DAFTAR ISI - 1 MAKALAH PTN - Pemuliaan Tanaman

  

PRAKATA

  Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah, Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan pertolonganNya kami dapat menyelesaiakan makalah yang berjudul ‘Pemuliaan Tanaman Menggunakan Teknik Mutasi Radiasi’. Meskipun banyak rintangan dan hambatan yang kami alami dalam proses pengerjaannya, tapi kami berhasil menyelesaikannya dengan baik. Dalam makalah ini, kami akan memaparkan manfaat teknologi nuklir dalam meningatkan kualitas pangan. Diharapkan para pembaca mendapatkan mafaat dari hasil makalah ini. Karena itu kami berharap semoga makalah ini dapat menjadi sesuatu yang berguna bagi kita bersama. Semoga makalah yang kami buat ini dapat menambah dan memperkaya pengetahuan kita mengenai aplikasi teknologi nuklir dalam kehidupan.

  Yogyakarta, November 2016 Tim Penyusun

  

DAFTAR ISI

  Kata Pengantar……………………………………………………………………….1 Daftar Isi……………………………………………………………………………..2

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Semakin tahun jumlah populasi di Indonesia terus mengalami kenaikan, hal itu dikarenakan tidak sejalannya angka kelahiran dan kematian yang ada di Indonesia. Semakin banyaknya populasi menyebabkan kebutuhan akan apapun semakin meningkat, baik itu tempat tinggal, sandang, papan, maupun pangan.

  Sesuai data dari Badan Pusat Statistik data Konsumsi, kebutuhan dalam pemenuhan pangan terus meningkat setiap tahunnya. Namun, pemenuhan dari kebutuhan tersebut tidak lah dapat dipenuhu oleh kita sendiri secara keseluruhan. Indonesia masih melakukan pengimporan bawang, cabai, dan bahan-bahan dasar lainnya. Padahal, bila kita mengingat akan kekayaan alam yang ada di Indonesia dan mayoritas pekerjaan penduduknya sebagai petani, seharusnya Indonesia mampu memenuhi kebutuhan akan pangannya sendiri. Hal ini membuktikan bahwa Indonesia belum secara optimal dalam bidang pertanian atapun perkebunannya.

  Ketidak optimalan itu dapat disebabkan dari beberpa faktor, seperti iklim dan cuaca. Dimana hal itu menyebabkan produksi tidak berjalan dengan baik, seperti keterlambatan dalam pemanenan, hasil panen yang tidak memuaskan, dan lainnya.

  Seiring dengan majunya ilmu pengetahuan dan teknologi, dunia sains juga mulai mengenal apa itu nuklir. Nuklir tidak hanya dapat kita aplikasikan dalam bentuk energi saja, tetapi nuklir juga dapat dimanfaatkan dalam bidang lain,seperti bidang pertanian, bidang industri, dan bidang pangan.

  Dengan memanfaatkan keuntungan dari nuklir, kita dapat mengatasi masalah-masalah krisis pangan yang terjadi saat ini. Baik itu masalah hasil panen yang tidak memuaskan, jumlah hasil panen setiap kalanya, maupun cepat lamanya panen dilakukan. Nuklir dapat kita jadikan solusi untuk menyelesaikan permasalahan hal-hal tersebut melalui metode Pemuliaan Tanaman yang akan kita bahas pada makalah ini.

  1.2 RUMUSAN MASALAH

  Apa pengertian dari pemuliaan tanaman dan teknik mutasi?

   Bagaimana proses pemuliaan tanaman menggunakan teknik mutasi radiasi?

   Apa manfaat yang diperoleh dari pemuliaan tanaman menggunakan teknik

   mutasi radiasi?

  1.3 TUJUAN

  Mengetahui pengertian dari pemuliaan tanaman dan teknik mutasi

   Memahami proses pemuliaan tanaman menggunakan teknik mutasi radiasi

   Mengetahui manfaat yang diperoleh dari pemuliaan tanaman menggunakan

   teknik mutasi radiasi

BAB 2 PEMBAHASAN

2.1 Apa itu Pemuliaan Tanaman?

  Pemuliaan tanaman adalah kegiatan mengubah susunan genetik individu maupun populasi tanaman untuk suatu tujuan. Pemuliaan tanaman kadang-kadang disamakan dengan penangkaran tanaman, kegiatan memelihara tanaman untuk memperbanyak dan menjaga kemurnian; pada kenyataannya, kegiatan penangkaran adalah sebagian dari pemuliaan. Selain melakukan penangkaran, pemuliaan berusaha memperbaiki mutu genetik sehingga diperoleh tanaman yang lebih bermanfaat.

  Menurut perundang-undangan di Indonesia yaitu Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 29 Tahun 2000 tentang Perlindungan Varietas Tanaman, Pemuliaan tanaman adalah ragkaian kegiatan penelitian dan pengujian atau kegiatan penemuan dan pengembangan suatu varietas, sesuai dengan metode baku untuk menghasilkan varietas baru dan mempertahankan kemurnian benih varietas yang dihasilkan.

  Menurut pandangan beberapa ahli seperti Ahmad Baehaki dan Nani

  Hermiati, Pemuliaan tanaman adalah suatu teknologi dan seni untuk memanipulasi

  gen dan kromosom atau kemampuan genetik tanaman sehingga sifat-sifat tanaman tersebut menjadi mulia dan lebih berguna sesuai dengan keperluan manusia yang selalu meningkat. Poespodarsono Sumardjo, Pemuliaan tanaman adalah ilmu tentang perubahan susunan genetik sehingga memperoleh tanaman yang menguntungkan manusia

  Pengetahuan mengenai perilaku biologi tanaman dan pengalaman dalam budidaya tanaman merupakan hal yang paling menentukan keberhasilan usaha pemuliaan, sehingga buku-buku teks seringkali menyebut pemuliaan tanaman sebagai seni dan ilmu memperbaiki keturunan tanaman demi kemaslahatan manusia. Di perguruan tinggi, pemuliaan tanaman biasa dianggap sebagai cabang agronomi (ilmu produksi tanaman) atau genetika terapan, karena sifat multidisiplinernya.

  Pelaku pemuliaan tanaman disebut pemulia tanaman. Karena pengetahuannya, seorang pemulia tanaman biasanya juga menguasai agronomi dan genetika. Tugas pokok seorang pemulia tanaman adalah merakityang lebih baik memiliki ciri-ciri yang khas dan lebih bermanfaat bagi penanamnya. Pemuliaan tanaman merupakan bagian dari usahayang menempati posisi awal/hulu dari keseluruhan mata rantai industri pertanian.

  Metode yang digunakan dalam pemuliaan dapat dibagi menjadi dua yaitu, metode konvensional dan metode inkonvensional. Pendekatan pemuliaan tanaman secara konvensional dapat dilakukan dengan: (1) metode seleksi (melakukan pemilihan terhadap suatu populasi tanaman yang sudah ada); (2) hibridisasi (melakukan kombinasi sifat-sifat yang diinginkan baik secara generatif atau vegetatif); (3) mutasi; dan (4) ploidisasi (melakukan penggandaan kromosom) (Mangoendidjojo, 2003). Sedangkan pendekatan pemuliaan tanaman secara inkonvensional dapat dilakukan dengan rekayasa genetika.

2.2 Pemuliaan Tanaman dengan Metode Mutasi

  Mutasi adalah perubahan pada materi genetik suatu makhluk yang terjadi secara tiba-tiba, acak, dan merupakan dasar bagi sumber variasi organisme hidup yang bersifat terwariskan (heritable). Mutasi juga dapat diartikan sebagai perubahan genetik baik gen tunggal, sejumlah gen ataupun susunan kromosom, dapat terjadi pada setiap bagian tanaman terutama pada bagian tanaman yang aktif melakukan pembelahan sel.

  Mutasi dihasilkan oleh segala macam tipe perubahan genetik yang mengakibatkan perubahan fenotipe yang diturunkan, termasuk keragaman kromosom maupun mutasi gen. Pemuliaan secara mutasi dapat digunakan untuk memperoleh varietas unggul dengan memperbaiki beberapa sifat yang diinginkan tanpa mengubah sebagian besar sifat baik yang sudah ada.

  Mutasi dapat dibedakan atas mutasi genom, mutasi kromosom dan mutasi gen. Mutasi genom dapat diakibatkan oleh perubahan jumlah set kromosom baik penambahan mapun pengurangan jumlah set kromosom. Poliploidi pada tanaman mencerminkan adanya penambahan satu set kromosom atau lebih. Mutasi kromosom terdiri atas perubahan jumlah dan struktur kromosom. Perubahan jumlah kromosom dapat dibedakan menjadi euploidi dan aneuploidi. Mutasi kromosom dapat terjadi akibat pecahnya benang kromosom, meliputi empat kelompok yaitu translokasi (translocations), inversi (inversion), duplikasi (duplication), defesien (deficiens). Mutasi gen adalah perubahan sekuen nukleotida pada gen yang menghasilkan perubahan asam amino dan produk protein mutan. Mutasi gen juga didefinisikan sebagai perubahan satu bentuk alel menjadi bentuk alel lainnya. Perubahan tersebut terjadi dalam satu gen pada satu lokus kromosom atau disebut juga mutasi titik. Mutasi gen terjadi karena perubahan pada struktur primer dari DNA. Mutasi gen dapat terjadi karena subtitusi, tambahan ataupun hilangnya satu atau lebih basa-basa di dalam sebuah molekul DNA.

  Mutasi gen digolongkan ke dalam dua kategori, yaitu microlessions dan macrolessions, yang dicirikan oleh adanya perubahan basa pada DNA (Van Harten, 1998). Ada empat tipe perubahan basa (1) transisi, yaitu penggantian satu basa purin dengan satu purin atau penggantian satu basa pirimidin dengan pirimidin, (2) transversi, yaitu penggantian satu basa pirimidin oleh basa purin atau sebaliknya, (3) delesi , yaitu pasangan basa tertentu menghilang sehingga terjadi susunan nucleotida yang berbeda (4) dan inversi pasangan basa, yaitu terjadi perubahan orientasi susunan pasangan basa.

  Mutasi dapat terjadi secara spontan di alam (spontaneous mutation) dan dapat juga terjadi melalui induksi (induced mutation). Mutasi secara spontan yang

• 6

  ada di alam hanya dapat terjadi dengan frekuensi sangat rendah, yaitu 10 tiap pembelahan sel (Predieri et.al., 1997). Mutasi yang terjadi secara induksi mutasi dapat meningkatkan keragaman genetik tanaman. Apabila dilakukan dengan seleksi terarah akan diperoleh mutan yang diharapkan. Teknik induksi mutasi biasanya digunakan pada tanaman yang mengalami masalah dalam rekombinasi genetik melalui hibridisasi, seperti apomiksis, sterilitas, dan inkompatibilitas. Secara mendasar, tidak terdapat perbedaan antara mutasi yang terjadi secara alami (spontan) dan mutasi hasil induksi. Keduanya dapat menimbulkan variasi genetik yang dijadikan dasar dalam seleksi tanaman, baik secara alami (evolusi) maupun seleksi secara buatan (pemuliaan).

  Dalam bidang pemuliaan tanaman, teknik mutasi induksi dapat memudahkan pemulia dalam melakukan seleksi genotipe tanaman sesuai dengan tujuan yang dikehendaki karena keragaman genetik yang ditimbulkan dari induksi tersebut. Teknik mutasi induksi dapat dilakukan pada tanaman dengan perlakuan bahan mutagen tertentu terhadap organ reproduksi tanaman. Organ reproduksi tersebut seperti biji, stek batang, serbuk sari, akar rhizome, kultur jaringan, dan organ reproduksi lainnya. Apabila proses mutasi secara alami terjadi secara sangat lambat maka percepatan, frekuensi dan spektrum mutasi tanaman dapat diinduksi dengan perlakuan bahan mutagen tertentu. Bahan mutagen pada umumnya bersifat radioaktif dan memiliki energi tinggi yang berasal dari reaksi nuklir. Teknologi nuklir mempunyai peranan yang penting dalam pemuliaan karena mempunyai kemampuan dalam menginduksi mutasi pada materi genetik. Hal ini terjadi karena nuklir mempunyai energi yang cukup tinggi untuk menimbulkan perubahan struktur atau komposisi materi genetik tanaman.

  Ada dua jenis bahan mutagen yang digunakan dalam teknik mutasi induksi, yaitu mutagen kimia dan mutagen fisika. Mutagen kimia berasal dari senyawa kimia yang memiliki gugus alkil seperti etil metan sulfonat (EMS), dietil sulfat (DES), metil metan sulfonat (MMS), hidroksi amina, dan nitrous acid. Mutagen kimia dapat menimbulkan mutasi melalui beberapa cara. Gugusan alkyl aktif dari bahan mutagen kimia dapat ditransfer ke molekul lain pada posisi dimana kepadatan electron cukup tinggi seperti phosphate groups dan juga molekul purine dan pyrimidine yang merupakan penyusun struktur dioxiribonucleic acid (DNA). Contoh mutasi yang sering ditimbulkan oleh mutagen kimia adalah perubahan basa struktur DNA yang mengarah pada pembentukan 7-alky guanine. Mutagen fisika merupakan radiasi energi nuklir dan bersifat sebagai radiasi pengion (ionizing radiation) yang dapat melepas energi (ionisasi), setelah melewati atau menembus materi. Setelah materi reproduksi tanaman diradiasi, proses ionisasi akan terjadi dalam jaringan dan dapat menyebabkan perubahan pada jaringan itu sendiri, sel, genom, kromosom, dan DNA atau gen. Mutagen fisika yang sering digunakan dalam pemuliaan diantaranya adalah sinar-X, radiasi sinar gamma, radiasi beta, neutrons, dan partikel dari aselerators. Penggunaan mutagen fisika pada tanaman lebih dianjurkan dibandingkan dengan mutagen kimia, karena frekuensi mutasi yang tinggi. Berikut ini adalah table karakteristik berbagai jenis radiasi. Tabel 1. Karakteristik berbagai jenis radiasi.

  Tipe Daya Sumber Deskripsi Energi Radiasi

  Tembus

  Beberapa Radiasi

  Sinar-X Mesin sinar-X 50-300 kV mm sampai elektomagnetik banyak cm

  Sinar Radio isotop dan Radiasi Sampai beberapa Banyak cm

  Gamma reaksi nuklir elektomagnetik MeV Kurangdari 1

  Reaktor nuklir Partikel tidak Neutron sampai berjuta Banyak cm dan aselerator berubah eV

  Sampai Partikel Radio isotope Sampai beberapa

  Berupa electron beberapa Beta atau aselerator MeV mm

  Partikel Radio isotop Inti Helium 2-9 MeV Sedikit mm

  Alfa Proton

  Reaktor nuklir Sampai beberapa Sampai atau Inti Hidrogen atau aselerator GeV banyak cm

  Deutron Efek Iradiasi Sinar Gamma Iradiasi dapat menyebabkan perubahan genetik di dalam sel somatik (mutasi somatik), dapat diturunkan dan dapat menyebabkan terjadinya perubahan fenotip. Iradiasi dapat menginduksi perubahan struktur kromosom yaitu terjadi pematahan kromosom. Pada dosis yang rendah dapat menyebabkan terjadinya delesi, semakin tinggi dosis akan menimbulkan duplikasi, inversi dan translokasi. Iradiasi sinar gamma sering digunakan dalam usaha pemuliaan tanaman karena dapat meningkatkan variabilitas, sehingga dapat menghasilkan mutan baru. Respon tanaman terhadap efek iradiasi sinar gamma, selain dipengaruhi oleh jenis kultur yang digunakan, juga tergantung dari laju dosis iradiasi yang digunakan.

  Laju dosis iradiasi adalah jumlah dosis terserap per satuan waktu (rad per detik atau Gy perdetik). Satuan sinar radiasi adalah Gray (Gy) atau rad. 1 rad = 100 erg per gram = 10 joule per kg. 1 Gy = 100 rad = 0.1 krad. Alat yang digunakan untuk mengukur besarnya dosis radiasi adalah dosimeter. Dosimeter yang umum digunakan adalah “ Fricke ” yaitu mampu mengukur dosis sinar gamma antara 40 – 400 Gy. Pengukuran diluar selang dosis tersebut dilakukan kalibrasi.

  Secara relatif, proses mutasi dapat menimbulkan perubahan pada sifat-sifat genetis tanaman baik ke arah positif maupun negatif, dan kemungkinan mutasi yang terjadi dapat juga kembali normal (recovery). Mutasi yang terjadi ke arah “sifat positif” dan terwariskan (heritable) ke generasi-generasi berikutnya merupakan mutasi yang dikehendaki oleh pemulia tanaman pada umumnya. Sifat positif yang dimaksud adalah relatif tergantung pada tujuan pemuliaan tanaman.

2.3 Proses Induksi Mutasi Sinar Gamma pada Tanaman

  Mutasi induksi dengan mutagen fisika lebih banyak memanfaatkan sinar-X dan sinar gamma untuk menghasilkan varietas mutan. Hal ini terbukti dengan adanya 2250 varietas mutan yang telah dilepas di seluruh dunia dalam kurun waktu 70 tahun terakhir (Maluszynki, 1995). Penggunaan sinar gamma dalam pemuliaan telah dilakukan secara intensif oleh negara-negara di seluruh dunia. Pemanfaatan sinar gamma dalam merakit varietas mutan telah menghasilkan sekitar 1.585 varietas unggul mutan, 64% diantaranya berasal dari mutasi dengan radiasi sinar gamma. Di Indonesia, perakitan varietas mutan dengan induksi mutasi telah dimulai sejak tahun 1972 oleh Badan Nuklir Nasional (BATAN) dan telah menghasilkan 22 varietas unggul tanaman yang terdiri atas 15 padi, 5 kedelai, 1 kacang hijau, dan 1 kapas (Anonim, 2011).

  Sinar gamma yang bersumber dari isotop Cobalt-60 ( Co) dan Caesium-

  60 137 ( 137 Cs) lebih banyak digunakan karena (Van Harten, 1998): Mempunyai panjang gelombang yang lebih pendek (10-0,01 nm)

   dibandingkan sinar UV Mempunyai spektrum yang luas; Penetrasi ke jaringan tanaman relatif mudah;

   Frekuensi mutasi yang terjadi cukup tinggi;

   Mudah diaplikasikan.

   DNA sangat sensitif terhadap radiasi, sehingga radiasi sinar gamma dapat menyebabkan perubahan DNA pada makhluk hidup (Van Harten, 1998).

  Radiasi sinar gamma dipancarkan dari isotop radio aktif, panjang gelombangnya lebih pendek dari sinar X, dan daya tembusnya adalah yang paling kuat. Hidayat, (2004) mengatakan bahwa sinar gamma merupakan bentuk sinar yang paling kuat dari bentuk radiasi yang diketahui, kekuatannya hampir 1 miliar kali lebih berenergi dibandingkan radiasi sinar X.

  Penelitian perakitan varietas tanaman mutan di Indonesia dilakukan oleh

BATAN.Untuk mendukung penelitian tersebut di BATAN tersedia fasilitas

penelitian berupa: Gamma chamber

   Gamma cell

   Gamma room

   Laboratorium  laboratorium kultur jaringan

   kebun percobaan dan sawah.

   Beberapa tahapan yang dilakukan dalam mutasi tanaman :

  1. Mengiradiasi materi genetik tanaman melalui iradiasi biji, stek batang,

  

akar, serbuk sari batang, kalus dengan menggunakan sinar gamma. Gen–gen yang

terkena radiasi akan terputus ikatannya dan susunan kimianya. Sinar radiasi yang

dipancarkan mengakibatkan gen mengalami ionisasi sehingga sifatnya labil dan

terjadilah mutasi. Mutasi yang terjadi terdapat tiga kemungkinan: menuju arah

positif, negatif atau tidak mengalami mutasi.

  2. Setelah perlakuan radiasi dengan sinar Gamma, materi reproduktif tanaman kemudian ditumbuhkembangkan di ruang tumbuh, rumah kaca, atau langsung di kebun percobaan. Dilakukan penyeleksian gen-gen yang memiliki sifat unggul.

  Analisa mutan tanaman dilakukan di laboratorium, biasanya dengan membandingkan sifat-sifat genetik, biologi dan agronominya terhadap tanaman kontrol. Analisa mutan dapat juga dilakukan baik secara visual fenotipa maupun secara biologi molekuler seperti dengan teknik RAPD atau bioteknologi lainnya.

  Beberapa hasil penelitian penggunaan iradiasi sinar gamma menyebutkan bahwa iradiasi sinar gamma pada dosis rendah dapat menginduksi perubahan secara fisiologi dan biokimia, menghasilkan pertumbuhan vegetatif yang lebih cepat dan pembungaan lebih awal. Contoh iradiasi sinar gamma pada dosis rendah pada kultur jaringan dapat meningkatkan bobot kalus tanaman jeruk dan wortel.

2.4 Manfaat Mutasi Pemuliaan Tanaman

  1. Pemuliaaan tanaman membuat tingkat produksi menjadi lebih tinggi

  2. Perbaikan adaptasi atau toleransi terhadap tekanan lingkungan dan efisiensi terhadap penggunaan tekanan input (sarana produksi)

  3. Mutan hasil mutasi pemuliaan tanaman dapat masak secara normal pada waktu yang lebih singkat

  4. Merubah struktur tanaman secara drastis ke arah abnormal, misal tanaman steril, kerdil (bonsai), belang pada daun (mutasi klorofil).

BAB 3 PENUTUP

  3.1 Kesimpulan

  Iptek nuklir dapat berperan dalam pemuliaan tanaman untuk mendapatkan – varietas-varietas unggul tanaman melalui teknik mutasi radiasi oleh sumber radiasi pengion seperti sinar X, sinar gamma, sinar betta, neutron, partikel alfa.

  3.2 Saran

• – Pemanfaaatan radiasi dalam upaya pemuliaan tanaman sebaiknya di tingkatkan, sehubungan semakin terbatasnya wilayah dan pertambahan kebutuhan

  Daftar Pustaka

   diakses tanggal 7 November 2016 pukul 16.32 WIB. diakses tanggal 5 November 2016 pukul 21.34 WIB. diakses tanggal 7 November 2016 pukul 16.25 WIB. diakses tanggal 5 November 2016 pukul 21.43 WIB.