PEMULIAAN
TANAMAN
OLEH :
Prof. Dr. Ai Komariah, Ir., MS.
Dr. Hj. Lia Amalia
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
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
RUANG LINGKUP PEMULIAAN TANAMAN PERLUASAN KERAGAMAN
INTRODUKSI HIBRIDISASI
MUTASI POLIPLOIDI BIOTEKNOLOGI
SELEKSI
PENGUJIAN VARIETAS UNGGUL BARU
PERBANYAKAN
DISTRIBUSI
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
PERAN PEMULIAAN TANAMAN :
MENINGKATKAN PRODUKSI PANGAN SANDANG, PAPAN UNTUK
KEBUTUHAN MANUSIA YG SELALU MENINGKAT
PENINGKATAN PANGAN MENGHINDARKAN MANUSIA DR KELAPARAN
(REVOLUSI HIJAU)
MACAM DAN JUMLAH AKSESI TANAMAN PERKEBUNAN
NO JENIS
TANAMAN
NAMA LATIN JUMLAH AKSESI LOKASI
SIKLUS HIDUP DAN PERKEMBANGBIAKAN TANAMAN
PENTING UNTUK MENENTUKAN TEKNIK DALAM PROGRAM PEMULIAAN TANAMAN
•MODIFIKASI BATANG (UMBI LAPIS, UMBI BATANG, SULUR, BATANG AKAR/RHIZOM, UMBI)
•MODIFIKASI AKAR (UBI JALAR)
•VEGETATIF BUATAN (SETEK, OKULASI, LAYERING,GRAFTING)
VARIASI GENETIK PADA KETURUNAN
KONTRIBUSI DR TETUA
Siklus hidup dan
perkembangbiakan tanaman
Pengetahuan tentang siklus hidup dan
perkembangbiakan tanaman
–
penting dalam
pemuliaan tanaman.
1 siklus hidup: dari zigot (biji) sampai memproduksi
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.
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
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
Pembiakan vegetatif buatan yang
bisa dilakukan
Setek (cutting)
Layering
Tempelan (Okulasi)
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
♀
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
♀
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
VARIASI KARENA FAKTOR GENETIK
TIDAK
PARAMETER GENETIK
VARIABILITAS
HERITABILITAS
POLA PEWARISAN
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
VARIASI KARENA FAKTOR GENETIK
TIDAK
VARIASI BENTUK DAUN BBRP BENTUK TONGKOL
BIJI BBRP VARIETAS KACANG TANAH
MENGUKUR NILAI VARIASI/VARIANS
σ2 = ∑ ( X - µ)2 /N
KETERANGAN :
σ2 = VARIANS
X = NILAI SUATU KARAKTER µ = RATA-RATA X
N = JUMLAH ANGGOTA POPULASI
CONTOH PERHITUNGAN : X : 4 , 6 , 8, 10, 12
µ = 40/5 = 8
σ2 = ∑ ( X - µ)2 /N = 40/5 = 8
SIMPANGAN BAKU/ σ = 2.828
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
KARAKTER KUALITATIF : CHI-SQUARE TEST
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
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
HERITABILITAS : h2 / H= σ2 g / σ2 p ATAU h2= σ2 g / σ2 g +σ2 e DIMANA h2/ H= HERITABILITAS
HERITABILITAS DAPAT DIBEDAKAN MENJADI 2
1. HERITABILITAS DALAM ARTI LUAS (BROAD SENSE /Hbs)
Hbs = σ2 g / σ2 p σ2 g = σ2 A + σ2 D + σ2 E
2. HERITABILITAS DALAM ARTI SEMPIT (NARROW SENSE/Hns)
Hns = σ2 A /σ2 p
MENAKSIR NILAI HERITABILITAS
1. BERDASARKAN KOMPONEN VARIANS
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. 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
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
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
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
PADA TANAMAN MENYERBUK SENDIRI DAPAT DILAKUKAN 1. DOMESTIKASI DAN INTRODUKSI
2. SELEKSI
3. HIBRIDISASI
4. MUTASI DAN POLIPLOIDI 5. BIOTEKNOLOGI
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
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.
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
F1 F1 X C C X F F1
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
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 KE 1 POPULASI CAMPURAN
BULK
MUSIM KE 2 GALUR/VARIETAS KONTROL
MUSIM KE 3 – 6 GALUR/VARIETAS KONTROL
MUSIM KE 7 PERBANYAKAN BENIH
BAGAN SELEKSI MASSA
BULK
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
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
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
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.
GENERASI F3 –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
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
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)
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 nematoda
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
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.
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
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. file://C:/PLANT % 20ALKALOID/Lecture 2015%20HORT%20250.htm.
Moenandir, J 1990.Fisiologi Herbisida. Rajawali Pers. Jakarta
Herman , M.2002. Perakitan Tanaman Tahan Serangga Hama melalui Teknik Rekayasa Genetik. Buletin Agrobio. Balai Penelitian Bioteknologi dan
Sumberdaya genetik Pertanian. Bogor
TANAMAN TRANSGENIK TOLERAN
TERHADAP
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 :
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
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
•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
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
