Tugas Pemuliaan Tanaman Terapan. docx

TUGAS 1.1
PEMULIAAN TANAMAN TERAPAN :
PEMULIAAN MUTASI

DISCOVERY LEARNING
KELAS I
KELOMPOK 4

Muhammad Hisyam

150510150075

Ahmad NurLazuardi

150510150130

Gina Rahmasari

150510150178

RamadhanSetiawan

150510150232

PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI
FAKULTAS PERTANIAN
Maret, 2017

Jawablah Setiap pertanyaan-pertanyaan berikut secara singkat namun jelas.
1. Sebutkan lima pertimbangan sebagai persyaratan dalam penerapan pemuliaan mutasi ! Jelaskan !
a. Tujuan pemuliaan mutasi harus jelas


Obyek karakter yang akan diciptakan harus jelas



Jumlah karakter harus dibatasi



Metode skrining harus efisien

b. Mutagen dengan dosis/ level dosis


Dosis adalah jumlah mutagen yang diinduksi, sedangkan level dosis adalah durasi
mutagen yang diinduksi



Dosis dan level dosis didasarkan pada LD50



Dosis dan level dosis yang digunakan harus sesuai. Vesarnya kerusakan fisiologis
tergantung pada besarnya dosis yang digunakan dan semakin tinggi dosis yang
digunakan maka semakin tinggi kerusakan fisiologis yang timbul.

c. Genotipe dan sumber bahan


Sensitivitas genotipe berbeda



Didasarkan hasil percobaan

d. Kondisi lingkungan yang sesuai
-

-

-

Suplai Oksigen


Mempengaruhi jumlah kerusakan



Level oksigen tinggi meningkatkan jumlah kerusakan dan aberasi kromosom

Kandungan air


Berkaitan dengan kondisi oksigen



Kandungan air rendah meningkatkan suplai oksigen



Sensitivitas genotipe berbeda



Pengaruh mutagen berbeda

Temperatur


Terutama untuk mutagen kimia



Terkait dengan waktu paruh mutagen kimia, yaitu periode waktu yang menyebabkan
berkurangnya keefektivan mutagen menjadi setengahnya



Waktu paruh mutagen berbeda

e. Identifikasi karakter mutan
Untuk identifikasi karakter mutan memerlukan informasi :


daya kecambah dan vigor benih mutan



daya hidup bibit mutan



kemampuan reproduksi mutan

2. Saudara telah mengenal macam mutagen penyebab terjadinya mutasi. Jelaskan kelebihan dan
kekurangan masing-masing mutagen tersebut !
a. Mutagen Fisik
Induksi mutasi menggunakan iradiasi menghasilkan mutan paling banyak (sekitar 75%) bila
dibandingkan menggunakan perlakuan lainnya seperti mutagen kimia .Umumnya pemulia tanaman
tidak mudah mengakses sumber radiasi yang efisien.
-

Sinar Ultra Violet (UV)

Keuntungan :
 Sinar UV mempunyai pengaruh yang sangat kuat terhadap kelangsungan dan

keefektifan transformasi DNA dari suatu spesies (Moat dan Foster, Universitas
Sumatera Utara 1988)
 Sinar UV mempunyai kemampuan dalam menonaktifkan bakteri, virus dan
protozoa tanpa mempengaruhi komposisi kimia air (Hendriyanto, 2015)
 Radiasi ultraviolet merupakan suatu sumber energi yang mempunyai
kemampuan untuk melakukan penetrasi ke dinding sel mikroorganisme dan
mengubah komposisi asam nukleatnya
 Dapat diunakan dalam skala yang besar
Kekurangan :
 Pada dosis yang tinggi dapat membunuh sel (Lewis, 1997).
 Radiasi UV dapat menyebabkan kerusakan biologi yang dapat diperbaiki jika
panjang gelombang rendah.
 Jika kerusakan yang ditimbulkan besar maka dapat terjadi mutasi permanen

 Jika kerusakan terjadi pada gen regulator, kemungkinan menyebabkan
karsinogenesis (Mertens & Hammersmith, 1995).
 Sinar UV yang berlebihan akan mengganggu aktivitas DNA suatu spesies
 Alat yang digunakan mahal
-

Sinar Gamma

Keuntungan :
 Dosis yang digunakan lebih akurat dan penetrasi penyinaran ke dalam sel
bersifat homogen.
 Energi sangat tinggi dan daya jangkauan lebih jauh.
 Sinar gamma merupakan sebuah bentuk radiasi mengionisasi; mereka lebih
menembus dari radiasi alfa atau beta (keduanya bukan radiasi elektromagnetik)
Kekurangan :
 Sangat sulit untuk mengembang sejenis perisai untuk melindungi tubuh dari
radiasi tersebut.
 Kurang mengionisasi
b. Mutagen Kimia
Berbagai mutagen kimia dapat menyebabkan jumlah mutasi yang lebih tinggi dibandingkan
dengan cara irradiasi, namun hasil yang memuaskan bergantung pada perhatian yang seksama tentang
konsentrasi bahan kimia, lama perlakuan, suhu, pH larutan mutagenik dan kadar air mutan. Faktor lain
yang dapat mempengaruhi efektifitas mutagen kimia adalah spesies dan kekhususan mutagenik (Nasir,
2002). Mutagen kimia memang lebih mudah tersedia dan rasio mutasional terhadap modifikasi yang
tidak diinginkan (Nasir, 2002).
-

Kholkisin

Keuntungan

:
 Kolkhisin menyebabkan terjadinya poliploid dimana organisme memiliki tiga set
atau lebih kromosom dalam sel-selnya
 Substansi kolkhisin cepat mengadakan difusi ke dalam jaringan tanaman

Kekurangan :
 Pada konsentrasi tinggi penampilan tanaman menjadi jelek, sel-sel banyak yang rusak
atau bahkan menyebabkan matinya tanaman
3. Bagaimana langkah penentuan dosis untuk induksi mutasi ? Jelaskan !
Dalam induksi mutasi, jika dosis mutagen yang diberikan rendah, hal ini dapat
mempertahankan kelangsungan hidup tanaman juga bisa membuat panjang waktu masak jika
diterapkan pada buah-buahan. Tanaman juga menjadi lebih kebal terhadap hama dan penyakit yang
menyerang.
Faktor yang mempengaruhi terbentuknya mutan adalah besarnya dosis iradiasi. Perlakuan
dosis tinggi akan mematikan bahan yang dimutasi atau mengakibatkan sterilitas. Pada umumnya

dosis yang rendah mampu mempertahankan daya hidup tunas, serta memperpanjang waktu
kemasakan buah-buahan dan sayuran, meningkatkan kadar pati, protein dan kadar minyak pada biji
jagung, kacang dan bunga matahari.
Hal yang perlu diperhatikan ketika akan melakukan induksi mutasi pada tanaman adalah
kadar oksigen dan molekul air pada tanaman. Jika kadar oksigen dan air terlalu banyak, maka hasil
tanaman yang terbentuk akan lebih sensitif terhadap perubahan iklim disekitarnya. Sedangkan jika
dosis mutagen yang diberikan terlalu banyak maka akan membuat tanaman menjadi mati.
4. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi keberhasilan pembentukan mutagenesis !
 Menentukan objek yang jelas. Sebuah program pemuliaan mutasi yang dibentuk untuk
memilih satu sifat spesifik akan memudahkan, memfokuskan, serta memiliki peluang
keberhasilan yang cukup tinggi, dibandingkan program pemuliaan yang dilakukan untuk
memilih lebih dari satu sifat.
 Metode skrining (penyaringan) yang efisien. Pada program pemuliaan mutasi perlu
dilakukan pemeriksaan populasi bersegregasi yang cukup banyak untuk meningkatkan
peluang ditemukannya peristiwa mutasi yang diinginkan.
 Memilih jenis mutasi dan metode yang tepat. Mutagen dapat dibagi menjadi beberapa
kelompok,

seperti

kelompok

mutagen

berdasarkan

sumbernya,

kemudahan

penggunaannya, penetrasi mutagen terhadap jaringan, serta tingkat keamanannya.

 Dosis yang digunakan. Para pemulia harus menentukan dosis dan durasi aplikasi
mutagen secara tepat dan efektif.
 Kondisi tempat eksperimen yang tepat, salah satunya yaitu oksigen. Tingkat oksigen
dalam bahan tanaman mampu mempengaruhi jumlah kerusakan yang disebabkan oleh
mutagen (tingkat oksigen yang lebih tinggi dapat meningkatkan tingkat kerusakan).
5. Jelaskan tipe mutasi yang mungkin terbentuk setelah dilakukan induksi mutasi !
Mutasi yang mungkin terjadi yakni berupa salah satu dari dua tipe berdasarkan sel yang
mengalami mutasi yakni sebagai berikut :
 Mutasi somatik adalah mutasi yang terjadi pada sel-sel somatik. Mutasi jenis ini dapat
diturunkan dan dapat pula tidak diturunkan.
 Mutasi gametik atau germinal adalah mutasi yang terjadi pada sel gamet. Karena
terjadinya di sel gamet, maka akan diwariskan oleh keturunannya.
Untuk daerah terjadinya mutasi dapat terjadi dua kemungkinan yakni sebagai berikut :
 Mutasi kromosom
Mutasi kromosom yaitu mutasi yang disebabkan karena perubahan struktur kromosom atau
perubahan jumlah kromosom. Mutasi kromosom sering terjadi karena kesalahan pada meiosis
maupun pada mitosis
 Mutasi gen
Mutasi gen adalah mutasi yang terjadi dalam lingkup gen. Peristiwa yang terjadi pada mutasi
gen adalah perubahan urutan-urutan DNA dan disebut juga mutasi titik. Mutasi titik (point
mutation) merupakan perubahan kimiawi pada satu atau beberapa pasangan basa dalam satu gen.
Adapun jenis mutasi gen yang dapat terjadi adalah sebagai berikut :


Mutasi salah arti (missens mutation), yaitu perubahan suatu kode genetik (umumnya pada posisi
1 dan 2 pada kodon) sehingga menyebabkan asam amino terkait (pada polipeptida) berubah.
Perubahan pada asam amino dapat menghasilkan fenotip mutan apabila asam amino yang
berubah merupakan asam amino esensial bagi protein tersebut. Jenis mutasi ini dapat
disebabkan oleh peristiwa transisi dan tranversi.



Mutasi diam (silent mutation), yaitu perubahan suatu pasangan basa dalam gen (pada posisi 3
kodon) yang menimbulkan perubahan satu kode genetik tetapi tidak mengakibatkan perubahan

atau pergantian asam amino yang dikode. Mutasi diam biasanya disebabkan karena terjadinya
mutasi transisi dan tranversi.
Mutasi tanpa arti (nonsense mutation), yaitu perubahan kodon asam amino tertentu menjadi



kodon stop. Hampir semua mutasi tanpa arti mengarah pada inaktifnya suatu protein sehingga
menghasilkan fenotip mutan. Mutasi ini dapat terjadi baik oleh tranversi, transisi, delesi,
maupun insersi.
Mutasi perubahan rangka baca (frameshift mutation), yaitu mutasi yang terjadi karena delesi



atau insersi satu atau lebih pasang basa dalam satu gen sehingga ribosom membaca kodon tidak
lengkap. Akibatnya akan menghasilkan fenotip mutan.
6. Gambar berikut menunjukkan adanya peristiwa mutasi kromosom. Sebutkan dan jelaskan
perubahan struktur kromosom berdasarkan gambar di bawah ini !
A.

B

C.

A

A

A

A

A

A

B

B

B

B

B

B

C

D

E

C

C

D

D

E

D

C

E

E

E

D
C
D
E

A. Delesi atau defisiensi
Pada gambar A, terjadi pengurangan kromosom, yang disebabkan delesi. Delesi adalah mutasi
karena kekurangan segmen kromosom. Penghilangan dapat terjadi pada segmen panjang lengan
kromosom. Defisiensi dapat menyebabkan kematian, separuh kematian, atau menurunkan
viabilitas tergantung pada gen dan tingkat ploidi. Pada tanaman, defisiensi yang ditimbulkan oleh
perlakuan bahan mutagen (radiasi) sering ditunjukkan dengan munculnya mutasi klorofil. Kejadian
mutasi klorofil biasanya dapat diamati pada stadia muda (seedling stag), yaitu dengan adanya
perubahan warna pada daun tanaman. Macam-macam delesi antara lain:
 Delesi terminal

: delesi yang kehilangan ujung segmen kromosom.

 Delesi intertitial

: delesi yang kehilangan bagian tengah kromosom

 Delesi cincin

: delesi yang kehilangan segmen kromosom sehingga berbentuk

lingkaran seperti cincin.
 Delesi loop

: delesi cincin yang membentuk lengkungan pada kromosom lainnya.

B. Duplikasi
Pada gambar B, perubahan kromosom terjadi karena duplikasi. Mutasi yang terjadi karena
kelebihan segmen kromosom. Mutasi ini terjadi pada waktu meiosis, sehingga memungkinkan
adanya kromosom lain (homolognya) yang tetap normal. Duplikasi menampilkan cara peningkatan
jumlah gen pada kondisi diploid. Duplikasi dapat terjadi melalui beberapa cara seperti: pematahan
kromosom yang kemudian diikuti dengan transposisi segmen yang patah, penyimpangan dari
mekanisme crossing-over pada meiosis (fase pembelahan sel), rekombinasi kromosom saat terjadi
translokasi, sebagai konsekuensi dari inversi heterozigot, dan sebagai konsekuensi dari perlakuan
bahan mutagen. Beberapa kejadian duplikasi telah dilaporkan dapat miningkatkan viabilitas
tanaman. Pengaruh radiasi terhadap duplikasi kromosom telah banyak dipelajari pada bermacam
jenis tanaman seperti jagung, kapas, dan barley.
C. Inversi
Inversi ialah mutasi yang mengalami perubahan letak gen-gen, karena selama meiosis
kromosom terpilin dan terjadi kiasma. Inversi terjadi karena kromosom patah dua kali secara
simultan setelah terkena energi radiasi dan segmen yang patah tersebut berotasi 180 derajat dan
menyatu kembali. Kejadian bila sentromer berada pada bagian kromosom yang terinversi disebut
perisentrik, sedangkan bila sentromer berada di luar kromosom yang terinversi disebut parasentrik.
Inversi perisentrik berhubungan dengan duplikasi atau penghapusan kromatid yang dapat
menyebabkan aborsi gamet atau pengurangan frequensi rekombinasi gamet. Perubahan ini akan
ditandai dengan adanya aborsi tepung sari atau biji tanaman, seperti dilaporkan terjadi pada
tanaman jagung dan barley. Inversi dapat terjadi secara spontan atau diinduksi dengan bahan
mutagen, dan dilaporkan bahwa sterilitas biji tanaman heterosigot dijumpai lebih rendah pada
kejadian inversi daripada translokasi. Macam-macam inversi antara lain sebagai berikut.
a) Inversi parasentrik; teriadi pada kromosom yang tidak bersentromer.
b) lnversi perisentrik; terjadi pada kromosom yang bersentromer.

7. Bagaimana prosedur evaluasi mutan sampai dengan diperoleh mutan unggul ? Jelaskan !
Mutasi dapat menyebabkan perubahan genetik di dalam sel somatik (mutasi somatik) yang
dapat diturunkan dan dapat menyebabkan terjadinya perubahan fenotip. Perubahan tersebut dapat
terjadi secara lokal pada tingkat sel atau kelompok sel. Variasi yang ditimbulkan ada yang
langsung dapat dilihat, misalnya adanya perbedaan warna bunga, daun, dan bentuk biji (ada yang
berkerut, ada yang tidak ) ini disebut variasi sifat yang kualitatif. Namun ada pula variasi yang
memerlukan pengamatan dengan pengukuran, misalnya tingkat produksi, jumlah anakan, tinggi
tanaman dan lainnya.
Dengan melakukan evaluasi keragaman morfologi, dapat dilihat perbedaan morfologi yang
ada pada beberapa tanaman, terlebih untuk tanaman hasil mutasi pada pertanaman selanjutnya.
Berdasarkan data yang diperoleh, dibandingkan karakter morfologi yang mungkin muncul pada
tanaman generasi hasil mutasi berikutnya, diharapkan apakah karakter yang muncul merupakan
karakter-karakter yang lebih baik dalam kriteria pembentukan suatu kultivar baru, dimana
perbedaan karakter morfologi yang menuju kearah yang lebih baik mungkin juga dapat
menentukan serta mempengaruhi karakter produksi tanaman tersebut dan hasil dari produksi
tanaman tersebut menjadi lebih baik pula (Mangoendidjojo, 2003 dalam Maulana, dkk., 2013).
8. Jelaskan langkah-langkah apa saja yang harus dilakukan dalam menerapkan induksi mutasi ?
Ketika kita hendak menerapkan induksi mutasi pada pemuliaan tanaman, beberapa hal yang
perlu diperhatikan yaitu:


Memperhatikan tujuan pemuliaan mutasi itu sendiri, dimana objek karakter harus jelas,
kendali karakter yang digunakan sederhana, jumlah karakter harus dibatasi, metode yang
digunakan harus efisien.



Seleksi tetua dan pemilihan sumber tetua, dimana seleksi tetua tergantung pemuliaan
mutasi serta jumlah tetua yang akan dimutasi meningkatkan peluang keberhasilan.



Dosis dan level dosis berpengaruh, apabila informasi dosis dan level dosis terbatas,
maka lebih baik menggunakan lebih dari satu dosis dan level dosis. Selain itu
menggunakan kontrol yang tidak diinduksi mutasi

9. Bagaimana cara mendeteksi terjadinya mutan ? Jelaskan !
Cara mendeteksi terjadinya mutan dapat dilakukan dengan metode seleksi mutan, yaitu :



Seleksi Pedigree



Seleksi Bulk Hasil Mutasi

10. Mengapa pemuliaan mutasi tidak menjadi prioritas utama pada kebanyakan upaya perakitan
varietas tanaman ?
Karena pemuliaan tanaman dengan memanfaatkan mutasi ini bersifat random atau acak.
Maksud acak disini yakni, tanaman yang diinduksi dengan mutagen tidak pasti akan
menampakan perubahan karakter yang sesuai dengan harapan. Karena mutasi bersifat acak,
apabila tanaman yang diinduksikan dengan mutagen tidak kunjung menampakan karakter yang
kita inginkan maka dapat menimbulkan kerugian seperti biaya dan waktu yang habis lebih
banyak dibandingkan dengan metode pemuliaan lain

_____Selamat Belajar _____
Belajar Saat Ini Untuk Kehidupan Masa Depan