Kultur antera untuk mendukung program pe (1)

~r
,

,

i c:

I:

ji

c"c ~';:"""c

Bul. Agron. (29) (2) 59 - 63 (2001)

,

~

'"

.':

e'_cc

Ii:,

~.'

Kultur Antera untuk Mendukung Program Pemuliaan Tanaman Padi

Anther Cultureto SupportRiceBreedingProgram

"

t1i

~

""SJ'

Iswari S. Dewi 1)daD Bambang S. Purwoko2)

"-"",-

"

ABSTRACT
TheObjectivesof rice breedingprogram in Indonesiais to obtain high yielding varieties,tolera~t, resistantto
abiotic and biotic stress and appropriate to planting systemin specific area. To accelerate the obtammentof the
varieties,a combinationof conventionaland no conventionalbreedingmethodcan be used.One alternativeprocedure
is anther culture. Doubled haploid lines can be obtainedthroughcholchicinetreatmentor rattooning of haploidplants.
Plants with high heterozygositas(FI or F2) can be used as anther source to abtain genetic variability of.doubled

i

1

,

haploidplants. High degreeof homozigousity

~anbeobtainedat the~rst (DHO)generationof d~ubledhaploidplants
less than on year.

Evaluation of agronomic charactersfollows m DHI and DH2 generations. Compared to

conventionalmethods,the useof anther culture in rice breedingprogram hasseveraladvantagesincluding efficiencyof
selectionprocess, reduction of cost. time and labor. Effort to optimize anther culture method and its rize in rice
breedingprogram in Indonesiais discussed
Key words: Anther culture. Rice

.

PENDAHULUAN

:

.
. Denganmenyus~tnyalahan ~ubur dl Pulau Jaw~,

~,

-~

I

I
:
r

!

.

.

yang
unggul.
Umumnya
galur-galur
mumi
tersebut

diperoleh
dengan
cara persilangan
yang
diikuti
oleh
serangkaianprosesseleksipada tiap generasi,misalnya

pemngkatan
produksl pangan dllakukan
~tara
lam
dengan cara perluasan areal berupa lahan .kermg, lahan

pada metode
menyilangkan

pedigree. Pada pemuliaan padi, proses
clan seleksi tersebut dapat berlangsung

salin atau lahan pasang surut. Vanetas unggul
~erupakan teknologi yang ~u~ah, mudah.dan ramah
Imgkungan untuk me~Jamm pertaman. yan~
b~rkelanju~an..
O!eh karenaItU,pr.ogram~emulla~ padl
dl l.ndone~ladlt~Jukanp~daperakltanvar~etas.
pad~yang
leblh balk. yaltu selam berdaya hasll tlnggl clan
mempunyal ~mur panen y~g cocok dengan .pola
pertanamandl daera~t~rtentuJ~g~toleran ~taureslsten

dalam 5 sampai 10 generasi(Oono, 1997; Dewi et al.,
1996).
Dengan menggunakan sistem haploid, proses
pemuliaan untuk memperolehgalur-galur mumi yan~
lama tersebutdapat lebih singkat melalui satu sampal
dua generasi saja. Pada pemuliaan dengan cara
menyilangkan (cross-breeding) dimana sejumlah [n]
gen independen(unlinked) terlibat, kemungkinanuntuk

terhadap
cekaman
abl?tlkataublotlk (Hanarl.da,
1989).

memperoleh,
individu homozigotyang spesifik pada

. Secara konvenslon~l, u~tuk men~asl!kan suatu
v~netasunggul dengansl~a~-slfat
yang.dlmgm~anperl~
dlt~mpuh ~~osedurpenelltlan.yang slstematl~, mulal
clan ~emilihan t~tua, persllangan, sele.ksl .gal~r:
penguJlandaya hasll clan ~erbanyakanbemh, dl~khm
dengan pelepasan vanetas unggul, sehmgga
memerlukan waktu. 7-10 ~ahun(Fehr, 1987).. Untuk
mempercepat.
per~kltanvarletasungg.ulharusdltera~kan
suatu kombmasl prosedur ~emullaan konvenslonal
dengan.prosedu.r ?ioteknologl. Sal~ satu. prosedur

altematlf yang dlanJurk~ndalam pera;kltanv.anetasbarn
adalah penggunaan slstem ha.plol.d, yaltu. dengan
terlebih dahulu membuatgalur diploid homozlgosata~
galur mumi denganjalan menggandakan
kromosomclan
individu haploid (Croughan,1995).
..
Pemuliaan pada tanaman menyerbuk ~endm
dituju.kanuntuk ~enda~atkan g~lur-galur mur:nl y~ng
hamplr mendekatl 100 Yohomozlgot denganslfat-slfat

generasi F2 adalah (1/2)R untuk sistem haploid clan
(1/4)Runtuk sistemhaploid. OJehkarenaitu pada~i.stem
haploid, efisiensi seleksimeningkatsecaranyataJlka n
meningkat(Oono, 1997; Chung, 199~; Sun d~ Zha?,
1992).Galur mumi dapatdiseleksiclanpopulaslhaploid
ganda yang homogen clan homozigot. Jadi, hasil
rekombinasi dari persilangandifiksasi sebagai galurgalur homozigot clan galur-galur harapan dise!eksi
berdasarkan keunggulan sifat-sifat agronommya.
Populasitanamanyang diseleksijuga akan lebih sedikit.

Populasi haploid ganda minimum yang diperlukan
untuk evaluasi bervariasi tergantung dari jumlah gen
untuk seleksi. Jika perbedaanpada tetua persilangan
adalah sejumlahn gen clan diasumsikantidak terpaut,
maka minimum sebanyak2R tanaman harus ditanam
agar semua genotipe homozigot dapat terwakili,
sementaradenganpemuli~an.konvensionaldi~erlukan
sebanyak4Rtanaman.SelamItU tanamanhaploid ganda

I
I) dan2) StarPengajarJurusanBOP. FakultasPertanianIPB, Bogor
59

,

-

~

Bul. Agron. (29) (2) 59 - 63 (2001)

;f
!

yang terseleksijuga dapat digunakansebagaitetua
interrnediat
untukdisilangkanlebihlanjutsebagaitetua

Pacta kultur antera padi, tanaman haploid
umumnyadiperolehmelalui dua tahap, yaitu tahap

!i
'f

bagi pembentukanhibrida FI (Dono, 1997;Dewi et al.,
1996; Masyhudi, 1994; Chung, 1992; Sun dan Zhao,
1992).
Galur-galur mumi dari tanaman haploid yang
kromosomnya digandakan dapat diperoleh secara invitro, antara lain dengan kultur antera. (Dewi et al.,
1996;Faroughi-Wehrdan Wenzel, 1993).

induksi butir tepung sari menjadi kalus atau embrioid
daDselanjutnyatahap diferensiasiny~menjadi.tanama~
kecil atauplantlet. Tanamanakan dlregeneraslkandarl
kalus dalam 3-6 minggu setelahkalus dipindahkandari
medium induksi ke medium regenerasi.Faktor-faktor
yang mempengaruhikeberhasilan kultur antera padi
antaralain genotipetanamansumberantera,komposisi
media, kondisi fisiologis tanaman donor, tahap
perkembanganpollen daD praperlakuandengan terapi
suhu rendahpactaebplan (Croughan, 1995; masyhudi,
1994;Faroughi-Wehrdan Wenzel, 1993; Chung, 1992;
Sundan Zhao, 1992).
Tanaman haploid ganda dapat diperoleh secara
spontan,atau diinduksi denganperlakuankolkisin dan
dipangkas atau ratooning pacta tanaman haploid.
Tanaman-tanamanhaploid ganda yang dihasilkan
melalui kultur anteraini bersifat homozigot penuh dan
breed tue, karena kedua kopi inforrnasi genetik pacta
tanaman-tanamantersebut identik. Tanaman dengan
heterozigositastinggi (FI atau F2) dapat digunakan
sebagaisumber antera untuk mendapatkankeragaman
genetikpactatanamanhaploid ganda.Tanaman-tanaman
dengan heterozigositastinggi segera dapat diperoleh
pactagenerasi tan~n haploid ganda pertama (DHO)
dalam waktu kurang dari I tahun , sedangkanevaluasi
karakteragronomiutamadapatdilakukan pactagenerasi
DHI dan DH2. Dibandingkandengansitem pemuliaan
konvensional, keuntungan penggunaankultur antera
pactaprogrampemuliaanterutamaadalahmeningkatkan
efisiensi proses seleksi, menghematbiaya, waktu dan

Ii

l:
I
i

Kultur Antera

;

.
Kultur antera merupakansalah satu tekms kultur
jaringa~ yang ~apat me~percepat per~lehantanaman
homozlgot da~1 heteroz~got t~npa d!sukarkan ~Ieh
hubungan?oml~an resesIf, sehmggaslklus p~mullaan
dapat. leblh smg~at ~arena dap.at menghll~gkan
sebagla~besar darl keglatan seleksl.per generasl.(6-8
generasl) yang umum pacta pemulla~n konvenslonal
(F~hr, 1987; C~ough~n, 1995; Dewl et al., 1996).
Mlkrospora (butlr san. atau pollen ~uda pa~a tahap
perkembangan~wal unmukleat samp~!awal.bmukle~t)
y~ngterdapatdl dalam ~nteradapatdlmduksl secara!nvItro agar mempro?uksltanamanatauplantlet (Dewl et
al., 1996;Masyhudl, 1994;Chung, 1992;Sundan Zhao~
1992~. Pollen mu~a dapat langsung memproduks~
embno (androgenesIs)atau secara.tak langsungmel~lul
pembentuka? kal.us.(taulogenesls) yang kemudlan
bere?eneraslmenJadlplantlet den~anad~nyaZPT pacta
medIa ~ul~r. Pollen.adalahhaploId, ~ehmggatanaman
yang ~Ihasllkan dan. pollen atau mlkrospora selama
kultur JugaakanhaploId.

~

I,.

'"

tenagakerja (GambarI).
Waktu
I
2
3

Sistem Pedigree
Hibridisasi
FI

4

Pedegree
(F3-F9)

Kul~ure Antera
Hibridisasi
FI dan Kulture Antera
Perbanyakan
Skrining dan~engujianbenih dan
penguJlan

F2

5

...
UJI dayabasIl
U.. Ad t .
JI ap asl
Regional

(Skrining dan pengujian.. )
penguJlan

6
7
8
9

f

tt
:
I

Perban
yakan

j

Benih
S

]0

.

Uji

I]
12
13
]4
15

Adaptabilitas
Regional
Perbanyakan
Benih

GambarI. Perbandinganwaktu pemuliaanantarasistempedigreedankultur antera(modifikasi dari Chung, 1992).

60

IswariS.DewidaDBambang
S.Purwoko

.

.

I

I

''~--

~

,i~;:~..~

:~::r
~

!

1:;.(

c~

~--

Bul. Agron. (29) (2) 59- 63 (2001)

f

f

,
,~:;

-

I

l
I
!
t
f

I

Pen~gunaanKultur Antera dalam Program Pemuliaan
Pad,

kegunaanteknik ini dalampemuliaantanamandan studi
genetl.k (DeWI
. et al., 1996; Zhou, 1996: Chung, 1992;

Penggunaanteknik kultur anteradi dalamprogram
pemuliaanpadi sudah menghasilkanbeberapavarietas
u~ggul barn. Di Cina, pactaumumnya varietas yang
dllepas adalah varietas-varietasyang berdaya hasil
tinggi, kualitas yang baik, resistenterhadaphama dan
penyakit utama dan toleran terhadap cekaman
kekeringan dan kondisi tanah yang berbeda. Sampai
tahun 1985saja,sebanyak81 varietaspadi unggul telah
dilepas(Hu, 1985). Kultivar Hua Yu no. 1 yang dapat
menghasilkan 7,5 ton/ha sampai sekarang masih
digunakanoleh petanidi Cina bagianselatan,khususnya
di propinsi Liaoning (Li, 1992).Sementaraitu di Korea
pemuliaan padi difokuskan pacta perakitan varietas~
varietasunggul yang dapat digunakanuntuk bermacam
kebutuhanpangan dan industri makanan,toleran suhu
rendah, dan toleran terhadap mekanisasi dan biaya
rendah(Chung, 1992). Empat varietastelah dihasilkan
melalui kultur antera dan dilepas kepadapetani, yaitu
Hwaseongbyeopactatahun 1985, Hwaseongbyeopacta
tahun 1991.Keberhasilannegara-negara
tersebutdalam
merakit varietas unggul melalui penggunaankultur
anteradi dalam program pemuliaanpadi menunjukkan
bahwa kultur antera merupakan teknik yang secara
nyata sangat bernilai di dalam program perbaikan
tanamanpactio
Oi Indonesia kultur antera padi diintroduksikan
pactatahun 1991 setelah beberapapeneliti dikirim ke
IRRI (International Rice ResearchInstitute) di Filipina
(Masyhudi, 1992). Penelitianpertamamengenaikultur
antera yang dipublikasikan pacta tahun 1992 adalah
mengenai b.erbagai media untuk menginduksi dan
meregeneraslkan
kalus (Hanaridadan Rianawati, 1992a
dan 1992b; Masyhudi, 1992). SelanjutnyaDewi et al.
(1994) yang bekerja dalam program perbaikan padi

Li, 1992;Za.pataet al., 1993).
Induksl kalus dan regenerasitanamandipengaruhi
terutamaoleh kultur teknik, walaupunkeduanyaactadi
bawah kontrol genetik. Frekuensi induksi kalus dan
pembentukantanamanhijau dikendalikan oleh banyak
gen (gen minor atao poligenik). Oleh karena itu,
genotipe tanaman donor mempunyai peran penting
dalam menentukanfrekuensiproduksi tanamanmelalui
k~ltur an.tera(Masyhudi et al., 1997; Masyhudi dan
Rlanawatl, 1995; Razdan, 1995; Chung, 1992). Pacta
kultur ant~rapadi terdapatperbedaanyang nyata dalam
regenerasltanamanhijau baik diantaragenotipemaupun
d~ antara sub species (Zhou, 1996). Penelitian yang
dllakukan pactaketiga sub speciespadi menunjukkan
bahwa padi sub species javanica mempunyai
kemampu~ yan.g tertinggi dalam menghasilkan
tanamanhlJau (high anther culturability) diikuti oleh
javan~~adan indica (Dewi et al., 1996). Masalah dan
penelrtlan yang telah dilakukan untuk penggunaan
kultur anteradalam program pemuliaanpadi disajikan
pactaTabell..
Kultu: ante:a sudah digunakan oleh Balitpa,
Sukamandl~ek~rJasama
~enganBalitbio, Bogor dalam
program pem~llaan padl untuk perbaikan ketahanan
atau toleransmya terhadap cekaman biotik seperti
wereng coklat dan hawar daun bakteri (Oewi et al.,
19~4) dan cekamanabiotik seperti kekeringan, tanah
salIn, ta~ah rawa. (Suwarno, 1996; Rianawati,
Ambarwatl d~ DewI, 1995),keracunanbesi (Hanarida,
1997; Suhartmlet al., 1997) dan keracunanaluminium
(Su~~ini .et al., 1997). IPB bek~~jasamadengan
B.alt~bIo,seJak 997 mel~kukanpenelrtlankultur antera
dl ~IdangperbalkanmedIakultur denganmenggunakan
polt~in d.anusahaperakitan padi gogo toleran ceka-

sawah, ~en~apat me~ia N6 yang diberi 2,4-D, NAA

man mtensrtas cahaya :endah ~~n alumini~m (Purwoko,

dan kInetIn efektlf untuk menginduksi dan
meregenerasikankalus pactatanaman FI hasil silang

2000). Beberapa hasIl penelrtlan perbalkan tanaman
~adi melalui kultur anteradisajikanpactaTabel2.

~

indica/indica,yaitu: IR64/RPI837-15-3-2,IR64/Sipulut
dan IR64/Aceh-aceh. Efisiensi metode kultur antera
dalam menghasilkan tanaman hijau menentukan
...

"

I
i

I

KulturAnterauntukMendukung
ProgramPemuliaan
Tanaman
Padi

.

'

61

§::;-:

""

"-", '"-' "

Bul. Agron. (29) (2) 59 - 63 (2001)

'
"

,..
~

Tabel I.

.

Ma~alahdan penelitian yang telah dilakukan untuk penggunaankultur antera dalam program pemuliaan

padl.

Masalahyang Oipecahkan
Metodeuntuk mendapatkan
jumlah
tanamanyang cukup (seleksi,
evaluasi)

Penelitian/StudiTelah Oilakukanpada:
Media; komposisimediadasar(MS, N6, LS,He, L8, M8)
ZPT: 2,4-0, NAA, IAA, Kinetin, BA
Suplemen:CW, ekstraklabu,ekstrakkentangCH, poliamin
2. Anther Culture Ability
I.

.
.

..

Genotipa (high antherculturability)
Kondisi fisiologi tanaman donor

.

Tahapperkembangan
antera(uninukleat)
Praperlakuan(suhurendah5 - 10°C)

.

Populasi
antera

.

.

.
. Konfirmasi stabilitasgenetikdari

.

Subkulturkalus(ukranI

-'-2

mm,jenis embriogenik)

Aklimatisasi (air, lumpur, intensitas cahaya)

prigeni

Studi generasiOHI-OH5 padakondisi yang sarnadenganbasil : Vigor
tidak menurun, karakter morfologi dan agronomi tetap stabil. Jadi
seleksidapatdilakukanpadagenerasiawal.

Metode pemuliaan yang efisien,
karena ada batasan terhadap
rekombinasi gen pada kultur
anteraFI

I. Eksplandari F2 terseleksi
2. EksplanFI dari metodepersilanganmultiple crosses(pemuliaan
akumulasi)
3. Metodeseleksirecurrentyang dikombinasikandengankultur antera
~i;

Tabel 2. Beberapatanamanhaploid ganda basil kultur anterauntuk diseleksi toleransi atau ketahanannyaterhadap
ekamanbiotik dan abiotik
Biotik
.
Abiotik
Asal GenotipeFI
,
I

1
!
1

BPH

I. IR64/Aceh-Aceh
2. IR64/Sipulut

x
x

x
x

4. Pucuk/Kapuas
5. A. Salam/ICOXI-B-66
6. B/326FTB-!/ICOXI-B-66
7. HawaraBunar/IAC1246
8. IRAT I 44/Hawara
Bunar
9. IR64/Mahsuri
10.GM/Jatiluhur
II. Wayrarem/Jatiluhur
12.GM/ITA247
13.GM/Krowal*
14.GM/Growal*
15.Jatiluhur/Krowal*

-

-

3. BW267-3/Mesir

-

. .
Salmltas

BLB

-

.
Kenng

AI

Fe

Naungan

-

-

-

-

-

x
-

x
x
x
x

x
x
x
x

x

-

-

-

x
x
-

-

-

x

x
x
x
x
x
x
-

Pasang
Surut

-

x
-

Keterangan: * Pembuatantanamanhaploid gandasedangdilakukan.
No. I - 8 : OilaksanakanalaskerjasamaBalitpa, SukamandidenganBalitbio, Bogor.
No.9: Oilakukanoleh Balitro Bogor.
No. 10- 15 : OilaksanakanalaskerjasamaBalitbio denganIPB Bogor.

62

IswariS.DewidanBarnbang
S.Purwoko

.

.'~ "
",;;&c
,cc

~;;.:~
_°

~...

~~-

,r--

--

-

Bul. Agron. (29) (2) 59 63 (2001)

:,,:.~

DAFT AR PUSTAKA

Chung,G. S. 1992.Antherculturefor riceimprovement
.

in Korea. P. 8-37. In K. Zheng and T. Murashige
(eds.). Anther Culture for Rice Breeders.Seminar
and Training for Rice antherCultur at Hangzhou,

I

China.October1992.

t
Croughan,T. P. 1995.Anther culture for dobledhaploid
production. P. 134 - 154. In O.L. Gambongand
G.C. Philips (eds.). Plant, Cell, Tissue and Organ
Culture. KLuwer Acad. Publ.Netherlands.
Dewi, I. S., A. D. Ambarwati, M. F. Masyhudi, T.
Soewito, and Suwamo. 1994. Induksi kalus dan
regenerasikultur antera padi (Oryza sativa L).
Risalah Hasil Penelitian TanamanPangan2: 136143.
Dewi, I. S., I. Hanarida,and S. Rianawati. 1996.Anther
culture and its application for rice improvement
programin Indonesia.Indon. Agric. Res.and Dev.
J. 18 : 5 I - 56.
Faraughi-Wehr and G. Wenzel. 1993. Andro-and
parthenogenesis.P. 261-177. In M. D. Hayward,
N. O. Bosemark and I. Romagasa(eds.). Plant
Breeding: Principles and Prospect.Chapman &
Hall, London.
Fehr. W. R. 1987. Principlesof Cultivar Development.
Vol. I, McGraw-HilI, inc, NY. 536p.
Hanarida, I. 1989. Program perbaikanvarietaspadi di
Indonesia.Makalah disampaikanpada Lokakarya
PengawasBenih. Bogor 24 Pebruari - 4 Maret
1989.
Hanarida,1.1997. EksplorasiMarka Molekuler Toleran
KeracunanBesi (Fe) padaTanamanPadi. Laporan
TahunanII RUT. RUT 1995196.DRN, Bappenas,
LIPI, BPPT.

~

~

Hanarida, I. dan S. Rianawati. I 992a. Produksi kalus
dan regenerasikultur anter pada FI persilangan
antarajavanica dan indica. Penel. Pertan. 12: 6770.
Hanarida,I. dan S. Rianawati.1992b.Induksi kalus dan
regenerasikultur anter padi FI (Oryza sativa L.).
Makalah Seminar Hasil Penelitian Tanaman
Pangan.Bogor, 29 Februari- 2 Maret 1992.

KulturAnterauntukMendukung
Program
Pemuliaan
Tanaman
Padi

,

,

Masyhudi, M. F. 1992. Plant regenerationby anther
culture of javanica x indica rice lines. Indon. J.
Crop.Sci.7: 1-18.
Masyhudi, M. F. 1994. Kultur antera tanaman padi.
Bull. Penel.Puslitbangtan9: 18- 37.
' S. Tjokrowidjoyo, S. Rianawati, dan
I. S. Dewi. 1997. Regenerasi kultur antera
beberapatanamanpadi sawahdi Indonesia.Jumal
penelitianPertanian16: 77 - 85.
Oono, K. 1997. Haploidy. P. 673 - 677. Subchapt.2.
Haploidy and Heteroploidy.Ahapt. 7. Polyploidy,
Haploidy, and Aneuploidy in Div. II.
Differentiation of Inheritance Characters.In T.
Matsuo, Y. Futsuhara, F. Kikuchi, and H.
Yamaguchi(eds.).Scienceof The Rice Plant. Vol.
3. Genetics.Food and Agriculture Policy Research
Center.Tkyo. Japan.
Purwoko, B. S. 2000. Penggunaanpoliamin untuk
meningkatkan regenerasi tanaman hijau pada
kultur anterapadi dan aplikasinyadalam program
pemuliaan. Laporan Hibah Bersaing Villi I
PergurilanTinggi. 23 p.
Razdan,M.. K. 1993. An Introduction to Plant Tissue
Culture. Oxford & IBH PublishingCo., Ltd. New
Delhi.
Rianawati,S, A. D. Ambarwati, and I. S. Dewi. 1995.
Rice (Oryza ativa L.) anther culture researchat
BiotechnologyDivision. Cenral Res. Institute for
Food Crops. Abstract. 2nd Conference on
Agricultural Biotechnology, ABSP-AARD-IBS.
Jakarta,Indonesia.June1995.
Suhartini, T., I. Hanarida, I. S. Dewi, S. Rianawati,
Allidaati, dan Suwamo. 1997.Studi kultur antera
padi lokal rawa pasang surut. Makalah
dipresentasikanpada Simposium III dan Kongres
PERIPI.Bandung,24 - 25 September1997.
Sun,Z. and C. Zhao. 1992.Anther culture for enhancing
rice breeding.The CNNRI Program.P. 112- 131.
In K. Zheng and T. Murashige (eds.). Anther
Culture for Rice Breeders.Proceedingsof Seminar
and Training for Rice Anther Culture at Hangzhou,
China.October1992.
Suwarno. 1996.PerbaikanVarietas Padi Rawa Pasang
Surut Melalui Kultur Anter. Laporan Tahun
Pertama APBN 1996/97. Kelti Sumber Daya
Genetik,Balitbio, Bogor.

63

~~"'~