Rekayasa Tanaman II. Plasma Nutfah, Domestikasi, Introduksi

Transkripsi

1 Rekayasa Tanaman II Plasma Nutfah, Domestikasi, Introduksi

2 Biodiversity atau keanekaragaman hayati merupakan keadaan yang menunjukan terdapatnya berbagai macam variasi bentuk, penampilan, jumlah dan sifat yang terlihat pada berbagai tingkatan kesatuan makhluk hidup. keanekaragaman hayati ini terdiri dari 3 tingkat: (1) ekosistem, (2) spesies, dan (3) genetika.

3 Keanekaragaman hayati tingkat ekosistem membentuk keanekaragaman hayati tingkat spesies dan keanekaragaman tingkat genetika. Keanekaragaman ekosistem merupakan suatu kesatuan lingkungan yang terdiri dari unsur-unsur biotik (makhluk hidup) dan faktor-faktor fisik (iklim, air, tanah) dan kimia (kemasaman, salinitas) yang saling berinteraksi.

4 Di Indonesia terdapat empat kelompok utama ekosistem (Sastrapardja, dkk., 1991), yaitu : ekosistem bahari (3 kelompok: laut dalam, laut dangkal, dan ekosistem perairan pasang-surut) ekosistem darat alami (45 kelompok) ekosistem suksesi (akibat kejadian alam, misal ekosistem setelah letusan gunung berapi), ekosistem buatan (misal ekosistem taman, waduk buatan, bekas penambangan, pertanian).

5

6

7 Ekosistem pertanian (agro ekosistem) di Indonesia : (1) daerah sawah berpengairan konvensional (2) daerah pertanian pasang-surut (3) daerah tanah lebak (sawah dan tanah darat) (4) daerah pertanian rawa bukan pasang-surut (5) daerah sawah tadah hujan. Agro ekosistem sangat berkaitan dengan faktor iklim, tanah, topografi, dan budaya setempat.

8 Kelestarian ekosistem sangat penting dalam pelestarian keanekaragaman hayati tingkat spesies dan genetika. Keanekaragaman hayati yang terhimpun dalam berbagai ragam ekosistem berpengaruh kepada kualitas kehidupan biota. Komponen mata rantai makanan berputar secara berkesinambungan sesuai dengan fungsinya masing-masing yang melibatkan seluruh jenis biota di dalamnya. Ekosistem yang lestari berfungsi dalam siklus air yang vital bagi seluruh sistem, dimana ekosistem alami merupakan cadangan materi genetik, baik yang sudah dikenal maupun yang belum diketahui manfaatnya. Terganggunya salah satu komponen dalam ekosistem menyebabkan perubahan keseimbangan keaneka ragaman hayati di dalam sistem tersebut.

9 Di dalam suatu ekosistem terdapat organisme-organisme yang merupakan satuan tertentu yang masing-masing mempunyai batasan pasti (space), atau disebut spesies. Spesies merupakan satu satuan yang dapat dikenali dari bentuk atau penampilan, dan terdiri atas pengelompokan populasi-populasi atau gabungan individu yang mampu saling melakukan perkawinan sesamanya secara bebas untuk menghasilkan keturunan yang menyerupai tetuanya. G en merupakan heredity unit pembawa informasi untuk generasi selanjutnya dari suatu spesies.

10 Keanekaragaman hayati tingkat genetika meliputi keragaman di dalam spesies dan tergantung pada keragaman susunan gen dalam kromosom. Variasi genetik yang ada dalam spesies meliputi variasi presentase lokus polimorfik, variasi jumlah alel, heterosigositas, jumlah rata-rata nukleotida, dan susunan suatu alel.

11 Plasma nutfah merupakan koleksi spesies yang sifat atau karakternya dijadikan bahan dasar atau sumber genetik dalam pemuliaan tanaman untuk pembentukan kultivar unggul. Plasma nutfah dapat berasal dari varietas lokal, tipe liar dan kultivar hasil introduksi dari negara lain. Koleksi plasma nutfah dapat berupa tanaman hidup, biji, stek, umbi, serbuk sari, kultur jaringan/meristem, dan gen.

12 Materi Plasma Nutfah Tanaman Lengkap Biji Serbuk sari Plasma Nutfah Umbi Stek Kultur meristem/ gen

13 Contoh Materi Plasma Nutfah, berupa : Tanaman Utuh Ubi Biji

14 Contoh Materi Plasma Nutfah, berupa : Stek Kultur meristem

15 Variasi diantara bean Variasi diantara jagung Variasi diantara tanaman hias bunga

16 Penyebaran plasma nutfah didunia dibagi kedalam beberapa center of origin. Juga dikenal sebagai Center of genetic diversity Center of origin cultivar spesies Pusat asal spesies disuatu daerah dimana terjadi keragaman terbesar dalam spesies tersebut. Center of origin Primary center Secondary center

17 Primary center: daerah pusat dimana daerah tersebut merupakan asal dari spesies dan juga merupakan daerah yang memiliki keragaman tertinggi dari spesies tersebut.

18 Secondary center: daerah yang memiliki keragaman terbesar dari salah satu tipe spesies yang berkembang luas didaerah tersebut dan merupakan hasil migrasi dari primary center. Namun bukan merupakan daerah asal dari spesies tersebut Contohnya pada tanaman jagung primary centernya di Mexico sedangkan secondary area untuk jagung tipe lilin terdapat di China.

19 Variabilitas genetik tanaman budidaya tidak terdistribusi secara random di dunia. Nikolai Ivanovic Vavilov, seorang ahli botani rusia adalah yang pertama kali mengidentifikasi areaarea yang memiliki karakteristik fisiologis serupa Berdasarkan center of diversity Vavilov negaranegara maju (ekonomi dan teknologi) tidak memiliki daerah keanekaragaman kecuali Mediterania

20 1. Variabilitas genetik yang luas dari spesiesspesies tanaman budidaya dapat ditemukan di dalam wilayah tertentu, sedangkan di dalam area di luar betas-batas tersebut hanya terdapat variasi genetik yang kecil. 2. Centers of diversity beberapa spesies menempati area geografi kecil yang sama 3. Centers of diversity suatu tanaman merupakan centers of origin tanaman yang bersangkutan 4. Area-area dimana terjadi domestikasi sebagai primary centers, sedangkan area-area dimana terdapat variasi yang kontinyu setelah domestikasi disebut secondary center

21

22 Zhukovsky, pada tahun 1960 telah mengidentifikasi 12 megagene centers of crop plant diversity dan sejumlah microgene dari spesies liar yg berkearabat dengan tanaman budidaya modern. Lebih lanjut Zeven dan Zhukovsky telah menyusun Dictionary of Cultivated Plants and Their Centers of Diversity.

23

24 Plasma Nutfah Tipe Liar Salah satu sumber plasma nutfah berasal dari spesies tipe liar Spesies tipe liar adalah spesies local yang belum dibudidayakan secara khusus, belum ada deskripsi lengkap dari spesies ini karena belum banyak yang mengembangkannya. Biasanya tipe liar memiliki adaptasi lingkungan yang baik namun masih belum memiliki sifatsifat unggul yang dibutuh seperti yang terdapat pada tanaman budidaya. (nutrisi kurang, bentuk tidak menarik, umur dalam).

25 Plasma Nutfah Tipe Liar Tipe Liar (Wild Type) For direct Use For indirect Use Potentially utilizable

26 Plasma Nutfah Tipe Liar Tipe liar For direct Use (For direct use) : Tipe liar yang tidak perlu dilakukan penanaman ulang terlebih dahulu untuk pemanfaatannya. Misalnya jenis durian liar yang memiliki batang kokoh dan tingi dapat langsung di tebang dan digunakan batangnya sebagai bahan bangunan.

27 Plasma Nutfah Tipe Liar Tipe liar For indirect Use (For indirect use) : Tipe liar yang dimanfaatkan beberapa karakternya karena karakter tersebut dibutuhkan untuk membentuk individu yang lebih unggul. Tipe liar jenis ini harus dibudidayakan terlebih dahulu untuk dimanfatkan selanjutnya

28 Plasma Nutfah Tipe Liar Tipe liar Potentially utilizable (Potentially utilizable) : Kelompok spesies yang berpotensi tetapi belum dapat dimanfaatkan saat sekarang atau memiliki potensi manfaat di masa depan. Contohnya: spesies yang memiliki kandungan bahan kimia alami sebagai bahan sumber senyawa obatobatan, spesies yang memiliki karakteristik pertumbuhaan yaang cepat dapat digunakan sebagai sumber agro energi potensial masa depan.

29 Plasma Nutfah Tipe Liar Selain dari spesies tipe liar plasma nutfah juga dapat diperoleh dari tanaman budidaya. Tanaman Budidaya adalah spesies yang secara intensif dikembangkan dengan tehniktehnik budidaya yang sesuai, untuk memperoleh hasil yang akan dimanfaatkan secara komersil atau konsumsi pribadi. Tanaman budidaya dapat dibagi menjadi 4 jenis : Varietas komersil varietas local galur stok genetic khusus

30 Plasma Nutfah Tipe Budidaya Varietas Komersil kultivar yang telah dihasilkan oleh para pemulia yang memiliki daya hasil tinggi pada lingkungan yang optimum. Kultivar komersil memiliki karakteristik yaitu tingkat homogenitas genetik yang tinggi, serta berdaya hasil tinggi didalam lingkungan yang mendukung dengan input yang besar.

31 Plasma Nutfah Tipe Budidaya Varietas Lokal merupakan varietas yang telah ada dalam jangka waktu lama di suatu daerah, dan dibudidayakan melalui seleksi alami ataupun buatan. Varietas ini memiliki karakteristik yaitu terdapat keragaman yang tinggi diantara varietas lain ataupun di dalam varietas tersebut. Memiliki daya adaptasi lingkungan yang tinggi pada lingkungan tercekam, memiliki hasil yang rendah tetapi stabil.

32 Plasma Nutfah Tipe Budidaya Galur materi genetic yang dihasilkan pemulia yang memiliki dasar genetik yang sempit (homozigot), karena secara umum galur dihasilkan dari varietas atau populasi yang terbatas.

33 Stok genetic khusus berupa mutan alami, dan mutan buatan yang merupakan koleksi pemulia

34 Beberapa contoh metode yang biasa digunakan untuk memperkaya variasi dan perbaikan sifat plasma nutfah yang kemudian dapat dimanfaatkan lebih baik adalah domestikasi dan introduksi. Domestikasi merupakan proses yang digunakan untuk mengubah tanaman tipe liar menjadi tanaman budidaya. Tanaman yang biasa dibudidayakan adalah tanaman yang dibutuhkan sebagai sumber pangan. Karena ketergantungan pangan pada suatu tanaman maka ketika pindah ke daerah yang lain atau negara lain manusia membawa tanaman tersebut unuk dikembangkan di daerahnya yang baru. Proses pemindahan ini disebut Introduksi.

35 Introduksi adalah proses memindahkan kultivar dari daerah satu ke daerah lainnya yang kemudian dikembangkan secara kontinu. Contoh klasik metode ini adalah pada perpindahan tanaman antar Negara yang mulai diketahui pada saat pelayaran Columbus. Pada tahun 1943 Columbus yang melakukan perjalanan kelilng dunia membawa bij-bijian dari daerah yang dkunjungi ke Negara asalnya untuk ditanam. Setelahnya kegiatan membawa tanaman dari benua atau negara lain itu diikuti oleh penjelajah selanjutnya.

36 Tanaman introduksi yang dapat tumbuh baik di negara/daerah barunya memiliki arti penting dalam pemulian tanaman, karena menunjukan lingkungan dari daerah barunya sesuai untuk perkembangan tanaman itu atau tanaman tersebut memiliki adaptasi lingkungan yang baik. Materi yang diintroduksi tak selamanya berupa tanaman utuh. Dapat berupa biji, serbuk sari, stek batang. Contoh di Indonesia tanaman yang berhasil di introduksi dan sekarang menjadi komoditas penting adalah kopi. Kopi di introduksi ke Jawa mulai tahun 1699 (kopi Arabica). Sedangkan kopi robusta pada tahun 1900

37 Tanaman introduksi dapat di bagi 3 : Introduksi yang memang merupakan tanaman baru disuatu wilayah. Contohnya: kopi, kakao, dan teh. Introduksi tanaman yang merupakan suatu varietas baru. Contohnya : padi IR-5 dan IR-8 dari Filipina Introduksi tanaman yang memiliki keunggulan khusus. Contohnya : kopi robusta yang memiliki ketahanan terhadap cendawan Hemileia vastratrix.

38 Plasma nutfah sangat penting untuk dilestarikan keberadaanya. Kedbutuhan pangan yang terus meningkat seiring pertambahan jumlah penduduk yang terus meningkat dibutuhkan sumber pangan baru yang terus dikembangkan. Pelestarian (konservasi) plasma nutfah membutuhkan metode yang baik agar plasma nutfah dapat dijaga dengan optimal.

39 Konservasi dapat dilakukan dengan beberapa metode yaitu : Pelestarian alamiah (in situ) Pelestarian dalam bentuk koleksi (ex situ)

40 Pelestarian alamiah (in situ) : Pelestarian yang dilakukan pada tempat asalnya. Misalnya di hutan tempat asal, cagar alam (hutan, rawa, padang rumput, gurun dsb). Pelestarian ini juga dilakukan pada varietas local. Kelemahannya adalah tidak ada jaminan kelestarian karena terlalu banyak gangguan lingkungan sekitar (misalnya : terjadi kerusakan hutan) dan membutuhkan areal yang luas. Keuntungannya masih terus diberi kesmpatan berevolusi secara alami.

41 Pelestarian dalam bentuk koleksi (ex situ) : Pelestarian dengan menjadikan materi sebagai koleksi. Koleksi dapat berupa tanaman hidup, biji, kultur jaringan, serbuk sari, dan koleksi organ vegetative. Pelestarian ini tidak dilakukan didaerah asalnya. Meskipun koleksinya berupa tanaman hidup namun ditempatkan seperti dikebun koleksi yang sengaja dibentuk.

42 Pelestarian dalam bentuk materi biologi dalam suhu sangat rendah (Cryopreservation) Cryopreservation, merupakan teknik konservasi materi biologi dalam suhu sangat rendah, biasanya menggunakan nitrogen cair (-196 o C) yang digunakan untuk konservasi jangka panjang palasma nutfah dalam bentuk benih recalsitran atau bahan vegetative.

43 Ahmad Baihaki, Agung Karuniawan dan Tien Herawati Pelestarian Sumber Daya Hayati (Diktat kuliah Faperta UNPAD). Tidak dipublikasi. Allard, R.W Pemuliaan Tanaman Briggs, F.N. and F. Knowles Introduction to Plant Breeding Engelmann, F., and H. tagaki (eds.) Cryopreservation of tropical plant germplasm: current research, progress and application. IPGRI-JIRCAS. Tsukuba Japan. 495 Pp. Engels, J.M.M., and L. Visser (eds.) A Guide to effective management of germplams collections. IGRI handbooks for genebank No. 6. IPGRI, Rome Italy. 175 pp. Phoelman, J.M, and D.A. Sleper Breeding field crop (4 th edition). Iowa state Univ. press. 494 pp.

44