lebih kecil dari kromosom genom lainnya. Selanjutnya Poelhman dan
Sleeper (1995) menyatakan bahwa lima dari 50 spesies diatas adalah allotetraploid
(2n=4x=52) dan semuanya termasuk spesies dunia baru, empat asli benua Amerika
dan satu dari Hawai.
Menurut Gorham dan Young (1996), G. herbaceum dan G. arboreum adalah
spesies diploid (2n=2x=26) dunia lama pada daerah tropik dan subtropik.
Hutchinson et al dalam Lee dalam Fehr dan Hadley (ed) ( 1980) menyatakan bahwa

G. herbaceum tumbuh liar di Afrika dan mungkin mengalami domestikasi di sana. G.
arboreum merupakan kapas perkembangan lebih lanjut dan mungkin diturunkan dari
G. herbaceum setelah spesies tersebut didornestikasi. G. arboreum menjadi crops
yang penting di India sekarang. Sedangkan G. herbaceum sekarang menjadi crops
minor dan tumbuh hanya untuk kepentingan lokal pada daerah kering di Asia dan
Afrika. Poelhman dan Sleeper (1995) dan Harlan (1992) menyatakan G. herbaceum
dan G. arhoreum adalah asli keturunan kapas India yang sekarang telah digantikan
oleh G. Hirsutum dan G. barbadense dengan jumlah kurang 1% dari kapas dunia.

© 2003 Digitized by USU digital library

1

Kapas dunia baru memiliki genom AADD, A adalah homolog terhadap genom
dunia lama G. herbareum dan G. arboreum. Sisa-sisa peninggalan arkeologinya
ditemukan pada Pantai teluk sebelah selatan Meksiko dan pada pusat pantai Peru
(Harlan, 1992). Dua spesies dunia baru (G. hirsutum dan G. barbadense) dan 4
spesies liar (G. darwini G. lanceolatum, G. mustelinum dan G. tomentosum) adalah
tetraploid (2n=4x=52) ( Munro dalam Gorham dan Young, 1996). Kromosom mereka
semua disusun dari satu set homolog yang komplemen dengan diploid kapas dunia

lama (genom A) dan satu set homolog yang komplemen dengan spesies liar diploid
dunia baru (genom G). Jadi mereka adalah allopoliploid. Dua spesies pertama
memiliki sejarah keturunan yang panjang dalam dunia lama. Selama seratus tahun
yang lalu kapas dunia baru telah menggantikan spesies diploid pada hampir seluruh
dunia kecuali pada daerah kecil dari sub benua India (Philips dalam Gorham dan
Young, 1996).
Kapas allotetraploid dikenal sebagai kapas dataran tinggi Amerika (G.
hirsutum) dan kapas Mesir (G. barbadense) yang telah didomestikasi dalam dunia
baru pada masa Pre-Columbian. Allotetraploid dunia baru berisi genom AADD dan
memiliki 26 kromosom besar dan 26 kromosom kecil (Gambar 1). Asal genetik
mereka dapat ditunjukkan secara eksperimen oleh persilangan G. arboreum, sebuah
turunan spesies India diploid (genom A) dan G. thurberii spesies liar Amerika diploid
(genom D) dan penggandaan kromosom hibrid steril dengan kolkkisin. Keturunan
amphidiploid AADD (2n=4x=52) menghasilkan hibrid steril bila disilangkan dengan
sebuah kapas tetraploid Amerika. Dua diploid dan dua tetraploid spesies Gossypium
memiliki serat biji yang disebut lint. Spesies ini menjadi keturunan kapas :
- G. herbaceum L. (2n=2x=26), genom A kromosom besar
- G. arboreum L. (2n=2x=26), genom A kromosom besar
- G. hirsutum L. (2n=2x=52), genom AD 26 kromosom besar dan 26 kecil
- G. barbadense L. (2n=4x=52), genom AD 26 kromosom besar dan 26 kecil.


© 2003 Digitized by USU digital library

2

Karakteristik Spesies Liar
Spesies liar khususnya yang baik untuk resistensi terhadap penyakit dan pest,
praktis toleran terhadap kondisi kekeringan. Semua spesies liar kecuali empat (G.
darwinii, G. lanceolatum, G. mustelinum dan G. tomentosum) adalah diploid (2n=
26). Hampir semua spesies liar adalah semak Xerophitic perennial pada daerah arid
(gersang ) dan semi arid iklim tropik. Mereka tidak menghasilkan rambut biji yang
dapat dipintal. Beberapa spesies liar ini menarik perhatian besar para pemulia
tanaman karena mereka memiliki karakter penting seperti resistensi terhadap
penyakit, kekeringan, serangga dan serabut yang kuat (Gorham dan Young. 1996).
G. thurberii dan G. triphylum telah mengembangkan serabut yang kuat pada kapas
dataran tinggi (G. hirsutum) dan kapas dunia lama. Spesies liar Gossypium berubahubah dalam tingkah laku dan bentuk daun, bergerak secara perlahan dari semak ke
pohon kecil. Spesies genom D yang mantap memiliki variasi yang besar dalam
bentuk dan ukuran daun dari daun sederhana G. raimondii terus daun trifoliat G.
thurberri dan G. trifolium sampai daun kecil G. harknesii dan G. armorianum.
Banyak spesies liar Gossypium tumbuh dalam daerah gersang (seperti

Meksiko dan Australia) dan mungkin berisi gen-gen yang dapat memperbaiki
toleransi kapas komersial terhadap keadaan defisit air. stress garam dan panas. Dari
sebuah seri percobaan diketahui bahwa G. tomentosum lebih toleran terhadap panas
dibanding genotip lain dan G. sturtianum adalah yang paling sensitif. Studi tentang
pengaruh stress air terhadap pertumbuhan dan hasil panen kapas menunjukkan
bahwa galur CYTO yang berisi gen dari hibrid G. arboreum X G. herbaceum, dan G.
hirsutum X G. beckii hexaploid memiliki persentase berat akar lebih tinggi dibanding
genotip lain. G. harknesii dan G. longicalix spesies genom F paling sedikit
terpengaruh dalam pertumbuhan dengan kadar garam yang tinggi. Sedang spesies
trifoliat genom D, G. thurberii dan G. trilobum, paling banyak terpengaruh.
Distribusi dan Pemuliaan
Para pendatang baru mula-mula menanam galur G. barbadense disepanjang
pantai dan dataran rendah Georgea dan Carolina Selatan, dimana spesies tersebut
menjadi dikenal sebagai kapas pulau laut (sea island cotton). Daerah pedalaman dari
dataran rendah pantai, pada elevasi yang lebih tinggi, kapas pulau laut ini tidak
dapat menjadi dewasa. Pada daerah dataran tinggi para pendatang mulai menanam
galur G. hirsutum yang memiliki serat pendek dan sering tumbuh annual dan
kemudian dikenal sebagai kapas dataran tinggi Amerika (upland cotton). G. hirsutum
adalah kapas penting yang ditanam dan menempati kira-kira 90% dari produksi
kapas dunia. Dari program pemuliaan kapas Amerika dikenal 4 tipe umum kultivar

G.hirsutum yaitu :
1. Tipe Upland Eastern; kapas berukuran sedang, terbuka dengan panjang seratnya
menengah sampai panjang dan resisten terhadap penyakit Fusarium.
2. Tipe Upland Delta; kapas berukuran kecil sampai sedang, terbuka dengan
seratnya sedang sampai panjang, tumbuh pada delta Missisippi, Texas Selatan
dan Arizona.
3. Tipe Plain atau Storm-poof; kapas berukuran besar, tertutup, serat pendek dan
kuat. Kapas tipe Plain atau Storm-proof ini beradaptasi pada dataran sebelah
barat terutama Texas dan Oklahoma.
4. Tipe Acala; kapas berukuran sedang sampai besar, terbuka, serat sedang sampai
panjang, kuat dan waktu pembungaan lama, sangat penting di California.

© 2003 Digitized by USU digital library

3

Gambar 2. Perbandingan panjang serat pada beberapa tipe kapas. (A) tipe plain; (B)
tipe Acala; (C) tipe Pima dan (D) tipe Pulau Laut.
Kapas pulau laut G. barbadense yang diintroduksi ke lembah Nil Mesir
kemudian dikenal sebagai kapas Mesir dan digemari karena seratnya yang bagus,

panjang dan kuat. Kapas Mesir selanjutnya diintroduksi ke Arizona dan dikenal
sebagai kapas Pima (Gambar 2). G. barbadense menempati kira-kira 9% dari
produksi kapas dunia (Poelhman dan Sleeper, 1995).
Semua kapas spesies tetraploid dapat dengan mudah melakukan
penyerbukan antar spesies meskipun seringkali mengalami gangguan genetik pada
keturunan berikutnya. Kemampuan bersilang antar spesies Gossypium tidak selalu
berdasarkan philogenetik. Hampir semua diploid genom D Amerika bersilang secara
baik dengan sesamanya dan dengan spesies genom AD. Persilangan antara G.
koltz.vchianum dengan G. davidsonii (keduanya genom D3) dan spesies genom D
dengan AD biasanya gagal karena adanya pengaruh lethal dalam hibrid embrio.
Spesies diploid B Afrika G. anomalum Wawr. dan Peyr., mudah bersilang dengan
kapas turunan dunia lama clan baru dan merupakan satu dari sedikit. spesies yang
menghasilkan hibrid, viabel dengan spesies D3. Spesies diploid C Australia G.
sturtianum J. H. Wilis dengan mudah bersilang dengan G. hirsutum, walaupun sedikit
pertukaran bahan genetik terjadi antara genom-genom hexaploid yang dihasilkan.
Koleksi mutlak kultivar G. hirsutum dipelihara pada laboratorium genetika dan
fisiologi kapas Amerika Serikat, Stoneville, Miss. Koleksi G. barbadense pada
laboratorium penelitian kapas Amerika Serikat, Phoenix, Ariz dan koleksi kapas
diploid dan stok ras G. hirsutum pada Universitas Texas A dan M, College Station.
Bermacam-macam biji kapas disimpan pada fasilitas penyimpanan benih Nasional,

Fort Collins, Calo (Lee, 1980).
Penutup
Kapas komersil sekarang yaitu G. hirsutum (dataran tinggi AS) dan G.barbadense
(kapas Mesir dan Pima) berasal dari diploid kapas dunia lama spesies genom A (G
herbaceus dan G. arboreum) dan kapas dunia baru spesies genom D (G.thurberii).
Kapas allotetraploid ini memiliki genom AADD terdiri dari 26 kromosom besar dan 26
kromosom kecil dan mengalami domestikasi dalam dunia baru pada masa PreColumbian. G. hirsutum sekarang merupakan kapas penting dan menempati 90%
dari kapas dunia, sedangkan G. herbaceus menjadi crops minor dan tumbuh hanya
untuk kepentingan lokal pada daerah kering Asia dan Afrika.

© 2003 Digitized by USU digital library

4

Konservasi terhadap sumber-sumber genetik kapas sangat diperlukan untuk
kepentingan regenerasi dan menentukan pemanfaatan secara sistematik oleh
pemulia. Koleksi G. hirsutum disimpan pada laboratorium genetika dan fisiologi
kapas Amerika Serikat, Stoneville, Miss. Sedangkan koleksi G. barbadense disimpan
pada laboratorium penelitian kapas Amerika Serikat, Phoenix, Ariz.
Daftar Pustaka

Gorham, J. dan E. M. Young. 1996. Wild Relatives of Cotton and Rice as Soueces of
Stress Resisten Traits. Eucarpia. March, 1996. hat 39 -50.
Harlan, J. R. 1992. Crops and Man. Second Editions. American Society of Agronomi,
Inc. USA.
Lee, J.A. 1980. Cotton. Dalam Fehr, W.F. dan H.H. Hadley (ed.). Hybridization of
Crops Plants. American Society of Agronomi and Crops Science Siciety of
America, Publisher, USA.
Poelhman, J.M. dan D. A. Sleeper. 1995. Breeding Cotton. Dalam Breeding Field
Crops. Fouth Edition. Iowa State University Press, Iowa.
Westphal, E. dan P.C. M. Jansen. 1993. Plant Resources of Southern East Asia
(PROSEA). A Selection. PROSEA Foundati, Bogor.

© 2003 Digitized by USU digital library

5