1. MK PEMULIAAN TANAMAN
“PEMULIAAN TANAMAN SECARA BIOTEKNOLOGI MOLEKULER”
Oleh:
AFIF AULIYA
0910483084
PROGRAM STUDI AGROEKOTEKNOLOGI
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG
2010
2. BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pemuliaan tanaman adalah usaha-usaha yang dilakukan untuk mengubah
susunan genetik tanaman, baik individu maupun secara bersama-sama (populasi) dengan
tujuan tertentu. Pemuliaan tanaman kadang-kadang disamakan dengan penangkaran tanaman,
kegiatan memelihara tanaman untuk memperbanyak dan menjaga kemurnian; pada
kenyataannya, kegiatan penangkaran adalah sebagian dari pemuliaan. Selain melakukan
penangkaran, pemuliaan berusaha memperbaiki mutu genetik sehingga diperoleh tanaman
yang lebih bermanfaat. Tujuan dalam program pemuliaan tanaman didasarkan pada strategi
jangka panjang untuk mengantisipasi berbagai perubahan arah konsumen atau keadaan
lingkungan
Awal abad ke-20 menjadi titik perkembangan pemuliaan tanaman yang berbasis ilmu
pengetahuan. Perkembangan pesat dalam botani, genetika, agronomi, dan statistika tumbuh
sebagai motor utama modernisasi pemuliaan tanaman sejak awal abad ke-20 hingga 1980-
an. Mekanisasi pertanian di dunia yang meluas sejak 1950-an memungkinkan penanaman
secara massal dengan tenaga kerja minimal. Ketika biologi molekular tumbuh pesat sejak
1970-an, pemuliaan tanaman juga mengambil manfaat darinya, dan mulailah perkembangan
pemuliaan tanaman yang didukung ilmu tersebut sejak 1980-an
Gelombang bioteknologi, yang memanfaatkan berbagai metode biologi molekuler,
yang mulai menguat pada tahun 1970-an mengimbas pemuliaan tanaman. Bioteknologi
adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, jamur, virus, dan
lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk
menghasilkan barang dan jasa. Bioteknologi secara sederhana sudah dikenal oleh manusia
sejak ribuan tahun yang lalu. Sebagai contoh, di bidang teknologi pangan adalah pembuatan
bir, roti, maupun keju yang sudah dikenal sejak abad ke-19, pemuliaan tanaman untuk
menghasilkan varietas-varietas baru di bidang pertanian, serta pemuliaan dan reproduksi
hewan.
3. 1.2 Tujuan
a. Mengetahui definisi dari pemuliaan tanaman
b. Mengetahui definisi dari bioteknologi molekuler
c. Mengetahui keuntungan serta kerugian dari pemuliaan tanaman secara bioteknologi
molekuler
d. Mengetahui permasalahan yang dihadapi dalam pemuliaan tanaman secara bioteknologi
molekuler
4. BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Definisi
A. Pemuliaan tanaman
Pemuliaan tanaman adalah usaha-usaha yang dilakukan untuk mengubah
susunan genetik tanaman, baik individu maupun secara bersama-sama (populasi) dengan
tujuan tertentu. Ada dua tujuan umum dalam pemuliaan tanaman: peningkatan kepastian
terhadap hasil yang tinggi dan perbaikan kualitas produk yang dihasilkan.
Peningkatan kepastian terhadap hasil biasanya diarahkan pada peningkatan daya
hasil, cepat dipanen, ketahanan terhadap organisme pengganggu atau kondisi alam yang
kurang baik bagi usaha tani, serta kesesuaian terhadap perkembangan teknologi pertanian
yang lain. Hasil yang tinggi menjamin terjaganya persediaan bahan mentah untuk diolah
lebih lanjut. Tanaman yang berumur singkat (genjah) akan memungkinkan efisiensi
penggunaan lahan yang lebih tinggi. Ketahanan terhadap organisme pengganggu atau
kondisi alam yang tidak mendukung akan membantu pelaku usaha tani menghindari
kerugian besar akibat serangan hama, penyakit, serta bencana alam. Beberapa tanaman
tertentu yang dalam usaha budidayanya melibatkan banyak peralatan mekanik
memerlukan populasi yang seragam atau khas agar dapat sesuai dengan kemampuan
mesin dalam bekerja.
Usaha perbaikan kualitas produk adalah tujuan utama kedua. Tujuan semacam ini
dapat diarahkan pada perbaikan ukuran, warna, kandungan bahan tertentu (atau
penambahan serta penghilangan substansi tertentu), pembuangan sifat-sifat yang tidak
disukai, ketahanan simpan, atau keindahan serta keunikan. Perkembangan bioteknologi di
akhir abad ke-20 telah membantu pemuliaan terhadap tanaman yang mampu
menghasilkan bahan pangan dengan kandungan gizi tambahan (pangan fungsional) atau
mengandung bahan pengobatan tertentu (pharmcrops, kegiatannya dikenal
sebagai crop pharming)
B. Bioteknologi molekuler
Biologi molekular atau biologi molekul merupakan salah satu
cabang biologi yang merujuk kepada pengkajian mengenai kehidupan pada
skala molekul. Ini termasuk penyelidikan tentang interaksi molekul dalam benda hidup
5. dan kesannya, terutama tentang interaksi berbagai sistem dalam sel, termasuk
interaksi DNA, RNA, dan sintesis protein, dan bagaimana interaksi tersebut diatur.
Bidang ini bertumpang tindih dengan bidang biologi (dan kimia) lainnya,
terutama genetika dan biokimia.
Bioteknologi moleuler didorong oleh pengetahuan tentang biologi sel dan
molecular Memanipulasi suatu organisme pada taraf selular dan molekular (rekayasa
genetika dan biologi molekular) Hasil manipulasi dapat diprediksi dan diarahkan dengan
ketepatan yang lebih tinggi Dapat mengkonstruksi galur/varietas baru dengan bahan
genetik tambahan yang tidak pernah ada pada galur asalnya
Sel prokariot atau eukariot dapat digunakan sebagai “pabrik biologis”.
Penggabungan antara teknologi DNA rekombinan dengan bioteknologi melahirkan suatu
bidang studi yang sangat dinamis dan kompetitif Keuntungan dan Kerugian Pemuliaan
tanaman secara molekuler
2.2 Peran Pemuliaan Tanaman secara biologi Molekuler
a. Transformasi genetic
Transformasi genetic merupakan penyisipan satu atau lebih gen secara langsung
ke dalam genom suatu tanaman. Kelebihan dalam transformasi genetic ini salah satunya
dapat menyisipkan gen yang berasal dari tanaman yang spesiesnya berbeda bahkan dari
organisme yang berbeda (bakteri, virus, binatang). Hasil yang didapat dari penyisipan gen
ini dapat berupa tanaman transgenik dengan sifat baru antara lain tahan terhadap hama,
penyakit, dan atau herbisida, mempunyai kandungan gizi lebih baik, mutu lebih baik dan
sebagainya. Tanaman transgenik dapat dilepas sebagai varietas unggul baru dan dapat
dimanfaatkan untuk memperkaya keragaman genetik yang sudah ada
b. Variasi somaklonal
Variasi somaklonal merupakan variasi genetik yang timbul karena perlakuan
kultur ‘in vitro’. variasi somklonal merupakan bagian dari fenomena mutasi. Hampir
selalu terjadi pada kegiatan kultur ‘in vitro’ dengan persentase yang berbeda-beda.
Fenomena ini dapat dipacu dengan penambahan zat kimia tertentu. Keragaman baru
yang muncul memperkaya keragaman yang sudah ada untuk secara langsung dilepas
sebagai varietas atau direkombinasikan dan diseleksi terlebih dahulu
6. c. Fusi sel
Fusi sel merupakan hibridisasi antara 2 genotip tanaman pada tingkat sel, dimana
mencampurkan 2 sel utuh yang berbeda sehingga didapatkan kombinasi genetik baru
yang sebelumnya belum ada. Hasil dari fusi sel ini yaitu mempunyai susunan genetik
gabungan dari 2 tetua. Keuntungan yang didapat dari fusi sel ini dapat berupa
rekombinasi sifat yang selama ini tidak dapat dilakukan dengan persilangan biasa
menjadi memungkinkan untuk dilakuka.
Sedangkan Kelemahan dalam fusi sel ini nantinya keberhasilannya masih rendah
dan terbatas untuk tanaman yang hubungannya masih dekat serta penggabungan sifat
secara menyeluruh sehingga semua sifat (termasuk yang jelek) ikut tergabung
2.3 Teknik dalam bioteknologi molekuler
Ekspresi kloning
Salah satu teknik yang paling dasar biologi molekuler untuk mengetahui fungsi
protein adalah kloning ekspresi. Dalam teknik ini, DNA coding untuk suatu protein
bunga kloning (menggunakan PCR dan / atau pembatasan enzim) ke dalam sebuah
plasmid (dikenal sebagai vektor ekspresi). plasmid ini mungkin memiliki elemen
promotor khusus untuk mendorong produksi protein yang menarik, dan mungkin juga
memiliki penanda resistensi antibiotik untuk membantu mengikuti plasmid.
Plasmid ini dapat disisipkan ke dalam sel-sel bakteri baik atau hewan.
Memperkenalkan DNA ke dalam sel bakteri dapat dilakukan dengan transformasi
(melalui pengambilan DNA telanjang), konjugasi (melalui kontak sel-sel) atau dengan
transduksi (melalui vektor virus). Memperkenalkan DNA ke dalam sel eukariotik, seperti
sel-sel hewan, dengan cara fisik atau kimia yang disebut transfeksi. Beberapa teknik
transfeksi berbeda tersedia, seperti transfeksi kalsium fosfat, elektroporasi, injeksi dan
transfeksi liposom. DNA juga dapat diperkenalkan ke dalam sel eukariotik menggunakan
virus atau bakteri sebagai pembawa, yang terakhir ini kadang-kadang disebut
bactofection dan penggunaan tertentu Agrobacterium tumefaciens. plasmid dapat
diintegrasikan ke dalam genom, menghasilkan transfeksi stabil, atau mungkin tetap
independen dari genom, yang disebut transfeksi sementara.
Dalam kedua kasus, DNA coding untuk suatu protein yang menarik sekarang di
dalam sel, dan protein sekarang dapat dinyatakan. Berbagai sistem, seperti promotor
7. diinduksi dan spesifik sel-sinyal faktor, yang tersedia untuk membantu mengekspresikan
protein kepentingan di tingkat tinggi. jumlah besar protein yang kemudian dapat
diekstrak dari sel bakteri atau eukariotik. Protein dapat diuji untuk aktivitas enzimatik
bawah berbagai situasi, protein dapat mengkristal sehingga struktur tersier yang dapat
dipelajari, atau, dalam industri farmasi, aktivitas obat baru terhadap protein yang dapat
dipelajari.
Reaksi berantai polimerase (PCR)
Reaksi berantai polimerase adalah teknik yang sangat serbaguna untuk menyalin
DNA. Secara singkat, PCR memungkinkan urutan DNA tunggal untuk disalin (jutaan
kali), atau diubah dengan cara-cara yang telah ditentukan. Sebagai contoh, PCR dapat
digunakan untuk memperkenalkan situs enzim restriksi, atau untuk bermutasi
(mengubah) basa tertentu DNA, yang terakhir adalah metode yang disebut sebagai
"perubahan Cepat". PCR juga dapat digunakan untuk menentukan apakah suatu fragmen
DNA tertentu ditemukan di perpustakaan cDNA. PCR memiliki banyak variasi, seperti
reverse transcription PCR (RT-PCR) untuk amplifikasi RNA, dan, baru-baru ini, real-
time PCR (QPCR) yang memungkinkan untuk pengukuran kuantitatif molekul DNA atau
RNA.
Gel elektroforesis
elektroforesis gel adalah salah satu alat utama biologi molekuler. Prinsip dasarnya
adalah bahwa DNA, RNA, dan protein semuanya dapat dipisahkan melalui medan listrik.
Dalam elektroforesis gel agarosa, DNA dan RNA dapat dipisahkan berdasarkan ukuran
dengan menjalankan DNA melalui gel agarosa. Protein dapat dipisahkan berdasarkan
ukuran dengan menggunakan gel SDS-PAGE, atau atas dasar ukuran dan muatan listrik
dengan menggunakan apa yang dikenal sebagai elektroforesis gel 2D.
Makromolekul blotting dan menyelidik
Istilah''utara'',''Barat''dan''''timur blotting berasal dari apa yang semula adalah
sebuah lelucon biologi molekular yang dimainkan di''istilah''blot Southern, setelah teknik
yang dijelaskan oleh Edwin Selatan untuk dengan hibridisasi DNA dihapuskan. Patricia
Thomas, pengembang Blot RNA yang kemudian menjadi dikenal sebagai
Blot''utara''sebenarnya tidak menggunakan istilah. kombinasi lebih lanjut teknik ini
menghasilkan istilah-istilah seperti southwesterns''''(protein-DNA
8. hybridizations),''''northwesterns (untuk mendeteksi interaksi protein-RNA) dan
farwesterns''''(protein-protein interaksi), yang semuanya saat ini ditemukan dalam
literatur.
Southern blotting
Dinamai setelah penemunya, ahli biologi Edwin Selatan, noda Selatan adalah
sebuah metode untuk memeriksa untuk keberadaan urutan DNA tertentu dalam sampel
DNA. DNA sampel sebelum atau setelah pencernaan enzim restriksi dipisahkan dengan
elektroforesis gel dan kemudian ditransfer ke membran dengan blotting melalui kapiler.
membran tersebut kemudian terkena probe DNA berlabel yang memiliki melengkapi
urutan basa dengan urutan pada DNA bunga. Kebanyakan digunakan protokol asli label
radioaktif, namun alternatif non-radioaktif sekarang tersedia. Southern blotting kurang
umum digunakan dalam ilmu laboratorium karena kapasitas teknik lain, seperti PCR,
untuk mendeteksi urutan DNA tertentu dari sampel DNA. Bercak ini masih digunakan
untuk beberapa aplikasi, bagaimanapun, seperti mengukur jumlah salinan transgen pada
tikus transgenik, atau rekayasa gen garis stem cell embrio sistem gugur.
Northern blotting
The blot utara digunakan untuk mempelajari pola ekspresi dari jenis tertentu
molekul RNA sebagai perbandingan relatif antara satu set sampel yang berbeda dari
RNA. Ini pada dasarnya adalah kombinasi dari elektroforesis gel denaturing RNA, dan
sebuah blot. Dalam proses ini RNA dipisahkan berdasarkan ukuran dan kemudian
ditransfer ke membran yang kemudian diperiksa dengan berlabel pelengkap dari urutan
kepentingan. Hasilnya dapat digambarkan melalui berbagai cara tergantung pada label
yang digunakan, namun, sebagian besar hasil dalam wahyu band mewakili ukuran RNA
terdeteksi dalam sampel. Intensitas band ini berkaitan dengan jumlah target RNA dalam
sampel yang dianalisis. Prosedur ini umumnya digunakan untuk mempelajari kapan dan
berapa banyak ekspresi gen yang terjadi dengan mengukur berapa banyak bahwa RNA
hadir dalam sampel yang berbeda. Ini adalah salah satu alat yang paling dasar untuk
menentukan jam berapa, dan di bawah kondisi apa, gen tertentu disajikan dalam hidup
jaringan.
9. Western blotting
Antibodi terhadap protein yang paling dapat dibuat dengan menyuntikkan
sejumlah kecil protein menjadi binatang seperti tikus, kelinci, domba, atau keledai
(antibodi poliklonal) atau dihasilkan dalam kultur sel (antibodi monoklonal). Antibodi ini
dapat digunakan untuk berbagai teknik analisis dan preparatif.
Dalam western blotting, protein yang pertama dipisahkan oleh ukuran, dalam gel
tipis terjepit di antara dua pelat kaca dalam teknik yang dikenal sebagai SDS-PAGE
(sodium dodecyl sulfat poliakrilamid elektroforesis gel). Protein dalam gel ini kemudian
ditransfer ke nilon PVDF, nitroselulosa, atau membran pendukung lainnya. Membran ini
kemudian dapat dideteksi dengan solusi dari antibodi. Antibodi yang secara khusus
mengikat protein kepentingan kemudian dapat divisualisasikan oleh berbagai teknik,
termasuk produk-produk berwarna, chemiluminescence, atau autoradiografi. Seringkali,
antibodi diberi label dengan enzim. Ketika substrat chemiluminescent terkena enzim itu
memungkinkan deteksi. Menggunakan teknik blotting barat memungkinkan anda untuk
tidak analisis deteksi saja, tetapi juga kuantitatif.
Analog metode untuk western blotting dapat digunakan untuk langsung noda
protein tertentu dalam sel hidup atau bagian jaringan. Namun, metode
ini''''immunostaining, seperti IKAN, lebih sering digunakan dalam penelitian biologi sel.
Blotting Timur
Teknik blotting Timur adalah untuk mendeteksi modifikasi pasca-translasi
protein. Protein mengeringkan ke membran PVDF atau nitroselulosa yang diperiksa
untuk modifikasi menggunakan substrat tertentu.
Array
Sebuah array DNA adalah kumpulan bintik melekat pada dukungan solid seperti
slide mikroskop mana tempat masing-masing berisi satu atau lebih fragmen DNA
oligonukleotida untai tunggal. Array memungkinkan untuk meletakkan jumlah besar
sangat kecil (100 diameter micrometre) bintik pada slide tunggal. Setiap tempat memiliki
molekul DNA fragmen yang melengkapi urutan DNA tunggal (mirip dengan Southern
blotting). Sebuah variasi dari teknik ini memungkinkan ekspresi gen dari suatu organisme
pada tahap tertentu dalam pembangunan yang berkualitas (profiling ekspresi). Dalam
teknik ini RNA dalam jaringan adalah terisolasi dan diubah menjadi cDNA berlabel.
10. cDNA ini kemudian hibridisasi dengan fragmen di array dan visualisasi hibridisasi dapat
dilakukan. Sejak beberapa array dapat dilakukan dengan posisi yang sama persis fragmen
mereka sangat berguna untuk membandingkan ekspresi gen dari dua jaringan yang
berbeda, seperti jaringan sehat dan kanker. Juga, kita dapat mengukur apa gen disajikan
dan bagaimana perubahan ekspresi yang dengan waktu atau dengan faktor-faktor lainnya.
Sebagai contoh, ragi roti yang umum,''''Saccharomyces cerevisiae, mengandung sekitar
7000 gen, dengan microarray, orang dapat mengukur secara kualitatif bagaimana setiap
gen diekspresikan, dan bagaimana bahwa perubahan ekspresi, misalnya, dengan
perubahan suhu.
Ada banyak cara yang berbeda untuk mengarang mikroarray, yang paling umum
adalah chip silikon, slide mikroskop dengan bintik-bintik dari ~ 100 diameter
micrometre, array adat, dan array dengan bercak yang lebih besar pada membran porous
(macroarrays). Ada bisa dimana saja dari 100 spot ke lebih dari 10.000 di sebuah array
yang diberikan.
Array juga dapat dilakukan dengan molekul lain selain DNA. Sebagai contoh,
sebuah array antibodi dapat digunakan untuk menentukan apa yang protein atau bakteri
yang hadir dalam sampel darah.
Alel Khusus oligonukleotida
oligonukleotida alel spesifik (ASO) adalah teknik yang memungkinkan deteksi
mutasi basa tunggal tanpa memerlukan elektroforesis PCR atau gel. Pendek (20-25
nukleotida panjang), berlabel probe dihadapkan pada DNA target non-terfragmentasi.
Hibridisasi terjadi dengan kekhususan tinggi karena panjang pendek dari probe dan
bahkan perubahan basa tunggal akan menghambat hibridisasi. DNA target kemudian
dicuci dan probe label yang tidak berhibridisasi dihapus. DNA target kemudian dianalisa
untuk kehadiran probe melalui radioaktivitas atau fluoresensi. Dalam penelitian ini,
seperti dalam kebanyakan teknik biologi molekular, kontrol harus digunakan untuk
memastikan percobaan berhasil. The Illumina Metilasi Assay adalah contoh dari sebuah
metode yang mengambil keuntungan dari teknik ASO untuk mengukur satu perbedaan
pasangan basa secara berurutan.
11. Teknologi kuno
Dalam biologi molekular, prosedur dan teknologi yang terus menerus
dikembangkan dan teknologi yang lebih tua ditinggalkan. Misalnya, sebelum munculnya
gel elektroforesis DNA (agarosa atau Polyacrylamide), ukuran molekul DNA biasanya
ditentukan oleh tingkat sedimentasi di gradien sukrosa, teknik lambat dan padat karya
yang membutuhkan instrumentasi mahal; sebelum gradien sukrosa, viscometry
digunakan .
Selain dari kepentingan sejarah mereka, sering perlu mengetahui tentang
teknologi yang lebih tua, karena kadang-kadang berguna untuk memecahkan masalah
baru lain yang teknik yang lebih baru adalah tidak tepat.
2.4 Contoh
Tanaman transgenic toleran salin
Dengan teknologi kultur jaringan telah dapat dikembangkan tanaman transgenik toleran
salin. Rekayasa genetika mentransfer gen dari padi liar yang toleran terhadap salin ke
padi biasa digunakan sebagai bahan pangan melalui fusi protoplasma. Dapat juga
ditransfer dari sejenis jamur yang tahan salin kepada tanaman transgenik. Beberapa
tomat, melon dan barley transgenik yang toleran dengan salin.
Tanaman transgenic toleran kekeringan
Tanaman tahan kekeringan memiliki akar yang sanggup menembus tanah kering,
kutikula yang tebal mengurangi kehilangan air, dan kesanggupan menyesuaikan diri
dengan garam di dalam sel. Tanaman toleran terhadap kekeringan ditransfer dari gen
kapang yang mengeluarkan enzim trehalose. Tembakau salah satu tanaman transgenik
yang dapat toleran dengan suasana kekeringan.
Tanaman transgenic resistance hama
Dalam percobaan kloning “Bintje” yang mengandung gen thionin dari daun barli (DB4)
yang memakai prometer 35S cauliflower mosaic virus ( CaMV ), dengan
mengikutsertakan Bintje tipe liar yang sangat peka terhadap serangan Phytophthora
infestans sebagai kontrol, menunjukkan bahwa klon “Bintje” dapat mengekspresikan gen
DB4. Jumlah sporangium setiap nekrosa yang disebabkan oleh P. infestans mengalami
penurunan lebih dari 55 % jika dibandingkan dengan tipe liar. Pendekatan ini sangat
12. bermanfaat untuk menekan perkembangbiakan P. Infestans sehingga kerugian secara
ekonomi dapat direduksi.
Perkembangan yang mengembirakan juga terjadi pada usaha untuk memproduksi
tanaman transgenik yang bebas dari serangan virus. Dengan memasukkan gen penyandi
protein terselubung ( coat protein ) Johnsongrass Mosaic Potyvirus ( JGMV ) ke dalam
suatu tanaman diharapkanj tanaman tersebut menjadi resisten apabila diserang oleh virus
yang bersangkutan. Potongan cDNA dari JGMV, misalnya dari protein selubung dan
protein nuclear inclusion body ( Nib ) dengan kontrol promotor 35S CaMV, mampu
diintegrasikan pada tanaman jagung dan diharapkan jagung transgenik yang bebas dari
serangan virus.
2.5 Permasalahan
A. Kelebihan
Dapat menyisipkan gen yang berasal dari tanaman yang spesiesnya berbeda bahkan
dari organisme yang berbeda (bakteri, virus, binatang)
Rekombinasi sifat yang selama ini tidak dapat dilakukan dengan persilangan biasa
menjadi memungkinkan untuk dilakukan
B. Kelemahan
Keberhasilannya masih rendah dan terbatas untuk tanaman yang hubungannya masih
dekat
Penggabungan sifat secara menyeluruh sehingga semua sifat (termasuk yang jelek)
ikut tergabung
13. BAB III
PEMBAHASAN
3.1 Pemecahan permasalahan dari keberhasilan yang rendah serta hubungan kekerabatan
dekat yang masih terbatas
Ada beberapa cara yang dapat diambil agar keberhasilan dari biologi molekuler dapat
tinggi serta meminimalisir hubungan kekerabatan yang terbatas, yaitu dengan cara introduksi
dan persilangan.Introduksi merupakan cara mendatangkan bahan tanam dari tempat lain
dimana cara ini paling sederhana untuk meningkatkan keragaman (variabilitas) genetik.
Seleksi penyaringan (screening) dilakukan terhadap koleksi plasma nutfah yang didatangkan
dari berbagai tempat dengan kondisi lingkungan yang berbeda-beda. Pengetahuan tentang
pusat keanekaragaman (diversitas) tumbuhan penting untuk penerapan cara ini.
Keanekaragaman genetik untuk suatu spesies tidaklah sama di semua tempat di dunia. N.I.
Vavilov, ahli botani dari Rusia, memperkenalkan teori "pusat keanekaragaman" (centers of
origin) bagi keanekaragaman tumbuhan. Contoh pemuliaan yang dilakukan dengan cara ini
adalah pemuliaan untuk berbagai jenis tanaman buah asli Indonesia, seperti durian dan
rambutan, atau tanaman pohon lain yang mudah diperbanyak secara vegetatif, seperti ketela
pohon dan jarak pagar. Introduksi dapat dikombinasi dengan persilangan.
Persilangan merupakan cara yang paling populer untuk meningkatkan variabilitas
genetik, bahkan sampai sekarang karena murah, efektif, dan relatif mudah dilakukan.
Berbagai galur hasil rekayasa genetika pun biasanya masih memerlukan beberapa kali
persilangan untuk memperbaiki penampilan sifat-sifat barunya. Pada dasarnya, persilangan
adalah manipulasi komposisi gen dalam populasi. Keberhasilan persilangan memerlukan
prasyarat pemahaman akan proses reproduksi tanaman yang bersangkutan (biologi bunga).
Berbagai macam skema persilangan telah dikembangkan (terutama pada pertengahan abad
ke-20) dan menghasilkan sekumpulan metode pemuliaan yang lazim diajarkan di perkuliahan
bagi mahasiswa pemuliaan tanaman tingkat sarjana. Walaupun secara teknis relatif mudah,
keberhasilan persilangan perlu mempertimbangkan ketepatan waktu berbunga (sinkronisasi),
keadaan lingkungan yang mendukung, kemungkinan inkompatibilitas, dan sterilitas
keturunan. Keterampilan teknis dari petugas persilangan juga dapat berpengaruh pada
keberhasilan persilangan. Pada sejumlah tanaman, seperti jagung, padi, dan Brassica napus
14. (rapa), penggunaan teknologi mandul jantan dapat membantu mengurangi hambatan teknis
karena persilangan dapat dilakukan tanpa bantuan manusia. Semua varietas unggul padi,
jagung, dan kedelai yang ditanam di Indonesia saat ini dirakit melalui persilangan yang
diikuti dengan seleksi. Perkembangan dalam biologi molekular memunculkan metode-
metode pemuliaan baru yang dibantu dengan penanda genetik dan dikenal sebagai pemuliaan
dengan penanda.
3.2 Pemecahan permasalahan dari penggabungan sifat yang mengakibatkan semua sifat ikut
tergabung termasuk sifat jelek
Ada beberapa cara yang dapat diambil agar keberhasilan dari biologi molekuler dapat
tinggi serta meminimalisir hubungan kekerabatan yang terbatas, yaitu dengan manipulasi
kromosom dan pemuliaan dengan bantuan mutasi
Yang termasuk dalam manipulasi kromosom adalah semua manipulasi ploidi, baik
poliploidisasi (penggandaan genom) maupun pengubahan jumlah kromosom. Gandum roti
dikembangkan dari penggabungan tiga genom spesies yang berbeda-beda. Semangka tanpa
biji dikembangkan dari persilangan semangka tetraploid dengan semangka diploid.
Pengubahan jumlah kromosom (seperti pembuatan galur trisomik atau monosomik) biasanya
dilakukan sebagai alat analisis genetik untuk menentukan posisi gen-gen yang mengatur sifat
tertentu. Galur dengan jumlah kromosom yang tidak berimbang seperti itu mengalami
hambatan dalam pertumbuhannya.
Pemuliaan tanaman dengan bantuan mutasi (dikenal pula sebagai pemuliaan tanaman
mutasi) adalah teknik yang pernah cukup populer untuk menghasilkan variasi-variasi sifat
baru. Teknik ini pertama kali diterapkan oleh Stadler pada tahun 1924 tetapi prinsip-prinsip
pemanfaatannya untuk pemuliaan tanaman diletakkan oleh Åke Gustafsson dari Swedia.
Tanaman dipaparkan pada sinar radioaktif dari isotop tertentu (biasanya kobal-60) dengan
dosis rendah sehingga tidak mematikan tetapi mengubah sejumlah basa DNA-nya. Mutasi
pada gen akan dapat mengubah penampilan tanaman. Pada tanaman yang dapat diperbanyak
secara vegetatif, induksi jaringan kimera sudah cukup untuk menghasilkan kultivar baru.
Pada tanaman yang diperbanyak dengan biji, mutasi harus terbawa oleh sel-sel reproduktif,
dan generasi selanjutnya (biasa disebut M2, M3, dan seterusnya) diseleksi.
15. BAB IV
KESIMPULAN
Pemuliaan tanaman secara molekuler merupakan pengubahan susunan genetic tanaman
baik individu maupun secara bersama sama (populasi) yang dapat mengontruksi varietas baru
dengan bahan genetic tambahan yang tidak pernah ada pada galur aslinya dengan cara
Memanipulasi suatu organisme pada taraf selular dan molecular
Peran biologi molecular antara lain Transformasi genetic, variasi somaklonal dan Fusi
sel. Kelebihan dalam pemuliaan tanaman secara biologi molekuler adalah dapat menyisipkan gen
yang berasal dari tanaman yang spesiesnya berbeda bahkan dari organisme yang berbeda
(bakteri, virus, binatang) serta rekombinasi sifat yang selama ini tidak dapat dilakukan dengan
persilangan biasa menjadi memungkinkan untuk dilakukan. Sedangkan kelemahannya adalah
diman keberhasilannya masih rendah dan terbatas untuk tanaman yang hubungannya masih
dekat serta penggabungan sifat secara menyeluruh sehingga semua sifat (termasuk yang jelek)
ikut tergabung.
Beberapa cara untuk mengatasi kelemahan kelemahan tersebut diantaranya adalah
dengan introduksi, persilangan, manipulasi kromosom dan pemuliaan dengan bantuan mutasi
