HIBRIDISASI SOMATIK MELALUI FUSI PROTOPLAS. Yushi Mardiana, SP, MSi Retno Dwi Andayani, SP, MP

Transkripsi

1 HIBRIDISASI SOMATIK MELALUI FUSI PROTOPLAS Yushi Mardiana, SP, MSi Retno Dwi Andayani, SP, MP

2 Pendahuluan

3 Pendahuluan Hibridisasi secara seksual telah dilakukan pada tanaman selama berpuluh tahun untuk memperbaiki karakter tanaman

4 Pendahuluan Hibridisasi secara seksual telah dilakukan pada tanaman selama berpuluh tahun untuk memperbaiki karakter tanaman Keterbatasan hibridisasi tersebut adalah karena hanya tanaman berkerabat dekat saja yang dapat disilangkan

5 Pendahuluan Hibridisasi secara seksual telah dilakukan pada tanaman selama berpuluh tahun untuk memperbaiki karakter tanaman Keterbatasan hibridisasi tersebut adalah karena hanya tanaman berkerabat dekat saja yang dapat disilangkan Hibridisasi seksual juga terbatasi karakter morfologi dari pada organ-organ generatif tanaman yang terdiferensiasi secara spesifik

6 Keuntungan Hibridisasi Somatik Dapat dilakukan hibridisasi antar spesies, genus, dan famili Dapat melakukan hibridisasi pada tanaman yang tidak bisa berbunga atau steril Hibridisasi antarspesies yang tidak kompatibel melalui hibridisasi seksual Dapat mentransfer gen-gen yang disandikan oleh material genetik organel Memungkinkan terjadinya rekonstruksi sitoplasma Memungkinkan terjadinya rekonstruksi inti sel

7 Sejarah Fusi Protoplas Usaha memfusikan protoplas dimulai pada abad ini oleh Winkler, Kuster, dan Michel

8 Sejarah Fusi Protoplas Usaha memfusikan protoplas dimulai pada abad ini oleh Winkler, Kuster, dan Michel Michel dkk (1937) mendemonstrasikan fusi protoplas dengan menggunakan NaNO3. Namun fusi ini belum dapat dikulturkan.

9 Sejarah Fusi Protoplas Usaha memfusikan protoplas dimulai pada abad ini oleh Winkler, Kuster, dan Michel Michel dkk (1937) mendemonstrasikan fusi protoplas dengan menggunakan NaNO3. Namun fusi ini belum dapat dikulturkan. Beberapa dekade setelah itu, mulai muncul tanaman hasil hibrida somatik dan sibrida (sibrida= tanaman hasil hibrida sitoplasma)

10

11 Fusi Spontan Protoplasma Dalam fusi protoplasma, sel tanaman telah dihilangkan dinding selnya secara enzimatik

12 Fusi Spontan Protoplasma Dalam fusi protoplasma, sel tanaman telah dihilangkan dinding selnya secara enzimatik Ketiadaan dinding sel dapat menyebabkan protoplas berfusi secara spontan menghasilkan multiprotoplas

13 Fusi Spontan Protoplasma Dalam fusi protoplasma, sel tanaman telah dihilangkan dinding selnya secara enzimatik Ketiadaan dinding sel dapat menyebabkan protoplas berfusi secara spontan menghasilkan multiprotoplas Kejadian ini disebabkan adanya plasmodesmata yang menghubungkan antar protoplas

14 Fusi Spontan Protoplasma Dalam fusi protoplasma, sel tanaman telah dihilangkan dinding selnya secara enzimatik Ketiadaan dinding sel dapat menyebabkan protoplas berfusi secara spontan menghasilkan multiprotoplas Kejadian ini disebabkan adanya plasmodesmata yang menghubungkan antar protoplas Sel hasil fusi protoplas spontan memungkinkan untuk membelah dan berkembang menjadi tanaman lengkap.

15 Contoh tanaman hasil fusi protoplas Dattura innoxia Nicotiana tabacum Lilium longiforum Trillium kamtschaticum

16 Metode Fusi Protoplas Terdapat beberapa metode yang dapat dipergunakan untuk menginduksi fusi protoplas

17 Metode Fusi Protoplas Terdapat beberapa metode yang dapat dipergunakan untuk menginduksi fusi protoplas Salah satu contohnya adalah fusi antara Nicotiana glauca dan Nicotianalangdorfii diperoleh melalui penambahan NaNo3 pada hasil isolasi protoplas

18 Metode Fusi Protoplas Terdapat beberapa metode yang dapat dipergunakan untuk menginduksi fusi protoplas Salah satu contohnya adalah fusi antara Nicotiana glauca dan Nicotianalangdorfii diperoleh melalui penambahan NaNo3 pada hasil isolasi protoplas Fusi dengan bantuan polyethylen glycol juga banyak digunakan

19 Metode Fusi Protoplas Terdapat beberapa metode yang dapat dipergunakan untuk menginduksi fusi protoplas Salah satu contohnya adalah fusi antara Nicotiana glauca dan Nicotianalangdorfii diperoleh melalui penambahan NaNo3 pada hasil isolasi protoplas Fusi dengan bantuan polyethylen glycol juga banyak digunakan Elektrofusi juga sering dilakukan dengan mengubah protoplas menjadi bermuatan positif dan negatif

20

21 Fusi dengan Polyethylen glycol (PEG) Larutan PEG diletakkan pada sekeliling campuran protoplas yang telah menempel pada petridish plastik Larutan PEG berperan sebagai jembatan antara protoplas Protoplas akan berfusi saat PEG dihilangkan dengan larutan pencuci

22 Elektrofusi Di dalam larutan, protoplas akan bersifat negatif sehingga saling tolak menolak Jika diberikan medan listrik dengan arus bolakbalik (AC), maka protoplas akan bermuatan positif dan negatif Pada keadaan tersebut, protoplas akan bergerak ke medan kutub yang lebih kuat yang disebut dielektroforesis Fusi akan terjadi akibat elektroporasi. Yaitu pembentukan celah pada protoplas akibat adanya arus listrik

23

24

25 Jenis-Jenis Fusi Protoplas Fusi protoplas dapat dilakukan secara simetris maupun asimetris Disebut fusi simetris jika fusi dilakukan pada protoplas yang lengkap Disebut fusi asimetris jika fusi dilakukan pada protoplas yang tidak lengkap, melibatkan subprotoplas atau mikro protoplas Subprotoplas adalah protoplas yang hanya memiliki inti sel saja, sitoplasma saja, mitokondria saja, atau kloroplas saja Mikroprotoplas contohnya: kromosom atau segmen kromosom saja.

26 Identifikasi dan Seleksi Sel Hibrida Setelah proses fusi, sel kemudian meregenerasi dinding sel dan mulai melakukan mitosis Mitosis menghasilkan campuran populasi antara sel-sel tetua, produk fusi yang homokarion dan heterokarion (hibrid) Seleksi hibrida somatik dapat dilakukan melalui pengembangan mutan-mutan yang diinduksi secara invitro Mutan terseleksi dapat diamati secara visual setelah perlakuan modifikasi media Contohnya pada fusi kloroplas hijau mengandung mesofil dengan albino yang mengandung pati, hasil fusi menunjukkan sel mengandung setengah sifat dari masing-masing induknya

27 Variabilitas Antar Tanaman Hibrida Populasi dari tanaman yang diregenerasi melalui fusi protoplas memiliki variabilitas lebih tinggi dibanding hasil hibridisasi seksual Variabilitas terjadi pada berbagai bagian yaitu: Tinggi tanaman, bentuk daun, ukuran petiol daun, panjang daun, warna bunga, dan viabilitas serbuk sari

28 Variabilitas hibrida somatik dan hibrida konvensional

29 Variabilitas hibrida somatik menurut Ammirato et al. (1987) terjadi karena: Subkultur kalus yang dilakukan terusmenerus Ketidakstabilan dari kombinasi inti sel yang berakibat hilangnya ekspresi gen atau sebagian informasi genetik Adanya segregasi atau kombinasi gen setelah proses fusi, sehingga terbentuk kombinasi yang unik antara informasi gen pada sitoplasma dan inti

30 Fusi Berganda Fusi berganda adalah fenomena terjadi fusi lebih dari 2 sel Contohnya pada penelitian Chupeau et al (1978) memfusikan Nicotiana glauca (2n=24) dengan N. Langdorfii (2n=24) Jika fusi terjadi, seharusnya hibridanya 2n=48 Tetapi hasil pengamatan menunjukkan keturunannya memiliki kromosom 2n=72 Maka diduga telah terjadi fusi 3 sel (triploid)

31 Aplikasi Kultur dan Fusi Protoplas Salah satu komoditas yang banyak dikembangkan melalui kultur dan fusi protoplas adalah kentan (Solanum tuberosum) Tujuannya adalah (1) mendapatkan sifat ketahanan terhadap virus dari spesies atau genus lain, (2) resintesis tetraploid sehingga memaksilkan heterozigositas

32