DAFTAR LAMPIRAN
2 TINJAUAN PUSTAKA
Karakteristik Tanaman Padi
Padi (Oryza sativa L.) dalam taksonomi tumbuhan diklasifikasikan ke dalam divisio Spermatophyta, sub divisio Angiospermae, kelas Monocotyledoneae, ordo Poales, dan famili Gramineae (Grist 1959). Tanaman padi termasuk terna semusim yang mempunyai akar serabut, batang pendek serta daun berbentuk lanset dengan warna hijau muda hingga hijau tua dan berurat daun sejajar yang pada umumnya tertutupi oleh rambut-rambut yang pendek. Bunga padi tersusun majemuk dengan tipe malai bercabang. Satuan bunga disebut floret yang terletak pada satu spikelet yang duduk pada panikula. Tipe buah padi adalah kariopsis sehingga tidak dapat dibedakan mana buah dan bijinya. Bentuk biji padi bulat hingga lonjong dengan ukuran panjang 3 mm hingga 15 mm yang tertutup oleh palea dan lemma (sekam). Setiap bunga padi (floret) memiliki enam kepala sari (antera) dan kepala putik (stigma) bercabang dua. Kedua organ seksual ini umumnya siap bereproduksi dalam waktu yang bersamaan. Antera kadang-kadang keluar dari palea dan lemma jika telah masak. Dari segi reproduksi, padi merupakan tanaman menyerbuk sendiri, karena 95% atau lebih polen membuahi sel telur pada bunga di tanaman yang sama. Pada akhir perkembangan, sebagian besar bulir padi mengandung pati di bagian endosperm (IRRI 2004).
Genus Oryza memiliki lebih dari 20 spesies, tetapi yang banyak dibudidayakan di lima benua adalah Oryza sativa L., sedangkan Oryza glaberrima
Steund. hanya dibudidayakan terbatas di daerah Afrika Barat. Kedua spesies ini termasuk diploid (Gould 1968). Berdasar gambaran umum morfologi dan fisiologinya, Oryza sativa dibedakan menjadi tiga subspecies, yaitu indica,
japonica dan javanica (Chang dan Bardenas 1965). Subspesies indica mempunyai karakteristik: daun berukuran sempit berwarna hijau tua, gabah pendek dan agak bulat panjang, pada umumnya gabah tidak mempunyai ekor (awn), bulu sekam lebat dan panjang, gabah agak mudah rontok, jumlah anakan sedang, batang sedang-pendek, jaringan keras, tidak peka terhadap panjang hari atau agak peka, dan kandungan amilosa pada biji 10–24%. Subspesies japonica mempunyai karakteristik: daun berukuran sempit-lebar dan berwarna hijau muda, gabah panjang-pendek, umumnya gabah tidak mempunyai ekor (awn), bulu sekam jarang dan pendek, gabah mudah rontok, jumlah anakan banyak, batang sedang- tinggi, jaringan lunak, kepekaan terhadap panjang hari bervariasi, dan kandungan amilosa pada biji 23–31%. Subspesies javanica mempunyai karakteristik: daun berukuran lebar, kaku dan berwarna hijau muda, gabah panjang lebar dan tebal, gabah mempunyai ekor (awn) panjang atau tidak ada, bulu sekam panjang, gabah sulit rontok, jumlah anakan sedikit, batang tinggi, jaringan keras, agak peka terhadap panjang hari, dan kandungan amilosa pada biji 20–25% (Gupta dan O‟toole 1986).
Di Indonesia, padi budidaya digolongkan menjadi dua, yaitu golongan bulu dan cere. Penggolongan ini didasarkan pada karakter morfologi dan fisiologinya. Padi bulu pada umumnya mempunyai karakteristik: mempunyai ekor pada ujung gabah (awn), malai panjang, bentuk biji tipis dan besar, daun lebar dan keras, jumlah anakan sedikit, batang tebal, kuat dan panjang, respon fotoperiode lemah,
periode minimum untuk berbunga umumnya panjang, biji sulit rontok, kurang toleran terhadap lingkungan yang tidak menguntungkan, dan hasil gabah relatif rendah. Padi cere mempunyai karakteristik: pada umumnya tidak mempunyai ekor pada ujung gabah, panjang malai sangat bervariasi, bentuk biji kecil dan panjang, daun kecil dan lembut, jumlah anakan banyak, batang pada umumnya kecil dengan panjang bervariasi, respon terhadap fotoperiode bervariasi, umumnya lebih responsif dibandingkan dengan padi bulu, periode minimum untuk berbunga bervariasi, umumnya lebih cepat dibandingkan dengan bulu, biji mudah rontok, mempunyai toleransi yang sedang-tinggi terhadap kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan, dan hasil gabah relatif tinggi (Takahashi 1997).
Pertumbuhan tanaman padi dibedakan dalam tiga fase, yaitu fase vegetatif, generatif dan pematangan. Fase vegetatif dimulai dari awal pertumbuhan sampai pembentukan malai, fase reproduktif dari pembentukan malai sampai pembungaan dan fase pematangan dari pembungaan sampai gabah matang. Di daerah tropis, fase generatif berlangsung 35 hari dan fase pematangan 30 hari. Perbedaan masa pertumbuhan dibedakan berdasar lamanya fase vegetatif (Taslim dan Fagi 1989). IRRI (2004) mengelompokkan pertumbuhan tanaman padi dalam sembilan fase, yaitu: (0) perkecambahan (germination), (1) fase bibit (seedling), (2) fase pembentukan anakan (tillering), (3) fase pemanjangan batang (stem elongation), (4) fase inisiasi bunga sampai bunting (panicle initiation to booting), (5) fase
heading, (6) fase berbunga (flowering), (7) fase masak susu (milk grain), (8) fase masak tepung (dough grain), (9) fase biji masak (mature grain). Fase 0–3 merupakan fase vegetatif, fase 4–6 merupakan fase reproduktif, dan fase 7–9 merupakan fase pematangan (ripening).
Padi tergolong tanaman yang toleran terhadap kondisi pengairan. Harahap (1982) mengelompokkan padi menjadi tiga berdasar habitatnya yaitu padi gogo, padi sawah dan padi rawa. Menurut Taslim dan Fagi (1989), berdasarkan atas dalamnya air genangan, maka padi dapat digolongkan menjadi lima, yaitu:
1. Padi gogo, yaitu padi yang dalam budidayanya tidak pernah digenangi.
2. Padi sawah, yaitu padi yang seluruh waktu pertumbuhannya digenangi 5–25 cm.
3. Padi gogo rancah, yaitu padi yang tidak digenangi di awal pertumbuhan dan kemudian digenangi 5–25 cm pada periode pertengahan sampai akhir pertumbuhan.
4. Padi pasang surut, yaitu padi dengan genangan di atas 50 cm, dengan variasi tinggi genangan air tergantung pada pasang surutnya air di pantai atau muara sungai.
5. Padi rawa (padi lebak), yaitu padi sawah dengan genangan lebih dari 50 cm sampai 200 cm.
Soepraptohardjo dan Suwardjo (1988) menyatakan bahwa dalam budidaya padi sawah dibutuhkan pengairan yang baik untuk mengatasi kendala pertumbuhan tanaman padi, sedangkan pada padi rawa atau padi rawa pasang surut diperlukan penguasaan teknologi budidaya yang tepat untuk mengatasi kondisi pertumbuhan tanaman agar tetap optimal. Sementara itu, untuk budidaya padi gogo masih sepenuhnya tergantung pada air hujan.
Cekaman Salinitas pada Tanaman Padi
Tanah Salin
Salinitas adalah kondisi tanah yang ditandai dengan konsentrasi garam terlarut tinggi. Tanah yang diklasifikasikan sebagai tanah salin adalah tanah dengan daya hantar listrik (Electrical Conductivity, EC) sebesar lebih dari 4 dS m-1, setara dengan 40 mM NaCl dan menghasilkan tekanan osmotik sekitar 0.2 MPa (Munns dan Tester 2008). Garam-garam yang menyebabkan salinitas adalah NaCl, Na2CO3, NaHCO3, Na2SO4, CaCl2, MgSO4 dan MgCl2. Di Indonesia, salinitas umumnya terjadi karena pengaruh air laut. Oleh sebab itu, NaCl merupakan penyebab utama terjadinya tanah salin (Suwarno 1985).
Lahan salin dibedakan menjadi dua, yaitu salinitas pada lahan pantai dan salinitas pada lahan di daerah arid (Ikehashi 1997). Sebagian besar dari lahan salin ini terjadi secara alamiah, dari akumulasi garam selama jangka waktu yang lama di zona arid dan semi arid. Pelapukan batuan tua melepaskan berbagai jenis garam terlarut, terutama klorida dari natrium, kalsium, dan magnesium, dan dalam jumlah yang lebih sedikit yaitu sulfat dan karbonat. NaCl adalah garam yang mudah larut dan paling banyak. Penyebab lain dari akumulasi garam adalah pengendapan garam laut yang dibawa oleh angin dan hujan. Dalam 1 kg air hujan dapat mengandung NaCl 6–50 mg; konsentrasinya menurun dengan jarak terjadinya hujan dari pantai (Munns dan Tester 2008).
Selain salinitas alami, salinitas sekunder juga menyumbang perubahan dari lahan pertanian menjadi salin secara signifikan melalui pembukaan lahan atau irigasi. Hal ini menyebabkan air tanah mengandung garam di zona perakaran. Dari 1 500 juta ha lahan pertanian di dunia berupa lahan kering, 32 juta ha (2%) dipengaruhi oleh salinitas sekunder dalam berbagai derajat. Dari 230 juta hektar lahan irigasi, sebanyak 45 juta ha (20%) dipengaruhi garam. Lahan irigasi hanya 15% dari total lahan untuk pertanian, tetapi produktivitas lahan irigasi dua kali produktivitas lahan tadah hujan sehingga mampu menyumbang produksi, sepertiga produksi bahan pangan dunia (Munns dan Tester 2008). Hal ini berarti produktivitas di lahan salin masih sangat rendah, sehingga perlu digunakan genotipe-genotipe yang toleran salinitas untuk meningkatkan produksi.
Pada budidaya tanaman padi, tanah salin dibedakan menjadi empat macam (Suwarno 1985): (1) tanah salin di daerah lebak yang dipengaruhi oleh musim, pada musim hujan tanah ini ditanami oleh padi toleran genangan dan pada musim kemarau tidak ditanami karena salinitas; (2) tanah salin yang disebabkan oleh pengaruh air laut di daerah pantai atau delta, dimana varietas padi toleran salinitas dapat ditanam pada musim hujan; (3) tanah salin yang terjangkau air laut pasang sehingga padi hanya dapat ditanam pada bagian yang tinggi dengan menggunakan air tawar untuk irigasi; (4) tanah salin di daerah beriklim kering yang terjadi akibat kurangnya drainase sehingga terjadi penumpukan garam.
Pengaruh Salinitas terhadap Tanaman
Menurut Suwarno (1985) pengaruh salinitas (NaCl) terhadap tanaman mencakup tiga aspek yaitu: (1) pengaruh tekanan osmosis, dimana konsentrasi garam yang tinggi pada larutan tanah menyebabkan tanaman sulit menyerap air
sehingga terjadi kekeringan fisiologis; (2) keseimbangan hara, karena salinitas menghambat penyerapan K, Ca dan Mg pada tanaman; dan (3) pengaruh racun, disebabkan oleh konsentrasi Na+ atau Cl- dalam jaringan yang tinggi.
NaCl mempengaruhi sifat kimia tanah dan selanjutnya berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman (Bhumbla dan Abrol 1978; Soepardi 1983). Persentase Na+ pada koloid tanah salin kurang dari 15% dan pada umumnya mempunyai pH kurang dari 8.5. Hal ini disebabkan garam yang terdapat dalam tanah adalah netral. Pada tanaman, salinitas berpengaruh pada proses-proses penting yang berhubungan dengan air dan ion (Sultana et al. 1999). Tingginya konsentrasi Na+ di dalam tanah menyebabkan hambatan penyerapan Ca2+, Mg2+, dan K+ bagi tanaman. Salinitas juga dapat menurunkan serapan P meskipun tidak sampai terjadi defisiensi. Meningkatnya kandungan Cl- diikuti pula oleh berkurangnya kandungan NO3- dalam tajuk (Quijano-Guerta dan Kirk 2002). Marschner (2012) menyatakan bahwa ion-ion Na+ dan Cl- yang terdapat pada tanah bergaram akan menghancurkan struktur enzim dan makromolekuler lain yang merusak organel sel, mengganggu fotosintesis dan respirasi, serta menghambat sintesis protein.
Salinitas pada padi berpengaruh pada terhambatnya perkecambahan, menurunnya pertumbuhan, luas daun, bobot kering, pembentukan biji (Khatun dan Flowers 1995) dan meningkatnya kehampaan (Asch et al. 1999). Gejala tanaman yang terpapar cekaman salinitas sangat sulit dibedakan dengan gejala kekeringan. Keracunan Na ditandai dengan mengeringnya daun (nekrosis) pada daun-daun tua, dimulai dari tepi dan ujung daun hingga akhirnya keseluruhan bagian daun mengering (Suwarno 1985; Tester dan Davenport 2003).
Menurut Suwarno (1985), pada fase perkecambahan tanaman padi toleran terhadap salinitas dan menjadi sangat peka pada saat fase awal bibit, kemudian toleransinya meningkat selama fase pertumbuhan vegetatif. Meskipun demikian, tidak terdapat korelasi antara toleransi pada fase berkecambah dengan toleransi pada fase bibit. Menurut Zeng et al. (2001), cekaman salinitas selama fase bibit dapat menurunkan bobot kering tanaman sebesar dua kali lipat dibandingkan dengan apabila cekaman tersebut terjadi pada fase pemasakan. Fase awal bibit dan fase reproduktif merupakan fase yang lebih peka terhadap salinitas dibandingkan dengan fase pembentukan anakan.
Pada kegiatan pertanian yang dilakukan di lahan pantai dimana aliran air laut selalu terjadi, kerusakan tanaman akibat NaCl merupakan masalah umum. Pada tanaman padi, NaCl berpengaruh pada penyerapan air dan nutrisi tanaman, dan juga pengambilan oksigen (respirasi) di akar. Pengaruh penghambatan oleh NaCl berturut-turut terjadi pada penyerapan H2O > K2O > P2O5 > O2 (respirasi) > NH4-. Urutan tersebut menunjukkan bahwa NaCl tidak secara langsung menghambat respirasi pada akar tanaman padi, tetapi menghambat penyerapan air dan transpirasi. Antagonisme antara ion-ion Na+ dan K+ juga mungkin terlibat dalam penurunan absorpsi K (Takenaga 1995).
Beberapa tanaman dapat beradaptasi baik di lingkungan dengan konsentrasi garam tinggi (halofit), tetapi sebagian besar tanaman termasuk tanaman pangan terhambat pertumbuhannya pada lingkungan tersebut (glikofit). NaCl adalah garam yang paling mudah larut dan tersebar luas di semua lingkungan, tidak mengherankan bahwa semua tanaman telah mempunyai mekanisme evolusi untuk mengatur akumulasi NaCl dan memilih melawan untuk mendukung nutrisi lain yang biasa hadir dalam konsentrasi rendah, seperti K+ dan NO3-. Pada umumnya,
Na+ dan Cl- secara efektif dieksklusi oleh akar tanaman. Halofit, flora alami pada tanah sangat salin, mampu mempertahankan eksklusi ini pada salinitas tinggi dibandingkan dengan glikofit (Munns dan Tester 2008).
Mekanisme Toleransi terhadap Salinitas
Mekanisme yang berperan dalam toleransi terhadap salinitas pada pada pertumbuhan tanaman ditentukan oleh pengaruh osmotik garam di dalam tanah, atau pengaruh toksik garam di dalam jaringan tanaman. Respon tanaman terhadap cekaman salinitas ditunjukkan oleh terjadinya penurunan pertumbuhan tajuk yang terjadi dalam dua fase, yaitu (1) respon yang cepat terhadap peningkatan tekanan osmotik eksternal, dan (2) respon yang lebih lambat karena akumulasi Na+ pada daun (Munns dan Tester 2008).
Fase pertama yang menyebabkan laju pertumbuhan tajuk menurun secara signifikan dimulai segera setelah konsentrasi garam di sekitar akar meningkat hingga konsentrasi ambang, yaitu 40 mM NaCl pada sebagian besar tanaman. Penurunan pertumbuhan daun ditandai dengan daun baru yang muncul lebih lambat dan perkembangan tunas lateral yang lebih lambat atau bahkan tidak terbentuk. Pada tanaman serealia, pengaruh utama salinitas yaitu menurunnya jumlah anakan dan penghambatan pertumbuhan daun (Munns dan Tester 2008).
Pada fase kedua, respon tanaman terhadap salinitas dimulai ketika akumulasi garam pada daun-daun tua mencapai konsentrasi toksik, yaitu konsentrasi meracuni yang pemanjangan daun tidak terjadi lagi sebelum kemudian daun-daun tersebut mati. Laju kematian daun yang lebih tinggi dibandingkan dengan laju pertumbuhan daun baru menyebabkan kapasitas fotosintesis tanaman tidak dapat mensuplai kebutuhan karbohidrat daun-daun muda sehingga laju pertumbuhan menurun (Munns dan Tester 2008).
Menurut Levitt (1980), tanaman beradaptasi terhadap kondisi cekaman salinitas melalui dua cara, yaitu penghindaran (avoidance) dan toleransi terhadap cekaman. Pada mekanisme penghindaran, tanaman berusaha mencegah atau mengurangi penetrasi cekaman ke dalam jaringan, misalnya melalui penebalan kutikula dan penutupan stomata. Mekanisme toleransi dilakukan dengan cara bertahan terhadap cekaman internal. Tanaman membiarkan cekaman masuk ke dalam jaringan, tetapi tanaman berusaha mengurangi atau menghilangkan pengaruh cekaman tersebut dengan cara menjaga keseimbangan osmotik dalam jaringan sehingga mencegah terjadinya kerusakan akibat keracunan garam.
Strategi tanaman dalam menghadapi salinitas tinggi dapat dibedakan menjadi:
1. Adaptasi morfologi
Tanaman menghadapi cekaman salinitas dengan cara mengubah struktur tanaman, misalnya pengurangan jumlah daun, penurunan ukuran daun, pengurangan jumlah stomata per satuan luas, peningkatan sukulensi, penebalan kutikula dan lapisan lilin pada permukaan daun, pengurangan diferensiasi dan perkembangan jaringan pembuluh, dan lignifikansi akar lebih awal. Dengan adaptasi struktural ini, konduksi air akan berkurang dan akan menurunkan kehilangan air pada saat transpirasi (Tester dan Davenport 2003; Sopandie 2014).
2. Adaptasi fisiologi
a. Pengaturan potensial osmotik (osmoregulasi)
Tanaman yang toleran salinitas dapat melakukan penyesuaian dengan menurunkan tekanan osmotik tanpa kehilangan turgor. Penyesuaian ini dilakukan dengan penyerapan atau akumulasi ion-ion dan sintesis solut organik di dalam sel. Senyawa yang disintesis tanaman berupa asam-asam organik, asam amino dan senyawa gula. Selain untuk penyesuaian osmotik, sintesis senyawa-senyawa tersebut juga bertujuan untuk melindungi enzim- enzim terhadap penonaktifan pada aktivitas air internal yang rendah (Harjadi dan Yahya 1988). Senyawa yang umum ditemukan pada tanaman yang tercekam salinitas adalah sukrosa, prolina, glisin betaina, asam oksalat, malat dan glutamat (Kumar et al. 2000; Munns dan Tester 2008). b. Eksklusi Na+
Eksklusi Na+ oleh akar memastikan bahwa natrium tidak terakumulasi pada konsentrasi yang toksik dalam daun. Kegagalan eksklusi Na+ oleh akar mengakibatkan keracunan setelah beberapa hari atau beberapa minggu, tergantung pada spesies tanaman, dan menyebabkan kematian dini daun-daun tua (Munns dan Tester 2008).
c. Toleransi jaringan (kompartementasi)
Toleransi jaringan dilakukan tanaman dengan cara mengakumulasi Na+ atau Cl-. Mekanisme ini membutuhkan kompartementasi Na+ dan Cl- pada level seluler dan interseluler untuk menghindari konsentrasi toksik dalam sitoplasma, terutama pada sel-sel mesofil daun. Keracunan terjadi pada saat konsentrasi Na+ sangat tinggi pada daun-daun tua (Munns dan Tester 2008).
3. Adaptasi biokimia
Adaptasi biokimia tanaman yang tercekam salinitas dilakukan dengan peningkatan produksi asam absisat (ABA) dan peningkatan aktivitas enzim (Sopandie 2014). ABA berperan penting dalam konduktansi stomata (Munns dan Tester 2008) dan memperbaiki rasio K+/Na+ dengan memacu ekskresi garam melalui pengguguran daun (Sopandie 2014).
4. Adaptasi molekuler
Tanaman menghadapi cekaman salinitas dengan mengaktifkan gen yang berhubungan dengan selektivitas transpor ion dan integritas membran. Konsentrasi K+ di dalam sel tanaman dapat dipertahankan dengan meningkatkan ekspresi gen yang mengendalikan potassium-specific cotransporter. Pada beberapa spesies, enzim yang mengendalikan transporter K+ hanya diinduksi pada kondisi stres salin (Sopandie 2014).
Kultur Antera dalam Pemuliaan Tanaman Padi
Pemuliaan tanaman merupakan perpaduan dari sains, teknologi dan seni yang terus berkelanjutan. Bioteknologi dalam pemuliaan tanaman merupakan penerapan metode seluler dan molekuler yang dalam pelaksanaannya harus seimbang dan sama kuat dengan pemuliaan klasik (konvensional) untuk melaksanakan program pemuliaan yang berhasil dan berkelanjutan. Perkembangan bioteknologi mendorong Indonesia untuk ikut memanfaatkannya
dalam pembangunan pertanian. Kultur jaringan merupakan salah satu penerapan bioteknologi, dimana dalam teknik ini dilakukan isolasi terhadap bagian dari tanaman seperti protoplasma, sel, kelompok sel, jaringan dan organ, serta menumbuhkannya dalam kondisi aseptik sehingga bagian-bagian tersebut dapat memperbanyak diri dan beregenerasi menjadi tanaman yang lengkap. Hal ini merupakan penerapan dan pembuktian dari teori „totipotensi sel‟, dimana setiap sel, jaringan atau organ mempunyai kemampuan untuk beregenerasi menjadi tanaman yang lengkap (Khumaida dan Efendi 2011).
Kultur antera merupakan salah satu teknik dalam kultur jaringan tanaman yang direkomendasikan untuk membantu program pemuliaan padi. Secara teoritis, kultur antera memiliki beberapa keuntungan, yaitu (1) memperpendek siklus pemuliaan dengan diperoleh homozigositas secara cepat, (2) menambah efisiensi seleksi, dimana seleksi diantara progeni dihaploid homozigos dapat lebih efisien dibandingkan dengan seleksi pada progeni bersegregasi dalam pemuliaan konvensional, (3) memperluas variabilitas genetik melalui produksi variasi gametoklonal, (4) gen resesif terekspresi lebih cepat, dan (5) sumber benih homozigos dapat tersedia lebih cepat dalam rangka peningkatan dan pelepasan kultivar baru. Di samping keuntungan-keuntungan tersebut, teknik kultur antera juga mempunyai beberapa kelemahan yaitu: (1) pelaksanaan teknik kultur antera memerlukan peralatan dan personil khusus, (2) frekuensi haploid tidak dapat diprediksi dalam populasi, (3) penampilan galur inbred turunan dihaploid mungkin lebih inferior dibandingkan dengan penampilan galur inbred hasil pemuliaan konvensional (Fehr 1987; Zapata 1990; Dewi et al. 1996; Masyhudi et al. 1997), (4) rendahnya tingkat regenerasi tanaman hijau, (5) banyaknya tanaman albino, (6) tidak semua genotipe responsif terhadap kultur antera, dan (7) ploidisitas tanaman yang dihasilkan (Masyhudi et al. 1997, Somantri et al. 2003).
Kultur antera merupakan salah satu aplikasi bioteknologi yang dapat mempersingkat siklus pemuliaan tanaman karena dapat menghilangkan sebagian besar dari kegiatan seleksi pada tiap generasi (6–8 generasi) yang umum dilakukan pada pemuliaan konvensional. Melalui teknik kultur antera, pembentukan galur homozigos tanaman padi dapat dipercepat. Galur murni dapat diseleksi dari populasi dihaploid yang homogen dan homozigos sehingga hasil rekombinasi dari persilangan difiksasi sebagai galur-galur homozigos dan galur- galur harapan diseleksi berdasarkan keunggulan sifat-sifat agronominya. Populasi tanaman yang diseleksi juga akan lebih sedikit. Populasi dihaploid minimum yang diperlukan untuk evaluasi bervariasi tergantung dari jumlah gen untuk seleksi. Jika perbedaan pada tetua persilangan adalah sejumlah n gen dan diasumsikan tidak ada pautan, maka minimum sebanyak 2n tanaman harus ditanam agar semua genotipe homozigos dapat terwakili, sedangkan dengan pemuliaan konvensional diperlukan sebanyak 4n tanaman (Dewi dan Purwoko 2001). Jumlah populasi yang diperlukan untuk bahan seleksi tergantung kepada tujuan seleksi dalam arti bagaimana kontrol genetik karakter yang diinginkan tersebut. Makin banyak gen yang mengontrol karakter yang diinginkan maka jumlah anggota materi populasi untuk bahan seleksi akan semakin besar (Somantri et al. 2003), walaupun tetap lebih sedikit dibandingkan dengan bahan seleksi pada pemuliaan konvensional (Dewi dan Purwoko 2001).
Tanaman dihaploid yang dihasilkan secara spontan melalui kultur antera dapat diaplikasikan langsung dalam program pemuliaan dan tetap stabil dari
generasi ke generasi sehingga seleksi dapat dilakukan langsung pada generasi kedua (DH1) yang berasal dari perbanyakan generasi awal (DH0) hasil kultur antera. Karakteristik agronomi seperti hasil dan kualitas biji serta toleransi terhadap cekaman biotik dan abiotik dikendalikan oleh gen minor sehingga dapat segera dievaluasi pada generasi DH1 dan DH2 (Fehr 1987, Chung 1992). Pembentukan tanaman dihaploid spontan tersebut sangat menguntungkan sebagai bahan seleksi karena tidak perlu menggandakan kromosom tanaman haploid terlebih dahulu seperti pada kultur mikrospora. Pada umumnya, tanggap in vitro dari mikrospora seringkali terjadi pada saat mikrospora masih berada di dalam antera (Dewi dan Purwoko 2011).
Keberhasilan kultur antera dipengaruhi oleh berbagai faktor, yaitu genotipe tanaman, komposisi media, praperlakuan antera sebelum dikulturkan, fase pembentukan mikrospora pada saat antera diambil, kondisi tumbuh lingkungan tanaman yang akan diambil anteranya dan lingkungan pada saat pengambilan sampel malai (Chu 1978, Gupta dan Borthakur 1987, Cowen et al. 1992, Raina dan Zapata 1997, Lee et al. 2004).
Dewi et al. (2004, 2007) melaporkan bahwa penambahan poliamin, yaitu 1 mM putresin pada media induksi kalus dan regenerasinya dalam kultur antera padi menghasilkan induksi kalus dan regenerasi tanaman hijau yang lebih baik. Poliamin merupakan zat pengatur tumbuh yang berperan dalam pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Poliamin yang umum ditemukan pada tanaman adalah putresin (butan-1, 4-diamin), spermidin [(N-3-aminopropil) butan-1, 4-diamin] dan spermin [NN‟-bis-(3-aminopropil) butan-1, 4-diamin]. Putresin merupakan prekursor untuk sintesis spermidin dan spermin berturut-turut melalui penambahan satu dan dua gugus aminopropil. Santos et al. (1996), menyatakan bahwa poliamin berperan dalam morfogenesis polen jagung pada kultur antera jagung karena dapat meningkatkan pertumbuhan dan perkembangan kalus mikrospora serta regenerasinya. Metabolisme poliamin melalui lintasan arginin dekarboksilase (ADC) diketahui mempengaruhi pertumbuhan dan potensi embriogenik kalus asal embrio pada kultur jaringan padi. Penelitian Dewi et al. (2007) menunjukkan bahwa aplikasi 1 mM putresin berhasil meregenerasikan tanaman hijau pada kultur antera padi indica yang biasanya sukar menghasilkan tanaman hijau atau rekalsitran in-vitro.
Metode kultur antera telah lama digunakan dalam rangka mempercepat proses perakitan varietas karena dapat mempersingkat siklus seleksi (Dewi et al.