Pemuliaan Tanaman (Ai Komariah, Romiyadi Sahaja dll.)

  FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS WINAYA MUKTI PEMULIAAN TANAMAN OLEH : Prof. Dr. Ai Komariah, Ir., MS.

  Dr. Hj. Lia Amalia Romiyadi, SP. PENGERTIAN PEMULIAAN TANAMAN (ACHMAD BAIHAKI)

  ILMU, TEKNOLOGI DAN SENI MEMANIPULASI GEN SEDEMIKIAN RUPA UNTUK MEMPEROLEH SUATU VARIAETAS BARU YANG LEBIH UNGGUL DARI VARIETAS YG TELAH ADA BAIK DR SEGI EKONOMIS MAUPUN ESTETIKA

TUJUAN PEMULIAAN TANAMAN

  1. MENGHASILKAN VARIETAS YG MEMILIKI KUANTITAS DAN KUALITAS HASIL TINGGI

  2. MENGHASILKAN VARIETAS YANG RESISTEN TERHADAP OPT

  3. MENGHASILKAN VARIETAS YANG TOLERAN PADA LINGKUNGAN YG TIDAK OPTIMAL (TERCEKAM)

  4. MENGHASILKAN VARIETAS BERMANFAAT GANDA

  5. MENGHASILKAN VARIETAS SESUAI DG PERKEMBANGAN TEKNOLOGI PERTANIAN

  6. MENGHASILKAN VARIETAS YG EFISIEN DALAM PENGGUNAAN INPUT

  7. MENGHASILKAN VARIETAS/TANAMAN ALTERNATIF

  PERAN VARIETAS UNGGUL MENENTUKAN BATAS CAPAIAN KAPASITAS HASIL TERTINGGI DARI SUATU USAHA TANI KEBOCORAN OLEH OPT KEBOCORAN OLEH OPT

LINGKUNGAN TEKNOLOGI BUDIDAYA LINGKUNGAN TEKNOLOGI BUDIDAYA

TANAMAN

  TANAMAN RUANG LINGKUP PEMULIAAN TANAMAN PERLUASAN KERAGAMAN

  INTRODUKSI HIBRIDISASI MUTASI POLIPLOIDI BIOTEKNOLOGI SELEKSI PENGUJIAN

  VARIETAS UNGGUL BARU PERBANYAKAN TIDAK TERSELEKSI TANAMAN HASIL PEMULIAAN HARUS DIMINATI OLEH KONSUMEN/SESUAI DENGAN PERMINTAAN PASAR PERSYARATAN VARIETAS BARU

  1. HASIL TINGGI

  2. KUALITAS HASIL TINGGI

  3. ADA KEPASTIAN HASIL PANEN BERKEMBANG SESUAI DG TUNTUTAN KEBUTUHAN KONSUMEN PERAN PEMULIAAN TANAMAN :

MENINGKATKAN PRODUKSI PANGAN SANDANG, PAPAN UNTUK

KEBUTUHAN MANUSIA YG SELALU MENINGKAT

PENINGKATAN PANGAN MENGHINDARKAN MANUSIA DR KELAPARAN

(REVOLUSI HIJAU)

SUMBANGAN PEMULIAAN BERUPA PENEMUAN VARIETAS UNGGUL PADA

  

TANAMAN PANGAN

KOMODITI JUMLAH VARIETAS

  PADI 206

  KEDELAI

  61 JAGUNG 175

  SHORGUM

  8 GANDUM

  3 KACANG TANH

  28 KACANG HIJAU

  20 UBI KAYU

  7 UBI JALAR

  8 MACAM DAN JUMLAH AKSESI TANAMAN PERKEBUNAN NO JENIS TANAMAN NAMA LATIN JUMLAH AKSESI LOKASI

  1

  21

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  68

  1

  4

  4

  60

  80

  6

  Uncaria gambir Aleurites moluccana Macadamia integrifolia Gnetum gnemon Tamarindus indicus Amorphophallus onchophyllus Pleomele angustifolia Curcuma domestica Bixa orelana Carthamus tinctorius Caesalpinia sappan Terminalia belerica Phyllanthus emblica Indigofera arrecta Marsdenia tinctoria

  2

  15 Gambir Kemiri Makadamia Melinjo Asam Iles-iles Suji Kunyit Galinggem Kasumba Secang Jaha Kayu laka Tarum Tarum areuy

  14

  13

  12

  11

  10

  9

  8

  7

  6

  5

  4

  3

  1 KP. Cimanggu, KP. Manoko KP. Sukamulya KP. Cikampek KP. Cimanggu KP. Cimanggu KP. Sukamulya KP. Cimanggu KP. Cimanggu KP. Cimanggu KP. Cimanggu KP. Cimanggu KP. Manoko KP. Cimanggu KP. Laing-Solok KP. Cimanggu, KP.Sukamulya SIKLUS HIDUP DAN PERKEMBANGBIAKAN TANAMAN PENTING UNTUK MENENTUKAN TEKNIK DALAM PROGRAM PEMULIAAN TANAMAN PERKEMBANGBIAKAN TANAMAN ASEKSUAL SEKSUAL MENGGUNAKAN ORGAN TANAMAN DENGAN BIJI

• MODIFIKASI BATANG (UMBI LAPIS, UMBI BATANG, SULUR, BATANG AKAR/RHIZOM, UMBI)
• MODIFIKASI AKAR (UBI JALAR)
• VEGETATIF BUATAN (SETEK, OKULASI,

  VARIASI GENETIK PADA LAYERING,GRAFTING) KETURUNAN KONTRIBUSI DR TETUA

• KARAKTER SAMA DG

  INDUKNYA

  

Siklus hidup dan

perkembangbiakan tanaman 

  Pengetahuan tentang siklus hidup dan perkembangbiakan tanaman

• – penting dalam pemuliaan tanaman.

  

 1 siklus hidup: dari zigot (biji) sampai memproduksi bunga, buah dan biji Siklus Hidup Tanaman 

  3 fase : fase embrio, fase muda (juvenil) dan fase dewasa.

   Fase embrio : saat terjadi peleburan gamet jantan + gamet betina = zigot.

   Fase muda : berkecambahnya biji, pembentukan bibit (seedling). Pertumbuhan vegetatif.

   Fase dewasa : masa reproduksi, menghasilkan buah dan biji.

  

 Berdasarkan lama siklus hidupnya, tan dibedakan

menjadi:

   tanaman semusim (

annual

  )  tanaman semitahunan ( biennial )

   Tanaman tahunan ( perennial

  ) 

  Perkembangbiakan tanaman, 2 cara 

  Aseksual: bagian vegetatif – sifat tan tetap 

  Seksual: melalui biji – variasi keturunan yg dihslkan tinggi Pembiakan aseksual

a. Modifikasi batang :

  1. Umbi lapis (bulb). mis: Liliaceae (bawang, bunga bakung, lili)

  2. Umbi batang (cormus). mis: gladiol, talas, pisang

  3. Sulur (runner). mis: stroberi, mentol

  4. Batang akar (rhizome). mis: Canna, jahe, kunyit

  5. Umbi (tuber). mis: kentang

b. Modifikasi akar

  1. umbi akar. Mis: ubi jalar 2.

  Bulbis : bawang putih, cocor bebek

  

Pembiakan vegetatif buatan yang

bisa dilakukan 

  Setek (cutting) 

  Layering 

  Tempelan (Okulasi)  Sambungan (Grafting)

  

Pembiakan seksual = generatif,

2 tipe

  1. Isogami : 

  Secara morfologis, gamet ♂ sama dg gamet ♀.

   Pada tan. golongan rendah, mis. Spirogyra.

  2. Heterogami :  gamet ♂ berbeda dg gamet ♀

   Peleburan gamet

• – gamet ini :

  fertilisasi

  

Pembiakan seksual = generatif,

2 tipe

  1. Isogami : 

  Secara morfologis, gamet ♂ sama dg gamet ♀.

   Pada tan. golongan rendah, mis. Spirogyra.

  2. Heterogami :  gamet ♂ berbeda dg gamet ♀

   Peleburan gamet

• – gamet ini :

  fertilisasi

PARAMETER GENETIK SEBAGAI DASAR PROGRAM PEMULIAAN TANAMAN

  1. VARIABILITAS/KERAGAMAN

PERBEDAAN SUATU KARAKTER ANTARA INDIVIDU DALAM SUATU

POPULASI/SPESIES MANFAAT : SANGAT PENTING DLM MENENTUKAN

KEBERHASILAN/EFEKTIVITAS PROGRAM PEMULIAAN TANAMAN

  

UKURAN VARIABILITAS : VARIASI/SIMPANGAN DR NILAI RATA-RATA

ADA DUA MACAM VARIASI

  VARIASI KARENA FAKTOR LINGKUNGAN GENETIK TIDAK

  DIWARISKAN DIWARISKAN

PARAMETER GENETIK

  VARIABILITAS HERITABILITAS POLA PEWARISAN HETEROSIS DAYA GABUNG

PARAMETER GENETIK SEBAGAI DASAR PROGRAM PEMULIAAN TANAMAN

  1. VARIABILITAS/KERAGAMAN PERBEDAAN SUATU KARAKTER ANTARA INDIVIDU DALAM SUATU

  POPULASI/SPESIES MANFAAT : SANGAT PENTING DLM MENENTUKAN

  KEBERHASILAN/EFEKTIVITAS PROGRAM PEMULIAAN TANAMAN

  

UKURAN VARIABILITAS : VARIASI/SIMPANGAN DR NILAI RATA-RATA

ADA DUA MACAM VARIASI

  VARIASI KARENA FAKTOR

  VARIASI KARENA FAKTOR LINGKUNGAN GENETIK

  TIDAK DIWARISKAN DIWARISKAN VARIASI BENTUK DAUN BBRP BENTUK TONGKOL

MUTAN MANGGIS HASIL MUTASI BBRP VARIETAS JAGUNG

  BIJI BBRP VARIETAS KACANG TANAH BIJI BBRP VARIETAS KACANG HIJAU MENGUKUR NILAI VARIASI/VARIANS

  2

  2 σ = ∑ ( X - µ) /N KETERANGAN :

  2 = VARIANS σ

  X = NILAI SUATU KARAKTER µ = RATA-RATA X N = JUMLAH ANGGOTA POPULASI CONTOH PERHITUNGAN : X : 4 , 6 , 8, 10, 12

  µ = 40/5 = 8 _{2 2} /N = 40/5 = 8 σ = ∑ ( X - µ) SIMPANGAN BAKU/

  σ = 2.828 KOEF VARIASI = σ/ µ x 100 %= 35.35% MENGHITUNG VARIANS PENOTIF DAN VARIANS GENETIK BERDASARKAN ANALISIS VARIANS

SR DB JK KT KTH/EMS

  2

  2 GENOTIP g-1 KT g σ e + r σ g

  2

  2 ULANGAN r KT r e + g r

• – 1

  σ σ

  2 GALAT (g-1)(r-1) KT e e σ

  TOTAL

2 NILAI e = KT e

  σ

  2

2 KT g = e + r g

  σ σ

  2

  g = KTg σ – KTe / r

2. POLA PEWARISAN KARAKTER KUALITATIF DAN KUANTITATIF

  KERAGAMAN/VARIASI PADA KARAKTER ADA YG MUDAH DIBEDAKAN DAN ADA YG SULIT DIBEDAKAN SEHINGGA MEMERLUKAN ALAT BANTU PENGUKURAN UNTUK MEMBEDAKANNYA

BERDASARKAN HAL TERSEBUT MAKA KARAKTER DIBEDAKAN ATAS KARAKTER KUALITATIF DAN

KARAKTER KUANTITATIF

• KARAKTER UALITATIF : KARAKTER YANG MUDAH DIBERDAKAN EKS : WARNA, BENTUK, TEKSTUR
• KARAKTER KUALITATIF : SULIT DIBEDAKAN SEHINGGA PERLU ALAT BANTU UKUR EKS : HASIL, TINGGI TANAMAN, KADAR GIZI DSB PERBEDAAN KEDUA KARAKTER ADALAH SBB ;

KRITERIA KUALITATIF KUANTITATIF

  BENTUK SEBARAN DISKRIT/TEGAS KONTINYU/BERLANJUT PENILAIAN PENGAMATAN VISUAL PENGAMATAN PENGUKURAN GEN PENGENDALI SATU ATAU DUA BANYAK PENGARUH LINGKUNGAN SEDIKIT MUDAH TERPENGARUH CARA SELEKSI SECARA VISUAL BERDASARKAN ANALISIS DATA PENGUJIAN PEWARISAN KARAKTER KUALITATIF : CHI-SQUARE TEST KARAKTER KUANTITATIF : ANALISIS VARIANS CONTOH UJI CHI-SQUARE : PERSILANGAN KAPRI BIJI BULAT WARNA KUNING (AABB) DG BIJI KERUT WARNA HIJAU (aabb)

ADALAH BIJI BULAT WARNA KUNING HETEROSIGOT (AaBb), BILA AaBb DISILANG SESAMANYA MAKA

KETURUNANNYA YG SEHARUSNYA BERDASARKAN MENDEL ADALAH SBB :  A-B- (BIJI BULAT,WARNA KUNING) SEBANYAK 9  A-BB (BIJI BULAT, WARNA HIJAU) SEBANYAK 3  aaB-(BIJI KERUT, WARNA KUNING) SEBANYAK 3  aabb (BIJI KERUT, WARNA HIJAU) SEBANYAK 1 BILA KENYATAAN HASIL PERSILANGANNYA ADALAH SSB : BIJI BULAT,WARNA KUNING SEBANYAK 315 BIJI BULAT, WARNA HIJAU SEBANYAK 108 BIJI KERUT, WARNA KUNING SEBANYAK 101 BIJI KERUT, WARNA HIJAU SEBANYAK 32, TOTAL (N) 556 PERTANYAAN : APA HASIL PERSILANGAN YG DIPEROLEH SESUAI DG HARAPAN ATAU ADA PENYIMPANGAN ? LAKUKAN UJI CHI-SQUARE NILAI HARAPAN SESUAI RASIO MENDAL ADALAH BIJI BULAT,WARNA KUNING SEBANYAK : 9/16 X 556 (N) = 312,75 BIJI BULAT, WARNA HIJAU SEBANYAK : 3/16 X 556 = 104,25 BIJI KERUT, WARNA KUNING SEBANYAK : 3/16 X 556 = 104,25 BIJI KERUT, WARNA HIJAU SEBANYAK : 1/16 X 556 = 34.75

  2 ² = /Ei ] ∑ [( Oi – Ei)

  א

  2

  2

  2

, DISEBUT HITUNG, KEMUDIAN BANDINGKAN DG TABEL (db =3)= 7,82

0,470 =

  א א א

  2

  2 KAIDAH KEPUTUSAN = HITUNG < TABEL , MAKA HASIL PERSILANGAN SESUAI DG RASIO א א

  MENDEL, JADI KARAKTER DIKENDARIKAN OLEH 1 GEN INTI DG AKSI DOMINAN SEMPURNA PENILAIAN SECARA VISUAL ATAU ANALISIS DATA TERHADAP KARAKTER DIDASARKAN PADA APA YG TERLIHAT (FENOTIP), YG MERUPAKAN PENAMPILAN SUATU GENOTIP PADA SUATU LINGKUNGAN TERTENTU, JADI FENOTIP TERGANTUNG PADA GENOTIP DAN LINGKUNGAN SEHINGGA DAPAT DITULIS SBB ; P = G X E DIMANA P = FENOTIP, G = GENOTIP ,DAN E = LINGKUNGAN

3. HERITABILITAS

  

PENGERTIAN HERITABILITAS : SUATU PARAMETER GENETIK UNTUK MENGUKUR POTENSI SUATU

  INDIVIDU DALAM MEWARISKAN KARAKTER TERTENTU PADA KETURUNANNYA DASAR : P = G X E PENGARUH GENOTIP PENTING KARENA MENENTUKAN KEEFEKTIPAN SELEKSI BILA KERAGAMAN (PERBEDAAN FENOTIP) AKIBAT PERBEDAAN SUSUNAN GENETIK YANG LUAS(VARIANS GENETIK LUAS) MAKA KEMUNGKINAN AKAN MENEMUKAN KETURUNAN SUPERIOR LEBIH BESAR BERDASARKAN HAL TERSEBUT HRS DICARI PERBANDINGAN KERAGAMAN GENETIK DG KERAGAMAN FENOTIP, YAITU HERITABILITAS _{2 2 2 2 2 2 2} HERITABILITAS : h / H= g / p ATAU h = g / g + e ₂ σ σ σ σ σ DIMANA h / H= HERITABILITAS ₂ g = VARIANS GENETIK

  σ ₂ p = VARIANS FENOTIP σ ₂ e = VARIANS LINGKUNGAN

  σ HERITABILITAS DAPAT DIBEDAKAN MENJADI 2

  1. HERITABILITAS DALAM ARTI LUAS (BROAD SENSE /Hbs) Hbs = σ ² g /

  σ ² p σ ² g =

  σ ² A + σ ² D + σ ² E

  2. HERITABILITAS DALAM ARTI SEMPIT (NARROW SENSE/Hns) Hns = σ ² A / σ ² p

MENAKSIR NILAI HERITABILITAS

1. BERDASARKAN KOMPONEN VARIANS

  GENOTIP ULANGAN GALAT g-1 r – 1 (g-1)(r-1)

  KT g KT r KT e

  σ ² e + r σ ² g

SR SR DB JK KT KTH/EMS

  σ ² e + g σ ² r σ ² e TOTAL NILAI

  σ ² e = KT e KT g = σ ² e + r σ ² g σ ² g = KTg

• – KTe / r σ
² p = σ ² e +

  σ ² g

  2. BERDASARKAN RESPONS SELEKSI H = R/S DIMANA H = HERITABILITAS, R = RESPONS SELEKSI, DAN S = DIFERENSIAL SELEKSI

NILAI HERITABILITAS : DALAM % ATAU DESIMAL, BERKISAR ANTARA 0% - 100% ATAU 0

• – 1 NILAI H = 0, SEMUA VARIASI DALAM POPULASI DISEBABKAN FAKTOR LINGKUNGAN NILAI H = 1, SEMUA VARIASI DALAM POPULASI DISEBABKAN FAKTOR GENETIK NILAI HERITABILITAS KARAKTER KUALITATIF , UNTUK KARAKTER KUANTITATIF NILAI HERITABILITAS SUATU KARAKTER TIDAK KONSTAN, KARENA DIPENGARUHI OLEH :

  1. KARAKTERISTIK POPULASI

  2. SAMPEL GENOTIP YG DIEVALUASI

  3. METODE PENAKSIRAN (KOMPONEN VARIANS, RESPONS SELEKSI, REGRESI TETUA - KETURUNAN, KORELASI TETUA-KETURUNAN, MAHMUD KRAMER, BACKCROSS, REALIZED

HERITABILITY DLL)

  4. KESEIMBANGAN LINKAGE

  5. PELAKSANAAN PERCOBAAN

  4. HETEROSIS HETEROSIS/VOGOR HIBRID : FENOMENA DIMANA HASIL PERSILANGAN TURUNAN PERTAMA MENUNJUKKAN LEBIH BAIK DIBANDINGKAN TETUANYA MENGUKUR GEJALA HETEROSIS DILAKUKAN TERHADAP PENAMPILAN KARAKTER YG INGIN DIPERBAIKI TIGA CARA MENGUKUR HETEROSIS (HALLAUER DAN Miranda,1981)

  1. HETEROSIS RATA-RATA TETUA (MID-PARENT HETEROSIS) : PENAMPILAN HIBFRID DIBANDINGKAN DENGAN RATA-RATA TETUA

  F1 - (P1 + P2)/2 h : ________________ X 100% (P1 + P2)/2

  2. HETEROSIS TETUA TERTINGGI (HIGH-PARENT HETEROSIS F1 - HP h : ____________ X 100 %

  HP

  3. PERBANDINGAN RATA-RATA F1 DENGAN RATA-RATA F2 DARI HIBRID BERSANGKUTAN

  F1 - F2 h : _____________ X 100 %

  5. DAYA GABUNG / COMBINING ABILITY A. DAYA GABUNG UMUM /GENERAL COMBINING ABILITY: RATA-RATA

  PENANPILAN DARI SUATU GALUR BILA DISILANGKAN DENGAN BEBERAPA GALUR YANG LAIN

  B. DAYA GABUNG KHUSUS/ SPECIFIC COMBINING ABILITY : PENAMPILAN SATU GALUR BILA DISILANGKAN DENGAN SATU GALUR YANG LAIN

  CONTOH : ADA 4 GALUR MURNI A, B, C, DAN D A X B : 9,0 A X C : 9,1 A X D : 8,5

  B X C : 9,3 NILAI DGK PALING BESAR B X D : 8,1 C X D : 9,2 NILAI HASIL PERSILANGAN MENUNJUKKAN MASING-MASING NILAI DGKNYA NILAI DGU DARI A = (9,0 + 9,1 + 8,5 )/3 = 8,87 NILAI DGU DARI B = ( 9,0 + 9,3 + 8,1)/3 = 8,8 NILAI DGU DARI C = ( 9,1 + 9,3 + 9,2)/3 = 9,2 PLG BSR NILAI DGU DARI D = ( 8,5 + 8,1 + 9,2)/3 = 8,6

  

PEMULIAAN TANAMAN MENYERBUK SENDIRI PENGELOMPOKKAN TANAMAN

  1. TANAMAN MENYERBUK SENDIRI, YAITU TANAMAN YANG PENYERBUKAN SILANGNYA DIBAWAH 5%. CONTOH TANAMAN : PADI, KACANG-KACANGAN, TOMAT, TERUNG DLL

  2. TANAMAN MENYERBUK SILANG, YAITU TANAMAN YANG PENYERBUKAN SENDIRINYA DI BAWAH 5%. CONTOH TANAMAN : JAGUNG, KUBIS-KUBISAN, BAWANG, WORTEL, MANGGA, JAMBU DLL

  3. TANAMAN MEMBIAK SECARA VEGETATIF, YAITU PERBANYAKANNYA TANPA MELALUI BIJI

• PENYERBUKAN SENDIRI : JATUHNYA SERBUK SARI PADA KEPALA PUTIK PADA

  BUNGA YANG SAMA ATAU BUNGA YANG BERBEDA TAPI SATU POHON

• PENYERBUKAN SILANG : JATUHNYA SERBUK SARI PADA KEPALA PUTIK PADA

  BUNGA YANG BERBEDA POHON KARAKTERISTIK BUNGA PENYEBAB TANAMAN MENYERBUK SENDIRI :

  1. BUNGA HERMAPRODIT/BISEKSUAL/SEMPURNA : PADA BUNGA TERDAPAT ALAT REPRODUKSI JANTAN DAN BETINA

  2. HOMOGAMI : SERBUK SARI DAN KEPALA PUTIK MATANG PD WAKTU BERSAMAAN

  3. KLEISTOGAMI : PENYERBUKANTERJADI SEBELUM BUNGA MEKAR

  KARAKTERISTIK BUNGA PENYEBAB TANAMAN MENYERBUK SILANG :

  1. BERUMAH DUA ATAU BERUMAH SATU TAPI ALAT REPRODUKSI JANTAN DAN BETINA TERDAPAT PADA BUNGA BERBEDA

  2. HETEROGAMI : MATANGNYA KEPALA PUTIKDAN SERBUK SARI PADA WAKTU BERBEDA

  A. PROTANDRI : SERBUK SARI LEBIH DULU MATANG DARI KEPALA PUTIK

  B. PROTOGENI : KEPALA PUTIK LEBIH DULU MATANG DARI SERBUK SARI

  3. ADANYA MANDUL JANTAN : ALAT REPRODUKSI JANTAN TDK BERFUNGSI

  4. ADANAYA SELF INKOMPATIBILITAS ; GANGGUAN FISIOLOGI SEHINGGA TDK TERJADI PEMBUAHAN

  5. ADANYA HALANGAN MEKANIS YANG TDK MEMUNGKINKAN TERJADINYA PENYERBUKAN SENDIRI. CONTOH PADA BUNGA PANILI DAN ANGGREK PUTIK TERTUTUP OLEH LABIUM, BUNGA KEMANG SEPATU KEPALA PUTIK LEBIH TINGGI DR KEPALA SARI METODE PEMULIAAN TANAMAN MENYERBUK SENDIRI PADA TANAMAN MENYERBUK SENDIRI DAPAT DILAKUKAN

  1. DOMESTIKASI DAN INTRODUKSI

  2. SELEKSI

  3. HIBRIDISASI

  4. MUTASI DAN POLIPLOIDI

  METODE SELEKSI TANAMAN MENYERBUK SENDIRI :PENDAHULUAN Sasaran yang hendak dicapai : sifat unggul pada homosigot. Ciri khusus varietas tanaman menyerbuk sendiri yang dikembangkan melalui biji adalah susunan genetiknya homosigot, kecuali varietas hibrida. Untuk memperoleh tanaman homosigot dari hasil hibridisasi stau dari populasi heterogen , peranan seleksi amat penting artinya. Hibridisasi : Penyerbukan antara tanaman homosigot Crossing : Penyerbukan antara tanaman homosigot dengan heterosigot atau heterosigot dengan hetreosiigot Selfing : penyerbukan pada tanaman berumah satu.

  AUTOGAMI

• Butuh pengujian dibanyak lingkungan
• Pada tranaman homosigot (peka terhadap kondisi lingkungan dibanding heterosigot). Makin heterosigot makin bagus, selfing seringkali menyebabkan degenerasi.

DASAR GENETIK

  Tanaman menyerbuk sendiri yang disilangkan heterosigot makin kurang keragaman genetiknya terjadi penyerbukan sendiri terus menerus, perubahan susunan genetika pada masing

• –masing pasangan. Alel mengarah ke homosigositas, sehingga susunan genetik dalam tanaman semua / sebagian besar homosigot.

METODE PEMULIAAN TANAMAN MENYERBUK SENDIRI

  Pasangan gen homosigot akan tetap homosigot dengan adanya penyerbukan sendiri. Pasangan gen

• – gen heterosigot akan terjadi segresi apabila diserbuki sendiri dan menghasilkan genotipe homosigot dan heterosigot dengan perbandingan yang sama. Apabila terjadi penyerbukan sendiri secara terus menerus maka genotipe yang terbentuk adalah cenderung homosigot atau genotip homosigot makin lama makin besar proporsinya. Misal :

  Aa o o o 25 /o AA

  

50 /o Aa

25 /o aa S

  1 o o o o 25 /o AA 12 ½ /o AA 25 /o Aa 12 ½ /o aa 25 o/o aa S

  2 o o o o o 37 ½ /o AA 6 ¼ /o AA 12 ½ /o Aa 6 ¼ /o aa 37 ½ /o aa S

  3 o o o o o 43,75 /o AA 3,125 /o AA 6 ¼ /o Aa 3,125 /o aa 43,75 /o aa S

  4 o o o o o 46.875 /o AA 1,562 /o AA 3,125 /o Aa 1,562 /o aa 46,875 /o aa S

  5 Sebaran homosigot dan heterosigot apabila satu tanaman yang heterosigot pada satu lokus diserbuki sendiri sampai 5 generasi ( S ) 1 – S

  5

  MACAM VARIETAS MENYERBUK SENDIRI :

  1. Bersari bebas Hasil seleksi massa, cirinya : Tidak selalu diketahui induk jantan dan betinanya. Jika ingin meningkatkan hasil harus tahu peranan gen aditif sehingga perlu tahu salah satu tetuanya.

  2. Komposit Populasi dasar merupakan : campuran varietas unggul, hibrida dan galur (untuk galur boleh ada boleh tidak) Setiap dicampur terjadi persilangan terbuka kemudian diseleksi melalui seleksi massa.

3. Hibrida Masalah : persilangan dan saat mencari galur penghasil benihnya.

  Benih yang dihasilkan sedikit, usaha – usaha persilangan galur dengan varietas.

  A X A A X B A X B B X E A X Varietas F F

  X C C

  X F F

  1

  1

  1 Single Cross Three Way Cross Double Cross top Cross

4. Sintetis (Ideal Type)

  Sama dengan campuran galur merupakan peluang dengan melakukan penyerbukan silang galur dicampur terjadi persilangan biji berubah seleksi massa varietas sintetis.

  SELEKSI PADA TANAMAN MENYERBUK SENDIRI SELEKSI PADA POPULASI CAMPURAN

  I. SELEKSI MASSA : POSITIF, NEGATIF, HALLET, RIMPAU

  II. SELEKSI GALUR MURNI SELEKSI TERHADAP POPULASI HASIL PERSILANGAN :

  I. SELEKSI BULK

  II. SELEKSI PEDIGRE

  III. SELEKSI SSD

  IV. SELEKSI BACKCROSS

  SELEKSI MASSA TUJUAN : MEMPERBAIKI POPULASI SECARA UMUM DG CARA MEMILIH DAN MENCAMPUR GENOTIP-GENOTIP SUPERIOR KEGUNAAN : MEMURNIKAN POPULASI CAMPURAN ATAU VARIETAS YANG SUDAH TDK MURNI PRINSIF : MEMILIH TANAMAN SUPERIOR BERDASARKAN FENOTIP UNTUK KEMUDIAN DICAMPUR DAN DITANAMAN PADA GENERASI BERIKUTNYA SECARA BERULANG SAMPAI DICAPAI TINGKAT HOMOGENITAS TERTENTU PROSEDUR SELEKSI MASSA MUSIM 1 : MENANAM VARIETAS YG TERCAMPUR DLM PETAKAN DG JARAK LEBAR, PILIH TANAMAN DG FENOTIPYG SAMA/TANAMAN SUPERIOR, PANEN DAN BIJINYA DICAMPUR MUSIM 2 : MENANAM BIJI TANAMAN SUPERIOR DALAM PETAKAN SEKALIGUS BANDINGKAN DG TANAMAN KONTROL, PILIH TANAMAN SUPERIOR BIJINYA DIPANEN UNTUK DITANAM PADA GENERASI BERIKUTNYA.

  MUSIM 3-6 : TANAM BIJI DARI GENOTIP SUPERIOR, PILIH TANAMAN SUPERIOR DAN PANEN BIJINYA UNTUK DITANAM PADA GENERASI BERIKUTNYA SAMPAI GENERSI KE 6 DPT DILAKUKAN UJI HASIL PENDAHULUAN DIBANDINGKAN DG KONTROL MUSIM 7 : PERBANYAKAN BENIH DARI GENOTIPTERPILIH

  MUSIM KE 1 POPULASI CAMPURAN BULK

  BULK

  MUSIM KE 2 GALUR/VARIETAS KONTROL MUSIM KE 3

• – 6 GALUR/VARIETAS KONTROL

  MUSIM KE 7 PERBANYAKAN BENIH

PERBANYAKAN BENIH

  BAGAN SELEKSI MASSA SELEKSI GALUR MURNI TUJUAN : Untuk memperoleh individu homosigot BAHAN SELEKSI : populasi yang mempunyai tanaman homosigot DASAR PEMILIHAN : Fenotipe tanaman.

  PRINSIF ; TANAMAN-TANAMAN TERPILIH/SUPERIOR DIPANEN TERPISAN KEMUDIAN DITANAMAN DALAM BARISAN-BARISAN TERPISAH.

  HASIL : GALUR MURNI BERASAL DR SATU TANAAMN YANG DISERBUK SENDIRI, BUKAN GENOTIP BARU TAPI GENOTIP TERBAIK DARI POPULASI CAMPURAN PROSEDUR : MUSIM 1 : TANAM POPULASI CAMPURAN DG JARAK LEBARPILIH

  INDIVIDU TERBAIK, PANEN BIJINYA SECARA TERPISAH MUSIM 2 : TANAM BIJI DARI MASING-MASING TANAMAN TERPILIH DALAM BARISAN TERPISAH MUSIM 3 : KETURUNAN SUPERIOR DIPANEN DARI SATU BARISAN DICAMPUR UNTUK KEMUDIAN DITANAM DALAM PETAKAN TERPISAN DAN BANDINGKAN DG KONTROL MUSIM 4-7 : PILIH PETAKAN YANG SUPERIOR TANAM PADA GENERASI BERIKUTNYA SEKALIGUS SEBAGAI UJI PENDAHULUAN BANDINGKAN DG KONTROL MUSIM KE 1 POPULASI CAMPURAN MUSIM KE 2 KETURUNAN YG JELEK DIBUANG

  MUSIM KE 3 PLOT/VARIETAS KONTROL MUSIM KE 4 - 7 PLOT KONTROL MUSIM KE 8

PERBANYAKAN BENIH

  BAGAN SELEKSI GALUR MURNI Kekurangan dari seleksi galur murni.

• Seleksi lini murni hanya untuk mendapatkan varietas baru pada tanaman SPC dan tidak CPC sebab :

  Untuk tanaman CPC perlu banyak tenaga dalam pelaksanaan penyerbukan sendi

• Menghasilkan lini
• – lini murni bersifat inbred yaitu bersifat lemah antara lain tanaman albino, kerdil, produksi rendah.
• Tak ada kemungkinan memperbaharui sifat karakteristik yang baru secara genetis.
• Varietas yang dihasilkan bersifat homosigot, oleh karena itu kurang beradaptasi diberbagai macam kondisi ( sifat adaptasinya tak begitu luas ).

  GALUR MURNI Populasi campuran sebagai bahan seleksi berupa :

Varietas lokal / land race : varietas yang telah beradaptasi baik pada suatu daer

Populasi tanaman bersegregasi : keturunan dari persilangan yang melakukan pe

Keuntungan / kebaikan campuran berbagai galur :

> Adaptasi pada lingkungan beragam / perubahan lingkungan yang cukup besar

Produksi > stabil bila lingkungan berubah / beragam. Ketahanan > baik terutama penyakit. Kekurangan campuran berbagai galur : Kurang menarik, pertumbuhan tanaman tak seragam. > sulit diidentifikasi benih dalam pembuatan sertifikasi benih.

  SETELAH DILAKUKAN PERSILANGAN AKAN DIPEROLEH BIJI F1 DAN KEMUDIASN DITANAM AKAN MENGHASILKAN BIJI f2 YANG BERAGAM, SEHINGGA UNTUK MEMPEROLEH GENOTIP SUPERIOR PERLU DILAKUKAN SELEKSI METODE SELEKSI PEDIGREE SELEKSI DIMULAI PADA F2, DIDASARKAN PADA FENOTIP SEHINGGA SIFAT YG DIPERBAIKI LEBIH BAIKYG KUALITATIF PROSEDUR SELEKSI : MUSIM 1/F1 : TANAM 50-100 TANAMAN F1, SEMUA BIJI F2 DITANAM PADA MUSIM BERIKUTNYA MUSIM 2/F2 : TANAM 2000-3000 TANAMAN F2 DLM JARAK LEBAR, PILIH TANAMAN SUPERIOR DAN BIJINYA PANEN SECARA TERPISAH MUSIM 3/F3 ; TANAM BIJI YG BERASAL DR SETIAP TANAMAN TERPILIH SECARA TERPISAN DLM SATU BARIS, PADA BARISAN SUPERIOR DIPILIH 3-5 TANAMAN TERBAIK, BIJINYA DIPANEN DAN DITANAM DALAM BARISAN DLM SATU FAMILI, DIUSAHAKAN AKHIR GENERASI 3 TIDAK LEBIH DR 50 SAMPAI 100 FAMILI TERBAIK MUSIM 4-6/F4-F6 : TANAM BIJI DLM BARISAN KETURUNAN YG BERASAL DR GENERASI F3 TERPILIH , SELEKSI FAMILISUPERIOR DAN SERAGAM UNTUK DITANAM PD GENERSASI BERIKUTNYA, JUMLAH GALUR TERSELEKSI PADA F6 TDK BOLEH LEBIH DR

  50 GALUR MUSIM 7/F7 : UJI DAYA HASIL PENDAHULUAN DR GALUR TERPILIH PD GENERASI F6 MUSIM 8-12/F8-F12 : UJI DAYA HASIL ALNJUTAN, HANYA GALUR DG DAYA HASIL TINGGI DILANJUTKAN PD GENERASI ERIKUTNYA, LAKUKAN UJI MULTI LOKASI DAN MUSIM SHG DIPEROLEH GALUR TERBAIK

  METODE SELEKSI BULK SELEKSI BARU DILAKUKAN PADA GENERASI F6 DIMANA GEN-GEN DLM KEADAAN HOMOSIGOT, AKIBATNYA POPULASI PADA F6 SANGAT BESAR PROSEDUR SELEKSI : GENERASI F1 ; TANAM 50-100 TANAMAN F1 GENERASI F2 : PANEN SEMUA BIJI DARI F1, BIJINYA DICAMPUR UNTUK DITANAM PD GENERASI BERIKUTNYA GENERASI F3-F5 ; TANAM SEMUA BIJI DR GENERASI SEBELUMNYA TANPA DILAKUKAN SELEKSI GENERASI F6 : PD GENERASI INI JUMLAH TANAMAN BERKISAR ANTARA 5000-10000 TANAMAN, PILIH 500-1000 TANAMAN SUPERIOR GENERASI F7 : TANAM BIJI DR TANAMAN TERPILIH PADA F6 MASING-MASING DLM BARISAN, PILIH 50-100 BARISAN TERBAIK DAN BIJI TANAMAN YG BERASAL DR BARISAN TERPILH DICAMPUR GENERASI F8-F12 : LAKUKAN UJI PENDAHULUAN , GALUR DG DAYA HASILTINGGI DILANJUTKAN PD GENERASI BERIKUTNYA DAN DICALONKAN SBG VARIETAS UNGGUL BARU METODE SSD PADA METODE SSD SETIAP TANAMAN DR GENERASI F2

• – F5 DITANAM HANYA 1 BIJI TERBAIK DR SETIAP TANAMAN UNTUK GENERASI BERIKUTNYAS. PADA F6 BARU DILAKUKAN SELEKSI.

  PROSEDUR SSD : GENERASI F1 : TANAM 50

• – 100 TANAMAN F1 GENERASI F2 ; TANAM 2000
• – 3000 TANAMAN F2, PANEN 1 BIJI TERBAIK DR TIAP TANAMAN UNTUK DITANAM PD GENERASI BERIKUTNYA. GENERAS
• –F6 : AMBIL 1 BIJI TERBAIK DR SETIAP TANAMAN UNTUK DITANAM PD GENERASI BERIKUTNYA GENERASI F6 ; PILIH TANAMAN SUPERIOR, PANEN BIJI DR SETIAP TANAMAN SECARA TERPISAH UNTUK DITANAM PD GENERASI BERIKUTNYA GENERASI F7 : BIJI DR TIAP TANAMAN SUPERIOR PD F6 DITANAM DLM BARISAN, SELEKSI BARISAN SUPERIOR, BIJI DR 1 BARISAN DICAMPUR

  GENERASI F8- F12 : LAKUKAN UJI DAYA HASIL PENDAHULUAN DAN LANJUTAN, PILIH GALUR DG HASIL TERBAIK UNTUK DILANJUTKAN PD GENERASI BERIKUTNYA DAN DIJADIKAN VARIETAS UNGGUL BARU

  METODE BACKCROSS BANYAK DIGUNAKAN UNTUK MEMINDAHKAN SIFAT KETAHANAN TERHADAP HAMA ATAU PENYAKIT KEPADA VARIETAS YAG TELAH BERADAPTASI PROSEDUR :

  1. SILANGKAN TETUA A (RECURRENT/rr) DENGAN B (TETUA DONOR/RR), DIDAPAT F1

  2. F1 DISILANGKAN KEMBALI DENGAN TETUA RECURRENT (BC1),DIDAPAT F1BC1 DG GENOTIP Rr DAN rr, LAKUKAN INOKULASI DG OPT YG PEKA BUANG

  3. F1BC1 TERSELEKSI DISILANGKAN KEMBALI DENGAN TETUA RECURRENT (BC2), DIDAPAT F1BC2, INOKULASI DG OPT, YG PEKA BUANG

  4. YANG TAHAN SILANGKAN KEMBALI DG TETUA RECURRENT (BC3) DIPEROLEH F1BC3, DAN SETERUSNYA DIULANG SAMPAI BC5 DAN DIDAPAT F1BC5

  5. F1BC5 DIINOKULASI DG OPT DAN YANG TAHAN (Rr) DISELFING HINGGA DIPEROLEH KETURUNAN F2BC5 DG GENOTIP RR, Rr, DAN rr.

  6. GENOTIP rr DIBUANG, DAN RR DG Rr DISELFING TERUS SAMPAI DIPEROLEH KONDISI HOMOSIGOT DAN MEMILIKI SIFAT BAIK DR TETUA RECURRENT DITAMBAH KETAHANAN DR TETUA DONOR

  TANAMAN TRANSGENIK RESISTEN TERHADAP SERANGGA Serangga dapa menimbulkan kerusakan pada tanaman pada berbagai stadia yaitu di pembibitan,fase vegetatif dan fase reproduktif,dan menyerang pada seluruhbagian tanaman dibawah dan diatas permukaan tanah

  Metode Pengendalian Serangga Hama

  1. Kultur teknis : Mengatur pola tanam,waktu tanam,rotasi tanaman

  2. Pengelolaan hama terpadu : memadukan berbagai teknik pengendalian dg memperhatikan populasi serangga, keamanan lingkungan dan ekonomis

  3. Tanaman resisten melalui pemuliaan konvensional

  4. Kimiawi (pestisida),dampak tak diinginkan spt : Dampak negatif thd lingkungan - Rendahnya kualitas produk pertanian akibat akumulasi pestisida - Munculnya serangga hama resisten - Matinya serangga bukan sasaran (serangga berguna) - Tanaman transgenik resisten terhadap serangga hama merupakan - hasil rekayasa genetik (teknologo DNA recombinant),telah ditanam di berbagai negara (james,2002) Keunggulan :

  1. Memperluas pengadaan sumber gen resistensi, dapat diperoleh dari tanaman lain spesies bahkan famili,dari bakteri,jamur dan mikroorganisme lain.

  2. Dapat memindahkan gen spesifik ke tempat spesifik

  3. Gen yang dipindahkan dapat diamati stabilitasnya dalam setiap generasi

  4. Mungkin untuk mengintroduksi beberapa gen tertentu dalam satu kesempatan transformasi,shg menghemat waktu dg resistensi ganda Gen resistensi thd serangga hama

  1. Gen Bt,hasil isolasi dari bakteri tanah Bacillus thuringiensis yang memproduksi protein kristal yg bekerja seperti insetisida (Cry ) Saat ini telah diisolasi 8 kelompok Cry dari Bt yg dikelompokan berdasarkan - Virulensinya yg spesifik thd kelompok serangga sasaran.

• Cryl,CryIX,CryX mematikan Lepidoptera - CryV untuk lepidoptera dan coleoptera
• CryII untuk lepidoptera dan diptera
• CryIII untuk coleoptera
• CryIV untuk diptera
• CryVI untuk nema
• Cara kerja : racun Bt menempel pada epitel glycoprotein dalam usus serangga, terutama bagian tengah,dan menyebabkan kebocoran usus shg serangga mati

  2.Gen kelompok inhibitor : gen yang bekerja menghambat enzim pencernaan pada serangga

• gen proteinase inhibitor,dari kentang diintroduksi ke tembakau tahan serangan Manduca sexta
• Gen Cowpea trypsin inhibitor, tembakau tahan serangan Helicoverpa zea
• Gen alpha amylase inhibitor dari Common bean ditransper pada Azuki bean dan Peanut shg tahan thd hama kumbang Bruchus - Gen Galanthus nivalis aglutinin (GNA) ditransfer pada padi menurunkan 50

  % populasi wereng coklat Prosedur Perakitan Tanaman Transgenik Resisten thd Serangga Hama

  1. Isolasi gen atau DNA target dari bakteri, organisme lain atau tanaman yang mengendalikan karakter yang diinginkan

  2. Ligasi DNA target ke dalam Vektor sehingga terbentuk DNA rekombinan

  3. Transformasi vektor (DNA rekombinan) pada bakteri tertentu untuk perbanyakan copy DNA rekombinan

  4. Penyisipan vektor dan DNA target ke tanaman yang akan diperbaiki ketahanannya

  5. Seleksi

  6. Regenerasi dan pembentukan plantlet dalam kultur

  7. Aklimatisasi

  8. Uji ketahanan

  9. Perbanyakan Teknik transfer gen ke tanaman target (menentukan keberhasilan transgenik) ada 3, Yaitu :

  1. Transfer melalui media vektor agrobacterium tumefaciens : dapat menstransfer gen ke genom tanaman melalui eksplan berupa potongan daun atau bagian lainnya yg potensi regenerasinya tinggi.

• Efektif pada tanaman dikotil
• Memiliki plasmid T yg mengandung T-DNA yg dipindahkan ke inti sel dan berintegrasi dg genom tanaman

  2. Penembakan partikel (gene gun/ particle) bombardemnt,yaitu menebakan partikel DNA coated ke sel atau jaringan tanaman target

• Efektif untuk tanaman monokotil

  3. Mikroinjection dg serat karbid silikon

• Suspensi sel tanaman yang akan di transfer dicampur dg karbid silikon, DNA plasmid dr gen yang di inginkan dicampur kemudian diputar.
• Serat karbid silikon berfungsi sebagai jarum injeksi untuk memasukan DNA ke tanaman target

  4. Elektroporasi

• Kimiawi dg polyetylene glycol (PEG),yg dapat mempermudah presipitasi DNA pada protoplas sel tanaman
• Fisik dg listrik voltase tinggi, meningkatkan permeabilitas dinding sel sehingga mudah ditembus DNA Keuntungan penggunaan tanaman resisten thd hama

  1. Mengurangi penggunaan pestisida kimia

  2. Membatasi dampak penggunaan pestisida

  3. Penggunaannya tidak dipengaruhi oleh kim

  4. Pengendalian pada pertanaman terjadi selama musim tanam

  5. Dapat mengendalikan serangga pada stadia yang tepat

  6. Hanya serangga yang memakan tanaman yang terpengaruh,yang lain tidak terpengaruh

  7. Bahan aktif merupakan protein yang mudah terdegradasi shg kecil kemungkinan mengkontaminasi air tanah dan lingkungan, dan aman bagi jasad bukan sasaran

  8. Mudah penggunaannya shg bisa diadopsi dan dilakukan konsumen

  9. Tidak menimbulkan keracunan bagi manusia dan tidak terakumulasi pada makanan.

  Kekurangan :

  1. Perlu SDM yang tangguh dan ahli,sulit,biaya mahal,dan perlu peralatan laboraturium modern

  2. Ada keterbatasan karakter yang dapat diperbaiki , hanya untuk karakter simple genik

  3. Masalah HAKI Hal yang perlu diwaspadai :

  1. Adanya dampak bagi kesehatan dan lingkungan

  2. Perubahan keragaman hayati di alam

  3. Perubahan pada serangga yg menuntut ditemukannya secara terus menerus tanaman resisten yg baru Literatur : Biotechnology in Agriculture. 2005. http : //www.hort.

  Purdue/hort/courses/HORT250/Lecture%2005. Biotechnology in Agriculture.2005. % 20ALKALOID/Lecture 2015%20HORT%20250.htm.

  Moenandir, J 1990.Fisiologi Herbisida. Rajawali Pers. Jakarta Sardjoko .1991. Bioteknologi : Latar Belakang dan Beberapa Penerapannya PT

  Gramedia Pustaka Utama JAkarta Herman , M.2002. Perakitan Tanaman Tahan Serangga Hama melalui Teknik Rekayasa Genetik. Buletin Agrobio. Balai Penelitian Bioteknologi dan Sumberdaya genetik Pertanian. Bogor Amirhusin, B. 2004. Perakitan Tanaman Transgenik Tahan Hama. Balai Penelitian Bioteknologi dan Sumberdaya genetik Pertanian. Bogor

  TANAMAN TRANSGENIK TOLERAN TERHADAP CEKAMAN LINGKUNGAN TANAMAN TIDAK DAPAT MENGHINDAR ATAU BERPINDAH DARI SUATU LINGKUNGAN YANG TIDAK MENGUNTUNGKAN DAN MEMPENGARUHI PERTUMBUHANNYA BEBERAPA TIPE CEKAMAN LINGKUNGAN :

  1. TEMPERATUR : TINGGI , RENDAH

  2. AIR : GENANGAN, KEKERINGAN, SALIN

  3. NUTRISI : DEFISIENSI, KERACUNAN

  4. CAHAYA : KELEBIHAN, KEKURANGAN TANGGAP TANAMAN TERHADAP KONDISI LINGKUNGAN TAK MENGUNTUNGKAN :

• MATI
• MENGHINDAR : MEMPERCEPAT DAUR HIDUPNYA (MEMPERCEPAT INISIASI PEMBUNGAAN

  DAN PEMBENTUKAN BIJI )

• ADAPTASI : TETAP HIDUP DAN BERKEMBANG DI BAWAH KONDISI TIDAK OPTIMUM

  MEKANISME ADAPTASI TANAMAN TERHADAP PERUBAHAN LINGKUNGAN MERUPAKAN CARA TANAMAN UNTUK MEMPERTAHANKAN DIRI

  1. SINTESA PROTEIN SEBAGAI SARANA PERLINDUNGAN

  2. AKTIVASI LINTASAN METABOLIT UNTUK SINTESA SENYAWA PROTEKTIF BEBERAPA CONTOH ADALAH SBB :

  1. MANIPULASI SINTESA LARUTAN YANG KOMPATIBLE UNTUK MELINDUNGI TANAMAN DARI SALINITAS TINGGI DAN CEKAMAN KEKERINGAN

  2. MENINGKATKAN RESPONS TANAMAN TERHADAP DINGIN UNTUK MELINDUNGI TANAMAN DARI CEKAMAN FROST

  3. PRODUKSI CITRAT UNTUK MENGKELAT ALUMUNIUM DAN MELINDUNGI TANAMAN DARI KERACUNAN ALUMUNIUM

  4. MENGAKTIFKAN MEKANISME ENZIMATIS UNTUK MELINDUNGI TANAMAN SECARA UMUM DARI KERUSAKAN AKIBAT SENYAWA OKSIDATIF BEBERAPA KAJIAN TANAMAN TOLERAN TERHADAP CEKAMAN LINGKUNGAN

  1. CEKAMAN KEKERINGAN DAN CEKAMAN OSMOTIK/SALINITAS TINGGI

• KEKERINGAN DAN SALINITAS TINGGI BESAR SEKALI PENGARUHNYA TERHADAP HASIL

  TANAMAN

• KEDUA CEKAMAN KONDISINYA BERBEDA TAPI PENGARUHNYA TERHADAP FISIOLOGI

  TANAMAN SAMA, YAITU ADANYA HAMBATAN MASUKNYA AIR KE DALAM SEL TANAMAN, BAHKAN PADA KASUS SALINITAS TINGGI CAIRAN SEL KELUAR KARENA LARUTAN DI LUAR SEL KONSENTRASINYA LEBUH TINGGI

• RESPONS ADAPTASI TANAMAN : MENSINTESA LARUTAN YANG DAPAT MENINGKATKAN

  KONSENTRASI LARUTAN SEL TANAMAN (COMPATIBLE SOLUTE) SEHINGGA AIR DAPAT MASUK KE DALAM SEL, DG KARAKTERISTIK SENYAWA TERSEBUT TDK BERACUN DAN TDK MEMPENGARUHI PROSES METABOLISME SEL

  CONTOH : MANNITOL (GULA ALKOHOL0, GLYCINEBETAINE (gb), ASAM AMINO PROLINE

• STRATEGI PEMBENTUKAN TANAMAN TRANSGENIK : MEMBUAT TANAMAN YANG MAMPU

  MEMPRODUKSI LARUTAN OSMOTIK ATAU MENINGKATKAN KAPASITAS AKUMULASI LARUTAN OSMOTIK DARI KONDISI NORMAL. BBRP BAKTERI MEMILIKI SUMBER GEN UNTUK PENGENDALI NYA A. PENINGKATAN PRODUKSI MANNITOL :

  CONTOH : GEN BAKTERI (mtlD) DARI BAKTERI E. Colli DAPAT MENGKATALISIS FRUCTOSE-6-PHOSPHATE

  JADI MANNITOL-6-PHOSPHATE. TANAMAN MENGANDUNG FRUCTOSE-6-PHOSPHATE DAN MEMILIKI ENZIM PHOSPHATASE TYG DAPAT MERUBAH MANNITOL-6-PHOSPHATE JADI MANNITOL.

  GEN mtlD DAPAT MEMBUAT TANAMAN MEMILIKI KEMAMPUAN MEMPRODUKSI MANNITOL. FRUCTOSE-6-PHOSPHATE MANNITOL-6-PHOSPHATE MANNITOL DEKALB (PRODUSEN BENIH) : MENGHASILKAN BENIH JAGUNG TRANSGENIK YANG MAMPU MEMPRODUKSI MANNITOL DAN MERUPAKAN TANAMAN TOLERAN TERHADAP KEKERINGAN

  B. SINTESA GLYCINEBETAINE (GB)

• GB MERUPAKAN LARUTAN OSMOTIK KOMPATIBLE YANG MEMPENGARUHI TEKANAN

  OSMOTIK SEL TANAMAN

• BEBERAPA SPECIES TANAMAN MAMPU MENGAKUMULASI GB DAN GB DISINTESA TANAMAN

  MELALUI 2 TAHAP DENGAN KATALISATOR ENZIM YG BERBEDA :

• CHOLINE BETAINE ALDEHYDE GLYCINEBETAINE (GB)
• MEMBUAT TANAMAN TRANSGENIK DENGAN MENGGABUNGKAN DUA GEN PENGENDALI

  UNTUK KEDUA ENZIM TERSEBUT BELUM BERHASIL

• BACTERIUM TANAH DIIDENTIFIKASI MEMILIKI GEN YANG MENGENDALIKAN GEN

  PENGENDALI SINTESA ENZIM CHOLINE OKSIDASE YG MERUPAKAN ENZIM TUNGGAL YG

MERUBAH CHOLINE JADI GB

• GEN INI DAPAT DIISOLASI DAN DIBUAT JADI DNA RECOMBINANT YG DAPAT

  MENGEKSPRESIKAN PEMBENTUKAN CHOLINE OKSIDASE PADA TANAMAN, TERUTAMA DALAM KLOROPLAS

• DNA REKOMBINANT DITRANSPER KE TANAMAN INANG (ARABIDOPSIS) DAN MENUNJUKKAN

  ADANYA AKUMULASI BG DAN HASIL PENGUJIAN TANAMAN TERSEBUT TOLERAN TERHADAP SALINITAS TINGGI, TEMPERATUR RENDAH DAN KEKERINGAN

2. TOLERANSI TERHADAP SUHU DINGIN

  MEKANISME TOLERANSI :

• SINTESA SEJUMLAH PROTEIN YG TDK DIPRODUKSI DALAM KEADAAN NORMAL, TETAPI

  BELUM DIKETAHUI BAGAIMANA FUNGSINYA , HANYA DIKETAHUI DAPAT MEMBANTU TANAMAN SURVIVE PADA TEMPERATUR RENDAH

• GEN YANG MENGINDUKSI PROTEIN PADA KONDISI DINGIN DAPAT DIKLONING
• PENDEKATAN : IDENTIFIKASI AKTIVATOR SEMUA GEN YG TEREKSPRESI PADA KONDISI

  DINGIN, AKTIVATOR INI ADALAH PROTEIN YG MENTRANSKRIPSI COLD-INDUCE GENES

• GEN PENGENDALI PROTEIN AKTIVATOR TLH DAPAT DIKLONING, DITRANSPER PADA

  TANAMAN INANG

• TANAMAN TRANSGENIK DG AKTIVATOR MODIFIKASI DAPAT MENGEKSPRESIKAN GEN BAIK

  DALAM KONDISI NORMAL MAUPUN TEMPERATUR RENDAH

• TANAMANB TRANSGENIK YG DIHASILKAN MAMPU BERTAHAN PADA KONDISI NORMAL

  SAMPAI PADA TEMPERATUR DIBAWAH 5oC

3. KERACUNAN ALUMUNIUM

• ALUMUNIUM MERUPAKAN ION LOGAM YG BERADA DI DAERAH PERAKARAN, DALAM

  KADAR TINGGI MENGAKIBATKAN KERACUNAN PADA TANAMAN TERUTAMA PADA TANAH MASAM, KARENA Al LARUT DALAN TANAH DAN DISERAP OLEH TANAMAN SEHINGGA MENIMBULKAN KERACUNAN TERUTAMA PADA UJUNG AKAR

• BEBERAPA TANAMAN ADA YANG TOLERAN TERHADAP AL DAN DAPAT TUMBUH PADA TANAH

  MASAM

• MEKANISME TANAMAN TOLERAN TERHADAP Al : 1) KEMAMPUAN UJUNG AKAR MENCEGAH SERAPAN Al SEHINGGA AKAR DAPAT BERFUNGSI

  SECARA NORMAL 2) MENGURANGI Al UPTAKE DENGAN MENSEKRESI ASAM ORGANIK (MALAT DAN SITRAT) KE

  TANAH DI SEKITAR PERAKARAN DAN DAPAT MENGKELAT Al SEHINGGA tidak diserap oleh tanaman 3) Informasi ini dimanfaatkan untuk membuat tanaman transgenik toleran aL dg pendekatan mempergunakan gen bakteri yg mengendalikan sintesa enzim yg berperan dalam sintesa sitrat pada perakaran tanaman