TEKNIK MUTASI DALAM PEMULIAAN TANAMAN

TEKNIK MUTASI DALAM

PEMULIAAN TANAMAN



Peningkatan kualitas (daya hasil)



Ketahanan terhadap cekaman biotik (penyakit)

/abiotik (kekeringan, lahan masam, kandungan

garam tinggi,



Suhu tinggi, suhu rendah)



Kualitas ( umur panen, tinggi tanaman, warna,

ukuran, bentuk , aroma dll)

Pemuliaan tanaman



_Introduksi



_Seleksi



_Hibridisasi



_Mutasi



_Bioteknologi

Pemuliaan tanaman: kegiatan

memperbaiki mutu genetik agar

diperoleh tanaman yang lebih

bermanfaat dan kualitasnya lebih baik

dengan cara mengubah susunan genetik

tanaman

Peningkatan variasi genetik

Mengapa harus mempelajari MUTASI?



Mutasi merupakan sumber keragaman yang penting bagi

Pemuliaan Tanaman. (Sumber dari seluruh materi

pemuliaan berasal dari mutasi, baik yang terjadi pada

cultivar modern,

landrace

, maupun tanaman liar dan pada

spesies liar).



Untuk memahami cara kerja dari suatu gen. Efek suatu

gen diketahui bila terjadi mutasi yang menyebabkan gen

tersebut tidak aktif.

Mutasi didefenisikan sebagai perubahan

mewaris dalam bahan genetik yang tidak

disebabkan oleh rekombinasi atau segregasi.

Perubahan bisa pada level DNA, kromosom

atau set kromosom.

Mutasi

: Perubahan materi genetik pada sel yang

dapat diwariskan.

Mutan:

Suatu variasi fenotipik yang disebabkan

oleh suatu mutasi

Tersedianya keragaman genetik yang luas

sebagai bahan seleksi dan persilangan

MUTASI

Mutasi : perubahan pada

materi genetik suatu makluk

hidup yang terjadi secara

tiba-tiba dan secara acak, serta

diwariskan

Mutasi :



Genetik

(diturunkan)



Epigenetik

(perubahan pada

fenotipe) sehingga dapat

Negara Asia, Eropa dan Amerika:

menghasilkan varietas baru paling

banyak, diikuti India, Rusia, Belanda,

Amerika dan Jepang

Pemuliaan melalui mutasi:

telah menghasilkan berbagai

varietas unggul komersial

MUTASI

Secara alami sangat lambat

Mutasi buatan

MUTAGEN

Kimia

:

Golongan alkyl: Kolkisin, Ethylamine, EMS, dan d ES

Fisika

:

sinar x, sinar gamma, sinar beta (ion beam), neutron dll

Pemicu terjadinya mutasi

Dosis radiasi: dosis radiasi di ukur dalam satuan Gray (Gy),

1 Gy = 0,10 krad yakni 1 J energi per kilo gram iradiasi yang dihasilkan.

LD 50: dosis yang menyebabkan

kematian 50% dari populasi yang di

radiasi

LD50

LD-50

Nilai LD

_{50 :}

salah satu parameter yang

digunakan untuk mengukur tingkat

sensivitas suatu jaringan terhadap radiasi,

atau dikenal dengan istilah

radiosensivitas

.

meningkatkan keragaman genetik

yang tinggi

Peluang besar untuk melakukan seleksi

sesuai karakter yg diinginkan dari populasi

yang dihasilkan

Dapat menimbulkan sifat-sifat baru

K

euntungan

Perlakuan

Mutasi

Dapat menimbulkan sifat-sifat baru

Lebih efektif untuk perbaikan

beberapa sifat baru saja

Perubahan gen bersifat acak

Perubahan sifat bukan yang dikehendaki

Tidak dapat digunakan untuk memperbaiki karakter agronomi

yang kompleks

K

elemahan

Perlakuan

Mutasi

Eksplan/bahan

yang dapat

digunakan

Benih/biji, stek pucuk,

kalus, supensi sel,

protoplas

Sifat dasar

mutasi

Mutasi genom: perubahan jumlah kromosom (polyploid, haploid, dan euploid)

Mutasi di luar inti sel: mutasi yang terjadi di luar sitoplasma

Mutasi kromosom: tidak merubah jumlah - struktur arrangement ( translokasi,

inversi, duplikasi, defisiensi) - gene mutation

Penggandaan Kromosom terjadi

akibat kegagalan pembelahan

MITOSIS

Keragaman

genetik

Mutasi

gen

Mutasi

kromosom

Mutasi struktur kromosom

a. Delesi

: a b c d e f



a c d e f

b. Duplikasi

: a b c d e f



a b b c d e f

c. Inversi

: a b c d e f



a e d c b f

d. Translokasi : a b c d e f



a b c d j k

g h I j k

g h I e f

Kromosom Bawang Merah Setelah Perlakuan

Kolkisin. Setelah Terjadi Penggandaan Kromosom

(A); Kromosom Belum Mengganda (B)

A

B

BUNGA MUTAN

ANYELIR

24.1, 20, M1V1-1 24.1, 20, M1V2.2-1 24.1 ASLI 24.1,20,M1V2.2-9 24.1, 50, M1V2.2-10

Variasi Mahkota Buah

Pemanfaatan

Teknik Mutasi

Perubahan jumlah kromosom (Poliploid)

:

1. Polyploidi Euploid :

Simbol

Euploids

Somatic (2n)

x

monoploid

(ABC)

2x

diploid

(ABC) (ABC)

3x

triploid

(ABC) (ABC) (ABC)

4x

autotetraploid

(ABC) (ABC) (ABC) (ABC)

2x + 2x’

allotetraploid

(ABC) (ABC) (DEF)(DEF

2. Polyploidi Aneuploidy (terjadi selama pembelahan)

Simbol

Aneuploid

Somatic (2n)

2x – 2

(nullisomic)

(AB)(AB)

2x – 1

(monosomic)

(ABC)(AB)

2x + 1

(trisomic)

(ABC)(ABC)(A)

2x + 1 + 1 (double trisomic)

(AB)(AC)

2x + 2

(tetrasomic)

(ABC)(ABC)(A)(A)

2x +1 -1

(trisomic-monosomic)

(ABC)(AB)(A)

Nullisomic  kehilangan sepasang kromosom

Monosomic  kehilangan sebuah kromosom

Trisomic  penambahan sebuah kromosom

Contoh Autopolilpoid Dan Triploid Pada

Pembentukan Semangka Tanpa Biji

Galur murni diploid 2X Selanjutnya digunakan sebagai sumber TETUA betina Selanjutnya digunakan sebagai sumber POLEN jantan

Galur murni tetraploid hasil perlakuan kolkisin 4X 3X 2X 3X Cara penanaman 4X X 2X benih triploid (3X) 2X X 4X steril •Selfing untuk pemeliharaan •Selfing untuk pemeliharaan

Semangka Tetraploid (AAAA) 4x= 44 Semangka Diploid (AA) 2x= 22 Semangka Triploid (AAA) 3x= 33 (Tidak berbiji)

x

Penggandaan Kromosom

B

enih Semangka Non Biji

4X 2X

3X

Contoh poliploid yang didomestikasi



Triploid:

pisang, semangka dan apel.



Tetraploid:

kapas, brassica, gandum durum,

kentang dan tembakau.



Hexaploid:

gandum roti, oat, triticale dan

krisantemum

CROP

Karakter baru yang dihasilkan

Apel

Masak lebih awal, warna buah menjadi lebih merah,

ukuran tanaman menjadi lebih pendek

Pisang

Toleran

Fusarium oxysporum

F.sp.cubense ras 4,

ukuran buah lebih besar

Jeruk

Tanpa biji, warna buah menjadi merah dan lebih berair,

resisten terhadap

Xanthomonas ctril

, resisten terhadap

Tristeza virus hitam

Nenas

Duri berkurang, toleran kekeringan

Plum

Berbunga lebih awal

Pepaya

Tanaman menjadi lebih pendek

Kurma

Resisten terhadap penyakit

Jambu biji

Biji berkurang, bentuk buah berubah

Strawbery

Daun menjadi lebih kecil, buah lebih panjang dan

resistant terhadap

Phytophthora cactorum

Perubahan sifat karena pengaruh mutasi

antara lain:

Perubahan

karakter

Jumlah mutan

Warna bunga

417

Bentuk bunga

31

Bentuk tanaman

25

Warna daun

13

Daun varigata

9

Tipe ornamen

9

Bentuk daun

7

Masak lebih awal

6

Tumbuh lebih

cepat

5

Lebih pendek

4

Tipe bunga

3

Karakter lain

27

Karakter baru

pada mutan

tanaman hias

Induksi mutasi kombinasi dengan

kultur

in vitro



Keragaman somaklonal: keragaman genetik

yang terjadi di dalam tanaman yang dihasilkan

dari sel somatik (daun, akar, kalus, meristem)

maupun sel gamet.



Perubahan genetik : (1) penggandaan jumlah

kromosom, (2) perubahan struktur kromosom, (3)

pindah silang somatik atau perubahan sister

kromatid, (4) amplifikasi dan delesi gen, (5)

partikel loncat, dan (6) perubahan kariotip.

Faktor yang mempengaruhi



Sumber eksplan

, komposisi medium dan lamanya

periode kultur



Zat pengatur tumbuh auksin seperti 2,4-D ( 2,4 D

merupakan ZPT paling banyak menimbulkan

perubahan genetik)



serta faktor lain seperti umur eksplan, jumlah sub

kultur, lingkungan kultur, senyawa kimia yang

SELEKSI POPULASI HASIL KERAGAMAN SOMAKLONAL

POPULASI HASIL

INDUKSI MUTASI

KEGIATAN

YANG PENTING

Seleksi IN VITRO

Aplikasi dalam kultur

in vitro

telah dikembangkan teknik

seleksi

in vitro

untuk meningkatkan keragaman genetik

tanaman

Untuk kekeringan

Poly Etilen Glicol (PEG)

Untuk lahan masam

Al dan PH rendah

Ketahanan

Jenis tanaman

Keracunan aluminium

Kedelai, tomat, carnation

Fusarium spp

Pisang, panili, abaka,

kacang tanah

Klorosulfuran dan

Imidazilinone

Jagung

Helminthosporium

sativum

Skema umum pemuliaan melalui mutasi

Generasi Karakterisasi

M0 Biji, polen, organ vegetatif, kalus atau meristem yang telah diberi perlakuan mutagenfisika (radiasi) atau kimia

M1 (M1V1) Tanaman ditumbuhkan dari biji (M1) atau propagul vegetatif (M1V1)

M2 (M1V2) Populasi tanaman yang ditumbuhkan dari biji (M2) atau organ vegetatif (M1V2) yang dipanen dari M1 atau masing-masing M1V1.

Seleksi dari mutan yang diinginkan dimulai dari generasi ini atau kemudian

(M3-M8)

(M1V3-M1V8)

Seleksi lanjutan, konfirmasi genetik, multiplikasi dan uji stabilitas hasil di lapangan dari galur mutan

2-3 Generasi berikutnya

Analisa komparatif dari galur mutan pada tahun-tahun yang berbeda dan pada lokasi yang berbeda 2-3 Generasi

berikutnya

Berbagai perubahan sifat akibat variasi

somaklonal

Jenis tanaman Sifat baru yang dihasilkan

Pisang tahan Fusarium

Kentang Resisten terhadap Fusarium oxysporum dan Phytophtora infestans

Jagung Resisten terhadap Helmintosporium maydis Gandum Resisten terhadap Helmintosporium

Toleran panas/kekeringan Padi Tahan penyakit Blas

Menjadi lebih pendek, resisten terhadap genangan, produksi lebih tinggi dan toleran garam tinggi

Sukses Variasi Somaklonal

Padi toleran kadar garam tinggi

Pisang tahan Fusarium kanan, dari mutasi tetua rentan

Tanaman hasil variasi somaklonal yang

telah dilepas

Tanamaan Sifat baru Nama Kutivar

Barley Produksi meningkat dan resisten Downey

mildew

AC Malone

Wheat Perbaikan karakter agronomi dan produksi Hezu 8

Kentang Menghambat pencoklatan White baron

Tomat Resisten terhadap Fusarium DNAP 17

Padi Resisten terhadap Picularia (blas) dan rasa lebih enak

DAMA

Tebu Resisten terhadap penyakit dan rendemen gula lebih tinggi dan umur genjah

ONO Co 94012

Pisang Resiten Fusarium dan produksi buah lebih tinggi

Tai-Chiao No-1 Formusa

Amarilis Warna merah dan kuning dalam satu bunga Surya kiran (IARI)