TEKNIK MUTASI DALAM PEMULIAAN TANAMAN

Transkripsi

1 TEKNIK MUTASI DALAM PEMULIAAN TANAMAN

2 Tujuan 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)

3 Pemuliaan tanaman 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 Introduksi Seleksi Hibridisasi Mutasi Bioteknologi

4 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.

5 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

6 Mutasi Tersedianya keragaman genetik yang luas sebagai bahan seleksi dan persilangan

7 MUTASI Mutasi : perubahan pada materi genetik suatu makluk hidup yang terjadi secara tibatiba dan secara acak, serta diwariskan Mutasi : Genetik (diturunkan) Epigenetik (perubahan pada fenotipe) sehingga dapat kembali normal )

8 Pemuliaan melalui mutasi: telah menghasilkan berbagai varietas unggul komersial Negara Asia, Eropa dan Amerika: menghasilkan varietas baru paling banyak, diikuti India, Rusia, Belanda, Amerika dan Jepang

9 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

10 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

11 LD-50 Nilai LD 50 : salah satu parameter yang digunakan untuk mengukur tingkat sensivitas suatu jaringan terhadap radiasi, atau dikenal dengan istilah radiosensivitas. LD50 meningkatkan keragaman genetik yang tinggi Peluang besar untuk melakukan seleksi sesuai karakter yg diinginkan dari populasi yang dihasilkan

12 Dapat memisahkan gen linkage Keuntungan Perlakuan Mutasi Dapat menimbulkan sifat-sifat baru Lebih efektif untuk perbaikan beberapa sifat baru saja Dapat menimbulkan sifat-sifat baru

13 Perubahan gen bersifat acak Kelemahan Perlakuan Mutasi Perubahan sifat bukan yang dikehendaki Tidak dapat digunakan untuk memperbaiki karakter agronomi yang kompleks

14 Eksplan/bahan yang dapat digunakan Benih/biji, stek pucuk, kalus, supensi sel, protoplas KALUS PROTOPLAS

15 Mutasi genom: perubahan jumlah kromosom (polyploid, haploid, dan euploid) Sifat dasar mutasi Mutasi kromosom: tidak merubah jumlah - struktur arrangement ( translokasi, inversi, duplikasi, defisiensi) - gene mutation Mutasi di luar inti sel: mutasi yang terjadi di luar sitoplasma Penggandaan Kromosom terjadi akibat kegagalan pembelahan MITOSIS

16 Mutasi gen Keragaman genetik Mutasi kromosom

17 Mutasi titik : delesi, inversi

18 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

19 B A Kromosom Bawang Merah Setelah Perlakuan Kolkisin. Setelah Terjadi Penggandaan Kromosom (A); Kromosom Belum Mengganda (B)

20 BUNGA MUTAN ANYELIR 24.1, 20, M1V ,20,M1V ASLI 24.1, 20, M1V , 50, M1V2.2-10

21 Pemanfaatan Teknik Mutasi Variasi Mahkota Buah

22 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 2x vs 4x

23 Perubahan jumlah kromosom: 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 (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

24 Contoh Autopolilpoid Dan Triploid Pada Pembentukan Semangka Tanpa Biji Galur murni tetraploid hasil perlakuan kolkisin 4X Selfing untuk pemeliharaan Selanjutnya digunakan sebagai sumber TETUA betina 2X X 4X steril 3X 2X 3X 4X X 2X benih triploid Galur murni diploid 2X Selfing untuk pemeliharaan (3X) Selanjutnya digunakan sebagai sumber POLEN jantan Cara penanaman

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

26 Benih Semangka Non Biji 4X 3X 2X 3X

27 Contoh poliploid yang didomestikasi Triploid: pisang, semangka dan apel. Tetraploid: kapas, brassica, gandum durum, kentang dan tembakau. Hexaploid: gandum roti, oat, triticale dan krisantemum Oktaploid: dahlia dan strawberry.

28 CROP Perubahan sifat karena pengaruh mutasi antara lain: 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

29 Karakter baru pada mutan tanaman hias Perubahan Jumlah mutan karakter 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 5 cepat Lebih pendek 4 Tipe bunga 3 Karakter lain 27

30 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.

31 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 ditambahkan

32 POPULASI HASIL INDUKSI MUTASI SELEKSI POPULASI HASIL KERAGAMAN SOMAKLONAL KEGIATAN YANG PENTING

33 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 Untuk penyakit layu asam fusarat atau filtrat

34 Ketahanan Keracunan aluminium Fusarium spp Klorosulfuran dan Imidazilinone Helminthosporium sativum Jenis tanaman Kedelai, tomat, carnation Pisang, panili, abaka, kacang tanah Jagung Gandum dan barley

35 Skema umum pemuliaan melalui mutasi Generasi M0 M1 (M1V1) M2 (M1V2) (M3-M8) (M1V3-M1V8) 2-3 Generasi berikutnya 2-3 Generasi berikutnya Karakterisasi Biji, polen, organ vegetatif, kalus atau meristem yang telah diberi perlakuan mutagenfisika (radiasi) atau kimia Tanaman ditumbuhkan dari biji (M1) atau propagul vegetatif (M1V1) 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 Seleksi lanjutan, konfirmasi genetik, multiplikasi dan uji stabilitas hasil di lapangan dari galur mutan Analisa komparatif dari galur mutan pada tahuntahun yang berbeda dan pada lokasi yang berbeda Uji multilokasi sebelum dilepas sebagai varietas baru

36 Berbagai perubahan sifat akibat variasi somaklonal Jenis tanaman Pisang Kentang Jagung Gandum Padi Sorgum Sifat baru yang dihasilkan tahan Fusarium Resisten terhadap Fusarium oxysporum dan Phytophtora infestans Resisten terhadap Helmintosporium maydis Resisten terhadap Helmintosporium Toleran panas/kekeringan Tahan penyakit Blas Menjadi lebih pendek, resisten terhadap genangan, produksi lebih tinggi dan toleran garam tinggi Toleran lahan masam

37 Sukses Variasi Somaklonal Pisang tahan Fusarium kanan, dari mutasi tetua rentan Padi toleran kadar garam tinggi

38 Tanaman hasil variasi somaklonal yang telah dilepas Tanamaan Sifat baru Nama Kutivar Barley Produksi meningkat dan resisten Downey AC Malone mildew Wheat Perbaikan karakter agronomi dan produksi Hezu 8 Kentang Menghambat pencoklatan White baron Tomat Resisten terhadap Fusarium DNAP 17 Padi Tebu Pisang Amarilis Resisten terhadap Picularia (blas) dan rasa DAMA lebih enak Resisten terhadap penyakit dan rendemen ONO Co gula lebih tinggi dan umur genjah Resiten Fusarium dan produksi buah lebih Tai-Chiao No-1 tinggi Formusa Warna merah dan kuning dalam satu bunga Surya kiran (IARI)

39